林小宁_《可编程控制器应用技术》0绪论

1、一一三三四四什么是什么是PLC？PLC是如何定义的？是如何定义的？PLC有哪些特点？有哪些特点？二二PLC是如何产生的？是如何产生的？五五PLC如何分类？如何分类？六六PLC的基本结构是怎样的？的基本结构是怎样的？七七PLC的主要性能指标有哪些？的主要性能指标有哪些？一一什么是什么是PLC？ 可编程序控制器（可编程序控制器（Programmable ControllerProgrammable Controller）简称）简称PCPC或或PLCPLC（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller） PLCPLC是在电器控制

2、技术和计算机技术的基础上开发是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以出来的，并逐渐发展成为以微处理器微处理器为核心，将自动为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。控制装置。二二PLC是如何产生的？是如何产生的？ 1969 1969年由美国数字设备公司（年由美国数字设备公司（DECDEC）根据美国通用汽车公司）根据美国通用汽车公司（GMGM）的要求研制成功）的要求研制成功。( 1969( 1969年，美国研制出世界第一台年，美国研制出世界第一台PDP-14 ;1971PDP-14 ;1971年，日

3、本研制出第一台年，日本研制出第一台DCS-8 DCS-8 1973 1973年，德国研制出第一台年，德国研制出第一台PLC ; 1974PLC ; 1974年，中国研制出第一台年，中国研制出第一台PLC PLC )背景背景 19681968年美国通用汽车公司（年美国通用汽车公司（GMGM），为了适应汽车型号的不断），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希更新，生产工艺不断变化的需要，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

4、短周期。换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。二二PLC是如何产生的？是如何产生的？设计思想设计思想： 吸取继电器和计算机两者的优点吸取继电器和计算机两者的优点 继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但简单易懂、简单易懂、价格便宜价格便宜； 计算机计算机功能强大、灵活功能强大、灵活( (可编程可编程) )、通用性好、通用性好，但编程困难，但编程困难; ; 采用面向控制过程、面向问题的采用面向控制过程、面向问题的“自然语言自然语言”

5、进行编程，使进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。( (梯形图梯形图) )二二PLC是如何产生的？是如何产生的？19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十项设计标准十项设计标准：1. 1. 编程简单方便，可在现场修改程序；编程简单方便，可在现场修改程序；2. 2. 硬件维护方便，最好是插件式结构；硬件维护方便，最好是插件式结构；3. 3. 可靠性要高于继电器控制装置；可靠性要高于继电器控制装置；4. 4. 体积小于继电器控制装置体积小于继电器控制装置; ;5. 5. 可将数据直接送入管理计算机；可将数据直接送入管理计算机；6. 6. 成本上可与

6、继电器柜竞争；成本上可与继电器柜竞争；7. 7. 输入可以是交流输入可以是交流115V115V；8. 8. 输出为交流输出为交流115V115V，2A2A以上，能直接驱动电磁阀；以上，能直接驱动电磁阀；9. 9. 扩展时，原有系统只需做很小的改动；扩展时，原有系统只需做很小的改动；10.10.用户程序存储器容量至少可以扩展到用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB4KB。二二PLC是如何产生的？是如何产生的？7070年代初期：年代初期： 仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制是用来取代传统的继电器控制, ,通常称为可编程逻辑

7、控制器通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller）7070年代中期：年代中期： 微处理器技术应用到微处理器技术应用到PLCPLC中，使中，使PLCPLC不仅具有逻辑不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能8080年代以后：年代以后：随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，迅速发展，1616位和位和3232位微处理器应用于位微处理器应用于PLCPLC中，使中，使PLCP

8、LC得到迅速发得到迅速发展。展。PLCPLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能数据处理和图象显示等功能二二PLC是如何产生的？是如何产生的？近年来近年来PLCPLC发展迅速发展迅速 PLCPLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。 PLCPLC成

9、为具备计成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。 PLCPLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLCPLC、机器人、机器人、CAD/CAMCAD/CAM）之一。）之一。二二PLC是如何产生的？是如何产生的？ 自从第一台自从第一台PLCPLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLCPLC，并得到了迅速的发展。各国，并得到了迅速的发展。各国PLCPLC都有自己的特色。都有自己的特色。 欧洲：欧洲：西门子（Siemens）； 法国的TE（Tele

