专题二十一 可编程序控制器概述、组成及各部分功能（教案）-浙江省职教高考《工厂电气控制设备》机工版（第3版）专题复习讲练测

专题二十一. 可编程序控制器概述、组成及各部分功能（讲义）《工厂电气控制设备》第3版 专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解可编程序控制器的概述，包括其定义、分类、特点和应用。 2. 掌握可编程序控制器的组成及各部分功能，包括中央处理器、存储器、输入/输出接口、电源、编程工具，I/O扩展接口与外部设备接口等。 3. 熟悉可编程序控制器的编程工具和语言，包括指令集、编程语言、程序设计与调试等。 4. 理解可编程序控制器的应用领域及其在工业控制中的作用。 5. 能够解决可编程序控制器在实际应用中的常见问题。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、可编程序控制器的产生及定义 在可编程序控制器诞生前，继电接触器控制系统广泛应用于顺序控制生产过程，在工业控制中一直占有主导地位。但在一个复杂的控制系统中，往往要用到大量的继电器、接触器，可靠性较差。特别是由于它们是靠硬连线逻辑构成的系统，接线繁杂，当生产工艺改变时，原有控制柜的继电器和接线也要做相应的变化，改换的费用高、工期长、而且专柜专用，缺乏通用性和灵活性。 二、可编程序控制器的分类 PLC产品的种类很多，一般可以从它的结构形式、输入/输出点数进行分类。 1.按结构形式分 由于PLC是专为工业环境应用设计的，为了便于现场安装和接线，在结构形式上与一般计算机有很大区别，主要有整体式和组合式(也称模块式)两种结构形式。 (1)整体式结构 整体式结构的PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器单元、输入单元、输出单元、外部设备接口和电源单元集中装在一个箱体内，形成一个整体，称为主机。这种整体式结构的PLC具有输入/输出点数少，体积小、价格低等特点。一般小型PLC常采用这种结构。 (2)组合式结构 组合式结构的PLC是把中央处理单元、存储单元、输入单元、输出单元、电源单元、智能/0单元、通信单元等做成各自相对独立的单元模块，然后按需求组装在一个带有总线的底板上。这种组合式结构的PLC具有输入/输出点数多，模块组合灵活的特点，一般大、中型PLC都采用这种结构。 2.按输入/输出点数和内存容量分类 PLC按输入/输出点数的多少和内存容量的大小，可分为超小型机、小型机、中型机、大型机和超大型机5种类型。 (1)超小型机 超小型机的输入/输出点数在64点以下，内存容量在1KB以内，其输入/输出是开关量信号，功能以逻辑运算为主，并有定时和计数功能，结构紧凑，结构形式为整体式。 （2）小型机 小型机的输入/输出点数在64～128点之间，内存容量小于4KB，以开关量的输入/输出为主，控制功能简单，结构形式多为整体式。 (3)中型机 中型机的输入/输出点数在128～512点之间，内存容量小于8KB，既有开关量输入/输出，又有模拟量输入/输出，控制功能比较丰富，结构形式多为组合式。 (4)大型机 大型机的输入/输出点数在512~1024点之内，内存容量小于16KB。除一般类型的输入/输出信号外，还有特殊类型的输入/输出单元和智能输入/输出单元，控制功能完善，结构形式为组合式。 (5)超大型机 超大型机的输入/输出点数在1024点以上，内存容量大于16KB。除一般类型的输入/输出信号外，还有特殊类型的输入/输出单元和智能输入/输出单元，控制功能更完善，与工业控制计算机相当，结构形式为组合式。 三、可编程序控制器的特点 (1)可靠性高，抗干扰能力强 PLC由于采用大规模集成电路技术，生产制造工艺严格，内部电路采用先进的抗干扰技术，有很强的抗干扰能力。 (2)配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，除了逻辑运算功能外，还具有完善的数据运算能力，形成了大、中、小各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。 (3)编程方便，易于使用 PLC的编程大多采用类似于继电接触器控制电路形式的梯形图编程，形象直观，容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 (4)系统设计周期短，维护方便，改造容易PLC用存储逻辑代替继电一接触器电路的接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计大大加快，周期缩短。同时维护也因PLC具有自诊断、履历情报存储及监视功能，而更为方便。 (5)PLC结构紧凑、体积小、重量轻、能耗低，易于实现机电一体化以超小型 PLC为例，其最新产品的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装载于机械内部，是实现机电一体化的理想控制装置。 四、可编程序控制器的应用 PLC的初期由于价格高于继电一接触器控制装置，使其应用受到限制。但近几年来，微处理器芯片及其有关元器件价格大幅下降，使PLC成本下降，同时PLC的功能大大增强，PLC已经成为当今应用最广泛的工业自动控制设备，其应用面几乎覆盖了所有工业行业。特别是在产品种类多、加工方式多变、产品更新换代较快