【正文】 1979） —一位處理器為主的工業(yè)控制器（ 1979～ 1985） —8位微處理器為主的可編程序控制器（ 1985以后）。 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 高檔的 PLC除了主要采用 CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或 RAM的智能 I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程 I/O模塊等專用化模塊。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 目前，世界上有 200多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC，較有名的：美國(guó)： AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國(guó)：西門(mén)子公司；法國(guó)： TE 施耐德公司；韓國(guó)：三星、 LG公司等。如： S7300 德國(guó)西門(mén)子公司 SR400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司 SU SU6 德國(guó)西門(mén)子公司 C500 日本立石公司 GEⅢ GE公司 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 3. 大型 PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 2048點(diǎn)；多 CPU， 16位、 32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 8～ 16K。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 四、可編程序控制器的分類 由于 PLC的品種、型號(hào)、規(guī)格、功能各不相同，要按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它們進(jìn)行分類十分困難。 PLC和計(jì)算機(jī)之間具有 RS232接口，用雙絞線、同軸電纜將它們連成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換。 —PLC通過(guò)模擬量的 I/O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的A/D、 D/A轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的PID控制。目前，制造商已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制。現(xiàn)在三菱公司又有 FX系列 PLC，與其超小型品種 F1系列相比：面積為 47%,體積為 36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá) 24～ 128點(diǎn)。同時(shí)， PLC的用戶程序可以在實(shí)訓(xùn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 ，容易掌握 目前，大多數(shù) PLC仍采用繼電器控制形式的“梯形圖編程方式”。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變 PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。 PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。所以， PLC在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。軟件措施： 有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 ④隔離 ——在微處理器與 I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離 I/O接口與 CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各 I/O口之間亦彼此隔離。硬件措施： 主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成， I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。 5. 數(shù)字量或模擬量輸入輸出控制。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 定義強(qiáng)調(diào)了 PLC是： 1. 數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) ——也是一種計(jì)算機(jī)。國(guó)際電工學(xué)會(huì)（ IEC）曾先后于 、 序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的第一、二、三稿。至 80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以 16位和 32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 PLC得到了驚人的發(fā)展。主要用于：邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制，均屬開(kāi)關(guān)量控制。 1973年，西歐國(guó)家也研制出了他們的第一臺(tái)可編程序控制器。 4K字節(jié)。 6. 在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng) 。 2. 維護(hù)方便，最好是插件式 。當(dāng)時(shí)的工業(yè)控制，主要還是以繼電器 —接觸器組成控制系統(tǒng)。 PLC的應(yīng)用場(chǎng)合。 PLC。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商 ——通用汽車(chē)制造公司（ GM），為適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低成本。 3. 可靠性高于繼電器控制柜 。 7. 輸入可以是市電 。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ GEC）首先研制成功第一臺(tái)可編程序控制器，并在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，從而開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。目前世界上眾多的 PLC生產(chǎn)廠家中，比較著名的公司有美國(guó)的羅克韋爾公司、哥德公司、 TI公司、通用電氣公司，德國(guó)的西門(mén)子公司，日本的三菱公司、東芝公司、富士公司和立石公司等，它們的產(chǎn)品控制著世界上大部分的 PLC市場(chǎng)。所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（ PLC—Programmable Logic Controller）。使 PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能、價(jià)格以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。在第三稿中，對(duì) PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 2. 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 6. 易與控制系統(tǒng)聯(lián)成一體。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在 PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低 PLC的平均修復(fù)時(shí)間。 ①屏蔽 ——對(duì)電源變壓器、 CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。 ⑤采用模塊式結(jié)構(gòu) ——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。 ①故障檢測(cè) ——軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等，以便及時(shí)進(jìn)行處理。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 ③ 設(shè)置警戒時(shí)鐘 WDT（看門(mén)狗） ——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了 WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。