1、可编程控制器,金建设,2009年2月,第一章 可编程控制器概述,可编程控制器(简称PLC)，是在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置，是将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体，应用到工业控制领域的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱之一。掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对自动化和电气技术人员的基本要求。,德国西门子PLC外形图,2006-3-3,3,S7-200系列PLC,S7-300系列PLC,S7-400系列PLC,日本三菱PLC外形图,2006-3-3,4,Q系列PLC,FX2N系列PLC,F
2、X1N系列PLC,FX1S系列PLC,日本欧姆龙PLC外形图,C200H系列PLC,CPM1A、CPM2A系列PLC,PLC控制系统的例子：装料车往复控制系统,1.1 可编程控制器的产生、定义,1.1.1 可编程控制器的产生可编程控制器最先出现在美国，1968年，美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件：,GM十条,1.编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序；2.价格便宜，其性能价格比要高于继电器控制系统； 3.体积要明显小于继电器控制柜； 4.可靠性要明显高于继电器控制系统； 5.具有数据通信功能； 6.输入可以是A
3、C115V。 7.输出为AC115V，2A以上。 8.硬件维护方便，最好是插件式结构。 9.扩展时，原有系统只需做很小改动。 10.用户程序存储器容量至少可以扩展到4K。,一九六九年，美国数字设备公司(DEC)根据上述要求研制出世界上第一台可编程控制器，型号为PDP-14，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功，取得了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称)。,可编程控制器这一新技术的出现，受到国内外工程技术界的极大关注，纷纷投入力量研制。第一个把商品化的是美国的哥德公司(GOULD)，时间也是 1969年，型号为0
4、84。1971年，日本从美国引进了这项新技术，研制出日本第一台可编程控制器DSC-8。19731974年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程控制器，德国西门子公司(SIEMENS)于1973年研制出欧洲第一台，型号为SIMATIC S4。我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。,可编程控制器的定义,1980年，美国电气制造商协会(NEMA)将可编程控制器正式命名为 Programmable Controller，简称为L。NEMA将可编程控制器定义为：“可编程控制器是一种带有指令存储器，数字的或模拟的输入输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功能，用于控制
5、机器或生产过程的自动控制装置。”,1985年1月，国际电工委员会(IEC)在颁布可编程控制器标准草案第二稿时，又对作了明确定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的或模拟的输入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。可编程控制器及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统联成一个整体和具有扩充功能。”,1.2 可编程控制器的分类及特点,1.2.1 可编程控制器的分类1根据/（输入/输出）点数分类 根据结构形式分类 3根据生产厂家分类,1根据
6、/O点数分类,（1）小型机I/O点数在256点以下 （2）中型机I/O点数在2561024点之间 （3）大型机I/O点数在1024以上, 根据结构形式分类,（1）整体式 一般的小型机多为整体式结构。这种结构的电源、部件都集中配置在一个箱体中，有的甚至全部装在一块印刷电路板上。,（2）模块式,这种形式的各部分以单独的模块分开设置,如电源模块、模块、输入模块、输出模块及其它智能模块等。而各个模块板之间是通过背板总线连接的。一般中型机、大型机和巨型机均采用这种结构。,（3）分散式, 所谓分散式的结构就是将可编程控制器的、电源、存储器集中放置在控制室，而将各模板分散放置在各个工作站，由通信接口进行通信
7、连接，由集中指挥。,4根据生产厂家分类,比较有代表性： 德国西门子(SIEMENS)公司的S5系列、S7系列。 日本欧姆龙(OMRON)公司的C系列。 三菱(MITSUBISHI)公司的FX系列。 日本松下(PANASONIC)公司的FP系列。 法国施耐德（SCHNEIDER）公司的TWIDO系列。 美国通用电气(GE)公司的GE-FANUC系列。 美国AB公司的PLC-5系列。,各PLC生产厂的市场占有情况： 在全世界约200家可编程控制器生产厂商，从市场占有份额来看，第一位是德国的SIEMENS，约占有30 的市场份额；第二位是美国的AB, 约占18 的市场份额；第三位是法国的Schnei
8、der，约占12 的市场份额。其次是美国的GE、日本的MITSUBISHI、OMRON、PANASONIC 。,目前的国内市场几乎被国外的产品占领，在大 中型中，几乎100 是国外产品。主要以前边所 提到的前3家为主，而小型则由日本的OMRON 、 MITSUBISHI、PANASONIC和德国的SIEMENS占据主要 地位。,1.2.2 可编程控制器的特点,1抗干扰能力强，可靠性极高 编程简单易学 功能强、性价比高 硬件配套齐全、使用方便、适应性强 系统设计、安装、调试工作量少 维修方便 体积小、能耗低,1.2.3 PLC的主要功能,1逻辑（开关）控制,这是PLC最基本最广泛的应用领域，用来
9、取代继电 器控制系统。PLC根据操作按钮、限位开关及其它现场 给出的指令信号和传感器信号，按逻辑控制执行部件进 行相应的操作。,2定时控制,PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定 时器指令，使用它们可实现定时操作的控制，同时PLC 还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确的实时控制。,3计数控制,PLC为用户提供的计数器分为普通计数器、可逆计数器、高速计数器等，用来完成不同用途的计数控制。当计数器的计数值等于计数器的设定值时，发出控制命令。,4步进控制,PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步进控制功能。有些PLC还专门设有步进控制指令，使得步进控制更为方便。,5模
10、拟量的控制,PLC还可以实现模拟量（如温度、压力等）的采集与 控制。过去，由于PLC擅长逻辑控制 ，模拟量的控制主 要靠仪表控制或集散系统来实现。目前，不但大、中型 PLC都具有模拟量处理功能，甚至很多小型PLC也具有 模拟量处理功能，而且编程和使用都很方便。,6数据处理,大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能，能完 成数据运算如：加、减、乘、除、乘方、开方等，逻辑 运算如：与、或、异或、求反等，移位、数据比较和传 送及数值的转换等操作。,7通信及联网,目前大多数PLC都具备了通信能力，能够在PLC与PLC、PLC与计算机之间进行通信，通过这些通信技术，使PLC联成网络，构成工厂自动化(FA)系统。,1.2.4 PLC的性能指标,I/O 点数2. 处理（扫描）速度3. 存储容量4. 定时器/计数器的点数和精度5. 处理数据的范围6. 指令的种类与条数,这些指标都是选择PLC和设计PLC应用系统考虑的因数。,
