第一章可編程序控制器的基礎知識

1、第一章 可編程序控制器的基礎知識第一節(jié)第一節(jié) 概論概論可編程序控制器是以微處理器為核心，綜合計算機技術、可編程序控制器是以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。經(jīng)過裝置。經(jīng)過3030多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應用。目前，可編程序控制器成為工業(yè)自動化領域中最重要、用。目前，可編程序控制器成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱應用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱( (可編程序可編程序控制器、機器人、計算

2、機輔助設計與制造控制器、機器人、計算機輔助設計與制造) )的首位。其應用的的首位。其應用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標志。深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標志。下一頁 返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論一、可編程序控制器的定義一、可編程序控制器的定義由于早期的可編程序控制器主要是用來替代接觸器繼由于早期的可編程序控制器主要是用來替代接觸器繼電器控制系統(tǒng)，因此功能較為簡單，只能進行開關量邏輯控電器控制系統(tǒng)，因此功能較為簡單，只能進行開關量邏輯控制，稱為可編程邏輯控制器制，稱為可編程邏輯控制器 (Programmable Logic (Programmable Logic

3、 Controller)Controller)，簡稱，簡稱PLCPLC。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發(fā)展，隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發(fā)展，2020世世紀紀7070年代后期微處理器被用作可編程序控制器的中央處理單年代后期微處理器被用作可編程序控制器的中央處理單元元(Central Processing Unit(Central Processing Unit，簡稱，簡稱CPU)CPU)，從而大大擴展了，從而大大擴展了可編程序控制器的功能，除了進行開關量邏輯控制外，還具可編程序控制器的功能，除了進行開關量邏輯控制外，還具有模擬量控制、高速

4、計數(shù)、有模擬量控制、高速計數(shù)、PIDPID回路調(diào)節(jié)、遠程回路調(diào)節(jié)、遠程I/OI/O和網(wǎng)絡通和網(wǎng)絡通信等許多功能。信等許多功能。19801980年，美國電氣制造商協(xié)會正式將其命名年，美國電氣制造商協(xié)會正式將其命名為可編程序控制器（為可編程序控制器（Programmable ControllerProgrammable Controller）, ,簡稱為簡稱為PCPC。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論國際電工委員會國際電工委員會(IEC)(IEC)在在19871987年年2 2月頒布的可編程序控制月頒布的可編程序控制器標準草案的第三稿中將其定義為器標準草案的第三稿中將其定義為:“:“可編程序

5、控制器是一種可編程序控制器是一種數(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。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、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指令，并通過數(shù)順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，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)控制器系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計

6、。器系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計?！毕乱豁撋弦豁摲祷氐谝还?jié)第一節(jié) 概論概論從上述定義可以看出，可編程序控制器是從上述定義可以看出，可編程序控制器是“專為在工業(yè)專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計環(huán)境下應用而設計”的的“一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)”，因此，可以認為其實質(zhì)是一臺工業(yè)控制用計算機。為避免在因此，可以認為其實質(zhì)是一臺工業(yè)控制用計算機。為避免在使用中與個人計算機使用中與個人計算機 (Personal Computer)(Personal Computer)的簡稱的簡稱PCPC相混淆，相混淆，人們通常仍習慣地把可編程序控制器簡稱為人們通常仍習慣地把可編程序控制

7、器簡稱為PLCPLC，本書中也統(tǒng)，本書中也統(tǒng)一使用一使用PLCPLC的表示方法。的表示方法。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論二、可編程序控制器的由來二、可編程序控制器的由來早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動控制系統(tǒng)是接觸器早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動控制系統(tǒng)是接觸器- -繼電器控制系統(tǒng)，所謂接觸器繼電器控制系統(tǒng)，所謂接觸器- -繼電器控制系統(tǒng)就是用導線把繼電器控制系統(tǒng)就是用導線把各種繼電器、接觸器、開關及其觸點，按一定的邏輯關系連各種繼電器、接觸器、開關及其觸點，按一定的邏輯關系連接起來所構成的控制系統(tǒng)。它具有價格低廉、對維護技術要接起來所構成的控制系統(tǒng)。它具有價格低廉、對維護技術要求

