《可编程控制器原理与程序设计(第2版)[谢克明] 第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可编程控制器原理与程序设计(第2版)[谢克明] 第1章（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2017/11/2,1,可编程控制器 原理与程序设计,2017/11/2,2,本课程的主要内容,第章基础第章的接线第章的存储区分配第章的指令系统第章模拟量单元第章串行通信第章程序设计第章编程软件第章编程练习第0章实验第1章的软件仿真,2017/11/2,3,第章基础,概述的一般结构的工作程序梯形图控制系统设计欧姆龙公司简介,2017/11/2,4,1.1.1 PLC的定义1:可编程序控制器的产生在PLC的发展历程中，有过几个不同的名称：可编程序矩阵控制器PMC（Programmable Matrix Controller）可编程序顺序控制器PSC（Programmable Sequence C
2、ontroller）可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）PLC的历史： 1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应生产工艺不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，以期望制造一种新型的工业控制装置。,.1 概述,2017/11/2,5,用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件（1）编程简单，可在现场修改程序；（2）维护方便，更好是插件式；（3）可靠性高于继电器控制柜；（4）体积小于继电器控制柜；（5）可将数据直接送入管理计算机；（6）在成本上可与继电器控制柜竞争；（7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）
3、；（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。,2017/11/2,6,1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。 1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。但是为了和个人计算机（个人电脑）的简称PC相区别，人们常常把可编程序控制器仍简称为PLC。,2017/11/2,7,2: 可编程控制器的定义,国际电工委员会（ IEC）于
4、1987年对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计”。 简言之，PLC就是以嵌入式CPU为核心，配以输入、输出等模块，可以方便地用于工业控制领域的装置。PLC与机器人、计算机辅助设计与制造一起称为现代工业的三大支柱。,2017/11/2,8,1.1.2 PLC的特点,1.与继电器控制
5、逻辑相比较,2017/11/2,9,2 . 与微型计算机相比较,1)应用范围 微机应用范围广，PLC主要用于工业控制。2）环境要求 微机对环境要求高，要求干扰小，温度、湿度适宜。PLC用于工业现场环境。3）输入输出 微机I/O口不需要电气隔离；PLC的I/O口需要电气隔离。4）程序设计 微机系统具有丰富的程序设计语言，要求使用者必须具有一定水平的计算机软硬件知识，PLC提供给用户的编程语句数量少，逻辑简单，易于学习和掌握。,2017/11/2,10,5）系统功能 微机一般配有较强的系统软件，能进行设备管理、文件管理、存储器管理等，还配有许多应用软件，以方便用户。 PLC一般只有简单的监控程序，
6、能完成故障检查，用户程序的输入和修改、用户程序的执行与监视等功能。6）运算速度和存储容量 微机运算速度快，目前可达到纳秒级，存储容量大。 PLC因接口的响应速度慢而影响数据处理速度，一般接口响应速度为2ms，PLC的软件少，编程也简短，故内存容量小。7）价格微机是通用机，功能完善，价格较高。PLC是专用机，功能较少，价格便宜。,2017/11/2,11,总之，从适应范围来看，PLC是一种用于工业自动化的专用微机控制系统，结构简单，抗干扰能力强，易于学习和掌握，价格也比一般的微机系统便宜。而微机是通用机，从工业控制角度来说，PLC是控制通用机，而微机是可以作成某一控制设备的专用机。 从长远来看，
7、由于PLC的功能不断增强，更多的采用微机技术，而微机也为了适应用户需要，更耐用、更易维护的计算机将投放市场，这样两者相互渗透，使PLC和微机的界限会变得越来越模糊，二者将长期共存，各用所长，共同发展。,2017/11/2,12,1.1.2 PLC的特点,1.可靠性好，抗干扰能力强“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”2.功能完善：功能强，扩充方便，性能价格比高。 3.编程简单，使用方便。 PLC采用梯形图语言编程，容易掌握。 4.在线编程：在工业现场，用手持编程器或笔记本电脑可对PLC进行编程，当PLC联网后，可在网络的任一位置对PLC编程。5.容易安装，便于维护：采用模块化结构，现场安装非
8、常简单，维修方便。 6.体积小、重量轻、功耗低：是“机电一体化”特有的产品 。7.价格便宜,2017/11/2,13,1.1.3 PLC的用途,1 逻辑控制 可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，可代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。2 过程控制（模拟量控制） 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。,2017/11/2,14,3 位置、速度控
