《可编程序控制器技术及应用项目式教程 S7-200 教学课件 ppt 作者 程秀玲 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可编程序控制器技术及应用项目式教程 S7-200 教学课件 ppt 作者 程秀玲 （146页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 PLC概述,本章主要内容： PLC的产生和定义 PLC的分类 PLC的应用和特点 PLC与其它控制装置的比较 PLC国内外状况 PLC发展趋势,第一节 PLC的基本概念与基本结构,可编程控制器-简称PLC PLC主要用于工业控制 一、PLC的诞生 提出招标。1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。,招标条件。提出了10条指标(这10条以后被称这著名的GM10条)。即： l 编程方便，可在现场修改程序； l 维护方便，最好是插件式； l 可靠性高于继电器控制柜： l 体积小于继电
2、器控制柜； l 可将数据直接送入管理计算机； l 在成本上可与继电器控制柜相当l 使用市电如交流220V； l 输出能直接驱动小型电磁阀接触器等； l 在扩展时原有系统改变最少； l 用户程序存储器至少可扩展到4KB。,研制成功。1969年美国数字设备公司(DEC)根据这10条指标，研制出世界上第一台可编程制器，并在GM公司汽车生产线上应用，获得成功。标志着PLC问世。 从此，可编程控制器技术就迅速发展起来。日本、西欧等一些国家开始研究。1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器,到1973年，西欧一些国家也研制出它们的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研
3、制，1977年开始工业应用，至今没有自己的独立产品。,二、PLC的基本概念,PLC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指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序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。(PLC主要用来做工业控制工业专用计算机。),三、PLC的基本结构,1PLC主要由如下几部分组成： CPU模块； 输入模块； 输出模块； 编程器。,2对各个模块进行介绍： CPU模块：由微处理器和存储器组
4、成。 CPU模块不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。 而存储器是用来存储程序和数据。,I/O模块：即输入（Input）模块和输出（Output）模块，它是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。 输入模块不仅用来接收和采集输入信号即传递信号外，而且进行电平转换和隔离的作用，它分为开关量输入模块和模拟量输入模块。,第二节 PLC的特点与应用领域,一、PLC的应用领域 1、开关量的逻辑控制； 2、位置控制； 3、过程控制； 4、数据处理； 5、通信联网 。,二、PLC的优缺点,优点： 1）编程方法简单易学 2）功能强，性能价格比高 3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4）可靠性高，
5、抗干扰能力强 5）系统的设计、安装、调试工作量少 6）维修工作量小，维修方便 7）体积小，能耗低,缺点： 1）主要由于PLC的硬件体系结构封闭而不开放,又国际上无统一标准，所以 各厂家的产品参数不统一，互不兼容。 2）PLC的编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的软件互不兼容。 SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构的PLC,三、可编程控制器与其它工业控制装置的比较,1、PLC与继电器控制系统的比较 继电器控制(柜)是针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的，采用硬接线方式装配而成
6、，只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能，每种控制功能对应一种线路，一旦生产工艺过程改变，则控制(柜)必须重新设计、重新配线。 而PLC由于应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能都是通过软件来实现的,只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变。因此从适应性、可靠性、方便性以及设计、安装、维护等各方面比较，PLC都有显著的优势因此在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统的继电器控制系统大多数将被PLC所取代。,2、PLC与集散控制系统比较,PLC与集散控制系统在发展过程中，始终是互相渗透互为补充 综合PLC和集散控制系统各自的优势，把二者有机地结合起来，可形成一种新型的全分布
7、式的计算机控制系统。,3、PLC与工业控制计算机比较,工业控制计算机是由通用微型计算机为适应工业生产控制要求发展起来的一种控制设备硬件结构方面总线标准化程度高、兼容性强，而软件资源丰富，待别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制占有优势但是，使用工业控制机控制生产工艺过程，要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。 PLC最初是针对工业顺序控制方面的应用而发展来的，硬件结构专用性强，通用性差，很多优秀的微机软件也不能直接使用必须经过二次开发但是，PLC使用了工厂技术人员熟悉的梯形图语言编程，易学易碴，便于推广应用。,四、可编程控制
8、器的发展,1969年美国研制出世界上第一台PLC以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC。 70年代中期，PLC进入了实用化阶段。 70年代末和 80年代初，PLC进入了成熟阶段。 下面是一些国家的发展情况。,1、美国PLC发展得最快：,1984年有48家，生产150多种PLC； 1987年有63家，生产243种PLC； 1996年有70余家，生产近300种PLC。 著名厂家有: AB（AllenBradley艾伦一布拉德利）公司。 MODICON 莫迪康公司。,2、欧洲PLC的厂家有60余家:,著名的厂家有： 德国的（Siemens西门子）于1973年研制出第一台PLC。 法国的TE
