PLC概述-教学讲解课件

1本章内容PLC的产生和定义PLC的发展和应用PLC的特点PLC与其他控制系统的区别PLC的分类PLC的系统组成PLC的工作原理PLC的编程语言

●可编程序控制器概述23.1PLC的产生和定义PLC的产生GM公司的招标1968年，GM10条：编程方便，可现场修改程序；维修方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制盘；数据可直接送入管理计算机；●可编程序控制器概述33.1PLC的产生和定义PLC的产生成本可与继电器控制盘竞争；输入可以是交流115V；输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器、电磁阀等；扩展时原系统改变最小；用户存储器至少能扩展到4kB。●可编程序控制器概述43.1PLC的产生和定义PLC的产生1969年DEC公司生产出第一台PLC。名字ProgrammableLogicController－PLCProgrammableController－PC原因：计算机的发展，增加了许多功能●可编程序控制器概述53.1PLC的产生和定义PLC的定义可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。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指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。与其有关外围设备，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。是什么？功能设计原则●可编程序控制器概述63.2PLC的发展PLC的发展概述MODICON的084、日本的DS-80（71年）、欧洲（73年）；总体发展情况（功能方面）。PLC发展的五个阶段初级阶段从第一台PLC问世到20世纪70年代中期。（简单功能、梯形图编程）●可编程序控制器概述73.2PLC的发展2.PLC发展的五个阶段崛起阶段从20世纪70年代中期到80年代初期。（功能增强、推广应用）成熟阶段从20世纪80年代初期到90年代初期。（大规模应用、通信联网）飞速发展阶段从20世纪90年代初期到90年代末期。（过程控制、复杂控制系统）开放性、标准化阶段从20世纪90年代中期以后。（IEC61131）●可编程序控制器概述83.2PLC的发展PLC的发展趋势向小型化、专用化、低成本方向发展向大容量、高速度、信息化方向发展智能化模块的发展；人机界面（接口）的发展编程工具的发展功能强大、价格低廉的HMI基于PC的组态软件●可编程序控制器概述93.2PLC的发展PLC的发展趋势在过程控制领域的使用以及PLC的冗余特性开放性和标准化通信联网功能的增强和易用化软PLC的概念PAC的概念PLC在现场总线控制系统中的位置●可编程序控制器概述103.2PLC的发展在中国市场占有较大份额、较有影响的公司及其生产的PLC系列机型如下:日本三菱公司日本OMRON公司日本松下电工公司日本日立公司日本东工农联盟公司日本富士公司德国西门子公司美国罗克韦尔（ROCKWELL）公司美国施耐得公司美国GE公司与日本法南克（FANAC）合资的GE-FANAC公司●可编程序控制器概述113.3PLC的应用领域PLC为什么能得到广泛使用价格越来越低功能越来越强与时俱进地发展

PLC的应用领域中小型单机电气控制系统制造业自动化运动控制流程工业自动化●可编程序控制器概述123.4PLC的特点PLC的特点如下：抗干扰能力强，可靠性高控制系统结构简单，通用性强编程方便，易于使用功能强大，成本低设计、施工、调试的周期短维护方便●可编程序控制器概述133.5PLC与其他控制系统的区别与继电器控制系统的区别控制逻辑：软－硬工作方式：并行－串行可靠性和可维护性控制速度定时控制设计和施工与IPC控制系统的区别●可编程序控制器概述143.5PLC与其他控制系统的区别与单片机控制系统的区别本质区别使用场合使用过程使用成本学习的难易程度●可编程序控制器概述153.5PLC与其他控制系统的区别与DCS、FCS的区别DCS的特点PLC的特点FCS的特点三者之间的融合●可编程序控制器概述163.6PLC的分类按I/O容量分小型机中型机大型机按结构形式分整体式模块式●可编程序控制器概述173.6PLC的分类按I/O容量分小型机中型机大型机按结构形式分整体式模块式●可编程序控制器概述183.7PLC的系统组成CPU存储器I/O单元●可编程序控制器概述电源部件

CPUROM、RAM外设接口输入单元输出单元计算机、打印机、编程器

执行器电磁机构声光显示器

传感器

按钮电器触点行程开关数字脉冲模拟量输入电源通信接口扩展接口编程设备其他部件193.7PLC的系统组成CPU●可编程序控制器概述⑴主要功能

①

从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令；

②

将各种输入信号取入；

③

把运算结果送到输出端；

④

响应各种外部设备的请求。203.7PLC的系统组成存储器●可编程序控制器概述相当于计算机中的内存。也称为PLC的继电器区。分为系统程序存储器ROM和随机存取存储器RAM。