8、不高的優(yōu)點，適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合，求不高的優(yōu)點，適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合，缺點是系統(tǒng)的布線連接不易更新、功能不易擴展，可靠性不缺點是系統(tǒng)的布線連接不易更新、功能不易擴展，可靠性不高。對一些比較復雜的控制系統(tǒng)來講，查找和排除故障往往高。對一些比較復雜的控制系統(tǒng)來講，查找和排除故障往往十分困難。另外，當產(chǎn)品更新、生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，接觸十分困難。另外，當產(chǎn)品更新、生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，接觸器器- -繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線也須做相應的變動，而且這繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線也須做相應的變動，而且這種變動工作量很大，工期長，費用高。種變動工作量很大，工期長，費用高。下一

9、頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論隨著隨著2020世紀工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，世紀工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的接觸器的接觸器- -繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會小批量、多品種、繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，因此，迫切需要低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，因此，迫切需要一種新的更先進的自動控制裝置來取代傳統(tǒng)的接觸器一種新的更先進的自動控制裝置來取代傳統(tǒng)的接觸器- -繼電器繼電器控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。2020世

10、紀世紀6060年代初，隨著電子技術在自動控制領域年代初，隨著電子技術在自動控制領域中的應用，出現(xiàn)了半導體邏輯元件裝置，利用半導體二極管、中的應用，出現(xiàn)了半導體邏輯元件裝置，利用半導體二極管、三極管和中小規(guī)模集成電路構成的邏輯式順序控制器，具有三極管和中小規(guī)模集成電路構成的邏輯式順序控制器，具有體積小、無觸點、可靠性較高和動作順序變更較方便等優(yōu)點；體積小、無觸點、可靠性較高和動作順序變更較方便等優(yōu)點；其缺點是控制規(guī)模較小其缺點是控制規(guī)模較小( (一般輸入輸出點數(shù)不超過一般輸入輸出點數(shù)不超過6464點點) )、程、程序編制不夠靈活。序編制不夠靈活。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論隨著計算機技

11、術的發(fā)展，曾用小型計算機取代接觸器隨著計算機技術的發(fā)展，曾用小型計算機取代接觸器- -繼繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制要求，但是由于計算機對使用環(huán)境電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制要求，但是由于計算機對使用環(huán)境要求較高，而且現(xiàn)場的輸入輸出信號與計算機本身不匹配，要求較高，而且現(xiàn)場的輸入輸出信號與計算機本身不匹配，同時計算機程序的編制較復雜，使用者需要掌握一定的計算同時計算機程序的編制較復雜，使用者需要掌握一定的計算機專業(yè)知識，一般工程技術人員不易熟練運用，加上計算機機專業(yè)知識，一般工程技術人員不易熟練運用，加上計算機成本高，因而一直沒有得到廣泛應用。成本高，因而一直沒有得到廣泛應用。19681968年，美國通

12、用汽車公司年，美國通用汽車公司(GM)(GM)為適應汽車工業(yè)激烈的為適應汽車工業(yè)激烈的競爭，滿足汽車型號不斷更新的要求，向制造商公開招標，競爭，滿足汽車型號不斷更新的要求，向制造商公開招標，想尋求一種取代傳統(tǒng)接觸器想尋求一種取代傳統(tǒng)接觸器- -繼電器控制系統(tǒng)的新的控制裝置，繼電器控制系統(tǒng)的新的控制裝置，并提出并提出1010條要求條要求: :下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論1)1)編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；2)2)維修方便，最好是插件式結(jié)構；維修方便，最好是插件式結(jié)構；3)3)可靠性高于繼電器控制裝置；可靠性高于繼電器控制裝置；4)4)體積小于繼電器控制裝置；

13、體積小于繼電器控制裝置；5)5)數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計算機；數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計算機；6)6)可以直接用交流可以直接用交流115V115V輸入；輸入；7)7)輸出為交流輸出為交流115V115V，負載電流要求，負載電流要求2A2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥、以上，可直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等負載元件；接觸器等負載元件；8)8)通用性強，易擴展，擴展時原系統(tǒng)只需很少變更；通用性強，易擴展，擴展時原系統(tǒng)只需很少變更；9)9)用戶存儲器容量大于用戶存儲器容量大于4KB4KB；10)10)成本可與繼電器控制裝置競爭。成本可與繼電器控制裝置競爭。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論這就是著名的這就是著名的