9、(Telemecanique施耐德）公司。,3、日本生产PLC的厂家有40余家：,1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台PLC。著名的厂家有： 三菱电机(MITSUBISHI) 欧姆龙(OMRON) 富士电机（Fuji Electric） 东芝（TOSHIBA） 光洋（KOYO) 松下电工（MEW） 夏普(SHARP）,4、我国的PLC发展,我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。 我国早期独立研制PLC的单位有： 北京机械工业自动化研究所； 上海工业自动化仪表研究所； 大连组合机床研究所； 成都机床电器研究所； 中科院北京计算机所及自动化所； 长春一汽；
10、上海起重电器厂； 上海香岛机电公司； 上海自力电子设备厂等单位。 以上诸单位都没有形成自主的规模化生产。,我国现在PLC引进技术或合企业有： 辽宁无线电二厂引进德国西门子技术，生产 PLC； 无锡电器公司和日本光洋合资生产 PLC; 厦门和美国AB公司合资生产PLC； 上海引进美国的莫迪康（Modicon）公司技术，生产PLC; 西安引进德国Siemens公司技术，生产PLC。,5、PLC的发展趋势,（1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节） （2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型） （3）产品更加规范化、标准化 （硬件、软件兼容的PLC） （4）
11、分散型、智能型、与现场总线兼容的I0 （5）加强联网和通信的能力 （6）控制的开放和模块化的体系结构(OMAC),6、PLC世界著名品牌,德国西门子公司（Siemens） 美国 AB公司 （AllenBradley） 美国的莫迪康（Modicon） 法国的施耐德电器公司（ TE ） 日本欧姆龙公司（OMRON） 日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）,7、最大厂家,（1996年中国PLC市场） SIEMENS； （德国西门子） AllenBradly； （美国A-B) 三菱电机； （ 日本三菱） OMRON。 (日本立石电机）,最短响应时间,在一个扫描周期刚结束时就收到一个输入信号，下一
12、扫描周期一开始进入输入采样阶段这个信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。 最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间。如图：,五、存储器,PLC的存贮器包括只读存储器（EPROM）和随机存储器（RAM）， EPROM用来存放系统程序，RAM用来存放用户程序。 （1）只读存贮器ROM 存放的系统程序有： (a)检查程序 PLC通电后，首先由检查程序检查PLC各部件的操作是否正常，并将结果显示给操作人员。 (b)键盘输入处理程序 解释、执行用户从键盘上发出的命令，将用户输入的程序送到RAM中，读出并显示RAM中的内容 (c)翻译程序 将用户使用PLC编程语言编写的控制程序翻译成由
13、机器语言组成的程序，然后再由CPU执行；同时，对用户程序进行语法检查。,(d)信息传递程序 将RAM中的用户程序送到外部存贮器中、如EPROM或打印机、或将外存贮器中的内容传送到RAM中。 (e)监控程序 根据用户的需要调用相应的内部程序。例如：用户通过面板的选挥开关选择了编程(PROGRAM)工作方式，则监控程序就调用“键盘输入处理程序”，将用户从键盘上输入的程序送到RAM中。 (2)读写存贮器RAM (a)用户程序 在编程(PROGRAM)方式下，用户从键盘上输入的程序经过预处理后，存放在RAM低地址区。 (b)逻辑变量。 在RAM中有若干个存贮单元用来存放逻辑变量。这些逻辑变量用PLC术
14、语说就是：输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、定时计数器等。,六、编程器,编程器用来对用户程序进行写入、检查、修改和调试的外，也可以在线监视PLC的运行，是PLC最重要的外部设备，也是PLC不可缺少的一部分。它经过编程器接口与CPU联系，完成人机对话。 编程器可分为简易编程器和图形编程器两种。图形编程器可直接输入梯形图程序，操作方便，功能强，且可脱机编程，有液晶显示(GPC)的便携式和阴极射线(CRT)式两种，价格一般较高。简易编程器功能较少，般需将梯形图变为指令编码的形式输入，通常需联机工作。 目前，很多PLC都可以利用微型计算机作为编程工具，这时应配上相应的编程软件及接口。
15、由于微机的强大功能，使PLC的编程和调试更为方便。,手持式编程器 简易编程器，将梯形图变为指令编码的形式输入，通常需联机工作。,七、电源部件,用来将外部供电电源转换成可供PLC的CPU、存贮器、IO接口等各电子电路工作所需的直流电源，使PLC能正常工作。 八、其他接口电路 除了I/O接口外，许多PLC还配置了一些其它接口，使PLC能满足更多的需。主要有以下几种： (1)IO扩展机接口。用于扩展输入输出点数，当用户的PLC控制系统所需的输入、输出点数超过主机的输入、输出点数时，就要通过IO扩展接口将主机与IO扩展单元连接起来。 (2)智能IO接口。它是带有独立的微处理器和控制软件的特殊IO接口，
16、可以独立地工作。为适应和满足更加复杂控制功能的需要，PLC生产厂家均生产了各种不同功能的智能IO接口。 在众多的智能IO接口中，常见的有满足位置控制需要的位置闭环控制接口模块；有快速PID调节器的闭环控制接口模块；有满足计数频率高达100MHz的高数计数器接口模块等。,(3)通讯接口（外部I/O设备接口）,是专用于数据通讯的一种智能模块，主要用于人机对话或机机对话。PLC通过通讯接口可以与打印机、监视器等外部设备相连，也可与其他PLC或上位计算机相连，构成多机局部网络系统或多级分布式控制系统。或实现管理与控制相结合的综合系统 。 通讯接口有串行接口和并行接口两种，它们都在专用系统软件的控制下，遵循国际上多种规范的通讯协议来工作。用户应根据不同的设备要求选择相应的通讯方式，并配置合适的通讯接口。,九、PLC的外部设备,外部设备主要有： (1)打印机 (2)外存贮器 (3)EPROM写入器 EPROM写入器，用于将程序写入到EPROM中去。,十、可编程控制器的
