《可编程控制器》1

可编程控制器辅导资料一 主 题第1章可编程序控制器概论 学习时间2011年9月30日-10月9日 内 谷 我们这周主要学习第1章可编程序控制器概论的相关内容。希望通过下面的 内容能使同学们加深对PLC相关知识的理解。 一、学习要求 1 . 了解PLC产生、发展; 2 .掌握PLC的定义、功能、分类及特点。 二、主要内容 1 .可编程控制器的产生和定义 （1）可编程控制器的产生 1968年美国通用汽车公司（GM）,为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺 不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它 能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周 期。 根据汽车生产流水线改造需要，面向社会进行招标提出了相应的招标条件， 即’ GM0 条”。 GM0 条 1）编程简单一般电气工程师不需特殊的计算机知识即可编程，且可现场 修改； 2）维护方便最好采用插件式结构； 3）可靠性高优于继电器控制系统； 4）体积小小于继电器控制系统； 5）成本低性能价格比低于继电器控制系统； 6）可与计算机通信数据直接传给计算机； 7）输入可以是115VAC 可直接接收交流信号； 8）输出也可以用115VAC 可直接驱动电磁阀、接触器等； 9）具有可扩展性采用模块化结构； 10）用户程序存储器容量4K以上。 1969年，美国数字设备公司（DEC）研制成功第一台可编程控制器，并应用 于GM汽车自动装配线上； 目前，可编程控制器的著名厂商及产品有 日本立石（CMCN）的C系列； 日本三菱（MTSUBISH ）的 F、F1、F2、FX2 系列； 日本松下（PAN峪CMC）的FP1系列； 美国通用电气（GE）的GE系列； 美国艾伦-布拉德利（AB）的PLC-5系列； 德国西门子（SI EMIS5 ）的S5、S7系列 2 可编程控制器的定义 1985年，国际电工委员会I EC定义’可编程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 通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控 制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能 的原则来设计”。 2. 可编程序控制器的特点 1 可靠性高，抗干扰能力强。 由于采用大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件 的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作 环境，具有很高的可靠性。 2 编程简单，容易掌握 PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电 器电路清晰直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯;对使用 者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变时也容易修 改。 3 功能完善，适应性强 目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计 数、顺序控制等功能，还具有A/以D/俸专换、算术运算及数据处理、通信联网 和生产过程监控等功能。它能根据实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能 不一的控制系统既可控制一台单机、一条生产线，又可以控制一个机群、多条 生产线；既可以现场控制又可以远程控制。 4 使用简单，调试维修方便 PLC的接线极其方便； PLC的用户程序可在实验室模拟调试； PLC的故障率很低; 排除故障迅速； 体积小、功耗低。 由于PLCS用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑、体积小、重 量轻、功耗低，以三菱FXCN- 24MSk PLC为例，其外形尺寸仅为130rwi X90rwX87nmn,重量只有600g ,功耗小于50W所以，PLC很容易装入机械设备内 部，是实现机电一体化的理想的控制设备可编程序控制器的应用领域。 3. 可编程序控制器的应用 1 开关量控制 开关量控制是PLCB基本的应用领域，可用PLC代传统的继电器控制系统， 实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很 多成功的应用实例。 2 模拟量控制 目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量I / O莫块可对温度、压 力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。大、 中型的PLC还具有PIDffl环控制功能，运用PID子程序或使用专用的智能PID模块， 可以实现对模拟量的闭环过程控制。 3 运动控制 运动控制是指PLa寸直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期PLC 通过开关量I /0莫块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般 都使用专用的运动控制模块来完成。 4 数据处理 现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算函数运算、矩 阵运算、逻辑运算、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对 数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制 造系统、机器人的控制系统等。 5 通信联网 通信联网是指PLC与PLC之问、PLC与上位计算机或其他智能设备间的通信， 利用PLCM］计算机的RS-232或RS422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同 轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分 散控制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。 4. 可编程序控制器的类型 1 按I/O点数分类 分为微型、小型、中型及大型等。 微型一般I/O点数在128点以下； 小型一般I/O点数在512点以下； 中型一般I/O点数在2048点以下； 大型一般I/O点数在2048以上。 2 按结构形式分 分为整体式和模块式。 整体式PLC 将电源、cpu. i/a妾口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积 小、价格低等特点。如西门子公司的S7-200系列，松下FP1系列等。 图1 S7-200外观结构图 模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CP曜块、I/O莫块、电源 模块以及各种功能模块。如西门子公司的S5-115UI S7-300、S7-400系列，MCN 公司的C200H C1000H C2000傍。 PS CPU SMFMCP 图2 S7-300外观结构图 3 按功能分 低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少 量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 中档PLC 具有低档PLC功能外,增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、 数制转换、远程I/Q子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PIDJ空制等功 能。 高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根 运算及其它特殊功能函数运算、制