PLC第1章可編程序掌握器基礎參考學時：6第1章主要內容

1.1PLC定義

1.2PLC進展歷史

1.3PLC進展現狀與趨勢

1.4PLC主要特點

1.5PLC應用

1.6PLC工作原理PLC1.1PLC定義（1）PLC

可編程序掌握器是一類專門為在工業環境下應用而設計的數字式電子系統。它采納了可編程的存儲器，用于在其內部存儲執行規律運算、挨次掌握、定時、計數和算術運算等功能的面對用戶的指令，并通過數字式或模擬式的輸入和輸出，掌握各類機械或生產過程。PLC1.1PLC定義（2）PLC開關量（數字量、規律量）：量值是離散的，如0、1模擬量（連續量）：量值的大小隨時間連續變化的量PC機：信息處理機，速度快、容量大PLC：過程對象處理機，掌握開關量和模擬量

實時性、穩定性、牢靠性高1.1PLC定義（3）1.2PLC進展歷史（1）20世紀20年月起，掌握系統主要是由繼電器、接觸器和定時器等器件靠導線連接構成的。其主要缺點是：設備體積大，動作速度慢，功能少，硬布線導致通用性和靈敏性差。60年月末，為適應美國汽車制造業的激烈競爭，GM公司公開10點招標，制造新型掌握系統。PLC

1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出世界上第一臺可編程序掌握器，當時，它只能掌握開關量，因此，被稱作“可編程序規律掌握器PLC（ProgrammableLogicController)”。PLC隨著微處理器的應用，現在，PLC的掌握對象已擴展到模擬量。所以，1980年正式命名為可編程序掌握器（ProgrammableController），但為區分于個人計算機PC，本課程延用PLC的簡稱。1.2PLC進展歷史（2）從掌握功能上看，PLC經歷了4個進展階段：PLC1.崛起階段（1969~1975），采納8位微處理器芯片CPU。2.成熟階段（1975~1979），拓展了模擬量掌握功能。3.通信階段（1979~1985），拓展了網絡通信功能。4.加速階段（1985~現在），管控網功能不斷完善，及CRT顯示功能，開發DCS、SCADA、FMS、ESD系統。1.2PLC進展歷史（3）PLC單片機（SCM）工業計算機（IPC）可編程序掌握器（PLC）集散掌握系統（DCS）現場總線掌握系統（FCS）典型工控機（系統）1.2PLC進展歷史（4）PLC1.3PLC進展現狀與趨勢（1）美國PLC進展得最快：1984年有48家，生產150多種PLC1987年有63家，生產243種PLC1996年有70余家，生產近300種PLC聞名廠家有A-B（Allen－Bradley）艾倫一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GE－FANUC公司，TI（TexasInstrument）德州儀器公司，WESTHOUSEElectric西屋電氣公司，IPM（InternationalParallelMachines）國際并行機器公司等PLC歐洲PLC的廠家有60余家：西門子（Siemens）于1973年研制出第一臺PLC金鐘默勒（KlocknerMoellerGmbh），AEG法國的TE(Telemecanique）（施耐德）瑞士的Selectron公司等1.3PLC進展現狀與趨勢（2）PLC1971年，日本從美國引進PLC技術，由日立公司研制成功日本第一臺PLC。日本生產PLC的廠家有40余家：三菱電機(MITSUBISHI)、歐姆龍(OMRON)、富士電機（FujiElectric）、東芝（TOSHIBA）、光洋（KOYO)、松下電工（MEW）、和泉（IDEC）、夏普(SHARP）、安川等公司。1.3PLC進展現狀與趨勢（3）PLC我國在20世紀70年月末和80年月初開頭引進PLC。我國早期獨立研制PLC的單位有：北京機械工業自動化討論所上海工業自動化儀表討論所大連組合機床討論所成都機床電器討論所中科院北京計算機所及自動化所長春一汽上海起重電器廠上海香島機電公司上海自力電子設備廠以上單位都沒有形成規?；a1.3PLC進展現狀與趨勢（4）PLC遼寧無線電二廠引進德國西門子技術生產PLC無錫電器和日本光洋合資生產PLC中美合資的廈門A-B公司生產PLC上海香島機電公司引進技術生產PLC上海OMRON公司西安Siemens公司1.3PLC進展現狀與趨勢（5）PLC（1）向高速度、大存儲容量方向進展CPU處理速度nS級，內存2MB（2）向多品種方向進展和提高牢靠性（超大型和超小型）（3）產品更加規范化、標準化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現場總線兼容的I／0（5）加強聯網和通信的能力（6）掌握的開放和模塊化的體系結構——OMAC（openModularArchitectureforControl）1.3PLC進展現狀與趨勢（6）1.4PLC主要特點（1）PLC1.編程簡潔易學，梯形圖規律直觀，修改簡便。PLC系統：軟布線——編程方式繼電器掌握系統：硬布線2.掌握系統構成簡潔，通用性強。模塊化結構3.抗干擾能力強，牢靠性高。PLC硬件：選件精良，電路設計獨特，模塊結構PLC軟件：預警系統WDT，自診斷系統PLC4.體積小，維護便利。5.縮短設計、施工、投產調試周期。PLC系統：硬件安裝與軟件設計同步實施

