第一章可编程序控制器的基础知识

1、第一章 可编程序控制器的基础知识第一节第一节 概论概论可编程序控制器是以微处理器为核心，综合计算机技术、可编程序控制器是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过装置。经过3030多年的发展，在工业生产中获得极其广泛的应多年的发展，在工业生产中获得极其广泛的应用。目前，可编程序控制器成为工业自动化领域中最重要、用。目前，可编程序控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱( (可编程序可编程序控制器、机器人、计算

2、机辅助设计与制造控制器、机器人、计算机辅助设计与制造) )的首位。其应用的的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。下一页 返回第一节第一节 概论概论一、可编程序控制器的定义一、可编程序控制器的定义由于早期的可编程序控制器主要是用来替代接触器继由于早期的可编程序控制器主要是用来替代接触器继电器控制系统，因此功能较为简单，只能进行开关量逻辑控电器控制系统，因此功能较为简单，只能进行开关量逻辑控制，称为可编程逻辑控制器制，称为可编程逻辑控制器 (Programmable Logic (Programmable Logic

3、 Controller)Controller)，简称，简称PLCPLC。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，2020世世纪纪7070年代后期微处理器被用作可编程序控制器的中央处理单年代后期微处理器被用作可编程序控制器的中央处理单元元(Central Processing Unit(Central Processing Unit，简称，简称CPU)CPU)，从而大大扩展了，从而大大扩展了可编程序控制器的功能，除了进行开关量逻辑控制外，还具可编程序控制器的功能，除了进行开关量逻辑控制外，还具有模拟量控制、高速

4、计数、有模拟量控制、高速计数、PIDPID回路调节、远程回路调节、远程I/OI/O和网络通和网络通信等许多功能。信等许多功能。19801980年，美国电气制造商协会正式将其命名年，美国电气制造商协会正式将其命名为可编程序控制器（为可编程序控制器（Programmable ControllerProgrammable Controller）, ,简称为简称为PCPC。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论国际电工委员会国际电工委员会(IEC)(IEC)在在19871987年年2 2月颁布的可编程序控制月颁布的可编程序控制器标准草案的第三稿中将其定义为器标准草案的第三稿中将其定义为:“:“可编程序

5、控制器是一种可编程序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。数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计

6、。器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”下一页上一页返回第一节第一节 概论概论从上述定义可以看出，可编程序控制器是从上述定义可以看出，可编程序控制器是“专为在工业专为在工业环境下应用而设计环境下应用而设计”的的“一种数字运算操作的电子系统一种数字运算操作的电子系统”，因此，可以认为其实质是一台工业控制用计算机。为避免在因此，可以认为其实质是一台工业控制用计算机。为避免在使用中与个人计算机使用中与个人计算机 (Personal Computer)(Personal Computer)的简称的简称PCPC相混淆，相混淆，人们通常仍习惯地把可编程序控制器简称为人们通常仍习惯地把可编程序控制

7、器简称为PLCPLC，本书中也统，本书中也统一使用一使用PLCPLC的表示方法。的表示方法。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论二、可编程序控制器的由来二、可编程序控制器的由来早期工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是接触器早期工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是接触器- -继电器控制系统，所谓接触器继电器控制系统，所谓接触器- -继电器控制系统就是用导线把继电器控制系统就是用导线把各种继电器、接触器、开关及其触点，按一定的逻辑关系连各种继电器、接触器、开关及其触点，按一定的逻辑关系连接起来所构成的控制系统。它具有价格低廉、对维护技术要接起来所构成的控制系统。它具有价格低廉、对维护技术要求

8、不高的优点，适用于工作模式固定、控制要求简单的场合，求不高的优点，适用于工作模式固定、控制要求简单的场合，缺点是系统的布线连接不易更新、功能不易扩展，可靠性不缺点是系统的布线连接不易更新、功能不易扩展，可靠性不高。对一些比较复杂的控制系统来讲，查找和排除故障往往高。对一些比较复杂的控制系统来讲，查找和排除故障往往十分困难。另外，当产品更新、生产工艺发生变化时，接触十分困难。另外，当产品更新、生产工艺发生变化时，接触器器- -继电器控制系统的元件和接线也须做相应的变动，而且这继电器控制系统的元件和接线也须做相应的变动，而且这种变动工作量很大，工期长，费用高。种变动工作量很大，工期长，费用高。下一

