第一章-PLC概述課件

第1章可編程控制器(PLC)概述本章要求：1.了解可編程控制器的分類。2.掌握模塊式和整體式PLC各自特點(diǎn)。3.掌握PLC的主要特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域。4.了解PLC的發(fā)展趨勢(shì)。第1章可編程控制器(PLC)概述本章要求：1.了解可編程第1章可編程控制器（PLC）概述概述

PLC是60年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)融為一體，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。傳統(tǒng)的繼電接觸控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但這類控制裝置體積大，耗電較多，功能少，特別是靠硬件連接構(gòu)成系統(tǒng)，接線復(fù)雜，通用性和靈活性差。第1章可編程控制器（PLC）概述概述它的起源可以追溯到60年代，美國(guó)通用汽車公司為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新的需要，對(duì)生產(chǎn)線上的控制設(shè)備提出了新的要求，為此設(shè)想：把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸控制簡(jiǎn)單易懂等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而提供了繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的靈活性。并要求把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方法加以簡(jiǎn)化，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用。但這一時(shí)期它主要是代替繼電器系統(tǒng)完成順序控制，邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、故稱為可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC（ProgrammableLogicalController）。1.1可編程控制器的由來(lái)它的起源可以追溯到60年代，美國(guó)通用汽車公進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，它具有數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳送與處理功能和可以進(jìn)行模擬量控制、位置控制，特別是遠(yuǎn)程通訊功能的實(shí)現(xiàn)，易于實(shí)現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng)，因此將其稱為可編程控制器（ProgrammableController）簡(jiǎn)稱PC,但為了與個(gè)人電腦PC相區(qū)別，仍將其稱為PLC。目前PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，加速了機(jī)電一體化的進(jìn)程。進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展1.按硬件結(jié)構(gòu)三菱PC基本單元外形根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體型、模塊式和疊裝式。

整體式將CPU模塊、IO模塊及電源裝于一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。體積小，價(jià)格低，小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。

模塊式PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，大、中型PLC和部分小型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。

疊裝式吸取了整體式和模塊式的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，但寬度不同，它們之間通過(guò)扁平電纜連接，使用特別方便。1.2可編程控制器的分類三菱PC基本單元外形根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體1單元式結(jié)構(gòu)圖2.2.1單元式結(jié)構(gòu)的PLC1單元式結(jié)構(gòu)圖2.2.1單元式結(jié)構(gòu)的PLC2模塊式結(jié)構(gòu)圖2.2.2模塊式結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu)2模塊式結(jié)構(gòu)圖2.2.2模塊式結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu)3疊裝式結(jié)構(gòu)前者結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、體積小巧，易于與被控設(shè)備組合成一個(gè)整體，但由于每個(gè)單元的I/O點(diǎn)數(shù)有一定的搭配關(guān)系，有時(shí)配置的系統(tǒng)輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)不能充分利用，加之各單元尺寸大小不一致，因此不易安裝整齊。而后者無(wú)論是輸入還是輸出點(diǎn)數(shù)均可靈活配置，又易于構(gòu)成較多點(diǎn)數(shù)的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)，且尺寸統(tǒng)一、安裝整齊，但是尺寸較大，難于與小型設(shè)備聯(lián)成一體。為此有些PLC生產(chǎn)廠家開發(fā)出疊裝式結(jié)構(gòu)，將二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。疊裝式結(jié)構(gòu)的CPU、電源、I/O等單元也是各自獨(dú)立的模塊，但它們相互的連接安裝不需要用基板，僅用電纜連接即可，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以將體積做得小巧。3疊裝式結(jié)構(gòu)前者結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、體積

2.按I/O點(diǎn)數(shù)分小型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)256中型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)256~2048大型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)>20483.按功能分低檔機(jī)中檔機(jī)高檔機(jī)1.2可編程控制器的分類2.按I/O點(diǎn)數(shù)分小型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)2563.按1.用于邏輯控制這是PLC的基本功能，也是最廣泛的應(yīng)用，如機(jī)車的電氣控制、包裝機(jī)械的控制、電梯的控制等。2.用于模擬量的控制

