可编程序控制器PLCppt课件

1、第四章第四章 可编程序控制器可编程序控制器(PLC)可编程序控制器的发展、特点、用途、分类、可编程序控制器的发展、特点、用途、分类、运用运用PLC控制与继电器控制的比较控制与继电器控制的比较PLC的硬件组成的硬件组成PLC的软件组成的软件组成PLC的工作原理及性能指标的工作原理及性能指标什么是PLC著名品牌PLC的发展PLC的系统设计分类应用领域可编程序控制器的基础知识可编程序控制器的基础知识PLCProgrammable Logic Controller可编程序逻辑控制器PC(Programmable Controller)可编程序控制器最初的PLC只具有逻辑控制功能，如今，PLC不仅能进行

2、逻辑控制，在模拟量闭环控制、运动控制、速度控制等方面得到广泛应用。可编程控制器可编程控制器Programmable ControllerPLCPLC的产生与发展的产生与发展 1968年，美国通用汽车公司GM），提出十条技术指标要求制造一种新型工业控制装置。 (1)编程方便，现场可修改程序； (2)维修方便，采用模块化结构； (3)可靠性高于继电器控制装置； (4)体积小于继电器控制装置； (5)数据可直接送入管理计算机； (6)成本可与继电器控制装置竞争； (7)可直接用115V交流输入； (8)输出115v，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等； (9)通用性强，要能扩展； (10)用户程序

3、存储器容量可扩展到4KB。1969年美国数字设备公司年美国数字设备公司DEC研制出世界上研制出世界上第一台可编程序控制器，并在第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线公司汽车生产线上应用成功。上应用成功。早期的早期的PLC可以描述为：被用于工业级，替代继可以描述为：被用于工业级，替代继电控制系统，改变其控制逻辑时，无需大量的重电控制系统，改变其控制逻辑时，无需大量的重新接线和元件更改，用软件设计代替硬接线，输新接线和元件更改，用软件设计代替硬接线，输入输出装置可以与外部传感器、执行器直接连接，入输出装置可以与外部传感器、执行器直接连接，结构易于扩展，故障诊断简单，维护方便结构易于扩展，故障

4、诊断简单，维护方便 。现代现代PLC都采用微处理器都采用微处理器CPU）、只读存储器）、只读存储器ROM随机存储器随机存储器RAM或单片机为核心，或单片机为核心，几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，其在工业控制中的作用越来越广。其在工业控制中的作用越来越广。国际电工委员会国际电工委员会(IEC) 1987对可编程控制器对可编程控制器定义：定义： 可编程控制器是一种进行数字运算的电可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器它采用了可编程序的存储器，的工业控制器它采用

5、了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、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，并通定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程可编程控制器及其有类型机械的生产过程可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个关外围设备，都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整体、易于扩充其功能的原则设计经历四个发展阶段经历四个发展阶段崛起阶段崛起阶段1969-1975采用位微处理采用位微处理器芯片器芯片成熟阶段成熟阶段1975-1979拓展

6、了模拟量控拓展了模拟量控制功能制功能通信阶段通信阶段1979-1985拓展了网络通信拓展了网络通信功能功能加速阶段加速阶段1985-如今如今CRT显示功能，显示功能，开发了开发了DCS、SCADA、FMS、ESD系统等系统等PLC的发展趋势的发展趋势 未来未来PLC在规模和功能上将向两个方向在规模和功能上将向两个方向发展：发展： 一是大型一是大型PLC向高速、大容量和高向高速、大容量和高性能方向发展性能方向发展,使其更好地成为工厂自动使其更好地成为工厂自动化系统的一揽子解决方案。化系统的一揽子解决方案。 二是发展简易经济的超小型二是发展简易经济的超小型PLC，采用工业标准总线，增强联网通信功能

7、，采用工业标准总线，增强联网通信功能，实现分散控制，集中管理，大力开发各实现分散控制，集中管理，大力开发各种智能模块。种智能模块。典型的工业控制机系统）典型的工业控制机系统）单片机单片机SCM）工业计算机）工业计算机IPC）可编程控制器可编程控制器PLC）集散控制系集散控制系DCS）现场总线控制系统现场总线控制系统FCS）PLCPLC的用途与特点的用途与特点 PLC系统的基本特点是：可靠、方便、通系统的基本特点是：可靠、方便、通用、价廉。用、价廉。 1、可靠性高、抗干扰能力强、可靠性高、抗干扰能力强 PLC硬件：造件精良，电路设硬件：造件精良，电路设计独特，模块结构计独特，模块结构PLC软件：

8、预警系统软件：预警系统WDT，自诊，自诊断系统断系统 2、编程简单、使用方便、编程简单、使用方便 利用了梯形图逻辑直观，修改简便。利用了梯形图逻辑直观，修改简便。 3、设计、安装容易，维护工作量少、设计、安装容易，维护工作量少 PLC系统：软件设计和硬件安装同步进行。系统：软件设计和硬件安装同步进行。 继电器系统：先软件设计，后硬件安装。继电器系统：先软件设计，后硬件安装。 4、功能完善、通用性强、功能完善、通用性强 5、体积小、能耗低、体积小、能耗低 6、性能价格比高、性能价格比高PLC的应用目前，PLC被广泛应用在开关量控制，顺序控制及模拟量回路控制等。（1开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制

9、 （2） 位置、运动控制位置、运动控制 （3闭环过程控制闭环过程控制（4） 数据处理数据处理（5通信联网通信联网 实例： 交通信号灯控制霓虹灯控制自动门开关控制密码门开关控制1按按 IO点数分类：点数分类： IO点数小于点数小于 32为微型为微型PLC；IO点数在点数在32128为微小型为微小型PLC，以开关量控制为主。，以开关量控制为主。 IO点数在点数在128256，用户程序存储器容量，用户程序存储器容量4K以以下为小型下为小型PLC，一般以开关量控制为主。，一般以开关量控制为主。 IO点数在点数在2561024，用户程序存储器容量，用户程序存储器容量28K为中型为中型PLC； IO点数大

