探尋工控大腦——可編程控制器（PLC）的科技之美PLC的工作原理“一人踏織自成，不用提花之人，閑住花樓，亦不設(shè)衢（qu二聲）盤與衢腳也。”——《天工開物》PLC的發(fā)展PLC工廠的底層控制核心1969年誕生之初黨的二十大報(bào)告提出：推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。這為先進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展指明了方向。PLC的發(fā)展目前我國擁有全球產(chǎn)業(yè)門類最齊全、產(chǎn)業(yè)體系最完整的制造業(yè)。持續(xù)保持世界第一制造大國地位。

可編程控制器作為工業(yè)控制系統(tǒng)中的大腦、心臟，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動控制中，已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置。PLC的發(fā)展可編程控制器（PLC）機(jī)器人CAD/CAM自動檢測技術(shù)現(xiàn)代工業(yè)自動化的的四大支柱PLC應(yīng)用技術(shù)課程的核心可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用高職機(jī)電一體化、電氣自動化、工業(yè)機(jī)器人、智能控制技術(shù)等自動化類專業(yè)的核心課程。掌握可編程控制器在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的硬件選型、工業(yè)應(yīng)用編程、系統(tǒng)安裝和調(diào)試；能夠具備掌握分析問題、解決問題的系統(tǒng)化思維能力；具有良好的工程素養(yǎng)與軟技能，成長為一個(gè)合格的自動化工程師。我們能做些什么？工業(yè)級控制解決方案學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要內(nèi)容有：九個(gè)部分。將PLC的硬件結(jié)構(gòu)、內(nèi)部資源、常用指令編程方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等融入到不同項(xiàng)目中，循序漸進(jìn)，強(qiáng)化理解，逐步深入。以學(xué)習(xí)者為主體，突出實(shí)踐操作內(nèi)容，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，使學(xué)習(xí)更具針對性和目標(biāo)性。通過經(jīng)典項(xiàng)目講授和實(shí)踐安排交融漸進(jìn)，逐步滲透，由淺入深，層層遞進(jìn)，理實(shí)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者PLC工程應(yīng)用能力。采用任務(wù)驅(qū)動的方式，將每個(gè)項(xiàng)目分解為若干個(gè)實(shí)際任務(wù)，展現(xiàn)自動化控制技術(shù)人員所需的專業(yè)知識和技能，便于學(xué)習(xí)PLC控制系統(tǒng)的內(nèi)涵和工程實(shí)踐規(guī)范。01020304如何學(xué)好這門課？第一，我們思想上要真重視，行動上要真務(wù)實(shí)，相信你會學(xué)有所成。第二，要自信，“自信人生二百年，會當(dāng)水擊三千里”。第三，要善于思考，勤動手。第四，要擴(kuò)展學(xué)習(xí)。PLC的初學(xué)者PLC的模擬量處理、運(yùn)動控制、編程、網(wǎng)絡(luò)通訊PLC的基礎(chǔ)知識——

PLC的過去、現(xiàn)在和未來可編程控制器ProgrammableLogicControllerPLCPLC的產(chǎn)生傳統(tǒng)繼電控制缺點(diǎn)：體積大、可靠性低，故障排除困難、接線復(fù)雜、不易更改、對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。PLC的產(chǎn)生1968年，美國通用汽車公司（GM）提出十項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：PLC的產(chǎn)生（發(fā)展過程）第一臺PLCPDP-14PLC的發(fā)展僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等順序控制功能，僅用來取代傳統(tǒng)的繼電控制；20世紀(jì)60年代末期20世紀(jì)70年代中期微處理技術(shù)應(yīng)用，不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能；20世紀(jì)70年代末實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)引入PLC中功能發(fā)生了飛躍，運(yùn)算速度更高、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)；20世紀(jì)80年代初在先進(jìn)工業(yè)國家獲廣泛應(yīng)用，發(fā)展至大規(guī)模、高速度、高性能及產(chǎn)品系列化。PLC進(jìn)入成熟階段；20世紀(jì)末期出現(xiàn)大型機(jī)和超小型機(jī)，誕生了各種各樣的特殊功能模塊/特殊功能單元。PLC的應(yīng)用PLC的應(yīng)用（1）可靠性高、抗干擾能力能強(qiáng)；（2）編程簡單、使用方便；（3）功能完善、通用性強(qiáng)；（4）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，能耗低易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC的品牌西門子S7-300西門子S7-400西門子S7-1200西門子S7-200西門子S7-1500PLC的品牌法國施耐德

