单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,PLC,基本知识,.,1,PLC基本知识.1,PLC,基本知识,第一部分：什么是,PLC,第二部分：,PLC,基本概念及原理,第三部分：,PLC,基本功能,第四部分：,PLC,控制与其他控制的主要区别,.,2,PLC基本知识第一部分：什么是PLC.2,第一部分,什么是,PLC,.,3,第一部分什么是PLC.3,什么是,PLC,？,一、可编程控制器的定义,是一种,工业控制装置,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通用叫法,中文名称为,可编程控制器,；,英文名称为,Programmable Logic Controller,，简称,PLC,4,什么是PLC？一、可编程控制器的定义是一种工业控制装置是在电,1987,年，国际电工委员会（,IEC,）,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,”,5,1987年，国际电工委员会（IEC）定义：.5,,试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本一种适合于工业环境的通用控制装置PLC,的最初设想,.,6,试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换,二、可编程控制器的产生,因为继电器逻辑电路配线复杂,.,7,二、可编程控制器的产生因为继电器逻辑电路配线复杂.7,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继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期8,背景：.8,1968,年，,GM,公司提出,十项设计标准,：,编程简单，可在现场修改程序；,维护方便，采用插件式结构；,可靠性高于继电器控制柜；,体积小于继电器控制柜；,成本可与继电器控制柜竞争；,可将数据直接送入计算机；,可直接使用,115V,交流输入电压；,输出采用,115V,交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；,通用性强，扩展方便,;,能存储程序，存储器容量可以扩展到,4KB,。
9,1968年，GM公司提出十项设计标准：.9,1969,年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场10,1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于,三、 可编程控制器的特点,无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强,通用性强，控制程序可变，使用方便,硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强,编程简单，容易掌握,系统的设计、安装、调试工作量少,维修工作量小，维护方便,体积小，能耗低,.,.,11,三、 可编程控制器的特点无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强,四、可编程控制器的应用领域,.,12,四、可编程控制器的应用领域.12,.,13,.13,.,14,.14,.,15,.15,.,16,.16,.,17,.17,.,18,.18,.,19,.19,.,20,.20,.,21,.21,五、,PLC,三大流派,欧洲：,德国的西门子,(SIEMENS),、,AEG,及法国的,TI,公司,美国：,A-B,（,Allen-Bradly,）,(,其产品约占美国,PLC,市场,50,％的份额),、,GE,（,General Electric,）,、莫迪康,(MODICON),公司、德州仪器,(T1),公司、 歌德,(Gould),公司、西屋公司,日本：,三菱电机（,Mitsubishi Electric,）、,欧姆龙（,OMRON,）、,FUJI,（,日本主要发展中小型,PLC,，,在世界小型,PLC,市场上， 日本产品约占有,70,％的份额。
在中国，,OMRON,产品的销量居首位目前国内市场还有韩国、台湾等,PLC,产品；现在市场上出现了,系列化的国产,PLC,，其价格相对低廉，性价比较高第一部分结束,.,22,五、PLC三大流派第一部分结束.22,按,I/O,点数分,小型,PLC,I/O,点数为,256,点以下的为小型,PLC,,（其中,I/O,点数小于,64,点的为超小型或微型,PLC,）,中型,PLC,I/O,点数为,256,点以上、,2048,点以下的为中型,PLC,大型,PLC,I/O,点数为,2048,以上的为大型,PLC,,（其中,I/O,点数超过,8192,点的为超大型,PLC,）,五、可编程控制器的类型,.,23,按I/O点数分五、可编程控制器的类型.23,按结构形式分,整体式,PLC,,将电源、,CPU,、,I/O,接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点五、可编程控制器的类型,模块式,PLC,,将,PLC,各组成部分分别作成若干个单独的模块，如,CPU,模块、,I/O,模块、电源模块（有的含在,CPU,模块中）以及各种功能模块紧凑式,PLC,,还有一些,PLC,将整体式和模块式的特点结合起来。
