第一章可編程序控制器概述

第一章可編程序控制器概述本章主要內(nèi)容…1.1可編程序控制器的產(chǎn)生、定義及發(fā)展1.2可編程序控制器的主要功能及特點(diǎn)1.3可編程序控制器的分類1.4可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

5/24/2023一、可編程序控制器的產(chǎn)生PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展1.1繼電器接觸器控制系統(tǒng)缺點(diǎn)：1）接線復(fù)雜，查找故障困難，人力資源消耗大；2）可靠性低，觸點(diǎn)已損壞；3）適應(yīng)性和靈活性較差。當(dāng)今社會(huì)要求：生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具備極高的可靠性和靈活性。

5/24/2023背景：1968年美國(guó)通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。

一、可編程序控制器的產(chǎn)生

5/24/2023一、可編程序控制器的產(chǎn)生GM公司提出了研制新型控制裝置的十項(xiàng)指標(biāo)：(1)編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序；(2)價(jià)格便宜，性價(jià)比高于繼電器控制系統(tǒng)；(3)可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；(4)體積小于繼電器控制柜的體積，能耗少；(5)能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信；

1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023一、可編程序控制器的產(chǎn)生

(6)輸入量是交流115V電壓信號(hào)（美國(guó)電網(wǎng)電壓是110V）；(7)輸出量是交流115V電壓信號(hào)、輸出電流在2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；(8)具有靈活的擴(kuò)展能力；(9)硬件維護(hù)方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)；(10)用戶存儲(chǔ)器容量至少在4KB以上。1.1十項(xiàng)指標(biāo)：PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023一、可編程序控制器的產(chǎn)生從上述10項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能。其核心為以下四點(diǎn)：

(1)用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤。(2)用程序代替硬件接線。(3)輸入/輸出電平可與外部裝置直接連接。(4)結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/20231969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)可編程控制器，型號(hào)為PDP-14，并成功應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。一、可編程序控制器的產(chǎn)生

5/24/2023二、可編程序控制器的定義什么是PLC？是一種工業(yè)控制裝置。是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。通用叫法中文名稱為可編程控制器；英文名稱為ProgrammableLogicController，簡(jiǎn)稱PLC。1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023二、可編程序控制器的定義1987年，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）定義：

“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。

1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023三、可編程序控制器的發(fā)展1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展20世紀(jì)60年代——起始階段軟件功能：只有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能；硬件方面：存儲(chǔ)容量小，用戶指令很少，機(jī)型單一。進(jìn)入70年代增加了數(shù)值運(yùn)算、計(jì)算機(jī)接口、模擬量控制等功能；軟件開發(fā)有自診斷程序，程序存儲(chǔ)開始使用EPROM;可靠性進(jìn)一步提高；結(jié)構(gòu)上開始有模塊式和整體式的區(qū)分。

5/24/2023三、可編程序控制器的發(fā)展1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展70年代后期和80年代初期：增加了多種特殊功能，如浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)、查表等；開始向多處理器發(fā)展，使其功能和處理速度大為增強(qiáng)；并具有通信和遠(yuǎn)程I/O能力；自診斷和容錯(cuò)技術(shù)也迅速發(fā)展。80年代后期到90年代中期：隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用，超大規(guī)模集成電路、門陣列以及專用集成電路的迅速發(fā)展，可編程序控制器的CPU已發(fā)展為由16位或32位微處理器構(gòu)成，處理速度得到很大提高，同時(shí)，還引入了高速計(jì)數(shù)、中斷、PID、運(yùn)動(dòng)控制等功能。

5/24/2023三、可編程序控制器的發(fā)展高性能、高速度、大容量發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。

1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展PLC的發(fā)展趨勢(shì)：

5/24/2023三、可編程序控制器的發(fā)展向小型化和大型化兩個(gè)方向發(fā)展小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為8～16點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。現(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與通信能力為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類：①PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；②PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLC生產(chǎn)廠家也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

三、可編程序控制器的發(fā)展1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過(guò)PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理。而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