14、GMlOGMlO條。條。19691969年，美國數(shù)字設備公司年，美國數(shù)字設備公司(DEC)(DEC)根據(jù)以上要求，研制出了第一臺可編程序控制器，型號為根據(jù)以上要求，研制出了第一臺可編程序控制器，型號為PDPPDP1414，用它取代傳統(tǒng)的接觸器，用它取代傳統(tǒng)的接觸器- -繼電器控制系統(tǒng)在美國通用汽繼電器控制系統(tǒng)在美國通用汽車公司的汽車自動裝配線上使用，取得了成功。隨后，這種車公司的汽車自動裝配線上使用，取得了成功。隨后，這種新型的工業(yè)控制裝置很快就在美國其他工業(yè)領域得到推廣使新型的工業(yè)控制裝置很快就在美國其他工業(yè)領域得到推廣使用。用。19711971年，日本從美國引進了這項新技術，并很快研制成年

15、，日本從美國引進了這項新技術，并很快研制成功了日本第一臺可編程序控制器。功了日本第一臺可編程序控制器。19731973年年19741974年，德國、年，德國、法國也相繼研制成功了他們的可編程序控制器。我國從法國也相繼研制成功了他們的可編程序控制器。我國從19741974年開始研制，年開始研制，19771977年研制成功了以一位微處理器年研制成功了以一位微處理器MC14500MC14500為核為核心的可編程序控制器，并開始應用于工業(yè)生產(chǎn)控制。心的可編程序控制器，并開始應用于工業(yè)生產(chǎn)控制。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論從第一臺從第一臺PLCPLC誕生至今，誕生至今，PLCPLC大致經(jīng)歷了四

16、次更新?lián)Q代。大致經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代。第一代第一代PLCPLC，多數(shù)用，多數(shù)用1 1位機開發(fā)，采用磁芯存儲器存儲，位機開發(fā)，采用磁芯存儲器存儲，僅具有邏輯控制、定時、計數(shù)功能。僅具有邏輯控制、定時、計數(shù)功能。第二代第二代PLCPLC，使用了，使用了8 8位微處理器及半導體存儲器，其產(chǎn)位微處理器及半導體存儲器，其產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增強，已能實現(xiàn)數(shù)字運算、傳送、品逐步系列化，功能也有所增強，已能實現(xiàn)數(shù)字運算、傳送、比較等功能。比較等功能。第三代第三代PLCPLC，采用了高性能微處理器及位片式，采用了高性能微處理器及位片式CPUCPU，工作，工作速度大幅度提高，同時促使其向多功能和聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展

17、，并速度大幅度提高，同時促使其向多功能和聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，并具有較強的自診斷能力。具有較強的自診斷能力。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論第四代第四代PLCPLC，不僅全面使用，不僅全面使用1616位、位、3232位微處理器作為位微處理器作為CPUCPU，內(nèi)存容量也更大?？梢灾苯佑糜谝恍┮?guī)模較大的復雜控制系內(nèi)存容量也更大?？梢灾苯佑糜谝恍┮?guī)模較大的復雜控制系統(tǒng)；編程語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外，還可統(tǒng)；編程語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外，還可使用高級語言；外設也更多樣化。使用高級語言；外設也更多樣化。目前，世界上有上百家工廠生產(chǎn)可編程序控制器，競爭目前，世界上有上百家工廠生產(chǎn)

18、可編程序控制器，競爭十分激烈，可編程序控制器的品種、規(guī)格非常繁多、產(chǎn)品的十分激烈，可編程序控制器的品種、規(guī)格非常繁多、產(chǎn)品的更新?lián)Q代也很快，平均每兩年左右便有新一代產(chǎn)品問世。更新?lián)Q代也很快，平均每兩年左右便有新一代產(chǎn)品問世。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論三、三、PLCPLC的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢1 1在系統(tǒng)構成規(guī)模上，在系統(tǒng)構成規(guī)模上，PLCPLC向大、小兩個方向發(fā)展向大、小兩個方向發(fā)展近年來，隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的快近年來，隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的快速發(fā)展，速發(fā)展，PLCPLC的結(jié)構和功能不斷改進，應用范圍迅速擴大。目的結(jié)構和功能不斷改進，應用范圍迅速擴大

19、。目前，前，PLCPLC在規(guī)模上的發(fā)展有兩個主要趨勢在規(guī)模上的發(fā)展有兩個主要趨勢: :其一是向體積更小、其一是向體積更小、速度更快、功能更強、價格更低的小型化或微型化方向發(fā)展，速度更快、功能更強、價格更低的小型化或微型化方向發(fā)展，以真正完全取代接觸器繼電器控制系統(tǒng)，適應復雜單機、以真正完全取代接觸器繼電器控制系統(tǒng)，適應復雜單機、數(shù)控機床和工業(yè)機器人等領域的控制要求；其二是向大容量、數(shù)控機床和工業(yè)機器人等領域的控制要求；其二是向大容量、高速度、多功能的大型高檔高速度、多功能的大型高檔PLCPLC方向發(fā)展。方向發(fā)展。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論目前，開關量輸入、輸出點數(shù)達到目前，開關量輸