9、页上一页返回第一节第一节 概论概论随着随着2020世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的接触器的接触器- -继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，因此，迫切需要低成本、高质量生产方式的生产控制要求，因此，迫切需要一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的接触器一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的接触器- -继电器继电器控制系统。控制系统。2020世

10、纪世纪6060年代初，随着电子技术在自动控制领域年代初，随着电子技术在自动控制领域中的应用，出现了半导体逻辑元件装置，利用半导体二极管、中的应用，出现了半导体逻辑元件装置，利用半导体二极管、三极管和中小规模集成电路构成的逻辑式顺序控制器，具有三极管和中小规模集成电路构成的逻辑式顺序控制器，具有体积小、无触点、可靠性较高和动作顺序变更较方便等优点；体积小、无触点、可靠性较高和动作顺序变更较方便等优点；其缺点是控制规模较小其缺点是控制规模较小( (一般输入输出点数不超过一般输入输出点数不超过6464点点) )、程、程序编制不够灵活。序编制不够灵活。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论随着计算机技

11、术的发展，曾用小型计算机取代接触器随着计算机技术的发展，曾用小型计算机取代接触器- -继继电器控制系统，实现控制要求，但是由于计算机对使用环境电器控制系统，实现控制要求，但是由于计算机对使用环境要求较高，而且现场的输入输出信号与计算机本身不匹配，要求较高，而且现场的输入输出信号与计算机本身不匹配，同时计算机程序的编制较复杂，使用者需要掌握一定的计算同时计算机程序的编制较复杂，使用者需要掌握一定的计算机专业知识，一般工程技术人员不易熟练运用，加上计算机机专业知识，一般工程技术人员不易熟练运用，加上计算机成本高，因而一直没有得到广泛应用。成本高，因而一直没有得到广泛应用。19681968年，美国通

12、用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM)(GM)为适应汽车工业激烈的为适应汽车工业激烈的竞争，满足汽车型号不断更新的要求，向制造商公开招标，竞争，满足汽车型号不断更新的要求，向制造商公开招标，想寻求一种取代传统接触器想寻求一种取代传统接触器- -继电器控制系统的新的控制装置，继电器控制系统的新的控制装置，并提出并提出1010条要求条要求: :下一页上一页返回第一节第一节 概论概论1)1)编程方便，可在现场修改程序；编程方便，可在现场修改程序；2)2)维修方便，最好是插件式结构；维修方便，最好是插件式结构；3)3)可靠性高于继电器控制装置；可靠性高于继电器控制装置；4)4)体积小于继电器控制装置；

13、体积小于继电器控制装置；5)5)数据可以直接输入管理计算机；数据可以直接输入管理计算机；6)6)可以直接用交流可以直接用交流115V115V输入；输入；7)7)输出为交流输出为交流115V115V，负载电流要求，负载电流要求2A2A以上，可直接驱动电磁阀、以上，可直接驱动电磁阀、接触器等负载元件；接触器等负载元件；8)8)通用性强，易扩展，扩展时原系统只需很少变更；通用性强，易扩展，扩展时原系统只需很少变更；9)9)用户存储器容量大于用户存储器容量大于4KB4KB；10)10)成本可与继电器控制装置竞争。成本可与继电器控制装置竞争。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论这就是著名的这就是著名的

14、GMlOGMlO条。条。19691969年，美国数字设备公司年，美国数字设备公司(DEC)(DEC)根据以上要求，研制出了第一台可编程序控制器，型号为根据以上要求，研制出了第一台可编程序控制器，型号为PDPPDP1414，用它取代传统的接触器，用它取代传统的接触器- -继电器控制系统在美国通用汽继电器控制系统在美国通用汽车公司的汽车自动装配线上使用，取得了成功。随后，这种车公司的汽车自动装配线上使用，取得了成功。随后，这种新型的工业控制装置很快就在美国其他工业领域得到推广使新型的工业控制装置很快就在美国其他工业领域得到推广使用。用。19711971年，日本从美国引进了这项新技术，并很快研制成年

