1.1 PLC基础知识（课件）《PLC技术及应用》（高教版·第2版）同步精品课堂

任务1.1 PLC基础知识 《PLC技术及应用》（高教版·第2版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 准确阐述 PLC 的定义，明确其 “专为工业环境设计的数字运算操作电子系统” 这一核心特征，能区分 PLC 与普通计算机、传统继电器控制设备在应用场景和功能上的差异。 全面掌握 PLC 的发展趋势，包括 PLC 本体在硬件结构和软件功能上的发展方向，以及 PLC 在控制系统中的发展趋势。 清晰知晓 PLC 的主要应用领域，能列举如工业自动化生产线控制、机械加工机床控制、农业智能温室控制等典型应用场景，并了解不同领域中 PLC 的具体控制对象。 学习目标 课前导入 同学们，大家在生活中应该都见过不少 “自动化” 的场景吧？比如小区里自动开关的门禁，电梯按了楼层后能自动停靠，还有便利店门口自动感应开门的装置 —— 这些其实都是简单的自动控制在发挥作用。那大家有没有想过，在更复杂的场景里，比如汽车制造工厂里，一条生产线上有上百个机械臂同时工作，有的负责焊接，有的负责搬运，它们怎么能配合得这么默契？ 它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械设备的生产过程。 PLC 的定义 PLC(Programmable Logic Controller)即可编程控制器。 可编程控制器及其有关外围设备都按易于与工业系统连成个整体、易于扩充其功能的原则而设计。 PLC 的定义 随着应用领域日益扩大，PLC技术及其产品不断发展。下面我们将结合图1-3所示的以 PLC为核心的“酒店客房管理系统”来说明 PLC 的发展趋势。 PLC 的发展趋势 酒店客房管理系统 (1)PLC本体在硬件结构和软件功能上的发展 PLC 的发展趋势 发展 ① 向体积更小、速度更快、功能更强、价格更低的微型化PLC发展身安全事故。 ③ 发展新的编程语言，增强容错功能。 ② 向控制、管理一体化的高性能大型 PLC 发展。 多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC 技术进步的一种趋势。 如:面向逻辑控制的梯形图编程语言/指令表语言、面向顺序控制的步进顺控语句、面向过程控制的功能图(SFC)语言、与计算机兼容的高级语言(汇编、BASIC、C等)，还有布尔逻辑语言。 PLC 的发展趋势 同时，一些生产厂家在其生产的PLC中增加容错功能。 如自动切换 I0 双机表决(当输出状态与PLC的逻辑状态相比较出错时，会自动断开该输出)，以提高 PLC控制系统的可靠性。 PLC 的发展趋势 (2)PLC在控制系统中的发展 ① 开发各种智能化模块，增强过程控制。 PLC 的发展趋势 智能 I/O模块是以微处理器为核心的功能部件，是一种多CPU系统，它与主机 CPU并行工作，占用主机CPU的时间很少，有利于提高 PLC 系统的运行速度、信息处理速度和控制功能。 ② PLC 与个人计算机相结合。 ③ 通信网络功能的增强。 PLC 的发展趋势 个人计算机价格便宜，又具有很强的数据运算、处理和分析能力，因此既可将其作为 PLC的编程器、操作站或人机接口终端，又可将其与 PLC 构成分散控制系统和远程 I0系统，实现网络化控制。 PLC 的通信联网功能使 PLC与 PLC 之间、PLC 与个人计算机之间能够交换信息，形成一个统一的网络化信息交换平台，实现分散与集中控制。 目前，PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车制造、轻纺、交通运输、环保以及文化娱乐等行业。其控制类型大致可归结为如下几类: PLC 的应用 PLC的应用 (1)开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器-接触器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控制、自动化生产线的控制等，例如注塑机、印刷机械、装订机械、切纸机械、组合机床、床，包括生产线、电镀流水线等。 PLC 的应用 (2)运动控制 目前大多数的 PLC 都提供步进或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能可使 PLC广泛应用于各种机械装置，如金属切削机床、金属成形机床、装配机械、机器人和电梯等。 PLC 的应用 (3)过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量 I0模块，实现模拟量(ANALOG)与数字量(DIGITAL)之间的转换，并对模拟量进行PID闭环控制。