《电气控制与LC》第章2

第3章PLC概述学习情景引入：1、PLC是什么？2、PLC有何特点？3、PLC如何分类？4、编程语言是什么？5、PLC的应用领域及发展趋势是什么？6、对今后的学习及职业生涯有何影响？等等。。。3.1PLC的产生3.2PLC的特点3.3PLC的分类3.4PLC的编程语言3.5PLC的应用领域及发展趋势本章从如下几个方面进行阐述3.1PLC的产生

3.1.1PLC的由来原因：因为继电器逻辑电路配线复杂3.1.1PLC的由来背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

1968年，GM公司提出十项设计标准：编程方便，现场可修改程序；维护简便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；数据可直接送入计算机；成本可与继电器控制柜竞争；输入可为市电；输出采用115V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;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。3.1.1PLC的由来1969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。3.1.1PLC的由来什么是PLC？3.1.2PLC的定义是一种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，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。通用叫法中文名称为可编程控制器；英文名称为ProgrammableLogicController，简称PLC。3.1.2PLC的定义1987年，国际电工委员会（IEC）定义：“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成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。3.2PLC的特点可靠性高，抗干扰强功能强大，性价比高编程简易，现场可修改配套齐全，使用方便寿命长，体积小，能耗低系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便3.3.1按I/O点数分小型PLCI/O点数为256点以下的为小型PLC