20、入、輸出點數(shù)達到81928192點以上的大型點以上的大型PLCPLC不在少數(shù)，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，輸入輸出點數(shù)還不在少數(shù)，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，輸入輸出點數(shù)還在快速增加，有的已經(jīng)超過在快速增加，有的已經(jīng)超過1600016000點，大型點，大型PLCPLC不但容量大，不但容量大，運算速度快運算速度快 ( (如三菱公司的如三菱公司的A3AA3A型型PLCPLC的指令掃描速度可達的指令掃描速度可達0.15s/0.15s/步步) )，而且具有，而且具有PIDPID、多軸定位、高速計數(shù)、遠程、多軸定位、高速計數(shù)、遠程I/OI/O、光纖通信等多種功能，能與計算機組成多級分布式控制系統(tǒng)，光纖通

21、信等多種功能，能與計算機組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對工廠生產(chǎn)全過程的集中管理。實現(xiàn)對工廠生產(chǎn)全過程的集中管理。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論2 2開發(fā)各種智能模塊，不斷增強過程控制能力開發(fā)各種智能模塊，不斷增強過程控制能力為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要，國內(nèi)外眾多為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要，國內(nèi)外眾多PLCPLC生產(chǎn)廠家不斷致力于開發(fā)各種新器件和智能生產(chǎn)廠家不斷致力于開發(fā)各種新器件和智能I/OI/O模塊。智能模塊。智能I/OI/O模塊是以微處理器為基礎的功能部件，模塊的模塊是以微處理器為基礎的功能部件，模塊的CPUCPU與與PLCPLC的的主主CPUCPU并行工作，可以大

22、大減少占用主并行工作，可以大大減少占用主CPUCPU的時間，有利于提的時間，有利于提高高PLCPLC的掃描速度；又可以使模塊具有自適應、參數(shù)自整定等的掃描速度；又可以使模塊具有自適應、參數(shù)自整定等功能，使調(diào)試時間減少，控制精度得到提高，極大地增強了功能，使調(diào)試時間減少，控制精度得到提高，極大地增強了PLCPLC的過程控制能力。智能的過程控制能力。智能I/OI/O模塊目前主要有模擬模塊目前主要有模擬I/OI/O模塊、模塊、PIDPID回路控制模塊、機械運動控制回路控制模塊、機械運動控制( (如軸定位、步進電動機控如軸定位、步進電動機控制等制等) )模塊，高速計數(shù)模塊等。模塊，高速計數(shù)模塊等。下一

23、頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論3 3向網(wǎng)絡化發(fā)展，通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強向網(wǎng)絡化發(fā)展，通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強日前，幾乎所有的日前，幾乎所有的PLCPLC都具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，加強都具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，加強PLCPLC的的聯(lián)網(wǎng)能力已成為聯(lián)網(wǎng)能力已成為PLCPLC產(chǎn)品的發(fā)展趨勢之一。產(chǎn)品的發(fā)展趨勢之一。PLCPLC的通信聯(lián)網(wǎng)功的通信聯(lián)網(wǎng)功能可使能可使PLCPLC與與PLCPLC之間、之間、PLCPLC與計算機之間相互交換信息，實現(xiàn)與計算機之間相互交換信息，實現(xiàn)近距離或遠距離通信，形成一個統(tǒng)一的分散集中控制系統(tǒng)。近距離或遠距離通信，形成一個統(tǒng)一的分散集中控制系統(tǒng)。由于歷史的原因，各個廠家的由于歷史的原因

24、，各個廠家的PLCPLC通信協(xié)議往往是專用的，因通信協(xié)議往往是專用的，因此，各廠家的此，各廠家的PLCPLC產(chǎn)品之間難以互相兼容。近年來，許多產(chǎn)品之間難以互相兼容。近年來，許多PLCPLC生產(chǎn)廠家都在努力使自己的產(chǎn)品與制造自動化協(xié)議生產(chǎn)廠家都在努力使自己的產(chǎn)品與制造自動化協(xié)議(MAP)(MAP)兼容，兼容，這將使不同機型的這將使不同機型的PLCPLC之間、之間、PLCPLC與計算機之間能方便地進行與計算機之間能方便地進行通信與聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享。通信與聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論4 4編程語言與編程工具向標準化和高級化發(fā)展編程語言與編程工具向標準化和高級化發(fā)展PL

