《可編程邏輯控制器》PPT課件.ppt

第一章 可編程邏輯控制器,1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生和定義 1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì) 1.3 可編程序控制器的特點(diǎn) 1.4 可編程序控制器的分類(lèi) 1.5 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 1.6 西門(mén)子 PLC簡(jiǎn)介,可編程邏輯控制器概述,可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。 可編程控制器具有能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的主要手段和重要的自動(dòng)化控制設(shè)備。,1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生,在可編程序控制器問(wèn)世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不高，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，一旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成了時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。,1.1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生,美國(guó)通用汽車(chē)公司(GM 公司)1968年提出了研制新型控制裝置的十項(xiàng)指標(biāo)，其主要內(nèi)容如下： 1、編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序； 2、價(jià)格便宜，性?xún)r(jià)比高于繼電器控制系統(tǒng)； 3、可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)； 4、體積小于有繼電器控制柜的體積，能耗少； 5、能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信； 6、輸入量是交流115V電壓信號(hào)（美國(guó)電網(wǎng)電壓是 110V）； 7、輸出量是交流115V電壓信號(hào)、輸出電流在2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等； 8、具有靈活的擴(kuò)展能力；,1.1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生,9、硬件維護(hù)方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)； 10、用戶(hù)存儲(chǔ)器容量至少在4KB以上(根據(jù)當(dāng)時(shí)的汽 車(chē)裝配過(guò)程的要求提出)。,從上述10項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能，具備了可編程序控制器的特點(diǎn)。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEG）根據(jù)上述要求研制出第一臺(tái)可編程序控制器，型號(hào)為PDP-14，并在GM公司的汽車(chē)生產(chǎn)線上使用成功，于是第一臺(tái)可編程序控制器誕生了。,1.1.2 可編程序控制器的定義,由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它進(jìn)行確切的定義是比較困難的。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1980年正式將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) PC（Personal Computer）相區(qū)別，常將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC，并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器、數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制裝置。,1.1.2 可編程序控制器的定義,1982年，國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrical Committee，IEC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年的第3稿中對(duì)PLC作了如下的定義：“PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?1.1.2 可編程序控制器的定義,上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過(guò)程、面向用戶(hù)的“自然語(yǔ)言”編程的一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。,1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì),1.2.1 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程,第一階段：初級(jí)階段（1969至70年代中期） 主要是邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，沒(méi)有形成系列。與繼電器控制相比，可靠性有一定提高。CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。 第二階段：擴(kuò)展階段（70年代中期至末期） PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展，包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。增加了數(shù)字運(yùn)算功能，能完成模擬量的控制。開(kāi)始具備自診斷功能，存儲(chǔ)器采用EPROM。,1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì),1.2.1 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程,第三階段：通信階段（70年代中末期至80年代中期） PLC隨著計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。PLC就已經(jīng)從汽車(chē)行業(yè)迅速擴(kuò)展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。,1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì),1.2.1 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程,第三階段代表產(chǎn)品有西門(mén)子公司的SIMATIC S5系列（見(jiàn)圖1.1），富士的MICRO等，這類(lèi)PLC部分仍在使用。,圖1.1 SIMATIC S5 PLC,1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì),1.2.1 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程,第四階段：開(kāi)放階段（80年代中期至今） 通信系統(tǒng)開(kāi)放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶(hù)得益。