《電氣控制與LC》第章2

第3章PLC概述學(xué)習(xí)情景引入：1、PLC是什么？2、PLC有何特點？3、PLC如何分類？4、編程語言是什么？5、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢是什么？6、對今后的學(xué)習(xí)及職業(yè)生涯有何影響？等等。。。3.1PLC的產(chǎn)生3.2PLC的特點3.3PLC的分類3.4PLC的編程語言3.5PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢本章從如下幾個方面進(jìn)行闡述3.1PLC的產(chǎn)生

3.1.1PLC的由來原因：因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜3.1.1PLC的由來背景：1968年美國通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。

1968年，GM公司提出十項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：編程方便，現(xiàn)場可修改程序；維護(hù)簡便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；數(shù)據(jù)可直接送入計算機；成本可與繼電器控制柜競爭；輸入可為市電；輸出采用115V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;能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB。3.1.1PLC的由來1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制第一臺可編程控制器，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。3.1.1PLC的由來什么是PLC？3.1.2PLC的定義是一種工業(yè)控制裝置是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。通用叫法中文名稱為可編程控制器；英文名稱為ProgrammableLogicController，簡稱PLC。3.1.2PLC的定義1987年，國際電工委員會（IEC）定義：“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(yīng)用而設(shè)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(shù)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)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)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(shè)計”。3.2PLC的特點可靠性高，抗干擾強功能強大，性價比高編程簡易，現(xiàn)場可修改配套齊全，使用方便壽命長，體積小，能耗低系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維護(hù)方便3.3.1按I/O點數(shù)分小型PLCI/O點數(shù)為256點以下的為小型PLC

（其中I/O點數(shù)小于64點的為超小型或微型PLC）中型PLCI/O點數(shù)為256點以上、2048點以下的為中型PLC大型PLCI/O點數(shù)為2048以上的為大型PLC