PLC通過(guò)模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量進(jìn)行控制。如閉環(huán)系統(tǒng)的過(guò)程控制、位置控制和速度控制。2.用于工業(yè)機(jī)器人的控制

PLC作為一種工業(yè)控制器，適用于工業(yè)機(jī)器人。如自動(dòng)生產(chǎn)線上有多個(gè)自由度的機(jī)器人控制。1.3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn)主要功能1.用于邏輯控制這是PLC的基本功能，也是最4.用于位置控制 較高檔次的PLC都有位置控制模塊，用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制及位置控制。5.用于監(jiān)控系統(tǒng)用PLC可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。6.用于分布式控制系統(tǒng)高檔次的PLC都有聯(lián)網(wǎng)功能，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)可以將PLC與PLC、PLC與上位機(jī)連接起來(lái)構(gòu)成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。1.3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn)主要功能4.用于位置控制 較高檔次的PLC都有位置控制模塊，用于控制2.PLC的主要特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。由于采用大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件的設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，具有很高的可靠性。(2)編程簡(jiǎn)單，使用方便。目前大多數(shù)PLC均采用梯形圖編程語(yǔ)言，沿用了繼電接觸控制的一些圖形符號(hào)，直觀清晰，易于掌握。(3)通用性好，具有在線修改能力。PLC硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活地組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對(duì)象，控制規(guī)模和控制功能的要求。且可通過(guò)修改軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)在線修改的能力，因此其功能易于擴(kuò)展，具有廣泛的工業(yè)通用性。

2.PLC的主要特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。由于采(4)縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)的周期，維護(hù)容量。目前PLC產(chǎn)品朝著系列化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，只需根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，選用相應(yīng)的模塊進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，同時(shí)用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大減輕了接線工作，同時(shí)PLC還具有故障檢測(cè)和顯示功能，使故障處理時(shí)間縮短。(5)體積小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC體積小，重量輕，便十安裝。的結(jié)構(gòu)緊湊，它與被控制對(duì)象的硬件連接方式簡(jiǎn)單、接線少，便于維護(hù)。(4)縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)的周期，維護(hù)容量。目前PLC產(chǎn)品1.2可編程控制器的發(fā)展概況1.2可編程控制器的發(fā)展概況目前PLC主要生產(chǎn)廠商艾默生西門子三菱羅克維爾歐姆龍LG施耐德富士通用GE松下臺(tái)灣和利時(shí)安控蘭州全志南京嘉華（民營(yíng)）南京亞銳（臺(tái)資）杭州機(jī)床電器廠國(guó)外：國(guó)內(nèi)：目前PLC主要生產(chǎn)廠商艾默生臺(tái)灣國(guó)外：國(guó)內(nèi)：1.

向高速度、大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展2.向多品種方向發(fā)展3.編程語(yǔ)言多樣化4.發(fā)展智能模塊5.加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信功能1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)1.向高速度、大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展1.2可編程控制器的發(fā)展最新動(dòng)態(tài)：軟PLC的出現(xiàn)1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)最新動(dòng)態(tài)：軟PLC的出現(xiàn)1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)什么是PLC?PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。早期的PLC是用來(lái)替代繼電器、接觸器控制的。它主要用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫PLC)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫PC)。為區(qū)別于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC

這個(gè)略寫。小結(jié)：什么是PLC?PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。

PLC

（ProgrammableLogicController

）

繼電技術(shù)集成芯片技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 通信技術(shù)

繼電技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)不斷更新，繼電接觸式控制系統(tǒng)代替了人工操作，是組成PLC的基礎(chǔ)集成芯片技術(shù)

