烟台职业学院 PLC应用技术

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1、 课程简介PLC是什 么意思？P：Programmbale 可编程L ：Logic 逻辑 C：Controler 控制器课程简介PLC的定义国际电工委员会(IEC)在1987年2月通过了对PLC的定 义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存 储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制， 定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字 或模拟式输入/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部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业 环境应

2、用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出 接口，并且具有较强的驱动能力。课程简介本课程的学习内容：1PLC概述 2PLC的外部结构、性能及内部资源 3PLC的基本指令 4PLC的中断控制功能 5PLC的模拟量控制功能 6PLC的高速处理功能 7PLC的通信功能 8PLC控制系统设计 课程简介本课程的学习目的掌握PLC的组成及工作原理， 熟悉PLC的指令系统，掌握PLC的 各种功能。具备PLC控制系统硬 件设计、软件编程和调试的基本 能力，为走向工作岗位练就一身 本领。课题一 PLC概述学习内容一、PLC的产生与发展二、PLC的组成四、四、PLC的性能、特点及分类 五、五、PLC的控制功能

3、三、PLC的基本工作原理课题一 PLC概述学习目标：了解PLC的产生原因了解PLC的发展过程掌握PLC的组成掌握PLC的基本工作原理理解PLC的性能理解PLC的特点理解PLC的分类理解PLC的控制功能课题一 PLC概述什么时 间？谁提出 要造PLC？二十世纪六十年代末期，美 国汽车制造工业竞争十分激烈， 为了适应市场从少品种大批量生 产向多品种小批量生产的转变， 为了尽可能减少转变过程中控制 系统的设计制造时间，减少经济 成本，1968年美国通用汽车公司 GM（GenerlMotors）公开招标， 要求用新的控制装置取代生产线 上的继电接触器控制系统。一、PLC的产生与发展课题一 PLC概述什

4、么时间？谁 最先造出世界上的 第一台PLC？1969年美国数字设备公 司DEC（DIGTAL）根据上述 要求，首先研制出了世界上 第一台可编程控制器PDP-14 ，用于通用汽车公司的生产 线，取得了满意的效果。 一、PLC的产生与发展课题一 PLC概述KM2 SB1SB3FRQFRFUM 3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1继电接触器电动机正反转控制线路继电接触器电动机正反转控制线路课题一 PLC概述QFRFUM 3 KM1KM2+24V 0V COM I0 I1 I2 I3 I4 Twido 100-240VAC RY.OUTL N COM0 Q0 Q1 Q2 Q3SB1 S

5、B2 SB3KM1 KM2KM1KM2PLC电动机正反转控制线路课题一 PLC概述%I0.0%Q0.0%I0.1 %I0.2 %Q0.1%Q0.0%I0.1%Q0.1%I0.0 %I0.2 %Q0.0%Q0.1PLC电动机正反转控制程序( )( )课题一 PLC概述PLC从产生到现在经 历了几代的发展过程？第二代PLC（19731975年）：采用了8位微处理器及 半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实 现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基 本可分为：第一代PLC（19691972年）：大多用一位机开发 ，用磁芯存储器

6、存储，只具有单一的逻辑控制功能，机 种单一，没有形成系列化。课题一 PLC概述第四代PLC（1983年现在）：不仅全面使用16位、32 位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reduced instruction set computer)精简指令系统CPU等高级CPU，而 且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时 生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLC产品 成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数 据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器 。第三代PLC（19761983年）：随着高性能微处理器及 位片式CPU在PLC中大量的使用

7、，PLC的处理速度大大提高 ，从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特 殊功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输 出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。课题一 PLC概述由于PLC的发展，使其功能已经远远超出了逻辑控 制的范围，因而用“PLC”已不能描述其多功能的特点。 1980年，美国电气制造商协会(NEMA)给它起了一个新 的名称，叫“programmable controller”，简称PC。由于 PC这一缩写在我国早已成为个人计算机(personal computer)的代名词，为避免造成名词术语混乱，因此在 我国仍沿用PLC表示可编程控制器。正是由于PLC具有多种

8、功能，并集三电（电控装 置、电仪装置、电气传动控制装置）于一体，使得 PLC在工厂中备受欢迎，用量高居首位，成为现代工 业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之 一。课题一 PLC概述硬 件软 件+二、PLC的组成课题一 PLC概述中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口(一)PLC的硬件系统课题一 PLC概述(一)PLC的硬件系统中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口中 央 处 理 单 元PLC的中央处理单元主要由微处理器CPU、 存储器ROM/RAM和

9、微处理器I/O接口组成。微处理器CPUCPU作为整个PLC的核心起着总指挥的作用 ，是PLC的运算和控制中心。存储器RAM/ROM 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来 存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些 信息。 微处理器I/O接口它一般由数据输入寄存器、选通电路和中断 请求逻辑电路构成，负责微处理器及存储器与外 部设备的信息交换。课题一 PLC概述中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口这是PLC与被控设备相连接的接 口电路。用户设备需输入PLC的各种控制 信号，如限位开关、操作按钮、选择 开关、行程开关以及其它一些传感

