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1、PLC基础及应用基础及应用孙孙 丽丽课程学习内容1. PLC基础基础可编程控制器的概述，工作原理及结构特点可编程控制器的概述，工作原理及结构特点2. 编程入门编程入门 重点：熟练掌握重点：熟练掌握基本逻辑指令基本逻辑指令、步进顺控步进顺控指令指令、部分、部分功能指令功能指令，能够编制，能够编制梯形图梯形图和和状态转移图及其相互转化状态转移图及其相互转化一般掌握：功能指令、特殊功能模块一般掌握：功能指令、特殊功能模块2课程学习内容3. 编程软件和仿真软件的使用编程软件和仿真软件的使用 三菱全系列三菱全系列PLC通用通用GX developer 7.0 and GX simulator 6c4.
2、实际操作实际操作 12学时的实验课学时的实验课 PLC型号：三菱型号：三菱FX1N-40MR3课程学习指导 1. 学好基础，循序渐进学好基础，循序渐进 认真学好每一章，先基础，后提高；先弄认真学好每一章，先基础，后提高；先弄懂，再应用；学好前一章，再学后一章。懂，再应用；学好前一章，再学后一章。 2. 多做练习，勤学好问多做练习，勤学好问 做好每章的练习题，勤于思考，不懂就做好每章的练习题，勤于思考，不懂就问，互相学习，共同提高。问，互相学习，共同提高。 3. 参与实践，学用结合参与实践，学用结合 多用编程软件和仿真软件进行编程模拟。多用编程软件和仿真软件进行编程模拟。4参考资料电气控制与电气
3、控制与PLC实训教程实训教程 阮友德阮友德 人人民邮电出版社民邮电出版社 2006年年10月月PLC基础及应用基础及应用 廖常初廖常初 机械工业出机械工业出版社版社 2003年年6月月 大量网上资源：大量网上资源： http:/ 。5课程考核方式闭卷考试，成绩比例：闭卷考试，成绩比例：1. 期末成绩期末成绩70%：平时上课所讲的理论知识、：平时上课所讲的理论知识、练习及实验应用。练习及实验应用。2. 平时成绩（实验、平时表现和期中考试成绩）平时成绩（实验、平时表现和期中考试成绩）30%：实验：实验课前预习课前预习；实验操作实验操作表现和表现和实验实验报告报告的完成情况的完成情况6PLC基础及应
4、用第一章第一章可编程序控制器概述可编程序控制器概述本章主要内容本章主要内容l1.1可编程序控制器的产生和定义可编程序控制器的产生和定义l1.2可编程序控制器的特点及主要功能可编程序控制器的特点及主要功能l1.3可编程序控制器的结构和分类可编程序控制器的结构和分类 l1.4可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 8本章学习要求本章学习要求& 重点内容：重点内容： PLC的定义、结构、分类及主要功能的定义、结构、分类及主要功能& 了解内容：了解内容： PLC产生、发展及特点产生、发展及特点& 难点内容：难点内容：9本章主要内容本章主要内容l1.1可编程序控制器的产生和定义可编程序控制器的
5、产生和定义l1.2可编程序控制器的特点及主要功能可编程序控制器的特点及主要功能l1.3可编程序控制器的结构和分类可编程序控制器的结构和分类 l1.4可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 10一、可编程序控制器的产生一、可编程序控制器的产生可编程序控制器的产生和定义1.1 2020世纪世纪2020年代起，控制系统主要是年代起，控制系统主要是由继电器、接触器等，靠导线连接构成由继电器、接触器等，靠导线连接构成的。其主要缺点是：设备体积大，动作的。其主要缺点是：设备体积大，动作速度慢，功能少，硬布线导致通用性和速度慢，功能少，硬布线导致通用性和灵活性差。灵活性差。11一、可编程序控制器的
6、产生一、可编程序控制器的产生 美国通用汽车公司美国通用汽车公司(GM公司公司) 1968年提年提出了研制新型控制装置的十项指标。它实际出了研制新型控制装置的十项指标。它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能。上就是当今可编程序控制器最基本的功能。将它们归纳一下，其核心为以下四点：将它们归纳一下，其核心为以下四点：(1) (1) 用计算机代替继电器控制盘。用计算机代替继电器控制盘。(2) (2) 用程序代替硬件接线。用程序代替硬件接线。 (3) (3) 输入输入/ /输出电平可与外部装置直接连接。输出电平可与外部装置直接连接。(4) (4) 结构易于扩展。结构易于扩展。可编程序控制器的产生和定
