微機原理與接口技術實用教程第1頁，課件共64頁，創作于2023年2月第一章

可編程控制器概述可編程控制器(簡稱ＰＬＣ或ＰＣ)，是隨著現代社會生產的發展和技術進步，現代工業生產自動化水平的日益提高及微電子技術的飛速發展，在繼電器控制的基礎上產生的一種新型的工業控制裝置，是將微型計算機技術、自動化技術及通信技術融為一體，應用到工業控制領域的一種高可靠性控制器，是當代工業生產自動化的重要支柱。

第2頁，課件共64頁，創作于2023年2月本章主要介紹以下內容：l

PLC的產生、定義、分類。l

PLC的特點和主要功能。l

PLC與繼電器控制系統的比較。l

PLC 與其他通用控制器（DCS、PID、IPC）的比較。l

PLC的應用現狀。l

PLC的發展趨勢。第3頁，課件共64頁，創作于2023年2月本章的重點掌握PLC的特點和主要功能，梯形圖與繼電器控制線路的聯系和差別，PLC與其它通用控制器的異同及適用范圍，了解PLC的發展趨勢。

第4頁，課件共64頁，創作于2023年2月1.1

可編程控制器的產生、定義和分類一、可編程控制器的產生二、可編程控制器的定義三、可編程控制器的分類

第5頁，課件共64頁，創作于2023年2月一、可編程控制器的產生在可編程序控制器問世以前，工業控制領域中是以繼電器控制占主導地位的。對生產工藝多變的系統適應性差，一旦生產任務和工藝發生變化，就必須重新設計，并改變硬件結構。

1968年，美國通用汽車公司(GM公司)為了在每次汽車改型或改變工藝流程時不改動原有繼電器柜內的接線，降低成本，縮短開發周期，而提出了研制新型邏輯順序控制裝置，并提出了10項招標技術指標。其主要內容如下：第6頁，課件共64頁，創作于2023年2月GM十條

1.編程簡單，可在現場方便地編輯及修改程序；2.價格便宜，其性能價格比要高于繼電器控制系統；3.體積要明顯小于繼電器控制柜；4.可靠性要明顯高于繼電器控制系統；5.具有數據通信功能；6.輸入可以是AC115V。7.輸出為AC115V，2A以上。8.硬件維護方便，最好是插件式結構。9.擴展時，原有系統只需做很小改動。10.用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4K。第7頁，課件共64頁，創作于2023年2月一九六九年，美國數字設備公司(DEC)根據上述要求研制出世界上第一臺可編程控制器，型號為PDP-14，并在GM公司的汽車生產線上首次應用成功，取得了顯著的經濟效益。當時人們把它稱為可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController，簡稱ＰＬＣ)。

第8頁，課件共64頁，創作于2023年2月隨著微電子技術的發展，七十年代中期以來，由于大規模集成電路(LSI)和微處理器在ＰＬＣ中的應用，使ＰＬＣ的功能不斷增強，它不僅能執行邏輯控制、順序控制、計時及計數控制，還增加了算術運算、數據處理、通信等功能，具有處理分支、中斷、自診斷的能力，使ＰＬＣ更多地具有了計算機的功能。

第9頁，課件共64頁，創作于2023年2月可編程控制器這一新技術的出現，受到國內外工程技術界的極大關注，紛紛投入力量研制。第一個把ＰＬＣ商品化的是美國的哥德公司(GOULD)，時間也是

1969年，型號為084。1971年，日本從美國引進了這項新技術，研制出日本第一臺可編程控制器DSC-8。1973～1974年，德國和法國也都相繼研制出自己的可編程控制器，德國西門子公司(SIEMENS)于1973年研制出歐洲第一臺ＰＬＣ，型號為SIMATICS4。我國從1974年開始研制，1977年開始工業應用。

