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PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用,孫麗,2,課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,1.PLC基礎(chǔ)可編程控制器的概述，工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.編程入門重點(diǎn)：熟練掌握基本邏輯指令、步進(jìn)順控指令、部分功能指令，能夠編制梯形圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及其相互轉(zhuǎn)化一般掌握：功能指令、特殊功能模塊,3,課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,3.編程軟件和仿真軟件的使用三菱全系列PLC通用GXdeveloper7.0andGXsimulator6c4.實(shí)際操作12學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課PLC型號：三菱FX1N-40MR,4,課程學(xué)習(xí)指導(dǎo),1.學(xué)好基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)認(rèn)真學(xué)好每一章，先基礎(chǔ)，后提高；先弄懂，再應(yīng)用；學(xué)好前一章，再學(xué)后一章。2.多做練習(xí)，勤學(xué)好問做好每章的練習(xí)題，勤于思考，不懂就問，互相學(xué)習(xí)，共同提高。3.參與實(shí)踐，學(xué)用結(jié)合多用編程軟件和仿真軟件進(jìn)行編程模擬。,5,參考資料,《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程》阮友德人民郵電出版社2006年10月《PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用》廖常初機(jī)械工業(yè)出版社2003年6月大量網(wǎng)上資源：,6,課程考核方式,閉卷考試，成績比例：1.期末成績70%：平時上課所講的理論知識、練習(xí)及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。2.平時成績（實(shí)驗(yàn)、平時表現(xiàn)和期中考試成績）30%：實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)；實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報告的完成情況,PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用,第一章可編程序控制器概述,8,本章主要內(nèi)容,1.1可編程序控制器的產(chǎn)生和定義1.2可編程序控制器的特點(diǎn)及主要功能1.3可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和分類1.4可編程序控制器的發(fā)展趨勢,9,本章學(xué)習(xí)要求,重點(diǎn)內(nèi)容：PLC的定義、結(jié)構(gòu)、分類及主要功能了解內(nèi)容：PLC產(chǎn)生、發(fā)展及特點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容：,10,本章主要內(nèi)容,1.1可編程序控制器的產(chǎn)生和定義1.2可編程序控制器的特點(diǎn)及主要功能1.3可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和分類1.4可編程序控制器的發(fā)展趨勢,11,一、可編程序控制器的產(chǎn)生,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,20世紀(jì)20年代起，控制系統(tǒng)主要是由繼電器、接觸器等，靠導(dǎo)線連接構(gòu)成的。其主要缺點(diǎn)是：設(shè)備體積大，動作速度慢，功能少，硬布線導(dǎo)致通用性和靈活性差。,,,,,12,一、可編程序控制器的產(chǎn)生,美國通用汽車公司(GM公司)1968年提出了研制新型控制裝置的十項(xiàng)指標(biāo)。它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能。將它們歸納一下，其核心為以下四點(diǎn)：(1)用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤。(2)用程序代替硬件接線。(3)輸入/輸出電平可與外部裝置直接連接。(4)結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,13,一、可編程序控制器的產(chǎn)生,1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)上述要求研制出第一臺可編程序控制器，型號為PDP-14。,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,14,早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫PLC)1980年正式將可編程序控制器命名為PC(ProgrammableController)，常將可編程序控制器簡稱為PLC。,1.1,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,一、可編程序控制器的產(chǎn)生,15,從控制功能上看，PLC經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：1.崛起階段（1969~1975），8位微處理器芯片為CPU。2.成熟階段（1975~1979），拓展了模擬量控制功能。3.通信階段（1979~1985），拓展了網(wǎng)絡(luò)通信功能。,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,二、可編程序控制器的發(fā)展歷史,16,4.加速階段（1985~現(xiàn)在），通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，具有CRT(陰極射線管顯示器)顯示功能，采用了標(biāo)準(zhǔn)的軟件系統(tǒng)，增加了高級編程語言.,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,二、可編程序控制器的發(fā)展歷史,17,IEC對PLC定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。,1.1,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,,,,,三、可編程序控制器的定義,18,簡單講PLC就是一部小型的工業(yè)電腦。,1.1,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,三、可編程序控制器的定義,19,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,四、繼電器控制和PLC控制的比較,繼電器控制為接線程序控制，是由各種分立的繼電器、接觸器、行程開關(guān)、控制按鈕等聯(lián)接而成的有觸點(diǎn)硬接線控制電路。它的控制邏輯就在接線之中，若需修改控制要求必須改變接線。PLC控制為存儲程序控制，控制程序放在存儲器中，通過修改程序來改變控制，無需改變接線，控制靈活，無觸點(diǎn)，可靠性高。已成為工業(yè)自動化的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。,20,可編程序控制器的產(chǎn)生和定義,1.1,四、繼電器控制和PLC控制的比較,取代的是控制部分，控制系統(tǒng)信號的采集和驅(qū)動輸出部分仍然由電氣元器件承擔(dān)。