10、mecanique） 美国：美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric） 日本：日本：三菱（Mitsubishi Electric）、欧姆龙（OMRON）、 FUJI（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） 目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品二二PLC是如何产生的？是如何产生的？ 在在7070年代末和年代末和8080年代初，我国随国外成套设备、专用设备引年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的进了不少国外的PLCPLC。 我国不少科研单位和工厂在研制和生产我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLCPLC，如辽宁无线电

11、二，如辽宁无线电二厂、无锡信捷电气股份公司、上海香岛电机制造公司、厦门厂、无锡信捷电气股份公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-BA-B公司等。公司等。 在传统设备改造和新设备设计中，在传统设备改造和新设备设计中，PLCPLC的应用逐年增多，取得的应用逐年增多，取得良好效果。良好效果。PLCPLC在我国的应用越来越广泛。在我国的应用越来越广泛。三三PLC是如何定义的？是如何定义的？ 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）于）于19871987年颁布了可编程控制器标准草年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下： “ “可编

12、程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工可编程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，用来在其内部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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计工业系统联

13、成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。v 区别于一般微机控制系统区别于一般微机控制系统v 区别于传统控制装置区别于传统控制装置 四四PLC有哪些特点？有哪些特点？q PLCPLC的特点的特点 PLCPLC是一种工业控制系统是一种工业控制系统, ,在结构、性能、功能及编程手段等在结构、性能、功能及编程手段等方面有独到的特点。方面有独到的特点。q 结构特点：结构特点：模快结构特点。其基本的输入模快结构特点。其基本的输入/ /输出和特殊功输出和特殊功能处理模块等均可按积木式组合，有利于维护、功能扩充。能处理模块等均可按积木式组合，有利于维护、功能扩充。体积小，使用方便体积小，使用方便。q 性能特点

14、：性能特点：可靠性高，抗干扰能力强。可靠性高，抗干扰能力强。q 功能特点：功能特点：功能完善，适应性（通用性）强。功能完善，适应性（通用性）强。q 编程特点：编程特点：直观、简单，易于掌握。直观、简单，易于掌握。q 使用特点：使用特点：方便、易于维护。方便、易于维护。五五PLCPLC一般可从其结构形式、一般可从其结构形式、 I/OI/O点数和功能三方面进行分类：点数和功能三方面进行分类：PLC如何分类？如何分类？q 按结构型式分类按结构型式分类 整体式整体式将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中装在一个机箱接口等部件都集中装在一个机箱内，内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的

15、特点。具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。 整体式整体式PLCPLC由不同由不同I/OI/O点数的基本单元（又称主机）和扩展点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有单元组成。基本单元内有CPUCPU、I/OI/O接口、与接口、与I/OI/O扩展单元相连的扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或扩展口，以及与编程器或EPROMEPROM写入器相连的接口等。扩展单元写入器相连的接口等。扩展单元内只有内只有I/OI/O和电源等，没有和电源等，没有CPUCPU。基本单元和扩展单元之间一般。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式用扁平电缆连接。整体式PLCPLC一般还可配备特殊功能单

16、元，如模一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 小型小型PLCPLC一般采用这种整体式结构。一般采用这种整体式结构。五五PLCPLC一般可从其结构形式、一般可从其结构形式、 I/OI/O点数和功能三方面进行分类：点数和功能三方面进行分类：PLC如何分类？如何分类？q 按结构型式分类按结构型式分类 模块式模块式将将PLCPLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块（有的含在模块、电源模块（有的含在CPUCPU模块中）以及各模块中）

17、以及各种功能模块。种功能模块。 模块式由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基模块式由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式板的插座上。这种模块式PLCPLC的特点是配置灵活，可根据需要的特点是配置灵活，可根据需要选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。 大、中型大、中型PLCPLC一般采用模块式结构。一般采用模块式结构。五五PLCPLC一般可从其结构形式、一般可从其结构形式、 I/OI/O点数和功能三方面进行分类：点数和功能三方面进行分类：PLC如何分类？如何分类？q 按结构型式分类按结构型

