PLC发展概述解析

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1~4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（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（ProgrammableController），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（ProgrammableController）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。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：1969～1972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YODIC’S。可编程序控制器的发展第二代：1973～1975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SYMATICS3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：1976～1983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SYMATICS5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：1983~1999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MODULARSYSTEMSRESEARCH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（TexasInstrument）德州仪器公司，WESTHOUSEElectric西屋电气公司，IPM（InternationalParallelMachines）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（KlocknerMoellerGmbh），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（FujiElectric）,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A—B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A－B公司（Allen－Bradley）德国西门子公司（Siemens）美国GE－Fanuc公司美国的莫迪康（Modicon）和法国的TE电器公司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（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）日本松下电工株式会社（MEW）：MatsushitaElectricWorksLtd）PLC著名品牌根据美国AutomationResearchCo.(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Allen－Bradley（Rockwell),罗克维尔AEGSchneider，施耐德三菱电机,OMRON(立石电机）（1996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IEC1131－3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、I／0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、I／0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PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC模块式PowerinaSmallPackage!!电源模块CPU模块IO模块底板2.从规模上（按I／O点数分类）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点九在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／0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