PLC開(kāi)始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，并完成了編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化工作。,圖1.2 S7-200系列、AB-SLC500系列PLC,1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì),1.2.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì),隨著PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用，PLC將向兩個(gè)方面發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面則向著小型化的方向發(fā)展。PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在大中型PLC高功能、大容量、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合的自動(dòng)控制。,1.2 可編程序控制器的發(fā)展過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì),1.2.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì),PLC向小型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：為了減小體積、降低成本，向高性能的整體型發(fā)展；在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)；應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)性，使得控制質(zhì)量大大提高。 另外，PLC在軟件方面也將有較大的發(fā)展。 總之，PLC 總的發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、成本低、通信聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)。,1、可靠性高 2、控制功能強(qiáng) 3、用戶(hù)使用方便 4、編程方便、簡(jiǎn)單 5、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短 6、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化,1.3 可編程序控制器的主要特點(diǎn),PLC 能如此迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。其主要特點(diǎn)如下：,1.4 可編程序控制器的分類(lèi),超小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)以?xún)?nèi)，內(nèi)存容量為2561000字節(jié)； 小型機(jī)I/O 點(diǎn)數(shù)為64256，內(nèi)存容量為13.6K字節(jié)； 中型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)一般不大于2048點(diǎn)，內(nèi)存容量為 3.613K 字節(jié) ； 大型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)一般大于2048點(diǎn)，內(nèi)存容量為13K字節(jié)以上。,1、按控制規(guī)模分類(lèi),1.4 可編程序控制器的分類(lèi),整體式結(jié)構(gòu) 組合式結(jié)構(gòu) 疊裝式,2、按機(jī)構(gòu)形式分類(lèi),1.4 可編程序控制器的分類(lèi),低檔PLC 中檔PLC 高檔PLC,3、按控制性能分類(lèi),1.4 可編程序控制器的分類(lèi),日本立石（OMRON）公司的C系列可編程序控制器； 日本三菱（MITSUBISHI）公司的 F、F1、F2、FX2 系列可編程序控制器； 日本松下（PANASONIC）電工公司的FP1系列可編程序控制器； 美國(guó)通用電氣（GE）公司的 GE 系列可編程序控制器； 美國(guó)艾論布拉德利（A-B）公司的 PLC-5 系列可編程序控制器； 德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司的 S5、S7 系列可編程序控制器。,4、按生產(chǎn)廠家分類(lèi),1.5可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域,1、順序、邏輯控制 2、過(guò)程控制 3、運(yùn)動(dòng)控制 4、數(shù)據(jù)處理 5、通信聯(lián)網(wǎng),1.6西門(mén)子 PLC簡(jiǎn)介,西門(mén)子公司的PLC產(chǎn)品有SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，其中的S7-200系列屬于整體式小型PLC，用于代替繼電器的簡(jiǎn)單場(chǎng)合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 S7-300系列是模塊化的中小型PLC，最多可以擴(kuò)展32個(gè)模塊，適用于中等性能的控制要求。S7-400是具有中高性能的PLC，采用模塊化無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，可以擴(kuò)展200多個(gè)模塊，適用于對(duì)可靠性要求極高的大型復(fù)雜控制性能。S7-300/400可以組成MPI（多點(diǎn)接口）、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)等。,1.6西門(mén)子 PLC簡(jiǎn)介,SIMATIC M7-300/400PLC采用與S7-300/400相同的結(jié)構(gòu)，它可以作為CPU或功能模塊使用。其顯著特點(diǎn)是具有AT兼容計(jì)算機(jī)的功能，使用S7-300/400的編程軟件STEP7和可選的M7軟包，可以用C、C+或CFC（Continuous Function Chart，連續(xù)功能圖）這類(lèi)高級(jí)語(yǔ)言來(lái)對(duì)M7-300/400PLC編程。M7適合于需要處理的數(shù)據(jù)量大，對(duì)數(shù)據(jù)管理、顯示和實(shí)時(shí)性有較高要求的系統(tǒng)使用。,1.6西門(mén)子 PLC簡(jiǎn)介,SIMATIC C7由S7-300PLC、HMI（人機(jī)接口）操作面板、I/O、通信和過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)組成，整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，面向用戶(hù)的配置、數(shù)據(jù)管理與通信集成在一起，具有很高的性能價(jià)格比。由于高度集成，節(jié)約了30%的安裝空間，可以和諧地集成到SIMATIC控制產(chǎn)品家族中，保證正確的數(shù)據(jù)交換。,思考與練習(xí)題,1. 簡(jiǎn)述可編程序控制器的定義。 2. 可編程序控制器有哪些主要特點(diǎn)? 3. 可編程序控制器有哪些分類(lèi)方法? 4. 可編程序控制器發(fā)展方向如何？,