1、Date:2022-12-26 Page:1第1章 可编程序控制器概述 Date:2022-12-26 Page:2v什么是什么是PLCPLC？一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义 是一种是一种工业控制装置工业控制装置 是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。v通用叫法通用叫法中文名称为中文名称为可编程控制器可编程控制器；英文名称为英文名称为Pr
2、ogrammable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。Date:2022-12-26 Page:3一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义v 19851985年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、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
3、术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式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，控制各种类型的机械或生产过程。可编的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联程控制器及其有关外围设备，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成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。各种各种PLC的具体的具体，都是以微处理器为核，都是以微处理器为核心的电子电气系统。心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。的支持。PLC内部主要由
4、内部主要由等等几部分组成。几部分组成。返回返回后一页后一页前一页前一页CPUROM、RAM电源部件电源部件输输出出接接口口输输入入接接口口外设接口外设接口照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构编程器编程器打印机打印机采用光电采用光电隔离装置隔离装置继电器、可控硅、继电器、可控硅、晶体管电路晶体管电路后一页后一页前一页前一页Date:2022-12-26 Page:6二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v因为继电器逻辑电路配线复杂因为继电器逻辑电路配线复杂Date:2022-12-26 Page:7二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v背景：背景：19681968年美国通用汽车
5、公司年美国通用汽车公司（GMGM），为了适应汽车型号），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。降低成本，缩短周期。Date:2022-12-26 Page:8v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十项设计标准十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构
6、；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可将数据直接送入计算机；可直接使用可直接使用115V115V交流输入电压；交流输入电压；输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB4KB。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生Date:2022-12-26 Page
7、:9v 19691969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。并应用于工业现场。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生Date:2022-12-26 Page:10三、三、可编程控制器的特点可编程控制器的特点v 无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 v 通用性强，控制程序可变，使用方便通用性强，控制程序可变，使用方便v 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强v 编程简单，容易掌握编程简单，容易掌握 v 系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调
8、试工作量少v 维修工作量小，维护方便维修工作量小，维护方便v 体积小，能耗低体积小，能耗低.Date:2022-12-26 Page:11四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:12四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域1数字量逻辑控制数字量逻辑控制2运动控制运动控制 3闭环过程控制闭环过程控制 4数据处理数据处理5通信联网通信联网Date:2022-12-26 Page:13四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:14四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域D
9、ate:2022-12-26 Page:15四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:16四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:17四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:18四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:19四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:20四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:20
10、22-12-26 Page:21四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022-12-26 Page:22现代工业控制的三大支柱之一 PLC 机器人 CADCAM Date:2022-12-26 Page:23五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v高性能、高速度、大容量发展高性能、高速度、大容量发展为了提高为了提高PLCPLC的处理能力，要求的处理能力，要求PLCPLC具有更好的响应速具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的度和更大的存储容量。目前，有的PLCPLC的扫描速度可的扫描速度可达达0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的扫描速
11、度已成为很重要的一的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。个性能指标。在存储容量方面，有的在存储容量方面，有的PLCPLC最高可达几十兆字节。为最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。盘。Date:2022-12-26 Page:24v向小型化和大型化两个方向发展向小型化和大型化两个方向发展小型小型PLCPLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的
12、，最小配置的I/OI/O点数为点数为8 81616点，以点，以适应单机及小型自动控制的需要。适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型大型化是指大中型PLC PLC 向大容量、智能化和网络化发向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/OI/O点数达点数达1433614336点的超大型点的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微处理器，多位微处理器，多CPUCPU并行工作和大容量存储器，功能强。并行工作和大容量存储器，功能强。五、可编程
