可编程序控制器原理及应用

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1、可编程序控制器可编程序控制器应用技术应用技术李斌李斌 湖南信息职业技术学院湖南信息职业技术学院可编程序控制器原理及应用电子教案 主讲:李斌 适应班级:电气0601班 教材:FX系列PLC编程及应用 廖常初主编 机械工业出版社Programmable Logic Controller 简称简称P L C课程特点及学习要求课程特点及学习要求特点：特点：本课程实践性很强，突出可编程控制器本课程实践性很强，突出可编程控制器的应用。的应用。要求：要求：掌握可编程控制器原理，从自动化产品掌握可编程控制器原理，从自动化产品的角度，了解其使用，包括产品选型，的角度，了解其使用，包括产品选型，控制系统设计，安装

2、调试。认真做好每控制系统设计，安装调试。认真做好每一次实验。一次实验。第第1章概述章概述本章要点本章要点熟悉熟悉PLC 结构特点结构特点了解了解PLC的应用领域的应用领域掌握掌握PLC工作原理工作原理难点难点PLC的的 工作原理工作原理课时安排课时安排:2课时课时第第1章章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 1.1-可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展60年代年代 继电接触控制系统继电接触控制系统优点：简单优点：简单 易懂易懂 价格便宜价格便宜缺点：硬设备多缺点：硬设备多 接线复杂接线复杂 改变设计困难改变设计困难。一一.可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史1968年，

3、美国最大的汽车制造商通用汽车年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（公司（GM），），为了适应汽车型号不断更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公开招标，制造一种新型的工业控制装置。第第1章章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述1.1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展一一.可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史 （1）容易编程）容易编程 （2）采用模块式结构）采用模块式结构 （3）成本可与继电器控制系统相竞争）成本可与继电器控制系统相竞争 （4）具有数据通讯功能）具有数据通讯功能

4、 （5）输入输出电源使用市电）输入输出电源使用市电 （6）能在恶劣环境下工作）能在恶劣环境下工作 （7）存储设备可扩充至）存储设备可扩充至4K个存储字节个存储字节 （8）系统扩展时原系统只需很小的改动）系统扩展时原系统只需很小的改动 （9）可靠性高于继电器控制系统）可靠性高于继电器控制系统 （10）设备体积小于继电器控制柜）设备体积小于继电器控制柜1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称

5、PC。第第1章章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述1.1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展一一.可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史1969年美国研制出世界上第一台年美国研制出世界上第一台PLC以后，日以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC。70年代中期，年代中期，PLC进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。70年代末和年代末和 80年代初，年代初，PLC进入了成熟阶段进入了成熟阶段。二二.可编程序控制器的发展可编程序控制器的发展1.1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展1.PLC的国外状况 美国PLC发展

6、得最快：1984年有48家，生产150多种PLC；1987年有63家，生产243种PLC；1996年有70余家，生产近300种PLC。著名厂家有AB（AllenBradley）艾伦一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GEFANUC公司，TI（Texas Instrument）德州仪器公司，WESTHOUSE Electric西屋电气公司，IPM（International Parallel Machines）国际并行机器公司等。1.PLC的国外状况 欧洲PLC的厂家有60余家:西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC。金钟默勒（Klockner Moeller Gmbh），

7、AEG，法国的TE(Telemecanique）(施耐德）瑞士的Selectron公司等。1.PLC的国外状况 1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台PLC。日本生产PLC的厂家有40余家：三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON),富士电机（Fuji Electric）,东芝（TOSHIBA）,光洋（KOYO),松下电工（MEW）,和泉（IDEC）,夏普(SHARP）,安川等公司。2.PLC的国内状况 我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。我国早期独立研制PLC的单位有：北京机械工业自动化研究所，上海工业自动化仪表研究所，大连组合机床研究所，

8、成都机床电器研究所，中科院北京计算机所及自动化所，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，上海自力电子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产。2.PLC的国内状况的国内状况辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC；无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;中美合资的厦门 AB公司生产的PLC；上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。3.PLC的发展趋势（1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节）（2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型）（3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的PLC）（4）分散型

9、、智能型、与现场总线兼容的I0（5）加强联网和通信的能力（6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC （open Modular Architecture for Control）4.PLC著名品牌 1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家：美国 AB公司（AllenBradley）德国西门子公司（Siemens）美国GEFanuc公司美国的莫迪康（Modicon）和法国的TE电器公司日本欧姆公司（OMRON）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）日本富士电机株式会社（Fuji Electric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE）日本松

10、下电工株式会社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd）4.PLC著名品牌 根据美国 Automation Research Co（ARC）的商情调查，在1994年PLC市场上，最大的5家PLC制造商是:SIEMENS，AllenBradly，（Rockwell)AEG Schneider，三菱电机,OMRON(立石电机）（1996年中国PLC市场）一、PLC的定义国际电工委员会（IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“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。它采用可编程序的存储器，用来在其内

11、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命令，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，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。1.2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点二、二、PLCPLC的分类的分类（1）按 IO点数分类IO点数小于 32为微型PLC；IO点数在32128为微小型PLC；IO点数在128256为小型PLC；IO点九在2561024为中型PLC；IO点数大于1024为大型PLC；IO点数在4000以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不是

12、固定不变的。1.2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点（2）按结构形式分类整体式PLC：又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。1.2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点二、二、PLCPLC的分类的分类 可靠性高

13、(平均无故障时间3-5万小时）编程简单通用性强体积小、结构紧凑、安装、维护方便 1.2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点三、三、PLCPLC的优点的优点主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构的PLC。1.2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点四

14、、四、PLCPLC的缺点的缺点一、一、PLCPLC的应用领域的应用领域PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80 以上的工业控制可以使用PLC来完成。在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用PLC来取代。1.3 可编程序控制器的应用领域和发展趋势可编程序控制器的应用领域和发展趋势二、二、PLCPLC的发展趋势的发展趋势 1.3 可编程序控制器的应用领域和发展趋势可编程序控制器的应用领域和发展趋势（1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节）（2）向多品种方向

15、发展和提高可靠性 （超大型和超小型）（3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I0（5）加强联网和通信的能力（6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC（open Modular Architecture for Control）第第1章章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 1.4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理输输入入模模块块输输出出模模块块CPU模块模块可编程序控制器可编程序控制器按钮按钮选择选择开关开关限位限位开关开关电源电源接触器接触器电磁阀电磁阀指示灯指示灯电源电源 编程器编程器PLC控制系统示意图1.4 可编程序

16、控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理一、一、PLC 的工作状态：的工作状态：运行状态运行状态(RUN):输入处理输入处理 执行程序执行程序 输出处理输出处理 内部处理内部处理 通讯处理通讯处理停止状态停止状态(STOP):内部处理内部处理 通讯处理通讯处理1.4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理二、二、PLC 的工作特点的工作特点输入信号集中批量处理输入信号集中批量处理输出信号集中批量处理输出信号集中批量处理程序集中执行程序集中执行三、三、PLC 的工作过程的工作过程扫描工作方式扫描工作方式 1-4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理以异步电机以异步电机“起、保、停起、保、停”电路的控制过程电路的控制过程说明的控制原理说明的控制原理 1.4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理T =公共部分扫描时间公共部分扫描时间 +外设扫描时间外设扫描时间 +用户程序执行时间用户程序执行时间 +I0扫描时间扫描时间四、四、PLC的扫描周期的扫描周期 T=输入延迟时间输入延迟时间 +扫描周期扫描周期 +输出延迟时间输出延迟时间 +输出时间输出时间PLC的的I0响应时间响应时间