24,按结构形式分五、可编程控制器的类型模块式PLC 将PLC各,模块式,PLC,,将,PLC,各组成部分分别作成若干个单独的模块，如,CPU,模块、,I/O,模块、电源模块（有的含在,CPU,模块中）以及各种功能模块紧凑式,PLC,,还有一些,PLC,将整体式和模块式的特点结合起来整体式,PLC,,将电源、,CPU,、,I/O,接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点25,模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，,按功能分,低档,PLC,,具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能中档,PLC,,具有低档,PLC,功能外，增加模拟量输入,/,输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程,I/O,、子程序、通信联网等功能有些还增设中断、,PID,控制等功能高档,PLC,,具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等高档,PLC,机具有更强的通信联网功能26,按功能分.26,六、可编程控制器的发展,高性能、高速度、大容量发展,为了提高,PLC,的处理能力，要求,PLC,具有更好的响应速度和更大的存储容量。
目前，有的,PLC,的扫描速度可达,0.1ms/k,步左右PLC,的扫描速度已成为很重要的一个性能指标在存储容量方面，有的,PLC,最高可达几十兆字节为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘27,六、可编程控制器的发展高性能、高速度、大容量发展.27,向小型化和大型化两个方向发展,小型,PLC,由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型,PLC,，最小配置的,I/O,点数为,8,～,16,点，以适应单机及小型自动控制的需要大型化是指大中型,PLC,向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制现已有,I/O,点数达,14336,点的超大型,PLC,，其使用,32,位微处理器，多,CPU,并行工作和大容量存储器，功能强28,向小型化和大型化两个方向发展.28,大力开发智能模块，加强联网与通信能力,为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程,I/O,模块、通信和人机接口模块等PLC,的联网与通信有两类：①,PLC,之间联网通信，各,PLC,生产厂家都有自己的专有联网手段；②,PLC,与计算机之间的联网通信。
为了加强联网与和通信能力，,PLC,生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统29,大力开发智能模块，加强联网与通信能力.29,增强外部故障的检测与处理能力,据统计资料表明：在,PLC,控制系统的故障中，,CPU,占,5%,，,I/O,接口占,15%,，输入设备占,45%,，输出设备占,30%,，线路占,5%,前二项共,20%,故障属于,PLC,的内部故障，它可通过,PLC,本身的软、硬件实现检测、处理而其余,80%,的故障属于,PLC,的外部故障PLC,生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性30,增强外部故障的检测与处理能力.30,编程语言多样化,在,PLC,系统结构不断发展的同时，,PLC,的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高除了大多数,PLC,使用的,梯形图,、,语句表,语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的,步进编程,语言、面向过程控制的,流程图,语言、与计算机兼容的高级语言（,BASIC,、,C,语言等）等多种编程语言并存、互补与发展是,PLC,进步的一种趋势31,编程语言多样化.31,第二部分,PLC,基本概念及组成,.,32,第二部分PLC基本概念及组成.32,一、软继电器的概念：,,对于使用者来说，在编制应用程序时，可以不考虑微处理器和存储器的复杂构成及其使用的计算机语言，而把,PLC,看成是内部由许多,“,软继电器,”,组成的控制器，用提供给使用者的近似于继电器控制线路图的编程语言进行编程。
