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1、学习目标：l 掌握PLC的定义和分类l 了解PLC的应用现状与发展趋势。l 了解目前PLC比较有代表性的生产厂家及产品。第一章 可编程控制器概论第一节 可编程控制器的产生一、 可编程控制器产生的必要性在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。 1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了10项招标技术指标。其主要内容如下：10 项 指 标：1、 编程简单，可
2、在现场方便地编辑及修改程序。2、 价格便宜，其性能价格比要高于继电器控制系统。3、 体积要明显小于继电器控制柜。4、 可靠性要明显高于继电器控制系统。5、 具有数据通信功能。 6、 输入可以是交流115 V电压信号。7、 输出为115 V、2 A以下的负载。8、 硬件维护方便，最好是插件式结构。9、 扩展时，原有系统只需做很小改动。10、用户程序存储器容量至少可以扩展到4 KB。二、 可编程控制器的发展阶段第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器； 第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EP
3、ROM ；第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ；第四代：80年代中期到90年代中期。PLC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步 ；第五代：90年代中期至今。PLC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。第二节 可编程控制器定义由于PLC在不断发展，因此对它进行确切的定义是比较困难的。国际电工委员会(International Electrical Committee，IEC)在1987年的第3版中对PLC作了如下的定义：PLC
4、是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统联成一个整体和具有扩充功能。第三节 可编程控制器的分类一、根据I/O点数分类l 微型机：控制点数仅几十点 l 小型机：控制点数100500点左右 l 中型机：控制点数5001000点左右 l 大型机：控制点数1000点以上 l 巨型机：控制点数可达上万、甚至于几万点二、 根据结构形式分类l 整体式：整体式PLC的CP
5、U、存储器 、I/O单元、电源安装在同一机体内，构成主机。 l 模板式：PLC组合式（模块式）PC为总线结构，其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PC模块，不同的模块实现不同的功能。 分散式：就是将PLC的CPU、电源、存储器集中放置在控制室，而将各I、O模板分散放置在各个工作站，由通信接口进行通信连接，由CPU集中指挥。三、根据用途分类l 用于顺序逻辑控制l 用于闭环过程控制l 用于多级分布式和集散控制系统l 用于机械加工的数字控制和机器人控制四、根据生产厂家分类德国西门子公司，日本OMRON公司的C系列，三菱公司的F系列，东芝公司的EX系列，美国哥德公司的M84系列
6、，美国通用电气公司的GE系列，美国 AB公司的PLC5系列，德国西门子公司的S5、S7系列等。第四节 可编程控制器应用现状一、 可编程控制器市场状况l 国际市场：在全世界约200家可编程控制器生产厂商中，控制整个市场60%以上份额的公司只有6家，即美国的AB公司，GEFANUC公司，德国的SIEMENS公司，法国的SCHNEIDEDMODICON公司，日本的MITSUBISHI公司，OMRON公司。l 国内市场：我国对PLC的研制始于1974年，但始终未走出实验室。20世纪80年代中期以掀起研制热潮，目前全国几十个生产厂家，但产品大多为128个开关量以下的小型机。目前国内市场几乎被国外的PLC
7、产品占领，在大、中型PLC中几乎100%是国外产品。二、 可编程控制器应用范围l 电力工业：输煤系统控制、锅炉燃烧管理、灰渣和飞灰处理系统。l 机械工业：数控机床、自动装卸机、移送机械、工业用机器人控制。l 汽车工业：移送机械控制、自动焊接控制、装配生产线控制。l 钢铁工业：加热炉控制、高炉上料和配料控制、钢板卷取控制。l 化学工业：化学反应批量控制、化学水净化处理、自动配料。l 食品工业：发酵罐过程控制、配比控制、净洗控制、包装机控制。l 造纸工业：纸浆搅拌控制、抄纸机控制、卷取机控制。l 轻工业：玻璃瓶厂炉子配料及自动制瓶控制、注塑机程序控制。l 纺织工业：手套机程序控制、落纱机控制、高温
8、高压染缸群控。l 建材工业：水泥生产工艺控制、水泥配料及水泥包装。l 公用事业：大楼电梯控制、大楼防灾机械控制。l 交通运输业：电动轮胎起重机控制、交通灯控制。l 木材加工：单板干燥机控制、人造板生产线控制。第五节 可编程控制器发展趋势l 系列化、模板化：一般的PLC分为主模板、扩展模板、I、O模板以及各种智能模板，每种模板的体积都较小，相互连接方便，使用简单，通用性更强。l 小型机功能强化：随着微电子技术的进一步发展，PLC的结构更为紧凑，体积更小，安装和使用更为方便。很多小型机不仅有开关量I、O，还有模拟量I、O、高速计数器、高速直接输出、PWM输出等。l 中、大型机高速度、高功能、大容量
9、：随着自动化水平的不断提高，对中、大型机处理数据的速度要求越来越高，在三菱公司AnA系列的32位微处理器M887788中，在一块芯片上实现了PLC的全部功能，它将扫描时间缩短为每条基本指令0.15us。l 低成本：随着新型器件的不断涌现，主要部件成本不断下降，在提高PLC功能的同时，降低了PLC的成本。同时，价格的降低也使PLC真正成为继电器的替代物。l 多功能：PLC的功能进一步加强，以适应各种控制需要。同时，计算、处理功能的进一步完善，使PLC可以代替计算机进行管理、监控。小结：本章介绍了可编程控制器的产生、定义、分类、应用现状及发展趋势，重点掌握可编程控制器的定义与分类。在学习过程中注意以下几点：1、 可编程控制器的定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统联成一个整体和具有扩充功能。2、 可编程控制器的分类，并注意区分整体式与模板式的区别。3、 目前可编程控制器朝着系列化、模板化，小型机功能强化，中、大型机高速、高功能、大容量，低成本，多功能的方向发展。
