工业控制系统应用与安全防护技术（微课版）课件 第2章 工业控制系统应用基础.pptx

工业控制系统应用与安全防护技术

第2章工业控制系统应用基础

2.1PLC系统可编程控制器是一种工业计算机，其种类繁多，不同厂家的产品有各自的特点，但作为工业标准设备，可编程控制器又有一定的共性。

2.1.1PLC概述20世纪80年代，国际电工委员会（IEC）在PLC标准草案中对可编程控制器PLC做出如下定义：“可编程控制器是一种实现数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。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、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按照易于工业系统联成一个整体以及易于扩充其功能的原则设计”。

PLC的特点包括以下几个方面：1.编程简单2.配置灵活3.功能强，可扩展性好4.可靠性高5.体积小、能耗低6.可维护性好

2.1.2PLC的组成

一般PLC内部主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口、通信接口和扩展接口、电源等组成。1.CPUCPU又称中央处理器，它是PLC的控制中心，通过不同总线（包括数据总线、地址总线和控制总线）与存储器和各种接口连接，控制各部件协调工作。CPU的性能极大地影响到PLC的工作速度和效率，因此大型PLC通常选择高性能的CPU。2.存储器存储器是具有记忆功能的半导体集成电路，用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他数据。系统程序由生产厂家编写，主要用来完成控制和实现PLC多种功能。用户程序由用户编写，主要根据生产过程和工艺要求进行控制程序的设计。PLC中常用的存储器包括只读存储器、随机存储器和EPROM。

3.输入/输出单元（I/O单元）实际生产过程中的信号电平多种多样，外部执行机构所需的电平也不完全相同，而PLC的CPU所处理的信号只能是标准电平。正是通过输入/输出单元实现了这些信号电平的转换。I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入/输出信号的接口部件。I/O单元一般可以分为输入接口单元和输出接口单元。4.通信接口通信接口的作用是实现PLC与外设之间的数据交换。利用通信接口，PLC不但可与编程器、人机界面、显示器等连接，而且也可与上级计算机、其他PLC或远程I/O单元连接，从而构成PLC控制系统网络。5.扩展接口为了提升PLC的性能，增强PLC控制功能，可以通过扩展接口给PLC增加一些专用功能模块，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。6.电源电源单元的作用是把外部电源（通常是220V的交流电源）转换成内部工作电压。

2.1.3PLC的工作原理PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编写好控制程序后，用编程器将程序输入到PLC（或用计算机下载到PLC）的用户程序存储器中保存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。PLC运行程序的方式与微型计算机相比较为不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。另外，PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。

PLC扫描工作过程主要分为三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。

2.1.4PLC的功能和分类1.PLC的功能

2.PLC的分类1）按组成结构分类一般可以将PLC分为两类：一类是整体式PLC（或称单元式），其特点是电源、中央处理单元和I/O接口都集成在一个机壳内；另一类是标准模板式结构化的PLC（或称组合式），其特点是电源模板、中央处理单元模板和I/O模板等在结构上是相互独立的，可根据具体的应用要求，选择合适的模块，安装在固定的机架或导轨上，构成一个完整的PLC应用系统。2）按控制规模分类PLC的控制规模主要是指PLC能够处理的开关量的输入/输出（I/O）点数及模拟量的输入/输出的路数，它们为了适应不同生产过程的应用要求而有所不同，但主要是以开关量的点数计数。模拟量的路数可以折算成开关量的点数。进行分类主要包括小型PLC、中型PLC和大型PLC三类。（1）小型PLC。输入/输出点数在128点以下的PLC称之为小型PLC，它可以连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及各种特殊功能模块，能够执行包括逻辑运算、计数、数据处理和传送、通信联网等各种指令，其特点是结构紧凑、体积小。（2）中型PLC。输入/输出点数在128~10