15、，日本从美国引进了这项新技术，并很快研制成功了日本第一台可编程序控制器。功了日本第一台可编程序控制器。19731973年年19741974年，德国、年，德国、法国也相继研制成功了他们的可编程序控制器。我国从法国也相继研制成功了他们的可编程序控制器。我国从19741974年开始研制，年开始研制，19771977年研制成功了以一位微处理器年研制成功了以一位微处理器MC14500MC14500为核为核心的可编程序控制器，并开始应用于工业生产控制。心的可编程序控制器，并开始应用于工业生产控制。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论从第一台从第一台PLCPLC诞生至今，诞生至今，PLCPLC大致经历了四

16、次更新换代。大致经历了四次更新换代。第一代第一代PLCPLC，多数用，多数用1 1位机开发，采用磁芯存储器存储，位机开发，采用磁芯存储器存储，仅具有逻辑控制、定时、计数功能。仅具有逻辑控制、定时、计数功能。第二代第二代PLCPLC，使用了，使用了8 8位微处理器及半导体存储器，其产位微处理器及半导体存储器，其产品逐步系列化，功能也有所增强，已能实现数字运算、传送、品逐步系列化，功能也有所增强，已能实现数字运算、传送、比较等功能。比较等功能。第三代第三代PLCPLC，采用了高性能微处理器及位片式，采用了高性能微处理器及位片式CPUCPU，工作，工作速度大幅度提高，同时促使其向多功能和联网方向发展

17、，并速度大幅度提高，同时促使其向多功能和联网方向发展，并具有较强的自诊断能力。具有较强的自诊断能力。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论第四代第四代PLCPLC，不仅全面使用，不仅全面使用1616位、位、3232位微处理器作为位微处理器作为CPUCPU，内存容量也更大。可以直接用于一些规模较大的复杂控制系内存容量也更大。可以直接用于一些规模较大的复杂控制系统；编程语言除了可使用传统的梯形图、流程图等外，还可统；编程语言除了可使用传统的梯形图、流程图等外，还可使用高级语言；外设也更多样化。使用高级语言；外设也更多样化。目前，世界上有上百家工厂生产可编程序控制器，竞争目前，世界上有上百家工厂生产

18、可编程序控制器，竞争十分激烈，可编程序控制器的品种、规格非常繁多、产品的十分激烈，可编程序控制器的品种、规格非常繁多、产品的更新换代也很快，平均每两年左右便有新一代产品问世。更新换代也很快，平均每两年左右便有新一代产品问世。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论三、三、PLCPLC的发展趋势的发展趋势1 1在系统构成规模上，在系统构成规模上，PLCPLC向大、小两个方向发展向大、小两个方向发展近年来，随着微电子技术、计算机技术和通信技术的快近年来，随着微电子技术、计算机技术和通信技术的快速发展，速发展，PLCPLC的结构和功能不断改进，应用范围迅速扩大。目的结构和功能不断改进，应用范围迅速扩大

19、。目前，前，PLCPLC在规模上的发展有两个主要趋势在规模上的发展有两个主要趋势: :其一是向体积更小、其一是向体积更小、速度更快、功能更强、价格更低的小型化或微型化方向发展，速度更快、功能更强、价格更低的小型化或微型化方向发展，以真正完全取代接触器继电器控制系统，适应复杂单机、以真正完全取代接触器继电器控制系统，适应复杂单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求；其二是向大容量、数控机床和工业机器人等领域的控制要求；其二是向大容量、高速度、多功能的大型高档高速度、多功能的大型高档PLCPLC方向发展。方向发展。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论目前，开关量输入、输出点数达到目前，开关量输

