工厂电气控制与可编程控制器.ppt

可编程控制器的产生与发展 可编程控制器简称PLC， 是20世纪70年代以来在继电—接触器控制系统中引入微型计算机控制技术后发展起来的一种新型工业控制设备。 它的引入避免了继电器控制系统的下列缺点： （1） 硬接线电路的故障率高。 （2） 电器触头的使用寿命有限。 （3） 诊断、 排除故障的速度慢。 （4） 以硬接线实现控制逻辑， 当控制逻辑需要修改时难于改动接线。 PLC产品以软件控制取代了常规电气控制系统中的硬件控制， 具有功能强， 可靠性高， 配置灵活， 使用方便， 体积小， 重量轻等优点， 目前已在工业生产的各个领域获得广泛使用， 成为工业控制的支柱产品。 国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义是： 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、 计算和算术运算等操作的指令， 并通过数字式和模拟式的输入和输出来控制各类机械的生产过程。 可编程控制器及其有关外围设备都按易于与工业系统联成一个整体， 易于扩充其功能的原则设计。 现代可编程控制器产品的技术特点： （1） 高可靠性与高抗干扰能力。 PLC产品是专为工业控制环境设计的， 机内采取了一系列抗干扰措施， 其平均无故障时间可高达4～5万小时， 远远超过采用硬接线的继电—接触器控制系统， 也远远高于一般的计算机控制系统。 PLC产品在软件设计上采取了循环扫描、 集中采样、 集中输出的工作方式， 设置了多种实时监控、 自诊断、 自保护、 自恢复程序； 在硬件设计上采用了屏蔽、 隔离、 滤波、 联锁等抗干扰电路结构， 并实现了整体结构的模块化。 PLC适应于恶劣的工业环境， 这是它优于普通微机控制系统的首要特点。 （2） 通用、 灵活、 方便。 PLC作为专用微机控制系统产品， 采用了标准化的通用模块结构， 其I/O电路又采用了足够的抗干扰设计， 既可以使用模拟量， 也可以使用开关量， 现场信号可以直接接入， 用户不需要进行硬件的二次开发， 控制规模又可以根据控制对象的信号数量与所需功能进行灵活方便的模块组合， 具有接线简单， 使用、 维护十分方便的优点。 （3） 编程简单， 易于掌握。 这是PLC产品优于普通微机控制系统的另一个特点。 可编程控制器的程序编写一般不需要高级语言， 其通常使用的梯形图语言类似于继电器控制原理图， 使未掌握专门计算机知识的现场工程技术人员也可以很快熟悉和使用， 这种面向问题和控制过程的编程语言直观、 清晰、 修改方便且易于掌握。 当然， 不同机型PLC在编程语言上是多样化的， 但同一档次不同机型的控制功能可以十分方便地相互转换。  （4） 开发周期短。 设计一套常规继电器控制系统需顺序进行电路设计、 安装接线、 逻辑调试三个步骤， 只有进行完前一步才能进入下一步， 开发周期长， 线路修改困难， 工程越大这一缺点就越明显。 而使用PLC完成一套电气控制系统， 只要电气总体设计完成， I/O点分配完毕， 软件设计模拟调试与硬件设计施工就可以同时分别进行。 在软件调试方面， 控制程序可以反复修改； 在硬件施工方面， 安装接线只涉及输入和输出装置， 不涉及复杂的继电器控制线路， 硬件投资较少， 故障率低。 在软、 硬件分别完成之后的正式调试中， 控制逻辑的修改也仅涉及软件修改， 大大缩短了开发周期。 （5） 功能强， 体积小， 重量轻。 由于PLC产品是以微型计算机为核心的， 所以具有许多计算机控制系统的优越性。 以日本三菱公司的FX2N-32MR小型可编程控制器为例， 该PLC的外型尺寸是87 mm×40 mm×90 mm， 重量0.65 kg， 内部包含各类继电器3228个， 状态寄存器1000个， 定时器256个， 计数器241个， 数据寄存器8122个， 耗电量为150 W， 其应用指令包括程序控制、 传送比较、 四则逻辑运算、 移位、 数据（包括模拟量）处理等多种功能， 指令执行时间为每步小于0.1 μs， 无论在体积、 重量上， 还是在执行速度、 控制功能上， 都是常规继电器控制系统所无法相比的。 PLC产品按I/O点数和存储容量可分为小型、 中型和大型PLC三个等级。 小型PLC的I/O点数在256点以下， 存储容量为2