繼電器系統：先軟件設計，后硬件安裝6.三級網絡功能強大。設備層網絡：DeviceNet掌握層網絡：ControllerLink信息層網絡：工業Ethernet1.4PLC主要特點（2）SYSMACBUSPCLinkEthernetHostLinkCompoBus/SControllerLinkInformationNetworkControllerNetworkComponentsNetworkSNTME-NETOMRON專有的開放的SLKCompoBus/DDeviceNetProfibusPLC1.4PLC主要特點（3）1.4PLC主要特點（4）

HUB中央掌握室光纖適配器CS1DControllerLink光纖冗余環網DeviceNetCS1CS1CS1S……信息層掌握層設備層Ethernet100M光纖以太環網

模擬屏NTProfibus……PLCPLC在工業自動化中起著舉足輕重的作用，在國內外已廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業。閱歷表明，80％以上的工業掌握可以使用PLC來完成。在日本，凡8個以上中間繼電器組成的掌握系統都已采納PLC來取代。1.5PLC的應用（1）

目前，PLC被廣泛應用在開關量掌握、挨次掌握及模擬量回路掌握中。PLC挨次掌握實例1：交通信號燈掌握挨次掌握實例2：霓虹燈掌握

挨次掌握實例3：自動門開關掌握

挨次掌握實例4：密碼門掌握1.5PLC的應用（2）2.電力工業3.汽車工業4.金屬冶煉5.電子工業8.玻璃工業11.電梯、立體車庫9.糧食，食品機械13.印刷、包裝機械10.郵電7.制冷工業14.煙草加工機械15.鐵路、公路隧道1.水處理16.港口、碼頭、機場17.陶瓷、塑鋼6.化工12.啤酒、發酵18.教育、娛樂PLC1.5PLC的應用（3）

自來水：廣東東莞水廠，廣東南海水廠,江蘇連云港自來水廠,江蘇昆山水廠,南通狼山水廠,江蘇武進水廠,江蘇金壇水廠污水：濟南污水處理廠,太原楊家堡污水廠,武漢排江工程,上海通用汽車公司污水處理廠,蓮花味精廠污水處理

水處理系統歷來是歐姆龍的強項。典型水處理廠采納ControllerLINK構筑了一個完整的PLC掌握網絡，連接多個泵站、加藥站或瀑氣機、沉淀池，并能通過上位機進行實時監控，實現水處理的各個環節的全自動掌握。江蘇淮陰水廠水處理OMRON中央監控應用實例

