《三菱FX系列PLC编程及应用》 课件 第一章 PLC概述

第一章PLC概述2024/1/24Page1可编程序控制器（ProgrammableLogicController，PLC），是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工业控制装置。2024/1/24Page2本章重点介绍了PLC的特点、基本组成以及常见产品。通过讲解使读者对PLC有一个基本的认识，了解PLC的产生演化过程。掌握常见PLC的型号及其基本组成部分。了解PLC常见的编程语言以及编程方式。本章各节内容要点如下。PLC的厂家及其代表产品PLC的特点与功能PLC的结构与工作原理2024/1/24Page31.1PLC的产生与发展可编程序控制器（ProgrammableLogicController,PLC），是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术，用面向控制过程，面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工业控制装置。2024/1/24Page41.1.1PLC的产生在PLC出现之前，继电器、接触器控制在工业领域中占有主导地位。以继电器、接触器为核心元件的自动控制系统有许多固有的缺陷。• 系统利用布线逻辑来实现各种控制，需要使用大量的机械触点，系统运行的可靠性差；• 当生产的工艺流程改变时要改变大量的硬件接线，为此要耗费许多人力、物力和时间；• 功能局限性大；• 体积大、功耗多2024/1/24Page51.1.1PLC的产生为了解决这些问题，早在1968年美国最大的汽车制造商通用公司（GM），制定了以下10项公开招标的技术要求。编程简单方便，可在现场修改程序；硬件维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器、接触器控制装置；体积小于继电器、接触器装置；可将数据直接送入计算机；用户程序数据存储器的容量至少可以扩展到4KB；输入可以使115AC；输出可以使115AC，可直接驱动电磁阀、接触器；通用性强，扩展方便；成本上可与继电器接触器控制系统竞争；2024/1/24Page61.1.1PLC的产生1969年，美国数字设备公司（DEC公司）首先研制成功第一台可编程控制器PDP-14，并且在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功，从而开创了工业控制的新局面。接着，美国MODICON公司也开发出可编程序控制器084。1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控序制器DSC-8；1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程序控制器；我国从1974年也开始研制可编程序控制器，1977年开始工业应用。2024/1/24Page71.1.2 PLC的定义为使这一新兴的工业控制装置的生产和发展规范化，国际电工委员会（IEC）于1985年1月制定了PLC的标准，并给它做了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，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指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。2024/1/24Page81.2.1 PLC的基本特点1.

可靠性高，抗干扰能力强(1) 硬件措施• 屏蔽：对PLC的电源变压器、内部CPU、编程器等主要部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界的电磁干扰。• 滤波：对PLC的输入输出线路采用了多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰。• 隔离：在PLC内部的微处理器和输入输出电路之间，采用了光电隔离措施，有效地隔离了输入输出间电的联系，减少了故障和误动作。• 采用模块式结构：这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障，就能迅速更换，使系统恢复正常工作。(2) 软件措施• 故障检测：设计了故障检测软件定期地检测外界环境。如掉电、欠电压、强干扰信号等，以便及时进行处理。• 信息保护和恢复：信息保护和恢复软件使PLC偶发性故障条件出现时，将PLC内部信息进行保护，不遭破坏。一旦故障条件消失，恢复原来的信息，使之正常工作。• 设置了警戒时钟WDT：如果PLC程序每次循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示程序进入死循环，立即报警。• 对程序进行检查和检验，一旦程序有错，立即报警，并停止执行。由于采取了以上抗干扰的措施，一般PLC的平均无故障时间可达几万小时以上。2024/1/24Page91.2.1 PLC的基本特点2. 通用性强，使用方便3. 功能强4. 采用模块化结构，使系统组合灵活方便5. 编程语言简单、易学，便于掌握6. 系统设计周期短7. 对生产工艺改变适应性强8. 安装简单、调试方便、维护工作量小2024/1/24Page101.2.2 PLC的基本工作原理输入采样阶段用户程序执行阶段输出刷新阶段2024/1/24Page111.2.2 PLC的基本工作原理从PLC的工作过程，可以总结如下几个结论。• 以扫描的方式执行程序，其输入／输出信号间的逻辑关系，存在着原理上的滞后。扫描周期越长，滞后就越严重。• 扫描周期除了包括输入采样、程序执行、输出刷新三个主要工作阶段所占的时间外，还包括系统管理操作占用的时间。其中，程序执行的时间与程序的长短及指令操作的复杂程度有关，其他基本不变。扫描周期一般为毫微秒级。• 第n次扫描执行程序时，所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫描值Xn；所依据的输出数据有上一次扫描的输出值Y(n-1)，也有本次的输出值Yn送往输出端子的信号，是本次执行全部运算后的最终结果Yn。• 输入/输出响应滞后，不仅与扫描方式有关，还与程序设计安排有关。2024/1/24Page121.3 PLC的分类1. 按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。(1) 整体式PLC(2) 模块式PLC2. 按PLC所具有的功能不同分类低档PLC中档PLC高档PLC2024/1/24Page131.4 PLC的编程语言编程语言都具有以下特点(1) 图形式指令结构(2) 明确的变量常数(3) 强化调试手段(4) 简化应用软件生成过程(5) 简化的程序结构2024/1/24Page141.4.1 梯形图程序设计语言2024/1/24Page151.4.2 布尔助记符程序设计语言2024/1/24Page161.4.3 程序设计语言2024/1/24Page171.4.4 功能表图程序设计语言功能表图程序设计语言的特点如下。• 以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；• 对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计、调试时间；• 常用于系统规模较大、程序关系较复杂的场合；• 只有在活动步的命令和操作被执行后，才对活动步后的转换进行扫描，因此整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要短得多。2024/1/24Page181.4.5 结构化语句描述程序设计语言结构化程序设计语言具有下列特点。• 采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；• 需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技