可编程控制器概述

1、.第二章可编程逻辑控制器概述，1，可编程控制器定义，2，可编程控制器生成，3，可编程控制器功能，4，可编程控制器应用，5，开发可编程控制器，6，可编程控制器类型，本章主要为7，比较可编程控制器与其他工业系统，CAD、ComputerAidedDesign，CAD1972年10月在荷兰召开的国际信息处理联合会(IFIP)上，在与CAD原则相关的工作会议上，CAD将人员和计算机合并为故障排除组CAD是工程技术人员使用计算机作为工具来完成设计活动(例如产品和工程的设计、绘图、分析和技术文档创建)的统称，CAM和ComputerAidedManufacturing定义了使用计算机管理控制和操作生产设备

2、的：流程。输入信息是零件的工艺路线和工艺路线内容，输出信息是加工刀具的运动路径(刀具位置文件)和NC程序。机器人，1987年国际标准化组织定义了工业机器人：“工业机器人是具有可编程操作和移动功能的机器，用于执行各种任务。”，工业机器人(一般和专用)一般包括汽车制造、摩托车制造、船舶制造、部分家用电器(电视、冰箱、洗衣机)、化学工业自动化线路的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配和物流系统处理、包装、码垛等。通常称为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)的可编程控制器是以微处理器为基础的集成计算机技术、自动控制技术和通信技术开发的通用工业自动控制设备，具有简单、灵

3、活、易于维护、可靠的工业环境适应性，PLC、PLC及其网络是现代工业自动化的三种从最近几年的统计数据来看，PLC产品的生产、销售、使用在全球各种行业控制设备中占第一位，市场需求以每年15%的速度增长。什么是PLC？第一，可编程控制器的定义是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发的，逐渐发展成以微处理器为中心集成自动化技术、计算机技术和通信技术的新型工业控制装置。常用的名称是可编程控制器。英文名称为ProgrammableLogicController，简称为PLC。第一，可编程控制器的定义，1987年，国际电子委员会(IEC)表示：“可编程控制器是为在工业环境中使用而设计的数字计算操作的电子系

4、统。它还在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数、算术运算等操作的指令，并使用可编程顺序内存通过数字和模拟输入和输出控制各种类型的机器或生产过程。可编程控制器和相关外围设备应根据易于与行业系统集成和轻松扩展功能的原则进行设计。”.定义中需要注意的点如下：(1)可编程控制器是用于数字运算的电子设备，是具有可编程存储的“可编程内存”，可以执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算，可以假定可编程控制器具有计算机的基本特性。实际上，可编程控制器是一台完整的计算机，无论其内部配置、功能和工作原理如何。一、可编程控制器的定义，(2)可编程控制器是“为在工业环境中使用而设计的计算机”。工业环境和一般

5、办公环境差异很大，PLC具有特殊结构，可以在高灰尘、高噪音、强电磁干扰和极端温度变化的环境中正常工作。个人电脑不能控制“机器或生产工艺”，“容易与工业控制系统融为一体”。可编程控制器不是普通的计算机，而是一种工业现场用计算机。一、可编程控制器的定义，(3)可编程控制器可以控制工业设备和生产过程的“各种类型”。“易于扩展功能。”也就是说，程序不变，用户可以根据控制对象的要求“编程”程序。可编程控制器比传统的工业控制计算机(如单片机工业控制系统)灵活，在所有情况下都容易应用，是典型的工业控制计算机。第一，可编程控制器的定义，可编程控制器的一般概念，在可编程控制器问世之前，在工业控制领域继电器控制技

6、术占主导地位的结构简单、易于理解的设备卷功耗，多可靠性低、运行速度低的通用性灵活性不足，第二，创建可编程控制器。交流电动机、熔断器、交流接触器、热继电器、刀开关、按钮开关、继电器逻辑控制系统方框图，2，可编程控制器生成继电器逻辑电路布线复杂。可编程控制器控制系统方框图，2，可编程控制器生成，背景：1968年美国通用汽车(GM)，为了适应汽车模型的持续更新，如果想拥有生产过程的持续变化、小批量、多品种生产、新的产业控制器，可以尽可能低的成本重新设计和更换继电器控制系统和布线，从而缩短周期的新型产业1968年，通用公司提出了10种设计标准。编程简单，可以现场修改程序。易于维护，使用了插件结构。可靠

