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2020/9/61华北电力大学电力系09级2012.92020/9/62应用广泛：交通系统红绿灯的控制；电梯的控制；音乐喷泉；自动售货机。2006年的九月份，国家劳动和社会保障部向社会发布了一批新职业，其中有“可编程控制器系统设计师”职业。2020/9/63目前我国经济的发展主要特点：⑴、我国是制造业大国，是世界的生产加工中心，有大量的制造业用各种生产设备，大部分生产设备与PLC有关，需要大量精通PLC控制的人员。⑵、产业结构正在调整，逐渐由劳动力密集型转化为技术密集型，大量的新设备被采用，这些设备很多都和PLC控制相关，需大量的高技术设计开发人才。2020/9/64与PLC有关的从业人员主要有：⑴、企业的设备维护和维修人员；⑵、从事工控设备销售的人员；⑶、从事设备开发，编程的电气工程师。2020/9/65国内应用较多的PLC产品生产厂家主要包括：·德国西门子公司，·美国罗克韦尔自动化公司，·欧洲ABB集团，·三菱电机公司。2020/9/66课用教材：《可编程控制器原理及应用》，郁汉琪主编，中国电力出版社，2010年。推荐参考书：1、王兆义.可编程控制器教程，机械工业出版社.2000.2、齐蓉.可编程计算机控制器原理及应用，西北工业大学出版社，2002.3、刘继修，PLC应用系统设计，福建科学技术出版社，2007年.4、何乙平，常用PLC应用手册，电子工业出版社，2008年.2020/9/67成绩评定·期末闭卷笔试（70%）·期中测验（20%）·平时作业，到课率（10%）答疑时间：每周四下午.答疑地点：在教一楼409（供电教研室）（电话：18803124515）2020/9/68可编程控制器原理及应用第一部分:PLC的原理及组成第二部分:PLC的指令系统第三部分:PLC控制系统设计与应用2020/9/69第一章概述第一节PLC的发展简史及定义一、可编程控制器的产生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(GM)公司，要求制造商为其汽车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。2020/9/610GM10条(是可编程序控制器出现的直接原因):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。2020/9/6112020/9/612美国数字设备公司（DEC公司）根据GM公司招标的技术要求，在1969年研制出了第一台可编程控制器。这个控制器在GM公司的汽车自动装配线上使用，并获得成功。紧接着，德国引入这项技术，可编程控制的研制、开发、应用开始迅速地发展起来。2020/9/613二、可编程控制器的发展及定义1、可编程控制器的发展自1969年开始，至70年代中期，这一时期主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController)。2020/9/61470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。2、2种可编程控制器通常的微型可编程控制器；大工业生产控制的可编程控制器。2020/9/6151）微型可编程控制器，最普通最常见PLC。用于各个行业的自动控制。特点是局部、小规模控制。编程语言是梯形图和指令表（现在可以用高级语言）。2）大工业生产控制的可编程控制器，与计算机的发展相同步，控制核心部分是计算机。其软件系统是专用的工业控制软件，硬件比一般的电脑抗干扰性强。编程语言是FORTRAN、Vc、C++等高级编程语言。如仿真控制中心开发的电厂仿真系统，还有海港码头煤炭、货物的运输、装卸等的控制，也是用计算机进行控制的。德国西门子公司和美国通用电气公司，就以生产、开发功能全面、配置复杂的大型控制的PLC为主。通过电缆通讯整套PLC控制系统可以控制10公里以内的设备。2020/9/6163、可编程控制器的定义及4个基本特点1）定义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”。2020/9/6172）、PLC的4个基本特点（根据定义）一是：“一种数字运算操作的电子系统”，而不是“模拟操作的系统”。二是采用针对具体用户的指令，有可编程序的功能，能完成“逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作”。这些智能化功能的目的是为了完成设定的任务。可编程与不可编程2种控制器。三是输入和输出有数字式和模拟式两种。四是容易“与工业系统联成一个整体、易于扩充”。扩充的含义就是可以在原来可编程控制器的基础上，增加一些输入输出口，增加一些功能来完成更多的任务。2020/9/618三．PLC与传统继电器控制系统的比较1、PLC与传统继电器控制的区别①组成器件不同：继电器控制线路由物理继电器组成。PLC中是“软继电器”，无磨损现象,“0”和“1”对应实际继电器的“断开”和“闭和”两种状态，功能一样。2020/9/619②触点数量不同继电器触点数量有限，用于控制的继电器触点数量一般只有4-8对，PLC中有无数软继电器触点。③实施控制的方法不同继电器的控制是通过各种继电器之间的实际接线实现的，所以功能专一，不灵活。PLC的控制由软件编程实现，容易改变，灵活多变。2020/9/620④工作方式不同继电器控制线路中，当电源接通时，线路中的继电器都处于受约束状态，该吸合的继电器都同时吸合，其它的受条件约束不能吸合，处于继电器并行工作方式。