（其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC大型PLCI/O点数为2048以上的为大型PLC

（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）3.3PLC的分类3.3.2按结构形式分分整体式PLC将电源、CPU、I/O接口等部件都都集中装在一一个机箱内，，具有结构紧紧凑、体积小小、价格低等等特点。3.3PLC的分类模块式PLC将PLC各组成部分分分别作成若干干个单独的模模块，如CPU模块、I/O模块、电源模模块（有的含含在CPU模块中）以及及各种功能模模块。紧凑式PLC还有一些PLC将整体式和模模块式的特点点结合起来。。模块式PLC将PLC各组成部分分分别作成若干干个单独的模模块，如CPU模块、I/O模块、电源模模块（有的含含在CPU模块中）以及及各种功能模模块。紧凑式PLC还有一些PLC将整体式和模模块式的特点点结合起来。。整体式PLC将电源、CPU、I/O接口等部件都都集中装在一一个机箱内，，具有结构紧紧凑、体积小小、价格低等等特点。3.3.3按功能分低档PLC具有逻辑运算算、定时、计计数、移位以以及自诊断、、监控等基本本功能，还可可有少量模拟拟量输入／输输出、算术运运算、数据传传送和比较、、通信等功能能。中档PLC具有低档PLC功能外，增加加模拟量输入入/输出、算术运运算、数据传传送和比较、、数制转换、、远程I/O、子程序、通通信联网等功功能。有些还还增设中断、、PID控制等功能。。高档PLC具有中档机功功能外，增加加带符号算术术运算、矩阵阵运算、位逻逻辑运算、平平方根运算及及其它特殊功功能函数运算算、制表及表表格传送等。。高档PLC机具有更强的的通信联网功功能。3.3PLC的分类3.3.4按生产厂家家分3.4.1梯形图（LD）梯形图是一一种以图形形符号及其其在图中的的相互关系系来表示控控制关系的的编程语言言，是从继继电控制电电路图演变变过来的，，是使用得得最多的PLC图形形编程语言言。梯形图图由触点、、线圈和功功能指令等等组成，触触点代表逻逻辑输入条条件，如外外部的开关关、按钮和和内部条件件等；线圈圈和功能指指令通常代代表逻辑输输出结果，，用来控制制外部的负负载（如指指示灯、交交流接触器器、电磁阀阀等）或内内部的输出出条件。3.4PLC的编程语言言梯形图的特特点①梯形图图是按从上上到下的顺顺序绘制②梯形图图的左、右右母线并未未加电压，，梯形图中中的支路接接通时，并并没有真正正的电流流流动③梯形图中中使用的各各种器件是是按照继电电控制电路路图中相应应的名称称称呼的，并并不是真实实的电器器器件④梯形图图中输入继继电器的状状态唯一地地取决于对对应输入电电路中输入入信号的通通断状态，，与程序的的执行无关关⑤梯形图图中辅助继继电器不对对外驱动外外部负载⑥梯形图图中各软元元件的触点点既可常开开，又可常常闭，其常常开、常闭闭触点的数数量是无限限的3.4.1梯形图四、编程语言3.4.2指令表（IL）指令表是由由许多指令令构成的，，是一种与与微型计算算机的汇编编语言中的的指令相似似的助记符符表达式，，它由操作作码和操作作数两部分分组成。操作码用助助记符表示示，它表明明CPU要要执行某种种操作，是是不可缺少少的部分；；操作数包括括执行某种种操作所必必需的信息息，一般由由常数和软软元件组成成，大多数数指令只有有1个操作作数，但有有的没有操操作数，而而有的有2个或更多多。如LDM8002这条指令令，其中LD为助记记符（即操操作码），，M8002为软元元件（即操操作数），，其中的M为元件符符号，8002为元元件M的编编号；又如如MOVK0D0这条指指令3.4PLC的编程语言言3.4.3顺序功能图图（SFC）顺序功能图图是用来描述开开关量控制制系统的功功能，是一一种位于其其他编程语语言之上的的图形语言言，用于编编制顺序控控制程序。。顺序功能能图提供了了一种组织织程序的图图形方法，，根据它可可以很容易易地画出顺顺控梯形图图，本书将将在第4章章中作详细细介绍。顺顺序功能能图是用来描述开开关量控制制系统的功功能3.4.4功能图块3.4.5结构文本3.5PLC的应用领域域及发展趋趋势3.5.1PLC的应用领域域PLC在国内外已已广泛应用用于钢铁、、石油、化化工、电力力、建材、、机械制造造、汽车、、轻纺、交交通运输、、环保等各各行各业。。1．开关量逻逻辑控制2．运动控制制3．过程控制制4．数据处理理5．通信联网网3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.1PLC的应用领域域3.5.2PLC的发展趋势势从技术上看看，PLC会向运算速速度更快、、存储容量量更大、功功能更广、、性能更稳稳定、性价价比更高的的方向发展展。为了提高PLC的处理能力力，要求PLC具有更好的的响应速度度和更大的的存储容量量。目前，，有的PLC的扫描描速度度可达达0.1ms/k步左右右。PLC的扫描描速度度已成成为很很重要要的一一个性性能指指标。。在存储储容量量方面面，有有的PLC最高可可达几几十兆兆字节节。为为了扩扩大存存储容容量，，有的的公司司已使使用了了磁泡泡存储储器或或硬盘盘。从规模模上看看，PLC会进一一步向向超小小型和和超大大型两两个方方向发发展。。小型PLC由整体体结构构向小小型模模块化化结构构发展展，使使配置置更加加灵活活，为为了市市场需需要已已开发发了各各种简简易、、经济济的超超小型型微型型PLC，最小小配置置的I/O点数为为8～16点，以以适应应单机机及小小型自自动控控制的的需要要。大型化化是指指大中中型PLC向大容容量、、智能能化和和网络络化发发展，，使之之能与与计算算机组组成集集成控控制系系统，，对大大规模模、复复杂系系统进进行综综合性性的自自动控控制。。现已已有I/O点数达达14336点的超超大型型PLC，其使使用32位微处处理器器，多多CPU并行工工作和和大容容量存存储器器，功功能强强。3.5.2PLC的发展展趋势势从配套套性上上看，，PLC产品会会向品品种更更丰富富、规规格更更齐备备的方方向发发展。。为满足足各种种控制制系统统的要要求，，不断断开发发出许许多功功能模模块，，如高高速计计数模模块、、温度度控制制模块块、远远程I/O模块、、通信信和人人机接接口模模块等等。3.5.2PLC的发展展趋势势从标准准上看看，随随着IEC1131标准的的诞生生，将将会使使PLC的通用用信息息、设设备特特性、、编程程语言言等向向IEC1131标准的的方向向发展展。据统计计资料料表明明：在在PLC控制系系统的的故障障中，，CPU占5%，I/O接口占占15%，输入入设备备占45%，输出出设备备占30%，线路路占5%。前二项项共20%故障属属于PLC的内部部故障障，它它可通通过PLC本身的的软、、硬件件实现现检测测、处处理。。而其余余80%的故障障属于于PLC的外部部故障障。PLC生产厂厂家都都致力力于研研制、、发展展用于于检测测外部部故障障的专专用智智能模模块，，进一一步提提高系系统的的可靠靠性。。在PLC系统结结构不不断发发展的的同时时，PLC的编程程语言言也越越来越越丰富富，功功能也也不断断提高高。除了大大多数数PLC使用的的梯形图图、语句表表语言外外，为为了适适应各各种控控制要要求，，出现现了面面向顺顺序控控制的的步进编编程语言、、面向向过程程控制制的流程图图语言、、与计计算机机兼容容的高高级语语言（（BASIC、C语言等）