第10頁，課件共64頁，創作于2023年2月二、可編程控制器的定義

1980年，美國電氣制造商協會(NEMA)將可編程控制器正式命名為ProgrammableController，簡稱為ＰＣ。關于可編程控制器的定義，因其仍在不斷的發展，所以國際上至今還未能對其下最后的定義。1980年，NEMA將可編程控制器定義為：“可編程控制器是一種帶有指令存儲器，數字的或模擬的輸入／輸出接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數和算術運算等功能，用于控制機器或生產過程的自動控制裝置。”第11頁，課件共64頁，創作于2023年2月

1985年1月，國際電工委員會(IEC)在頒布可編程控制器標準草案第二稿時，又對ＰＬＣ作了明確定義：“可編程控制器是一種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和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的或模擬的輸入和輸出接口，控制各種類型的機器設備或生產過程。可編程控制器及其有關設備的設計原則是它應按易于與工業控制系統聯成一個整體和具有擴充功能。”第12頁，課件共64頁，創作于2023年2月

該定義強調了可編程控制器是“數字運算操作的電子系統”，它是一種計算機，它是“專為工業環境下應用而設計”的工業控制計算機

第13頁，課件共64頁，創作于2023年2月雖然可編程控制器的簡稱為ＰＣ，但它與近年來人們熟知的個人計算機(PersonalComputer，也簡稱為ＰＣ)是完全不同的概念。為加以區別，國內外很多雜志以及在工業現場的工程技術人員，仍然把可編程控制器稱為ＰＬＣ。為了照顧到這種習慣，在后續章節的介紹中，仍稱可編程控制器為ＰＬＣ。

第14頁，課件共64頁，創作于2023年2月三、可編程控制器的分類

1．根據Ｉ／Ｏ點數分類⒉根據結構形式分類

⒊根據用途分類

4．根據生產廠家分類

第15頁，課件共64頁，創作于2023年2月1．根據Ｉ／Ｏ點數分類（1）微型機Ｉ／Ｏ點數(總數)在64點以下，內存容量為256B～1KB。（2）小型機Ｉ／Ｏ點數(總數)在65～128點之間，內存容量為1～3.6KB。（3）中型機Ｉ／Ｏ點數在129～512點之間，內存容量為3.6～13KB。（4）大型機Ｉ／Ｏ點數在513～896點之間，內存容量為13K。

（5）巨型機Ｉ／Ｏ點數大于896，內存容量大于13K，稱為巨型機。上述劃分方式并不十分嚴格，也不是一成不變的。隨著PLC的發展，劃分標準已經有過多次修改。第16頁，課件共64頁，創作于2023年2月⒉根據結構形式分類（1）整體式一般的微型機和小型機多為整體式結構。這種結構ＰＬＣ的電源、ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ部件都集中配置在一個箱體中，有的甚至全部裝在一塊印刷電路板上。

第17頁，課件共64頁，創作于2023年2月（2）模板式這種形式的ＰＬＣ各部分以單獨的模板分開設置，如電源模板、ＣＰＵ模板、輸入模板、輸出模板及其它智能模板等。這種ＰＬＣ（如S7-400）一般設有機架底板，在底板上有若干插槽，使用時，各種模板直接插入機架底板即可。也有的ＰＬＣ（如S7-300）為串行聯接，沒有底板，各個模板安裝在機架導軌上，而各個模板之間是通過背板總線連接的。這種結構的ＰＬＣ配置靈活，裝備方便，維修簡單，易于擴展，可根據控制要求靈活配置所需模板，構成功能不同的各種控制系統。一般中型機、大型機和巨型機ＰＬＣ均采用這種結構。模板式ＰＬＣ的缺點是結構較復雜，各種插件多，因而增加了造價。

第18頁，課件共64頁，創作于2023年2月第19頁，課件共64頁，創作于2023年2月（3）分散式所謂分散式的結構就是將可編程控制器的ＣＰＵ、電源、存儲器集中放置在控制室，而將各Ｉ／Ｏ模板分散放置在各個工作站，由通信接口進行通信連接，由ＣＰＵ集中指揮。

