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1、总体时间安排总体时间安排n n 电器控制部分:电器控制部分:3030学时学时其中:授课其中:授课2222学时、实验学时、实验8 8学时学时n n PLCPLC及应用部分:及应用部分:3838学时学时其中:授课其中:授课2828学时、实验学时、实验1010学时学时n n 实践考核部分:实践考核部分:2 2学时学时 电器控制与电器控制与PLCPLC技术技术n n 授课内容:分为授课内容:分为6 6个部分个部分第第1 1部分:常用低压电器及选用部分:常用低压电器及选用(教材第一章)第第2 2部分:电器控制基本线路及原理部分:电器控制基本线路及原理(教材第一章)第第3 3部分:部分:PLCPLC基础知
2、识基础知识(教材第二章)第第4 4部分:小型部分:小型PLCPLC及其指令系统及其指令系统(FX系列)(教材第三章、第四章(自学) )第第5 5部分:部分:PLCPLC程序设计程序设计(教材第五章)第第6 6部分:部分:PLCPLC应用系统设计应用系统设计(教材第六章、第七章)可编程序控制器(可编程序控制器(PLCPLC)应用技术应用技术第3 部分 可编程序控制器基础知识n n 学习说明:学习说明:本章是学习PLC的入门知识,因此对初学者来说显得特别重要。重 点掌握:什么是PLC?PLC与其它控制装置的区别?PLC的工作机 制?n n 本章内容:本章内容:3.1 概述3.2 PLC系统与继电器
3、系统比较3.3 PLC组成3.4 PLC工作原理3.5 PLC特点与分类3.6 PLC的发展趋势3.1 概述3.1.1 什么是PLC?可编程序控制器(Programmble Controller)简称PC或PLC 是一种工业是一种工业控制装置控制装置PLC是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成为 以微处理器 为核心,将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置1.1 概述1.1.1 什么是PLC? 定义定义国际电工委员会(IEC)于1987年颁布了可编程控制 器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专
4、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指令,并通过数字式和模拟式的输入 和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器 及其有关外围设备,都应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”。 1.1 概述1.1.1 什么是PLC? 区别于一般微机控制系统区别于一般微机控制系统 区别于传统控制装置区别于传统控制装置 近年来,可编程控制器发展很快,几乎每年都推出不少新系列产品,其功能已远远超出了定义的范围。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展 世界上第一台世界上第一台PLCPLC1969年由美
5、国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽 车公司(GM)的要求研制成功 背景背景:1968年美国通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号的不断更新,生产工艺不断变化的需要,实现小批量、 多品种生产,希望能有一种新型工业控制器,它能做到尽 可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线,以降低成 本,缩短周期。 3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展设计思想设计思想:吸取继电器和计算机两者的优点继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难,对生产工艺变化的适应性差,但 简单易懂、价格便宜;计算机功能强大、灵活(可编程)、通用性好,但编程困难;采用面向控制过程、面向问题的“自然
6、语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。(梯形图)3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展7070年代初期年代初期: 仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,只是 用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器( Programmable Logic Controller)7070年代中期年代中期: 微处理器技术应用到PLC中,使PLC不仅具有逻辑控制功能,还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能 8080年代以后年代以后:随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅 速发展,16位和32位微处理器应用于PLC中,使PLC得到迅速发展 。PLC不仅控制功能增强,同时可靠性提
7、高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测更加灵活方便,而且具有通信和联网、数 据处理和图象显示等功能。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展近年来近年来PLCPLC发展迅速发展迅速PLC集三电(电控、电仪、电传)为一体、性能价格比高、高可靠性的特点,已成为自动化工程的核心设备。 PLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置,其使用量高居首位。PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展n 就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言,PLC仍然处于一种核心地位。在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨PLC
8、发展的论文中,这个结论是众口一词的,尽管对PLC的未来发展有着许多不同的意见。 n 在全球经济不景气的时候,PLC的市场销售仍然坚挺;PC控制有了引人注目的进展,但毕竟只能对高端的PLC产品形成竞争;小型、超小型PLC的发展势头令人刮目相看;PLC和PC控制在今后可能相互融合。 3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展n n PLCPLC三大流派三大流派自从第一台PLC出现以后,日本、德国、法国等也相继开始研制 PLC,并得到了迅速的发展。各国PLC都有自己的特色。欧洲:西门子(Siemens); 法国的TE(Telemecanique)美国:A-B(Allen-Bradly)、GE(Gen
9、eral Electric)日本:三菱电机(Mitsubishi Electric)、 欧姆龙(OMRON)、 FUJI (日本主要发展中小型PLC,其小型机性能先进,结构紧凑,价格便宜)目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展 我国我国PLCPLC发展情况发展情况n 在70年代末和80年代初,我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。n 我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC,如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦 门A-B公司等。n 在传统设备改造和新设备设计中,PLC的应用逐年增多,取得良好效果。PLC在我国的应用
10、越来越广泛。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展 我国我国PLCPLC发展情况发展情况目前,国内PLC生产厂家有30余家,并有迹象显示,更多的来自 于原PLC应用的技术人员准备加入到小型PLC开发的行列。但在目前 上市的众多PLC产品中,还没有形成规模化的生产和名牌产品。从技术角度来看,国内外的小型PLC差距正在缩小。如无锡信捷 、兰州全志等公司生产的微型PLC已经比较成熟,有些国产PLC(如 和利时、科迪纳)已经拥有符合IEC标准的编程软件、支持了现场总 线技术等。面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验,国内厂商 更多地只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段,离真正批量生 产、市
11、场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时,国产 PLC的低价优势也正在受到新的挑战。 3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展n 中国PLC市场( 2004年度)3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展PLCPLC品牌分布情况的原因品牌分布情况的原因: n 产品覆盖范围。排在最前的三个品牌有最丰富的产品系列,而且没 有偏重,用户很容易得到恰当的产品;其他品牌如Fuji,LG则以小 型和微型产品为主,GE和Schneider以中大型产品为主。虽然AB拥 有出色的技术和全面的产品系列,但是高价格使用户却步。 n 中国市场上的历史。Siemens,Mitsubishi和Omron都是在中国
12、市场上 传统的供应商,在很多领域占了先机,相对应的是GE,Schneider( 其实Modicon进入中国也比较早,但没有完整的销售和服务体系)和 LG这些后来者虽然市场快速增长,但距先行者仍有一定的差距。n 行业分布。某些品牌会侧重于一些行业,如Schneider更加注重电力 行业,Rockwell在冶金行业表现出众。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展20042004年度年度PLCPLC市场研究报告表明市场研究报告表明:作为目前国内控制市场上的主流控制器,PLC市场的国 内参与者却需要尴尬地面对这样一个局面,即在高达31亿 的PLC市场总需求中,国产PLC不到整个市场份额1。在按照I
13、/O数量划分的市场总量中,小型PLC(256点以 下)的市场巨大,占据市场总额的64,而国产PLC的市 场贡献恰恰就在小型PLC的市场中。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展 预测:预测:中国PLC市场在2008年有望翻番 在最近的经济发展中,中国以其制造业发展的迅猛及范围的广泛为人瞩目,使PLC在某些自动化领域增长超过了20%。中国的PLC市场在未来的5年内,将以14.1%的综合年增长率增长。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展n n 流行新词汇流行新词汇:可编程自动化控制器可编程自动化控制器(Programmable Automation Controller,PAC)PAC源
14、自于ARC咨询集团市场调查公司,认为:“PLC相当活跃,而且发展良好,具很强的生命力。然 而,PLC这个工业的有效工具正在许多方面不断改变,不 断增加其魅力。自动化供应商正不断致力于PLC的开发, 以迎合市场和特殊用户的需求。功能的增强促使了新系列 的系统浮出水面。PAC基于开放的工业标准、具多领域功 能、通用的开放平台以及高性能” 。3.1 概述3.1.2 PLC的产生与发展n GE Fanuc却没有丝毫犹豫,立刻接受了PAC的概念,而 且在汉诺威展上公开宣布,其新的旗舰控制产品的名称为 PACSystems。GE Fanuc使用了这个名称,表达了其产品 综合了传统PLC和PC硬件的优点,具
15、有通用编程环境。 n 2003年11月Rockwell宣布,其为PAC技术的领导厂商,其 产品Control Logix和Compact Logix PLC事实上就是PAC 。他认为,随着不断的发展, PAC将采用大量的方法以处 理数据,并具有升级性,而在多项目控制、集成商务系统 分析和生命周期成本管理等方面也能大踏步地前进。 n 2004年 n 是否制造商会将产品名称从PLC改到PAC,还有待观察。3.1 概述3.1.3 PLC的应用领域目前,PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、 建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等 各行各业,随着PLC性能价格比的不断提高,其应用领域 不断扩大。从PLC应用类型看,大致可归纳为以下几个方面: n 开关量逻辑控制