7、义1.112一、可编程序控制器的产生一、可编程序控制器的产生 1969年，美国数字设备公司（年，美国数字设备公司（DEC）根据上述要求研制出第一台可编程序控制器，根据上述要求研制出第一台可编程序控制器，型号为型号为PDP-14 。可编程序控制器的产生和定义1.113早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器是用来替代继电器、接触器控制的。它主要控制的。它主要 用于顺序控制，只能实现用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制被称为可编程逻辑控制器（器（Programmable logic controller，略，略写写 PLC )1980年正式将可编程序控制器命
8、名为年正式将可编程序控制器命名为PC (Programmable Controller)，常将可，常将可编程序控制器简称为编程序控制器简称为PLC。1.1可编程序控制器的产生和定义一、可编程序控制器的产生一、可编程序控制器的产生14从控制功能上看，从控制功能上看，PLCPLC经历了四个发展阶经历了四个发展阶段：段：1.1.崛起阶段（崛起阶段（19691969 19751975），），8 8位微处理位微处理器芯片为器芯片为CPUCPU。2.2.成熟阶段（成熟阶段（19751975 19791979），拓展了模拟），拓展了模拟量控制功能。量控制功能。3.3.通信阶段（通信阶段（19791979 1
9、9851985），拓展了网络），拓展了网络通信功能。通信功能。可编程序控制器的产生和定义1.1二、可编程序控制器的发展历史二、可编程序控制器的发展历史154.4.加速阶段（加速阶段（19851985 现在），通信协议标现在），通信协议标准化，具有准化，具有CRT(CRT(阴极射线管显示器阴极射线管显示器) )显示功显示功能，能，采用了标准的软件系统，增加了高级采用了标准的软件系统，增加了高级编程语言编程语言. . 可编程序控制器的产生和定义1.1二、可编程序控制器的发展历史二、可编程序控制器的发展历史16IEC对对PLC定义：定义：可编程序控制器是可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专
10、为在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。它采用了可编工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行程序的存储器，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，并通过数字的，术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。械或生产过程。 1.1可编程序控制器的产生和定义三、可编程序控制器的定义三、可编程序控制器的定义17简单讲简单讲PLC就是一部小型的工业电脑。就是一部小型的工业电脑。1.1可编程序控制器的产生和定义三、可编程
11、序控制器的定义三、可编程序控制器的定义18可编程序控制器的产生和定义1.1四、继电器控制和四、继电器控制和PLC控制的比较控制的比较继电器控制为继电器控制为接线程序控制接线程序控制，是由各种分立，是由各种分立的继电器、接触器、行程开关、控制按钮等的继电器、接触器、行程开关、控制按钮等联接而成的联接而成的有触点硬接线控制电路有触点硬接线控制电路。它的。它的控控制逻辑就在接线之中制逻辑就在接线之中，若需修改控制要求必，若需修改控制要求必须改变接线。须改变接线。PLCPLC控制为控制为存储程序控制存储程序控制，控制程序放在存，控制程序放在存储器中，通过储器中，通过修改程序修改程序来改变控制，无需改来
12、改变控制，无需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性高。已变接线，控制灵活，无触点，可靠性高。已成为工业自动化的标准设备。成为工业自动化的标准设备。19可编程序控制器的产生和定义1.1四、继电器控制和四、继电器控制和PLC控制的比较控制的比较取代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输取代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输出部分仍然由电气元器件承担。出部分仍然由电气元器件承担。输入部分输入部分控制部分控制部分输出部分输出部分继电气继电气控制系控制系统统开关、按开关、按钮、限位钮、限位开关、传开关、传感器等感器等由用硬接线连接由用硬接线连接继电器、触点等继电器、触点等组成控制电路实组成控制电路