第20頁，課件共64頁，創作于2023年2月⒊根據用途分類（1）用于順序邏輯控制

（2）用于閉環過程控制

（3）用于多級分布式和集散控制系統

（4）用于機械加工的數字控制和機器人控制

第21頁，課件共64頁，創作于2023年2月（1）用于順序邏輯控制早期的可編程控制器主要用于取代繼電器控制電路，完成如順序、聯鎖、計時和計數等開關量的控制，因此順序邏輯控制是可編程控制器的最基本的控制功能，也是可編程控制器應用最多的場合。比較典型的應用如自動電梯的控制、自動化倉庫的自動存取、各種管道上的電磁閥的自動開啟和關閉、皮帶運輸機的順序起動，或自動化生產線的多機控制等，這些都是順序邏輯控制。要完成這類控制，不要求可編程控制器有太多的功能，只要有足夠數量的Ｉ／Ｏ點即可，因此可選用低檔的可編程控制器。

第22頁，課件共64頁，創作于2023年2月（2）用于閉環過程控制

對于閉環控制系統，除了要用開關量Ｉ／Ｏ點實現順序邏輯控制外，還要有模擬量的Ｉ／Ｏ點，以供采樣輸入和調節輸出，實現過程控制中的ＰＩＤ調節，形成閉環過程控制系統。而中期的可編程控制器由于具有數值運算和處理模擬量信號的功能，可以設計出各種ＰＩＤ控制器。現在隨著可編程控制器控制規模的增大，ＰＬＣ可控制的回路數以從幾個增加到幾十個甚至幾百個，因此可實現比較復雜的閉環控制系統，實現對溫度、壓力、流量、位置、速度等物理量的連續調節。

比較典型的應用如：連軋機的速度和位置控制、鍋爐的自動給水，加熱爐的溫度控制等。要完成這類控制，不僅要求可編程控制器有足夠數量的Ｉ／Ｏ點，還要有模擬量的處理能力，因此對ＰＬＣ的功能要求高，根據能處理的模擬量的多少，至少應選用中檔的可編程控制器。

第23頁，課件共64頁，創作于2023年2月（3）用于多級分布式和集散控制系統

在多級分布式和集散控制系統中，除了要求所選用的可編程控制器具有上述功能外，還要求具有較強的通信功能，以實現各工作站之間的通信、上位機與下位機的通信，最終實現全廠自動化，形成通信網絡。由于近期的ＰＬＣ都具有很強的通信和聯網功能，建立一個自動化工廠已成為可能。顯然，能勝任這種工作的可編程控制器為高檔ＰＬＣ。

第24頁，課件共64頁，創作于2023年2月（4）用于機械加工的數字控制和機器人控制

機械加工行業也是ＰＬＣ廣泛應用的領域，

可編程控制器與CNC(ComputerNumberControl)技術有機地結合起來，可以進行數值控制。由于ＰＬＣ的處理速度不斷提高和存儲器容量的不斷擴大，使CNC的軟件不斷豐富，用戶對機械加工的程序編制越來越方便。隨著人工視覺等高科技技術的不斷完善，各種性能的機器人相繼問世，很多機器人制造公司也選用ＰＬＣ作為機器人的控制器，因此ＰＬＣ在這個領域的應用也將越來越多。

第25頁，課件共64頁，創作于2023年2月4．根據生產廠家分類比較有代表性：德國西門子(SIEMENS)公司的S5系列、S7系列。日本歐姆龍(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。法國施耐德（SCHNEIDER）公司的TWIDO系列。美國通用電氣(GE)公司的GE-FANUC系列。美國A-B公司的ＰＬＣ-5系列。第26頁，課件共64頁，創作于2023年2月1.2可編程控制器的特點及主要功能

一、可編程控制器的一般特點可編程控制器的種類雖然千差萬別，但為了在工業環境中使用，它們都有許多共同的特點：

1．抗干擾能力強，可靠性極高

工業生產對電氣控制設備的可靠性的要求是非常高的，它應具有很強的抗干擾能力，能在很惡劣的環境下(如溫度高、濕度大、金屬粉塵多、距離高壓設備近、有較強的高頻電磁干擾等)長期連續可靠的工作，平均無故障時間(MTBF)長，故障修復時間短。而PLC是專為工業控制設計的，能適應工業現場的惡劣環境。可以說，

