可编程序控制器1(硬件结构)

机械设计制造及自动化系可编程序控制器应用技术内蒙古工业大学机械学院2020/2/202课程性质《可编程控制器应用技术》是机械设计制造及自动化和机械电子工程专业的专业基础课内蒙古工业大学机械学院2020/2/203课程目的和要求1．了解可编程控制器的基本结构、特点和应用场合2．明确可编程控制器的硬件配置、工作原理和工作过程3．掌握可编程控制器基本逻辑指令及编程方法，掌握编程软件的使用4．熟悉可编程控制器功能指令及编程方法5．掌握程序设计的思想和方法6．能正确使用可编程控制器并完成I/O设备的接线7．掌握程序运行和调试的方法8．具备阅读和分析实际应用程序与梯形图的能力9．能借助产品说明书和技术手册，查阅有关数据和功能，正确使用PLC10．能在生产现场进行简单的程序设计，运行、调试、维护PLC控制系统内蒙古工业大学机械学院2020/2/204参考书目教材：可编程序控制器应用技术(第五版)作者：廖常初（重庆大学出版社）可编程序控制器技术及应用张兴国编著中国电力出版社可编程序控制器施金良主编重庆大学出版社可编程序控制器原理与应用张泽荣主编清华大学出版社PLC分析与设计应用周万珍,高鸿斌编著电子工业出版社PLC机电控制系列应用设计技术鲁远栋主编电子工业出版社PLC实用技术弭洪涛,王忠礼编著科学出版社PLC工程应用实例解析吕卫阳,徐昌荣主编中国电力出版社图书馆有相关的参考书82本，生产厂家的手册，网上教程，实例内蒙古工业大学机械学院2020/2/205学习的一般规律只用口述100%是演讲者所说的,大约60~70%被听到了40~50%三小时后还被记住0~5%三个月后还被记住口述+视觉大约60~70%三小时后还被记住30~40%三个月后还被记住学习方法内蒙古工业大学机械学院2020/2/206口述+视觉+笔记大约70~80%三小时后还被记住40~50%三个月后还被记住亲身体验大约80~90%三小时后还被记住70~80%三个月后还被记住学习方法内蒙古工业大学机械学院2020/2/207“听到的，我忘记了；看到的，我记住了；做过的，我理解了。”听过不如看过，看到不如做过，做过不如错过。学习方法第一章概述可编程序控制器应用技术内蒙古工业大学机械学院2020/2/209第一章概述1.1、可编程序控制器的历史与发展1.2、可编程序控制器的结构1.3、可编程序控制器的特点与应用领域1.4、可编程序控制器的发展趋势内蒙古工业大学机械学院2020/2/2010继电器与可编程序控制器内蒙古工业大学机械学院2020/2/20111.1可编程控制器的历史与发展60年代继电接触控制系统接线复杂改变设计困难简单易懂价格便宜1969年美国数字设备公司（DEC），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。内蒙古工业大学机械学院2020/2/2012二、可编程控制器的产生背景：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。内蒙古工业大学机械学院2020/2/20131.1可编程控制器的历史与发展（1）容易编程（2）采用模块式结构（3）可靠性高于继电器（4）体积小于继电器（5）价格便宜（6）具有数据通讯功能（7）输入输出电源使用市电（8）扩展时原系统变更最少（9）存储设备可扩充至4K个存储字节（10）输出为市电，2A以上，直接驱动电磁阀、小型接触器内蒙古工业大学机械学院2020/2/20141.1可编程控制器的历史与发展20世纪70年代中末期，PLC进入了实用化发展阶段20世纪80年代初，PLC在先进工业国家广泛应用20世纪末期，PLC已适应现代工业控制的需要21世纪初的几年，随着计算机通讯技术的发展，PLC重点发展了网络通讯能力，并广泛应用于工业控制系统的各个领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20151.1可编程控制器的历史与发展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（ProgrammableController），简称PC。为了和个人计算机（PC）相区别，将最初用于逻辑控制的可编程控制器称为PLC（ProgrammablelogicController）。•可编程序矩阵控制器PMC（ProgrammableMatrixController）•可编程序顺序控制器PSC（ProgrammableSequenceController）•可编程序逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController）•可编程序控制器PC（ProgrammableController）内蒙古工业大学机械学院2020/2/20161985年1月国际电工委员会（IEC）制定了可编程控制器的标准，并定义了PLC。可编程控制器是以计算机技术为核心的通用工业自动控制装置，简称PLC。1.1可编程控制器的历史与发展•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。内蒙古工业大学机械学院2020/2/20171.1可编程控制器的历史与发展目前世界上生产十大品牌PLC的著名公司：美国艾伦-布拉德利公司（A-B：Allen-Bradley）德国西门子公司（Siemens）法国的施耐德公司（TE：Telemecanique）美国GE－Fanuc公司日本欧姆龙公司（OMRON）日本三菱公司（MITSUBISHI）日本富士电机公司（FujiElectric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE）日本松下电工公司（MEW）内蒙古工业大学机械学院2020/2/2018我国PLC的生产厂家•我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产，中型PLC已有产品，大型PLC已开始研制。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有率不超过10%。