25、CPLC的編程語言主要有梯形圖、流程圖、專用語言指令等。的編程語言主要有梯形圖、流程圖、專用語言指令等。其中最常用的是梯形圖，因此深受用戶的歡迎，得到了廣泛其中最常用的是梯形圖，因此深受用戶的歡迎，得到了廣泛的應用。目前，美國、法國、日本等生產(chǎn)的的應用。目前，美國、法國、日本等生產(chǎn)的PLCPLC產(chǎn)品在基本控產(chǎn)品在基本控制方面的編程語言均采用梯形圖，且已標準化。隨著現(xiàn)代制方面的編程語言均采用梯形圖，且已標準化。隨著現(xiàn)代PLCPLC產(chǎn)品應用領域的急速擴展，尤其是產(chǎn)品應用領域的急速擴展，尤其是PLCPLC在一些復雜的大規(guī)模的在一些復雜的大規(guī)模的控制系統(tǒng)以及通信聯(lián)網(wǎng)方面的應用，僅靠梯形圖編程已經(jīng)不控制

26、系統(tǒng)以及通信聯(lián)網(wǎng)方面的應用，僅靠梯形圖編程已經(jīng)不夠，因此，近年來夠，因此，近年來PLCPLC編程語言出現(xiàn)了向高級語言編程語言出現(xiàn)了向高級語言( (如如BASICBASIC、PascalPascal、C C、FORTRANFORTRAN等等) )發(fā)展的趨勢。發(fā)展的趨勢。下一頁上一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 概論概論PLCPLC的編程工具以往主要有簡易編程器和圖形編程器兩種。的編程工具以往主要有簡易編程器和圖形編程器兩種。目前個人計算機也用于目前個人計算機也用于PLCPLC編程，只要配上相應的硬件接口及編程，只要配上相應的硬件接口及軟件包，就可作為編程器使用。軟件包，就可作為編程器使用。5 5發(fā)展容錯技術

27、發(fā)展容錯技術國外一些主要的國外一些主要的PLCPLC生產(chǎn)廠家為適應大規(guī)模、復雜控制系生產(chǎn)廠家為適應大規(guī)模、復雜控制系統(tǒng)及高可靠性控制場合對統(tǒng)及高可靠性控制場合對PLCPLC產(chǎn)品的要求，在其生產(chǎn)的產(chǎn)品的要求，在其生產(chǎn)的PLCPLC中中增加了容錯功能，如雙機熱備、自動切換增加了容錯功能，如雙機熱備、自動切換I/OI/O、雙機表決、雙機表決( (當當輸出狀態(tài)與輸出狀態(tài)與PLCPLC的邏輯狀態(tài)相比較出錯時，會自動斷開該輸出的邏輯狀態(tài)相比較出錯時，會自動斷開該輸出) )和和I/OI/O三重表決三重表決( (對對I/OI/O狀態(tài)進行軟硬件表決，取狀態(tài)進行軟硬件表決，取2 2個相同的個相同的) )以以大幅提

28、高大幅提高PLCPLC控制系統(tǒng)的可靠性?？刂葡到y(tǒng)的可靠性。上一頁返回第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能一、一、PLCPLC的特點的特點 1 1可靠性高，抗干擾能力強可靠性高，抗干擾能力強現(xiàn)代現(xiàn)代PLCPLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關動采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其可靠程度是使用機械觸作由無觸點的半導體電路來完成，其可靠程度是使用機械觸點的接觸器繼電器系統(tǒng)所無法比擬的。為了保證點的接觸器繼電器系統(tǒng)所無法比擬的。為了保證PLCPLC能在惡能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設計和制造過程中采取了一劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作

29、，在其設計和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施來提高它的可靠性。系列硬件和軟件方面的抗干擾措施來提高它的可靠性。下一頁 返回第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能硬件方面采取的主要措施有硬件方面采取的主要措施有: : 隔離隔離 PLCPLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來傳遞信號，這種光電隔離措施使外部電路與耦合器來傳遞信號，這種光電隔離措施使外部電路與PLCPLC內(nèi)部內(nèi)部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效地抑制了外部干擾源對之間完全避免了電的聯(lián)系，有效地抑制了外部干擾源對PLCPLC的的影響，還可防止外部強電竄入內(nèi)部影響

