第3章 可编程序控制器的基本概况（课件）高教版（第三版）

2019.6 电器及PLC控制技术 第3版 主编 高勤 第3、4章（共228页） 第三章 可编程序控制器的基本概况 3.1 可编程序控制器简介 3.1.1 可编程序控制器的产生和定义 可编程序控制器（Programmable Controller）简称PC，为了和个人计算机区分开，现仍旧延续以前的简称PLC。 二十世纪60年代末，美国通用汽车公司的生产线上首先应用可编程序控制器取代了当时的继电器控制系统，那时的可编程序控制器只能用于执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，所以称为可编程序逻辑控制器(programmable logical Controller)，简称PLC。 进入20世纪70年代后，随着半导体技术及微机技术的 发展，PLC也采用微处理器作为中央处理器，输入输出单元和外围电路也都采用了大规模的集成电路，PLC形成了各种规格的系列产品，成为新型的工业自动控制标准设备。PLC具有数据处理、PID控制和数据通信功能，因此被改称为可编程序控制器，但仍简称为PLC。 可编程序控制器的定义： 1987年2月，国际电工委员会（IEC）作了如下定义： 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。 它采用了可编程序的存储器，用于存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等 指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 PLC是工业环境中使用的自动控制装置。有功能完善的管理程序，能完成故障检查、用户程序输入、修改、执行与监视等功能；有多种适应于各类工业控制系统的软件和硬件模块，易于和控制系统相连接，可方便灵活地构成控制系统；具有极强的环境适应性和抗干扰能力。PLC是工业自动控制系统的重要支柱。 3.1.2 可编程控制器的功能及特点 1. 可靠性高、抗干扰能力强 为工业环境设计，其内部元器件严格筛选，在软件和硬件上都采用了许多抗干扰的措施，如屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等。采用循环扫描的工作方式，能在很大程度上减少软故障的发生。在高档的PLC中，采用双CPU模块并行工作的方式,同时还可以修复或更换有故障的CPU模块；还有一些PLC不仅CPU是冗余的，内部系统中所有的模块也都是冗余的，这样就极大地增加了控制系统整体的可靠性。 2.编程方便、易于使用 使用梯形图语言编程。梯形图语言使用继电器控制的许多符号和规定，其形象直观、易学易懂。具有一定基础的技术操作人员都可在短时间内学会，使用起来得心应手。 3.具有各种接口、与外部设备连接方便，适应范围广 PLC产品已形成系列化、模块化，具有各种数字、模拟量的I/O接口，生产现场多种规格的直流或交流信号，数字量或模拟量的信号都可以接入。也可以直接与各种执行器连接。因此PLC能方便地进行系统配置，应用于规模不同、功能不同的控制系统中。 4.功能完善 可编程控制器不仅有功能完善的管理程序，还有很多一起配合使用的硬件模块，这是一些具有特殊用途的功能模块，如脉冲输出模块、温度控制模块、PID过程控制模块和凸轮控制模块等。这些模块的配合使用，扩大了PLC的控制功能和应用范围。 5.体积小、结构紧凑、功耗低 可编程控制器的体积小、重量轻、功耗低，是理想的机电一体化产品的控制设备。 3.1.3 可编程序控制器的应用与发展 1.可编程控制器的应用 （1）顺序控制和时序控制 这是是PLC最早的应用方式，例如各种生产、装配、包装流水线的控制，化工工艺过程的控制，印刷机械、食品加工，交通运输及电梯的控制等。 （2）闭环过程控制 PLC有各种配套的软件及硬件模块，可方便地对工业生产过程中的温度、压力、流量、物位、成分等模拟量进行巡回检测及闭环控制。PLC通过采用PID控制方式， 可使控制系统达到最佳控制品质。 （3）用于集散控制系统 PLC具有较强的数据处理及通信功能，易于实现PLC与PLC之间，PLC与计算机之间的通信，实现控制网络的各个工作站之间、上位机和下位机的通信，广泛使用于分散控制集中管理的集散控制系统中。 （4）用于机械加工设备及机器人的控制 随着PLC数据处理速度的不断提高和小型和微型PLC的发展，使PLC广泛应用于机械加工行业及机械设备和各种机械人的控制领域。 3．可编程控制器的发展 （1）向体积更小、速度更快的方向发展。微电子技术和电路装配工艺的不断改进，使PLC的体积变得更小，以便于嵌入到小型的机器和设备之中。 （2）向大型化、高可靠性、好的兼容性、多功能方向发展。现在