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GEPLCTrainingManualPLC培训手册杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048的基本概念可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员是为工业控制应用而设计制造的早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围因此今天这种装置称作可编程控制器简称PC但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆所以将可编程控制器简称PLC一.PLC的由来在60年代汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装随着生产的发展汽车型号更新的周期愈来愈短这样继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装十分费时费工费料甚至阻碍了更新周期的缩短为了改变这一现状美国通用汽车公司在1969年公开招标要求用新的控制装置取代继电器控制装置并提出了十项招标指标即1.编程方便现场可修改程序2.维修方便采用模块化结构3.可靠性高于继电器控制装置4.体积小于继电器控制装置5.数据可直接送入管理计算机6.成本可与继电器控制装置竞争7.输入可以是交流115V8.输出为交流115V2A以上能直接驱动电磁阀接触器等9.在扩展时原系统只要很小变更10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048年美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC在美国通用汽车自动装配线上试用获得了成功这种新型的工业控制装置以其简单易懂操作方便可靠性高通用灵活体积小使用寿命长等一系列优点很快地在美国其他工业领域推广应用.到1971年已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业这一新型工业控制装置的出现也受到了世界其他国家的高度重视1971日本从美国引进了这项新技术很快研制出了日本第一台PLC1973年西欧国家也研制出它们的第一台PLC我国从1974年开始研制于1977年开始工业应用二.PLC的定义PLC问世以来尽管时间不长但发展迅速为了使其生产和发展标准化美国电气制造商协会NEMA(NationalElectricalManufactoryAssociation)经过四年的调查工作于1984年首先将其正式命名为PC(ProgrammableController),并给PC作了如下定义PC是一个数字式的电子装置它使用了可编程序的记忆体储存指令用来执行诸如逻辑顺序计时计数与演算等功能并通过数字或类似的输入/输出模块以控制各种机械或工作程序一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着亦被视为PC但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿第二稿并在1987年2月通过了对它的定义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应用而设计的它采用一类可编程的存储器用于其内部存储程序执行逻辑运算顺序控制定时计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/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部设备都按易于与工业控制系统联成一个整体易于扩充其功能的原则设计总之可编程控制器是一台计算机它是专为工业环境应用而设计制造的计算机它具有丰富的输入/输出接口并且具有较强的驱动能力但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用配置其软件需根据控制要求进行设计编制杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048的主要特点(一)高可靠性1.所有的I/O接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离2.各输入端均采用R-C滤波器其滤波时间常数一般为10~20ms.3.各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰4.采用性能优良的开关电源5.对采用的器件进行严格的筛选6.良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用有效措施以防止故障扩大7.大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高(二)丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号如•交流或直流•开关量或模拟量•电压或电流•脉冲或电位•强电或弱电等有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备如•按钮•行程开关•接近开关杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048•传感器及变送器•电磁线圈•控制阀直接连接另外为了提高操作性能它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等(三)采用模块化结构为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC以外绝大多数PLC均采用模块化结构PLC的各个部件包括CPU电源I/O等均采用模块化设计由机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合(四)编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握(五)安装简单维修方便PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接即可投入运行各种模块上均有运行和故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行二.PLC的功能(一)逻辑控制(二)定时控制(三)计数控制(四)步进(顺序)控制杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048(五)PID控制(六)数据控制PLC具有数据处理能力(七)通信和联网(八)其它PLC还有许多特殊功能模块适用于各种特殊控制的要求如定位控制模块CRT模块四.PLC的发展阶段虽然PLC问世时间不长但是随着微处理器的出现大规模超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步PLC也迅速发展其发展过程大致可分三个阶段一.早期的PLC(60年代末—70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制定时等它在硬件上以准计算机的形式出现在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路存储器采用磁芯存储器另外还采取了一些措施以提高其抗干扰的能力在软件编程上采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图因此早期的PLC的性能要优于继电器控制装置其优点包括简单易懂便于安装体积小能耗低有故障指使能重复使用等其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今二.中期的PLC(70年代中期—80年代中后期)在70年代微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化美国日本德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048模块各种特殊功能模块并扩大了存储器的容量使各种逻辑线圈的数量增加还提供了一定数量的数据寄存器使PLC得应用范围得以扩大三.近期的PLC(80年代中后期至今)进入80年代中后期由于超大规模集成电路技术的迅速发展微处理器的市场价格大幅度下跌使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高而且为了进一步提高PLC的处理速度各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片这样使得PLC软硬件功能发生了巨大变化五.PLC的分类(一)小型PLC小型PLC的I/O点数一般在128点以下其特点是体积小结构紧凑整个硬件融为一体除了开关量I/O以外还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块它能执行包括逻辑运算计时计数算术运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令(二)中型PLC中型PLC采用模块化结构其I/O点数一般在256~1024点之间I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外还能采用直接处理方式即在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出它能联接各种特殊功能模块通讯联网功能更强指令系统更丰富内存容量更大扫描速度更快(三)大型PLC杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048点数在1024点以上的称为大型PLC大型PLC的软硬件功能极强具有极强的自诊断功能通讯联网功能强有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统使机器的可靠性更高六.PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机相同如图所示一.中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据检查电源存储器I/O以及警戒定时器的状态并能诊断用户程序中的语法错误当PLC投入运行时首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据并分别存入I/O映象区然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内等所有的用户程序执行完毕之后昀后将I/O映象区中央处理单元(CPU)编程器输入电路输出电路系统程序存储器系统程序存储器电源杭州集益科技有限公司GEFANUC最大分销商地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048杭州集益科技有限公司地址：杭州市文一路66号电话：0571－88227048出现故障整个系统仍能正常运行二.存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器存放应用软件的存储器称为用户程序存储器(一)PLC常用的存储器类型