第四章_PLC概述

第四章 可编程序控制器概述
本章主要讲解… 本章主要讲解…
一、可编程控制器的产生及定义 可编程控制器的产生及 产生及定义 二、可编程控制器的特点及应用 可编程控制器的特点及应用 三、可编程控制器的分类和发展 可编程控制器的分类和发展 四、可编程控制器的基本组成和工作原理
第一节 可编程控制器的产生及定义 一、可编程控制器的产生
1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编 1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编 第一台 程序控制器。并应用于工业现场。 程序控制器。并应用于工业现场。
二、可编程控制器的定义
什么是PLC？ 什么是PLC？ PLC
是一种工业控制装置 是一种工业控制装置
为了便于与个人计算机PC 为了便于与个人计算机PC （Personal Computer） ） 相区别，人们习惯上仍将 相区别， 可编程序控制器称为PLC。 可编程序控制器称为 。 以后章节中都用PLC。 以后章节中都用 。
整体式PLC 整体式PLC
叠装式PLC 叠装式PLC模块式PLC 模块式PLC
按功能分
低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、 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、 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。 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 中档PLC 具有低档PLC功能外， 增加模拟量输入/ 输出、 PLC功能外 数据传送和比较、数制转换、远程I/O 子程序、 I/O、 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 控制等功能。 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、 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、 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。 传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能。 PLC机具有更强的通信联网功能
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 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。 一个机箱内 ， 具有结构紧凑 、 体积小 、 价格低等特点 。 模块式PLC PLC各组成部分分别作成若干个单独的 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， CPU模块、I/O模块、电源模块（ 有的含在CPU 模块 模块 模块中）以及各种功能模块。 模块中）以及各种功能模块。 叠装式PLC 叠装式 PLC 合起来。 合起来。 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结 还有一些 PLC将整体式和模块式的特点结 PLC
中文名称为可编程控制器； 中文名称为可编程控制器； 可编程控制器 英文名称为Programmable Controller， 英文名称为Programmable Logic Controller，简称 PLC。 PLC。
1987年 国际电工委员会（IEC）定义： 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， “ 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。 专为在工业环境下应用而设计 。 它采用可编程序的存储 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、 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， 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。 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， 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” 成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。
◆近年来PLC发展迅速 近年来PLC PLC发展迅速 PLC集三电 电控、电仪、电传）为一体、 集三电（ PLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、 性能价格比高、高可靠性的特点， 性能价格比高、高可靠性的特点，已成为自 动化工程的核心设备。 PLC成为具备计算机 动化工程的核心设备。 PLC成为具备计算机 功能的一种通用工业控制装置， 功能的一种通用工业控制装置，其使用量高 居首位。 居首位。 PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱 PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱 PLC、机器人、CAD/CAM）之一。 （PLC、机器人、CAD/CAM）之一。
可编程控制器的应用领域
第三节 可编程控制器的分类和发展 一、可编程控制器的分类