,,21,一、可編程序控制器的主要功能,1.開關(guān)量邏輯控制：代替了繼電控制2.運(yùn)動定位控制：機(jī)床、機(jī)器人、電梯3.模擬量過程控制：PID閉環(huán)控制…4.數(shù)據(jù)處理：數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞…等等。用于大型工業(yè)控制系統(tǒng)。5.通訊控制：PLC之間通訊，與智能設(shè)備通信，組網(wǎng)通信,可編程序控制器的主要功能及特點(diǎn),1.2,22,二、可編程序控制器的特點(diǎn),1.通用性強(qiáng)，適應(yīng)性好2.程序編制，簡單易學(xué)3.功能完善，配套齊全4.可靠性好，抗干擾強(qiáng)5.體小耗低，維修方便,可編程序控制器的主要功能及特點(diǎn),1.2,,23,一、可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu),可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,幾種型號的PLC實(shí)物圖,24,三菱FX系列PLC,25,26,一、可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu),可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,PLC硬件主要由中央處理單元CPU、存儲器，輸入單元I、輸出單元O、電源單元、編程器、擴(kuò)展接口、編程器接口和存儲器接口組成。,結(jié)構(gòu)框圖,27,一、可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu),可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,中央處理單元(CPU)：PLC的核心，它在系統(tǒng)程序控制下，完成PLC的所有工作，保證PLC的運(yùn)行。存儲器：存放系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)（ROM），存放用戶程序和數(shù)據(jù)（RＡM）。輸入輸出單元：輸入各種現(xiàn)場信號，輸出現(xiàn)場控制信號。輸入部件是開關(guān)、按鈕、傳感器等。輸出部件是電磁閥、接觸器、繼電器。電源：對PLC的各工作單元供電,28,編程器：對PLC寫入用戶程序，有編程器及編程軟件兩種,29,二、可編程控制器的軟件組成,可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,系統(tǒng)軟件：為系統(tǒng)管理程序，編譯程序和相應(yīng)數(shù)據(jù)。裝入機(jī)內(nèi)ROM存儲器中，永久保存，不能更改。應(yīng)用軟件：是用戶為達(dá)到某種控制目的，采用專用的編程語言自主編寫的用戶程序。并有用戶用一定手段寫入到機(jī)內(nèi)RＡM中，可以隨時進(jìn)行修改和重新編寫。,30,三、可編程控制按結(jié)構(gòu)分類,（1）整體式結(jié)構(gòu)（2）模塊式結(jié)構(gòu)（3）混合式結(jié)構(gòu),可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,31,三、可編程控制按結(jié)構(gòu)分類,（1）整體式結(jié)構(gòu)它把ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ和電源均裝在一個箱體內(nèi)。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價格低。一般的小型及超小型PLC多為整體式結(jié)構(gòu)。,可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,32,三、可編程控制按結(jié)構(gòu)分類,（2）模塊式結(jié)構(gòu)它把ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ和電源均做成不同模塊，根據(jù)需要組裝在框架上。組合方便、維修簡單、價格較高。,可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,西門子PLC-S7-400系統(tǒng),33,三、可編程控制按結(jié)構(gòu)分類,（３）混合式結(jié)構(gòu)兼?zhèn)湔w式和模塊式優(yōu)點(diǎn)，有基本單元（為整體式ＰＬＣ）和擴(kuò)展單元、功能模塊組成。應(yīng)用靈活，價格便宜。為中小型ＰＬＣ普遍采用。,可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,34,四、按點(diǎn)數(shù)和功能分類,可編程序控制器結(jié)構(gòu)和分類,1.3,（1）超小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)以內(nèi)，內(nèi)存容量為256～1000字節(jié)；（2）小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為64～256，內(nèi)存容量為1～3.6K字節(jié)；（3）中型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為256～1024，內(nèi)存容量為3.6～13K字節(jié)；（4）大型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為1024以上，內(nèi)存容量為13K字節(jié)以上；,35,四、按生產(chǎn)廠家分類,可編程序控制器的分類,1.3,日本立石（OMRON）公司的C系列可編程序控制器；日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、F2、FX2系列可編程序控制器；日本松下（PANASONIC）電工公司的FP1系列可編程序控制器；美國通用電氣（GE）公司的GE系列可編程序控制器；美國艾倫—布拉德利（A--B）公司的PLC-5系列可編程序控制器；德國西門子（SIEMENS）公司的S5、S7系列可編程序控制器。,,36,可編程序控制器的發(fā)展趨勢,一方面向著大型化的方向發(fā)展，一方面則向著小型化的方向發(fā)展。PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在大中型PLC高功能、大容量、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合的自動控制。PLC向小型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個方面：為了減小體積、降低成本，向高性能的整體型發(fā)展；在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)。,可編程序控制器的發(fā)展趨勢,1.4,37,可編程序控制器的發(fā)展趨勢,PLC總的發(fā)展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、成本低、通信聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)。,可編程序控制器的發(fā)展趨勢,1.4,38,傳送帶生產(chǎn)線控制,灌裝及包裝機(jī)械,木材加工,電梯控制,空調(diào)控制,紡織機(jī)械,印刷機(jī)械,1.4,可編程序控制器的發(fā)展趨勢,39,本章小結(jié)和作業(yè),小結(jié)：通過本章的學(xué)習(xí)，掌握PLC的定義、結(jié)構(gòu)、功能和結(jié)構(gòu)分類；了解PLC產(chǎn)生、發(fā)展及特點(diǎn),40,本章小結(jié)和作業(yè),思考題：簡述可編程序控制器的定義。可編程序控制器主要由哪幾部分組成?可編程序控制器可以用在哪些領(lǐng)域即有什么功能？,