項目一

認識PLC控制系統的硬件和軟件任務一

了解PLC基本知識

十二·五國家規劃教材——電器與PLC控制技術（第2版）機械工業出版社項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價項目七認識PLC的基本指令項目概述項目一包含四個任務：任務一

了解PLC基本知識任務二

認識PLC的硬件系統任務三

認識PLC的軟件系統任務四

認識編程軟件學習重點學習難點項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價項目七PLC、觸摸屏與變頻器綜合應用項目概述學習重點：1．認識PLC的軟、硬件系統，了解PLC硬件系統的結構組成2．認識PLC的編程軟件學習難點項目概述學習重點項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價項目二認識PLC的基本指令項目概述學習難點：1．認識PLC的軟件系統2．認識PLC的編程軟件學習重點學習難點項目概述學習難點項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務目標知識目標：了解PLC的產生及定義了解PLC的特點及主要功能了解PLC的分類了解PLC的發展歷史及發展趨勢能力目標：了解PLC與繼電器、計算機控制系統的區別了解主流廠商、主流品牌、主流型號了解實訓室中PLC實訓設備了解PLC的應用領域素質目標：培養仔細觀察、做好記錄的習慣，掌握科學的學習方法。學會通過網絡查閱資料，實現課堂學習舉一反三，養成查閱資料的習慣。培養獨立思考的習慣和合作學習的精神。任務一PLC控制送料機構運行項目導學任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務描述任務目標任務一PLC控制送料機構運行某企業控制系統的PLC控制柜如圖1-1-1所示。

圖1-1-1

某企業的PLC控制柜

1）上網查閱資料，了解PLC

與其他工業控制系統的區別是什么。2）在老師指導下，參觀實訓室中PLC相關實訓設備，了解PLC的主要應用領域。3）上網查閱資料，了解PLC的主要生產廠家的主流型號有哪些？項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務分析任務一點動控制電路的編程本任務主要是從PLC的應用、功能，PLC常用品牌及各自的特點等方面進行認識，通過學習達到初識PLC的目的，為后續的學習奠定基礎。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價知識點一任務一點動控制電路的編程知識點二知識點三知識點四一、PLC的產生、定義1.PLC的產生美國通用汽車公司(GM公司)1968年提出了研制新型控制裝置的十項指標，其主要內容如下：1）

編程簡單，可在現場修改和調試程序。2）

價格便宜，性價比高于繼電器控制系統。3）

可靠性高于繼電器控制系統。4）

體積小于有繼電器控制柜的體積，能耗少。5）

能與計算機系統數據通信。6）

輸入量是交流115V電壓信號（美國電網電壓是110V）。7）

輸出量是交流115V電壓信號、輸出電流在2A以上，能直接驅動電磁閥等。8）

具有靈活的擴展能力。9）

硬件維護方便，采用插入式模塊結構。10）

用戶存儲器容量至少在4KB以上(根據當時的汽車裝配過程的要求提出)。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價知識點一任務一點動控制電路的編程知識點二知識點三知識點四1969年，美國數字設備公司（DEG）根據上述要求研制出第一臺可編程序控制器，型號為PDP-14，并在GM公司的汽車生產線上試用成功，第一臺可編程序控制器誕生。此后幾十年，PLC在工業領域得到了廣泛應用，如圖所示為幾種常見的PLC。臺達PLC西門子PLC信捷PLC三菱PLC項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價知識點一任務一點動控制電路的編程知識點二知識點三知識點四2.PLC的定義1985年1月，國際電工委員會（IEC）定義：PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價知識點一任務一點動控制電路的編程知識點三知識點三知識點一知識點二知識點四二、PLC的特點及主要功能1.PLC的特點1）無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強。2）通用性強，控制程序可變，使用方便。3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強。4）編程簡單，容易掌握。5）系統的設計、安裝、調試工作量少。6）維修工作量小，維護方便。7）體積小，能耗低。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價知識點一任務一點動控制電路的編程知識點三知識點三知識點一知識點二知識點四2.PLC的主要功能1）開關邏輯和順序控制2）模擬量控制3）定時/計數控制4）步進控制5）運動控制6）數據處理7）通信聯網項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務一點動控制電路的編程知識點二知識點一知識點三知識點四三、PLC的分類1.按控制規模分類1）微型機：幾十點。2）小型機：500點以下。3）中型機：500～1000點。4）大型機：1000點以上。5）超大型機：10000點。2.按結構形式分類1）分整體式結構。2）模塊式結構。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務一PLC控制送料機構運行知識點二知識點一知識點四知識點三四、PLC的主要應用領域PLC主要應用在汽車、糧食加工、化學/制藥、金屬/礦山、紙漿/造紙等行業。大中型集控系統采用歐美PLC居多，小型控制系統、機床、設備單體自動化及OEM產品采用日本的PLC居多。一些品牌會側重于一些行業，如施耐德更加注重電力行業，羅克韋爾在冶金行業表現出眾。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務一PLC控制送料機構運行知識點二知識點一知識點五知識點三五、PLC的發展歷程和發展趨勢1.PLC的發展歷程從PLC產生到現在，已發展到第四代產品，其過程基本可分為：第一代PLC（1969～1972年）：大多用一位機開發，用磁芯存儲器存儲，只具有單一的邏輯控制功能，機種單一，沒有形成系列化。第二代PLC（1973～1975年）：采用了8位微處理器及半導體存儲器，增加了數字運算、傳送、比較等功能，能實現模擬量的控制，開始具備自診斷功能，初步形成系列化。第三代PLC（1976～1983年）PLC的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯網通信方向發展，增加了多種特殊功能，如浮點數的運算、三角函數、表處理、脈寬調制輸出等，自診斷功能及容錯技術發展迅速。第四代PLC（1983年～現在）：不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC(reducedinstructionsetcomputer)精簡指令系統CPU等高級CPU，而且在一臺PLC中配置多個微處理器，進行多通道處理，同時生產了大量內含微處理器的智能模塊，使得第四代PLC產品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數據處理功能、聯網通信功能的真正名符其實的多功能控制器。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務一PLC控制送料機構運行知識點二知識點一知識點五知識點三2.PLC的發展趨勢隨著PLC技術的推廣、應用，PLC將向兩個方面發展：一方面向著大型化的方向發展，另一方面則向著小型化的方向發展。PLC超大型化方向發展，主要表現在大中型PLC高功能、大容量、智能化、網絡化發展，使之能與計算機組成集成控制系統，對大規模、復雜系統進行綜合的自動控制。PLC超小型化方向發展，主要表現在，為了減小體積、降低成本，向高性能的整體型發展；在提高系統可靠性的基礎上，產品的體積越來越小，功能越來越強；應用的專業性，使得控制質量大大提高。PLC總的發展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、成本低、通信聯網功能強。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務一PLC控制送料機構運行知識點二知識點一知識點六知識點三六、三菱FX系列PLC型號名稱的基本含義在PLC的正面，一般都有表示該PLC型號的符號，通過閱讀該符號即可以獲得該PLC的基本信息，如圖所示。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務一PLC控制送料機構運行知識點二知識點一知識點六知識點三三菱FX系列PLC的型號命名基本格式如圖1-1-6所示。圖1-1-6

