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主讲：陈昌松电话：18971513992QQ：5830141271一、可编程控制器概述可编程控制器（ProgrammableLogicController简称PLC），是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起采的以微处理器为核心，集微电子技术，自动化技术，计算机技术，通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型高可靠性工业自动化控制装置。其控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展、通用性强。PLC以其优异的性能，低廉的价格和高可靠性等优点，在机械制造、冶金、矿山、化工、煤炭、汽车、纺织、食品等诸多行业的自动控制系统中得到广泛应用。正在迅速改变工业自动控制的面貌和进程。与机器人技术、CAD/CAM技术并称为现代工业生产自动化的三大支柱。2一、可编程控制器概述本章主要介绍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、主要类型、发展趋势及概况，介绍了PLC的基本原理、FX系列PLC型号命名、PLC的组成。FX系列PLC内部各类软元件资源，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器等。3什么是PLC？1.可编程控制器的定义是一种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，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。通用叫法中文名称为可编程控制器；英文名称为ProgrammableLogicController，简称PLC。一、可编程控制器概述41.可编程控制器的定义1987年，国际电工委员会（IEC）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、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”。52.可编程控制器的产生因为继电器逻辑电路配线复杂62.可编程控制器的产生背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。71968年，GM公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V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;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。2.可编程控制器的产生81969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。93.可编程控制器的特点１．无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强具有较强的抗干扰能力，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均无故障时间高，故障恢复时间短。（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ＲＣ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）简化编程语言，对信息进行保护和恢复，设置警戒时钟ＷＤＴ。对程序和动态数据进行电池后备10２．丰富的Ｉ／Ｏ接口模块，硬件配套齐全，适应性强ＰＬＣ具有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、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。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，它还有多种通信联网的接口模块等等。11３．采用模块化结构硬件配套齐全使用方便适应性强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均采用标准化、系列化、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且扩充方便、组合灵活，用户可根据需要灵活方便的象搭积木一样进行系统配置。就象组装一台电脑一样简单。12４．编程方法简单易学，ＰＬＣ的编程大多采用类似于继电器控制线路形式的梯形图编程，形象直观，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。一般只需要五六天的训练课程即能学会编程和使用。现在许多ＰＬＣ还提供功能很强的其他编程手段，以满足各种不同的需要。另外，当生产流程改变时，可以现场改变程序，使用非常方便、灵活。135、系统的设计、安装调试工作量少，调试简单PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与PLC的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制系统少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障146．维护方便，维修工作量小ＰＬＣ故障率低，有完善的自诊断能力。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，可以迅速的查明故障，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。157．体积小、重量轻、速度快，能耗低由于ＰＬＣ是专为工业控制而设计的专用计算机，其结构紧密、坚固、小巧、抗干扰能力强，易于装入机械设备内部，因而成为“机电一体化”较理想的控制设备，广泛用于数控、机器人、过程流程控制等领域。是“机电一体化”特有的产品。而且ＰＬＣ采用软件控制，其控制速度取决于内部ＣＰＵ运行速度和扫描周期（一般小于１００ｍｓ），比继电器的动作快得多。163.可编程控制器的特点无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强通用性强，控制程序可变，使用方便硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强编程简单，容易掌握系统的设计、安装、调试工作量少维修工作量小，维护方便体积小，重量轻、速度快、能耗低.17PLC的发展历程诞生于20世纪60年代末:MODICON084是世界上第一种投入生产的PLC。崛起于20世纪70年代：首先在汽车流水线上大量应用。成熟于20世纪80年代：全面采用微电子处理器技术，得到大量推广应用，年销售始终以高于20%的增长率上升，奠定了其在工业控制中不可动摇的地位。突破于20世纪90年代：从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展；编程语言和应用多样化。18我国ＰＣ技术的应用与发展始于１９７３年，近年来引进了一些国外的ＰＣ产品，主要有：美国的ＧＥ系列、Ｍ系列；德国西门子公司的Ｓ系列；日本三菱公司的ＦX系列、Ａ系列、ＥＸ系列及松下、欧姆龙等PLC。已自行开发出国产化产品，如ＧＫ４０，ＭＰＣ－１０，ＭＰＣ－００１Ａ，ＫＢ－４０，ＢＣＭ－ＰＩＣ等系列可编程序控制器，得到用户好评，取得了良好的经济效益194.可编程控制器的应用领域PLC的应用范围极其广阔，经过30多年的发展，目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通运输、轻纺、环保等各行各业。几乎可以说，凡是有控制系统存在的地方就有PLC概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。204.可编程控制器的应用领域211．开关量控制这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。222．模拟量控制目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。大、中型的PLC还具有PID闭环控制功能，运用PID子程序或使用专用的智能PID模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。随着PLC规模的扩大，控制的回路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成较复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用场合。233．运动控制运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计算机数控装置（CNC）组合成一体，构成先进的数控机床。244．数据处理现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。255．通信联网通信联网是指PLC与PLC之间、PLC与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS—232或RS—422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。264.可编程控制器的应用领域274.可编程控制器的应用领域284.可编程控制器的应用领域294.可编程控制器的应用领域304.可编程控制器的应用领域314.可编程控制器的应用领域324.可编程控制器的应用领域334.可编程控制器的应用领域344.可编程控制器的应用领域355.可编程控制器的发展1）、高性能、高速度、大容量发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC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盘。362）、向小型化和大型化两个方向发展小型PLC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、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型PLC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、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。5.可编程控制器的发展373）、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块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。PLC的联网与通信有两类：①PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；②PLC与计算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，PLC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。5.可编程控制器的发展384)、增强外部故障的检测与处