電器控制與技術(shù)-基礎(chǔ)

電器控制與技術(shù)--基礎(chǔ)第1頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.1什么是PLC？可編程序控制器（ProgrammbleController）簡稱PC或PLC■是一種工業(yè)控制裝置

PLC是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置第2頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1概述

1.1.1什么是PLC？■定義

國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。

第3頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1概述

1.1.1什么是PLC？◆區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)◆區(qū)別于傳統(tǒng)控制裝置

近年來，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功能已遠遠超出了定義的范圍。第4頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展■世界上第一臺PLC

1969年由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司（GM）的要求研制成功

◆背景：

1968年美國通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，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)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。

第5頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

◆設(shè)計思想：吸取繼電器和計算機兩者的優(yōu)點☆繼電器控制的缺點：體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差繼電器控制的優(yōu)點：簡單易懂、價格便宜☆計算機的優(yōu)點：功能強大、靈活（可編程）、通用性好

計算機的缺點：編程困難☆采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。（梯形圖）第6頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展◆70年代初期：

僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）◆70年代中期：

微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能

◆80年代以后：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能。第7頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展◆近年來PLC發(fā)展迅速

PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價格比高、高可靠性的特點，已成為自動化工程的核心設(shè)備。

PLC成為具備計算機功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。

PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大技術(shù)支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。第8頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展就全世界自動化市場的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的未來而言，PLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國、歐洲和國內(nèi)有關(guān)探討PLC發(fā)展的論文中，這個結(jié)論是眾口一詞的，盡管對PLC的未來發(fā)展有著許多不同的意見。

在全球經(jīng)濟不景氣的時候，PLC的市場銷售仍然堅挺；PC控制有了引人注目的進展，但畢竟只能對高端的PLC產(chǎn)品形成競爭；小型、超小型PLC的發(fā)展勢頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。

第9頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展PLC三大流派

自從第一臺PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。各國PLC都有自己的特色?！駳W洲：西門子（Siemens）；法國的TE（Telemecanique）●美國：A-B（Allen-Bradly）、GE（GeneralElectric）

●日本：三菱電機（MitsubishiElectric）、歐姆龍（OMRON）、FUJI（日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型機性能先進，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜）

目前國內(nèi)市場還有韓國、臺灣等PLC產(chǎn)品第10頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展■我國PLC發(fā)展情況在70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進了不少國外的PLC。我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機制造公司、廈門A-B公司等。在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計中，PLC的應(yīng)用逐年增多，取得良好效果。PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛。第11頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展■我國PLC發(fā)展情況目前，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家有30余家，并有跡象顯示，更多的來自于原PLC應(yīng)用的技術(shù)人員準備加入到小型PLC開發(fā)的行列。但在目前上市的眾多PLC產(chǎn)品中，還沒有形成規(guī)?；纳a(chǎn)和名牌產(chǎn)品。從技術(shù)角度來看，國內(nèi)外的小型PLC差距正在縮小。如無錫信捷、蘭州全志等公司生產(chǎn)的微型PLC已經(jīng)比較成熟，有些國產(chǎn)PLC（如和利時、科迪納）已經(jīng)擁有符合IEC標準的編程軟件、支持了現(xiàn)場總線技術(shù)等。面對國際廠商數(shù)十年的規(guī)模化生產(chǎn)和市場管理經(jīng)驗，國內(nèi)廠商更多地只停留在小批量生產(chǎn)和維系生存的起步階段，離真正批量生產(chǎn)、市場化經(jīng)營乃至創(chuàng)建品牌還有很長的路要走。與此同時，國產(chǎn)PLC的低價優(yōu)勢也正在受到新的挑戰(zhàn)。第12頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展中國PLC市場第13頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

PLC品牌分布情況分析：產(chǎn)品覆蓋范圍。排在最前的三個品牌Siemens，Mitsubishi和Omron有最豐富的產(chǎn)品系列，用戶很容易得到恰當?shù)漠a(chǎn)品。其他品牌，如Fuji、LG則以小型和微型產(chǎn)品為主，GE和Schneider以中大型產(chǎn)品為主。雖然A-B擁有出色的技術(shù)和全面的產(chǎn)品系列，但高價格使用戶卻步。中國市場上的歷史。Siemens，Mitsubishi和Omron都是在中國市場上傳統(tǒng)的供應(yīng)商，在很多領(lǐng)域占了先機。GE、Schneider（Modicon進入中國也比較早，但沒有完整的銷售和服務(wù)體系）和LG這些后來者雖然市場快速增長，但距先行者仍有一定的差距。行業(yè)分布。某些品牌會側(cè)重于一些行業(yè)，如Schneider更加注重電力行業(yè)，Rockwell在冶金行業(yè)表現(xiàn)出眾。第14頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