30、，還可防止外部強電竄入內(nèi)部CPUCPU；濾波濾波 在在PLCPLC電源電路和輸入、輸出電源電路和輸入、輸出(I/O)(I/O)電路中設電路中設置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號；置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號；下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能在在PLCPLC內(nèi)部對內(nèi)部對CPUCPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施，防止干擾信號通過供電電源進入施，防止干擾信號通過供電電源進入PLCPLC內(nèi)部，另外各個輸入內(nèi)部，另外各個輸入/ /輸出輸出(I/O)(I/O)接口電路的電源彼此獨立，以避免電源之間的互接口電路的

31、電源彼此獨立，以避免電源之間的互相干擾；相干擾；內(nèi)部設置連鎖、環(huán)境檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故內(nèi)部設置連鎖、環(huán)境檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報警；障，立即報警；外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構，以適應外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構，以適應惡劣的工作環(huán)境。惡劣的工作環(huán)境。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能在軟件方面采取的主要措施有在軟件方面采取的主要措施有: :設置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對系統(tǒng)狀態(tài)、設置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障進行檢測與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯后，用戶程序、工作環(huán)境和故障進行檢

32、測與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯后，立即自動做出相應的處理，如報警、保護數(shù)據(jù)和封鎖輸出等；立即自動做出相應的處理，如報警、保護數(shù)據(jù)和封鎖輸出等；對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備，以保障停電后對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備，以保障停電后有關狀態(tài)及信息不會因此而丟失。有關狀態(tài)及信息不會因此而丟失。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能2 2編程簡單易學編程簡單易學PLCPLC采用與接觸器繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖采用與接觸器繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點，又充分作為編程語言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點，又充分考慮到電

33、氣工人和技術人員的讀圖習慣；對使用者來說，幾考慮到電氣工人和技術人員的讀圖習慣；對使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識，因此，易學易懂，程序改變時乎不需要專門的計算機知識，因此，易學易懂，程序改變時也容易修改。也容易修改。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能3 3功能完善，適應性強功能完善，適應性強目前目前PLCPLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化和模塊化，不僅具有邏產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有A/DA/D、D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換、算術運算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過

34、程監(jiān)控等功能。換、算術運算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)實際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一它能根據(jù)實際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng): :既可控制一臺單機、一條生產(chǎn)線，又可以控制一既可控制一臺單機、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個機群、多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制，又可以遠程控制。個機群、多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制，又可以遠程控制。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能4 4使用簡單，調(diào)試維修方便使用簡單，調(diào)試維修方便PLCPLC的接線極其方便，只需將產(chǎn)生輸入信號的設備的接線極其方便，只需將產(chǎn)生輸入信號的

35、設備( (如按如按鈕、開關等鈕、開關等) )與與PLCPLC的輸入端子連接，將接收輸出信號的被控的輸入端子連接，將接收輸出信號的被控設備設備( (如接觸器、電磁閥等如接觸器、電磁閥等) )與與PLCPLC的輸出端子連接，僅用螺絲的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。刀即可完成全部接線工作。PLCPLC的用戶程序可在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用開關來的用戶程序可在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用開關來模擬，輸出信號可以觀察模擬，輸出信號可以觀察PLCPLC的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將PLCPLC在現(xiàn)場安裝通調(diào)。調(diào)試工作量要比接觸器繼電器控制系統(tǒng)在現(xiàn)場安裝通調(diào)。調(diào)試工作量要比

36、接觸器繼電器控制系統(tǒng)少得多。少得多。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能5 5體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低由于由于PLCPLC采用半導體大規(guī)模集成電路，因此整個產(chǎn)品結(jié)構采用半導體大規(guī)模集成電路，因此整個產(chǎn)品結(jié)構緊湊、體積小、重量輕、功耗低，所以，緊湊、體積小、重量輕、功耗低，所以，PLCPLC很容易裝入機械很容易裝入機械設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化理想的控制設備。設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化理想的控制設備。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能二、二、PLCPLC的控制功能的控制功能PLCPLC的應用范圍