20、入、输出点数达到81928192点以上的大型点以上的大型PLCPLC不在少数，随着控制系统规模的不断扩大，输入输出点数还不在少数，随着控制系统规模的不断扩大，输入输出点数还在快速增加，有的已经超过在快速增加，有的已经超过1600016000点，大型点，大型PLCPLC不但容量大，不但容量大，运算速度快运算速度快 ( (如三菱公司的如三菱公司的A3AA3A型型PLCPLC的指令扫描速度可达的指令扫描速度可达0.15s/0.15s/步步) )，而且具有，而且具有PIDPID、多轴定位、高速计数、远程、多轴定位、高速计数、远程I/OI/O、光纤通信等多种功能，能与计算机组成多级分布式控制系统，光纤通

21、信等多种功能，能与计算机组成多级分布式控制系统，实现对工厂生产全过程的集中管理。实现对工厂生产全过程的集中管理。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论2 2开发各种智能模块，不断增强过程控制能力开发各种智能模块，不断增强过程控制能力为满足工业自动化各种控制系统的需要，国内外众多为满足工业自动化各种控制系统的需要，国内外众多PLCPLC生产厂家不断致力于开发各种新器件和智能生产厂家不断致力于开发各种新器件和智能I/OI/O模块。智能模块。智能I/OI/O模块是以微处理器为基础的功能部件，模块的模块是以微处理器为基础的功能部件，模块的CPUCPU与与PLCPLC的的主主CPUCPU并行工作，可以大

22、大减少占用主并行工作，可以大大减少占用主CPUCPU的时间，有利于提的时间，有利于提高高PLCPLC的扫描速度；又可以使模块具有自适应、参数自整定等的扫描速度；又可以使模块具有自适应、参数自整定等功能，使调试时间减少，控制精度得到提高，极大地增强了功能，使调试时间减少，控制精度得到提高，极大地增强了PLCPLC的过程控制能力。智能的过程控制能力。智能I/OI/O模块目前主要有模拟模块目前主要有模拟I/OI/O模块、模块、PIDPID回路控制模块、机械运动控制回路控制模块、机械运动控制( (如轴定位、步进电动机控如轴定位、步进电动机控制等制等) )模块，高速计数模块等。模块，高速计数模块等。下一

23、页上一页返回第一节第一节 概论概论3 3向网络化发展，通信联网功能不断增强向网络化发展，通信联网功能不断增强日前，几乎所有的日前，几乎所有的PLCPLC都具有通信联网功能，加强都具有通信联网功能，加强PLCPLC的的联网能力已成为联网能力已成为PLCPLC产品的发展趋势之一。产品的发展趋势之一。PLCPLC的通信联网功的通信联网功能可使能可使PLCPLC与与PLCPLC之间、之间、PLCPLC与计算机之间相互交换信息，实现与计算机之间相互交换信息，实现近距离或远距离通信，形成一个统一的分散集中控制系统。近距离或远距离通信，形成一个统一的分散集中控制系统。由于历史的原因，各个厂家的由于历史的原因

24、，各个厂家的PLCPLC通信协议往往是专用的，因通信协议往往是专用的，因此，各厂家的此，各厂家的PLCPLC产品之间难以互相兼容。近年来，许多产品之间难以互相兼容。近年来，许多PLCPLC生产厂家都在努力使自己的产品与制造自动化协议生产厂家都在努力使自己的产品与制造自动化协议(MAP)(MAP)兼容，兼容，这将使不同机型的这将使不同机型的PLCPLC之间、之间、PLCPLC与计算机之间能方便地进行与计算机之间能方便地进行通信与联网，实现资源共享。通信与联网，实现资源共享。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论4 4编程语言与编程工具向标准化和高级化发展编程语言与编程工具向标准化和高级化发展PL

25、CPLC的编程语言主要有梯形图、流程图、专用语言指令等。的编程语言主要有梯形图、流程图、专用语言指令等。其中最常用的是梯形图，因此深受用户的欢迎，得到了广泛其中最常用的是梯形图，因此深受用户的欢迎，得到了广泛的应用。目前，美国、法国、日本等生产的的应用。目前，美国、法国、日本等生产的PLCPLC产品在基本控产品在基本控制方面的编程语言均采用梯形图，且已标准化。随着现代制方面的编程语言均采用梯形图，且已标准化。随着现代PLCPLC产品应用领域的急速扩展，尤其是产品应用领域的急速扩展，尤其是PLCPLC在一些复杂的大规模的在一些复杂的大规模的控制系统以及通信联网方面的应用，仅靠梯形图编程已经不控制

