可编程控制器概述 第一章 PLC的产生与发展 PLC的基本组成 PLC的主要特点 PLC的编程语言 PLC的工作方式 PLC的性能指标
PLC 以CPU为核心 计算机技术 自动控制技术 网络通信技术 为一体
PLC的产生与发展 PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业控制装置。
PLC 的 产生与发展 第一代：从第一台PLC诞生到上个世纪70年代初。 第二代： 70年代初至70年代末。 ● CPU使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。 ● 功能简单（只有计数/定时功能）。 ● 可靠性较差，略强于继电器控制。 ● 机种单一，没形成系列。 第二代： 70年代初至70年代末。 ● CPU使用微处理器，采用半导体存储器EPROM。 ● 功能增强（增加逻辑/数据运算、数据处理、自诊断等功能）。 ● 有了计算机接口和模拟量控制功能。 ● 可靠性提高。 ● 整机功能向系列化、标准化发展，并由专用向通用方向过渡。
第三代：70年代末到80年代中期。 ● CPU使用8或16位微处理器甚至多微处理器，采用半导体存储器EPROM、CMOSRAM等。 ● 增加浮点数运算，平方、三角函数等运算。 ● 增加查表、列表功能。 ● 自诊断及容错技术提高。 ● 梯形图语言及语句表成熟。 ● 小型PLC体积减小、可靠性提高、成本下降。 ● 大型PLC向模块化、多功能方向发展。
第四代：80年代中期到90年代中期。 第五代： 90年代中期之后。 ● 增加高速计数、中断、A/D、D/A、PID等功能。 ● 处理速度进一步提高（1s/步）。 ● 连网功能增强。 ● 编程语言进一步完善，开发了编程软件。 第五代： 90年代中期之后。 ● CPU使用16位或32位微处理器。 ● PLC的I/O点增加，最多可达32K个I/O点。 ● 处理速度进一步提高（1ns/步）。 ● PLC都可以与计算机通信。 ● 具有强大的数值运算、函数运算、大批量数据处理的功能。 ● 开发了大量的特殊功能模块。 ● 编程软件功能更强大。 ● 不断开发出功能强大可编程终端。
PLC及其控制系统的发展趋势 PLC的性能 对小型PLC 向着体积更小、速度更高、功能增强、价格低廉的方向发展。使之更利于取代继电器控制。 向着更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠性、易于连络通信的方向发展。使之更利于对大规模、复杂系统的控制。
PLC控制系统的性能 ★ I/O模块将直接安装在现场，CPU与现场I/O通过数据通信实现控制，使系统控制更有效、可靠性更高； ★ 随着硬件冗余技术的应用，各种单元、甚至整个系统都可应用冗余技术，使系统具有更高的可靠性； ★ 进一步应用计算机的信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使系统的产生控制功能与信息管理功能一体化。
PLC的主要特点
通用性和灵活性强； 2. 抗干扰能力强，可靠性高； 3. 编程语言简单易学； 4. 与外部设备的连线简单、使用方便； 5. 功能强、功能的扩展能力强； 6. 控制系统设计、调试周期短； 7. 体积小、重量轻、易于机电一体化； 8. PLC控制系统的故障少、维修方便。
PLC的基本组成第一部分
PLC的基本分类 整体式 小型机常采用整体式 组合式 中、大型机常采用组合式
OMRON 公司的整体式 PLC C28P
CPM2A
CPM1A
CQM1 OMRON 公司的组合式 PLC
C200HE OMRON 公司的组合式 PLC
CVM1 底版 OMRON 公司的组合式 PLC
整体式 PLC的基本组成框图 主机 C P U 存 储 器 输出单元 输入单元 电 源 外设接口 I/O 扩 展 口 系统程序 用户程序 存储器 C P U 用户程序 输入设备 输出设备 盒式磁带机 打印机 EPROM写入器 上位计算机 PLC 编程器 可编程终端PT … I/O扩展 单元 特殊功 能单元
