第2课 可编程序控制器概述

1、可编程序控制器概述 v什么是什么是PLCPLC？一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义 是一种是一种工业控制装置工业控制装置 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。v通用叫法通用叫法中文名称为中文名称为可编程控制器可编程控制器；英文名称为英文名称为Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Co

2、ntroller，简称简称PLCPLC。一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义v 19871987年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义定义： “ “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。它采用可编程序的存储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、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，并通过数字式和模拟式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。可编

3、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，都应按易于与工业系统联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”。 二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v因为继电器逻辑电路配线复杂因为继电器逻辑电路配线复杂二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v背景：背景：19681968年美国通用汽车公司年美国通用汽车公司（GMGM），为了适应汽车型号），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断的不断更新，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，希望能有一种

4、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以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。 v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十项设计标准十项设计标准： 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；

5、可直接使用可直接使用115V115V交流输入电压；交流输入电压； 输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；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能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB4KB。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v 19691969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。并应用于工业现场。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生三、三、 可编程控制器的特点可编程控制器的特点v 无触点免配线

6、，可靠性高，抗干扰能力强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 v 通用性强，控制程序可变，使用方便通用性强，控制程序可变，使用方便v 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强v 编程简单，容易掌握编程简单，容易掌握 v 系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少v 维修工作量小，维护方便维修工作量小，维护方便v 体积小，能耗低体积小，能耗低. . 四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的

7、应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v高性能、高速度、大容量发展高性能、高速度、大容量发展为了提高为了提高PLCPLC的处理能力，要求的处理能力，要求PLCPLC具有更好的响应速具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的度和更大的存储容量。目前，有的PLCPLC的扫描

8、速度可的扫描速度可达达0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的扫描速度已成为很重要的一的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。个性能指标。在存储容量方面，有的在存储容量方面，有的PLCPLC最高可达几十兆字节。为最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。盘。 v向小型化和大型化两个方向发展向小型化和大型化两个方向发展小型小型PLCPLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超

9、小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O点数为点数为8 81616点，以点，以适应单机及小型自动控制的需要。适应单机及小型自动控制的需要。 大型化是指大中型大型化是指大中型PLC PLC 向大容量、智能化和网络化发向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/OI/O点数达点数达1433614336点的超大型点的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微处理器，多位微处理器，多CPUCPU并行工作和大容量存储器，功能强

10、。并行工作和大容量存储器，功能强。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v大力开发智能模块，加强联网与通信能力大力开发智能模块，加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/OI/O模块、模块、通信和人机接口模块等。通信和人机接口模块等。PLCPLC的联网与通信有两类：的联网与通信有两类： PLC PLC之间联网通信，各之间联网通信，各PLCPLC生产厂家都有自己的专有联网手段；生产厂家都有自己的专有联网手段； PLC PLC与计与计算机之间的联

11、网通信。算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，为了加强联网与和通信能力，PLCPLC生产厂家也在协商生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。 五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v增强外部故障的检测与处理能力增强外部故障的检测与处理能力据统计资料表明：在据统计资料表明：在PLCPLC控制系统的故障中，控制系统的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，输入设备占，输入设备占45%45%，输出设备占，输出设备占30%30%，线，线路占路占5%5%。前二项共前二项共20%20%故障属于故障属于

12、PLCPLC的内部故障，它可通过的内部故障，它可通过PLCPLC本本身的软、硬件实现检测、处理。身的软、硬件实现检测、处理。而其余而其余80%80%的故障属于的故障属于PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生产厂家都生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。进一步提高系统的可靠性。 五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v编程语言多样化编程语言多样化在在PLCPLC系统结构不断发展的同时，系统结构不断发展的同时，PLCPLC的编程语言也越的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。来越丰富，功能

13、也不断提高。除了大多数除了大多数PLCPLC使用的使用的梯形图梯形图、语句表语句表语言外，为了适语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程步进编程语语言、面向过程控制的言、面向过程控制的流程图流程图语言、与计算机兼容的高语言、与计算机兼容的高级语言（级语言（BASICBASIC、C C语言等）等。多种编程语言并存、语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是互补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展PLC的编程语言（IEC61131-3中的中的5种种PLC基本语言）基本语言）顺序功能图（

14、顺序功能图（SFC）：不仅仅是一种语言，更是一种组 织控制程序的图形化方式。梯梯 形形 图（图（ L D ）：以图形方式表达触点和线圈以及 特殊指令块的梯级。指指 令令 表（表（ I L ）：类似汇编程序的基于文本的语言 与其相对应的是LD。结结 构构 文文 本（本（ S T ）：类似Pascal的基于文本的语言功功 能能 块块 图（图（FBD）：一种对应于线路图的图形语言。 FBD广泛地用于过程工业。PLC的产生与发展 PLC三大流派三大流派 自从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。各国PLC都有自己的特色。 欧洲：欧洲：西门子（Siemens）

15、； 法国的TE（Telemecanique） 美国：美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric） 日本：日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）、 欧姆龙（OMRON）、 FUJI （日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜） 目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品PLC的产生与发展我国我国PLC发展情况发展情况在70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司等。在传统设备改造

16、和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，取得良好效果。PLC在我国的应用越来越广泛。中国PLC市场FX1S / FX1NFX2NFX3UAntsQnA / AnAFX2N-32CCL-M小型小型PLC用的用的CC-LINK接口模块接口模块FX2N-16CCL-M小型程控器用小型程控器用CC-LINK主站模块主站模块S7-200 CN家族耀眼明星家族耀眼明星CPU 226 CN可插拔接线端子可插拔接线端子(224/XP CN, 226 CN)通讯口通讯口24V 传感器传感器 电源输出电源输出Panel安装固安装固定孔定孔安装于标准安装于标准DIN导导轨上轨上 的夹子的夹子 可选卡可选卡插槽插槽 内

17、部内部:- 电源电源- 超级电容超级电容- 时钟时钟(224/XP CN, 226 CN)I/O 点点状态状态 LED可插拔模拟量终可插拔模拟量终端端CPU 状态状态 LEDSIMATIC S7-300v按按I/OI/O点数分点数分小型小型PLCPLC I/O I/O点数为点数为256256点以下的为小型点以下的为小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数小于点数小于6464点的为超小型或微型点的为超小型或微型PLCPLC）中型中型PLCPLC I/O I/O点数为点数为256256点以上、点以上、20482048点以下的为中型点以下的为中型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O

18、点数为点数为20482048以上的为大型以上的为大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数超过点数超过81928192点的为超大型点的为超大型PLCPLC）六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型v按结构形式分按结构形式分整体式整体式PLCPLC 将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中装在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。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型模块式模块式PLCPLC 将将PLCPLC各组成部分分别作成若干个单独的各组成部分分别作成若干个单独的模块，如模块，如CP

19、UCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块（有的含在模块、电源模块（有的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模块。模块中）以及各种功能模块。紧凑式紧凑式PLCPLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结将整体式和模块式的特点结合起来。合起来。模块式模块式PLCPLC 将将PLCPLC各组成部分分别作成若干个单独的各组成部分分别作成若干个单独的模块，如模块，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块（有的含在模块、电源模块（有的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模块。模块中）以及各种功能模块。紧凑式紧凑式PLCPLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结将整体式和模块式的特点结合起来。合起来。整体式整体式PLCPLC 将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中装在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