（其中I/O點數(shù)超過8192點的為超大型PLC）3.3PLC的分類3.3.2按結(jié)構(gòu)形式分分整體式PLC將電源、CPU、I/O接口等部件都都集中裝在一一個機箱內(nèi)，，具有結(jié)構(gòu)緊緊湊、體積小小、價格低等等特點。3.3PLC的分類模塊式PLC將PLC各組成部分分分別作成若干干個單獨的模模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模模塊（有的含含在CPU模塊中）以及及各種功能模模塊。緊湊式PLC還有一些PLC將整體式和模模塊式的特點點結(jié)合起來。。模塊式PLC將PLC各組成部分分分別作成若干干個單獨的模模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模模塊（有的含含在CPU模塊中）以及及各種功能模模塊。緊湊式PLC還有一些PLC將整體式和模模塊式的特點點結(jié)合起來。。整體式PLC將電源、CPU、I/O接口等部件都都集中裝在一一個機箱內(nèi)，，具有結(jié)構(gòu)緊緊湊、體積小小、價格低等等特點。3.3.3按功能分低檔PLC具有邏輯運算算、定時、計計數(shù)、移位以以及自診斷、、監(jiān)控等基本本功能，還可可有少量模擬擬量輸入／輸輸出、算術(shù)運運算、數(shù)據(jù)傳傳送和比較、、通信等功能能。中檔PLC具有低檔PLC功能外，增加加模擬量輸入入/輸出、算術(shù)運運算、數(shù)據(jù)傳傳送和比較、、數(shù)制轉(zhuǎn)換、、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通通信聯(lián)網(wǎng)等功功能。有些還還增設(shè)中斷、、PID控制等功能。。高檔PLC具有中檔機功功能外，增加加帶符號算術(shù)術(shù)運算、矩陣陣運算、位邏邏輯運算、平平方根運算及及其它特殊功功能函數(shù)運算算、制表及表表格傳送等。。高檔PLC機具有更強的的通信聯(lián)網(wǎng)功功能。3.3PLC的分類3.3.4按生產(chǎn)廠家家分3.4.1梯形圖（LD）梯形圖是一一種以圖形形符號及其其在圖中的的相互關(guān)系系來表示控控制關(guān)系的的編程語言言，是從繼繼電控制電電路圖演變變過來的，，是使用得得最多的PLC圖形形編程語言言。梯形圖圖由觸點、、線圈和功功能指令等等組成，觸觸點代表邏邏輯輸入條條件，如外外部的開關(guān)關(guān)、按鈕和和內(nèi)部條件件等；線圈圈和功能指指令通常代代表邏輯輸輸出結(jié)果，，用來控制制外部的負(fù)負(fù)載（如指指示燈、交交流接觸器器、電磁閥閥等）或內(nèi)內(nèi)部的輸出出條件。3.4PLC的編程語言言梯形圖的特特點①梯形圖圖是按從上上到下的順順序繪制②梯形圖圖的左、右右母線并未未加電壓，，梯形圖中中的支路接接通時，并并沒有真正正的電流流流動③梯形圖中中使用的各各種器件是是按照繼電電控制電路路圖中相應(yīng)應(yīng)的名稱稱稱呼的，并并不是真實實的電器器器件④梯形圖圖中輸入繼繼電器的狀狀態(tài)唯一地地取決于對對應(yīng)輸入電電路中輸入入信號的通通斷狀態(tài)，，與程序的的執(zhí)行無關(guān)關(guān)⑤梯形圖圖中輔助繼繼電器不對對外驅(qū)動外外部負(fù)載⑥梯形圖圖中各軟元元件的觸點點既可常開開，又可常常閉，其常常開、常閉閉觸點的數(shù)數(shù)量是無限限的3.4.1梯形圖四、編程語言3.4.2指令表（IL）指令表是由由許多指令令構(gòu)成的，，是一種與與微型計算算機的匯編編語言中的的指令相似似的助記符符表達(dá)式，，它由操作作碼和操作作數(shù)兩部分分組成。操作碼用助助記符表示示，它表明明CPU要要執(zhí)行某種種操作，是是不可缺少少的部分；；操作數(shù)包括括執(zhí)行某種種操作所必必需的信息息，一般由由常數(shù)和軟軟元件組成成，大多數(shù)數(shù)指令只有有1個操作作數(shù)，但有有的沒有操操作數(shù)，而而有的有2個或更多多。如LDM8002這條指令令，其中LD為助記記符（即操操作碼），，M8002為軟元元件（即操操作數(shù)），，其中的M為元件符符號，8002為元元件M的編編號；又如如MOVK0D0這條指指令3.4PLC的編程語言言3.4.3順序功能圖圖（SFC）順序功能圖圖是用來描述開開關(guān)量控制制系統(tǒng)的功功能，是一一種位于其其他編程語語言之上的的圖形語言言，用于編編制順序控控制程序。。順序功能能圖提供了了一種組織織程序的圖圖形方法，，根據(jù)它可可以很容易易地畫出順順控梯形圖圖，本書將將在第4章章中作詳細(xì)細(xì)介紹。順順序功能能圖是用來描述開開關(guān)量控制制系統(tǒng)的功功能3.4.4功能圖塊3.4.5結(jié)構(gòu)文本3.5PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域及發(fā)展趨趨勢3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域PLC在國內(nèi)外已已廣泛應(yīng)用用于鋼鐵、、石油、化化工、電力力、建材、、機械制造造、汽車、、輕紡、交交通運輸、、環(huán)保等各各行各業(yè)。。1．開關(guān)量邏邏輯控制2．運動控制制3．過程控制制4．?dāng)?shù)據(jù)處理理5．通信聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域域3.5.2PLC的發(fā)展趨勢勢從技術(shù)上看看，PLC會向運算速速度更快、、存儲容量量更大、功功能更廣、、性能更穩(wěn)穩(wěn)定、性價價比更高的的方向發(fā)展展。為了提高PLC的處理能力力，要求PLC具有更好的的響應(yīng)速度度和更大的的存儲容量量。目前，，有的PLC的掃描描速度度可達(dá)達(dá)0.1ms/k步左右右。PLC的掃描描速度度已成成為很很重要要的一一個性性能指指標(biāo)。。在存儲儲容量量方面面，有有的PLC最高可可達(dá)幾幾十兆兆字節(jié)節(jié)。為為了擴擴大存存儲容容量，，有的的公司司已使使用了了磁泡泡存儲儲器或或硬盤盤。從規(guī)模模上看看，PLC會進(jìn)一一步向向超小小型和和超大大型兩兩個方方向發(fā)發(fā)展。。小型PLC由整體體結(jié)構(gòu)構(gòu)向小小型模模塊化化結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)展展，使使配置置更加加靈活活，為為了市市場需需要已已開發(fā)發(fā)了各各種簡簡易、、經(jīng)濟濟的超超小型型微型型PLC，最小小配置置的I/O點數(shù)為為8～16點，以以適應(yīng)應(yīng)單機機及小小型自自動控控制的的需要要。大型化化是指指大中中型PLC向大容容量、、智能能化和和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化發(fā)發(fā)展，，使之之能與與計算算機組組成集集成控控制系系統(tǒng)，，對大大規(guī)模模、復(fù)復(fù)雜系系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行綜綜合性性的自自動控控制?！，F(xiàn)已已有I/O點數(shù)達(dá)達(dá)14336點的超超大型型PLC，其使使用32位微處處理器器，多多CPU并行工工作和和大容容量存存儲器器，功功能強強。3.5.2PLC的發(fā)展展趨勢勢從配套套性上上看，，PLC產(chǎn)品會會向品品種更更豐富富、規(guī)規(guī)格更更齊備備的方方向發(fā)發(fā)展。。為滿足足各種種控制制系統(tǒng)統(tǒng)的要要求，，不斷斷開發(fā)發(fā)出許許多功功能模模塊，，如高高速計計數(shù)模模塊、、溫度度控制制模塊塊、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程I/O模塊、、通信信和人人機接接口模模塊等等。3.5.2PLC的發(fā)展展趨勢勢從標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)上看看，隨隨著IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的的誕生生，將將會使使PLC的通用用信息息、設(shè)設(shè)備特特性、、編程程語言言等向向IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的的方向向發(fā)展展。據(jù)統(tǒng)計計資料料表明明：在在PLC控制系系統(tǒng)的的故障障中，，CPU占5%，I/O接口占占15%，輸入入設(shè)備備占45%，輸出出設(shè)備備占30%，線路路占5%。前二項項共20%故障屬屬于PLC的內(nèi)部部故障障，它它可通通過PLC本身的的軟、、硬件件實現(xiàn)現(xiàn)檢測測、處處理。。而其余余80%的故障障屬于于PLC的外部部故障障。PLC生產(chǎn)廠廠家都都致力力于研研制、、發(fā)展展用于于檢測測外部部故障障的專專用智智能模模塊，，進(jìn)一一步提提高系系統(tǒng)的的可靠靠性。。在PLC系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)不不斷發(fā)發(fā)展的的同時時，PLC的編程程語言言也越越來越越豐富富，功功能也也不斷斷提高高。除了大大多數(shù)數(shù)PLC使用的的梯形圖圖、語句表表語言外外，為為了適適應(yīng)各各種控控制要要求，，出現(xiàn)現(xiàn)了面面向順順序控控制的的步進(jìn)編編程語言、、面向向過程程控制制的流程圖圖語言、、與計計算機機兼容容的高高級語語言（（BASIC、C語言等）