组合式 PLC的基本组成框图 系 统 总 线 控 制 系 统 现 场 过 程 通信单元 CPU单元 输出单元 编程器 PLC或 上位计算机 … 智能I/O单元 输入单元
1. CPU单元 CPU指挥PLC完成各种预定的功能 ★ 输入并存储用户程序、显示输入内容和地址； ★ 检查、校验用户程序，发现错误即报警； ★ 输入并存储用户程序、显示输入内容和地址； ★ 检查、校验用户程序，发现错误即报警； ★ 执行用户程序、驱动外部输出设备动作； ★ 诊断故障、记忆故障信息并报警。
2. 存储器 系统程序存储器—— 存储系统系统程序 用户程序存储器—— 存储系统用户程序 工作数据存储器—— 存储工作数据
3. 输入/输出单元 PLC与外部设备联系的桥梁 开关量输入单元 开关量输出单元 直流输入单元 交流输入单元 晶体管输出单元 晶闸管输出单元 继电器输出单元 开关量输出单元
直流输入电路 输入点 外部开关 滤波 公共端 光电耦合 输入点的状态显示 S R1 +5V 内 部 电 路 T C R2 → A COM LED S R3 R1 A R2 C → T 内 部 电 路 滤波 公共端 光电耦合 输入点的状态显示
交流输入电路 输入点 外部开关 内 部 电 路 滤波 输入点的状态显示 光电耦合 LED +5V R1 S T → R2 ～ A C R3 COM S C R1 内 部 电 路 R3 滤波 输入点的状态显示 光电耦合
晶体管输出电路 输出点的状态显示 光电耦合 输出点 内 部 电 路 负载 公共端 +5V T1 → R2 T2 LED D R3 R1 FU COM T2 LED → D FU +5V 内 部 电 路 T1 R1 R2 R3 负载 公共端
晶闸管输出电路 输出点的状态显示 光电耦合 输出点 COM LED R2 C → T FU ～ 内 部 电 路 R1 负载 公共端
继电器输出电路 输出点的状态显示 机械触点 继电器 输出点 COM LED J ～ R 内 部 电 路 → 负载 公共端
4. 电源单元 PLC由开关式稳压电源为内部电路供电 开关电源 输入电压范围宽 体积小 重量轻 效率高 抗干扰性能好 4. 电源单元 PLC由开关式稳压电源为内部电路供电 开关电源 输入电压范围宽 体积小 重量轻 效率高 抗干扰性能好 有的PLC能向外部提供24V的直流电源 可作为输入单元连接的外部设备的电源
5. I/O扩展端口 C28P I/O扩展端口
I/O扩展端口 CPM1A的外设端口和I/O扩展端口
I/O扩展端口可以连接的设备举例 I/O扩展单元 A/D转换单元
连接电缆 I/O扩展器 主机 CPM1A主机与I/O扩展器的连接
I/O扩展端口连接扩展器的示意图
6. 外设端口 盒式磁带机 打印机 EPROM写入器 上位计算机 PLC 可编程终端PT 编程器 … 外设端口
7. 编程工具 编程器是对PLC进行操作的工具 专 用 编 程 器 简易编程器 直插式、便携式 图形编程器 计算机辅助编程 7. 编程工具 编程器是对PLC进行操作的工具 专 用 编 程 器 简易编程器 直插式、便携式 图形编程器 计算机辅助编程 在装有专用编程软件的计算机上编程
直插式编程器 显示屏 编程器 主机 运行位 工作方式选择开关 监控位 编程位
直插式编程器 指令键 编辑键 键盘 数字键 清除键
工作方式选择开关 显示屏 便携式编程器 键盘
CPM1A主机与编程器的连接
CPM1A主机与编程器的连接
PLC 专用电缆 计算机 编程 软件 计算机辅助编程 计算机 编程 软件 PLC 通 信适配器 RS-232电缆
8. 智能单元 智能单元本身是一个独立的系统 它们有自己的： CPU、系统程序、存储器、与外界相连的接口 对组合式PLC： 8. 智能单元 智能单元本身是一个独立的系统 它们有自己的： CPU、系统程序、存储器、与外界相连的接口 对组合式PLC： 智能单元是PLC系统的一个模块 与CPU单元通过系统总线相连接 在CPU单元的协调管理下独立地进行工作 对整体式PLC： 主机通过I/O扩展接口与智能单元连接