大規(guī)模集成電路、芯片的發(fā)展（MCU\CPLD）等的發(fā)展為PLC提供了很好的實(shí)現(xiàn)方式計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)使得PLC由單個(gè)控制方式變成了系統(tǒng)管理。

理論基礎(chǔ)：自動(dòng)控制系統(tǒng)原理

小系統(tǒng)——單個(gè)PLC：各種開關(guān)模擬輸入輸出量采集控制大系統(tǒng)——將各種自動(dòng)化設(shè)備信息聯(lián)系起來(lái)系統(tǒng)運(yùn)作繼電技術(shù)第1章可編程控制器(PLC)概述本章要求：1.了解可編程控制器的分類。2.掌握模塊式和整體式PLC各自特點(diǎn)。3.掌握PLC的主要特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域。4.了解PLC的發(fā)展趨勢(shì)。第1章可編程控制器(PLC)概述本章要求：1.了解可編程第1章可編程控制器（PLC）概述概述

PLC是60年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)融為一體，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。傳統(tǒng)的繼電接觸控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但這類控制裝置體積大，耗電較多，功能少，特別是靠硬件連接構(gòu)成系統(tǒng)，接線復(fù)雜，通用性和靈活性差。第1章可編程控制器（PLC）概述概述它的起源可以追溯到60年代，美國(guó)通用汽車公司為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新的需要，對(duì)生產(chǎn)線上的控制設(shè)備提出了新的要求，為此設(shè)想：把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸控制簡(jiǎn)單易懂等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而提供了繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的靈活性。并要求把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方法加以簡(jiǎn)化，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用。但這一時(shí)期它主要是代替繼電器系統(tǒng)完成順序控制，邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、故稱為可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC（ProgrammableLogicalController）。1.1可編程控制器的由來(lái)它的起源可以追溯到60年代，美國(guó)通用汽車公進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，它具有數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳送與處理功能和可以進(jìn)行模擬量控制、位置控制，特別是遠(yuǎn)程通訊功能的實(shí)現(xiàn)，易于實(shí)現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng)，因此將其稱為可編程控制器（ProgrammableController）簡(jiǎn)稱PC,但為了與個(gè)人電腦PC相區(qū)別，仍將其稱為PLC。目前PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，加速了機(jī)電一體化的進(jìn)程。進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展1.按硬件結(jié)構(gòu)三菱PC基本單元外形根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體型、模塊式和疊裝式。

整體式將CPU模塊、IO模塊及電源裝于一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。體積小，價(jià)格低，小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。

模塊式PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，大、中型PLC和部分小型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。

疊裝式吸取了整體式和模塊式的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，但寬度不同，它們之間通過(guò)扁平電纜連接，使用特別方便。1.2可編程控制器的分類三菱PC基本單元外形根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體1單元式結(jié)構(gòu)圖2.2.1單元式結(jié)構(gòu)的PLC1單元式結(jié)構(gòu)圖2.2.1單元式結(jié)構(gòu)的PLC2模塊式結(jié)構(gòu)圖2.2.2模塊式結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu)2模塊式結(jié)構(gòu)圖2.2.2模塊式結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu)3疊裝式結(jié)構(gòu)前者結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、體積小巧，易于與被控設(shè)備組合成一個(gè)整體，但由于每個(gè)單元的I/O點(diǎn)數(shù)有一定的搭配關(guān)系，有時(shí)配置的系統(tǒng)輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)不能充分利用，加之各單元尺寸大小不一致，因此不易安裝整齊。而后者無(wú)論是輸入還是輸出點(diǎn)數(shù)均可靈活配置，又易于構(gòu)成較多點(diǎn)數(shù)的大規(guī)模控制系統(tǒng)，且尺寸統(tǒng)一、安裝整齊，但是尺寸較大，難于與小型設(shè)備聯(lián)成一體。為此有些PLC生產(chǎn)廠家開發(fā)出疊裝式結(jié)構(gòu)，將二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。疊裝式結(jié)構(gòu)的CPU、電源、I/O等單元也是各自獨(dú)立的模塊，但它們相互的連接安裝不需要用基板，僅用電纜連接即可，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以將體積做得小巧。3疊裝式結(jié)構(gòu)前者結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、體積