PLC市場研究報告表明：①作為目前國內(nèi)控制市場上的主流控制器，PLC市場的國內(nèi)參與者卻需要尷尬地面對這樣一個局面，即在高達31億的PLC市場總需求中，國產(chǎn)PLC不到整個市場份額1％。

②在按照I/O數(shù)量劃分的市場總量中，小型PLC（256點以下）的市場巨大，占據(jù)市場總額的64％，而國產(chǎn)PLC的市場貢獻恰恰就在小型PLC的市場中。第15頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展■在最近幾年的經(jīng)濟發(fā)展中，中國以其制造業(yè)發(fā)展的迅猛及范圍的廣泛為人矚目，使PLC在某些自動化領(lǐng)域增長超過了20%。中國的PLC市場在未來的5年內(nèi)，將以14.1%的綜合年增長率增長。第16頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展新趨勢：可編程自動化控制器

（ProgrammableAutomationController，PAC）PAC源自于ARC咨詢集團市場調(diào)查公司，認為：“PLC相當活躍，而且發(fā)展良好，具很強的生命力。然而，PLC這個工業(yè)的有效工具正在許多方面不斷改變，不斷增加其魅力。自動化供應(yīng)商正不斷致力于PLC的開發(fā)，以迎合市場和特殊用戶的需求。功能的增強促使了新系列的系統(tǒng)（PAC）浮出水面。PAC基于開放的工業(yè)標準、具多領(lǐng)域功能、通用的開放平臺以及高性能”。第17頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展GEFanuc接受了PAC的概念，其新的旗艦控制產(chǎn)品的名稱為PACSystems，表達了其產(chǎn)品綜合了傳統(tǒng)PLC和PC硬件的優(yōu)點，具有通用編程環(huán)境。Rockwell也宣布其產(chǎn)品ControlLogix和CompactLogixPLC事實上就是PAC。是否制造商會將產(chǎn)品名稱從PLC改到PAC，還有待觀察。第18頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性價比不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。從PLC應(yīng)用類型看，大致可歸納為以下幾個方面：開關(guān)量邏輯控制運動控制過程控制（PID閉環(huán)控制）數(shù)據(jù)處理通信聯(lián)網(wǎng)（構(gòu)成DCS、FCS系統(tǒng)）

第19頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域■應(yīng)用領(lǐng)域的擴展趨勢：

1）從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機械的自動控制，擴展到中小型過程控制系統(tǒng)、遠程維護服務(wù)系統(tǒng)、監(jiān)視控制系統(tǒng)，與生活相關(guān)的機器、與環(huán)境相關(guān)的機器，而且有急速的上升趨勢。

2）隨著PLC、DCS相互滲透，二者的界線日趨模糊，PLC從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴展第20頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較

3.2.1電器控制系統(tǒng)組成第21頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較

3.2.2PLC控制系統(tǒng)組成第22頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較

3.2.3PLC等效電路例：三相異步電動機單向運行電器控制系統(tǒng)

輸入設(shè)備

輸出設(shè)備

第23頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較

3.2.3PLC等效電路三相異步電動機單向運行PLC控制系統(tǒng)第24頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較

3.2.4PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的區(qū)別

①控制方法上：硬：軟②工作方式上：

并行工作方式：串行工作方式③控制速度上：

速度慢：快

④定時和計數(shù)控制上：

精度低：高

⑤可靠性和可維護性上：可靠性低：高第25頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月FX-PLC第26頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月FX0S第27頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月FX0N第28頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月FX1S/FX1N第29頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月FX2N第30頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月AnS第31頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月QnA/AnA第32頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月QnS第33頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月CC-LINK第34頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200第35頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-300第36頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-400第37頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月LOGO第38頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月C第39頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月SP第40頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月C200H第41頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月CS第42頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月SLC500第43頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.1PLC組成概述◆PLC的基本組成與一般的微機系統(tǒng)類似：

