第1章可编程序控制器概述(2003)

第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝教材《可编程控制器原理与应用》.杨公源.电子工业出版社参考教材[1]《可编程序控制器原理及应用》.王卫兵.机械工业出版社[2]《可编程序控制器原理与程序设计》.谢克明.电子工业出版社第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝教学安排24学时（1）学时、实验情况1.5学分（2）成绩评定40％平时成绩60％考试成绩作业及出勤实验情况授课18学时，实验6学时第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝本章主要内容☑可编程序控制器的作用☑可编程序控制器产生的原因☑可编程序控制器的发展过程1-1引言1-2可编程序控制器的概念☑日本电气控制学会对PLC的定义☑国际电工委员会（IEC）对PLC的定义☑我们对可编程序控制器的理解1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成☑PLC的软件组成☑PLC的特点1-4PLC的发展趋势1-5本课程的安排第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝PLC有什么用？☑可编程序控制器的作用1-1引言输入单元位置控制单元用于伺服电机驱动控制的信号线手持编程器PLC控制面板直流伺服电机直流伺服电机直流伺服电机驱动器过程控制计算机工厂计算机控制器件PLC位置控制系统第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝什么时间？谁提出要造PLC？二十世纪六十年代末期，美国汽车制造工业竞争十分激烈，为了适应市场从少品种大批量生产向多品种小批量生产的转变，为了尽可能减少转变过程中控制系统的设计制造时间，减少经济成本，1968年美国通用汽车公司GM（GenerlMotors）公开招标，要求用新的控制装置取代生产线上的继电接触器控制系统。什么时间？谁最先造出世界上的第一台PLC？1969年美国数字设备公司DEC（DIGTAL）根据上述要求，首先研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14，用于通用汽车公司的生产线，取得了满意的效果。1-1引言☑可编程序控制器产生的原因第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-1引言☑可编程序控制器产生的原因美国通用汽车公司公开招标的内容是什么？1.编程简单，可在现场修改程序；2.维护方便，最好是插件式；3.可靠性高于继电器控制柜；4.体积小于继电器控制柜，能耗较小；5.可将数据直接送入管理计算机，便于监视系统运行状态；6.在成本上可与继电器控制装置相竞争，即有较高的性能价格比；第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-1引言☑可编程序控制器产生的原因美国通用汽车公司公开招标的内容是什么？7.输入开关量可以是交流115V电压信号（美国电网电压110V）；8.输出的驱动信号为交流115V、2A以上容量，能直接驱动电磁阀线圈；9.具有灵活的扩展能力，在扩展时，原系统只需很小变更即可达到最大配置；10.用户程序存储容量至少在4KB以上。第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝PLC从产生到现在经历了几代的发展过程？第二代PLC（1973～1975年）：采用了8位微处理器及半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本可分为：第一代PLC（1969～1972年）：大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种单一，没有形成系列化。1-1引言☑可编程序控制器的发展过程第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝第四代PLC（1983年～现在）：不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reducedinstructionsetcomputer)精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。第三代PLC（1976～1983年）：随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量的使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。1-1引言☑可编程序控制器的发展过程第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝由于PLC的发展，使其功能已经远远超出了逻辑控制的范围，因而用“PLC”已不能描述其多功能的特点。1980年，美国电气制造商协会(NEMA)给它起了一个新的名称，叫programmablecontroller”，简称PC。由于PC这一缩写在我国早已成为个人计算机(personalcomputer)的代名词，为避免造成名词术语混乱，因此在我国仍沿用PLC表示可编程控制器。正是由于PLC具有多种功能，并集三电（电控装置、电仪装置、电气传动控制装置）于一体，使得PLC在工厂中备受欢迎，用量高居首位，成为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。1-1引言☑可编程序控制器的发展过程第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-2可编程序控制器的概念可编程序控制器是将逻辑运算、顺序控制、时序、计数以及算术运算等控制程序，用一串指令形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制的装置。☑日本电气控制学会对PLC的定义☑国际电工委员会（IEC）对PLC的定义可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，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器系统连成一体、易于扩充功能的原则设计。第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-2可编程序控制器的概念☑我们对可编程序控制器的理解可编程序控制器是基于计算机技术和自动控制理论而发展起来的不同于普通计算机的计算机控制装置，它在系统结构、硬件组成、软件结构以及I/O通道、用户界面等诸多方面都有其特殊性。早期的可编程序控制器主要用于顺序控制，例如代替以继电器控制盘为主的各种顺序控制装置，现在可编程序控制器的应用不再限于顺序控制，已开始用于闭环过程控制（如DDC控制）。随着其扩展能力和通信能力的发展，它将越来越多地应用于更为复杂的分布式计算机控制系统中。第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成中央处理单元CPU输入输出接口存储器I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成中央处理单元中央处理单元主要由微处理器CPU、存储器ROM/RAM和微处理器I/O接口组成。⑴、微处理器CPUCPU作为整个PLC的核心起着总指挥的作用，是PLC的运算和控制中心。⑵、存储器RAM/ROM存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。⑶、微处理器I/O接口它一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成，负责微处理器及存储器与外部设备的信息交换。第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成电源部件将交流电源转换成供PLC的中央处理器、存储器等电子电路工作所需要的直流电源，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。电源电源指示外部连接端子第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝输入输出接口输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。均采用模块式。输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子+–内部电路3.3k1000PF470PLCXn+24V–1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成（输入接口电路）第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成（输出接口电路）继电器输出以继电器形式为例：PLC内部电路内部电路JYCOM+-交流电源或直流电源1.继电器--低速大功率2.可控硅--高速大功率3.晶体管--高速小功率输出有几种方式？第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成编程器编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与中央处理器单元联系，完成人机对话操作。PLC手持编程器操作键数字键指令键工作方式开关通信电缆液晶显示窗口第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成通信接口用于PLC与计算机、PLC、变频器、触摸屏等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。通信接口PLC与计算机通信PLC与智能单元通信第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的硬件组成中小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的，为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。扩展接口连接电缆第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的软件组成☼开关量逻辑控制程序☼模拟量运算控制程序☼闭环控制程序☼工作站初始化程序PLC由硬件系统组成，由软件系统支持，硬件和软件共同构成了PLC系统。PLC的软件系统可分为：☼系统管理程序用户☼指令解释程序☼标准化模块程序系统程序用户程序第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的软件组成第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的软件组成第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程序控制器概述☝1-3PLC的组成及特点☑PLC的软件组成第1章PLC可编程序控制器概述☝内蒙古工业大学电力学院自动化系第1章PLC可编程