沒有任何一種工業控制設備能夠達到可編程控制器的可靠性。

第27頁，課件共64頁，創作于2023年2月在硬件方面，首先是選用優質器件，采用合理的系統結構，加固簡化安裝，使它能抗振動沖擊。對印刷電路板的設計、加工及焊接都采取了極為嚴格的工藝措施。對于工業生產過程中最常見的瞬間強干擾，采取的措施主要是采用隔離和濾波技術。PLC的輸入和輸出電路一般都用光電耦合器傳遞信號，作到電浮空，使CPU與外部電路完全切斷了電的聯系，有效地抑制了外部干擾對PLC的影響。第28頁，課件共64頁，創作于2023年2月在PLC的電源電路和Ｉ／Ｏ接口中，還設置多種濾波電路，除了采用常規的模擬濾波器(如LC濾波和Π型濾波)外，還加上了數字濾波，以消除和抑制高頻干擾信號，

同時也削弱了各種模板之間的相互干擾。。用集成電壓調整器對微處理器的＋5伏電源進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。在PLC內部還采用了電磁屏蔽措施，對電源變壓器、CPU、存儲器、編程器等主要部件采用導電、

導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。

第29頁，課件共64頁，創作于2023年2月在軟件方面，PLC也采取了很多特殊措施，設置了警戒時鐘WDT(WatchingDogTimer)，系統運行時對WDT定時刷新，一旦程序出現死循環，使之能立即跳出，重新起動并發出報警信號。還設置了故障檢測及診斷程序，用以檢測系統硬件是否正常，用戶程序是否正確，便于自動地做出相應的處理，如報警、封鎖輸出、保護數據等。當PLC檢測到故障時，立即將現場信息存入存儲器，由系統軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被破壞。這樣，一旦檢測到外界環境正常后，便可恢復到故障發生前的狀態，繼續原來的程序工作。

這些有效的措施，保證了可編程控制器的高可靠性。

第30頁，課件共64頁，創作于2023年2月2．編程簡單方便可編程控制器的設計是面向工業企業中一般電氣工程技術人員的，它采用易于理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業控制的簡單指令。這種梯形圖語言既繼承了傳統繼電器控制線路的表達形式(如線圈、接點、常開、常閉)，又考慮到工業企業中的電氣技術人員的讀圖習慣和微機應用水平。因此，梯形圖語言對于企業中熟悉繼電器控制線路圖的電氣工程技術人員是非常親切的，它形象、直觀，簡單、易學，尤其是對于小型PLC而言，幾乎不需要專門的計算機知識，只要進行短暫幾天甚至幾小時的培訓，就能基本掌握編程方法。因此，無論是在生產線的設計中，還是在傳統設備的改造中，電氣工程技術人員都特別歡迎和愿意使用PLC。

除了梯形圖語言以外，PLC還可以采用其他形式的編程語言，

如STL（語句表）語言，功能塊圖（FBD），順序功能圖（SFC）以及高級語言進行編程。

第31頁，課件共64頁，創作于2023年2月3．使用方便雖然PLC種類繁多，由于其產品的系列化和模板化，并且配有品種齊全的各種軟件，用戶可靈活組合成各種規模和要求不同的控制系統，用戶在硬件設計方面，只是確定PLC的硬件配置和Ｉ／Ｏ通道的外部接線。在PLC構成的控制系統中，只需在PLC的端子上接入相應的輸入、輸出信號即可，不需要諸如繼電器之類的固體電子器件和大量繁雜的硬接線電路。在生產工藝流程改變，或生產線設備更新、或系統控制要求改變，需要變更控制系統的功能時，一般不必改變或很少改變Ｉ／Ｏ通道的外部接線，只要改變存儲器中的控制程序即可，這在傳統的繼電器控制時是很難想象的。PLC的輸入、輸出端子可直接與交流220V、直流24V等強電相連，并有較強的帶負載能力。

在PLC運行過程中，在PLC的面板上(或顯示器上)可以顯示生產過程中用戶感興趣的各種狀態和數據，使操作人員做到心中有數，即使在出現故障甚至發生事故時，也能及時處理。