它要求能承受幅值為 1000V，上升時(shí)間 1nS，脈沖寬度為 1μS的干擾脈沖。因此， PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行。并且，由于 PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 三、可編程序控制器的應(yīng)用 隨著 PLC的性能價(jià)格比的不斷提高：①微處理器的芯片及有關(guān)的元件價(jià)格大大降低， PLC的成本下降；② PLC的功能大大增強(qiáng)，因而 PLC的應(yīng)用日益廣泛。開(kāi)關(guān)量的邏輯控制可用于單機(jī)控制，也可用于多機(jī)群控，亦可用于自動(dòng)生產(chǎn)線的控制等等。即：把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動(dòng)一軸或多軸到目標(biāo)位置。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 —現(xiàn)代的 PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算），數(shù)據(jù)傳遞、排序和查表、位操作等功能；可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。還可以構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布控制系統(tǒng)。通常，按 I/O點(diǎn)數(shù)可劃分成大、中、小型三類；按功能強(qiáng)弱又可分為低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)三類。如： S7400 德國(guó)西門(mén)子公司 GEⅣ GE公司 C2022 立石公司 K3 三菱公司等 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 五、可編程序控制器的發(fā)展 PLC發(fā)展概況 PLC自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 2） PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 5） 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化。 7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。在對(duì)外開(kāi)放政策的推動(dòng)下，國(guó)外 PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。特別值得一提的是國(guó)家科委和原機(jī)械工業(yè)部在儀器儀表重點(diǎn)課題攻關(guān)專項(xiàng)中組織了“六五”、“七五”、“八五”的可編程序控制器子項(xiàng)攻關(guān)，由部屬北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所負(fù)責(zé)，先后研制開(kāi)發(fā)了 MPC MPCMPC85型 PLC?？上驳氖窃?90年代，由于 PLC應(yīng)用不斷深入，國(guó)內(nèi)又掀起研制 PLC的高潮，雖然仍是小型 PLC，批量亦不大，但其功能、質(zhì)量和可靠性比 70年代的產(chǎn)品有明顯的提高。中外合資、引進(jìn)技術(shù)，使國(guó)產(chǎn) PLC上了一個(gè)新的臺(tái)階。程序存儲(chǔ)器的容量為 52K。通過(guò)該接口可方便的掛到Profibus等總線上去。 TOMC1軟 PLC可連接最多 32個(gè)本地 I/O模塊，最多 15個(gè)遠(yuǎn)程站，每個(gè)遠(yuǎn)程站可帶 32個(gè) I/O點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)化的IEC611313PLC編程語(yǔ)言已被眾多 PLC廠商所接受，其推廣速度越來(lái)越快。另外，日本的主推產(chǎn)品定位在小型 PLC上；而歐美則以大、中型 PLC為主。AB公司的小型機(jī)產(chǎn)品有 SLC500系列等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 PLC產(chǎn)品 德國(guó)的西門(mén)子（ SIEMENS）公司， AEG公司和法國(guó)的 TE公司是歐洲著名的 PLC制造商。 S7系列含 S7200、 S7300、 S7400系列。某些用歐美中型或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本小型機(jī)就可以解決。其小型機(jī) F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品，早期在我國(guó)的銷量也不小。 FX2N系列是近幾年推出的高功能的整體式小型機(jī)，它是 FX2系列的換代產(chǎn)品。微型機(jī)以 SP系列為代表；小型機(jī)有 P型、 H型、 CPM1A、 CPM2A系列機(jī) CPM2C、 CQM1系列等；中型機(jī)有 C200H、 C200HS、 C200HX、C200HG、 C200HE及 CS1等系列。 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 知識(shí)學(xué)習(xí) 一、 PLC的基本組成 目前 PLC種類繁多，功能和指令體系也各不相同，但都是以微處理器為核心，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同，可編程控制器的本質(zhì)是工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。 CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。 （ 1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 PLC系統(tǒng)程序決定了 PLC的基本功能，該部分程序由 PLC制造廠家編寫(xiě)并固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。 EPEROM為可電擦除只讀存儲(chǔ)器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫(xiě)入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器還有E2PROM、 FLASH等。RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過(guò)鋰電池供電，保持 RAM中的內(nèi)容。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件能接收的信號(hào)，控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置，控制的另一類負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示器和報(bào)警裝置等。電壓等級(jí)有直流5V， 12V， 24V， 48V， 110V 和交流 110V， 220V 等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出模塊的外部接線方式有匯點(diǎn)式、分組式和分隔式，如 圖 122所示。 分隔式模塊的各輸入 /輸出點(diǎn)之間相互隔離，每個(gè)輸入 /輸出點(diǎn)可使用單獨(dú)的電源，如將它們的 COM端連接起來(lái)，這幾個(gè)點(diǎn)就可以使用同一電源。 直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖如 圖 123所示（為說(shuō)明問(wèn)題，以后各圖只畫(huà)出一路輸入和輸出， COM是公共點(diǎn)。 交流 /直流輸入電路如 圖 124所示，輸入觸點(diǎn)接通，輸入信號(hào)被限流電阻降壓后，再經(jīng)濾波整流，交流電壓或直流電壓信號(hào)被轉(zhuǎn)換為直流電流，經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管送給光電隔離器。輸出電流典型值為~2A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。與觸點(diǎn)并聯(lián)的 RC電路和壓敏電阻用來(lái)消除觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 雙向可控硅輸出電路如 圖 127 所示，只能帶交流負(fù)載（屬于交流輸出方式），交流電源由用戶提供。生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)了許多供用戶選用的特殊功能模塊。因此，模擬量輸入模塊又叫 A/D轉(zhuǎn)換輸入模塊。