可編程控制器原理及應用西門子S7-200系列第3章可編程控制器概述主要內容

PLC的產生和定義

PLC的發展與分類

PLC的特點

PLC的應用

PLC的系統組成

PLC的工作原理

PLC的編程語言和程序結構EXIT本章學習要求掌握內容：

PLC的定義、功能、分類及特點了解內容：

PLC產生、發展難點內容：

PLC的分類EXIT3.1PLC的產生和定義

*

20世紀20年代以來，繼電器控制曾一度占據工業控制領域的主導地位。*繼電器控制系統的弱點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應性差，等。尤其是可靠性差、不具有通用性、靈活性。3.1.1PLC的產生EXIT因為繼電器邏輯電路配線復雜EXIT*1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），擬定了十項公開招標的技術要求*

1969年美國數字設備公司（DEC）研制出世界上第一臺可編程控制器（PDP-14型）十項技術要求

1.編程簡單方便，可在現場修改程序；2.硬件維護方便，最好是插件式結構；3.可靠性要高于繼電器控制裝置；4.體積小于繼電器控制裝置;5.可將數據直接送入管理計算機；6.成本上可與繼電器柜競爭；7.輸入可以是交流115V；8.輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥；9.擴展時，原有系統只需做很小的改動；10.用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4KB。EXIT核心思想

用計算機代替繼電器控制盤用程序代替硬接線輸入/輸出電平可與外部設備直接相連結構易擴展EXIT3.1.2PLC的定義可編程控制器（ProgrammableController）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術等現代科技而發展起來的一種新型工業自動控制裝置，是將計算機技術應用于工業控制領域的新產品。早期的可編程控制器主要用來代替繼電器實現邏輯控制，因此稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC。隨著技術發展，現代可編程控制器的功能已經超過了邏輯控制的范圍。PLC實質上是一種工業控制計算機

EXIT3.2PLC的發展與分類3.2.1PLC的發展趨勢簡易化、體積小、功能強、價格低。大存儲容量、高速度、高性能、增加I/O點數。

增強網絡通信功能發展智能模塊外部故障診斷功能編程語言、編程工具標準化、高級化實現軟件、硬件標準化編程組態軟件發展迅速小型化大型化智能化EXIT傳送帶生產線控制灌裝及包裝機械木材加工電梯控制空調控制紡織機械印刷機械3.2.2PLC的分類小型機中型機大型機控制點數<256點256點～2048點>2048點用戶程存儲器容量<8K字<50K字>50K字

樣機西門子S7-200西門子S7-300西門子S7-4001.按I/O點數容量分EXIT整體式模塊式特點電源,CPU,I/O集中在一個機箱內由機架和各種模塊組成優點結構緊湊,價格低,體積小配置靈活,裝配方便,便于擴展維修樣機S7-200S7-300S7-4002.按結構形式分EXIT整體式模塊式PowerinaSmallPackage!!電源模塊CPU模塊IO模塊底板EXITPLC著名品牌美國A－B公司（Allen－Bradley）德國西門子公司（Siemens）美國GE－Fanuc公司美國的莫迪康（Modicon）和法國的TE電器公司日本歐姆公司（OMRON）日本三菱電機株式會社（MITSUBISHI）日本富士電機株式會社（FujiElectric）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）日本松下電工株式會社（MEW）：MatsushitaElectricWorksLtdEXIT3.3PLC的特點可靠性高、抗干擾能力強通用性強、靈活性好編程簡單、使用方便模塊化結構安裝簡便、調試方便3.4PLC的應用順序控制運動控制過程控制數據處理通信網絡EXIT3.5PLC的系統組成EXIT3.5.1中央處理器（CPU）微處理器控制接口電路CPU★微處理器：實現邏輯運算、數學運算，協調控制系統內部各部分的工作★按照系統程序所賦予的任務運行★任務：1.控制接收與存儲用戶程序和數據2.進行自診斷3.

執行用戶程序EXIT控制接口電路

是微處理器與主機內部其他單元進行聯系的部件數據緩沖單元選擇信號匹配中斷管理功能EXIT3.5.2存儲器系統程序存儲器

用戶程序存儲器

存儲器1．系統程序存儲器存放：監控程序用戶指令解釋標準程序模塊系統調用管理程序系統參數系統程序關系到PLC的性能，不能由用戶訪問和修改。

EXIT2．用戶程序存儲器用戶程序區數據區系統區用戶程序存儲器用戶程序工作數據系統參數系統參數（CPU組態數據）：*輸入輸出組態

*功能的設置

EXIT3.5.3輸入/輸出接口PLC的CPU與現場I/O裝置或其他外部設備之間連接的接口部件電平轉換功率放大光電耦合

電平轉換光電耦合

EXIT1.直流輸入2.交流輸入EXIT3.直流輸出4.交流輸出EXIT5.交直流輸出（繼電器輸出）EXIT把外部電源變換成系統內部各單元電源的性能直接影響PLC的抗干擾能力掉電保護電路后備電池電源3.5.4電源部分EXIT程序的編制、編輯、調試、監視······簡易型智能型計算機編程通信接口編程軟件3.5.5編程器EXIT3.6PLC的工作原理3.6.1PLC的工作方式和運行框圖結構、功能相同1.PLC控制系統與繼電器控制系統的比較EXIT2.循環掃描的工作方式周期循環掃描一個循環掃描過程所需的時間稱為一個掃描周期

EXIT3.6.2PLC的掃描工作過程EXIT3.7PLC的編程語言和程序結構3.7.1PLC的編程語言梯形圖語句表功能圖功能塊圖能流“軟繼電器”不是物理繼電器觸點不是現場物理開關的觸點輸出線圈不是物理線圈接點原則上可無限次使用，線圈通常只引用一次1.梯形圖（LAD）常開觸點是取位狀態操作常閉觸點是位取反操作常閉觸點常開觸點EXIT2.語句表（STL）

EXIT3.順序功能流程圖（SFC）

4.功能塊圖（FBD）

順序功能流程圖（SepuenceFunctionChart）編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對具有并發、選擇等復雜結構的系統進行編程。本書的第4章對這種編程方法有詳細介紹。沒有梯形圖編程器中的觸點和線圈，但有與之等價的指令，這些指令是作為盒指令出現的，程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。FBD編程語言有利于程序流的跟蹤，但在目前使用較少。

EXIT3.7.2PLC的程序結構1.用戶程序（1）主程序（2）子程序（3）中斷處理