第3章PLC概述

2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()1本章内容1.PLC的产生和定义2.PLC的发展和应用3.PLC的特点4.PLC与其他控制系统的区别5.PLC的分类6.PLC的系统组成7.PLC的工作原理8.PLC的编程语言●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()23.1PLC的产生和定义1.PLC的产生背景情况传统控制系统的缺点；当时小型计算机的不足；工业生产过程激烈竞争的要求。GM公司的招标1968年，GM10条：编程方便，可现场修改程序；维修方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制盘；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制盘竞争；输入可以是交流115V；输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器、电磁阀等；扩展时原系统改变最小；用户存储器至少能扩展到4kB。●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()33.1PLC的产生和定义1.PLC的产生1969年DEC公司生产出第一台PLC。名字ProgrammableLogicController－PLCProgrammableController－PC原因：计算机的发展，增加了许多功能●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()43.1PLC的产生和定义2.PLC的定义可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、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，控制各种类型机械的生产过程。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。是什么？功能设计原则●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()53.2PLC的发展1.PLC的发展概述MODICON的084、日本的DS-80（71年）、欧洲（73年）；总体发展情况（功能方面）。2.PLC发展的五个阶段初级阶段从第一台PLC问世到20世纪70年代中期。（简单功能、梯形图编程）崛起阶段从20世纪70年代中期到80年代初期。（功能增强、推广应用）成熟阶段从20世纪80年代初期到90年代初期。（大规模应用、通信联网）飞速发展阶段从20世纪90年代初期到90年代末期。（过程控制、复杂控制系统）开放性、标准化阶段从20世纪90年代中期以后。（IEC61131）●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()63.2PLC的发展3.PLC的发展趋势向小型化、专用化、低成本方向发展向大容量、高速度、信息化方向发展智能化模块的发展；人机界面（接口）的发展编程工具的发展功能强大、价格低廉的HMI基于PC的组态软件在过程控制领域的使用以及PLC的冗余特性开放性和标准化通信联网功能的增强和易用化软PLC的概念PAC的概念PLC在现场总线控制系统中的位置●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()73.3PLC的应用领域1.PLC为什么能得到广泛使用价格越来越低功能越来越强与时俱进地发展2.PLC的应用领域中小型单机电气控制系统制造业自动化运动控制流程工业自动化●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()83.4PLC的特点PLC的特点如下：抗干扰能力强，可靠性高控制系统结构简单，通用性强编程方便，易于使用功能强大，成本低设计、施工、调试的周期短维护方便●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()93.5PLC与其他控制系统的区别1.与继电器控制系统的区别控制逻辑：软－硬工作方式：并行－串行可靠性和可维护性控制速度定时控制设计和施工2.与IPC控制系统的区别3.与单片机控制系统的区别本质区别使用场合使用过程使用成本学习的难易程度●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()103.5PLC与其他控制系统的区别4.与DCS、FCS的区别DCS的特点PLC的特点FCS的特点三者之间的融合●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()113.6PLC的分类1.按I/O容量分小型机中型机大型机2.按结构形式分整体式模块式●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()123.7PLC的系统组成1.CPU2.存储器3.I/O单元4.电源5.通信接口6.扩展接口7.编程设备8.其他部件●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()133.8PLC的工作原理1.PLC的运行方式理解PLC的运行过程（和继电器系统比较）●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()143.8PLC的工作原理1.PLC的运行方式形象理解典型例子●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()153.8PLC的工作原理1.PLC的运行方式PLC的工作方式PLC的工作按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。工作过程上电处理扫描过程出错处理●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()163.8PLC的工作原理1.PLC的运行方式形象理解PLC的工作方式●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()173.8PLC的工作原理2.PLC扫描过程的中心内容输入采样阶段一般情况下，PLC对输入信号的要求程序执行阶段输出刷新阶段●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()183.8PLC的工作原理3.PLC对输入/输出的处理原则输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。程序执行结果取决于用户所编程序和输入/输出映像寄存器的内容及其他各元件映像寄存器的内容。输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果。输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。输出端子的接通和断开状态，由输出锁存器决定。●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()193.9PLC的编程语言1.PLC的编程语言概述IEC61131-3五种编程语言梯形图（LadderDiagram，LD）、功能块图（FunctionBlockDiagram，FBD）顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）结构化文本（StructuredText，ST）指令表（InstructionList，IL）●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()203.9PLC的编程语言2.梯形图：最常用、最直观的编程语言。名字的由来定义及内容能流的概念●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()213.8PLC的编程语言3.顺序功能图最常用、最方便的编程语言4.功能块图5.结构化文本未来最常用的PLC编程语言●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()223.8PLC的编程语言6.语句表助记符会逐渐被淘汰●可编程序控制器概述2020/1/23CopyrightbyWangYonghua()23本章小结及作业本章小结理解PLC和传统控制系统的本质区别PLC的特点PLC的发展趋势PLC与其他控制系统的区别PLC的工作方式深刻理解PLC的循环扫描过程（PLC的工作机理）最常用的编程语言－梯形图、功能图、ST作业：全部●可编程序控制器概述