可编程序控制器(PLC)

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1、第四章 可编程序控制器(PLC)可编程序控制器的发展、特点、用途、分类 、应用PLC控制与继电器控制的比较PLC的硬件组成PLC的软件组成PLC的工作原理及性能指标什么是PLC著名品牌PLC的发展PLC的系统设计分类应用领域可编程序控制器的基础知识PLC（Programmable Logic Controller）可编程序逻辑控制器PC(Programmable Controller)可编 程序控制器最初的PLC只具有逻辑控制功能， 现在，PLC不仅能进行逻辑控制， 在模拟量闭环控制、运动控制、速 度控制等方面得到广泛应用。可编程控制器 Programmable ControllerPLC的产

2、生与发展 1968年，美国通用汽车公司（GM），提出十条技术指标 要求制造一种新型工业控制装置。 (1)编程方便，现场可修改程序； (2)维修方便，采用模块化结构； (3)可靠性高于继电器控制装置； (4)体积小于继电器控制装置； (5)数据可直接送入管理计算机； (6)成本可与继电器控制装置竞争； (7)可直接用115V交流输入； (8)输出115v，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器 等； (9)通用性强，要能扩展； (10)用户程序存储器容量可扩展到4KB。1969年美国数字设备公司（DEC）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 上应用成功。 早期的PLC可以描述为

3、：被用于工业级，替代继 电控制系统，改变其控制逻辑时，无需大量的重 新接线和元件更改，用软件设计代替硬接线，输 入输出装置可以与外部传感器、执行器直接连接 ，结构易于扩展，故障诊断简单，维护方便 。 现代PLC都采用微处理器（CPU）、只读存储器 （ROM）随机存储器（RAM）或单片机为核心， 几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来 ，其在工业控制中的作用越来越广。国际电工委员会(IEC) 1987对可编程控制器 定义：可编程控制器是一种进行数字运算的电 子系统，是专为在工业环境下的应用而设计 的工业控制器它采用了可编程序的存储器 ，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数和算

4、术运算等操作的指令， 并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制 各种类型机械的生产过程可编程控制器及 其有关外围设备，都按易于与工业系统联成 一个整体、易于扩充其功能的原则设计经历四个发展阶段崛起阶段（1969-1975）采用位微处理 器芯片成熟阶段（1975-1979）拓展了模拟量控 制功能通信阶段（1979-1985）拓展了网络通信 功能加速阶段（1985-现在）CRT显示功能， 开发了DCS、SCADA、FMS、ESD系统等PLC的发展趋势未来PLC在规模和功能上将向两个方向 发展：一是大型PLC向高速、大容量和高 性能方向发展,使其更好地成为工厂自动 化系统的一揽子解决方案。二是发展简易

5、经济的超小型PLC， 采用工业标准总线，增强联网通信功能 ，实现分散控制，集中管理，大力开发 各种智能模块。典型的工业控制机（系统）单片机（SCM） 工业计算机（IPC） 可编程控制器（PLC） 集散控制系（DCS） 现场总线控制系统（FCS）PLC的用途与特点 PLC系统的基本特点是：可靠、方便、通 用、价廉。1、可靠性高、抗干扰能力强PLC硬件：造件精良，电路设计独特， 模块结构PLC软件：预警系统WDT，自诊断系 统2、编程简单、使用方便利用了梯形图逻辑直观，修改简便。3、设计、安装容易，维护工作量少PLC系统：软件设计和硬件安装同步进行。继电器系统：先软件设计，后硬件安装。4、功能完善

6、、通用性强 5、体积小、能耗低6、性能价格比高PLC的应用目前，PLC被广泛应用在开关量控制， 顺序控制及模拟量回路控制等。（1）开关量的逻辑控制 （2） 位置、运动控制 （3）闭环过程控制（4） 数据处理（5）通信联网 实例： 交通信号灯控制霓虹灯控制自动门开关控制密码门开关控制PLCPLC的分类的分类1）按 IO点数分类：IO点数小于 32为微型PLC；IO点数在32 128为微小型PLC，以开关量控制为主。IO点数在128256，用户程序存储器容量4K以 下为小型PLC，一般以开关量控制为主。IO点数在2561024，用户程序存储器容量2 8K为中型PLC；IO点数大于1024为大型PL

7、C，与工业控制计算 机相当；IO点数在4000以上为超大型PLC。（2）按结构形式分类：整体式PLC： 又称单元式或箱体式。将电源、 CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小 型PLC采用这种结构。模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模 块，如 CPU模块、I0模块、电源模块和各种功 能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成，模 块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结 构。PLCPLC与其它工业控制装置的比较与其它工业控制装置的比较继电器控制和PLC控制的比较继电器控制为接线程序控制，是由各种分 立的继电器、接触器、行程开关、控制按 钮等联接而成的有触点硬接线控制电路。 它的

8、控制逻辑就在接线之中，若需修改控 制要求必须改变接线。PLC控制为存储程序控制，控制程序放在 存储器中，通过修改程序来改变控制，无 需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性 高。已成为工业自动化的标准设备。输入部分（开关、 按钮、限位开关传 感器等）控制部分 （由存放在存储器中的用户程 序来实现多种控制功能）输出部分 （ 接触器、电磁阀 、指示灯等）输入部分 （ 开关、按钮、限位 开关传感器等）控制部分 （由 用硬接线连接继电器、触点等组成 控制电路实现逻辑控制功能）输出部分 （ 接触器、电磁阀 、指示灯等）继电器控制系统PLC控制系统 从接线逻辑到存储逻辑PLC控制系统将取代继电接触器控制系统，

9、但取 代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输 出部分仍然由电气元器件承担。可编程控制器的硬件组成整体型CPU模块的原理图模块化PLC结构（1）基本单元 CPU模块（2）扩展单元 I/O模块、智能I/O（3）特殊功能模块 各种功能模块、通信模 块（4）相关设备 电源模块中央处理器CPUCPU是PLC的核心，负责接收 、存储数据、执行程序和数据输出 ，以便对工业自动控制任务或过程 进行控制.负责存储器用来存放系统程序、用户程序和运行数据。系统存储器用户程序存储器 用户存储器功能存储器I/O接口 CPU 模块相当于系统的大脑，I/O模块相当 于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现 场和CPU模块的

10、桥梁。 能输入和输出多种形式信号 数字量 信号和模拟量信号 能输入和输出多种驱动能力的信号 继电器输出型、晶体管输出型、双向晶闸 管输出型 电平转换、电气隔离、模数转换PLC的主要性能指标 存储容量 输入输出点数 扫描速度 编程指令的种类和数量 扩展能力 智能模块的数量可编程控制器的软件组成系统程序系统管理程序（运行管理、存储空间管理、系统自检）用户指令解释程序（将用户程序翻译成机器语言）标准程序模块及系统调用程序（功能程序块用户程序 梯形图（LAD）指令表（STL）功能图（SFC）梯形图编程语言的特点 可编程控制器的梯形图程序类似于继电 器控制线路梯形图的形式。传统的继电器控制线路是通过硬接

11、线来 实现控制逻辑，而可编程控制器的梯形图 通过软件实现相应的控制。 梯形图编程方法简单，修改灵活方便，保 留了继电器控制线路形象、直观的特点。PLC梯形图语言的编程原则1、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；2、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的，而是 PLC存储器中的位(1=ON；0=OFF)；编程时常开/常闭接点可无限次引用,线圈 输出只能是一次；3、梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流”，只能从左向右流；4、用户程序的运算是根据PLC的输入/输出映象寄存器中的内容，逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用；5、PLC的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制的中间状态；6、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模块上的功率器件来驱动。