《PLC基础知识》PPT课件.ppt

1、1,第3部分：PLC基础知识,一、PLC的发展史 1、PLC是什么？ 2、PLC的由来？ 3、PLC有何独特之处？ 4、PLC的应用领域？ 5、PLC的发展前景,2,1、PLC是什么,可编程序控制器（Programmble Controller）简称PC或PLC 可编程序控制器的定义： 可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环 境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，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，并通过数字的，模拟的输入和输出，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的外围设备，都应 按易于与工业控制系统形成一个整体

2、、易于扩充其功能的原则 设计,3,1、PLC是什么,PLC、 PC及工业PC PLCProgrammable Logic Controller PCPersonal computer 工业PC,4,2、PLC的由来,1、继电器控制系统的明显缺点： 体积大、可靠性低、查找故障困难。 2、继电器控制系统的优点： 简单、易懂、操作方便、价格便宜。 3、计算机系统的优点： 功能完备、灵活性、通用性好,5,2、PLC的由来,世界上第一台PLC 1969年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成功 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

3、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电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期,6,3、PLC有何独特之处,1、可靠性高，抗干扰能力强 PLC采用的是微电子技术，大量的开关动作是由无触点 的半导体电路来完成的。 2、通用性强，控制程序可变，使用方便 3、编程简单，容易掌握 4、体积小、重量轻、功耗低、维护方便,7,4、PLC的应用领域,目前，PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。 从PLC应用类型看，大致可归纳为以下几个方

4、面： 开关量逻辑控制 运动控制 过程控制（PID闭环控制 ） 数据处理 通信联网,8,PLC三大流派,自从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。各国PLC都有自己的特色 欧洲：西门子（Siemens）； 法国的TE（Telemecanique） 美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric） 日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）、 欧姆龙（OMRON）、 松下 （日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜,9,5、PLC的发展前景,流行新词汇：可编程自动化控制器 （Progr

5、ammable Automation Controller，PAC） “PLC相当活跃，而且发展良好，具有很强的生命力。然而，PLC这个工业的有效工具正在许多方面不断改变，不断增加其魅力。自动化供应商正不断致力于PLC的开发以迎合市场和特殊用户的需求。功能的增强促使了新系列的系统浮出水面。PAC基于开放的工业标准、具多领域功能、通用的开放平台以及高性能”,5、PLC的发展前景,为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。当前

6、中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展,5、PLC的发展前景,为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。 加强PLC联网与通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网与和通信有两类： PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段； PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信,5、PLC的发展前景,在PLC系统结构

7、不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。 除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势,13,14,15,FX1S / FX1N,16,17,18,S7-200,19,S7-300,20,S7-400,21,第3部分：PLC基础知识,22,CS,第3部分：PLC基础知识,23,SLC500,24,第3部分：PLC基础知识,二、PLC的基本组成及工作原理 1、PLC的控制原理 1）采用继电器控制 2）

8、采用PLC控制,25,1、PLC的控制原理1）采用继电器控制,输入设备,输出设备,26,1、PLC的控制原理2）采用PLC控制,27,二、PLC的基本组成及工作原理,2、PLC的基本组成 根据结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类,28,PLC硬件系统的简化框图,二、PLC的基本组成及工作原理2、PLC的基本组成（整体式,29,二、PLC的基本组成及工作原理2、PLC的基本组成（组合式,30,2、PLC的基本组成PLC中的CPU及作用,PLC中常采用的CPU有三类： 1) 通用微处理器（如Z80、8086、80286等） 2) 单片微处理器（如8031、8096等） 3) 位片式微处理

9、器(如AMD29W等) 小型PLC：大多采用8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：大多采用16位通用微处理器或单片微处理器 大型PLC：大多采用高速位片式微处理器（32位） 小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC则大多为双CPU或多CPU系统,31,2、PLC的基本组成PLC中的CPU及作用,CPU的具体作用如下： 1）接收、存储用户程序； 2）以扫描方式接收来自输入单元的数据状态信息， 并存入相应的数据存储区； 3）执行监控用户程序； 4）响应外部设备的请求,32,系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器EPROM中，用户不能