18、式分类 叠装式叠装式还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。 叠装式叠装式PLCPLC其其CPUCPU、电源、电源、I/OI/O接口等也是各自独立的模块，接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。五五PLCPLC一般可从其结构形式、一般可从其结构形式、 I/OI/O点数和功能三方面进行分类：点数和功能三方面进行分类：PLC如何分类？如何分类？q 按按I/O点

19、数分类点数分类 小型小型 I/OI/O点数在点数在256256点以下，其中小于点以下，其中小于6464点的为超小型或微型点的为超小型或微型PLCPLC。 中型中型 I/OI/O点数在点数在25625620482048点之间的为中型点之间的为中型PLCPLC。 大型大型 I/OI/O点数在点数在20482048以上，其中以上，其中I/OI/O点数超过点数超过81928192点为超大型点为超大型PLCPLC。 这个分类界限不是固定不变的，它随这个分类界限不是固定不变的，它随PLCPLC的发展而变化。的发展而变化。五五PLCPLC一般可从其结构形式、一般可从其结构形式、 I/OI/O点数和功能三方面

20、进行分类：点数和功能三方面进行分类：PLC如何分类？如何分类？q 按功能分类按功能分类 低档低档 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统。制或少量模拟量控制的单机系统。 中档中档 具有低档具有低档PLCPLC功能外，具有较强的模拟量输入功能外，具有较强的模拟量输入/ /输出、输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、

21、远程算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/OI/O、子程序、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、通信联网等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能。控制等功能。 高档高档 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档表及表格传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能，可用机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

22、动化。 五五PLCPLC一般可从其结构形式、一般可从其结构形式、 I/OI/O点数和功能三方面进行分类：点数和功能三方面进行分类：PLC如何分类？如何分类？q 按用途分类按用途分类 通用型通用型 通用型通用型PLCPLC作为标准装置，可供各类工业控制系作为标准装置，可供各类工业控制系统选用。统选用。 专用型专用型 专用型专用型PLCPLC是专门为某类控制系统设计的，由于是专门为某类控制系统设计的，由于其具有专用性，结构设计更为合理，控制性能更加完善。其具有专用性，结构设计更为合理，控制性能更加完善。 随着随着PLCPLC应用的逐步普及，专为家庭自动化设计的超小型应用的逐步普及，专为家庭自动化设

23、计的超小型PLCPLC也已出现。如：也已出现。如：SIEMENS LOGOSIEMENS LOGO！ 六六PLC的基本结构是怎样的？的基本结构是怎样的？PLCPLC控制系统示意图控制系统示意图七七PLC的主要性能指标有哪些？的主要性能指标有哪些？1.I/O1.I/O总点数总点数 I/O I/O总点数是衡量总点数是衡量PLCPLC接入信号和可输出信号的数量。接入信号和可输出信号的数量。PLCPLC的的输入输出有开关量和模拟量两种。其中开关量用最大输入输出有开关量和模拟量两种。其中开关量用最大I/OI/O点数表点数表示，模拟量用最大示，模拟量用最大I/OI/O通道数表示。通道数表示。2.2.存储器

24、容量存储器容量 存储器容量是衡量可存储用户应用程序多少的指标，通常存储器容量是衡量可存储用户应用程序多少的指标，通常以字或以字或K K字为单位。一般的逻辑操作指令每条占字为单位。一般的逻辑操作指令每条占1 1个字，定时器、个字，定时器、计数器、移位操作等指令占计数器、移位操作等指令占2 2个字，而数据操作指令占个字，而数据操作指令占2 24 4个个字。字。七七PLC的主要性能指标有哪些？的主要性能指标有哪些？3.3.编程语言编程语言 编程语言是可编程控制器厂家为用户设计的用于实现各种编程语言是可编程控制器厂家为用户设计的用于实现各种控制功能的编程工具，它有多种形式，常见的是梯形图编程语控制功能的编程工具，它有多种形式，常见的是梯形图编程语言及语句表编程语言，另还有逻辑图编程语言、布耳代数编程言及语句表编程