1、第五章 可編程序控制器概述 一、可編程控制器的定義二、可編程控制器的產生三、可編程控制器的特點四、可編程控制器的應用五、可編程控制器的發展六、可編程控制器的類型本章主要講解七、可編程控制器的技術指標1 計算機控制技術及數字技術為PLC的發展提供了技術條件，同時生產的不斷發展對其提出了更高的要求。 PLC是很多機電一體化產品最理想的首選控制器，其應用的深度和廣度也代表了一個國家工業的現代化水平。2什么是PLC？一、可編程控制器的定義是一種工業控制裝置是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，并逐漸發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控制裝置。通用叫

2、法中文名稱為可編程控制器；英文名稱為Programmable Logic Controller，簡稱PLC。3一、可編程控制器的定義1987年，國際電工委員會（IEC）定義： “可編程控制器是一種以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。 4二、可編程控制器的產生因為繼電器邏輯電路配線復雜5二、可編程控制器的產生背景

3、：1968年美國通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現小批量、多品種生產，希望能有一種新型工業控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統及接線，以降低成本，縮短周期。 61968年，GM公司提出十項設計標準：編程簡單，可在現場修改程序；維護方便，采用插件式結構；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；成本可與繼電器控制柜競爭；可將數據直接送入計算機；可直接使用115V交流輸入電壓；輸出采用115V交流電壓，能直接驅動電磁閥、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。二、可編程控制器的產生7傳統的生產機械自

4、動控制裝置繼電器控制系統 優點結構簡單、價格低廉、容易操作 。缺點體積龐大、生產周期長、接線復雜、故障率高、可靠性及靈活性差 。應用比較適用于工作模式固定，控制邏輯簡單等工業應用場合。 PLC的產生8用戶迫切需要一種先進的自動控制裝置繼電器控制系統先進自動控制系統9對先進自動控制裝置提出設想： 把計算機的功能完善、通用、靈活等優點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，制成一種通用控制裝置。把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，采用面向控制過程、面向對象的語言編程。 工業控制單板機（計算機） 繼電器控制系統 先進控制裝置 101969年，美國數字設備公司研制第一臺可編

5、程控制器，并應用于工業現場。由于當時主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程序邏輯控制器（PLC）。 二、可編程控制器的產生11三、 可編程控制器的特點無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強 PLC是面向工業生產現場，惡劣環境下可靠的工作是其首要的要求。體現在：（1）輸入輸出采用光電隔離方式；（2）輸入輸出采用獨立的電源；（3）采用循環掃描的工作方式；（4）采用動態濾波，減少脈沖干擾；（5）內部采用“監視器”電路，保證CPU可靠工作；12通用性強，控制程序可變，使用方便 PLC取代了布線邏輯，只要修改程序就可以很容易改變生產工藝流程，調整控制方案。這種方式稱為軟接線邏輯。編程簡單，容易掌

6、握 沿用繼電器控制的一些符號和定義，直觀清晰，現場工作人員容易理解和掌握。13硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強接口簡單，維護方便 PLC輸入輸出接口設計成可直接與現場強電相接，有些還可以帶電插拔，故障時可不脫機停電，縮短故障修復時間。系統的設計、安裝、調試工作量少14四、可編程控制器的應用領域15四、可編程控制器的應用領域16四、可編程控制器的應用領域17四、可編程控制器的應用領域18四、可編程控制器的應用領域19四、可編程控制器的應用領域20四、可編程控制器的應用領域21四、可編程控制器的應用領域22四、可編程控制器的應用領域23四、可編程控制器的應用領域24五、可編程控制器的發展高性能

7、、高速度、大容量發展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。 25向小型化和大型化兩個方向發展小型PLC由整體結構向小型模塊化結構發展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發了各種簡易、經濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數為816點，以適應單機及小型自動控制的需要。 大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和網絡化發展，使之能與計算機組成集成控制系統，對大規模、復雜系

8、統進行綜合性的自動控制。現已有I/O點數達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。五、可編程控制器的發展26大力開發智能模塊，加強聯網與通信能力為滿足各種控制系統的要求，不斷開發出許多功能模塊，如高速計數模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。PLC的聯網與通信有兩類： PLC之間聯網通信，各PLC生產廠家都有自己的專有聯網手段； PLC與計算機之間的聯網通信。為了加強聯網與和通信能力，PLC生產廠家也在協商制訂通用的通信標準，以構成更大的網絡系統。 五、可編程控制器的發展27增強外部故障的檢測與處理能力據統計資料表明：在PL

9、C控制系統的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現檢測、處理。而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。PLC生產廠家都致力于研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統的可靠性。 五、可編程控制器的發展28編程語言多樣化在PLC系統結構不斷發展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數PLC使用的梯形圖、語句表語言外，為了適應各種控制要求，出現了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語

10、言等）等。多種編程語言并存、互補與發展是PLC進步的一種趨勢。五、可編程控制器的發展29按I/O點數分小型PLC I/O點數為256點以下的為小型PLC （其中I/O點數小于64點的為超小型或微型PLC）中型PLC I/O點數為256點以上、2048點以下的為中型PLC大型PLC I/O點數為2048以上的為大型PLC （其中I/O點數超過8192點的為超大型PLC）六、可編程控制器的類型30按結構形式分整體式PLC 將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內，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模塊式PLC 將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU

11、模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式PLC 還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來。模塊式PLC 將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式PLC 還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來。整體式PLC 將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內，有結構緊湊、體積小、價格低等特點。31按功能分低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。 中檔PLC 具有低檔PLC功

12、能外，增加模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能。有些還增設中斷、PID控制等功能。 高檔PLC 具有中檔機功能外，增加帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數運算、制表及表格傳送等。高檔PLC機具有更強的通信聯網功能。 六、可編程控制器的類型32可編程控制器的技術指標3334舉足輕重的PLC制造廠家美國的Rockwell自動化公司所屬的A-B (Allen-Bradley)公司 GE-Fanuc公司 德國的西門子（Siemens）公司 美國的Modicon公司 法國TE（Telemecanique）公司 日本三菱公司 日本立石（OMRON）公司 35國內PLC的發展概況 用于PLC改造設備 國產的小型PLC（I/O點數256）已形成一定的批量，但無主流產品 中型PLC的開發才剛剛起步 國產