第三章可编程序控制器.ppt
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1、可编程控制器及其系统是实现工厂自动化的重要手段,是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的工业控制计算机系统。可编程控制器广泛地应用于冶金、化工、交通、电力、制造等领域。是现代工业控制的支柱技术之一。 本部分使学生初步了解可编程控制器在工厂自动化中的应用,掌握基本的工作原理和编程方法,了解和掌握在工厂自动化实践中使用可编程控制器进行应用系统设计的基本方法。,第三章 可编程序控制器,第一节 可编程序控制器系统的产生与定义,一 PLC 产生,上世纪60年代,计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性,编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因,未能在工业控制中广泛应
2、用。当时的工业控制,主要还是以继电接触器组成控制系统。,1968年,美国最大的汽车制造商通用汽车制造公司(GM),为适应汽车型号的不断翻新,试图寻找一种新型的工业控制器,以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间,降低成本。,可编程控制器的名称,1980年美国电气制造商协会NEMA正式命名:Programmable Controller 可编程控制器 早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,被称为可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,略写 PLC )。 随着电子技术、计算机技术的迅速发展
3、,可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器(Programmable controller,略写PC)。为区别于Personal Computer (PC),故沿用PLC 这个略写。 现在PLC是指可编程控制器Programmable Controller,而不是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)。 注意PC,PLC,IPC(Industrial Personal Computer)的区别,二、可编程控制器的定义,1-8,国际电工委员会(IEC)在可编程控制器标准IEC1131中做了如下定义: 可编程控制器是一种数字运算的电子
4、系统,专门为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器,用来在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的面向用户的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械和生产过程。 可编程控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。,第二节 可编程序控制器的发展,1968年美国通用汽车公司GM公开招标,寻求一种新的控制装置。 1969年DEC公司推出了世界上第一台可编程序控制器,并试用成功。接着,美国MODICON公司也开发出可编程序控制器,我国74年开始研制,77年开始应用。 70年代中期,美日一些厂家将微处理器引入可编程控制器,
5、从而彻底打破了可编程控制器作为继电控制系统替代品的框框。 70年代末期到80年代初,为解决各厂家的可编程控制器系统各自为政、无法互联的局面,GM开始制订MAP(Manufacturing Automation Protocol),可编程控制器网络走上标准化道路。 90年代,迅速发展的各种网络和现场总线技术被广泛地集成在可编程控制器系统中,可编程控制器及其相关系统为工厂自动化提供一种全集成自动化TIA的解决方案。,一 、历史,二、发展趋势,向小型化、专用化、低成本方向发展 向大容量,高速度方向发展 智能化模块的发展 人机界面的发展 在过程控制领域使用以及PLC的冗余特性 开放性和标准化 通讯联网
6、功能的增强和易用性 软PLC PAC PLC在现场总线控制中位置,第三节 可编程序控制器的应用领域,单机电气控制系统 制造业自动化 运动控制 过程工业自动化,第四节 可编程序控制器的特点,抗干扰能力强,可靠性高 控制系统结构简单,通用性强 编程方便,易于使用 功能强大,成本低 设计、施工、生产调试的周期短 维护方便,第五节 跟其他控制系统比较,控制逻辑 工作方式 可靠性和可维护性 控制速度 定时控制 设计和施工,与继电器控制系统的区别,本质区别 使用场合 使用过程 使用成本 学习难易程度 就业方向,与单片机控制系统的区别,与DCS、FCS控制系统的区别,DCS:用于连续过程控制系统,PLC:用
7、于开关量控制为主的控制系统,FCS:使用总线协议为核心的控制系统,1、按I/O点数容量分类,可编程控制器的规模以所配置的输入/输出点数来衡量 小型:I/O点数2048 应该指出大、中、小的规模主要是指I/O点数,程序容量在目前的多数可编程控制器中是可以扩展,扩展后可达数十兆。,第六节 PLC的分类,2、按结构形式分类: 整体式,它将电源、CPU和少量I/O(开关量)组装在一个机壳内,称为基本单元。当I/O点数不足或需要诸如模拟量I/O等功能时就需要通过扁平电缆(并行内部总线)连接扩展单元。小型可编程控制器较多地采用这种形式,其结构紧凑,便于安装,成本降低。,模块式,可编程控制器的各个功能模块在
8、结构上也以单独的模块形式出现,如电源模块,中央处理模块,各种I/O模块,他们通过一个共同的基板或者机架上的内部总线构成一个完整的控制系统。这种结构一般在中大型、高档产品中采用。随着近年来小型产品高档化的发展趋势,在小型系统中也有出现。,Series 90-70,S7-200,基本单元,扩展模块,扩展模块,根据性能分类,低档:性能主要局限于原来的继电器控制系统的替代品。功能主要是各种逻辑运算,定时,计数,移位等。主要配置开关量输入/输出模块。 中档:除了低档可编程控制器具备的功能外,中档产品具备了诸如数据运算、传递、比较、代码转换等功能,开关量I/O点数也较多,另外有模拟量I/O和远程I/O,其
9、中远程I/O借助于通讯功能来实现。,高档:除了中低档产品的功能外,高档产品借助于其一个或多个高性能的微处理器为工业应用提供了大量的高级功能,诸如浮点运算、文件管理,往往提供了对上,对下的多种网络通讯方式,高档产品是一个完整系列产品,为整个工厂自动化提供了一个完整的解决方案。,SIEMENS,Matsushita,Series 90-30,Schneider,TSX Neza Modicon TSX Quantum TSX Premium,TSX Momentum TSX Micro TSX Compact,第七节 PLC的系统组成,1. 中央处理单元,中央处理单元(CPU)一般由控制器、运算器
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