芬蘭島嶼城市坦培雷給排水處理廠的全面自動化坦培雷是兩大相連湖泊之間的島城，位于芬蘭首都赫爾辛基以北175公里。它包括周圍鄰近的五個市鎮（例如Nokia），居住著占芬蘭人口5％的居民。整個掌握系統由芬蘭歐姆龍電子公司總承包，采納連續掌握與模糊掌握相接合的掌握方式。已建成總長度達1750公里的管網用于飲用水配水和污水輸送，將總生物負荷匯合至25公里以外的兩個污水處理廠－Rahola和Viinikalahti。掩蓋郊區、跨越湖泊的污水管道以及67個泵站負責收集全部污水。全部泵站都依據集中化要求，通過無線通信和報警系統等手段進行遠程監控、診斷、掌握和運行。OMRONOMRONControllerLink網PLC2PLC1PLC3C200HE-CPU42NT631CPLC5PLC4觸屏ControllerLink網雙以太網中繼器錄像設備攝像機攝像機污水提升泵房初沉池細格柵間渦流沉砂池消防生活泵房總變電所接觸池PLC6PLC7鍋爐房中央掌握室長春西郊污水處理廠掌握系統圖CompoBus/D網鼓風機房進水井污泥脫水間二沉池加氯間3G3FV3G3FVOMRONOMRONOMRONPLC2-2PLC2-3PLC2-4工程師站Modem光環快速以太網100M天津咸陽路污水處理廠自控系統方案操作站OS操作站OSPLC3PLC1-1ModemPLC1-3PLC1-2PLC2-5ModemControllerLink(2M)RS2公共電話網ControllerLink(2M)PLC2-15.7寸觸摸屏10.4寸觸摸屏多屏幕顯示器多屏投影服務器Web服務器初沉泵房201－3第三分控站回流泵房106－5初沉泵房201－2初沉泵房201－1回流泵房106－4回流泵房106－3回流泵房106－2回流泵房106－1RS2PLC4CS1雨水泵房第四分控站出水泵房RS2PLC1第一分控站進水泵房沉砂池計量槽第一分變電站加藥間濃縮池濃縮泵房儲氣罐燃燒器PLC2RS2其次分控站鼓風機房加氯間中央掌握室PLC-M密云路泵站PLC-X咸陽路泵站污泥消化系統污泥干化系統電站自動化系統RS2中央控制室監控管理計算機1投影儀模擬屏10M/100M光纖轉換器數傳電臺MODEMMCP-MRS-232長沙一污自控系統圖UPS:1250VACS1廠長室化驗室管理計算機監控管理計算機2中控室現場PLC1PLC2PLC3HUB局域網觸摸屏數傳電臺MODEMRTU鳳嘴泵站數傳電臺MODEMRTU陳家湖泵站OpticalfibreControllerlink電力工業

歐姆龍的PLC遍布大型發電機組，尤其是大型雙機熱備系統可無干擾地進行自動切換，保證了擔當的掌握任務。主要可以運用在：化水、除灰、輸煤、程序掌握、裝卸料機等方面.OMRON哈爾濱第三電廠雙機熱備系統簡略應用：哈爾濱第三電廠600MW機組馬灣電廠2×300MW機組柳林電廠2×100MW機組灤河電廠100MW機組營口電廠2×300MW機組巴基斯坦木扎法戈300MW機組廣州恒運熱電廠210MW機組上海閘北電廠100MW機組石橫電廠大連、德州、福州華能電廠秦山核電站秦皇島熱電廠邯鄲熱電廠新加坡電廠寧夏大壩電廠南京下關電廠通州電廠伊朗VAFRAGHAN.ASYABAK河南焦作電廠鐵嶺電廠南京揚子石化電廠歐姆龍PLC第一次全面取代DCS系統對2x35萬千瓦大型發電廠各個環節（包括主控和各個輔機）進行全面掌握的系統。本系統作為電力部最后一個鑒定項目，給予達到國際DCS系統先進水平的評價，并建議推廣。福州華能電廠華能電廠掌握系統構成圖操作員站數據掃瞄端工程師站SCADADAPCDABSDEHOFWCDSEQCDRIVEEHCONVERTEREHCONVERTERMILLBURNERVALVEDRIVETTTYOTERUPSCMFCUP2APSUPIControllerLink網Ethernet網商用以太網