第32頁，課件共64頁，創作于2023年2月4．維護方便

PLC的控制程序可通過編程器輸入到PLC的用戶程序存儲器中。編程器不僅能對PLC控制程序進行寫入、讀出、檢測、修改，還能對PLC的工作進行監控，使得PLC的操作及維護都很方便。PLC還具有很強的自診斷能力，能隨時檢查出自身的故障，并顯示給操作人員，如Ｉ／Ｏ通道的狀態、RAM的后備電池的狀態、數據通信的異常、PLC內部電路的異常等信息。正是通過PLC的這種完善的診斷和顯示能力，當PLC機或外部的輸入裝置及執行機構發生故障時，使操作人員能迅速檢查、判斷故障原因，確定故障位置，以便采取迅速有效的措施。如果是PLC本身故障，在維修時只需要更換插入式模板或其它易損件即可，既方便又減少了影響生產的時間。

有人曾預言，將來自動化工廠的電氣工人，將一手拿著螺絲刀，一手拿著編程器。這也是可編程控制器得以迅速發展和廣泛應用的重要因素之一。

第33頁，課件共64頁，創作于2023年2月5．設計、施工、調試周期短

用可編程控制器完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設計和施工可同時進行。由于用軟件編程取代了繼電器硬接線實現控制功能，使得控制柜的設計及安裝接線工作量大為減少，縮短了施工周期。同時，由于用戶程序大都可以在實驗室模擬調試，模擬調試好后再將PLC控制系統在生產現場進行聯機統調，使得調試方便、快速、安全，因此大大縮短了設計和投運周期。第34頁，課件共64頁，創作于2023年2月

6．易于實現機電一體化

因為可編程控制器的結構緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強，使之易于安裝在機器設備內部，制造出機電一體化產品。隨著集成電路制造水平的不斷提高，可編程控制器體積將進一步縮小，而功能卻進一步增強，與機械設備有機的結合起來，在CNC和機器人的應用中必將更加普遍，以PLC作為控制器的CNC設備和機器人裝置將成為典型的機電一體化的產品。第35頁，課件共64頁，創作于2023年2月二、可編程控制器的與繼電器邏輯控制系統的比較在可編程控制器出現以前，繼電器硬接線電路是邏輯控制、順序控制的唯一執行者，它結構簡單，價格低廉，一直被廣泛應用。但它與PLC控制相比有許多缺點.

第36頁，課件共64頁，創作于2023年2月比較項目

繼電器邏輯可編程控制器控制邏輯

接線邏輯,體積大,接線復雜，修改困難存儲邏輯,體積小、連線少,控制靈活，易于擴展控制速度通過觸點的開閉實現控制作用。動作速度為幾十毫秒，易出現觸點抖動由半導體電路實現控制作用,每條指令執行時間在微秒級,不會出現觸點抖動限時控制由時間繼電器實現，精度差，易受環境、溫度影響用半導體集成電路實現,精度高，時間設置方便，不受環境、溫度影響觸點數量４～８對，易磨損任意多個，永不磨損工作方式并行工作串行循環掃描設計與施工設計、施工、調試必須順序進行，周期長，修改困難在系統設計后，現場施工與程序設計可同時進行,周期短，調試、修改方便可靠性與可維護性壽命短可靠性與可維護性差壽命長，可靠性高，有自診斷功能，易于維護價格使用機械開關、繼電器及接觸器等，價格便宜使用大規模集成電路，初期投資較高第37頁，課件共64頁，創作于2023年2月三、可編程控制器的與其他工業控制器的比較自從微型計算機誕生以后，工程技術人員就一直努力將微型計算機技術應用到工業控制領域，這樣，在工業控制領域就產生了幾種有代表性的工業控制器：可編程控制器(PLC)、PID控制器(又稱PID調節器)、集散控制系統(DCS)、微型計算機(PC)和工業控制計算機（IPC）。由于PID控制器一般只適用于過程控制中的模擬量控制，并且，目前的PLC或DCS中均具有PID的功能。所以，只對可編程控制器與通用的微型計算機、與集散控制系統、與工業控制計算機分別做一下比較。第38頁，課件共64頁，創作于2023年2月1．可編程控制器與通用的微型計算機的比較