10、于点数大于1024为大型为大型PLC，与工业控制计算，与工业控制计算机相当；机相当； IO点数在点数在4000以上为超大型以上为超大型PLC。（2按结构形式分类：按结构形式分类： 整体式整体式PLC： 又称单元式或箱体式。将电源、又称单元式或箱体式。将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小部件都集中装在一个机箱内。一般小型型PLC采用这种结构。采用这种结构。 模块式模块式PLC：将：将PLC各部分分成若干个单独的模各部分分成若干个单独的模块，如块，如 CPU模块、模块、I0模块、电源模块和各种功模块、电源模块和各种功能模块。模块式能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成，模由框架和

11、各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结采用模块式结构。构。继电器控制和继电器控制和PLC控制的比较控制的比较继电器控制为接线程序控制，是由各种分继电器控制为接线程序控制，是由各种分立的继电器、接触器、行程开关、控制按立的继电器、接触器、行程开关、控制按钮等联接而成的有触点硬接线控制电路。钮等联接而成的有触点硬接线控制电路。它的控制逻辑就在接线之中，若需修改控它的控制逻辑就在接线之中，若需修改控制要求必须改变接线。制要求必须改变接线。PLC控制为存储程序控制，控制程序放在控制为存储程序控制，控制程序放在存储器中，通过修改程序来改变控制，无存储器中，

12、通过修改程序来改变控制，无需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性高。已成为工业自动化的标准设备。高。已成为工业自动化的标准设备。输入部分开关、输入部分开关、按钮、限位开关传按钮、限位开关传感器等）感器等） 控制部分 （由存放在存储器中的用户程序来实现多种控制功能） 输出部分 （接触器、电磁阀、指示灯等） 输入部分 （开关、按钮、限位开关传感器等） 控制部分 （由用硬接线连接继电器、触点等组成控制电路实现逻辑控制功能） 输出部分 （接触器、电磁阀、指示灯等）继电器控制系统继电器控制系统PLC控制系统控制系统从接线逻辑到存储逻辑从接线逻辑到存储逻辑 PLC控制系统

13、将取代继电接触器控制系控制系统将取代继电接触器控制系统，但取代的是控制部分，控制系统信号统，但取代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输出部分仍然由电气元器件的采集和驱动输出部分仍然由电气元器件承担。承担。可编程控制器的硬件组成可编程控制器的硬件组成CPU存储器电源部分输入单元输出单元编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点整体型整体型CPU模块的原理图模块的原理图模块化模块化PLC结构结构 （1基本单元基本单元 CPU模块模块 （2扩展单元扩展单元 I/O模块、智能模块、智能I/O （3特殊功能模块特殊功能模块 各种功能模块、通信模各种功能模块、通信模块块 （4相关设备相关

14、设备 电源模块电源模块中央处理器中央处理器CPU CPU是PLC的核心，负责接收、存储数据、执行程序和数据输出，以便对工业自动控制任务或过程进行控制.担任存储器存储器 用来存放系统程序、用户程序和运行数据。用来存放系统程序、用户程序和运行数据。系统存储器系统存储器 用户程序存储器用户程序存储器用户存储器用户存储器 功能存储器功能存储器I/O接口 CPU 模块相当于系统的大脑，模块相当于系统的大脑，I/O模块相模块相当于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部当于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和现场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。 能输入和输出多种形式信号能输入和输出多种形式信号 数字量数字量信号

15、和模拟量信号信号和模拟量信号 能输入和输出多种驱动能力的信号能输入和输出多种驱动能力的信号 继电器输出型、晶体管输出型、双向晶闸继电器输出型、晶体管输出型、双向晶闸管输出型管输出型 电平转换、电气隔离、模数转换电平转换、电气隔离、模数转换PLCPLC的主要性能指标的主要性能指标 存储容量 输入输出点数 扫描速度 编程指令的种类和数量 扩展能力 智能模块的数量可编程控制器的软件组成可编程控制器的软件组成系统程序系统程序 系统管理程序运行管理、存储空间管理、系统管理程序运行管理、存储空间管理、系统自检）系统自检） 用户指令解释程序将用户程序翻译成机用户指令解释程序将用户程序翻译成机器语言）器语言）

16、 标准程序模块及系统调用程序功能程序标准程序模块及系统调用程序功能程序块块用户程序用户程序 梯形图梯形图LAD） 指令表指令表STL） 功能图功能图SFC）梯形图编程语言的特点梯形图编程语言的特点 可编程控制器的梯形图程序类似于继电可编程控制器的梯形图程序类似于继电器控制线路梯形图的形式。器控制线路梯形图的形式。 传统的继电器控制线路是通过硬接线来传统的继电器控制线路是通过硬接线来实现控制逻辑，而可编程控制器的梯形图实现控制逻辑，而可编程控制器的梯形图通过软件实现相应的控制。通过软件实现相应的控制。 梯形图编程方法简单，修改灵活方便，保梯形图编程方法简单，修改灵活方便，保留了继电器控制线路形象、直观的特点。留了继电器控制线路形象、直观的特点。PLC梯形图语言的编程原则梯形图语言的编程原则 1、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个 梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程； 2、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的，而是、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的，而是 PLC存储器中存储器中 的位的位(1=ON；0=OFF)；编程时常开；编程时常开/常闭接点可无限次引用常闭接点可无限次引用,线圈线圈 输出只能是一次；输出只能是一次；3、梯形图中流过的不是物理电流而是、梯形