[理学]01 可编程序控制器概论.ppt

可编程序控制器 主讲：张波 本章内容包括： PLC的发展、分类及应用 ? 结构及工作原理 ?主要技术性能指标 西门子SIMATIC控制器简介 第1章　可编程序控制器基础知识 1.1　PLC的发展与特点 1.1.1　产生 1.1.2　特点 1.1.3　分类 1.1.4　 性能指标 1.1.5　应用 与发展趋势 1.1.1　产生与现状 国际电工委员会IEC定义PLC (programmable logic controller)：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。 采用可编程序的存储器存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 继电－接触器控制系统（布线逻辑）：由导线、继电器、接触器、开关和触点等器件按一定的逻辑关系连接起来。 优点：电路图直观形象、价格低廉、容易操作 缺点：设备体积大、开关动作慢、组合复杂、功能较少、维修不便、可靠性差、系统 接线固定，没有通用性和灵活性。适用于要求不高的专用逻辑控制场合。 半导体元件逻辑控制装置：利用半导体二极管、三极管和中小规模集成电路构成的一种无触点逻辑顺序控制器。 优点：体积小、无触点、可靠性高、反应速度快、寿命长 缺点：控制规模小、编织程序不够灵活、对使用环境要求高。 第一台PLC产生于1969年，由美国数字设备公司研制并应用于美国通用汽车生产线。 其发展经历了五代： 1.1.2　特点 1.功能强大：基本功能、扩展功能、其他辅助功能。 2.抗干扰能力强、可靠性高 ：软件、硬件技术。 3.控制系统组合灵活：本机模块和功能扩展模块组成。 4.现场信号接线简单 5.编程简单 6.维修维护方便 1.1.3 可编程控制器的分类 1. 从结构上:可分为整体式和模块式。 整体式：CPU、存储器及I/O接口等基本部件装在一块电路板上，并连同电源装成一个整体。 模块式：把CPU（包括存储器）单元、电源单元、 I/O单元等做成独立的模块，即做成CPU模块、电源模块、 I/O模块等，组装在一个框架内。 2. 按I/O点数分类: 分为小型、中型和大型。 小型PLC： I/O点数为256 点以下（包括256点），如S7-200. 中型PLC： I/O点数为256 点以上、2048点以下，如S7-300。 大型PLC： I/O点数为2048 点以上（包括2048点），如S7-400。 按功能强弱分类 可分为低档、中档和高档。 低档:实现基本的逻辑控制。如S7-200。 中档：具有低档PLC的基本功能，更多的数字I/O点数和较强的模拟量I/O接口，并具有中断控制、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、网络通信。 高档：具有中档PLC的功能，带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及特殊功能函数的运算和表格传送。具有更强的扩展能力和网络通信功能。 1.1.4 可编程控制器的性能指标 编程语言与指令条数：常用编程语言有梯形图、语句表、控制流图和功能图等。编程语言种类越多，某种语言的指令种数越多，则功能越强，编程越方便。 用户程序存储容量：以字节为单位计算，每条指令所占存储容量是1个或2个字节。 I/O接口总数：分开关量和模拟量。开关量用最大点数表示，模拟量用最大通道数表示。 内部软继电器：其种类和点数标志PLC功能强弱。包括辅助继电器、计时器、计数器、移位寄存器、特殊功能继电器。 扫描速度：以ms/KB表示。代表了其对瞬时信号的控制能力。 其他指标：系统开展能力、I/O方式、特殊功能模块、自诊断功能、网络通信及远程I/O能力、监控功能。 1.1.5 可编程控制器的应用与发展 1、应用 工业：开关量控制、模拟量控制、监控、建立工业网络、 其他行业：轻工食品、冶金、机械加工、汽车制造、石油化工、烟草加工、能源、交通等。 2、发展趋势 过程控制领域、网络功能、具有现场总线标准接口和串行通信接口及网络通信功能、智能I/O模块的发展、编程语言、智能诊断能力 1.2　可编程控制器的基本结构和工作原理 1.2.1　基本概念 1.2.2　工作原理 1.2.3 基本结构 1.2.1 PLC程序控制的基本概念 继电－接触器控制系统（如图a）：支配控制系统的程序是由分立元件用导线连接起来实现的，控制程序的修改必须通过改变接线来实现。 存储器程序控制系统（如图b）：控制系统要完成的控制任务是通过存储器中的程序来实现。如PLC。 继电-接触控制系统 继控制与PLC控制方案比较实例 例:两个开关X1、X2，要求