均采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减了电磁干扰。

PLC中提供有DI/DO、AI/AO、A/D-D/A、数字脉冲、拨码开关、传感器、伺服/步进、网络等多种模块供用户选用。

I/O模块通常以“点”为单位表示，是PLC的一个重要技术指标。⑴输入接口

①作用将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。输入/输出(I/O)模块3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述②输入形式交流输入式直流输入式干接点式3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述COM电源输入端子Xn+–X1PLC光电耦合器防止强电干扰③

电路光电三极管发光二极管3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述②输出形式

ⅰ

继电器--低速大功率

ⅱ

可控硅--高速大功率

ⅲ

晶体管--高速小功率

将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使PLC与外部强电隔离。⑵

输出接口①

作用3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述③电路

(以继电器形式为例)JJPLC继电器输出COM交直流电源∽－3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述

输出类型模块型式接点容量

继电器型8点/组或12点/组DC24V/AC250V2A

晶体管型8点/组或12点/组DC24V＜2A

可控硅型8点/组或12点/组AC250V＜1A④

分类⑶

I/O外接线①电源

PLC电源均由用户自备。电压DC24V/AC110V/220V3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述②

I/O外接线

ⅰI外接线

a)用途：主要用于连接设备的按钮、行程开关、电器触点、传感器、检测元器件等。

b)电压：DC24V/AC110V常用本机自带DC24V。

c)接线方式：分隔式分组式汇点式3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述

ⅱO外接线

a)用途：主要用于连接外围的电磁机构、执行器等。

b)电压：DC24V/AC220V。

c)接线方式：分隔式分组式汇点式3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述从外界接收交/直流电能，为内部CPU、存储器、I/O接口等提供所必须的工作电平。4.电源3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述

主要用于一体机，当本机I/O端口数量不足时，可利用该单元进行I/O扩展，与一体机不同的是该单元内部无CPU.5.I/O扩展单元6.通信接口

①COM口：用于连接编程器、文本显示器，对用户程序实施输入、修改、调试，在线运行监视、参数调整等；

②网络口：用于连接PLC的控制网络。使得PLC与计算机、PLC之间通过网络，实现对被控对象的运行状态进行监、测控、管。3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述7.编程器

⑵分类①便携式手持编程器；②个人计算机。⑶用途用户可以通过键盘输入和调试用户程序、在线运行监视、参数调整等；运行时可对整个受控对象运行状态进行监、测、控。⑴组成主要由键盘、显示器等组成。3.7PLC的系统组成●可编程序控制器概述323.8PLC的工作原理PLC的运行方式理解PLC的运行过程（和继电器系统比较）●可编程序控制器概述333.8PLC的工作原理PLC的运行方式形象理解典型例子●可编程序控制器概述343.8PLC的工作原理PLC的运行方式PLC的工作方式工作过程上电处理扫描过程出错处理●可编程序控制器概述353.8PLC的工作原理PLC的运行方式形象理解PLC的工作方式●可编程序控制器概述PLC的工作按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次扫描所用的时间称为扫描周期363.8PLC的工作原理PLC扫描过程的中心内容输入采样阶段一般情况下，PLC对输入信号的要求程序执行阶段输出刷新阶段●可编程序控制器概述373.8PLC的工作原理PLC扫描过程的中心内容●可编程序控制器概述I端子I映像区输入刷新输入采样阶段

①

输入采样阶段

PLC在输入采样阶段，以扫描方式，在指定时间段里顺序读入所有输入端的通/断状态或输入数据，并将此状态存入输入状态寄存器，即输入刷新。故，此阶段又称为定期集中采样。I映像区O映像区程序执行2ms2ms输入刷新输出刷新PLC按先上后下，从左到右的顺序，从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中依次“读取”有关元件的通/断状态，并根据用户程序进行逻辑运算、分析、判断，将需要输出的运算结果，及时存入对应的输出状态寄存器。一旦本阶段结束，输出状态寄存器中的状态不再改变。此阶段又称为顺序扫描运算。②

程序执行阶段3.8PLC的工作原理●可编程序控制器概述O映像区O锁存电路O端子输出刷新阶段输出刷新

③

输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，运算结果全部存入输出状态寄存器后，CPU通过锁存电路将所有的结果一次性的输出并转换成为现场执行元件所需的各种信号，借助输出端子，去控制现场执行元件的状态。故，此阶段又称为集中输出刷新。3.8PLC的工作原理●可编程序控制器概述

由此，PLC自动地、周而复始地执行着由这三个阶段构成的工作周期。简言之，PLC的工作原理是：定期集中采样、顺序扫描运算、集中输出刷新。I端子I映像区O映像区O锁存电路O端子一个周期输入采样阶段输出刷新阶段程序执行2ms2ms输入刷新输出刷新3.8PLC的工作原理●可编程序控制器概述423.8PLC的工作原理PLC对输入/输出的处理原则输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。程序执行结果取决于用户所编程序和输入/输出映像寄存器的内容及其他各元件映像寄存器的内容。输出映像寄存器的数据取决于输出指令的