26、系统以及通信联网方面的应用，仅靠梯形图编程已经不够，因此，近年来够，因此，近年来PLCPLC编程语言出现了向高级语言编程语言出现了向高级语言( (如如BASICBASIC、PascalPascal、C C、FORTRANFORTRAN等等) )发展的趋势。发展的趋势。下一页上一页返回第一节第一节 概论概论PLCPLC的编程工具以往主要有简易编程器和图形编程器两种。的编程工具以往主要有简易编程器和图形编程器两种。目前个人计算机也用于目前个人计算机也用于PLCPLC编程，只要配上相应的硬件接口及编程，只要配上相应的硬件接口及软件包，就可作为编程器使用。软件包，就可作为编程器使用。5 5发展容错技术

27、发展容错技术国外一些主要的国外一些主要的PLCPLC生产厂家为适应大规模、复杂控制系生产厂家为适应大规模、复杂控制系统及高可靠性控制场合对统及高可靠性控制场合对PLCPLC产品的要求，在其生产的产品的要求，在其生产的PLCPLC中中增加了容错功能，如双机热备、自动切换增加了容错功能，如双机热备、自动切换I/OI/O、双机表决、双机表决( (当当输出状态与输出状态与PLCPLC的逻辑状态相比较出错时，会自动断开该输出的逻辑状态相比较出错时，会自动断开该输出) )和和I/OI/O三重表决三重表决( (对对I/OI/O状态进行软硬件表决，取状态进行软硬件表决，取2 2个相同的个相同的) )以以大幅提

28、高大幅提高PLCPLC控制系统的可靠性。控制系统的可靠性。上一页返回第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能一、一、PLCPLC的特点的特点 1 1可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强现代现代PLCPLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的接触器继电器系统所无法比拟的。为了保证点的接触器继电器系统所无法比拟的。为了保证PLCPLC能在恶能在恶劣的工业环境下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一劣的工业环境下可靠工作

29、，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施来提高它的可靠性。系列硬件和软件方面的抗干扰措施来提高它的可靠性。下一页 返回第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能硬件方面采取的主要措施有硬件方面采取的主要措施有: : 隔离隔离 PLCPLC的输入、输出接口电路一般都采用光电的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔离措施使外部电路与耦合器来传递信号，这种光电隔离措施使外部电路与PLCPLC内部内部之间完全避免了电的联系，有效地抑制了外部干扰源对之间完全避免了电的联系，有效地抑制了外部干扰源对PLCPLC的的影响，还可防止外部强电窜入内部影响

30、，还可防止外部强电窜入内部CPUCPU；滤波滤波 在在PLCPLC电源电路和输入、输出电源电路和输入、输出(I/O)(I/O)电路中设电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号；置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号；下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能在在PLCPLC内部对内部对CPUCPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入施，防止干扰信号通过供电电源进入PLCPLC内部，另外各个输入内部，另外各个输入/ /输出输出(I/O)(I/O)接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互接口电路的

31、电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰；相干扰；内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警；障，立即报警；外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构，以适应外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构，以适应恶劣的工作环境。恶劣的工作环境。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能在软件方面采取的主要措施有在软件方面采取的主要措施有: :设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环境和故障进行检测与诊断，发现出错后，用户程序、工作环境和故障进行检

32、测与诊断，发现出错后，立即自动做出相应的处理，如报警、保护数据和封锁输出等；立即自动做出相应的处理，如报警、保护数据和封锁输出等；对用户程序及动态数据进行电池后备，以保障停电后对用户程序及动态数据进行电池后备，以保障停电后有关状态及信息不会因此而丢失。有关状态及信息不会因此而丢失。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能2 2编程简单易学编程简单易学PLCPLC采用与接触器继电器控制线路图非常接近的梯形图采用与接触器继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清晰直观的特点，又充分作为编程语言，它既有继电器电路清晰直观的特点，又充分考虑到电