SchneiderElectricPLC的品牌美國AB

（羅克韋爾自動化）

Allen-Bradley(RockwellAutomation)PLC的品牌日本三菱

MISUBISHIFU3UQ系列PLC的品牌不僅有小型PLC、中型PLC、也推出了稱作智能控制器的中大型PLC。H3U系列H5U系列AM600系列AM400系列AC700系列AC7800系列PLC的品牌無錫信捷小型XC/XD系列薄型XL系列中型XG系列PLC的品牌思考與小結(jié)思考與小結(jié)PLC的產(chǎn)生PLC的發(fā)展PLC的應(yīng)用PLC的品牌PLC的特點(diǎn)小

結(jié)（1）用過哪些品牌的PLC？（2）是否接觸到采用PLC作為控制器的生產(chǎn)和生活設(shè)備？PLC的基礎(chǔ)知識——

PLC分類和應(yīng)用

1969年研制成功了第一臺可編程序控制器，由于

當(dāng)、時(shí)主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算。故稱

為：可編程序控制器（ProgrambleLogicController）。PLC的定義1987年，國際電工委員會（IEC）對PLC進(jìn)行了定義：01可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。02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(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。01可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC的分類整體式PLC是將電源、CPU和I/O接口等組件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。1.

按結(jié)構(gòu)形式分類：為整體式、模塊式、疊裝式。PLC的分類模塊式PLC是將PLC各組成部分分別制作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模塊裝在框架的插座上。模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。1.

按結(jié)構(gòu)形式分類：為整體式、模塊式、疊裝式。PLC的分類1.

按結(jié)構(gòu)形式分類：為整體式、模塊式、疊裝式。疊裝式是將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，把CPU、電源和I/O接口等各自獨(dú)立的模塊用電纜進(jìn)行連接，并且各模塊可以一層層疊裝，不但系統(tǒng)可靈活配置，還可做得小巧。PLC的分類2.

按功能分：低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC。低檔PLC具有運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位、自診斷以及監(jiān)控等基本功能可以少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較以及通信功能主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)PLC的分類2.

按功能分：低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC。中檔PLC具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O。子程序調(diào)用及通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還增設(shè)中斷控制、PID控制等功

能，適用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。PLC的分類2.

按功能分：低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC。高檔PLC增加了帶符號運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、二次方根運(yùn)算及其其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等高檔PLC具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可適用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化。PLC的分類3.按I/O點(diǎn)數(shù)分：可分為小型PLC、中型PLC和大型PLC。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下，主要用于開關(guān)量的控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)的控制、順序控制和少量模擬量的控制。中型的I/O點(diǎn)數(shù)為256~2048點(diǎn)之間，主要用于較復(fù)雜系統(tǒng)的邏輯控制、閉環(huán)過程的控制。大型的I/O點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)以上。其中I/O點(diǎn)數(shù)超過8092點(diǎn)的為超大型PLC。主要用于大規(guī)模過程控制、集散式

控制、工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。PLC的應(yīng)用目前，PLC已廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械制造、能源電力、汽車、交通、食品、物流、醫(yī)療設(shè)備、環(huán)境保護(hù)、智能建筑及文化娛樂等各行業(yè)。PLC的應(yīng)用利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯運(yùn)算可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制和自動生產(chǎn)線：PLC的應(yīng)用利用PLC的運(yùn)動控制模塊對步進(jìn)電機(jī)和伺服電動機(jī)進(jìn)行單軸和多軸位置控制，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備：PLC的應(yīng)用大、中型PLC具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，所以PLC可以應(yīng)用于鍋爐反應(yīng)、釀酒及閉環(huán)控制位置速度控制和速度等方面的過程控制。三菱伺服MR-J4-B使用全閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)的系統(tǒng)PLC的應(yīng)用現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序和查表功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳輸給其他裝置進(jìn)行處理：PLC的應(yīng)用根據(jù)控制需求，PLC與PLC、PLC與上位機(jī)之間、以及PLC與其他智能設(shè)備（如變頻器、觸摸屏等）之間要形成一定程度的通信?！凹泄芾怼⒎稚⒖刂啤毙〗Y(jié)與思考PLC定義PLC分類PLC應(yīng)用知識點(diǎn)小結(jié)PLC的基礎(chǔ)知識——

S7-1200的硬件結(jié)構(gòu)?

西門子S7-1200系列PLC簡介? 西門子S7-1200PLC基本單元認(rèn)識?

