电气控制与PLC应用 课件 3.1 可编程控制器的概述

电气控制与PLC应用3.1

可编程控制器的概述内容PLC的定义△PLC的特点△12PLC的应用PLC的分类34PLC的主要技术指标△PLC与其他工业控制系统的比较*56PLC的由来PLC的由来

20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制，代替传统的继电接触器控制。PLC的由来

1968年美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标（GM十条）：

1）编程简单、现场可修改程序；

2）维护方便、采用插件式结构；

3）可靠性高于继电器控制系统；

4）体积小于继电器控制系统；

5）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；10）用户存储器大于4K。PLC的由来

1969年美国数字设备公司(DEC公司)研制出了第一台可编程控制器PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。

美国从1971年开始输出这种技术，1973年以后，西德、日本、英国、法国相继开发了各自的PLC，并广泛应用。廿余年来，PLC的发展迅猛异常，它的应用领域可谓是各行各业。PLC的出现和发展，是工业控制技术上的一个飞跃。PLC在我国机械、冶金、化工、轻工的大多数工业部门已开始得到广泛应用。PLC的应用在工业界产生了巨大的影响。PLC的由来PLC的定义1PLC的定义1

可编程序逻辑控制器简称为PLC（ProgrammableLogicalController

），也常称为可编程序控制器即PC(ProgrammableController)，它是微机技术与继电接触器常规控制概念相结合的产物，即采用了微型计算机的基本结构和工作原理，融合了继电接触器控制的概念构成的一种新型电控器，它专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来存储执行逻辑运算、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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC的定义1FX2N型PLC外观输入端子输入信号灯输出端子输出信号灯编程电缆运行开关电源指示灯运行指示灯电池指示灯出错指示灯扩展端口锂电池PLC的特点2PLC的特点21通用性强：由于采用了微型计算机的基本结构和工作原理，而且接口电路考虑了工业控制的要求，输出接口能力强，因而对不同的控制对象，可以采用相同的硬件，只需编制不同的软件，就可实现不同的控制。2接线简单：只要将用于控制的接线、限位开关和光电开关等接入控制器的输入端，将被控制的电磁铁、电磁阀、接触器和继电器等功率输出元件的线圈接至控制器的输出端，就完成了全部的接线任务。PLC的特点23编程容易：一般使用与继电接触器控制电路原理图相似的梯形图或用面向工业控制的简单指令形式编程。因而编程语言形象直观，容易掌握，具有一定的电工和工艺知识的人员可在短时间学会并应用自如。4.抗干扰能力强、可靠性高：PLC的输入输出采取了隔离措施，并应用大规模集成电路，故它能适应各种恶劣的环境，能直接安装在机器设备上运行。

PLC的特点25.容量大，体积小，重量轻，功耗少，成本低，维修方便：例如一台具有128个输入输出点的小型PLC，其尺寸为216×127×110mm3，重约2.3Kg，空载功耗为1.2W，它可以完成相当于400～800个继电器组成的系统的控制功能，而其成本仅相当于相同功能继电器系统的（10～20）％；PLC一般采用模块结构，又具有自诊断功能，判断故障迅速方便，维修时只需更换插入式模块，因而维修十分方便。PLC的分类3PLC的分类31.按结构形式分类,可分为整体式和模块式两类。

PLC的分类32.按I/O点数和存储容量分类小型PLC

：I/O点数在256点以下，存储器容量2K；中型PLC

：I/O点数在256～1024点之间，存储器容量2K～8K;大型PLC

：I/O点数在1024点以上，存储器容量8K以上。PLC的应用4PLC的应用4

随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，而功能却不断增强。目前在先进工业国家PLC已成为工业控制中的标准设备，应用的领域已覆盖整个工业企业。概括起来主要应用在以下几个方面：PLC的应用41.开关量逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域2.运动控制

PLC可用于直线运动或圆周运动的控制3.闭环过程控制

PLC通过模拟量模块实现模拟量与数字量的A/D、D/A转换，能够实现对模拟量的控制PLC的应用44.数据处理现代的PLC具有数学运算（包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算），数据传递、排序和查表、位操作等功能；可以完成数据的采集、分析和处理，可以与存储器中存储的参考数据相比较，也可以传送给其它智能装置或传送给打印机打印制表5.联网通信

PLC的通讯包括PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间和其它的智能设备之间的通讯PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的应用4PLC的生产厂家当今世界上PLC生产厂家按地域可分为三大流派：美国、欧洲和日本。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，但产品的差异性很大，这是由于它们是在相互隔离的情况下独立开发出来的；日本以小型PLC著称，它的技术是从美国引进的，因此对美国的产品有一定的继承性。PLC的应用4美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，著名的有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋电气公司等。欧洲著名的PLC生产厂商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司，法国的TE公司等。

日本有许多PLC制造商，如：三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等。

我国的PLC生产厂家规模一般不大，主要有无锡华光电子工业有限公司、上海香岛机电制造有限公司、杭州机床电器厂、天津中环自动化仪表公司等。PLC的性能指标5PLC的性能指标51、输入/输出（I/O）点数

PLC上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部可接的输入和输出元器件就越多，控制规模就越大。2、存储容量

存储容量指的是用户程序存储器的容量。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。PLC的性能指标53、扫描速度

扫描速度是指PLC执行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。4、指令的种类和条数

编程指令的种类和条数是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。PLC的性能指标55、特殊I/O单元（高级模块或智能模块）

PLC不仅能完成开关量的逻辑控制，而且利用特殊I/O单元可完成模拟量控制、运动控制、模糊控制、定位控制、高速中断控制、通信联网等功能。6、支持软件

符合IEC1131-3(国际电工委员会（InternationalElectro-technicalCommission）

)标准的语言，为用户提供方便的编程环境。PLC的性能指标5PLC与继电器控制系统比较•继电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能。•PLC控制只要改变程序并改动少量的接线端子（软接线），就可适应生产工艺的改变。•从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继电器控制大多数将被PLC所取代。PLC的性能指标5PLC的性能指标52.与工业计算机比较工业控制机控制要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。PLC采用了采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用，便于推广应用。PLC是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中，工业控制机则更能发挥其专长。PLC的性能指标53.PLC与集散系统