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第1讲 可编程逻辑控制器概述 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是一种在工业自动化控制领域中使用较为广泛的、具有微处理器的数字逻辑控制器。在其使用过程中，使用者可以随时将控制指令加载到PLC存储器存储并执行，从而实现使用者所需的控制功能。PLC主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出单元以及电源组成。 PLC的基础知识 PLC的基本结构 PLC的工作原理 PLC的性能指标 PLC的编程语言 1.1 PLC的基础知识 在工业自动化控制领域，由于生产上对电气控制系统的要求越来越高，原有的继电器-接触器控制系统由于系统修改困难和维护不方便等缺点已经很难满足使用者的要求，为了更好地实现工业自动化控制的要求，自20世纪60年代以来，人们迅速发展了可编程控制器，至今已成为工业自动化控制领域中重要的一员。 1.1.1 PLC的产生与发展 美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生，20世纪60年代，美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器-接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十条”招标指标。 （1）编程方便，现场可修改程序。 （2）维修方便，采用模块化结构。 （3）可靠性高于继电器控制装置。 （4）体积小于继电器控制装置。 （5）数据可直接送入计算机。 （6）成本可与继电器控制装置竞争。 （7）输入可以是交流115V。 （8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等。 （9）在扩展时，原系统只要很小变更。 （10）用户程序存储器容量能扩展。 为了满足上述招标标准，1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器（PDP-14），在通用汽车公司的生产线上试用后，效果显著；1971年，日本研制出第一台可编程控制器（DCS-8）；1973年，德国研制出第一台可编程控制器；1974年，我国开始研制可编程控制器；1977年，我国在工业应用领域推广PLC。 PLC发展到现在，出现了上百家生产厂商，其中著名的厂商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司，日本的欧姆龙（OMRON）公司、三菱电机（Mitsubishi?Electric）公司，美国的A-B（Allen-Bradley）公司和法国的施耐德（SCHNEIDER）公司等，这几家公司的产品多种多样并且功能相对齐全，占据全球PLC市场的大部分份额，我国也有不少厂家研制生产PLC，但产品竞争力和市场份额都有所欠缺。 1.1.2 PLC的定义 1987年，国际电工委员会（IEC）在其标准中将PLC定义为：可编程逻辑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。它采用一类可编程的存储器，用于内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向使用者的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 根据IEC标准，PLC可以被看作一种工业计算机，使用者可以通过编写自己的控制程序来改变其控制功能，PLC不仅能完成使用者需要的各种自动化控制任务，还能与其他设备进行通信联网。由于PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、灵活性强、体积小和重量轻等优点，在我国，其应用推广得到了迅猛发展，被用于石油化工、机械制造、汽车装配制造等各个行业的自动控制系统中。设计、安装、调试和维护PLC控制系统已经成为电气技术人员和工科学生的基本技能之一。 1.1.3 PLC的分类和应用领域 PLC发展到现在，形式和功能多种多样并各有区别，目前，一般按以下原则对其进行分类。 1．按PLC的I/O点数 PLC按I/O点数的多少可分为小型、中型和大型3类。 小型PLC的I/O点数一般小于256，处理器一般为8位或16位，如德国西门子公司的S7-200 PLC。 中型PLC的I/O点数一般在256～2048之间，如德国西门子公司的S7-300 PLC。 大型PLC的I/O点数一般大于2048，处理器一般为16位或者32位，如德国西门子公司的S7-400 PLC。 2．按PLC的结构形式 根据PLC的结构形式，可分为模块式和整体式两类。 模块式是指PLC将PLC系统分为若干个功能单一的模块，使用时将这些功能模块插在机架上，各模块之间功能不同，外形尺寸统一，使用者可根据需要灵活配置，大中型PLC一般为模块式结构，如德国西门子公司的S7-300 PLC和S7-400 PLC。 整体式结构是将PLC电源、CPU、存储器和输入/输出接口等集合在一个基本单元内，基本单元可以通过扩展电缆与扩展单元相连。整体式PLC体积较小、成本低廉并且安装方便，