37、極其廣闊，經(jīng)過的應用范圍極其廣闊，經(jīng)過3030多年的發(fā)展，目前多年的發(fā)展，目前PLCPLC已經(jīng)廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、電力、礦山、機已經(jīng)廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、電力、礦山、機械制造、汽車、交通運輸、輕紡、環(huán)保等各行各業(yè)。幾乎可械制造、汽車、交通運輸、輕紡、環(huán)保等各行各業(yè)。幾乎可以說，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有以說，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有PLCPLC。概括起來，。概括起來，PLCPLC的應用主要有以下的應用主要有以下5 5個方面。個方面。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能1 1開關量控制開關量控制這是這是PLCPLC最基本的應

38、用領域，可用最基本的應用領域，可用PLCPLC取代傳統(tǒng)的接觸器取代傳統(tǒng)的接觸器繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機控制，繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機控制，多機群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應用實例，多機群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應用實例，如機床電氣控制、起重機、皮帶運輸機和包裝機械的控制、如機床電氣控制、起重機、皮帶運輸機和包裝機械的控制、注塑機的控制、電梯的控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器注塑機的控制、電梯的控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器 ( (電視機、冰箱、洗衣機等電視機、冰箱、洗衣機等) )自動裝配線的控制、汽車、化工、自動裝配線的控制、汽車

39、、化工、造紙、軋鋼自動生產(chǎn)線的控制等。造紙、軋鋼自動生產(chǎn)線的控制等。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能2 2模擬量控制模擬量控制目前，很多目前，很多PLCPLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量都具有模擬量處理功能，通過模擬量I/OI/O模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進行模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLCPLC還具有還具有PIDPID閉環(huán)控制功能，運用閉環(huán)控制功能，運用PIDPID子程序或使用專用的智能子程序或使用專用的智能PIDPI

40、D模塊，模塊，可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)過程控制。隨著可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)過程控制。隨著PLCPLC規(guī)模的擴大，控規(guī)模的擴大，控制的回路已從幾個增加到幾十個甚至上百個，可以組成較復制的回路已從幾個增加到幾十個甚至上百個，可以組成較復雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)。雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLCPLC的模擬量控制功能已廣泛應用于工業(yè)的模擬量控制功能已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)各個行業(yè)，例如自動焊機控制、鍋爐運行控制、連軋機生產(chǎn)各個行業(yè)，例如自動焊機控制、鍋爐運行控制、連軋機的速度和位置控制等都是典型的閉環(huán)過程控制的應用場合。的速度和位置控制等都是典型的閉環(huán)過程控制的應用場合。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點

41、及控制功能的特點及控制功能3 3運動控制運動控制運動控制是指運動控制是指PLCPLC對直線運動或圓周運動的控制，也稱為對直線運動或圓周運動的控制，也稱為位置控制，早期位置控制，早期PLCPLC通過開關量通過開關量I/OI/O模塊與位置傳感器和執(zhí)行模塊與位置傳感器和執(zhí)行機構的連接來實現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運動控機構的連接來實現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運動控制模塊來完成。目前，制模塊來完成。目前，PLCPLC的運動控制功能廣泛應用在金屬切的運動控制功能廣泛應用在金屬切削機床、電梯、機器人等各種機械設備上，典型的如削機床、電梯、機器人等各種機械設備上，典型的如PLCPLC和計和計算機

42、數(shù)控裝置算機數(shù)控裝置(CNC)(CNC)組合成一體，構成先進的數(shù)控機床。組合成一體，構成先進的數(shù)控機床。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能4 4數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代現(xiàn)代PLCPLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學運算運算( (函數(shù)運算、矩陣運算、邏輯運算函數(shù)運算、矩陣運算、邏輯運算) )、數(shù)據(jù)的移位、比較、數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對數(shù)據(jù)進行采集、分析和傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大

43、、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機器人的控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)、機器人的控制系統(tǒng)等。下一頁 返回上一頁第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的特點及控制功能的特點及控制功能5 5通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)是指通信聯(lián)網(wǎng)是指PLCPLC與與PLCPLC之間、之間、PLCPLC與上位計算機或其他智與上位計算機或其他智能設備間的通信，利用能設備間的通信，利用PLCPLC和計算機的和計算機的RSRS232232或或RSRS422422接口、接口、PLCPLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡，可實現(xiàn)相互間的信息交換，構成網(wǎng)絡，可實現(xiàn)相互間的信息交換，構