主要生产单位有：苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。内蒙古工业大学机械学院2020/2/2019世界最大的PLC生产厂家•在全球PLC制造商中,根据美国AutomationResearchCorp(ARC)调查,世界PLC领导厂家的五霸分别为西门子公司、A-B公司、施耐德公司、三菱公司和欧姆龙公司。他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。内蒙古工业大学机械学院2020/2/2020GlobalplayersTotalsalesin2004:7’000Mio€Source:ARCResearch,2005-10内蒙古工业大学机械学院2020/2/2021MarketshareMicro:15to128I/OpointsMedium:128-512I/OpointsLarge:512I/OpointsNano:15I/OpointsPC-basedSoftwarePLCEmbeddedcontrol32%29%20%7%6%4%2%%installedPLCsSource:ControlEngineering,ReedResearch,2002-09内蒙古工业大学机械学院2020/2/20221.2可编程序控制器的基本结构内蒙古工业大学机械学院2020/2/20231.2可编程控制器的特点可靠性高，抗干扰能力强通用性强，使用方便模块化结构，组合灵活编程简单，易学易用体积小，重量轻，能耗低系统设计、建造工作量小，改造容易内蒙古工业大学机械学院2020/2/20241.3可编程控制器的应用开关逻辑控制运动控制闭环过程控制数据处理通讯及联网内蒙古工业大学机械学院2020/2/20251.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20261.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20271.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20281.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20291.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20301.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20311.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20321.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20331.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20341.3可编程控制器的应用领域内蒙古工业大学机械学院2020/2/20351.4可编程控制器的发展前景速度更快、存储容量更大、可靠性更高向超小型和超大型方向发展规范化、标准化，出现通用编程语言通讯、联网能力更强，与工业控制计算机组网出现PLC品牌垄断国际市场的局面技术规模产品通讯市场内蒙古工业大学机械学院2020/2/2036大型化和小型化•三菱公司推出12点的PLC产品，立石公司推出的C20、C40H、C60P等小型PLC产品•GOLD公司的584L－PC的I/O点多达8192个。•莫迪康公司的984～785型的PLC的最大I/O点数已达到16384点。•I/O点数小于32为微型PLC；•I/O点数在32～128为微小型PLC；•I/O点数在128～256为小型PLC；•I/O点数在256～1024为中型PLC；•I/O点数大于1024为大型PLC；•I/O点数在4000以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量I/O点数，且划分界限不是固定不变的。内蒙古工业大学机械学院2020/2/2037向大记忆容量，快处理速度发展•记忆容量由过去的64K，已增加到500K以上，Triconxw公司的Faulttolerant型机记忆容量为512K，InteractiveMicroware公司的MFC03型记忆容量为848K，ASEA公司的Terpiece200/1型机记忆容量到4MB•记忆芯片过去主要是随机存取存储器（RAM）、可擦写可编程只读存储器（EPROM），今后主要是电可擦写可编程只读存储器（EEPROM）、UVEPROM、BATRAM、FLASH等内蒙古工业大学机械学院2020/2/2038发展故障诊断技术和容错技术•故障智能诊断方法：智能可编程I/O系统，供用户了解I/O组件的状态和监测系统的故障；故障监测程序；共回路远程诊断和网络诊断技术等。•容错功能，如双机热备、自动切换I/O、双机表决（当输出状态与PLC逻辑状态相比较出错时，会自动断开该输出）和I/O三重表决（当输出状态进行软件硬件表决，取2个相同的）第二章PLC硬件与工作原理可编程序控制器应用技术内蒙古工业大学机械学院2020/2/2040第二章可编程控制器的硬件构成及工作原理2.1可编程控制器的硬件构成2.2可编程控制器的工作原理内蒙古工业大学机械学院2020/2/20412.1可编程控制器的硬件构成内蒙古工业大学机械学院2020/2/20422.1可编程控制器的硬件构成可编程控制器主机可编程控制器编程器内蒙古工业大学机械学院2020/2/20432.1可编程控制器的硬件构成2.1.1CPU模块2.1.2输入输出接口电路2.1.3电源2.1.4外部设备内蒙古工业大学机械学院2020/2/20442.1可编程控制器的硬件构成主机电源微处理器(CPU)运算器控制器输入单元存储器EPROM(系统程序)RAM(用户程序)外设I/O接口I/O扩展接口用户输入设备输出单元用户输出设备