PLC的控制线路中，PLC是周期性扫描工作方式，内部软继电器，即存储器中的单元是顺序接通的，是串行工作方式。⑤PLC的输出特点PLC的输出特点周期性扫描串行工作方式，有输入/输出的滞后现象，不允许双重输出。继电器可以多重输出。2020/9/6212、PLC与传统继电器控制系统的性能比较①可靠性PLC：使用大规模集成电路，无活动元件、可靠性高。继电器控制系统：元器件多，活动部件多，故障率高、可靠性差。②适应性（灵活性）PLC：外部控制环境的改变只需改变用户程序，适应性强。利用扩展单元进行扩展，灵活方便。继电器控制系统：重新设计硬件电路和接线，适应性差。2020/9/622③实时性PLC：指令执行时间短，实时性好。继电器控制系统：继电器动作时间常数长，实时性差。④维护工作量PLC：有自我诊断功能，维护简单。继电器控制系统：硬件检查、接线复杂，维护工作量大。⑤使用寿命PLC：无可动部件，寿命长。继电器控制系统：活动部件易损坏，寿命短。2020/9/623四、继电器简介是一种信号变换器件，将一些电量或非电量的信号变换为“0”“1”两种状态。2020/9/624（一）、继电器种类按感受元件所反应的物理量的不同，可以分为电量型和非电量型两种。1、非电量型瓦斯、速度、温度继电器。2、电量型按动作原理：电磁型、感应型、整流型、晶体管型。按反应电量的性质分：电流型、电压型。按所起的作用：中间、时间、信号继电器。2020/9/625（二）、对继电器的要求1、动作值的误差要小。也就是要求继电器在整定值附近动作，以免引起误动作，或者降低保护的灵敏度。2、接点可靠。对于常闭接点，接点要有一定压力。对于常开接点，闭合时要有一定行程。3、返回时间要短。继电器动作，将故障切除后，继电器应该在最短的时间内返回起始位置，以便准备下一次动作。2020/9/6264、消耗功率要小。继电器消耗的功率是指继电器线圈在额定状态下（U或I）所消耗的功率。继电器消耗的功率小，可以减轻互感器二次的负担。2020/9/627第二节PLC的特点及应用一、PLC控制系统的特点（一）可靠性高、抗干扰能力强1、硬件措施•屏蔽：用导电、导磁良好的材料对内部的主要部件进行屏蔽。•滤波：滤除干扰信号。•隔离：内部的CPU与输入输出电路之间的隔离。•模块式结构：更换迅速。2020/9/6282、软件措施•故障检测：定期检测外部环境（电源电压、强干扰信号等）。以便及时处理。•信息保护与恢复：信息保护与恢复软件能够在突发的故障出现时，将PLC内部信息进行保护，不遭破坏。一旦PLC恢复正常工作，就恢复原来的信息，使PLC正常工作。如自动化啤酒装箱系统的PLC控制。2020/9/6292020/9/630•警戒时钟WDT：程序循环执行一次的时间超过的设定值，表示程序进入了死循环，要立即报警。•对程序进行检查：一旦程序有错，立即报警，并停止执行程序。2020/9/631（二）通用性强、使用方便。PLC产品已经系列化和模块化，用户自己不需要设计和制作硬件装置，只需要根据控制要求进行模块的配置。用户的工作就是根据实际控制需要设计、编写应用程序。（三）采用模块化结构，系统组合灵活方便。各模块之间由总线方式相连，系统可自行组合。（四）编程语言简单、易学，便于掌握。主要是梯形图和指令表，二者之间可以互相转换。梯形图直观简单，可以自动转换成指令表。2020/9/632（五）系统设计周期短。用户不需要自己设计硬件电路，省去了硬件部分设计、调试、试验环节，使整个控制系统的设计周期大大缩短。（六）对生产工艺的改变适应性强。（七）安装简单、调试方便、维护工作量小。2020/9/633二、PLC的应用类型（一）开关量逻辑控制利用PLC的逻辑运算能力，来实现各种简单或复杂的逻辑控制。可取代传统继电器系统和顺序控制器。（二）模拟量控制PLC中有A/D和D/A转换模块。A/D模块能将现场的模拟量如温度、压力、速度等转换为数字量。对这些量进行处理后，再对模拟量进行控制。（三）过程控制PLC中有PID控制模块。对一个系统中的物理参数进行闭环过程控制：如电厂锅炉系统中水和汽的温度、流速和流量的控制，使其保持在一定的范围内。2020/9/634（四）定时和计数控制PLC可以通过几十甚至上百个定时器和计数器。可以对工业过程进行定时控制和计数控制。（五）顺序控制PLC取代了传统的继电器控制。对一个系统进行周期性的循环控制。（六）数据处理对输入的大量数据进行处理，然后输出处理结果。（七）通信和联网PLC的通信功能，可以对远方的I/O口进行控制。还可以在PLC之间、PLC和上一级计算机之间进行通信。2020/9/635三、PLC的应用领域1、应用领域钢铁、电力、采矿、水泥、石油、化工、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等行业.2、应用举例【1】高楼供水系统【2】霓虹灯PLC控制【3】花式喷水池【4】五层楼电梯PLC控制2020/9/636【1】高楼供水系统2020/9/637【2】霓虹灯PLC控制2020/9/638霓虹灯输出控制分配表：Y0庆Y1祝Y2建Y3国Y45Y50Y6周Y7年Y10（蓝圈）Y11（方框）Y12（白云）Y13（音符）2020/9/639【3】花式喷水池循环喷水方式是：中间水柱喷水10s后，第一环4个喷水10s。接着第二环8个喷水10s然后第三环12个喷水10s最后所有同时喷水10s。2020/9/640T1、T2、T3、T4、T5是5个100毫秒的PLC内部定时器。在X0启动时，初始化，赋予的定时时间分