13、控制器的发展五、可编程控制器的发展Date:2022-12-26 Page:25v大力开发智能模块，加强联网与通信能力大力开发智能模块，加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/OI/O模块、模块、通信和人机接口模块等。通信和人机接口模块等。PLCPLC的联网与通信有两类：的联网与通信有两类：PLC PLC之间联网通信，各之间联网通信，各PLCPLC生产厂家都有自己的专有联网手段；生产厂家都有自己的专有联网手段；PLC PLC与计与计算机之间的联网
14、通信。算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，为了加强联网与和通信能力，PLCPLC生产厂家也在协商生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展Date:2022-12-26 Page:26v增强外部故障的检测与处理能力增强外部故障的检测与处理能力据统计资料表明：在据统计资料表明：在PLCPLC控制系统的故障中，控制系统的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，输入设备占，输入设备占45%45%，输出设备占，输出设备占30%30%，线，线路占路占5%5%。前
15、二项共前二项共20%20%故障属于故障属于PLCPLC的内部故障，它可通过的内部故障，它可通过PLCPLC本本身的软、硬件实现检测、处理。身的软、硬件实现检测、处理。而其余而其余80%80%的故障属于的故障属于PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生产厂家都生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，致力于研制、发展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。进一步提高系统的可靠性。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展Date:2022-12-26 Page:27v编程语言多样化编程语言多样化在在PLCPLC系统结构不断发展的同时，系统结构不断发展的
16、同时，PLCPLC的编程语言也越的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。来越丰富，功能也不断提高。除了大多数除了大多数PLCPLC使用的使用的梯形图梯形图、语句表语句表语言外，为了适语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程步进编程语语言、面向过程控制的言、面向过程控制的流程图流程图语言、与计算机兼容的高语言、与计算机兼容的高级语言（级语言（BASICBASIC、C C语言等）等。多种编程语言并存、语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是互补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展Da
17、te:2022-12-26 Page:28v按按I/OI/O点数分点数分小型小型PLCPLC I/O I/O点数为点数为256256点以下的为小型点以下的为小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数小于点数小于6464点的为超小型或微型点的为超小型或微型PLCPLC）中型中型PLCPLC I/O I/O点数为点数为256256点以上、点以上、20482048点以下的为中型点以下的为中型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O点数为点数为20482048以上的为大型以上的为大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数超过点数超过81928192点的为超大型点的为超大型PLCPLC）
18、六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型Date:2022-12-26 Page:29v按结构形式分按结构形式分整体式整体式PLCPLC 将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中装在接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型模块式模块式PLCPLC 将将PLCPLC各组成部分分别作成若干个单独的各组成部分分别作成若干个单独的模块，如模块，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块（有的含在模块、电源模块（有的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模
19、块。模块中）以及各种功能模块。紧凑式紧凑式PLCPLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结将整体式和模块式的特点结合起来。合起来。模块式模块式PLCPLC 将将PLCPLC各组成部分分别作成若干个单独的各组成部分分别作成若干个单独的模块，如模块，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块（有的含在模块、电源模块（有的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模块。模块中）以及各种功能模块。混合式混合式PLCPLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结将整体式和模块式的特点结合起来。合起来。整体式整体式PLCPLC 将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O
20、接口等部件都集中装在接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。Date:2022-12-26 Page:30v按功能分按功能分 低档低档PLCPLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。送和比较、通信等功能。中档中档PLCPLC 具有低档具有低档PLCPLC功能外，增加模拟量输入功能外，增加模拟量输入/输出、算术运输出、算术运算、数据传送
21、和比较、数制转换、远程算、数据传送和比较、数制转换、远程I/OI/O、子程序、通信联网、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能。控制等功能。高档高档PLCPLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能。机具有更强的通信联网功能。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型 七、七、PLC的流派的流派 1美国流派 据不完全
22、统计，现在世界上生产PLC及其网络的厂家有200多家，生产大约有400多个品种的PLC产品。其中美国是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、西屋公司等。2日本流派 日本有日本有60-7060-70家家PLCPLC厂商，也生产厂商，也生产200200多个多个品种的品种的PLCPLC产品。产品。日本的小型日本的小型PLCPLC最具特色，在小型机领域中最具特色，在小型机领域中颇具盛名，在世界小型颇具盛名，在世界小型PLCPLC市场上，日本产市场上，日本产品约占有品约占有7070的份额。的份额。日本有许多日
23、本有许多PLCPLC制造商，如三菱、欧姆龙、制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等。松下、富士、日立、东芝等。三菱三菱PLCPLC外形图外形图Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC欧姆龙欧姆龙PLCPLC外形图外形图C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC3欧洲流派 德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。西门子PLC主要产品是S5、S7系列。S7系列是在S5系列PLC基础上近年推出
24、的新产品，其性能价格比高，其中S7-200系列属于微型PLC、S7-300系列属于于中小型PLC、S7-400系列属于于中高性能的大型PLC。西门子西门子PLC外形图外形图S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLCDate:2022-12-26 Page:37 本章主要介绍了可编程控制器的定义、可编程控制器产本章主要介绍了可编程控制器的定义、可编程控制器产生的背景、可编程控制器的特点、可编程控制器的应用领域、生的背景、可编程控制器的特点、可编程控制器的应用领域、主要类型、发展趋势及概况。主要类型、发展趋势及概况。本章小结本章小结Date:2022-12-26 Page:38