歐姆龍自80年月初就開頭與中國的汽車工業親密合作，在中國汽車工業的象征──一汽，我們可以看到一輛輛紅旗轎車駛下由歐姆龍機器掌握的生產線。主要運用在：噴涂線、焊裝線、沖壓線、熱處理爐掌握、發動機生產線等方面。簡略應用：五十鈴汽車在中國的合資公司長春一汽柳州微型汽車廠雙喜輪胎公司奇瑞汽車生產線OMRON汽車工業涂裝線焊裝線四方機車車輛廠車廂溫度掌握系統原采納OMRON的溫度掌握儀目前采納由歐姆龍為其開發研制的專用掌握器，其內部采納CPM2A（40點）、MAD擴展和TS擴展，外殼采納CPM2AE模具。鐵路鐵道部第三勘測設計院機電一體化討論所機車車頭清洗機采納CPM1A目前山東青島、湖南長沙正在運行中鐵路鐵道部科學討論院通信信號討論所駝峰自動化掌握系統原采納歐姆龍的C200HG，而目前改用CS1與CQM1H等新機種該系統獲得1990年國家科技進步一等獎改用新機型后，系統的適應性、穩定牢靠性進一步提高，目前在德州、原平、介休、迎水橋、石嘴山等站開通使用鐵路濟南鐵路局下屬兗州變電站電力掌握系統采納CVM1D雙機冗余系統監測鐵路電力信號分別應用于濟兗段和泗水段的電力掌握系統兩套系統于1999年和2000年正式投入運行，且至今仍正常工作鐵路成都鐵二院下屬海泰電氣工程公司現改為采納CS1機型，通過光纖ControllerLink

環網實現整套系統的通信和冗余功能鐵路沿線供電系統的配電柜原采納C200HG

和NT形成單機系統鐵路二郎山隧道小甸中隧道馬鹿箐隧道四川綿廣高速公路（分水嶺隧道石翁子隧道）福寧高速公路羅寧高速公路福泉高速公路甘肅天饞高速公路高速公路隧道監控說明：本地掌握器之間網絡的規律拓撲結構為ControllerLink令牌冗余光纖環。本地掌握器與外場設備的連接方式有牢靠的電磁隔離和抗干擾能力，并符合相應標準。LC1左洞LC10-14右洞監控中心LC7左洞LC10-8LC2LC13LC3LC11LC12LC4LC6LC5LC10LC9左洞右洞大坪山隧道本地掌握系統構成圖本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤本地控制盤modemmodem高速公路隧道監控簡略應用：重慶鈦白粉股份有限公司內蒙古、蘭州、四川等地的鋁廠上鋼三廠、五廠，大通鋼結構公司

PLC在冶金行業的應用格外廣泛，從鋼鐵冶煉，錕壓，剪切到有色金屬冶煉中電解爐的掌握、鑄造等。重慶鈦白粉股份有限公司四川和平鋁業金屬冶煉簡略應用：四川長虹集團咸陽彩虹集團北京松下、上海永新、南京華飛、中華映管電子工業安陽玻殼咸陽彩管長虹集團VCD、空調生產線

PLC在電子工業生產線上的應用格外典型，從而有效地替代了傳統的繼電器，大大削減了故障率。PLC編程靈敏、組合便利，從而滿意了現代電子工業生產小批量，多品種化的要求，大大提高了生產線的適用性。簡略應用：一冷開利長沙遠大雙良集團制冷工業

在制冷行業中，多家骨干企業都不約而同地選擇了歐姆龍的PLC。它不僅能實現單臺溴化鋰機組的掌握，而且還能用ControllerLink網絡實現多臺機組之間的數據傳送，并可通過以太網進行遠程監控。長沙遠大操作屏及機柜一冷開利機組遠大中央空調簡略應用：西安筑路機械廠馬鞍山鋼鐵公司張家港市玻璃廠洛陽玻璃集團工廠建材工業洛玻生產線