13、实现逻辑控制功能现逻辑控制功能接触器、接触器、电磁阀、电磁阀、指示灯等指示灯等PLC控控制系统制系统由存放在存储器由存放在存储器中的用户程序来中的用户程序来实现控制功能实现控制功能20一、可编程序控制器的主要功能一、可编程序控制器的主要功能1. 开关量逻辑控制开关量逻辑控制 ：代替了继电控制：代替了继电控制 2. 运动定位控制：机床、机器人、电梯运动定位控制：机床、机器人、电梯3. 模拟量过程控制模拟量过程控制 ：PID闭环控制闭环控制 4. 数据处理：数字运算、数据传递数据处理：数字运算、数据传递等等。等等。用于大型工业控制系统。用于大型工业控制系统。5 .通讯控制：通讯控制：PLC之间通讯
14、，与智能设备之间通讯，与智能设备通信，组网通信通信，组网通信可可编编程程序序控控制制器器的的主主要要功功能能及及特特点点 1.221二、二、可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点1. 通用性强，适应性好通用性强，适应性好2. 程序编制，简单易学程序编制，简单易学3. 功能完善，配套齐全功能完善，配套齐全 4. 可靠性好，抗干扰强可靠性好，抗干扰强5. 体小耗低，维修方便体小耗低，维修方便可可编编程程序序控控制制器器的的主主要要功功能能及及特特点点 1.222 一、可编程控制器的硬件结构一、可编程控制器的硬件结构可编程序控制器结构和分类1.3几种型号的几种型号的PLC实物图实物图23三菱FX系
15、列PLC24西门子PLC-S7-200西门子PLC-S7-400系统欧姆龙CPM1A系列PLC欧姆龙C200H系列PLC25 一、可编程控制器的硬件结构一、可编程控制器的硬件结构可编程序控制器结构和分类1.3PLCPLC硬件主要由中央处理单元硬件主要由中央处理单元CPUCPU、存储器，、存储器，输入单元输入单元I I、输出单元、输出单元O O、电源单元、编程器、电源单元、编程器、扩展接口、编程器接口和存储器接口组成。扩展接口、编程器接口和存储器接口组成。可编程控制器可编程控制器编程器编程器输输出出单单元元电源电源中央处理器中央处理器CPUCPU系统程序存储器系统程序存储器ROMROM用户程序存
16、储器用户程序存储器RAMRAM输输入入单单元元结构框图26 一、可编程控制器的硬件结构一、可编程控制器的硬件结构可编程序控制器结构和分类1.3中央处理单元中央处理单元(CPU)(CPU)：PLCPLC的核心，它在系统程序的核心，它在系统程序控制下，完成控制下，完成PLCPLC的所有工作，保证的所有工作，保证PLCPLC的运行。的运行。存储器存储器：存放系统程序和数据（：存放系统程序和数据（ROM），），存放存放用户程序和数据（用户程序和数据（RM）。输入输出单元输入输出单元：输入各种现场信号，输出现场控：输入各种现场信号，输出现场控制信号。输入部件是开关、按钮、传感器等。输制信号。输入部件是开
17、关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。出部件是电磁阀、接触器、继电器。电源电源：对：对PLCPLC的各工作单元供电的各工作单元供电27编程器编程器：对：对PLC写入用户程序，写入用户程序，有编程器及编程有编程器及编程软件两种软件两种28 二、可编程控制器的软件组成二、可编程控制器的软件组成可编程序控制器结构和分类1.3系统软件：系统软件：为系统管理程序，编译程序和为系统管理程序，编译程序和相应数据。装入机内相应数据。装入机内ROM存储器中，永久存储器中，永久保存，不能更改。保存，不能更改。应用软件应用软件：是用户为达到某种控制目的，：是用户为达到某种控制目的，采用专用的编程语言
18、自主编写的用户程序。采用专用的编程语言自主编写的用户程序。并有用户用一定手段写入到机内并有用户用一定手段写入到机内RM中，中，可以随时进行修改和重新编写。可以随时进行修改和重新编写。29 三、可编程控制按结构分类三、可编程控制按结构分类 （1 1） 整体式结构整体式结构（2 2） 模块式结构模块式结构（3 3） 混合式结构混合式结构可编程序控制器结构和分类1.330 三、可编程控制按结构分类三、可编程控制按结构分类 （1 1） 整体式结构整体式结构 它把、和电源均装在一个箱体内。它把、和电源均装在一个箱体内。结构紧凑，体积小，价格低。一般的小型及超小型结构紧凑，体积小，价格低。一般的小型及超小