33、气工人和技术人员的读图习惯；对使用者来说，几考虑到电气工人和技术人员的读图习惯；对使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变时乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变时也容易修改。也容易修改。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能3 3功能完善，适应性强功能完善，适应性强目前目前PLCPLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/DA/D、D/AD/A转转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过

34、程监控等功能。换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根据实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一它能根据实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统的控制系统: :既可控制一台单机、一条生产线，又可以控制一既可控制一台单机、一条生产线，又可以控制一个机群、多条生产线；既可以现场控制，又可以远程控制。个机群、多条生产线；既可以现场控制，又可以远程控制。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能4 4使用简单，调试维修方便使用简单，调试维修方便PLCPLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备的接线极其方便，只需将产生输入信号的

35、设备( (如按如按钮、开关等钮、开关等) )与与PLCPLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备设备( (如接触器、电磁阀等如接触器、电磁阀等) )与与PLCPLC的输出端子连接，仅用螺丝的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。刀即可完成全部接线工作。PLCPLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模拟，输出信号可以观察模拟，输出信号可以观察PLCPLC的发光二极管。调试后再将的发光二极管。调试后再将PLCPLC在现场安装通调。调试工作量要比接触器继电器控制系统在现场安装通调。调试工作量要比

36、接触器继电器控制系统少得多。少得多。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能5 5体积小、重量轻、功耗低体积小、重量轻、功耗低由于由于PLCPLC采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，所以，紧凑、体积小、重量轻、功耗低，所以，PLCPLC很容易装入机械很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化理想的控制设备。设备内部，是实现机电一体化理想的控制设备。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能二、二、PLCPLC的控制功能的控制功能PLCPLC的应用范围

37、极其广阔，经过的应用范围极其广阔，经过3030多年的发展，目前多年的发展，目前PLCPLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通运输、轻纺、环保等各行各业。几乎可械制造、汽车、交通运输、轻纺、环保等各行各业。几乎可以说，凡是有控制系统存在的地方就有以说，凡是有控制系统存在的地方就有PLCPLC。概括起来，。概括起来，PLCPLC的应用主要有以下的应用主要有以下5 5个方面。个方面。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能1 1开关量控制开关量控制这是这是PLCPLC最基本的应

38、用领域，可用最基本的应用领域，可用PLCPLC取代传统的接触器取代传统的接触器继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制，继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制，多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器 ( (电视机、冰箱、洗衣机等电视机、冰箱、洗衣机等) )自动装配线的控制、汽车、化工、自动装配线的控制、汽车

39、、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。造纸、轧钢自动生产线的控制等。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能2 2模拟量控制模拟量控制目前，很多目前，很多PLCPLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量都具有模拟量处理功能，通过模拟量I/OI/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。大、中型的控制，而且编程和使用都很方便。大、中型的PLCPLC还具有还具有PIDPID闭环控制功能，运用闭环控制功能，运用PIDPID子程序或使用专用的智能子程序或使用专用的智能PIDPI

40、D模块，模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。随着可以实现对模拟量的闭环过程控制。随着PLCPLC规模的扩大，控规模的扩大，控制的回路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成较复制的回路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成较复杂的闭环控制系统。杂的闭环控制系统。PLCPLC的模拟量控制功能已广泛应用于工业的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用场合。的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用场合。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点

41、及控制功能的特点及控制功能3 3运动控制运动控制运动控制是指运动控制是指PLCPLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期位置控制，早期PLCPLC通过开关量通过开关量I/OI/O模块与位置传感器和执行模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，制模块来完成。目前，PLCPLC的运动控制功能广泛应用在金属切的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLCPLC和计和计算机

42、数控装置算机数控装置(CNC)(CNC)组合成一体，构成先进的数控机床。组合成一体，构成先进的数控机床。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能4 4数据处理数据处理现代现代PLCPLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算运算( (函数运算、矩阵运算、逻辑运算函数运算、矩阵运算、逻辑运算) )、数据的移位、比较、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造处理。数据处理通常用在大

