杭州电子科技大学电气控制与PLC原理1(绪论)

电气控制与PLC原理

杭州电子科技大学自动化分院第一讲主讲：周亚军1授课计划一、绪论二、常用低压电器※三、电气控制线路基础※四、PLC设计基础※五、S7-200PLC基础知识及基本指令六、梯形图程序设计方法※七、顺序控制梯形图的编程方法※八、PLC网络通信九、实验※2

一、绪论31、课程简介

一门实践性很强的综合控制技术课程；目前这门课已经成为自动化等专业一门非常重要的专业课程。工业控制技术的重要手段之一，随着企业自动化程度的不断提高，已经得到越来越广泛的应用。

内容包含：低压电器和电气控制的基本知识、PLC控制系统组成结构、指令应用、程序设计和系统设计等五大部分组成。42、PLC概述

可编程序控制器(ProgrammableLogicalController)简称为PC或PLC。1）PLC是什么？

.工业环境下控制器；

.微机控制系统（包含存储器、CPU等微机主要部件，进行逻辑运算和算术运算）；

.数字式和模拟式输入输出；51985年1月，国际电工委员会（IEC）定义：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、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，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。62）产生继电接触器控制用弱电信号控制强电信号;顺序控制；故障查找与排除非常困难、改造工期长、费用高。

7继电器控制82）产生美国通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，首先提出【可编程序控制器】编程简单，可在现场修改程序；维护方便，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；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等负载；通用性强，扩展方便；能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。

92）产生③1969年，美国数据设备公司（DEC）研制成功；并在GM公司汽车生产线上首次应用成功；冲压、焊装、总装和涂装（喷漆）四大工序④1975~1976年，集成电路、计算机技术飞速发展，将CPU集成电路、存储器与控制器有机结合。10可编程序控制器的特点3）可编程序控制器的特点与应用领域可靠性高，抗干扰能力强通用性强，控制程序可变，使用方便硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强编程简单，容易掌握系统的设计、安装、调试工作量少维修工作量小，维护方便体积小，能耗低.11

控制系统发展过程早期的控制系统：现场基地式仪表＋继电器控制；现在的控制系统：多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统，称为第三代系统，70年代以PLC和DCS(distributedcontrolsystem)为代表，在冶金、电力、石油、化工、轻工应用；90年代出现现场总线，工业PC，嵌入式系统。

PLC最初是为了替代继电器控制3）可编程序控制器的特点与应用领域12在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。

目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。PLC自1969年问世以来，开始按照成熟而又有效的继电器控制概念和设计思想，现在PLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。13继电器控制系统和PLC控制系统的比较：继电器控制系统PLC控制系统工作原理采用物理继电器实现采用软继电器（程序）实现功能顺序控制具有顺序控制、定时、计数、运动控制、数据处理、闭环控制和通讯联网等可靠性、可维护性可靠性差，故障诊断与排除困难可靠性高、易于维护、故障率低灵活性功能单一，不易修改柔性高，控制方式灵活、易于修改响应速度硬继电器越多，反应越慢速度快设计调试设计复杂，成本高、调试繁琐利用软继电器、成本低、设计、调试方便定时与计数利用硬定时器和计数器实现由软件实现，数量多，调整方便4）与其他控制器的比较14继电器控制与PLC的关系：继电器控制系统电气接口电路继电器PLC被控对象继电器在系统中起保护作用15几种计算机控制器的比较：①个人计算机：数据处理能力强，图形显示功能丰富，抗干扰能力差，不适于工业现场。②单片机：工业应用过程中需要附加配套的外围电路和接口电路，硬件设计制作和软件设计的工作量大。③工业控制计算机（工控机）：采用实时操作系统，抗干扰能力强，价格较高，适合于功能复杂的控制对象，对小型的开关量控制对象有些大材小用，用高级语言或汇编编程。④PLC：是专为工厂现场应用环境设计，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采取了严密的措施，编程采用梯形图语言易于被工厂的电气人员掌握，故具备了以上的各种优点，优势明显。随着PLC在数字处理、模拟量闭环控制功能和通讯联网功能的增强，PLC与工控机功能上越来越难以区分。16操作站控制站（器）…………IPC、数字调节器、PLC、专用控制器……管理层计算机……操作站控制站（器）…………IPC、数字调节器、PLC、专用控制器……17Siemens（德国西门子），工厂集成能力，广泛的产品范围和电子商务能力的整合；Allem－Bradley（美国A－B）对于过程工业提供完整的解决方案；Mitsubishi（日本三菱），微型和小型；Omrom（日本欧姆龙），中型以下；Rockwell（美国罗克韦尔），大型高端市场；他们的销售额超过全球的三分之二另：Schneider(法国施奈德)，专注于为用户提供集成方案，中、大型；5）典型的几款PLC18s7-200s7-300s7-400西门子（SIEMENS）19西门子ET20020三菱（MISHIBISHI）：三菱FX系列三菱A系列三菱Q系列21施耐德：226）PLC基本类型按控制规模（1）微型机：几十点（2）小型机：500点以下（3）中型机：500~1000点（4）大型机：1000点以上（5）超大型机：10000点按结构（1）整体式：（2）模块式：23整体式24模块式257）可编程序控制器的发展性能提高：4位机→8位机→16位机→32位机逻辑运算计时，计数等顺序控制，均属开关量控制；支持图形编程；数据处理；各种功能控制模块；联网通信功能。26高性能、高速度、大容量发展7）可编程序控制器的发展多CPU结构高性能、流水RISC结构CPU(32位机)增加智能控制功能支持组态设计大力发展微型PLC,不断增强微型PLC的功能掌上PLC高性能支持多种编程方式27低档PLC向小型、简易、廉价方向发展，使之能更加广泛地取代功能简单的继电器控制。例如西门子LogoPLC机。

中、高档PLC向大型、高速、多功能方向发展，例如西门子S7-400PLC机。28PLC编程语言标准化7）可编程序控制器的发展IEC1131-3(IEC1994年5月公布)顺序功能图（SFC）梯形图功能块图指令表结构文本29PLC与其它工业控制器产品相互融合7）可编程序控制器的发展与个人计算机PC集散控制系统DCS计算机数控CNC30增强通信联网能力31可编程序控制器－当代工业自动化支柱之一32综合自动化系统组成ERP企业资源计划系统MES制造执行系统PCS生产控制系统故障诊断

现场控制系统（DCS,PLC,FCS）综合集成软件平台关系数据库实时监控软件平台实时数据库销售管理工艺计算特定先控软件模糊控制过