采用微電子技術制作的作為工業控制器的可編程控制器，它也是由CPU、RAM、

ROM、Ｉ／Ｏ接口等構成的，與微機有相似的構造，但又不同于一般的微機，特別是它采用了特殊的抗干擾技術，有著很強的接口能力，使它更能適用于工業控制。

第39頁，課件共64頁，創作于2023年2月PLC與微型計算機的比較

比較項目可編程控制器微型計算機應用范圍工業控制科學計算、數據處理、通信等使用環境工業現場具有一定溫度、濕度的機房輸入／輸出控制強電設備,有光電隔離,有大量的Ｉ／Ｏ口與主機采用微電聯系,沒有光電隔離,沒有專用的Ｉ／Ｏ口程序設計一般為梯形圖語言，易于學習和掌握程序語言豐富，需專門計算機的硬件和軟件知識系統功能自診斷、監控等配有較強的操作系統工作方式循環掃描方式及中斷方式中斷方式可靠性極高，抗干擾能力強，長期運行抗干擾能力差,不能長期運行體積與結構結構緊湊,體積小外殼堅固，密封結構松散，體積大，密封性差鍵盤大，顯示器大第40頁，課件共64頁，創作于2023年2月

2．可編程控制器與集散控制系統的比較可編程控制器與集散控制系統都是用于工業現場的自動控制設備，都是以微型計算機為基礎的，都可以完成工業生產中大量的控制任務。但是，它們之間又有一些不同：

①發展基礎不同

可編程控制器是由繼電器邏輯控制系統發展而來，所以它在開關量處理，順序控制方面具有自己的絕對優勢，發展初期主要側重于順序邏輯控制方面。集散控制系統是由儀表過程控制系統發展而來，所以它在模擬量處理、回路調節方面具有一定的優勢，發展初期主要側重于回路調節功能。

第41頁，課件共64頁，創作于2023年2月②擴展方向不同隨著微型計算機的發展，可編程控制器在初期邏輯運算功能的基礎上，增加了數值運算及閉環調節功能。運算速度不斷提高，控制規模越來越大，并開始與網絡或上位機相連，構成了以PLC為核心部件的分布式控制系統。集散控制系統自70年代問世后，也逐漸的把順序控制裝置，數據采集裝置，回路控制儀表，過程監控裝置有機的結合在一起，構成了能滿足各種不同控制要求的集散控制系統。第42頁，課件共64頁，創作于2023年2月③由小型計算機構成的中小型DCS將被PLC構成的DCS所替代

PLC與DCS從各自的基礎出發，在發展過程中互相滲透，互為補償，兩者的功能越來越近，頗有殊路同歸之感。目前，很多工業生產過程既可以用PLC實現控制，也可以用DCS實現控制。但是，由于PLC是專為工業環境下應用而設計的，其可靠性要比一般的小型計算機高得多，所以，以PLC為控制器的DCS必將逐步占領以小型計算機為控制器的中小型DCS市場。第43頁，課件共64頁，創作于2023年2月3．可編程控制器與工業控制計算機（IPC）的比較