10、更改。 用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般存于CMOS静态RAM中，其中的存储内容可读出并更改。 注意： PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的,2、PLC的基本组成 PLC中存储器的作用,当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存 储器扩展功能,33,2、PLC的基本组成PLC中的输入/输出接口,输入/输出接口通常也称I / O 单元或I / O 模块，是PLC与工业生产现场之间的连接通道。（I/O单元的作用） PLC输入接口-可以检测被控对象的各种数据，用这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据 PLC输出

11、接口-将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的,34,开关量输入/输出接口,常用开关量输入接口： 直流输入接口、交流输入接口、 交/直流输入接口 常用开关量输出接口： 继电器输出接口（电路） 响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负载 晶体管输出接口： 响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载 晶闸管输出接口： 响应速度快、动作频率高， 只能用于驱动交流负载,35,PLC中的通信接口及作用,与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印 与监视器连接，可将控制过程图像显示出来 与 P L C 连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制 与计算机连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理

12、相结合 与人机界面（触摸屏）连接 与智能接口模块连接。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口 ，PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。 与编程器连接,36,PLC中的扩展接口及作用,扩展接口（是用于连接护展单元的接口）。 当PLC基本单元I/O点数不能满足要求时，可通过扩展接口连接扩展单元以增加系统的I/O点数,37,PLC中的扩展接口及作用,通信与扩展接口的连接实例,38,PLC中的电源及作用,PLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。 与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、

13、抗干扰能力强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。 许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电,39,PLC编程工具及作用,编程工具的作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。 简易编程器 专用编程器 编程器 图形编程器 通用编程系统：PC上配专用编程软件包,40,三、PLC的基本工作原理,1）PLC工作过程 内部处理 通信服务 输入采样 程序执行 输出刷新,用户程序的执行: 扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储

14、顺序的先后，逐条执行执行程序，直到程序结束然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行,3. PLC工作原理 PLC的扫描工作过程,整个过程包括内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段,整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期,扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关,典型值为1100ms,3. PLC工作原理2）信号传递过程(PLC扫描过程,3. PLC工作原理PLC扫描工作方式的特点,集中采样： 在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样,集中

15、输出： 在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中,3. PLC工作原理扫描工作方式的特点,提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性,降低了系统的响应速度,PLC输入输出响应滞后：当PLC输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。 注意：这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口滤波环节带来的输入延迟和输出接口中驱动器件动作时间带来输出延迟，还与程序设计有关,四

16、、 PLC的分类（按I/O点数分类,1）小型PLC I/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,2）中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC,3）大型PLC I/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,46,五、PLC的编程语言1.梯形图语言,电器控制线路图,PLC梯形图,PLC的编程语言常采用梯形图语言、指令助记符语言、控制系统流程图语言、布尔代数语言等。其中梯形图、指令助记符语言最为常用,47,梯形图的主要特点,1）梯形图左、右垂线称为左右母线，梯形图的最右是输出器件PLC的输出器件用圆圈表示。 2）梯形图中的继电器不是物理继电器，每个继电器是映象寄存器中的一位，被称为“软继电器”。（梯形图） 3）梯形图是PLC形象化的编程手段，梯形图两端是没有任何电源可接的，梯形图中并没有真实的电流，而仅仅是“概念”电流 4）输入继电器供PLC接收外部输入信号，因此在梯形图中，只出现输入继电器的触点，而不出现输入继电器线圈。 5）输出继电器供PLC输出控制用，它通过输出去驱动外部负载 6）当PLC处于运行状态时，PLC对梯形图是按扫描方式顺序执行程序,48,助记符语言类似于计算机汇编语言，用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种指令。同一厂家的PL