河南洛陽玻璃集團公司是我國浮法玻璃最早的主要生產基地，在國內有相當大的知名度，公司最新的流水線全部采納歐姆龍公司的設備，完成了玻璃熔漿、冷卻、剪切直至搬運包裝的全部工作。廠方對于整套系統給予了很高的評價。西安筑路機械廠簡略應用：上海大江飼料公司梅林制罐中美天津史克公司新疆利通番茄制品公司糧食、食品機械上海大江飼料公司無論從繼電器掌握到PLC掌握，還是從引進設備到國產配套，在大江公司技術進步過程中歐姆龍的PLC自始至終與其共同進展、共同提高。至今為止，被大規模使用的歐姆龍PLC制造了從不由于產品質量問題而更換的奇跡。簡略應用：福州郵電局石家莊郵電局保定郵電局北京郵電局（中二局）承德郵電局秦皇島郵電局郵電郵政樞紐的主要機械設備采納歐姆龍CV系列大型PLC作為主控單元，運用了集散掌握的分揀、運轉、包裹推掛系統。此外，增加的上位監控功能，也給系統維護帶來了極大便利。整套系統運行牢靠，使故障率大大降低，極大的提高了生產效率，保證了郵件的暢通無阻，帶來了良好的社會和經濟效益。簡略應用：西子奧的斯電梯廠,沈陽東芝電梯西安斯達公司,蘇州迅達宏達電梯,浙江湖州巨人電梯

電梯行業不同于其他機械行業之處，在于其對自動化產品的要求較高。掌握器的運行速度將直接影響到電梯的平層速度和精度。歐姆龍的PLC產品基本指令時間僅為0.1μs，如此快捷的運行速度能夠滿意電梯工業提出的各種要求。電梯、立體車庫西安斯達云燕立體車庫西子電梯簡略應用：七星集團恒安集團小松包裝

印刷、包裝機械包裝線印刷機塑料包裝袋生產線

印刷、包裝機械等屬于通用機械行業。而通用機械技改的主要方向就是實現自動化。作為世界頂尖的PLC制造廠商，歐姆龍尤其在中小型PLC上有顯著優勢，而這種優勢應用到掌握點數不太多的通用機械上，這就為我國的通用機械技術水平整體上一臺階供應了有力保障。煙草機械廈門卷煙廠徐州卷煙廠中科院沈陽自動化所鐵道部徐州機械廠沈飛工業集團特設科NetworkI/OdatarequestmessagesI/Odataresponsemessages

可編程序掌握器的結構

可編程序掌握器的工作原理PLC1.6PLC的工作原理PLC1.6.1PLC結構

CP1HPLC采納整體式結構，由CPU、系統存儲器、用戶程序存儲器、I/O單元和編程器等組成。CPUI/O接口系統程序存儲器用戶程序存儲器現場輸入/輸出裝置編程器SYSBUS手編程器/上位計算機按鈕繼電器觸點行程開關接觸器線圈中央處理器系統程序存儲器電源部分用戶程序存儲器信號燈電磁閥輸出部分輸入部分PLC1.6.2PLC工作原理

PLC的工作原理

PLC的工作方式及流程

PLC的掃描周期

PLC的中斷PLC1.PLC工作原理

PLC作為一種執行規律功能的工業掌握裝置，由CPU完成規律運算功能，存儲器則保持規律功能，其工作原理參見以下等效電路圖。PLC工作原理圖PLC采納對整個程序循環、串行、掃描的工作方式。避免了繼電器掌握系統中可能消滅的觸點競爭和時序失配的問題

建立在計算機工作原理基礎上，借助了微處理器的強大功能掌握任務的完成是建立在可編程掌握器硬件的支持下，通過執行反映掌握要求的用戶程序來實現2.PLC工作方式與流程CPU工作流程圖通電后初始化I/O刷新外圍設備服務①②③④⑤是檢查I/O單元連接檢查系統硬件和程序存儲器檢查是否正常？置錯誤標志并接通閃爍指令