可編程控制器與工業控制計算機(簡稱工控機)都是用來進行工業控制，但是工控機與PLC相比，仍有一些不同：

第44頁，課件共64頁，創作于2023年2月①硬件方面

工控機是由通用微型計算機推廣應用發展起來的，通常由微型計算機生產廠家開發生產，在硬件方面具有標準化總線結構，各種機型間兼容性強。而PLC則是針對工業順序控制，由電氣控制廠家研制發展起來的，其硬件結構專用，各個廠家產品不通用，標準化程度較差。但是PLC的信號采集和控制輸出的功率強，可不必再加信號變換和功率驅動環節，而直接和現場的測量信號及執行機構對接；在結構上，PLC采取整體密封模板組合形式；在工藝上，對印刷板、插座、機架都有嚴密的處理；在電路上，又有一系列的抗干擾措施。因此，PLC的可靠性更能滿足工業現場環境下的要求。第45頁，課件共64頁，創作于2023年2月②軟件方面工控機可借用通用微型計算機豐富的軟件資源，對算法復雜，實時性強的控制任務能較好的適應。PLC在順序控制的基礎上，增加了PID等控制算法，它的編程采用梯形圖語言，易于被熟悉電氣控制線路而不太熟悉微機軟件的工廠電氣技術人員所掌握。但是，一些微型計算機的通用軟件還不能直接在PLC上應用，還要經過二次開發。

任何一種控制設備都有自己最適合的應用領域。熟悉、了解PLC與通用微型計算機、集散控制系統、工業控制計算機的異同，將有助于根據控制任務和應用環境來恰當地選用最合適的控制設備，最好的發揮其效用。

第46頁，課件共64頁，創作于2023年2月四、可編程控制器的主要功能可編程控制器是采用微電子技術來完成各種控制功能的自動化設備，可以在現場的輸入信號作用下，按照預先輸入的程序，控制現場的執行機構，按照一定規律進行動作。其主要功能如下：第47頁，課件共64頁，創作于2023年2月1．順序邏輯控制這是PLC最基本最廣泛的應用領域，用來取代繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。它既可用于單機控制或多機控制，又可用于自動化生產線的控制。PLC根據操作按鈕、限位開關及其它現場給出的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作。第48頁，課件共64頁，創作于2023年2月2．運動控制

在機械加工行業，可編程控制器與計算機數控(CNC)集成在一起，用以完成機床的運動控制。很多PLC機制造廠家已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模板。在多數情況下，PLC把描述目標位置的數據送給模板，模板移動一軸或數軸到目標位置。當每個軸移動時，位置控制模板保持適當的速度和加速度，確保運動平滑。目前已用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削、磨削等應用中。

第49頁，課件共64頁，創作于2023年2月3．定時控制

PLC為用戶提供了一定數量的定時器，并設置了定時器指令，一般每個定時器可實現0.1秒～999.9秒或0.01秒～99.99秒的定時控制，也可按一定方式進行定時時間的擴展。定時精度高，定時設定方便、靈活。同時PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確的實時控制。第50頁，課件共64頁，創作于2023年2月

4．計數控制

PLC為用戶提供的計數器分為普通計數器、可逆計數器、高數計數器等，用來完成不同用途的計數控制。當計數器的當前計數值等于計數器的設定值，或在某一數值范圍時，發出控制命令。計數器的計數值可以在運行中被讀出，也可以在運行中進行修改。

第51頁，課件共64頁，創作于2023年2月

5．步進控制

PLC為用戶提供了一定數量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進控制功能。在一道工序完成之后，自動進行下一道工序。一個工作周期結束后，自動進入下一個工作周期。有些PLC還專門設有步進控制指令，使得步進控制更為方便。

第52頁，課件共64頁，創作于2023年2月

6．數據處理

大部分PLC都具有不同程度的數據處理功能，如F2系列、C系列、S5系列PLC等，能完成數據運算如：加、減、乘、除、乘方、開方等，邏輯運算如：字與、字或、字異或、求反等，移位、數據比較和傳送及數值的轉換等操作。

第53頁，課件共64頁，創作于2023年2月7．模／數和數／模轉換

在過程控制或閉環控制系統中，存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流、電壓等連續變化的物理量(或稱模擬量)。過去，由于PLC機長于邏輯運算控制，對于這些模擬量的控制主要靠儀表控制(如果回路數較少)或分布式控制系統DCS(如果回路數較多)。目前，不但大、中型PLC都具有模擬量處理功能，甚至很多小型PLC(如C系列P型機)也具有模擬量處理功能，而且編程和使用都很方便。第54頁，課件共64頁，創作于2023年2月8．通信及聯網

目前絕大多數PLC都具備了通信能力，能夠在PLC機與計算機之間進行同位鏈接及上位鏈接。通過這些通信技術，使PLC更容易構成工廠自動化(FA)系統。也可與打印機、監視器等外部設備相連，記錄和監視有關數據。