10、器 输出的开关量或模拟量(要通过模数 变换进入机内)等，通过输入接口电 路将这些信号转换成中央处理单元能 够接收和处理的信号。输出接口电路将中央处理单元送 出的弱电控制信号转换成现场需要的 强电信号输出，以驱动电磁阀、接触 器、电机等被控设备的执行元件。输 入 输 出 接 口课题一 PLC概述直流输入接口电路示意图内 部 电 路输入LEDININCOM课题一 PLC概述交流输入接口电路示意图内 部 电 路输入LEDININCOM课题一 PLC概述继电器输出接口电路示意图内 部 电 路输出LEDOUTOUTCOMLL课题一 PLC概述双向晶闸管输出接口电路示意图输出LEDOUTOUTCOMLL内

11、 部 电 路课题一 PLC概述晶体管输出接口电路示意图L+OUTOUTCOMLL输出LED内 部 电 路课题一 PLC概述中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口中小型的PLC输入输出接口都是 与中央处理单元CPU制造在一起的， 为了满足被控设备输入输出点数较多 的要求，常需要扩展数字量输入输出 模块；为了满足模拟量控制的需要， 常需要扩展模拟量输入输出模块，如 A/D、D/A转换模块等；I/O扩展接口 就是为连接各种扩展模块而设计的。 课题一 PLC概述I/O扩展接口的连接课题一 PLC概述中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接

12、 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口通信接口用于 PLC与计算机、PLC、 变频器、触摸屏等智 能设备之间的连接， 以实现PLC与智能设备 之间的数据传送。(一)PLC的硬件系统课题一 PLC概述通信接口的连接课题一 PLC概述输入 输出 接口I/O扩 展接 口中央处理单元编程 器接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口用于将编 程器与PLC进行 连接，以实现 编程器对PLC的 操作。(一)PLC的硬件系统课题一 PLC概述中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口编程器用作用户 程序的编制、编辑、调试

13、 和监视，还可以通过其键 盘去调用和显示PLC的一 些内部状态和系统参数， 它经过编程器接口与中央 处理器单元联系，完成人 机对话操作。 (一)PLC的硬件系统课题一 PLC概述PLC手持编程器液晶显示窗工作方式开关指令键数字键编辑键通 信 电 缆课题一 PLC概述课题一 PLC概述课题一 PLC概述课题一 PLC概述(一)PLC的硬件系统中央处理单元 输入 输出 接口编程 器接 口I/O扩 展接 口电 源编 程 器系 统 总 线通信 接口电源部件将交流电源转 换成供PLC的中央处理器、 存储器等电子电路工作所需 要的直流电源，同时还向各 种扩展模块提供24V直流电 源。课题一 PLC概述（二

14、）PLC的软件组成系统管理程序 用户指令解释程序标准化模块程序开关量逻辑控制程序模拟量运算控制程序闭环控制程序工作站初始化程序2、用户程序 PLC由硬件系统组成，由软件系统支持，硬件和 软件共同构成了PLC系统。PLC的软件系统可分为： 1、系统程序课题一 PLC概述1、系统程序系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程 序，这些程序是由PLC制造厂家用相应 CPU的指令 系统编写的，并固化到ROM中。它包括1）、系统管理程序2）、用户指令解释程序3）、供系统调用的标准程序模块 （二）PLC的软件组成课题一 PLC概述系统管理程序系统管理程序主要功能是运行时序分配管理、 存储空间分配管理和系统

15、自检等 。用户指令解释程序用户指令解释程序将用户编制的应用程序翻译 成机器指令供CPU执行。 供系统调用的标准程序模块标准程序模块具有独立的功能，使系统只需调 用输入、输出、特殊运算等程序模块即可完成相应 的具体工作 。课题一 PLC概述2、用户程序用户程序是用户根据工程现场的生产过程和工艺要 求、使用PLC生产厂家提供的专门编程语言而自行编制 的应用程序。它包括：开关量逻辑控制程序模拟量运算控制程序闭环控制程序工作站初始化程序（二）PLC的软件组成课题一 PLC概述工作站初始化程序是用户为PLC系统网络进行数 据交换和信息管理而编制的初化程序，在PLC厂商提 供的通信程序的基础上进行参数设定，一般采用高级 语言实现。开关量逻辑控制程序开关量逻辑控制程序一般采用PLC生产厂商提 供的如梯形图、语句表等编程语言编制。 模拟量运算控制和闭环控制程序模拟量运算控制和闭环控制程序是大中型PLC系 统的高级应用程序，通常采用PLC厂商提供的相应程 序模块及主机的汇编语言或高级语言编制。工作站初始化程序课题一 PLC概述自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机 三、基本工作原理三、基本工作原理PLC经过五个阶段 的工作过程，称为一个 扫描周期，完成一个扫 描周期后，