按I/O点数分和存储器容量分 I/O点数分和存储器容量分 小型PLC I/O点数在256点以下 点数在256点以下， 小型PLC I/O点数在256点以下，用户程序存储器容量在 2K步以下 其中I/O点数小于64点的PLC 步以下。 I/O点数小于64点的PLC又称为超小型或微型 2K步以下。其中I/O点数小于64点的PLC又称为超小型或微型 PLC。型号有日本松下电工FP1 FP1型 日本三菱FX FX系列和日本欧 PLC。型号有日本松下电工FP1型、日本三菱FX系列和日本欧 姆龙C40P C40P等 姆龙C40P等。 中型PLC I/O点数在256～2048点之间 点数在256 点之间， 中型PLC I/O点数在256～2048点之间，用户程序存储器 容量在2K 8K步之间 型号有日本三菱的A1系列、 2K～ 步之间。 A1系列 容量在2K～8K步之间。型号有日本三菱的A1系列、日本日立 公司的H 200、美国A 公司的PLC2/80 PLC2/80等 公司的H-200、美国A-B公司的PLC2/80等。 大型PLC I/O点数在2048点之上 点数在2048点之上， 大型PLC I/O点数在2048点之上，用户程序存储器容量达 8K步之上 型号有美国A 公司的PLC 步之上。 PLCI/O点数有8192个 点数有8192 8K步之上。型号有美国A-B公司的PLC-3，I/O点数有8192个； 德国西门子公司S5 155U，I/O点数有10000个 S5点数有10000 德国西门子公司S5-155U，I/O点数有10000个，具有多个处理 器。
是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的， 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、 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。 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
因为继电器逻辑电路配线复杂
• 2.图区划分 • 下图为CW6132型普通车床电气原理图
背景： 背景：
1968 年 美 国 通 用 汽 车 公 司 GM） （GM），为了适应汽车型号 的不断更新， 的不断更新，生产工艺不断 变化的需要，实现小批量、 变化的需要，实现小批量、 多品种生产， 多品种生产，希望能有一种 新型工业控制器， 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， 继电器控制系统及接线，以 降低成本，缩短周期。 降低成本，缩短周期。
第二节 可编程控制器的特点及应用 一、可编程控制器的特点
无触点免配线，可靠性高， 无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，使用方便，控制程序可变， 通用性强，使用方便，控制程序可变，具有很好的柔 性 编程方法简单易学 采用模块化结构， 采用模块化结构，使系统组合灵活方便 系统设计周期短，安装、调试、 系统设计周期短，安装、调试、维修工作量少维护方 便 功能强， 功能强，性能价格比高 体积小，重量轻， 体积小，重量轻，能耗低
◆ ◆
区别于一般微机控制系统 区别于传统控制装置
定义强调了可编程序控制器应直接应用于工业环 它必须具有很强的抗干扰能力、 境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应 能力和应用范围。 能力和应用范围。 定义表明可编程序控制器内部结构和功能上都类 似于计算机。它是“专为在工业环境下应用而设 似于计算机。它是“ 的工业计算机。 计”的工业计算机。
1968年 GM公司提出十项设计标准： 1968年，GM公司提出十项设计标准： 公司提出十项设计标准
编程简单，可在现场修改程序； 编程简单，可在现场修改程序； 维护方便，采用插件式结构； 维护方便，采用插件式结构； 可靠性高于继电器控制柜； 可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 成本可与继电器控制柜竞争； 成本可与继电器控制柜竞争； 可将数据直接送入计算机； 可将数据直接送入计算机； 可直接使用115V交流输入电压； 115V交流输入电压 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； 115V交流电压 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; 通用性强，扩展方便; 能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB 4KB。 能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。
二、可编程控制器的发展
1.发展概况 发展概况
1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器。 第一台可编程序控制器 1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器。 并应用于工业现场。 并应用于工业现场。 20世纪70年代初期 中期，可编程序控制器可以完成顺序控制 世纪70年代初期、 顺序控制， 在20世纪70年代初期、中期，可编程序控制器可以完成顺序控制，有逻 辑运算、定时、计数等控制功能。并且将可编程序控制器称为PLC 辑运算、定时、计数等控制功能。并且将可编程序控制器称为PLC Controller）。 （Programmable Logical Controller）。 20世纪70年代未至80年代初，可编程序控制器的处理速度大大提高 处理速度大大提高， 20世纪70年代未至80年代初，可编程序控制器的处理速度大大提高，不 世纪70年代未至80年代初 仅可以进行逻辑控制 而且可以对模拟量进行控制 逻辑控制， 模拟量进行控制。 仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。美国电器制造协会 NEMA）将可编程序控制器命名为PC PC（ Controller）。 （NEMA）将可编程序控制器命名为PC（Programmable Controller）。 20世纪80年代以来， 16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得 位和32 20世纪80年代以来，以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得 世纪80年代以来 迅速发展。这时的PLC具有了高速计数 中断技术、PID调节和数据 PLC具有了高速计数、 到 迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据 通信等功能。 通信等功能。