第55頁，課件共64頁，創作于2023年2月1.3

可編程控制器的應用及發展趨勢

一、可編程控制器應用現狀1．可編程控制器的市場狀況（1）國際市場在全世界約200家可編程控制器生產廠商中，控制整個市場60％以上份額的公司只有6家，即美國的A-B公司，GE-FANUC公司，德國的SIEMENS公司，法國的SchneiderMODICON公司，日本的MITSUBISHI公司，OMRON公司。

從市場份額指標來看，第一位是SIEMENS公司，約占有30％的市場份額；第二位是AB公司,約占有18％的市場份額；第三位是Schneider，約占有12％的市場份額。前三家共占有60％的市場份額。剩下的被包括OMRON等近200余家PLC廠商占領！

按市場占有率排序，一流廠商主要有四大廠商：SIEMENS，AB，SchneiderMODICON，GE－Fanuc；二流廠商主要有四大廠商：Mitsubishi，Omron，Panasonic和Fujiton；三流廠商主要有：Sunsong，LG，臺達等。

第56頁，課件共64頁，創作于2023年2月（2）國內市場我國對可編程控制器的研制始于1974年。

國內的可編程控制器市場，同工業發達國家相比，目前還處于初級階段。盡管在對外開放政策的推動下，引進國外先進設備和技術，如寶鋼的一、二期工程(引進了500多套)，秦皇島煤碼頭、平朔煤礦、咸陽顯像管廠等，都是我國較早引進和應用可編程控制器的企業，但目前仍局限在鋼鐵、化工、煤炭、汽車、機床、電站等幾類行業，其他生產行業的應用尚未普及。如飲水處理及供水系統，全國應用可編程控制器的比率不足10％，還有在國外已廣泛應用的食品加工、交通、造紙、制藥、精細化工等行業，應用可編程控制器的更是屈指可數，因此我國有廣闊的應用領域等待開拓。

目前的國內市場幾乎被國外的ＰＬＣ產品占領，在大、中型ＰＬＣ中，幾乎100％是國外產品。主要以前邊所提到的6家公司中的前4家為主，而小型ＰＬＣ機則由日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司和德國的SIEMENS公司占據主要地位。

第57頁，課件共64頁，創作于2023年2月2．可編程控制器應用范圍

可編程控制器作為一種通用的工業控制器，它可用于所有的工業領域。當前國內外已廣泛地將可編程控制器成功的應用到機械、汽車、冶金、石油、化工、輕工、紡織、交通、電力、電信、采礦、建材、食品、造紙、軍工、家電等各個領域，并且取得了相當可觀的技術經濟效益。

通過以上介紹，看到了可編程控制器應用的發展速度之快，應用范圍之廣。ＰＬＣ控制技術代表了當今電氣控制技術的世界先進水平，它已與CAD/CAM、工業機器人并列為工業自動化的三大支柱。

第58頁，課件共64頁，創作于2023年2月二、可編程控制器的發展趨勢隨著ＰＬＣ技術的推廣、應用，ＰＬＣ將進一步向以下幾個方向發展：

1.系列化、模板化

每個生產ＰＬＣ的廠家幾乎都有自己的系列化產品，同一系列的產品指令向上兼容，擴展設備容量，以滿足新機型的推廣和使用。要形成自己的系列化產品，以便與其它ＰＬＣ生成廠家競爭，就必然要開發各種模板，使系統的構成更加靈活、方便。一般的ＰＬＣ可分為主模板、擴展模板、Ｉ／Ｏ模板以及各種智能模板等，每種模板的體積都較小，相互聯接方便，使用更簡單，通用性更強。

第59頁，課件共64頁，創作于2023年2月2.小型機功能強化

從可編程控制器出現以來，小型機的發展速度大大高于中、大型ＰＬＣ。隨著微電子技術的進一步發展，ＰＬＣ的結構必將更為緊湊，體積更小，而安裝和使用更為方便。有的小型機只有手掌大小，很容易用其制成機電一體化產品。