7、性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；费用可与继电器控制柜竞争。可以将数据直接发送到计算机。可以直接使用115V交流输入电压。输出可以使用115V交流电压直接驱动电磁阀、交流接触器等。功能强大，扩展方便；程序可以存储，内存容量可以扩展到4KB。第二，创建可编程控制器，1969年，美国数字设备公司开发了第一个可编程控制器，并将其应用于工业现场。第二，创建可编程控制器，1971年，日本开发为日本第一个可编程控制器。1973年，西德和法国也开发了自己的可编程控制器，并开始在工业领域应用。我国从1974年开始开发，从1977年开始进行产业应用。初始可编程控制器主要用于替代逻辑计算、计时、计数等顺序

8、控制继电器控制，因此称为PLC或PC。从20世纪70年代末到80年代初，微处理技术越来越成熟，可编程控制器的处理速度大大加快，添加了许多特殊功能，如数字计算、函数计算、查找表等，使可编程控制器不仅可以控制逻辑控制，还可以控制模拟。因此，美国电气制造商协会(American electronic manufacturer association)NEMAC正式将其命名为programmable controller(PC)。第三，可编程控制器的特性、无触点布线、高可靠性、抗干扰功能PLC使用以下硬件和软件措施来满足专门为在工业环境中使用而设计的PLC的要求：(1)有效地防止光耦合隔离和RC滤波器

9、、各种电磁干扰信号的流入。(2)使用内部电磁屏蔽防止辐射干扰。(3)采用阻碍引入电源线的优秀开关电源。(4)具有良好的自我诊断功能。可以检测内部电路(如CPU)，并在发生错误时立即发出警报。(5)使用电池切断程序和相关数据的备份电源，或者在断电时不丢失状态和信息。(6)严格筛选和老化使用的设备，不包括由于设备可靠性问题造成的故障。(7)为了进一步增强可编程控制器的可靠性，采用了冗馀技术。对于大型PLC，使用双CPU配置冗馀系统，或使用3 CPU配置投票系统。通用性、多种控制程序、易用硬件、易用性、适应性强的编程简单，系统易于识别的设计、安装、调试工作量少，维护方便，能耗低。主要是PLC的软件、

10、硬件体系结构(例如专用总线、专家通信网络和协议)是开放的，但不是开放的。I/O模板不常见，机柜、电源模板也不同。编程语言大部分是阶梯图，但由于配置、寻址、语言结构不一致，每个公司的PLC彼此不兼容。SIEMENS等公司开发了基于下一代开放式体系结构的PLC，该体系结构在Windows平台上结合了IEC11313国际标准。PLC缺点，4，可编程控制器应用领域，可编程控制器应用范围，PLC应用类型：1开关逻辑控制2模拟控制3序列(步进)控制4时序控制5计数控制6闭环过程控制7数据处理8通信和网络，4，可编程控制器应用领域，4，可编程控制器应用领域，第四，可编程控制器的应用领域，第四，可编程控制器的

11、应用领域，第四，可编程控制器的应用领域，第四，可编程控制器的应用领域，第五，开发可编程控制器，提高高性能、高速、大容量开发PLC的处理能力需要更好的响应能力和更大的存储容量。目前，某些PLC的扫描速度约为0.1ms/k。PLC的扫描速度已成为重要的性能指标。就储存容量而言，部分PLC最高可达数十MB。有些企业已经在使用气泡式存储或硬盘来扩展存储容量。小型PLC从整体结构发展到小型模块化结构，以实现更灵活的配置，并开发了多种简单、经济实惠的小型PLC，以适应市场的独立和小型自动控制需求。大型化意味着大中型PLC发展成大容量、智能和网络，构成计算机和集成控制系统，综合自动控制大型复杂系统。现在有1