44、成“集中管理、分散控集中管理、分散控制制”的多級分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡。的多級分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡。返回上一頁第三節(jié)第三節(jié) PLCPLC的分類的分類目前，目前，PLCPLC應用廣泛，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的應用廣泛，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的PLCPLC產(chǎn)品更是品種繁多，其型號、規(guī)格和性能也各不相同。通產(chǎn)品更是品種繁多，其型號、規(guī)格和性能也各不相同。通常，可以按照結(jié)構形式的不同及功能的差異進行大致的分類。常，可以按照結(jié)構形式的不同及功能的差異進行大致的分類。一、按結(jié)構形式分一、按結(jié)構形式分按照結(jié)構形式的不同，按照結(jié)構形式的不同，PLCPLC可分為整體式和模塊

45、式兩種。可分為整體式和模塊式兩種。下一頁 返回第三節(jié)第三節(jié) PLCPLC的分類的分類1 1整體式整體式整體式整體式PLCPLC是將是將CPUCPU、存儲器、存儲器、I/OI/O部件等組成部分集中于部件等組成部分集中于一體，安裝在一塊或少數(shù)幾塊印刷電路板上，并連同電源一一體，安裝在一塊或少數(shù)幾塊印刷電路板上，并連同電源一起裝在一個金屬或塑料的機殼內(nèi)，形成一個整體，通常稱為起裝在一個金屬或塑料的機殼內(nèi)，形成一個整體，通常稱為主機或基本單元。輸入輸出接線端子及電源進線分別在機箱主機或基本單元。輸入輸出接線端子及電源進線分別在機箱的兩側(cè)，并有相應的發(fā)光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。這種結(jié)的兩側(cè)，并有相應的發(fā)

46、光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。這種結(jié)構的構的PLCPLC具有結(jié)構緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點，易具有結(jié)構緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點，易于裝置在工業(yè)設備的內(nèi)部，通常適合于單機控制。一般小型于裝置在工業(yè)設備的內(nèi)部，通常適合于單機控制。一般小型和超小型和超小型PLCPLC多采用這種結(jié)構，如松下的多采用這種結(jié)構，如松下的FP0FP0和和FP1FP1系列系列PLCPLC。下一頁 返回上一頁第三節(jié)第三節(jié) PLCPLC的分類的分類2 2模塊式模塊式模塊式模塊式PLCPLC是把各個組成部分做成獨立的模塊，如是把各個組成部分做成獨立的模塊，如CPUCPU模模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。各模塊做

47、成插件式，塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。各模塊做成插件式，然后以搭積木的方式將它們組裝在然后以搭積木的方式將它們組裝在- -個具有標準尺寸并帶有若個具有標準尺寸并帶有若干插槽的機架內(nèi)。干插槽的機架內(nèi)。PLCPLC廠家備有不同槽數(shù)的機架供用戶選擇。廠家備有不同槽數(shù)的機架供用戶選擇。用戶可以根據(jù)需要選用不同檔次的用戶可以根據(jù)需要選用不同檔次的CPUCPU模塊、各種模塊、各種I/OI/O模塊和模塊和其他特殊模塊插入相應的機架底板的插槽中，組成不同功能其他特殊模塊插入相應的機架底板的插槽中，組成不同功能的控制系統(tǒng)。這種結(jié)構的的控制系統(tǒng)。這種結(jié)構的PLCPLC配置靈活，裝配和維修方便，功配置靈活，

48、裝配和維修方便，功能易于擴展。其缺點是結(jié)構較復雜，造價也較高。一般大、能易于擴展。其缺點是結(jié)構較復雜，造價也較高。一般大、中型中型PLCPLC都采用這種結(jié)構，如松下的都采用這種結(jié)構，如松下的FP2FP2和和FP3FP3系列，立石公司系列，立石公司C C系列的系列的C5OOC5OO、ClOOOHClOOOH及及C2OOOHC2OOOH及通用電氣公司的及通用電氣公司的90TM90TM7070、90TM90TM3030。下一頁 返回上一頁第三節(jié)第三節(jié) PLCPLC的分類的分類二、按功能、點數(shù)分二、按功能、點數(shù)分按功能、輸入輸出點數(shù)和存儲器容量不同，按功能、輸入輸出點數(shù)和存儲器容量不同，PLCPLC可分為小可分為小型、中型和大型三類。型、中型和大型三類。下一頁 返回上一頁第三節(jié)第三節(jié) PLCPLC的分類的分類1 1小型小型PLCPLC小型小型PLCPLC又稱為低檔又稱為低檔PL