9、制（闭环调节控制）4 数据监控 ：PLC具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。5 组成大型控制网络 可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。,2017/11/2,15,1.1.4 PLC的发展,1 小型、微型化2 大型、超大型化3 智能化为了进一步简化在专用控制领域的系统设计及编程，专用智能I/O单元越来越多，这些单元具有智能模糊控制、智能PID控制、智能
10、位置控制、温度控制、远程通信、语言处理模块、专用数控模块、计算模块等功能，这些模块的一个特点就是本身具有CPU，能独立工作，它们与PLC主机并行操作，无论在速度、精度、适应性、可靠性等各方面PLC进行了极好的补充；他们与PLC紧密结合，有助于克服PLC扫描工作方式的局限，完成PLC本身无法完成的许多功能，这些模块的编程、界限都与PLC一致，使用非常方便，且根据需求正在推出新的智能单元。,2017/11/2,16,4 CPU能力更强 5 支持更多的工业总线 支持多种工业标准总线，使联网更加容易和简单，更易于组成工程控制网。6 编程软件标准化 采用国际标准化的编程语言，可大大缩短开发周期。7 人机
11、交流功能增强 配置操作面板、触摸屏等人机对话手段，可使其应用领域进一步扩展，应用更加方便。 8 数据处理能力大大增强,2017/11/2,17,1 按照结构分类 (1) 整体式结构 （单元式结构） 。整体式结构将CPU、存储器、I/O单元、电源、通信等部件都装在一个金属或塑料壳之中，即将所有的部件都装入一个模块内，构成一个整体。整体式的PLC可以直接装入机床或电控柜中。 特点：结构紧凑、体积小，成本低，安装方便，易于与被控设备组合成一个整体。适用于点数较少的系统，一般都是小型或微型PLC。,1.1.5 PLC的分类,2017/11/2,18,整体式结构,图1 整体式结构框图,2017/11/2
12、,19,(2）模块式结构。 将CPU、电源、I/O单元、电源、通信等分别做成模块，在应用中根据需要PLC采用搭积木的方式组成系统。在一个机架上插上CPU、电源、I/O模块及特殊功能单元，以构成一个总I/O点数很多的大规模综合控制系统。适用于大、中型PLC. 特点： 配置非常灵活，可以根据不同的系统规模选用不同档次CPU及各种I/O模块、功能模块。其模块尺寸统一、安装整齐，对于I/O点数很多的系统选型、安装调试、扩展、维修等都非常方便。要组成一个系统，只需在一块基板上插上CPU、电源、输入、输出模块及其他诸如通讯、模数转换、数模转换等特殊功能模块，就能构成一个总I/O点数很多的大规模综合控制系统
13、。故适用于大、中型PLC。这种结构形式PLC除了各种模块以外，还需要用机架（主机架、扩展机架）将各模块联成整体；有多块机架时，则还要用电缆将各机架联在一起。,2017/11/2,20,模块式结构框图,模块式结构框图,2017/11/2,21,模块式,Power in a Small Package!,电源模块,CPU模块,IO模块,底 板,2017/11/2,22,(3) 整体模块混合式。 特点：将前二者的优点结合起来，其CPU、电源、I/O等单元也是各自独立的模块，但他们相互的联结安装不需要基板（机架），仅用电缆进行单元间联结即可，且各模块可以一层层叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可作得
14、体积小巧。,2017/11/2,23,混合式PLC结构,混合式PLC结构框图,2017/11/2,24,1.1.5 PLC的分类,2 按照I/O点数分类 （1）小型： 低档PLC，I/O点数 128点。 小型特别是超小型的PLC的I/O不是以模块形式出现，而是和中央处理器、电源等组装在一个整体式结构中，I/O的容量（点数）受到一定的限制，且以开关量为主。 （2）中型： 128点 I/O点数 512点。 中型以上的PLC都采用I/O模块形式，且多数和中央处理器、电源等模块分离安装，以便于I/O容量的扩展，模块种类也多样化，可任意混装（即无固定安装位置），以便灵活的构成用户所需要的控制系统。 （3
15、）大型： I/O点数512点。,2017/11/2,25,3按生产厂家分类,德国西门子公司日本OMRON公司美国ROCKWELL公司法国施耐德公司GE-FANAC公司日本三菱公司日本松下电工公司 日本日立公司日本东芝公司日本富士公司,2017/11/2,26,1.1.6 PLC的主要技术指标,用户在选用PLC时，首先要了解PLC的结构和性能。若只需大致了解PLC的性能。一般可用CPU芯片、编程语言、用户程序容量、扫描速度（ms/k）、I/O点数这五方面情况予以反映。一般，CPU档次高、编程语言完善、用户程序容量大、扫描速度快、I/O点数多，则PLC性能就好，功能就强，价格也就较高了。,2017/11/2,27,1. 用户存储器容量 PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC中的用户存储器由后两部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。该存储器的容量越大，可编制的程序越复杂。一般小型机的用户存储器容量为几千字，大型机的用户存储器容量为几万字。,2017/11/2,28,2. I/O点数 I/O点数是指PLC可以接受的输入开关信号（外部输入） 和输出开关信号的总和。它是描述PLC大小的一个重要的参数。3. 模数和数模通道数 为输入和输出的模拟量总和。,