12、4336个使用32位微处理器、多个CPU并行操作和大容量存储的超大型PLC。第五，开发可编程控制器，开发智能模块，加强网络和通信功能继续开发许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块，以满足各种控制系统的要求。PLC网络和通信分为两类：PLC之间的网络通信。每个PLC制造商都有其自己的专有网络手段。PLC和计算机之间的网络通信。为了增强网络和通信功能，PLC制造商也在协商制定通用通信标准，以配置更大的网络系统。5，开发可编程控制器，外部故障检测和处理能力提高统计表明，PLC控制系统故障时，CPU为5%，I/O接口为15%，输入设备为45%，输出设备为30%，

13、线路为5%。前两个共20%的故障是PLC的内部故障，可以通过PLC自身的软硬件检测和处理。其馀80%的错误属于PLC的外部错误。PLC制造商致力于开发和开发用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。第五，开发可编程控制器，随着PLC系统结构的不断发展，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也在不断发展。除了大多数PLC使用的阶梯、门表语言外，还有顺序控制的步进编程语言、过程控制的进程图语言、与计算机兼容的高级语言(基本、c语言等)，多种编程语言共存、补充和发展是PLC进步的一个趋势。第五，开发可编程控制器，小PLC(其中，I/O点数小于256点，小PLCI/O点数小于64点)中间PL

14、CI/O点数大于256点，大PLC大PLCI/O点数大于2048点(其中，I/O点数等于2048点)，结构型PLC将电源、CPU和I/O接口等部件集中在一个体积小、体积小、价格便宜的机箱中。6，可编程控制器类型，基于模块的PLC将PLC组件分为单独的模块，例如CPU模块、I/o模块、电源模块(某些包含在CPU模块中)和各种功能模块。紧凑的PLC还具有将完整和模块化特性相结合的PLC。模块化PLC将PLC的组件分为多个独立的模块，例如CPU模块、I/o模块、电源模块(某些包含在CPU模块中)和各种功能模块。紧凑的PLC还具有将完整和模块化特性相结合的PLC。一体式PLC将电源、CPU和I/O接口

15、等部件集中在一个小型、小型、低成本的机箱中。功能低矮型PLC具有逻辑运算、计时、计数、移位和自我诊断、监控等基本功能，以及少量类比I/o、算术运算、资料传输和比较、通讯等功能。中级PLC通过添加模拟输入/输出、算术运算、数据传输和比较、数字转换、远程I/O、子例程、通信网络等功能提供子PLC功能。有些还添加了中断、PID控制和其他功能。进阶PLC具有中端功能，可加入有符号算术、矩阵运算、位元逻辑运算、平方根运算和其他特殊函数运算、表格和表格传输。高级PLC机器具有更强的通信网络功能。6，可编程控制器类型，1 .PLC与继电器控制系统比较传统的继电器控制系统被PLC取代是必然趋势。继电器控制柜是

16、为特定生产机器、固定生产工艺设计的，采用硬接线方式组装，只能完成规定的逻辑控制、时序、计数等功能，生产工艺发生变化时，控制柜需要重新设计和重新布线。PLC应用了微电子技术和计算机技术，通过软件实现了多种控制功能，因此，只要更改程序和少量配线柜，就可以适应生产过程的变化。PLC在适应性、可靠性、方便性和设计、安装、维护方面具有显着优势。因此，在利用微电子技术改造现有产业的过程中，传统的继电器控制系统中的大多数被PLC取代。7，可编程控制器和其他工业系统比较，2 .PLC和工业控制计算机比较工业控制计算机是适应工业生产控制要求的典型微机开发控制设备。从硬件结构方面看，总线标准化程度高、兼容性好、软件资源丰富，特别是实时操作系统支持，具有快速、实时性能好、模型复杂、计算工作量大的产业对象控制的优点。但是，要使用工业控制机器控制生产过程，开发者需要更高的计算机专业知识和计算机软件编程能力。PLC最初是为工业顺序控制应用程序开发的，硬件结构专用性、通用性差，许多优秀的计算机软件也不能直接使用，需要进行二次开发。但是，PLC使用工厂技术人员熟悉的阶梯语言编程，使其易于学