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1、可编程序控制器,（40学时）主讲：岑毅南自动化与电气工程系,安排 学时 课 程 内 容 讲课 30学时 14章 实验 8学时 PLC实验台 考核 2学时 大作业/PLC实验,课程安排,学习要求,了解PLC的工作原理，指令和控制系统组成；能应用梯形图或语句表编程；掌握系统设计的方法，步骤,考核方法,笔记 10分出勤 15分作业 15分实验 30分考查 30分,第1章可编程序控制器概论,1.1定义 1.2发展 1.3特点 1.4分类 1.5应用,1.1可编程序控制器定义,在PLC的发展历程中，有过几个不同的名称：可编程序矩阵控制器PMC （Programmable Matrix Controlle
2、r）可编程序顺序控制器PSC （Programmable Sequence Controller）可编程序逻辑控制器PLC （Programmable Logic Controller）,可编程序控制器的历史,1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十项技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。,主要有以下几点： （1）容易编程 （2）采用模块式结构 （3）价格便宜 （4）具有数据通讯功能 （5）输入输出电源使用市电 （6）能在恶劣环境下工作 （7）存储设备可扩充至4K个存储字节 （8）扩展时，原系统只需做很小改动,1969年美国
3、数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。 只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。-称为可编程逻辑控制器（PLC） 1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。,可编程序控制器定义,国际电工委员会（ IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序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
4、时、计数和算术运算等操作的命令，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，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。,现在所说的可编程序控制器PC（Programmable Controller）是1980年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器PLC进一步发展而来。 近年来PC这个名字已成为个人计算机的专称，为了加以区别，现在通常把可编程序控制器简称为PLC。,1.2 可编程序控制器的发展,1969年美国研制出世界上第一台PLC以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC。70年代中期，PLC进入了实用化阶段
5、。70年代末和 80年代初，PLC进入了成熟阶段。产品现已发展到第五代。其发展过程大致为 ：,可编程序控制器的发展,第一代：19691972年。特点是：（1）功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数；（2）机种单一，没有形成系列；（3）与继电器控制相比，可靠性有一定提高；（4）CPU由中、小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。典型产品有：美国MODICON公司的084；DEC公司的PDP-14，PDP-14/L；ALLEN-BRA-DLEY公司PDQ-II；日本富士电机公司的USC-4000；立石电机公司的SCY-022，北辰电机公司的HOSC-20；横河电机公司的YODICS。,可编程序控制器
6、的发展,第二代：19731975年。特点是：（1）功能增加。增加了数字运算、传送、比较等功能，能完成模拟量的控制；（2）初步形成系列；（3）可靠性进一步提高,开始具备自诊断功能；（4）存储器采用EPROM。典型产品有：美国MODICON公司的184,284,384；GE公司的LOGISTROT；德国SIEMENS公司的SYMATIC S3系列和S4系列；日本富士电机公司的SC系列。,可编程序控制器的发展,第三代：19761983年。特点是：（1）将微处理器及EPROM、EAROM、CMOSROM等LSI电路用在PLC中，而且向多微处理器发展,使PLC的功能和处理速度大大增强；（2）具有通信功能
7、和远程I/O能力；（3）增加了多种特殊功能，如浮点数运算、平方、三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等；（4）自诊断功能及容错技术发展迅速。典型产品有：美国GOULD公司的M84，484，584，684，884；德国SIEMENS公司的SYMATIC S5系列；美国TI公司的PM550，TI510，520，530；日本三菱公司的MELPLAC-50，550；日本富士电机公司的MICREEX。,可编程序控制器的发展,第四代：19831999年。特点是：（1）能完成对整个车间的监控，可在CRT上显示多种多样的现场图像，CRT的画面可代替仪表盘的控制，做各种控制和管理操作，十分灵活方便。最大内
8、存为896K，为第三代PLC的20倍左右；（2）有的采用32位微处理器（型号为NS16032），可以将多台PLC连接起来与大系统连成一体，网络资源可以共享；（3）编程语言除了传统的梯形图、流程图、语句表等以外，还有用于算术运算的BASIC语言，用于机床控制的数控语言等。典型产品有：美国GOULD公司的A5900及MODULAR SYSTEMS RESEARCH公司的IAC系列；德国SIEMENS公司的S7系列。,第五代：2000年到现在。特点是：（1）采用32位微处理器，速度更快（几十纳秒）；（2）开发各种智能化模块；（3）液晶显示或触摸屏。,可编程序控制器的发展,有200多家企业生产PLC产
