1、第 1章 可 编 程控制器基 础第 1章 可编程控制器基础 顺序控制系统 可编程控制器基础 国内外主要 PLC产品概况第 1章 可编程控制器基础 顺序控制系统 可编程控制器基础 国内外主要 PLC产品概况顺序控制系统的定义 顺序控制：根据 预先规定好的时间或条件，按照 预先确定的操作顺序 ，对开关量实现有规律的 逻辑控制 ，使控制过程依次进行的一种控制方法。 顺序控制系统是典型的离散控制系统。顺序控制系统的分类n 时间 顺序控制：以执行时间为依据，每个设备的运行与停止都与时间 严格有关 。n 例如：物料的多级输送过程中，为了防止物料的堵塞，n 启动 ：先启动后级输送带，再启动前级输送带， AB
2、Cn 停止 ：先停止前级输送带，再停止后级输送带， CBABCA顺序控制系统的分类n 时间 顺序控制：以执行时间为依据，每个设备的运行与停止都与时间 严格有关 。n 例如：十字路口的交通信号灯n 南北向 ：绿灯亮（ 26S）、黄灯亮（ 4S）、红灯亮（ 30S）、绿灯亮（ 26S） n 东西向 ：红灯亮（ 30S）、绿灯亮（ 26S）、黄灯亮（ 4S）、红灯亮（ 30S） 东西4S4S30S30S26S26S 南北东西北南顺序控制系统的分类n 例如： 化学反应池中的液位控制n 反应初期，基料泵工作，基料进入，n 到达液位 1后，启动搅拌机开始搅拌，n 到 达 液 位 2后 ， 基料泵 停止，
3、辅料泵工作，辅料进入，n 到 达 液 位 3后 ， 辅料泵 停止， 加料完成，开始 加热 并 进行 化学反应。n 逻辑 顺序控制：按照逻辑先后关系顺序执行操作指令，与执行时间 无严格 关系。3 辅料泵 停止， 开始加热2 基料泵 停止， 辅料泵启动1 启动搅拌机基料泵启动0顺序控制系统的分类n 例如： 电梯 控制n 乘客 按 了上行按钮 ，根据 电梯当 前层和乘客所在层的位置关系有：n 电梯在乘客层 上方：电梯下降n 电梯在乘客层 下方：电梯上升n 条件 顺序控制：根据条件是否满足执行相应的操作指令。轿厢 5432 轿厢5432顺序控制系统的实现 继电器接触器 组成的逻辑控制系统 (机械式开关
4、 ) 应用得 最早 ，操作和逻辑关系由继电器、接触器 、时间继电器 的常开 /常闭触点等 硬件 来完成。 特点： 机械触点 ，可靠性不高，使用寿命短，故障率高，更改逻辑关系不方便。顺序控制系统的实现 晶体管 组成的逻辑控制电路 (电子式开关 ) 用晶体管、晶闸管等 半导体元件 代替继电器作为开关量控制器件。 特点： 无触点 ，可靠性高，使用寿命长，故障率低，但 更改逻辑关系不方便 。顺序控制系统的实现 可编程序控制器 (软件开关 ) 可编程序控制器是基于计算机技术，模仿继电器逻辑控制原理发展起来的新一代逻辑控制装置，由 软件 来完成逻辑功能，可实现对模拟量和开关量的控制。 特点： 无触点 ，可
5、靠性高，使用寿命长，故障率低，维护方便，更改逻辑关系方便 (更改程序 )。顺序控制系统的实现 计算机 组成的逻辑控制系统 (软件开关 ) 应用在功能复杂或集散控制系统中实现逻辑控制功能。 特点： 无触点 ，可靠性一般，使用寿命长，故障率一般，更改逻辑关系方便 (更改程序 )，功能强大 (可与管理系统联网等 )。顺序控制系统的实现 开关器件的变化 机械开关 电子开关 软件开关 (存储器 ) 逻辑类型的变化 硬逻辑 (接线 +电路 ) 软逻辑 (存储器 +程序 )第 1章 可编程控制器基础 顺序控制系统 可编程控制器 基础 产生与发展 定义、结构及分类 输入 /输出模块 工作机制 编程语言 主要性
6、能指标 与其他控制系统的比较 特点及应用 发展趋势 国内外主要 PLC产品概况可编程控制器的产生与发展 源自继电器接触器控制系统，基于计算机技术 两个名称 可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller， PLC) 可编程控制器 (Programmable Controller， PC) 第一台自动化控制器 Modicon 084： Dick Morley，1968，开启了工业控制的 PLC时代 第一台 PLC PDP-14： GM(著名的 GM10条 )+DEC，1969，应用于汽车生产线可编程控制器的产生与发展 在微电子 +计算机技术的推动下快速发展 逻辑器