43、、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。系统、机器人的控制系统等。下一页 返回上一页第二节第二节 PLCPLC的特点及控制功能的特点及控制功能5 5通信联网通信联网通信联网是指通信联网是指PLCPLC与与PLCPLC之间、之间、PLCPLC与上位计算机或其他智与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用能设备间的通信，利用PLCPLC和计算机的和计算机的RSRS232232或或RSRS422422接口、接口、PLCPLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成网络，可实现相互间的信息交换，构

44、成“集中管理、分散控集中管理、分散控制制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。返回上一页第三节第三节 PLCPLC的分类的分类目前，目前，PLCPLC应用广泛，国内外生产厂家众多，所生产的应用广泛，国内外生产厂家众多，所生产的PLCPLC产品更是品种繁多，其型号、规格和性能也各不相同。通产品更是品种繁多，其型号、规格和性能也各不相同。通常，可以按照结构形式的不同及功能的差异进行大致的分类。常，可以按照结构形式的不同及功能的差异进行大致的分类。一、按结构形式分一、按结构形式分按照结构形式的不同，按照结构形式的不同，PLCPLC可分为整体式和模块

45、式两种。可分为整体式和模块式两种。下一页 返回第三节第三节 PLCPLC的分类的分类1 1整体式整体式整体式整体式PLCPLC是将是将CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O部件等组成部分集中于部件等组成部分集中于一体，安装在一块或少数几块印刷电路板上，并连同电源一一体，安装在一块或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在一个金属或塑料的机壳内，形成一个整体，通常称为起装在一个金属或塑料的机壳内，形成一个整体，通常称为主机或基本单元。输入输出接线端子及电源进线分别在机箱主机或基本单元。输入输出接线端子及电源进线分别在机箱的两侧，并有相应的发光二极管显示输入输出状态。这种结的两侧，并有相应的发

46、光二极管显示输入输出状态。这种结构的构的PLCPLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点，易具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点，易于装置在工业设备的内部，通常适合于单机控制。一般小型于装置在工业设备的内部，通常适合于单机控制。一般小型和超小型和超小型PLCPLC多采用这种结构，如松下的多采用这种结构，如松下的FP0FP0和和FP1FP1系列系列PLCPLC。下一页 返回上一页第三节第三节 PLCPLC的分类的分类2 2模块式模块式模块式模块式PLCPLC是把各个组成部分做成独立的模块，如是把各个组成部分做成独立的模块，如CPUCPU模模块、输入模块、输出模块、电源模块等。各模块做

47、成插件式，块、输入模块、输出模块、电源模块等。各模块做成插件式，然后以搭积木的方式将它们组装在然后以搭积木的方式将它们组装在- -个具有标准尺寸并带有若个具有标准尺寸并带有若干插槽的机架内。干插槽的机架内。PLCPLC厂家备有不同槽数的机架供用户选择。厂家备有不同槽数的机架供用户选择。用户可以根据需要选用不同档次的用户可以根据需要选用不同档次的CPUCPU模块、各种模块、各种I/OI/O模块和模块和其他特殊模块插入相应的机架底板的插槽中，组成不同功能其他特殊模块插入相应的机架底板的插槽中，组成不同功能的控制系统。这种结构的的控制系统。这种结构的PLCPLC配置灵活，装配和维修方便，功配置灵活，

48、装配和维修方便，功能易于扩展。其缺点是结构较复杂，造价也较高。一般大、能易于扩展。其缺点是结构较复杂，造价也较高。一般大、中型中型PLCPLC都采用这种结构，如松下的都采用这种结构，如松下的FP2FP2和和FP3FP3系列，立石公司系列，立石公司C C系列的系列的C5OOC5OO、ClOOOHClOOOH及及C2OOOHC2OOOH及通用电气公司的及通用电气公司的90TM90TM7070、90TM90TM3030。下一页 返回上一页第三节第三节 PLCPLC的分类的分类二、按功能、点数分二、按功能、点数分按功能、输入输出点数和存储器容量不同，按功能、输入输出点数和存储器容量不同，PLCPLC可分为小可分为小型、中型和大型三类。型、中型和大型三类。下一页 返回上一页第三节第三节 PLCPLC的分类的分类1 1小型小型PLCPLC小型小型PLCPLC又称为低档又称为低档PL