可编程序控制器概述课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南理工大学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大家好,第1章 可编程序控制器概述,1.1 PLC的由来与定义 （了解）,1.3 特点与功能 （了解）,1.4 PLC的发展趋势 （了解）,1.5 与其它控制系统的比较（,掌握,）,1.2 主要性能指标和分类 （,掌握,）,1.6 常用PLC简介 （了解）,1.1 可编程序控制器的由来与定义,一、可编程序控制器的由来,功能完

2、备,灵活,通用,通用工业控制装置,简单易懂、操作方便,价格便宜,具体要求？,提出十项指标：,(1)编程简单，可现场修改程序。,(2)维护方便，采用模块式结构。,(3)可靠性高于继电器控制柜。,(4)体积小于继电器控制柜。,(5)数据直接送入计算机。,(6)价格能与继电器控制柜竞争。,(7)输入可以是交流 115 V。,(8)输出AC115 V、2 A，能直接驱动电磁阀。,(9)扩展时系统变更很小。,(10)用户程序存储容量至少能扩展到 4 K字节。,1.1 可编程序控制器的由来与定义,1969 年美国 DEC 研制出世界上第一台可编程序控制器，并在 GM 公司试用，获得了成功。,1971 年日

3、本研制出第一台可编程序控制器。,1974 年我国开始研制，1977 年开始工业应用。,20 世纪 70 年代中期，PLC 进入了实用化阶段。,20 世纪 70 年代末和 80 年代初，PLC 进入了成熟阶段。,早期的可编程序控制器，一般称为,可编程序逻辑控制器,(,P,rogrammable,L,ogic,C,ontroller)，简称,PLC,。它以准计算机形式出现。,1980 年，美国电气制造商协会正式将其命名为可编程序控制器(,P,rogrammable,C,ontroller)，简称,PC,。,现代可编程序控制器，逻辑运算仅是其众多功能之一，故取消了“,L,ogic”。为了区别“个人计

4、算机”，,PC,仍被称为,PLC,。,1.1 可编程序控制器的由来与定义,二、可编程序控制器的定义（IEC）,1985年1月,国际电工委员会的定义,：,“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，,专为工业环境下应用而设计,。,它采用可编程序的存储器，用来在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,易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计,”。,1.1 可编程序控制器的由来与定义,1.2 PLC 的主要性能指标和分类,1.PLC 的主要性能指标,(1)输入/输出点

5、数（I/O 点数）,(2)存储容量（字节）,指用户程序存储器容量。大约：1KB 2MB。,(3)扫描速度,指 PLC 执行程序的速度。,有两种表示方法,执行 1KB 用户程序所用的时间。,执行一条布尔指令所用的时间。,(4)编程指令的种类和条数,(5)扩展能力和功能模块种类,2.PLC 的分类,(1)按结构形式分类,一体式 PLC,将电源、CPU、I/O 电路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、I/O 模块、电源模块、功能模块。,一般大、中型 PLC 采用模块式结构。,(2)按数字量 I/O 点数

6、分类,超小型机,小型机,中型机,大型机,超大型机,64,64 256,256 2048,2048 8196,8196,1 2 KB,2 4 KB,4 16 KB,16 64 KB,64 128 KB,分类 I/O 点数 CPU 存储器,8 位处理器,8 位处理器,8 位字处理器和位处理器,16 位字、位,浮点处理器,32 位或多个,16 位字、位,浮点处理器,(3)按功能分类,低档机,中档机,高档机,具有逻辑运算、定时、计数、移位、自诊断、监控等基本功能，有的还具备AI/AO、数据传送、运算、通讯等。,除上述功能，还有数制转换、子程序调用、通讯联网功能，有的还具备中断控制、PID 回路控制等。

