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可编程序控制器问世于1969年。是美国汽车制造工业激烈竞争的结果。更新汽车型号必然要求加工生产线改变。正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。1968年美国GeneralMotors公司，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出10项招标指标。这就是著名的GM10条。第三节可编程控制器一、可编程控制器的产生1.编程简单，可在现场修改程序；2.可靠性高于继电器控制柜；3.体积小于继电器控制柜；4.维护方便，最好是插件式；5.可将数据直接送入管理计算机；6.在成本上可与继电器控制柜竞争；7.输入可以是交流115V；8.输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等；9.在扩展时，原系统只需很小变更；10.用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。GM10条是可编程序控制器出现的直接原因：二．可编程控制器的定义1969年，美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在GM公司的生产线上。这一时期它主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(ProgrammableLogicController)。70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。1985年1月国际电工委员会的定义：“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计”。三、PLC与通用微处理机的区别①扫描工作机制是PLC与通用微处理机的基本区别。②在理论上，微机可以编程，形成PLC的多数功能，然而通用微机不是专门为工业环境应用设计的；③微机与外部世界连接时．需要专门的接口电路板，而PLC带有各种I／O模块可供直接利用，且输入输出线可多至数百条；④PLC具有多种诊断能力，模块式结构，易于维修；⑤PLC可采用梯形图编程，编程语言直观简单，容易掌握；⑥虽然许多PLC能够接收模拟信号和进行简单的算术运算，但是，当数学运算复杂时，PLC是无法与通用微机相竞争。四、可编程控制器的组成I/O扩展单元I/O扩展接口中央处理单元(CPU)输入接口输出接口限位开关手动开关编码器数字开关电源外部设备接口存储器系统程序用户程序数据编程器上位计算机图形监控系统打印机EPROM写入器盒式磁带机条码判读机电源电磁阀继电器指示灯蜂鸣器1、CPU的作用①诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。②采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中。③逐条读取指令，完成各种运算和操作。④将处理结果送至输出端。⑤响应各种外部设备的工作请求。2.存储器①系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。②用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。注意：PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。3.输入输出接口电路•输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。PLC的输入接口电路（直流输入型）•输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型：•内部电路LEDL:负载COML～L输出端子继电器输出型①继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。内部电路LED输出端子L:负载COMLL～（b）晶闸管输出型L:负载输出端子LED内部电路COMLL（c）晶体管输出型（NPN集电极开路）输出端子LED内部电路COML:负载LL（d）晶体管输出型（PNP集电极开路）③晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。②晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。4.电源•PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。•5.手持编程器手持编程器采用助记符语言编程，具有编辑、检索、修改程序、进行系统设置、内存监控等功能。可一机多用，具有使用方便、价格低廉的特点。缺点：不够直观可通过PLC的RS232外设通讯口(或RS422口配以适配器)与计算机联机，利用专用工具软件（NPST－GR、FPSOFT、FPWIN－GR）对PLC进行编程和监控。利用计算机进行编程和监控比手持编程工具更加直观和方便。6.输入输出I／0扩展接口•若主机单元的I／O点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I／O扩展单元与主机相连，以增加I／O点数。PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。五、可编程控制器的工作原理微机：等待命令的工作方式•PLC：循环扫描的工作方式•CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。六、PLC生产厂家及代表产品日本立石（OMRON，欧姆龙）公司C系列日本三菱公司F、FX、A系列德国西门子（SIEMENS）公司S5、S7、TI系列法国TE公司TSX7系列美国通用电气（GENERALELECTRIC）公司，简称GE公司GE、SR系列美国艾伦—布拉德利（ALLEN—BRADLEY)公司，简称AB公司SLC、PLC系列三菱系列可编程控制器特点：指令速度快，系统配置灵活，功能强大。具有丰富的扩展模块及特殊功能模块，可实现PLC于上位机之间完善的网络通讯，具有网络控制功能。一、型号的表示法例如F—20MR—E20——表示输入/输出总点数M——表示本单元类型：M为基本单元、E为扩展单元R——表示输出类型：R为继电器、T为晶体管、S为晶闸管E——表示电源电压种类：V为100/110V交流、E为220/240V交流、D为24V直流为适应不同负载，输出方式有：晶体管输出方式：用于直流负载晶闸管输出方式：交流负载继电器输出方式：交流或直流负载。七、PLC控制系统设计：1.PLC控制系统的设计原则有：（1）最大限度的满足生产过程的控制要求；（2）在满足控制要求的前提下，尽量使控制系统简单、经济；（3）保证控制系统安全可靠；（4）在选择PLC容量时，应考虑到生产的发展和工艺改进，必须留有余地。2.PLC控制系统的设计步骤：（1）熟悉控制对象的工艺条件确定输入／输出设备及I／o点数（2）选择合适的PLC类型（3）画输入输出接线图（4）PLC的编程八、PLC控制系统设计举例工件搬运装置示意图搬运工件机械手PLC控制，动作要求如下：对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料是否存在的判别。它的任务是将传送带A上的工件搬运到传送带B上。机械手的左工位、右工位、伸出、缩回、上升、下降都用双线圈三位电磁阀气动缸完成，机械手的放开用单螺线管的电磁阀。设备上装有上、下、左、右、伸、缩、松开7个传感器，控制对应工步的结束。传输带上设有一个光电开关，监视工件是否到位。设计步骤:1．确定所需的用户输入／输出设备及I／O点数(1)设备的输入信号操作方式转换开关：手动、单步、单周期、连续；手动时运动选择开关：上／下、左／右、夹／松；位置检测元件：机械手的上、下、左、右的限位行程开关有无工件检测元件：右工作台有无工件用光电开关检测。(2)设备的输出信号气缸运动电磁阀：上升、下降、右移、左移、夹紧；指示灯：机械手处于原点指示灯。据上面分析可知、PLC共需15点输入、6点输出。2．选择PLC该机械手的控制为纯开关量控制．所需的I／O点数不多，因此选择一般的小型低档机即可。假定F系列可编程控制器资料齐全、供货方便、设计者对其比较熟悉．根据上面I／O点数可选F—40M，其主机I／O点数为24／16点。3．分配PLCI／0点的编号