是一種以微處理器為核心的、用于控制的特殊計算機◆PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分PLC的硬件：中央處理器（CPU）、存儲器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等PLC的軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序第44頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.1PLC組成概述

編程器寫入器電源輸入單元輸出單元CPU通信接口擴展接口存儲器第45頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.2PLC中的CPU及作用◆PLC中常采用的CPU有三類：1)通用微處理器（如Z80、8086、80286等）2)單片微處理器（如8031、8096等）3)位片式微處理器(如AMD29W等)◆小型PLC：大多采用8位通用微處理器和單片微處理器，中型PLC：大多采用16位通用微處理器或單片微處理器大型PLC：大多采用高速位片式微處理器（32位）小型PLC為單CPU系統(tǒng)，中、大型PLC則大多為雙CPU或多CPU系統(tǒng)。對于雙CPU系統(tǒng)，一般一個為字處理器，一般采用8位、16位或32位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設(shè)計制造的專用芯片。第46頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.2PLC中的CPU及作用◆CPU的作用：按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進行工作。歸納起來主要有以下五個方面：1）接收并存儲編程器或其它外設(shè)輸入的用戶程序或數(shù)據(jù)2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語法錯誤等3）接收并存儲從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)4）逐條讀取并執(zhí)行存儲器中的用戶程序，并將運算結(jié)果存入存儲器中5）根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位和輸出內(nèi)容，通過輸出接口實現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能第47頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用◆存儲器的作用：存儲器主要用于存儲系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)◆存儲器的類型：①可讀/寫操作的隨機存儲器RAM②只讀存儲器ROM、PROM、EPROM和EEPROM第48頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用◆系統(tǒng)程序:

系統(tǒng)程序是完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能。

系統(tǒng)程序由PLC的制造廠家編寫的，在PLC使用過程中不會變動，它和PLC的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到PLC的性能。

系統(tǒng)程序由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。第49頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用◆用戶程序:●用戶程序是用戶根據(jù)控制對象生產(chǎn)工藝及控制的要求而編制的應(yīng)用程序。

●為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當用戶程序經(jīng)過運行正常，不需要改變，可將其固化在EPROM中。

●現(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。第50頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用PLC的編程語言（IEC61131-3中的5種PLC基本語言）

●順序功能圖（SFC）：不僅僅是一種語言，更是一種組織控制程序的圖形化方式。●梯形圖（LD）：以圖形方式表達觸點和線圈以及特殊指令塊的梯級。

●指令表（IL）：類似匯編程序的基于文本的語言與其相對應(yīng)的是LD。

●結(jié)構(gòu)文本（ST）：類似Pascal的基于文本的語言●功能塊圖（FBD）：一種對應(yīng)于線路圖的圖形語言。FBD廣泛地用于過程工業(yè)。

第51頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用◆工作數(shù)據(jù):●工作數(shù)據(jù)是PLC運行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。它們存放在RAM中，以適應(yīng)隨機存取的要求。

●工作數(shù)據(jù)存儲器中有存放輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等邏輯器件的存儲區(qū)?！癫糠謹?shù)據(jù)在掉電時用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時可保存數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域稱為保持數(shù)據(jù)區(qū)。第52頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用PLC的編程語言（IEC61131-3中的5種PLC基本語言）

●順序功能圖（SFC）：不僅僅是一種語言，更是一種組織控制程序的圖形化方式?！裉菪螆D（LD）：以圖形方式表達觸點和線圈以及特殊指令塊的梯級。

●指令表（IL）：類似匯編程序的基于文本的語言與其相對應(yīng)的是LD。

●結(jié)構(gòu)文本（ST）：類似Pascal的基于文本的語言●功能塊圖（FBD）：一種對應(yīng)于線路圖的圖形語言。FBD廣泛地用于過程工業(yè)。

第53頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.3PLC中的存儲器及作用◆系統(tǒng)程序和工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系◆在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶程序存儲器?！舢擯LC提供的用戶存儲器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲器擴展功能。第54頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.4PLC中的輸入/輸出接口及作用◆輸入/輸出接口通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接通道。●PLC輸入接口-----可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)

●

PLC輸出接口-----將處理結(jié)果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的第55頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.4PLC中的輸入/輸出接口及作用◆

