可编程控制器原理与应用第1章课件

1、了解可编程控制器的产生与发展趋势掌握可编程控制器的定义及功能掌握可编程控制器的特点及应用理解可编程控制器与继电器控制系统、工业计算机控制系统比较的异同点教学目的和要求可编程控制器的由来与定义可编程控制器的发展趋势PLC的特点与应用范围PLC控制系统与继电器控制系统的比较PLC控制系统与工业计算机机控制系统的比较教学内容摘要PLC的定义、特点、功能以及与继电器、工业计算机控制系统的异同。 教学重点、难点教学方法和使用教具讲授、现场教学、课件2课时教学课时1.1可编程控制器产生与发展趋势 可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术发展起来的一

2、种通用工业自动控制装置。 1.1.1可编程控制器的产生与定义 1.可编程控制器的产生 在可编程控制器产生之前，继电器控制系统已广泛应用于工业的各个部门，且占主导地位。但是，对于复杂的控制系统，如果某一继电器损坏，或者一个继电器的某一对触点接触不良，都会影响整个控制系统的正常运行。查找和排除故障往往是非常困难的，可能会花费很长的时间，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须重新进行设计、布线、装配和调试。由此可见，继电器控制系统有着体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差等缺点。这些缺点迫使人们研制新型工业控制系统，以取代占统治地位的继电器控制系统。 可编程控制器是一种数字运算操作的

3、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命令，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设备。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。2.可编程控制器的定义1.1.2 PLC的发展趋势 1.向高速度、大容量方向发展 为了提高PLC的处理能力，适应大规模控制系统的需求，要求PLC具有更好的响应速度、更大的存储容量、更高的性价比较和更多的I/O点数。 2.向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC

4、要向多品种方向发展，特别是向超大型、超小型方向发展。 3.大力开发智能模块与加强联网通信能力 为满足自动化控制系统的各种要求，近年来不断开发出许多智能模块。加强联网通信能力也是PLC的一个重要发展趋势。 4.增强外部故障的检测与处理能力 在PLC控制系统的故障中，80%属于PLC外部故障。因此，及时诊断故障，研制智能I/O系统，发展用于检测外部故障的专用智能模块才能进一步提高系统的可靠性。 5.编程语言多样化、高级化 多种语言并存是PLC进步的一种趋势。 1.2 PLC的特点与应用 1.2.1 PLC的特点 1.功能丰富、适应面广 PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口、大容

5、量的内存及可靠的自身监控系统。因而其具有以下基本功能： (1)逻辑处理功能。 (2)数据运算功能。 (3)准确定时功能。高档PLC可以进行毫秒级计时。 (4)高速计数功能。高档PLC计数频率可高达几百赫兹。 (5)中断处理功能。利用此功能可实现各种内外中断，高档PLC可实现毫秒级响应。 (6)程序与数据存储功能。 (7)联网通信功能。 (8)自检测、自诊断功能。 2.通用性强、使用方便PLC用程序控制逻辑的建立，代替了硬件接线。因为编程序比接线要简单，而且改程序比改接线要方便得多。另外PLC的硬件是高度集成化的，已集成为各种小型化的模块。而且这些模块是配套的，并能方便灵活地组成大小不同、功能不

6、同的控制系统。 3.可靠性高、抗干扰能力强 1）在硬件方面PLC对输入信号都做了滤波处理，而且输入输出电路与内部CPU之间是电隔离，同时CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施，这些因素可确保PLC程序的运行不受外界电与磁的干扰。2）在软件方面PLC的工作方式一般为扫描和中断，这既可以保证它能有序的工作，避免继电器控制系统常出现的“冒险竞争”，又能及时处理急于处理的控制，保证了PLC对应急情况的及时响应，使PLC能可靠地工作。 4.经济合算 实践证明使用PLC和使用继电器相比，虽然使用PLC首次投资相对大些，但从全面及长远看，它还是合算的。 1.2.2 PLC的应用 1.顺序控制 顺序控制的目的就是根

7、据有关数字量的当前与历史的输入状况，产生所要求的数字量输出，以使系统能按一定顺序工作。 2.过程控制 过程控制的目的就是根据有关模拟量的当前与历史的输入状况，产生所要求的数字量或模拟量输出。 3.运动控制 运动控制主要是指对工作对象的位置、速度及加速度进行的控制。它可以是单坐标的，也可以是多坐标的。 4.信息控制 信息控制是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。 5.远程控制 远程控制是指对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。 1.3 PLC与其他工业控制系统的比较 1.3.1 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 1.继电器控制系统 传统的继电器控制系统是针对一定的机械生产

8、、固定的生产工艺而设计。它采用硬接线方式安装而成，且只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能，即只能进行开关量的控制。一旦改变生产工艺过程，必须对其重新配线。因而继电器控制系统适应性差，体积庞大，且安装维修均不方便。 2.PLC控制系统 由于PLC应用了微电子技术和计算机技术，其各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产工艺的改变，因而适应性强。它不仅能完成逻辑运算、定时、计数等功能，而且能进行算术运算，即既可进行数字量控制，又可进行模拟量控制，甚至还能与计算机联成网络实现分级控制。由于PLC体积小、重量轻、结构紧凑、开发周期短、安装和维护工作量小、具有自诊断功能、可靠性极高。因此，在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统的继电器控制系统，大多数已被PLC所代替。 1.3.2 PLC控制系统与工业计算机控制系统的比较 1.工业计算机控制系统 工业计算机控制系统是在以往计算机与大规模集成电路的基础上发展起来的，其硬件结构总体标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，有操作系统的支持，在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占有优势。但是对使用工业计算机的人员技术水平要求较高，一般应具有一定的计算机专业知识。因而工业计算机控制不如PLC那样容易推广。 2.PLC控制系统 PLC是专为工业现场应用环境而设计的，其结构上采用整体密封或插件组合的形式，并采用了一系