7、件 微处理器 +大规模集成电路 功能增强、处理速度加快、可靠性提高 体积减小，成本下降 应用扩大，外围产品丰富可编程控制器的定义 可编程控制器是一种 专门为工业环境下 应用而设计的 数字运算操作 的电子装置。它采用 可编程存储器 作为内部指令记忆装置，具有 逻辑、排序、定时、计数及算术运算 等功能，并通过 数字或模拟输入 /输出模块 控制各种类型的设备和生产过程。-1987，国际电工委员会 (International Electrical Committee， IEC)， PLC标准可编程控制器的结构外存储器图形监控微处理器（运算器、控制器）输入模块 输出模块外设I/O接口I/O扩展接口存储
8、器（ EPROM、 RAM）电源开关、按钮等现场输入设备电机、电磁铁等受控设备编程器打印机I/O扩展PLC结构框图 中央处理器 (CPU) 字节处理器 ，如 Z80、 intel 8086、M68000、 MS-8031系列等， 位处理器 ，如 AMD2900、 AMD29033等， 大型 PLC既具有字节处理器，又有位处理器 (双或多处理器 )。 存储器 分系统和用户程序存储器，分别用于存储、运行系统、用户程序 。 输入 /输出 (I/O)模块 用于实现与工业现场各种设备接口。 电源 使用交流 或 直流电源。 外部设备 编程器，显示终端，存储设备等。 I/O扩展 输入 /输出扩展 功能 扩展
9、 ，如 通信 、温控模块等。可编程控制器的分类I/O点数 内存 处理器 机型小型 几十 256 1K 4K 单处理器 8位机中型 256 3000 4K 32K 双处理器 16位机大型 8000 2M 多处理器 16位机 按 IO点规模可编程控制器的分类 按结构 箱体 式 (整体式 ) 模块式 基板式可编程控制器的输入 /输出模块 作用 ：与生产现场的各种生产设备的连接 接口 。 要求 ：很好的 信号适应能力和抗干扰能力 ，一般配有 电平转换、光电隔离和阻容滤波 等。 类型 ： 1开关量输入模块 2开关量输出模块 3模拟量输入模块 4模拟量输出模块PLC内部电路COM输入端子现场开关R3CR1
10、R2 LED双向光耦 交流开关量输入R1和 R2构成分压器， R3是限流电阻， C是滤波电容，双向光耦实现整流和隔离作用，发光二极管 LED指示输入 状态 (亮 表示现场开关合 上 )。 直流开关量输入如右图所示： R1和 R2构成分压器， R2、 C构成阻容滤波，二极管 D起保护 作用 (防止 电源接 反 )， 发光二极管 LED指示输入 状态 (亮 表示现场开关合 上 )， 光耦实现输入电路的信号联接、电气隔离和电平转换。PLC内部电路COM输入端子现场开关DCR1R2LED光耦漏入PLC内部电路COM输入端子现场开关DCR1R2LED光耦源入没有源入、漏入问题，且适合于直流的无方向接法+
11、5V0V输出开关量输入模块PLC内部电路 COM输出端子R1R2光耦LEDFuseLG(NPN) 晶体管输出如右图所示：三极管 G作为开关元件，发光二极管 LED指示输出 状态 (亮 表示负载 通电 )， 光耦实现输出电路的信号联接、电气隔离和电平转换。PLC内部电路继电器LED COMFuse输出端子L 继电器输出如右图所示：发光二极管 LED指示输出 状态 (亮 表示负载 通电 )， 继电器实现输出电路的信号联接和电平转换，负载可以是直流的，也可以是交流的。 晶闸管输出适合于大功率输出场合。适合直流输出适合直、交流输出漏出开关量 输出模块A/D 光耦 PLC内部电路输入输入电压输入电流比例
12、放大器模拟量 输入模块D/A光耦PLC内部电路电压输出（ 1-5v）V/VV/I电流输出（ 4-20mA）模拟量输出模块 位置控制 模块 (脉冲 /数字、模拟电压 /电流 ) 通信 模块 (RS232/422/485、 USB、 Ethernet) 显示模块 (CRT/LCD显示模块、 ASCII码显示单元) 算法控制模块 (PID控制、模糊控制 ) 存储模块 (CF/SD卡等 ) 温度控制模块 高速计数模块 这些特殊模块扩展了 PLC的功能，如今的 PLC不仅能实现顺序控制，还可以实现计算机控制的很多功能，如位置控制、 PID控制等复杂控制，使 PLC的应用得到 了扩展与推广 。特殊模块PLC基本单元及扩展模块PLC基本单元及扩展模块PLC基本单元及扩展模块IO扩展单元PLC基本单元及扩展模块模拟量扩展单元