7、,除上述功能，还有较强的数据处理功能、模拟量调节、函数运算、监控、智能控制、通讯联网功能等。,分类 主要功能 应用场合,开关量控制、顺序控制、,定时/计数控制、,少量模拟量控制等。,过程控制、位置控制等。,大规模过程控制系统，,构成分布式控制系统，,实现全局自动化网络。,1.3,可编程序控制器的特点与功能,一、PLC 的特点,1.,可靠性高、抗干扰能力强,无故障时间：45 万小时。,措施：隔离、滤波、屏蔽、检测与自诊断、,数据备份、后备电池,2.功能完善、通用性强、使用方便,能实现各种控制功能、用于各个控制领域。,3.编程方法简单、易于掌握,梯形图图形语言简单易学。,4.系统设计周期短、安装容

8、易、维护方便,5.体积小、重量轻、功耗低,PLC的可靠性高?,PLC是一种具有很高可靠性的控制装置，他与可编程序调节器DCS系统同被列为,不损坏仪表,。,硬件上-,隔离、滤波、屏蔽、接地,等一系列抗干扰措施;,模板机箱-完善的,电磁兼容性设计,;,软件-,数字滤波、指令复执、程序卷回、差错校验等一系列软件抗干扰措施及故障诊断技术,;,系统一级的冗余配置;,PLC采用周期循环扫描方式工作,在一个循环扫描周期T中，仅只有一小段时间集中进行I/O，也只有一小段集中进行I/O时间中的干扰才会被引入。,扫描周期控制在100200ms之内，比电机时间常数小,即使在每个扫描周期，干扰侵入，并造成输出值错误，

9、但当它还没来得及使执行器发生错误的动作，下一个扫描周期正确的输出就会将其纠正。,12,7.兼容性差,PLC 的软硬件体系结构是封闭而不是开放的。,如专用总线、专家通讯网络及协议，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,。,6.丰富的I/O接口,1.3,可编程序控制器的特点与功能,1.模拟量、开关量的逻辑控制,用 PLC 的与、或、非指令取代继电器触点的串并联等逻辑连接，实现开关量的控制。,2.定时与计数控制,用 PLC 的定时器、计数器指令取代时间继电器等，实现某些操作的定时或计数控制。,

10、3.数据处理,用数据传送、比较、移位、数码转换、编码、译码以及数学运算和逻辑运算等指令来实现数据的采集、分析和处理。,4.步进控制,用 PLC 的步进指令取代由硬件构成的步进控制器等，实现上、下工序操作的控制。,1.3,可编程序控制器的特点与功能,二.,可编程序控制器功能,5.运动控制,通过高速计数器和位置控制模块等控制步进电动机或,伺服电动机，从而控制单轴或多轴生产机械。,6.过程控制,通过 A/D 和 D/A 转换，用 PLC 的 PID 指令（或PID,模块）对生产过程中的温度、压力、速度、流量等模,拟量进行单回路或多回路的闭环控制。,7.通信与远程控制,通过各种通信模块能够将 PLC

11、与 PLC、PLC 与上位,计算机之间联结成一个网络。,8.监控功能,1.3,可编程序控制器的特点与功能,可编程序控制器的应用示例,传送带生产线控制,印刷机械,木材加工,电梯控制,空调控制,可编程序控制器的应用示例,灌装及包装机械,纺织机械,可编程序控制器的应用示例,1.PLC 与继电器控制系统的比较,PLC 的梯形图与继电器控制线路图十分相似，主要原因是 PLC 梯形图的发明大致上沿用了继电器控制的电路元件符号，仅个别处有些不同。,信号的输入/输出形式及控制功能也是相同的，但是PLC 是软逻辑，继电器是硬逻辑。,PLC 在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方

12、便，而且体积小、功耗低、维护方便，但价格高于继电器。,1.4 PLC 与其它控制系统的比较,交机电机,熔丝,交流接触器,热继电器,刀开关,1.4 PLC 与其它控制系统的比较,20,图1-1 继电器逻辑控制系统框图,1.4 PLC 与其它控制系统的比较,21,1.4 PLC 与其它控制系统的比较,22,单片机具有结构简单、使用方便、价格比较低等优点，一般用于数据采集和工业控制。,PLC 在数据采集、数据处理等方面不如单片机。,PLC 用于工业控制，稳定可靠，抗干扰能力强，使用方便，,但单片机的通用性和适应性较强。,2.可编程控制器与单片机控制的比较,1.4 PLC 与其他控制系统的比较,3.可

