第一讲可编程控制器概述

第一讲可编程控制器概述第一页，共十二页，2022年，8月28日1.认识可编程控制器

1）定义

可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统．它采用一种可编程序的存储器，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，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程．

2)产品主要厂家和产品德国的西门子S7系列、日本三菱的FX系列、欧姆龙的C系列，美国AB公司的PLC-5系列。本门课主要介绍西门子S7系列中的低端产品S7-200的原理、使用方法和程序设计，简单介绍高端产品S7-300、S7-400。

S7-200系列具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，因此可以满足小规模的控制要求。第二页，共十二页，2022年，8月28日2．PLC的产生和国内外现状1）产生背景

60年代末期，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，在1968年美国通用汽车公司(GM)首先公开招标，对控制系统提出的具体要求基本为a．它的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单，成本低；b．它能把计算机的功能和继电控制系统结合起来，但编程又比计算机简单易学、操作方便；c．系统通用性强。

1969年美国数字设备公司(DEC)根据上述要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制，但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(ProgrammablclogicController)。

第三页，共十二页，2022年，8月28日2）发展历程

70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程逻辑控制器更多地具有计算机功能，不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，真正成为一种电子计算机工业控制装置，而且做到了小型化和超小型化。这种采用微电脑技术的工业控制装置的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，故称为可编程序控制器，简称PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。

70年代末和80年代初PLC已成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。目前在世界先进工业国家PLC已成为工业控制的标准设备，它的应用几乎覆盖了所有工业企业，作为工业自动化的三大支柱(PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造)之一的PLC技术，将会跃居主导地位。第四页，共十二页，2022年，8月28日

3）未来发展趋势

近年来，国外PLC发展的明显特征是产品的集成度越来越高，工作速度越来越快，功能越来越强，使用越来越方便，工作越来越可靠。方向一微型化取代传统继电器方向二大型化作为主控制器方向三多功能化扩展使用领域方向四网络化实现远程监控第五页，共十二页，2022年，8月28日3．特点

(1)运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强设计上采用集成电路，无触点控制，元器件的寿命几乎不受限制；采取了提高可靠性和抗干扰的措施，如：系统硬件模块冗余、采用光电隔离、掉电保护、对干扰的屏蔽和滤波、在运行过程中允许模块热插拔、设置故障检测自诊断程序以及其他措施等，适应工业现场较为恶劣的生产环境。由名牌大厂采用先进的设备和优选的电子器件制造、质量和服务有保证。

(2)使用和维护灵活方便使用扩展模块进行硬件配置、安装

(3)简单易学使用梯形图简单易学

(4)体积小、重量轻、价格低

第六页，共十二页，2022年，8月28日4．结构第七页，共十二页，2022年，8月28日5．基本工作原理

如图所示PLC则采用循环扫描工作方式。

①每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。②PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求，若有则进行相应处理，③PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到输入状态寄存器这就是输人采样阶段。④中央处理器CPU将指令逐条调出并执行，将正确的结果送到输出状态寄存器中，这就是程序执行阶段。⑤当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态寄存器的状态输出，这就是输出刷新阶段。

第八页，共十二页，2022年，8月28日6．PLC的技术性能指标

(1)输入/输出点数(即I／O点数)

即指PLC外部输入、输出端子数。这是最重要的一项技术指标。

(2)扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，故单位为毫秒千步。也有时以执行一步指令的时间计，如微秒／步。

(3)内存容量单位字节。低端PLC的内存容量很小，通常只有数K字节

第九页，共十二页，2022年，8月28日(4)指令条数这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。PLC具有的指令种类越多，说明其软件功能越强。

(5)内部寄存器

PLC内部有许多寄存器用以存放变量状态、中间结果、数据等。（6）高功能模块

PLC除了主控模块外还可以配接各种高功能模块如A／D模块、D／A模块、高速计数模块、速度控制模块、位置控制模块、轴定位模块、温度控制模块、远程通信模块等。第十页，共十二页，2022年，8月28日7．PLC的分类

(1)根据结构形状分类①整体式整体式结构的PLC是将中央处理机、电源部件、输入和输出部件集中配置在一起，PLC常采用这种结构，适用于工业生产中的单机控制。②模块式模块式PLC，是将各部分单独的模块分开，如中央处理机模块、电源模块、输入模块、输出模块等，使用时可将这些模块分别插入机架底板的插座上，构成不同的控制系统，一般大、中型PLC采用这种结构。

(2)根据I／O点数和功能分类小型PLC的I／O点数在128点以下，中型PLC的I／O点数在128—512点之间，大型PLC的I／O点数在512点以上。第十一页，共十二页，2022年，8月28日8.应用场合和实例

1）用于开关逻辑控制。可用PLC取代传统继电接触器控制，如机床电气、电机控制中心等，也可取代顺序控制，如高炉上料、电梯控制、货物存取、运输、检测等。2）用于机械加工的数字控制。PLC和计算机控制