现代的大中型 PLC一般有PID闭环控制功能，这一功能可用PID子程序完成，也可以用专用的 PID 控制模块来实现。 PLC 的应用 (4)数据处理 现代 PLC具有数字运算(包括矩阵运算、函数计算、逻辑运算 )、数据传递、转换、排序、查表和位操作等功能，也能完成数据的采集、分析和处理。这些数据也可通过通信接口传送到其他智能装置(如计算机数值控制设备)进行处理。 PLC 的应用 (5)通信网络 PLC 的通信包括 PLC 相互之间、PLC 与上位机之间、PLC 与其他智能设备之间的通信。PLC系统与计算机可直接通过通信处理单元、通信转换器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。各PLC系统过程I0模板按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理信息的分布式网络系统。 PLC 的应用 很久以来在PLC市场中，我国品牌占有率还比较小，但具有广阔的替换空间。《中国制造 2025》提出，到2025 年我国自主品牌PLC市场占有率要达到20%，以提高智能制造自主安全可控的能力和水平。 我国 PLC 行业发展现状 目前，国产 PLC已逐步在重点工程、项目中实现了替换，例如:在郑渝高铁南阳东站、邓州东站、方城站、平顶山西站、郏县站的BAS 系统上的应用;作为酒泉卫星发射中心多个重要地面自控系统的核心产品，为神舟十二号载人飞船的成功发射保驾护航。 我国 PLC 行业发展现状 课堂练习 1.过程控制中，PLC 主要对哪些参数进行控制（） A. 仅电流和电压 B. 温度、压力、流量、液位等连续变化的参数 C. 仅开关的通断状态 D. 设备的外观颜色 答案：B 解析：过程控制针对的是连续变化的参数，如温度、压力、流量、液位等，A 表述不全面，C 是开关量控制，D 与控制参数无关，故 B 正确。 课堂练习 2.在化工生产过程中，PLC 进行过程控制的主要目的是（） A. 改变生产设备的形状 B. 确保生产过程中的参数稳定在设定范围 C. 提高设备的销售价格 D. 减少生产人员的数量 答案：B 解析：过程控制的主要目的是通过控制相关参数，使生产过程稳定在设定范围，保证生产正常进行，A、C、D 均不是主要目的，B 正确。 课堂练习 3.PLC 的通信网络功能不包括（） A. 与其他 PLC 之间进行数据交换 B. 与上位机进行通信 C. 独立完成所有生产任务，不与任何设备通信 D. 与传感器、执行器等设备进行数据传输 答案：C 解析：PLC 的通信网络功能包括与其他 PLC、上位机、传感器、执行器等设备的通信，C 中 “不与任何设备通信” 不符合其通信功能，故 C 错误。 课堂练习 4.下列哪种网络技术常被应用于 PLC 的通信网络中（） A. 仅蓝牙技术 B. 工业以太网、PROFINET、Modbus 等 C. 仅家庭 WiFi D. 手机 4G 网络 答案：B 解析：PLC 通信网络常用工业专用网络技术，如工业以太网、PROFINET、Modbus 等，A、C、D 多为民用或通用通信技术，不常用于 PLC 通信，B 正确。 课堂练习 5.我国 PLC 行业发展现状中，以下说法正确的是（） A. 本土品牌已完全占据国内市场 B. 高端 PLC 市场仍主要由国外品牌主导 C. 我国 PLC 技术已全面超越国外先进水平 D. 国内企业不再需要进行 PLC 技术研发 答案：B 解析：目前我国 PLC 行业中，高端市场仍以国外品牌为主导，本土品牌在中低端市场有一定突破，但未完全占据国内市场，技术也未全面超越，仍需持续研发，A、C、D 错误，B 正确。 课堂练习 6.下列不属于我国本土 PLC 品牌的是（） A. 汇川技术 B. 西门子 C. 台达（中国台湾） D. 禾川科技 答案：B 解析：西门子是德国品牌，不属于我国本土 PLC 品牌，A、C、D 均为我国本土或中国台湾地区的品牌，故 B 正确。 课堂练习 7.PLC 与传统继电器控制相比，其优点不包括（） A. 灵活性差，修改控制逻辑需重新接线 B. 可靠性高，抗干扰能力强 C. 体积小，能耗低 D. 编程方便，易于维护 答案：A 解析：PLC 相比传统继电器控制，具有灵活性高（修改逻辑无需重新接线）、可靠性高、体积小、编程方便等优点，A 表述是传统继电器控制的缺点，故 A 错误。 课堂练习 8.在 PLC 的应用中，以下哪个行业不是其主要应用领域（） A. 汽车制造 B. 食品加工 C. 航空航天 D. 普通文具制造（纯手工） 答案：D 解析：汽车制造、食品加工、航空航天均广泛应用 PLC 进行自动化控制，纯手工的普通文具制造无需 PLC，故 D 正确。 课后作业 PLC 最广泛的应用领域是什么？请举例说明。 什么是开关量的逻辑控制？ PLC 在运动控制中通常控制哪些设备？ 课堂小结 $