1、可編程序控制器應用技術李斌 湖南信息職業(yè)技術學院可編程序控制器原理及應用電子教案 主講:李斌 適應班級:電氣0601班 教材:FX系列PLC編程及應用 廖常初主編 機械工業(yè)出版社Programmable Logic Controller 簡稱P L C課程特點及學習要求特點： 本課程實踐性很強，突出可編程控制器的應用。要求： 掌握可編程控制器原理，從自動化產(chǎn)品的角度，了解其使用，包括產(chǎn)品選型，控制系統(tǒng)設計，安裝調(diào)試。認真做好每一次實驗。第1章概述本章要點熟悉PLC 結構特點了解PLC的應用領域掌握PLC工作原理難點PLC的 工作原理課時安排:2課時第1章 可編程序控制器概述 1.1-可編程序控

2、制器的歷史與發(fā)展60年代 繼電接觸控制系統(tǒng)優(yōu)點：簡單 易懂 價格便宜缺點：硬設備多 接線復雜 改變設計困難。一. 可編程序控制器的歷史1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號不斷更新的需要，提出了十條技術指標在社會上公開招標，制造一種新型的工業(yè)控制裝置。第1章 可編程序控制器概述1.1 可編程序控制器的歷史與發(fā)展一. 可編程序控制器的歷史 （1）容易編程 （2）采用模塊式結構 （3）成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭 （4）具有數(shù)據(jù)通訊功能 （5）輸入輸出電源使用市電 （6）能在惡劣環(huán)境下工作 （7）存儲設備可擴充至4K個存儲字節(jié) （8）系統(tǒng)擴展時原系統(tǒng)只需很小的改動

3、（9）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng) （10）設備體積小于繼電器控制柜1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)招標的要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成功。1980年美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）正式將其命名為可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱 PC。第1章 可編程序控制器概述1.1 可編程序控制器的歷史與發(fā)展一. 可編程序控制器的歷史1969年美國研制出世界上第一臺PLC以后，日本、德國、法國等國相繼研制了各自的PLC。70年代中期，PLC進入了實用化階段。70年代末和 80年代初，PLC進入了成熟階段。二. 可編程序控制器

4、的發(fā)展1.1 可編程序控制器的歷史與發(fā)展1. PLC的國外狀況 美國PLC發(fā)展得最快：1984年有48家，生產(chǎn)150多種PLC；1987年有63家，生產(chǎn)243種PLC；1996年有70余家，生產(chǎn)近300種PLC。著名廠家有AB（AllenBradley）艾倫一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GEFANUC公司，TI（Texas Instrument）德州儀器公司，WESTHOUSE Electric西屋電氣公司， IPM（International Parallel Machines）國際并行機器公司等。1. PLC的國外狀況 歐洲PLC的廠家有60余家: 西門子（Siemens）于1

5、973年研制出第一臺PLC。金鐘默勒 （Klockner Moeller Gmbh）， AEG，法國的TE(Telemecanique）(施耐德）瑞士的Selectron公司等。1. PLC的國外狀況 1971年，日本從美國引進PLC技術，由日立公司研制成功日本第一臺PLC。 日本生產(chǎn)PLC的廠家有40余家：三菱電機(MITSUBISHI),歐姆龍(OMRON),富士電機（Fuji Electric）,東芝（TOSHIBA）,光洋（KOYO),松下電工（MEW）,和泉（IDEC）,夏普(SHARP）,安川等公司。2. PLC的國內(nèi)狀況我國在 70年代末和 80年代初開始引進PLC。我國早期獨立

6、研制PLC的單位有：北京機械工業(yè)自動化研究所，上海工業(yè)自動化儀表研究所，大連組合機床研究所，成都機床電器研究所，中科院北京計算機所及自動化所，長春一汽，上海起重電器廠，上海香島機電公司，上海自力電子設備廠等單位。以上諸單位都沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。2. PLC的國內(nèi)狀況遼寧無線電二廠引進德國西門子技術生產(chǎn)PLC；無錫電器和日本光洋合資生產(chǎn)的 PLC;中美合資的廈門 AB公司生產(chǎn)的PLC；上海香島機電公司引進技術生產(chǎn)的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。3. PLC的發(fā)展趨勢 （1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展 （CPU處理速度nS級；內(nèi)存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠

7、性 （超大型和超小型）（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I0（5）加強聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結構OMAC （open Modular Architecture for Control）4. PLC著名品牌1993年中國PLC市場排行榜上的世界十大廠家：美國 AB公司 （AllenBradley）德國西門子公司（Siemens）美國GEFanuc公司美國的莫迪康（Modicon）和法國的TE電器公司日本歐姆公司（OMRON）日本三菱電機株式會社（MITSUBISHI）日本富士電機株式會社（Fuji Electric

8、）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）日本松下電工株式會社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd）4. PLC著名品牌根據(jù)美國 Automation Research Co（ARC）的商情調(diào)查，在1994年PLC市場上，最大的5家PLC制造商是:SIEMENS，AllenBradly，（Rockwell) AEG Schneider，三菱電機, OMRON(立石電機）（1996年中國PLC市場）一、PLC的定義國際電工委員會（ IEC）于 1982年11月和 1985年1月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控

9、制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設計”。1.2 可編程序控制器的基本結構及特點二、PLC的分類（1）按 IO點數(shù)分類IO點數(shù)小于 32為微型PLC；IO點數(shù)在32128為微小型PLC；IO點數(shù)在128256為小型PLC；IO點九在2561024為中型PLC；IO點數(shù)大于1024為大型PLC；IO點數(shù)在4000以上為超大型P

10、LC。以上劃分不包括模擬量I0點數(shù)，且劃分界限不是固定不變的。1.2 可編程序控制器的基本結構及特點（2）按結構形式分類整體式PLC： 又稱單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、CPU、I0部件都集中裝在一個機箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結構。模塊式PLC：將PLC各部分分成若干個單獨的模塊，如 CPU模塊、I0模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結構，有的小型PLC也采用這種結構。有的PLC將整體式和模塊式結合起來，稱為疊裝式PLC。 1.2 可編程序控制器的基本結構及特點二、PLC的分類 可靠性高(平均無故障時間3-5

11、萬小時）編程簡單通用性強體積小、結構緊湊、安裝、維護方便 1.2 可編程序控制器的基本結構及特點三、PLC的優(yōu)點主要是PLC的軟、硬件體系結構是封閉而不是開放的：如專用總線、專家通信網(wǎng)絡及協(xié)議，I/O模板不通用，甚至連機柜、電源模板亦各不相同。編程語言雖多數(shù)是梯形圖，但組態(tài)、尋址、語言結構均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。SIEMENS等公司已經(jīng)開發(fā)出以個人計算機為基礎，在Windows平臺下，結合IEC11313國際標準的新一代開放體系結構的PLC。 1.2 可編程序控制器的基本結構及特點四、PLC的缺點一、PLC的應用領域PLC在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用，在國內(nèi)外已廣泛應 用于

12、機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、 交通等行業(yè)。經(jīng)驗表明， 80 以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。在日本，凡8個以上中間繼電器組成的控制系統(tǒng)都已采用PLC來取代。 1.3 可編程序控制器的應用領域和發(fā)展趨勢二、PLC的發(fā)展趨勢 1.3 可編程序控制器的應用領域和發(fā)展趨勢 （1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展 （CPU處理速度nS級；內(nèi)存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性 （超大型和超小型）（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I0（5）加強聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結構OMAC（open Modular Architecture for Control）第1章 可編程序控制器概述 1.4 可編程序控制器的工作原理輸入模塊輸出模塊CPU模塊可編程序控制器按鈕選擇開關限位開關電源接觸器電磁閥指示燈電源 編程器PLC控制系統(tǒng)示意圖1.4 可編程序控制器的工作原理一、 PLC 的工作狀態(tài)：運行狀態(tài) (RUN): 輸入處理 執(zhí)行程序 輸出處理 內(nèi)部處理 通訊處理停止狀態(tài)(STOP): 內(nèi)部處理 通訊處理1.4 可編程序控制器的工作原理二、 P