13、编程控制器与个人计算机控制的比较,使用环境、程序设计、运算速度、存储容量、价格。,应用范围：,微机除了用在控制领域外，还大量用于科学计算、数据处理、计算机通信等方面。,PLC 是专用微机控制系统，主要用于工业控制。,输入/输出：,微机系统的 I/O 设备与主机之间采用微电联系，一般不需要电气隔离。而 PLC 一般控制强电设备，需要电气隔离，输入输出均用光电耦合，输出还采用继电器、可控硅或大功率晶体管进行功率放大。,系统功能：,微机系统一般配有较强的系统软件和许多应用软件。,而 PLC 一般只有简单的监控程序，能完成故障检查、用户程序的输入和修改、用户程序的执行与监视等。,1.4 PLC 与其他

14、控制系统的比较,PLC为什么用量高居首位?,工业自动化系统通常分成三类：,控制开关量的,逻辑控制装置,控制慢连续量的,过程控制系统,控制快连续量的,运动控制系统,在传统上对于这三种控制系统用不同的控制装置:,逻辑控制用电控制（电气控制装置即继电器接触器控制）,过程控制用仪表装置（电动单元组合仪表）,运动控制用电传装置（电气传动控制装置）,所谓,三电,就是指的是,电控、电仪、电传,。,25,在一家工厂、一个车间、一个工段，甚至在一台设备上，这三种设备常常并存在一起，单设备各不相干。这主要是因为这三种控制装置相差太远，无法兼容。长久以来，人们一直希望能把他们用一种控制装置统一起来，协调地进行控制。

15、这对于提高生产效率，保证产品质量，实现优化控制无疑是很有意义的。把三电合成于一体就叫做,三电一体。,过程控制,逻辑控制,运动控制,计算机,PLC 与三电一体,26,有两种实现三电一体化的思路：,网络一级实现三电一体化,：逻辑控制装置、过程控制装置、运动控制装置尽管各不相同，但如果它们都可以,连入同一网络,，则网络就成了三电同一的载体，在网络一级实现了三电一体化。,DCS（,distrabuted control system,），花费较大，适合于大型自动控制系统。,控制装置一级实现三电一体化,：控制装置既有逻辑控制功能，又有过程控制功能，还有运动控制功能。,PLC，灵活机动，三电一体集成度较高

16、，适合于各种规模自动控制系统,。,PLC 与三电一体,27,为什么PLC有能力在装置一级集三电于一体，而专门用于过程控制的计算机控制装置实现三电一体却比较困难呢？,PLC 与三电一体,28,第一,是PLC是以,控制开关量,起家的，他采用,循环扫描方式,，为了不丢失输入信号，要求循环扫描周期越短越好，这就使得在PLC中配置的处理器性能好，速度快。,这些高性能的微处理器本身有很大的潜能，早期PLC只利用速度快这一条，其他潜能并没有得到充分得利用。后来发现处理好不同性质的实时多任务的调度，在PLC中加入针对慢连续量的过程控制并不困难。,反过来，,针对慢连续量的过程控制计算机，改成周期循环扫描并加入大量开关控制却是力不能及的,。,PLC 与三电一体,29,第二,是大中型PLC中普遍采用了,多微处理机,结构进行多道处理。,例如,西门子的S5-155U，S5-153U内最多配置4个CPU加一个协处理器；,德州仪器公司的T1565,可编程控制器最多可装入8台MC68000的处理器。,这使得PLC不仅速度快，而且可以独立各自处理不同问题，也可分解协调，共同处理非常复杂的问题。,第三,是PLC配置着大量