PLC应用技术 教学课件 ppt 作者 郭琼 电子教案（郭琼）第一章.docVIP

第1章 PLC基础 一、PLC的产生与发展 1968 年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司 (GM公司) 为了适应生产工艺不断更新的需要，提出要用一种新型的工业控制器取代继电器-接触器控制装置，并要求把计算机控制的优点（功能完备，灵活性、通用性好）和继电器-接触器控制的优点（简单易懂、使用方便、价格便宜）结合起来，设想将继电接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程，且要求编程简单、使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握其使用技术。第二年，美国数字设备公司 (DEC 公司 ) 研制出了第一台可编程序控制器，并在美国通用汽车公司的自动装配线上试用成功，取得满意的效果，可编程序控制器自此诞生。 PLC的定义有许多种，国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程序控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程序的存储器，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的指令，并通过数字的或模拟的输入和输出，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的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 二、 PLC的特点与应用领域 1．PLC的特点 1）抗干扰能力强、可靠性高 2）控制系统结构简单、使用方便 3）功能强大、通用性好 2．PLC的应用领域 1）逻辑控制 2）运动控制 3）过程控制 4）工业控制网络分级系统 3．PLC的分类与主要产品 1）PLC的分类 根据PLC可扩展的输入输出点数，可以将PLC分为小型、中型和大型三类。小型PLC的输入输出点数在256点以下；中型PLC的输入输出点数在256～2048个点；大型的PLC的输入输出点数在2048点以上。 按PLC的结构分类，PLC可分为整体式和模块式。整体式PLC将电源、CPU、存储器、I/O系统都集中在一个小箱体内，小型PLC多为整体式PLC；模块式PLC是按功能分成若干模块，如电源模块、CPU模块、连接模块、输入模块、输出模块等，再根据系统要求，组合不同的模块，形成不同用途的PLC，大中型的PLC多为模块式PLC。 2）PLC的主要产品 表1 部分PLC生产厂家及主要产品 4．PLC的一般结构及基本工作原理 1）PLC的一般结构 各种PLC的组成结构基本相同。它主要由CPU、电源、存储器和输入输出接口电路等组成。 （1）中央处理单元（CPU） 中央处理器单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。 (2) 存储器 PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。 （3）输入输出接口单元 PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号送入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光电耦合隔离技术，可有效地保护内部电路。 PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在油雾，粉尘的恶劣环境下使用。 图1 直流输入电路 输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。 继电器输出的优点是电压范围宽、导通压降小、价格便宜，既可以控制直流负载，也可以控制交流负载；缺点是触点寿命短，转换频率低。 晶体管输出的优点是寿命长、无噪声、可靠性高、转换频率快，可驱动直流负载；缺点是价格高，过载能力较差。 晶闸管输出的优点是寿命长、无噪声、可靠性高，可驱动交流负载；缺点是价格高，过载能力较差。 图2 继电器输出电路 （4）扩展接口和通信接口 PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人－机”或“机－机”之间的对话。 （5）电源 PLC一般使用220V交流电或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常的工作。 2）PLC的基本工作原理 一般来说，当PLC运行后，其工作过程可分为输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。完成上述3个阶段即称为一个扫描周期。 图3 P