第3章可编程控制器概述

第3章可编程控制器概述第一页，共39页。可编程控制器原理及应用西门子S7-200系列第二页，共39页。第3章可编程控制器概述主要内容

PLC的产生和定义PLC的发展与分类PLC的特点PLC的应用PLC的系统组成PLC的工作原理PLC的编程语言和程序结构EXIT第三页，共39页。本章学习要求掌握内容：

PLC的定义、功能、分类及特点了解内容：

PLC产生、发展难点内容：

PLC的分类EXIT第四页，共39页。3.1PLC的产生和定义

*

20世纪20年代以来，继电器控制曾一度占据工业控制领域的主导地位。*继电器控制系统的弱点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，等。尤其是可靠性差、不具有通用性、灵活性。3.1.1PLC的产生EXIT第五页，共39页。因为继电器逻辑电路配线复杂EXIT第六页，共39页。*1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），拟定了十项公开招标的技术要求*

1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器（PDP-14型）第七页，共39页。十项技术要求

1.编程简单方便，可在现场修改程序；2.硬件维护方便，最好是插件式结构；3.可靠性要高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装置;5.可将数据直接送入管理计算机；6.成本上可与继电器柜竞争；7.输入可以是交流115V；8.输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9.扩展时，原有系统只需做很小的改动；10.用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。EXIT第八页，共39页。核心思想

用计算机代替继电器控制盘用程序代替硬接线输入/输出电平可与外部设备直接相连结构易扩展EXIT第九页，共39页。3.1.2PLC的定义可编程控制器（ProgrammableController）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制，因此称为可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC。随着技术发展，现代可编程控制器的功能已经超过了逻辑控制的范围。PLC实质上是一种工业控制计算机

EXIT第十页，共39页。3.2PLC的发展与分类3.2.1PLC的发展趋势简易化、体积小、功能强、价格低。大存储容量、高速度、高性能、增加I/O点数。

增强网络通信功能发展智能模块外部故障诊断功能编程语言、编程工具标准化、高级化实现软件、硬件标准化编程组态软件发展迅速小型化大型化智能化EXIT第十一页，共39页。传送带生产线控制灌装及包装机械木材加工电梯控制空调控制纺织机械印刷机械第十二页，共39页。3.2.2PLC的分类1.按I/O点数容量分EXIT第十三页，共39页。2.按结构形式分EXIT第十四页，共39页。整体式第十五页，共39页。模块式PowerinaSmallPackage!!电源模块CPU模块IO模块底板EXIT第十六页，共39页。PLC著名品牌美国A－B公司（Allen－Bradley）德国西门子公司（Siemens）美国GE－Fanuc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（FujiElectric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE）日本松下电工株式会社（MEW）：MatsushitaElectricWorksLtdEXIT第十七页，共39页。3.3PLC的特点可靠性高、抗干扰能力强通用性强、灵活性好编程简单、使用方便模块化结构安装简便、调试方便3.4PLC的应用顺序控制运动控制过程控制数据处理通信网络EXIT第十八页，共39页。3.5PLC的系统组成EXIT第十九页，共39页。3.5.1中央处理器（CPU）微处理器控制接口电路CPU★微处理器：实现逻辑运算、数学运算，协调控制系统内部各部分的工作★按照系统程序所赋予的任务运行★任务：1.控制接收与存储用户程序和数据2.进行自诊断3.

执行用户程序EXIT第二十页，共39页。控制接口电路

是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件数据缓冲单元选择信号匹配中断管理功能EXIT第二十一页，共39页。3.5.2存储器系统程序存储器

用户程序存储器

存储器1．系统程序存储器存放：监控程序用户指令解释标准程序模块系统调用管理程序系统参数系统程序关系到PLC的性能，不能由用户访问和修改。

EXIT第二十二页，共39页。2．用户程序存储器用户程序区数据区系统区用户程序存储器用户程序工作数据系统参数系统参数（CPU组态数据）：*输入输出组态

*功能的设置

EXIT第二十三页，共39页。3.5.3输入/输出接口PLC的CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间连接的接口部件电平转换功率放大光电耦合

电平转换光电耦合

EXIT第二十四页，共39页。1.直流输入2.交流输入EXIT第二十五页，共39页。3.直流输出4.交流输出EXIT第二十六页，共39页。5.交直流输出（继电器输出）EXIT第二十七页，共39页。把外部电源变换成系统内部各单元电源的性能直接影响PLC的抗干扰能力掉电保护电路后备电池电源3.5.4电源部分EXIT第二十八页，共39页。程序的编制、编辑、调试、监视······简易型智能型计算机编程通信接口编程软件3.5.5编程器EXIT第二十九页，共39页。3.6PLC的工作原理3.6.1PLC的工作方式和运行框图结构、功能相同1.PLC控制系统与继电器控制系统的比较EXIT第三十页，共39页。2.循环扫描的工作方式周期循环扫描一个循环扫描过程所需的时间称为一个扫描周期

EXIT第三十一页，共39页。3.6.2PLC的扫描工作过程EXIT第三十二页，共39页。3.7PLC的编程语言和程序结构3.7.1PLC的编程语言梯形图语句表功能图功能块图能流“软继电器”不是物理继电器触点不是现场物理开关的触点输出线圈不是物理线圈接点原则上可无限次使用，线圈通常只引用一次1.梯形图（LAD）常开触点是取位状态操作常闭触点是位取反操作常闭触点常开触点EXIT第三十三页，共39页。2.语句表（STL）

EXIT第三十四页，共39页。3.顺序功能流程图（SFC）

4.功能块图（FBD）

顺序功能流程图（SepuenceFunctionChart）编程是一种图形化的编程方法，亦称功能图。使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。本书的第4章对这种编程方法有详细介绍。没有梯形图编程器中的触点和线圈，但有与之等价的指令，这些指令是作为盒指令出现的，程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定。FBD编程语言有利于程序流的跟踪，但在目前使用较少。

EXIT第三十五页，共39页。3.7.2PLC的程序结构1.用户程序（1）主程序（2）子程序（3）中断处理程序2.数据块3.参数块EXIT第三十六页，共39页。如果编