2.按I/O點(diǎn)數(shù)分小型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)256中型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)256~2048大型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)>20483.按功能分低檔機(jī)中檔機(jī)高檔機(jī)1.2可編程控制器的分類2.按I/O點(diǎn)數(shù)分小型PLC：入出總點(diǎn)子數(shù)2563.按1.用于邏輯控制這是PLC的基本功能，也是最廣泛的應(yīng)用，如機(jī)車的電氣控制、包裝機(jī)械的控制、電梯的控制等。2.用于模擬量的控制

PLC通過(guò)模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量進(jìn)行控制。如閉環(huán)系統(tǒng)的過(guò)程控制、位置控制和速度控制。2.用于工業(yè)機(jī)器人的控制

PLC作為一種工業(yè)控制器，適用于工業(yè)機(jī)器人。如自動(dòng)生產(chǎn)線上有多個(gè)自由度的機(jī)器人控制。1.3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn)主要功能1.用于邏輯控制這是PLC的基本功能，也是最4.用于位置控制 較高檔次的PLC都有位置控制模塊，用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制及位置控制。5.用于監(jiān)控系統(tǒng)用PLC可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。6.用于分布式控制系統(tǒng)高檔次的PLC都有聯(lián)網(wǎng)功能，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)可以將PLC與PLC、PLC與上位機(jī)連接起來(lái)構(gòu)成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。1.3可編程控制器的主要功能和特點(diǎn)主要功能4.用于位置控制 較高檔次的PLC都有位置控制模塊，用于控制2.PLC的主要特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。由于采用大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件的設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，具有很高的可靠性。(2)編程簡(jiǎn)單，使用方便。目前大多數(shù)PLC均采用梯形圖編程語(yǔ)言，沿用了繼電接觸控制的一些圖形符號(hào)，直觀清晰，易于掌握。(3)通用性好，具有在線修改能力。PLC硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活地組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對(duì)象，控制規(guī)模和控制功能的要求。且可通過(guò)修改軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)在線修改的能力，因此其功能易于擴(kuò)展，具有廣泛的工業(yè)通用性。

2.PLC的主要特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。由于采(4)縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)的周期，維護(hù)容量。目前PLC產(chǎn)品朝著系列化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，只需根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，選用相應(yīng)的模塊進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，同時(shí)用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大減輕了接線工作，同時(shí)PLC還具有故障檢測(cè)和顯示功能，使故障處理時(shí)間縮短。(5)體積小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC體積小，重量輕，便十安裝。的結(jié)構(gòu)緊湊，它與被控制對(duì)象的硬件連接方式簡(jiǎn)單、接線少，便于維護(hù)。(4)縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)的周期，維護(hù)容量。目前PLC產(chǎn)品1.2可編程控制器的發(fā)展概況1.2可編程控制器的發(fā)展概況目前PLC主要生產(chǎn)廠商艾默生西門子三菱羅克維爾歐姆龍LG施耐德富士通用GE松下臺(tái)灣和利時(shí)安控蘭州全志南京嘉華（民營(yíng)）南京亞銳（臺(tái)資）杭州機(jī)床電器廠國(guó)外：國(guó)內(nèi)：目前PLC主要生產(chǎn)廠商艾默生臺(tái)灣國(guó)外：國(guó)內(nèi)：1.

向高速度、大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展2.向多品種方向發(fā)展3.編程語(yǔ)言多樣化4.發(fā)展智能模塊5.加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信功能1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)1.向高速度、大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展1.2可編程控制器的發(fā)展最新動(dòng)態(tài)：軟PLC的出現(xiàn)1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)最新動(dòng)態(tài)：軟PLC的出現(xiàn)1.2可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)什么是PLC?PLC是一種專門