PLC,内部的继电器并不是实际的物理继电器，它实质上是存储器中的某些触发器，该位触发器状态为,“,1,”,时，相当于继电器接通；该位触发器状态为,“,0,”,时，相当于继电器断开33,一、软继电器的概念：.33,二、,PLC,常用术语,,1,．,位,是,PLC,中逻辑运算的基本元素，通常也称为内部继电器2,．,I/O,点,常用,I/O,点数来表征,PLC,的规模3,．,通道,一个通道含,16,位，或者说含,16,个继电器4,．,区,相同类型通道的集合数据区、定时,/,计数器区、内部继电器区等,,,1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1,数字,2,数字,3,数字,1,,数字,0,,左字节,,右字节,,15,,,,,,,,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,位,通道,.,34,二、 PLC 常用术语 1 0 0,,三、,PLC,系统基本组成,PLC,电源,.,35,三、PLC系统基本组成PLC电源.35,1.,中央处理单元（,CPU,）：,(1),从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令,(2),将各种输入信号取入,(3),把运算结果送到输出端,(4),响应外设,（,1,）通用处理器：,8086,、,80286,、,80386,（,2,）单片机芯片：,8031,、,8096,（,3,）位片式微处理器：,AMD-2900,小型,PLC,多采用,8,位微处理器或单片机作为,CPU,中型,PLC,多采用,16,位微处理器或单片机作为,CPU,大型,PLC,多采用高速位片式微处理器,.,36,1.中央处理单元（CPU）：（1）通用处理器：8086、80,RAM,：,存储各种暂存数据、中间结果、用户正调,试的程序。
ROM,：,存放监控程序和用户已调试好的程序2.,存储器,1.,系统程序存储器 ：,,a.,系统管理程序；,,b.,用户指令解释程序；,,c.,标准程序模块与系统调用程序,,2.,用户程序存储器,,3.,工作数据存储器,,.,37,RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 2. 存储器1,3.,输入、输出接口：,采用光电隔离，实现了,PLC,的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰输出接口作用：,将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离输出三种形式：,继电器,--,低速大功率,可控硅,--,高速大功率,晶体管,--,高速小功率,输入接口作用：,将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机38,3. 输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与,（,1,）输入接口电路：,采用,光电耦合器，防止强电干扰COM,,光电三极管,发光二极管,直流电源,输入端子,+,–,PLC,X,n,+,24V,–,,,,发光二极管,.,39,（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰COM光电,,继电－接触控制系统,PLC,控制系统,输入部分,控制按钮、操作开关、,限位开关、光电管信号等,继电－接触器系统＋输入单元,逻辑部分,逻辑部分由各种主令电器、继电器、,接触器等电器的触点和导线,微处理器、存储器,由计算机软件替代继电器控制电路,输出部分,接触器线圈、电磁阀线圈等,执行电器及信号灯,继电－接触器系统＋输出单元,.,40,继电－接触控制系统PLC控制系统输入部分控制按钮、操作开关、,,继电器输出,（,2,）输出接口电路：,以,继电器形式为例：,PLC,内,部,电,路,,,内,部,电,路,J,,,+,交流电源或直流电源,,,,,,Y,COM,-,,,.,41,继电器输出（2）输出接口电路：以继电器形式为例：PLC内内J,4.,电源单元,把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。
有的电源单元还向外提供,24v,隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好42,4.电源单元把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源第三部分,PLC,基本功能,.,43,第三部分PLC基本功能.43,PLC,的基本功能,1,逻辑控制功能,2,定时控制功能,3,计数控制功能,4,步进控制功能,5,数据处理功能,6,回路控制功能,7,通讯联网功能,8,监控功能,9,停电记忆功能,10,故障诊断功能,,.,44,PLC的基本功能1 逻辑控制功能.44,PLC,应用于步进电机控制,,.,45,PLC应用于步进电机控制 .45,1,逻辑控制功能,,逻辑控制功能是,PLC,最基本功能之一,,,是,PLC,最基本的应用领域，可取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例例如：机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机控制、电梯控制、饮料灌装生产线、家用电器,(,电视机、冰箱、洗衣机等,),自动装配线控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线控制等。
