-可編程序控制器概述

1、第三章 可編程序控制器概述 v什么是什么是PLCPLC？一、可編程控制器的定義一、可編程控制器的定義 是一種是一種工業(yè)控制裝置工業(yè)控制裝置 是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術、并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。v通用叫法通用叫法中文名稱為中文名稱為可編程控制器可編程控制器；英文名稱為英文名稱為Programmable Logic ControllerProgrammable Logi

2、c Controller，簡稱，簡稱PLCPLC。一、可編程控制器的定義一、可編程控制器的定義v 19871987年，國際電工委員會（年，國際電工委員會（IECIEC）定義定義： “ “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，可編程控制器是一種數(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。它采用可編程序的存儲專為在工業(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、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)字式和模擬式計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)

3、過程?？删幍妮斎牒洼敵?，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)程控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。 二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v因為繼電器邏輯電路配線復雜因為繼電器邏輯電路配線復雜二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v背景：背景：19681968年美國通用汽車公司年美國通用汽車公司（GMGM），為了適應汽車型號），為了適應汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希

4、望能有一種多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。降低成本，縮短周期。 v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十項設計標準十項設計標準： 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序； 維護方便，采用插件式結構；維護方便，采用插件式結構； 可靠性高于繼電器控制柜；可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜； 成本可與繼電器控制柜競爭；成本可與繼電器控制柜競爭； 可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；可將數(shù)據(jù)直接送入

5、計算機； 可直接使用可直接使用115V115V交流輸入電壓；交流輸入電壓； 輸出采用輸出采用115V115V交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等； 通用性強，擴展方便通用性強，擴展方便; ; 能存儲程序，存儲器容量可以擴展到能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB4KB。二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v 19691969年，美國數(shù)字設備公司研制第一臺可編程控制器，年，美國數(shù)字設備公司研制第一臺可編程控制器，并應用于工業(yè)現(xiàn)場。并應用于工業(yè)現(xiàn)場。二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生三、三、 可編程控制器的特點可編程控制器的特點v 無

6、觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強 v 通用性強，控制程序可變，使用方便通用性強，控制程序可變，使用方便v 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強v 編程簡單，容易掌握編程簡單，容易掌握 v 系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少v 維修工作量小，維護方便維修工作量小，維護方便v 體積小，能耗低體積小，能耗低. . 四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編

7、程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域四、可編程控制器的應用領域五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v高性能、高速度、大容量發(fā)展高性能、高速度、大容量發(fā)展為了提高為了提高PLCPLC的處理能力，要求的處理能力，要求PLCPLC具有更好的響應速具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的度和更大的存儲容量。目前，有的PLCP

8、LC的掃描速度可的掃描速度可達達0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的掃描速度已成為很重要的一的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。個性能指標。在存儲容量方面，有的在存儲容量方面，有的PLCPLC最高可達幾十兆字節(jié)。為最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。盤。 v向小型化和大型化兩個方向發(fā)展向小型化和大型化兩個方向發(fā)展小型小型PLCPLC由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，使配置由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易

9、、經(jīng)濟的超小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O點數(shù)為點數(shù)為8 81616點，以點，以適應單機及小型自動控制的需要適應單機及小型自動控制的需要。 大型化是指大中型大型化是指大中型PLC PLC 向大容量、智能化和網(wǎng)絡化發(fā)向大容量、智能化和網(wǎng)絡化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有復雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有I/OI/O點數(shù)達點數(shù)達1433614336點的超大型點的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微處理器，多位微處理器，多CPUCPU并行工作和大容量存儲器

10、，功能強。并行工作和大容量存儲器，功能強。五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)與通信能力大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)與通信能力為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/OI/O模塊、模塊、通信和人機接口模塊等。通信和人機接口模塊等。PLCPLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類：的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類： PLC PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLCPLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段； PLC PLC與計與計算機

11、之間的聯(lián)網(wǎng)通信。算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLCPLC生產(chǎn)廠家也在協(xié)商生產(chǎn)廠家也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構成更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)。制訂通用的通信標準，以構成更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)。 五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v增強外部故障的檢測與處理能力增強外部故障的檢測與處理能力據(jù)統(tǒng)計資料表明：在據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLCPLC控制系統(tǒng)的故障中，控制系統(tǒng)的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，輸入設備占，輸入設備占45%45%，輸出設備占，輸出設備占30%30%，線，線路占路占5%5%。前二項共前二項共20%20%故障屬于

12、故障屬于PLCPLC的內(nèi)部故障，它可通過的內(nèi)部故障，它可通過PLCPLC本本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。而其余而其余80%80%的故障屬于的故障屬于PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v編程語言多樣化編程語言多樣化在在PLCPLC系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時，系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時，PLCPLC的編程語言也越的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。來越豐

13、富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)除了大多數(shù)PLCPLC使用的使用的梯形圖梯形圖、語句表語句表語言外，為了適語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程步進編程語語言、面向過程控制的言、面向過程控制的流程圖流程圖語言、與計算機兼容的高語言、與計算機兼容的高級語言（級語言（BASICBASIC、C C語言等）等。多種編程語言并存、語言等）等。多種編程語言并存、互補與發(fā)展是互補與發(fā)展是PLCPLC進步的一種趨勢。進步的一種趨勢。五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v按按I/OI/O點數(shù)分點數(shù)分小型小型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為25

14、6256點以下的為小型點以下的為小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數(shù)小于點數(shù)小于6464點的為超小型或微型點的為超小型或微型PLCPLC）中型中型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為256256點以上、點以上、20482048點以下的為中型點以下的為中型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為20482048以上的為大型以上的為大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數(shù)超過點數(shù)超過81928192點的為超大型點的為超大型PLCPLC）六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型v按結構形式分按結構形式分整體式整體式PLCPLC 將電源、將電源、CPUCPU

15、、I/OI/O接口等部件都集中裝在接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結構緊湊、體積小、價格低等特點。一個機箱內(nèi)，具有結構緊湊、體積小、價格低等特點。六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型模塊式模塊式PLCPLC 將將PLCPLC各組成部分分別作成若干個單獨的各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如模塊，如CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊、電源模塊（有的含在模塊、電源模塊（有的含在CPUCPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式緊湊式PLCPLC 還有一些還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點結將整體式和模塊式的特點結合起來。合起來。模塊式模塊式PLCPL

16、C 將將PLCPLC各組成部分分別作成若干個單獨的各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如模塊，如CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊、電源模塊（有的含在模塊、電源模塊（有的含在CPUCPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式緊湊式PLCPLC 還有一些還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點結將整體式和模塊式的特點結合起來。合起來。整體式整體式PLCPLC 將電源、將電源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中裝在接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結構緊湊、體積小、價格低等特點。一個機箱內(nèi)，具有結構緊湊、體積小、價格低等特點。v按功能分按功能分 低檔低檔PLC

17、PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。送和比較、通信等功能。 中檔中檔PLCPLC 具有低檔具有低檔PLCPLC功能外，增加模擬量輸入功能外，增加模擬量輸入/ /輸出、算術運輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉換、遠程算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉換、遠程I/OI/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設中斷、等功能。有些還增設中斷、PIDPID控制等功能?？刂频裙δ堋?高檔高檔PLCPLC 具有中檔機功能外，增加帶符號算術運算、矩陣運算、具有中檔機功能外，增加帶符號