电气控制与可编程控制器(第2章)

1、第二章第二章 可编程控制器（可编程控制器（PLC）概述）概述12021-12-25一、传统控制继电器存在的优缺点一、传统控制继电器存在的优缺点二、可编程逻辑控制器的产生二、可编程逻辑控制器的产生三、可编程逻辑控制器的特点、现状和发展三、可编程逻辑控制器的特点、现状和发展22021-12-25一、传统控制继电器存在的优缺点一、传统控制继电器存在的优缺点1、结构简单、价格低廉、维修方便，、结构简单、价格低廉、维修方便， 广泛应用于各类机床广泛应用于各类机床和机械设备中。和机械设备中。2、可以方便地实现生产过程自动化，实现集中控制和远距、可以方便地实现生产过程自动化，实现集中控制和远距离控制。离控制

2、。3、在长期磨损和疲劳工作条件下工作，容易损坏。、在长期磨损和疲劳工作条件下工作，容易损坏。4、触点容易产生电弧，引起严重的后果。、触点容易产生电弧，引起严重的后果。5、对上百个继电器的设备、对上百个继电器的设备, 其控制箱庞大而笨重。其控制箱庞大而笨重。6、全负荷运载的情况下、全负荷运载的情况下, 大的继电器将产生大量的热及噪声大的继电器将产生大量的热及噪声, 同时消耗了大量的电能。同时消耗了大量的电能。7、继电器控制系统必须是手工接线、安装，、继电器控制系统必须是手工接线、安装， 如果有简单的如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试，改动，也需要花费大量时间及人力

3、和物力去改制、安装和调试，从而造成巨大的经济损失。从而造成巨大的经济损失。32021-12-25二、可编程逻辑控制器（二、可编程逻辑控制器（PLC）的产生）的产生1968年美国通用汽车公司（年美国通用汽车公司（GM）招标要求）招标要求：（1）软连接代替硬接线）软连接代替硬接线 ；（；（2）维护方便）维护方便 ；（3）可靠性高于继电器控制柜）可靠性高于继电器控制柜 ；（4）体积小于继电器控制柜）体积小于继电器控制柜；（5）成本低于继电器控制柜）成本低于继电器控制柜 ；（；（6）有数据通讯功）有数据通讯功能能 ；（7）输入）输入115V ；（；（8）可在恶劣环境下工作）可在恶劣环境下工作 ；（9）

4、扩展时，原系统变更要少）扩展时，原系统变更要少；（10）用户程序存储容量可扩展到）用户程序存储容量可扩展到4Kb 42021-12-25二、可编程逻辑控制器（二、可编程逻辑控制器（PLC）的产生）的产生核心思想：核心思想： 用程序代替硬接线用程序代替硬接线 输入输入/输出电平可与外部装置直接相联输出电平可与外部装置直接相联 结构易于扩展结构易于扩展52021-12-25二、可编程逻辑控制器（二、可编程逻辑控制器（PLC）的产生）的产生1969年美国年美国DEC公司研制出世界上第一台公司研制出世界上第一台PLC（PDP-14），并在），并在GM公司汽车生产线上应用成功公司汽车生产线上应用成功 。

5、PLC的诞生：的诞生： 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 1971年，日本研制出第一台年，日本研制出第一台DCS-8 1973年，德国研制出第一台年，德国研制出第一台PLC 1974年，中国研制出第一台年，中国研制出第一台PLC62021-12-25输入电路输入电路输出电路输出电路继电器控制电路继电器控制电路生生 产产 现现 场场继电器控制系统结构框图继电器控制系统结构框图输入电路输入电路输出电路输出电路可编程序控制器可编程序控制器生生 产产 现现 场场集中型集中型PLC控制系统结构框图控制系统结构框图72021-12-2582021-12-25三、可编程逻

6、辑控制器（三、可编程逻辑控制器（PLC）的特点、现状和发展）的特点、现状和发展1、PLC是面向用户的工业控制计算机，具有许多明显的特点。(一)可靠性高，抗干扰能力强工业生产过程对控制设备的可靠性提出了很高的要求。 PLC采取了一系列措施，使PLC能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障间隔时间(MTBF)高，故障恢复时间短。92021-12-25(1)屏蔽(2)滤波(3)隔离(4)电源调整与保护(5)元件筛选(6)模块化结构(7)自诊断功能(8)信息保护和恢复(9)双CPU冗余系统主要措施包括：主要措施包括：由于采取了上述一系列措施，由于采取了上述一系列措施，PLCPLC的的MTBFMTBF时间已

7、达几时间已达几十万小时。十万小时。102021-12-25(二) (三) 112021-12-25(四)122021-12-25(五)(六)132021-12-25(七)142021-12-252、PLC的现状和发展（1）目前80%以上的工业行业，80%以上的设备均可使用PLC。从PLC的功能应用来看，它的应用范围大致包括以下几个方面：(一)开关量的逻辑控制 (二)模拟量控制(三)简单编程 (四)过程控制(五)数据处理 (六)通信和联网152021-12-25（2）发展史）发展史第一代：第一代：1969年年1972年，代表产品有年，代表产品有：美国美国DEC公司的公司的PDP-14/L 日本立

8、石电机公司的日本立石电机公司的SCY-022 日本北辰电机公司的日本北辰电机公司的HOSC-20 第二代：第二代：1973年年1975年，代表产品有年，代表产品有：美国美国GE公司的公司的LOGISTROT 德国德国SIEMENS公司的公司的SIMATIC S3、S4系列系列日本富士电机公司的日本富士电机公司的SC系列系列 第三代：第三代：19761983年，代表产品有年，代表产品有：美国美国GOULD公司的公司的M84、484、584、684、884 德国德国SIEMENS公司的公司的SIMATIC S5系列系列 日本三菱公司的日本三菱公司的MELPLAC-50、550 第四代：第四代：19

9、83年年现在，代表产品有现在，代表产品有： 日本三菱公司的日本三菱公司的FX系列系列德国西门子公司的德国西门子公司的S7系列系列 162021-12-25172021-12-25182021-12-25（3）发展方向：发展方向： 产品规模向两极分化产品规模向两极分化 处理模拟量处理模拟量 追求高可靠性追求高可靠性 通讯接口和智能模块通讯接口和智能模块 系统操作站配高分辨率的监视器系统操作站配高分辨率的监视器 追求软、硬件标准化追求软、硬件标准化 192021-12-25 （3）分类分类： 按容量按容量PLC按照输入(Input)和输出(Output)即I/O的点数多少可分为下表所示的五种类型。

10、202021-12-25 （3）分类分类： 按结构形式按结构形式整体式模块式 按功能按功能低档：I/O，算数运算，数据传输等中档：远程I/O，子程序，通信联网等高档：矩阵、函数运算，制表、表格处理，更强的网络功能等212021-12-25从继电器控制系统到从继电器控制系统到PLC控制系统控制系统222021-12-25232021-12-25242021-12-25252021-12-25KMKMX5 Y0X1 PLCCOM COMFUFR输出供电电源输出供电电源262021-12-25 KM272021-12-25KMX0 Y0X1 PLCCOM COMFUFR输出供电电源输出供电电源282021-12-25KMX0 Y0X1