I/O接口的作用：●電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號是標準電平信號。

●光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力

●通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護◆I/O接口的類型：

●開關(guān)量輸入/輸出接口●模擬量輸入/輸出接口第56頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.4PLC中的輸入/輸出接口及作用◆開關(guān)量輸入/輸出接口●常用開關(guān)量輸入接口：

①直流輸入接口、②交流輸入接口、③交/直流輸入接口●常用開關(guān)量輸出接口：

①繼電器輸出接口：響應(yīng)速度慢、動作頻率低，可驅(qū)動交流或直流負載②晶體管輸出接口：響應(yīng)速度快、動作頻率高，只能用于驅(qū)動直流負載

③晶閘管輸出接口：響應(yīng)速度快、動作頻率高，只能用于驅(qū)動交流負載第57頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.4PLC中的輸入/輸出接口及作用◆模擬量輸入/輸出接口●模擬量輸入接口（A/D接口）分辨率（8位、10位、12位等）、量化誤差、偏移誤差、滿刻度誤差、線性度、精度等許多PLC還有與熱電阻或熱電偶配套使用的A/D接口

●模擬量輸出接口（D/A接口）分辨率（8位、10位、12位等）、精度、線性度、穩(wěn)定時間等第58頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.4PLC中的輸入/輸出接口及作用◆輸入/輸出（I/O）點數(shù)：●PLC的I/O點數(shù)---PLC的I/O接口所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)的總和。

●I/O點數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一

●當I/O點數(shù)不夠時，可通過PLC的I/O擴展接口對系統(tǒng)進行擴展第59頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.5PLC中的通信接口及作用◆PLC配有各種通信接口與外部設(shè)備連接

●與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印●與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來●與PLC連接，組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂啤衽c計算機連接，組成多級分布式控制系統(tǒng)，控制與管理相結(jié)合●與人機界面（觸摸屏）連接●與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口，PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等?！衽c編程器連接第60頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.6PLC中的擴展接口及作用◆擴展接口（是用于連接護展單元的接口）。當PLC基本單元I/O點數(shù)不能滿足要求時，可通過擴展接口連接擴展單元以增加系統(tǒng)的I/O點數(shù)第61頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.6PLC中的擴展接口及作用通信與擴展接口的連接實例第62頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.7PLC中的電源及作用◆PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，以提供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。因此，對于電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動。◆許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電?！綦娫吹娜萘康?3頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.8PLC編程器及作用◆編程器的作用：是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進行人機對話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護PLC不可缺少的設(shè)備。簡易編程器專用編程器◆編程器智能編程器

通用編程系統(tǒng)：PC上配專用編程軟件包第64頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.8PLC編程器及作用第65頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.8PLC編程器及作用第66頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3PLC組成

3.3.8PLC寫入器及作用◆寫入器:是用來將用戶程序固化到EPROM存儲器中的一種PLC外部設(shè)備。◆為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用EPROM寫入器將PLC內(nèi)RAM保存到EPROM中。第67頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.1掃描工作方式★當PLC運行時，需要進行眾多的操作★而PLC的CPU不可能同時去執(zhí)行多個操作，每一刻只能執(zhí)行一個操作。第68頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.1掃描工作方式★例如：用戶程序的執(zhí)行（用戶程序的掃描工作過程）

掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲順序的先后，逐條執(zhí)行執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)進行。第69頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.1掃描工作方式★解決的辦法：采用分時操作原理

★由于CPU的運算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時完成的。

★這種分時操作的方法稱為掃描工作方式

第70頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.2PLC的掃描工作過程

檢查CPU等內(nèi)部硬件，對監(jiān)視定時器（WDT）復(fù)位以及其它工作與其它智能裝置（如編程器、計算機等）實現(xiàn)通信

按順序?qū)λ休斎攵说臓顟B(tài)進行采樣，并存入相應(yīng)寄存器對用戶程序掃描執(zhí)行，并將結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器將寄存器中與輸出有關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)到輸出鎖存器，輸出驅(qū)動外部負載

第71頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.2PLC的掃描工作過程

★整個過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個階段★整個過程掃描執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期★掃描周期與CPU運行速度、PLC硬件配置及用戶程序長短有關(guān)?！锏湫椭禐?～100ms第72頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.3PLC執(zhí)行程序的過程第73頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.4PLC掃描工作方式的特點★集中采樣：