三菱FX系列PLC型號命名基本格式系列序號：0、0S、0N、2、2C、1S、2N、2NC、3U。I/O總點數：10～256。單元類型：M代表基本單元，E代表輸入輸出混合擴展單元及擴展模塊，EX代表輸入專用擴展模塊，EY代表輸出專用擴展模塊。輸出形式：R代表繼電器輸出，T代表晶體管輸出，S代表晶閘管輸出。特殊品種區別：Ｄ－DC電源，DC輸入，A1－AC電源，AC輸入。若特殊品種一項無符號，說明通指AC電源、DC輸入、橫排端子排；繼電器輸出：2A/點；晶體管輸出：0.5A/點；晶閘管輸出：0.3A/點。例如：FX3U-32MR含義為FX3U系列，輸入輸出總點數為32點，繼電器輸出，DC電源，DC輸入的基本單元。又如FX-4EYSH的含義為FX系列，輸入點數為0點，輸出4點，晶閘管輸出，大電流輸出擴展模塊。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務實施任務一PLC控制送料機構運行一、

上網查閱PLC相關資料1.PLC與其他工業控制系統的比較1）PLC與繼電器比較繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能；PLC控制只要改變程序并改動少量的接線端子，就可適應生產工藝的改變；從適應性、可靠性及設計、安裝、維護等各方面進行比較，傳統的繼電器控制大多數將被PLC所取代。2）PLC與工業計算機比較工業控制機控制要求開發人員具有較高的計算機專業知識和微機軟件編程的能力；PLC采用了工廠技術人員熟悉的梯形圖語言編程，易學易懂，便于推廣應用；PLC是專為工業現場應用而設計的，具有更高的可靠性；在模型復雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環境中，工業控制機則更能發揮其專長。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務實施任務一PLC控制送料機構運行2.PLC的主要生產廠家的主流型號PLC的生產廠家國內國外都有，其點數、容量、功能各有差異，比較有影響的廠家有：1）日本三菱（MITSUBISHI）公司的Q、F、F1、F2、FX2系列可編程序控制器；2）美國通用電氣（GE）公司的GE系列可編程序控制器；3）美國艾論—布拉德利（A--B）公司的PLC-5系列可編程序控制器；4）德國西門子（SIEMENS）公司S5、S7系列可編程序控制器；5）歐姆龍公司的微型系列PLC

CPM1A、CPM2A、CP1H、CP1L；小型系列PLC

CPM2C、CQM1H、CJ1M；中型系列PLC

C200H、CJ1、CS1；大型系列PLC

CV、CS1D等；6）日本松下（PANASONIC）電工公司的FP1系列可編程序控制器。國內生產PLC的廠家有：1）永宏PLC；2）臺達PLC；3）信捷PLC；4）匯川PLC。項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務實施任務一PLC控制送料機構運行二、了解PLC實訓設備及PLC的主要應用領域1.實訓室中的PLC實訓設備如圖1-1-7所示為實訓室中主要的PLC實驗實訓裝置。

a)光機電一體化實訓考核裝置b)YL-361型實驗裝置

c)工業機器人實訓裝置d)機電一體化實訓裝置圖1-1-7實訓室中基于PLC控制的實訓設備項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務實施任務一PLC控制送料機構運行任務實施任務評價2.了解PLC的主要應用領域如圖1-1-8所示為PLC應用舉例。

a)智能制造b)新能源汽車生產

c)航空航天技術d)新材料生產加工圖1-1-8

PLC應用舉例項目導學任務目標任務描述任務分析任務準備任務實施任務評價任務實施任務一PLC控制送料機構運行任務實施任務評價三、認識三菱FX3U-32M

PLC的面板輸入指示燈電源指示燈工作狀態指示燈輸入端子模式轉換開