第三章可编程序控制器概述

1、第3章可编程序控制器概述3.1PLC的产生及定义的产生及定义3.2PLC的发展与应用的发展与应用3.3PLC的特点的特点3.4PLC的分类的分类3.5PLC的硬件结构和各部分的作用的硬件结构和各部分的作用3.6PLC的工作原理的工作原理3.1PLC的产生及定义3.1.1PLC的产生的产生3.1.2PLC的定义的定义3.1.1PLC的产生1)编程简单，可在现场修改程序。2)系统的维护方便，采用插件式结构。3)体积小于继电器控制柜。4)可靠性高于继电器控制柜。5)成本较低，在市场上可以与继电器控制柜竞争。6)可将数据直接送入计算机。7)可直接用交流115V输入(注：美国电网电压是110V)。8)输

2、出采用交流115V，可以直接驱动电磁阀、交流接触器等。9)通用性强，扩展方便。10)程序可以存储，存储器容量可以扩展到4KB。3.1.2PLC的定义 PLC是一种数字运算操作的电子系统，专是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式和术操作等面向用户的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械

3、或生产过程。或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应及其有关外部设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。其功能的原则设计。3.2PLC的发展与应用3.2.1PLC的发展历程的发展历程3.2.2PLC的发展趋势的发展趋势3.2.3PLC的应用领域的应用领域3.2.1PLC的发展历程诞生于诞生于20世纪世纪60年代末年代末:MODICON084是世界上第一种投入生产是世界上第一种投入生产的的PLC。崛起于崛起于20世纪世纪70年代：年代：首先在汽车流水线上大量应用。首先在汽车流水线上大量应用。成熟于成熟于20世纪世纪80年代：年代：全

4、面采用微电子处理器技术，得到大量全面采用微电子处理器技术，得到大量推广应用，年销售始终以高于推广应用，年销售始终以高于20%的增长率上升，奠定了其在的增长率上升，奠定了其在工业控制中不可动摇的地位。工业控制中不可动摇的地位。突破于突破于20世纪世纪90年代：年代：从传统的单机向多从传统的单机向多CPU和分布式及远程和分布式及远程控制系统发展；编程语言和应用多样化。控制系统发展；编程语言和应用多样化。3.2.2PLC的发展趋势1.加强加强PLC通信联网的信息处理能力通信联网的信息处理能力2.开放性和标准化开放性和标准化3.体积小型化，运算速度高速化体积小型化，运算速度高速化4.软软PLC的出现的

5、出现3.2.3PLC的应用领域1.中小型单机电气控制系统中小型单机电气控制系统2.制造业自动化制造业自动化3.运动控制运动控制4.过程控制过程控制3.3PLC的特点1.可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强2.控制系统结构简单、通用性强控制系统结构简单、通用性强3.丰富的丰富的I/O接口模块接口模块4.编程简单、使用方便编程简单、使用方便5.设计安装简单、维修方便设计安装简单、维修方便6.体积小、重量轻、能耗低体积小、重量轻、能耗低3.4PLC的分类3.4.1按结构形式分类按结构形式分类3.4.2按功能分类按功能分类3.4.3按按I/O点数分类点数分类3.4.1按结构形式分类1.整体式整

6、体式PLC2.模块式模块式PLC3.叠装式叠装式PLC4.分布式分布式PLC1.整体式PLC图3-1整体式固定I/O型PLC2.模块式PLC图3-2模块式PLC的示意图3.叠装式PLC1)叠装式叠装式PLC的基本单元本身具有集成、固定点数的的基本单元本身具有集成、固定点数的I/O点，基本单元可独立使用。点，基本单元可独立使用。2)叠装式叠装式PLC自成单元，不需要安装基板自成单元，不需要安装基板(或机架或机架)，因，因此，在控制要求变化时，可在原有基础上，很方便地此，在控制要求变化时，可在原有基础上，很方便地对对PLC的配置进行改变。的配置进行改变。3)叠装式叠装式PLC可以使用功能模块，由于

7、基本单元具有可以使用功能模块，由于基本单元具有扩展接口，因此可以连接其他功能模块。扩展接口，因此可以连接其他功能模块。图3-3叠装式PLC4.分布式PLC图3-4分布式PLC的组成示意图3.4.2按功能分类1)低档低档PLC：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、：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、监控等基本功能，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、顺序控制数据传送和比较、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控制系统。或少量模拟量控制的单机控制系统。2)中档中档

8、PLC：除具有低档：除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能，有些还可增设中断控制、子程序、通信联网等功能，有些还可增设中断控制、PID控制控制等功能，适用于复杂控制系统。等功能，适用于复杂控制系统。3)高档高档PLC：除具有中档：除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功

9、能等。数的运算、制表及表格传送功能等。3.4.3按I/O点数分类1)小型小型PLC：I/O点数在点数在256点以下的为小型点以下的为小型PLC；2)中型中型PLC：I/O点数在点数在2562048点之间的为中型点之间的为中型PLC；3)大型大型PLC：I/O点数在点数在2048点以上的为大型点以上的为大型PLC。3.5PLC的硬件结构和各部分的作用1.中央处理器中央处理器(CPU)2.存储器存储器3.输入输入/输出单元输出单元4.通信接口通信接口5.智能接口模块智能接口模块6.编程设备编程设备7.电源电源8.其他外部设备其他外部设备图3-5整体式PLC的组成框图3.6PLC的工作原理3.6.1

10、PLC控制系统的组成控制系统的组成3.6.2PLC循环扫描的工作过程循环扫描的工作过程3.6.3PLC用户程序的工作过程用户程序的工作过程3.6.4PLC工作过程举例说明工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应输入、输出延迟响应3.6.6PLC对输入、输出的处理规则对输入、输出的处理规则3.6.1PLC控制系统的组成图3-6PLC控制系统的组成图3-7PLC控制系统与继电器-接触器控制系统的比较（第七讲）3.6.2PLC循环扫描的工作过程图3-8PLC的工作流程3.6.3PLC用户程序的工作过程1.输入采样阶段输入采样阶段2.用户程序执行阶段用户程序执行阶段3.输出刷新阶段输出刷新阶段图3

11、-9PLC主要工作过程的中心内容3.6.4PLC工作过程举例说明图3-10PLC控制电动机起停外部接线图与梯形图3.6.5输入、输出延迟响应1)输入电路的滤波时间，它由输入电路的滤波时间，它由RC滤波电路滤波电路的时间常数决定。的时间常数决定。2)输出电路的滞后时间，它与输出电路的输输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。出方式有关。3)PLC循环扫描的工作方式。循环扫描的工作方式。4)用户程序中语句的安排。用户程序中语句的安排。1.最短响应时间图3-11PLC的最短响应时间2.最长响应时间图3-12PLC的最长响应时间3.用户程序的语句安排影响响应时间图3-13梯形图及各元件状态时序图3.6.6PLC对输入、输出的处理规则1)输入映像寄存器输入映像寄存器的数据，由的数据，由上一个扫描周期上一个扫描周期输入端子板上各输入端子板上各输入点的状态决定。输入点的状态决定。2)输出映像寄存器输出映像寄存器的状态，由的状态，由程序执行期间程序执行期间输出指令的执行结输出指令的执行结果决定。果决定。3)输出锁