小結(jié)與思考西門子S7-1200系列PLC簡介大型機(jī)中型機(jī)小型機(jī)SIMATICS7-400高端的離散和過程自動化系統(tǒng)中使用的控制器模塊SIMATICS7-1500SIMATICS7-300中高端的離散和過程自動化系統(tǒng)中使用的控制器模塊中端的離散自動化系統(tǒng)中使用的控制器模塊SIMATICS7-1200SIMATICS7-200CN低端的離散自動化系統(tǒng)和獨(dú)立自動化系統(tǒng)中使用的小型控制器模塊低端的離散自動化系統(tǒng)和獨(dú)立自動化系統(tǒng)中使用的緊湊型控制器模塊SIMATICLOGO低端的獨(dú)立自動化系統(tǒng)和簡單的開關(guān)控制解決方案使用的智能控制器模塊西門子S7-1200系列PLC簡介S7-1200是西門子公司新一代的模塊化小型plc，主要有cpu模塊、信號板、信號模塊、通信模塊和編程軟件組成，各種模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌上。S7-1200PLC

通信模塊CPU模塊

信號模塊信號板西門子S7-1200

PLC基本單元認(rèn)識CPU模塊將微處理器、存儲器、電源、數(shù)字量輸入/輸出電路、模擬量輸入輸出電路，PROFINET以太網(wǎng)接口、高速運(yùn)動控制功能組合到一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的外殼中。

西門子S7-1200

PLC基本單元認(rèn)識2.信號板（SignalBoard，簡稱SB）

每個(gè)CPU模塊上可以安裝一個(gè)信號板（SB）或一個(gè)通信板（CB）

或一個(gè)電池板（BB），不改變CPU模塊的外形和體積就可以擴(kuò)展CPU模塊的功能。西門子S7-1200

PLC基本單元認(rèn)識3.信號模塊（SignalModule，簡稱SM）

DI、DQ、DI/DQ、AI、AQ、AI/AQ模塊統(tǒng)稱為信號模塊，安裝在CPU模塊右側(cè)，最多可擴(kuò)展8個(gè)信號模塊。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸出模塊用來控制輸出設(shè)備和執(zhí)行器。信號模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。另外，工藝模塊和信號模塊共用PLC右側(cè)8個(gè)位置。西門子S7-1200

PLC基本單元認(rèn)識4.通信模塊（CommunicationModule，簡稱CM）

通信模塊安裝在CPU模塊左側(cè)，最多可安裝3塊通信模塊?？梢允褂玫耐ㄐ拍K有工業(yè)遠(yuǎn)程通信模塊、PROFIBUS通信模塊、點(diǎn)到點(diǎn)通信模塊、AS-接口模塊等。西門子S7-1200

PLC基本單元認(rèn)識PLC的基礎(chǔ)知識——

TIA博途軟件的使用入門TIAPortal簡介TIAPortal軟件發(fā)展歷程TIAPortal軟件硬件要求TIAPortal軟件v16介紹軟件界面介紹菜單介紹工具欄介紹TIAPortal

簡介TIA全集成自動化軟件TIAportal（中文名為博途），是西門子工業(yè)自動化集團(tuán)發(fā)布的新一代全集成自動化軟件，適用于所有自動化任務(wù)。借助于這個(gè)軟件平臺，用戶能夠快速直觀的開發(fā)和調(diào)試自動化控制系統(tǒng)。TIAPortal

簡介TIAPortal

軟件發(fā)展歷程年

份版

本2009年V10.52010年V112013年V122014年

V132016年

V14年

份版

本2017年V152018年V15.12019年V162021年

V172022年

V18TIAPortal

硬件要求硬件推薦配置：CPU：英特爾酷睿i5-6440EQ以上，內(nèi)存：16G（最小8G，大項(xiàng)目時(shí)要求32G）硬盤：固態(tài)硬盤（50G或以上）顯示器：15.6寸以上的寬屏。分辨率：不低于1920*1080TIAPortal

軟件v16介紹操作系統(tǒng)：Win7（64位）家庭版、專業(yè)版、企業(yè)版、終結(jié)版Win10（64位）家庭版、專業(yè)版、企業(yè)版、物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)版TIAPortal

軟件v16介紹SIMATIC

STEP7Professional，用于硬件組態(tài)和編寫PLC程序。SIMATIC

STEP7PLCSIM，用于仿真調(diào)試。SIMATIC

WinCCProfessional，用于組態(tài)可視化監(jiān)控系統(tǒng)，支持觸摸屏和PC工作站。SINAMICS

Startdrive，設(shè)置和調(diào)試變頻器。STEP7

Safety

Advanced，用于安全型S7系統(tǒng)。有Basic、comfort、Advanced、Professional等四個(gè)級別版本。軟件的界面介紹雙擊桌面快捷方式圖標(biāo)軟件的界面