19、型PLC多为整体式结构。多为整体式结构。可编程序控制器结构和分类1.331 三、可编程控制按结构分类三、可编程控制按结构分类 （2 2） 模块式结构模块式结构 它把、和电源均做成不同模块，根它把、和电源均做成不同模块，根据需要组装在框架上。组合方便、维修简单、价格较据需要组装在框架上。组合方便、维修简单、价格较高。高。可编程序控制器结构和分类1.3西门子PLC-S7-400系统32 三、可编程控制按结构分类三、可编程控制按结构分类 （）混合式结构（）混合式结构兼备整体式和模块式优点，有基本单元（为整体兼备整体式和模块式优点，有基本单元（为整体式）和扩展单元、功能模块组成。应用灵活，式）和扩展单
20、元、功能模块组成。应用灵活，价格便宜。为中小型普遍采用价格便宜。为中小型普遍采用。 可编程序控制器结构和分类1.333 四、按点数和功能分类四、按点数和功能分类可编程序控制器结构和分类1.3（1）超小型机超小型机：I/O点数为64点以内，内存容量为2561000字节；（2）小型机小型机：I/O点数为64256，内存容量为13.6K字节；（3）中型机中型机：I/O点数为2561024，内存容量为3.613K字节；（4）大型机大型机：I/O点数为1024以上，内存容量为13K字节以上；34 四、按生产厂家分类四、按生产厂家分类 可编程序控制器的分类1.31.日本立石（OMRON）公司的C系列可编程
21、序控制器；2.日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、F2、FX2系列可编程序控制器；3.日本松下（PANASONIC）电工公司的FP1系列可编程序控制器；4.美国通用电气（GE）公司的GE系列可编程序控制器；5.美国艾伦布拉德利（A-B）公司的PLC-5系列可编程序控制器；6.德国西门子（SIEMENS）公司的S5、S7系列可编程序控制器。35可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 一方面向着大型化的方向发展，一方面则向一方面向着大型化的方向发展，一方面则向着小型化的方向发展。着小型化的方向发展。lPLC向大型化方向发展，主要表现在大中型向大型化方向发展，主要表现在大中型P
22、LC高高功能、大容量、智能化、网络化发展，使之能与计算机功能、大容量、智能化、网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合的自组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合的自动控制。动控制。lPLC向小型化方向发展，主要表现在下列几个方面：向小型化方向发展，主要表现在下列几个方面：为了减小体积、降低成本，向高性能的整体型发展；在为了减小体积、降低成本，向高性能的整体型发展；在提高系统可靠性的基础上，产品的体积越来越小，功能提高系统可靠性的基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强。越来越强。 可编程序控制器的发展趋势 1.436可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发
23、展趋势 PLC总的发展趋势是：高功能、总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、容量大、体积小、高速度、高集成度、容量大、体积小、成本低、通信联网功能强。成本低、通信联网功能强。 可编程序控制器的发展趋势 1.437传送带生产线控制传送带生产线控制灌装及包装机械灌装及包装机械木材加工木材加工电梯控制电梯控制空调控制空调控制纺织机械纺织机械印刷机械印刷机械1.4可编程序控制器的发展趋势 38 本章小结和作业本章小结和作业 小结：小结：通过本章的学习，掌握通过本章的学习，掌握PLC的定义、结构、功能和结构分类；的定义、结构、功能和结构分类；了解了解PLC产生、发展及特点产生、发展及特点39 本章小结和作业本章小结和作业思考题：思考题：1.简述可编程序控制器的定义。简述可编程序控制器的定义。2.可编程序控制器主要由哪几部分组成可编程序控制器主要由哪几部分组成?3.可编程序控制器可以用在哪些领域即可编程序控制器可以用在哪些领域即有什么功能？有什么功能？40THE END