46,1 逻辑控制功能 逻辑控制功能是PLC最基本功能之一,是,2,定时控制功能,,定时控制功能是,PLC,的最基本功能之一PLC,中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器定时器的设定值,(,定时时间,),可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活同时,PLC,还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制47,2 定时控制功能 定时控制功能是PLC的最基本功能之一,3,计数控制功能,,计数控制功能是,PLC,的最基本功能之一PLC,为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号,(,计数值到,),，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制 计数器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改传感器,旋转编码器,变频器等,计数输入,输入复位,00000,00001,00002,,.,48,3 计数控制功能 计数控制功能是PLC的最基本功能之一,5,数据处理功能,,PLC,大部分都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换译码编码等操作中、大型,PLC,数据处理功能,更加齐全，可完成开方、,PID,运算、浮点运算等操作，还可以和,CRT,、,打印机相联，实现程序、数据的显示和打印。
49,5 数据处理功能 PLC大部分都具有数据处理功能，可以实,8,监控功能,,PLC,设置了较强的监控功能利用编程器或监视器，操作人员可以对,PLC,有关部分的运行状态进行监视利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变,PLC,内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调整和维护提供了极大的方便50,8 监控功能 PLC设置了较强的监控功能50,9,停电记忆功能,,PLC,内部的部分存储器所使用的,RAM,设置了停电保持器件（备用电池等），以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持,PLC,断电后的数据内容不变PLC,电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作51,9 停电记忆功能 PLC内部的部分存储器所使用的RAM,10,故障诊断功能,,PLC,可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动中止运行PLC,的故障自诊断功能，大大提高了,PLC,控制系统的安全和可维护性52,10 故障诊断功能 PLC可以对系统构成、某些硬件状态、,第四部分,PLC,控制与其他控制的主要区别,.,53,第四部分PLC控制与其他控制的主要区别.53,从微型计算机（简称微机）的应用范围来说，,MC,是通用机，而,PLC,是专用机。
简言之，,MC,是通用的专用机，而,PLC,则是专用的通用机微型计算机是在以往计算机与大规模集成电路的基础上发展起来的，其最大特征是运算速度快、功能强、应用范围广例如近代科学计算、科学管理和工业控制等都离不开它所以说，,MC,是通用计算机而,PLC,是一种为适应工业控制环境而设计的专用计算机选配对应的模块便可适用于各种工业控制系统而用户只需改变用户程序即可满足工业控制系统的具体控制要求如果采用,MC,作为某一设备的控制器，就必须根据实际需要考虑抗干扰问题和硬件软件设计，以适应设备控制的专门需要这样，势必把通用的,MC,转化为具有特殊功能的控制器，而成为一台专用机一、,PLC,与微型计算机控制的区别,.,54,从微型计算机（简称微机）的应用范围来说，MC是通用机，而PL,二、,PLC,与单片机控制的区别,,1,、,PLC,比单片机容易掌握,,单片机一般要用机器指令或其助记符编程，这就要求设计人员具有一定的计算机硬件和软件知识PLC,本身是微机系统，使用的术语仍然是,“,继电器,”,一类的术语对于使用者来说，不必去关心微机的一些技术问题，而只要用较短的时间去熟悉,PLC,的指令系统及操作方法，就能应用到工业现场。
55,二、PLC与单片机控制的区别.55,2,、,PLC,比单片机使用简单,,用单片机来实现自动控制，一般要在输入输出接口上做大量的工作除了要设计控制程序，还要在单片机的外围做很多软件和硬件方面的工作，调试起来也比较麻烦PLC,的,I,／,O,口已经做好，输人接口可以与输人信号直接连线，非常方便；输出接口具有一定的驱动能力且,I,／,O,口均有光耦合环节，抗干扰能力强56,2、PLC比单片机使用简单.56,3,、,PLC,比单片机可靠,,用单片机作工业控制，突出问题就是抗干扰性能差PLC,是专门应用于工业现场的自动控制装置，在系统硬件和软件上都采取了抗干扰措施例如光耦合、自诊断、多个,CPU,并行操作、冗余控制技术等57,3、PLC比单片机可靠.57,。