9、品美国PLC发展得最快：1984年有48家，生产150多种PLC；1987年有63家，生产243种PLC；1996年有70余家，生产近300种PLC。著名厂家有A-B（Allen-Bradley）艾伦-布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GE-FSNUC公司，TI（Texas Instrument）德州仪器公司，WESTHOUSE Electric西屋电气公司， IPM（International Parallel Machines）国际并行机器公司等。,可编程序控制器的发展,欧洲PLC的厂家有60余家: 西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC。金钟默勒 （Klockner
10、 Moeller Gmbh）， AEG，法国的TE(Telemecanique）(施耐德）瑞士的Selectron公司等。,可编程序控制器的发展,1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台PLC。 日本生产PLC的厂家有40余家：三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON),富士电机（Fuji Electric）,东芝（TOSHIBA）,光洋（KOYO),松下电工（MEW）,和泉（IDEC）,夏普(SHARP）,安川等公司。,可编程序控制器的发展,我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC：北京机械工业自动化研究所，上海工业自动化仪表研究所，大连组合机床研
11、究所，成都机床电器研究所，中科院北京计算机所及自动化所，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，上海自力电子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产。,可编程序控制器的发展,辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC；无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;中美合资的厦门 AB公司生产的PLC；上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。,PLC著名品牌,1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家：美国 AB公司 （AllenBradley）德国西门子公司（Siemens）美国GEFanuc公司美国的莫迪康（Modicon）和法国的TE电器公司
12、日本欧姆公司（OMRON）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）日本富士电机株式会社（Fuji Electric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE）日本松下电工株式会社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd）,PLC著名品牌,根据美国 Automation Research Co.(ARC)的商情调查，在1994年PLC市场上，最大的5家PLC制造商是: SIEMENS，西门子AllenBradley（Rockwell) ,罗克维尔AEG Schneider，施耐德三菱电机, OMRON(立石电机） （199
13、6年中国PLC市场）,可编程序控制器的发展趋势,（1）与计算机联系密切 （2）发展多样化 （小型或大容量）（3）模块化 （4）网络与通信能力增强 （5）多样化与标准化 （6）工业软件发展迅速,1.3特点,可靠性高 可靠性高(在软硬件上采取措施，平均无故障时间3-5万小时）功能强大 （A/D,D/A,PID,联网等）通用性强 （标准I/O接口）编程简单，使用方便体积小、结构紧凑、安装、维护方便,1.3特点,主要缺点：主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不
14、一致，因此各公司的 PLC互不兼容。SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构的PLC。,1.4分类,1. 从结构上可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式。整体式PLC： 又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。,1.4分类,模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。有的PL
15、C将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC,模块式,Power in a Small Package!,电源模块,CPU模块,IO模块,底 板,2.从规模上（按 IO点数分类）IO点数小于 32为微型PLC；IO点数在32128为微小型PLC；IO点数在128256为小型PLC；IO点九在2561024为中型PLC；IO点数大于1024为大型PLC；IO点数在4000以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不是固定不变的。,1.5应用,PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业。经验表明， 80 以上的工业控制可以使用PLC来完成。在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用PLC来取代。,1.5应用,比如在工业方面：1）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等；2）模拟量控制，部分PLC或功能模块具有PID控制功能，可实现过程控制；3）监控，用PLC可构成数据采集和处理的监控系统；4）建立工业网络，为适应复杂的控制任务且节省资源，可采用单级网络或多级分布式控制系统。只有想不到，没有做不到！,本章小结,理解：可编程控制器定义掌握：常用PLC生产厂家和型号及分类、特点了解：发展，应用,