在一個掃描周期中，對輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階段進行。當PLC進入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入處理階段才對輸入狀態(tài)進行重新采樣?！锛休敵觯?/p>

在用戶程序中如果對輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效。在一個掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對輸出接口進行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。第74頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.4PLC掃描工作方式的特點(集中采樣、集中輸出的優(yōu)點)

★提高了抗干擾能力，增強了系統(tǒng)可靠性

PLC工作時大多數(shù)時間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強了系統(tǒng)的可靠性。

第75頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4PLC工作原理

3.4.4PLC掃描工作方式的特點(集中采樣、集中輸出的缺點)★降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度

PLC輸入／輸出響應(yīng)滯后：當PLC輸入端輸入信號發(fā)生變化到PLC輸出端對該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時間。對一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。

注意：這種響應(yīng)滯后不僅是由于PLC掃描工作方式造成，更主要是PLC輸入接口濾波環(huán)節(jié)帶來的輸入延遲和輸出接口中驅(qū)動器件動作時間帶來輸出延遲，還與程序設(shè)計有關(guān)。

第76頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月★

對于小型PLC:

I/O點數(shù)較少、用戶程序較短。

一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式

★對于大中型PLC:

I/O點數(shù)較多，控制功能強，用戶程序較長。

為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，在集中采樣集中輸出的基礎(chǔ)上，采用如下措施：①定期采樣、定期輸出方式②中斷輸入、輸出方式③采用智能I/O接口等方式3.4PLC工作原理

3.4.4PLC掃描工作方式的特點第77頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5PLC的分類及特點

3.5.1PLC的分類

PLC一般可從其I/O點數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和功能三方面進行分類：

第78頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.5PLC的分類及特點

3.5.1PLC的分類（按I/O點數(shù)分類）根據(jù)PLC的I/O點數(shù)，PLC分為小型、中型和大型三類。1）小型PLCI/O點數(shù)為256點以下的為小型PLC（其中I/O點數(shù)小于64點的為超小型或微型PLC）2）中型PLCI/O點數(shù)為256點以上、2048點以下的為中型PLC3）大型PLCI/O點數(shù)為2048以上的為大型PLC（其中I/O點數(shù)超過8192點的為超大型PLC）這個分類界限不是固定不變的，它隨PLC的發(fā)展而變化。第79頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5PLC的分類及特點

3.5.1PLC的分類（按結(jié)構(gòu)形式分類）

根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。1）整體式PLC

將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。第80頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5PLC的分類及特點

3.5.1PLC的分類（按結(jié)構(gòu)形式分類）2）模塊式PLC

將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同模塊組成一個系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。第81頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5PLC的分類及特點

3.5.1PLC的分類（按結(jié)構(gòu)形式分類）3）疊裝式PLC

還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來。

疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。

第82頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5PLC的分類及特點

3.5.1PLC的分類（按功能分類）

1）低檔PLC

具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機系統(tǒng)

2）中檔PLC

具有低檔PLC功能外，具有較強的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能

3）高檔PLC

具有中檔機功能外，增加帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)運算、制表及表格傳送等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。第83頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5PLC的分類及特點

3.5.2PLC的特點

PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。①可靠性高、抗干擾能力強

②編程簡單、使用方便

③功能完善、通用性強

④設(shè)計安裝簡單、維護方便

⑤體積小、重量輕、能耗低第84頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2PLC的特點

①可靠性高、抗干擾能力強可靠性高、抗干擾能力強是PLC最重要的特點之一。PLC的平均無故障時間可達幾十萬個小時?！镉布矫妫篒/O接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護、自診斷電路等。★軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實現(xiàn)檢測和判斷；當由干擾引起故障時，能立即將當前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。第85頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2PLC的特點

②編程簡單、使用方便梯形圖語言為各種PLC的第一編程語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計算機知識，很容易讓工程技術(shù)人員掌握。當生產(chǎn)流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。許多PLC還針對具體問題，設(shè)計了各種專用編程指令及編程方法，進一步簡化了編程。第86頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2PLC的特點

③功能完善、通用性強現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。同時，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。第87頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2PLC的特點

④設(shè)計安裝簡單、維護方便由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計、安裝接線工作量大為減少。