三、可編程序控制器的發(fā)展1.1PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展

5/24/2023四、隙我國(guó)PL敞C的發(fā)喊展我國(guó)寸則是些從成喬套設(shè)科備及PL豈C引進(jìn)紀(jì)、消跨化移濟(jì)植、大合資很生產(chǎn)皆到廣想泛應(yīng)參用。發(fā)達(dá)維國(guó)家PL騎C的發(fā)忍展是腦從研與制、師開發(fā)襲、生碧產(chǎn)到錯(cuò)應(yīng)用債。大致漠可劃時(shí)分為良下述含三個(gè)秩階段滋：(1翻)P幻玉LC的初紐奉級(jí)認(rèn)蠅識(shí)階揀段（70年代尊后期-8面0年代坦初期來(lái)）(2健)P辛LC的引萬(wàn)進(jìn)應(yīng)疏用和浩消化勸移植守階段填（80年代提初-9堅(jiān)0年代泳初）(3熱)P魚LC的廣且泛發(fā)塘展階貫段（90年代靠初期甘到現(xiàn)菠在）1.植1PL覆C的產(chǎn)險(xiǎn)生、熟定義轟及發(fā)零展5/婚18息/2誓02喘3南京鎖嘉華跌的JH刪20題0（I/守O為12到12岔0點(diǎn)，牲有高矮速計(jì)強(qiáng)數(shù)器和模膀擬量世功能再）；杭州落新箭咱公司慨的D2話0P和D1駕00；南大集傲拓越的NA示20像0小型PL漢C。同時(shí)截，也作開始霉出現(xiàn)蹤蝶一些嫩中大邪規(guī)模墓的PL惡C：交通煌部上煮海船椒舶運(yùn)走輸研膛究所清的ST查I2鼠00站0，I/永O為25誓6點(diǎn)，博多臺(tái)皮聯(lián)網(wǎng)筋時(shí)I/循O可達(dá)40量96點(diǎn)。代表票產(chǎn)品愚有：主要雄應(yīng)用索場(chǎng)合耗：實(shí)驗(yàn)辰室和校軍事料領(lǐng)域千。四、黨我國(guó)PL芬C的發(fā)柱展1.袋1PL伸C的產(chǎn)附生、先定義沸及發(fā)渡展5/慚18蝕/2夾02翠3一、直可編網(wǎng)程序欣控制鴿器的恒主要佩功能1愈.開關(guān)烈邏輯丙和順緊序控匆制2.模擬車量控醫(yī)制螞（A/烏D和D/泉A控制吐）3.定時(shí)/計(jì)數(shù)痰控制4.運(yùn)動(dòng)忍控制5.數(shù)據(jù)餓處理6.通信誤聯(lián)網(wǎng)可編害程序技控制腰器的轎主要膜功能皇及特怎點(diǎn)1.公25/淺18拒/2鼓02膛3二、可編屢程序憂控制千器的躬特點(diǎn)可編碗程序伶控制暫器的筋主要懇功能過(guò)及特域點(diǎn)1.紙2無(wú)觸壯點(diǎn)免價(jià)配線招，可激靠性言高，宮抗干背擾能駕力強(qiáng)最；通用漢性強(qiáng)糧，控詠制程仙序可閣變，遺使用織方便安；硬件振配套蒜齊全辱，用倍戶使倦用方暴便，貍適應(yīng)的性強(qiáng)球；編程村簡(jiǎn)單孫，容腰易掌級(jí)握；系統(tǒng)物的設(shè)愁計(jì)、剩安裝誰(shuí)、調(diào)梁試工蝴作量夜少；維修顧工作寫量小參，維灘護(hù)方山便；體積滲小，戲能耗要低。5/肥18拜/2悠02喘3一、猾按點(diǎn)提數(shù)和責(zé)容量短分類可編拘程序遭控制亮器的雙分類1.絡(luò)3（1）超小匯型機(jī)：I/躬O點(diǎn)數(shù)獄為64點(diǎn)以發(fā)內(nèi)，揮內(nèi)存派容量孟為25避6～10核00字節(jié)誼；（2）小型哪機(jī)：I/包O點(diǎn)數(shù)盲為64～25炒6，內(nèi)姑存容庫(kù)量為1～3.絹6K字節(jié)料；（3）中型邪機(jī)：I/廁O點(diǎn)數(shù)掉為25刻6～10庸24，內(nèi)售存容層量為3.察6～13怎K字節(jié)揀；（4）大型瀉機(jī)：I/伍O點(diǎn)數(shù)批為10倚24以上餓，內(nèi)粗存容些量為13膏K字節(jié)械以上形。5/滅18吼/2盾02帖3二、神按結(jié)還構(gòu)形翠式分釋類可編群程序采控制光器的展分類1.術(shù)31)整體遲式結(jié)疲構(gòu)一般禁的小勤型及舉超小曉型PL坡C多為家整體退式結(jié)妖構(gòu)，鐵這種澇可編燭程序再控制卸器是鉗把CP洲U、RA青M、RO關(guān)M、I/概O接口務(wù)及與鞏編程混器或EP渣RO斤M寫入剩器相挺連的察接口廳、輸距入/輸出塊端子哪、電安源、地指示下燈等搜都裝欲配在售一起奔的整取體裝疾置。金西門戶子公龜司的S7眠-2吸00系列PL陽(yáng)C為整系體式赴結(jié)構(gòu)純。2)模塊駛式結(jié)朽構(gòu)--材--衫--嘉--又叫灑積木禿式。特點(diǎn):把PL舍C的每胃?jìng)€(gè)工映作單稻元都外制成水獨(dú)立綠的模牌塊，遙如CP返U模塊偏、輸醉入模競(jìng)塊、你輸出西模塊震、電雨源模趨塊、抖通信死模塊泄等。躬常見(jiàn)夠產(chǎn)品新有OM監(jiān)RO眾N公司爆的C2番00夜H、C1造00梯0H、C2叼00震0H，西堂門子謀公司刃的S5膚-1砍15鍛U、S7孟-3除00、S7窩-4挪00系列刃等。5/付18禿/2位02裳35/架18巾/2護(hù)02吼3三、效按生墓產(chǎn)廠看家分隨類可編兔程序撇控制盼器的擊分類1.覽3日本屢立石盆（歐券姆龍OM溫RO鞠N）公葵司的C系列喊可編拌程序片控制氏器；德國(guó)星西門葬子（SI盛EM斬EN雅S）公挺司的S5、S7系列個(gè)。日本濱三菱秋（MI企TS萍UB跡IS務(wù)HI）公偶司的F、F1、F2、FX天2系列胖；日本算松下蒼（PA侵NA貴SO爽NI櫻C）電略工公曲司的FP昨1系列練；美國(guó)役（A-劈燕B）公每司的PL悄C-鐘5系列萬(wàn)；美國(guó)古通用拌電氣GE詠-F友a(bǔ)n堅(jiān)uc公司盯公司的RX淋3i系列。5/筐18據(jù)/2缺02首35/飲18翠/2伶02醬3日本活松下5/晌18臭/2恢02淹35/者18沸/2蛛02士35/孟18戶/2注02憤31.俘4可編敬程控繡制器叼的應(yīng)超用領(lǐng)曠域