PLC介绍及技术应用1

PLC介绍及技术应用国网电力科学研究院南京南瑞集团公司1一可编程控制器(PLC)概论二PLC的特点及主要功能三PLC的编程语言四PLC的原理五主要PLC厂商及产品2341.PLC的发展过程PLC （可编程控制器）是20世纪60 年代发展起来的一种新型自动化控制装置。

上世纪60 年代，由于美国汽车工业需要进行大规模的技术改造和设备更新，由传统的继电器控制装置来进行控制，不仅体积庞大、故障率高、柔性差、不灵活、耗能，而且调试困难，可靠性也差。

1968 年美国通用汽车公司提出使用新一代控制器的设想，从用户的角度考虑，该公司对新一代控制器提了10 点要求，为各大公司提供了明确的开发目标。

51.PLC的发展过程次年，就由美国DEC （数字设备公司）首先研制成功了第一台可编程逻辑控制器PDP-14。

差不多同时，美国MODICON 公司也研制出084 控制器。

它们的问世，引起了全世界的瞩目，美国的其他公司和西欧、日本等工业发达国家，也相继研究开发出类似的产品。

61.PLC的发展过程可编程逻辑控制器最早是用于替代传统的继电器控制装置，功能上只有逻辑计算、计时、计数以及顺序控制等，而且只能进行开关量控制。

其英文原名为“Programmable Logic Controller”，简称为PLC ，中文称“可编程逻辑控制器”。

后来，随着技术的进步，其控制功能已经远远超出逻辑控制的范畴，其名称也就改为“Programmable Controller”，称PC 。

但PC 又容易与个人计算机（Personal Computer ）的简称PC 产生混淆，所以近年来人们又倾向于使用PLC 这一简称，中文仍然称“可编程控制器”。

71.PLC的发展过程70年代中期以后，PLC 已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC 已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID 调节和数据通信功能。

国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制系统标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制系统是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

2.PLC的分类（１）从组成结构形式分①一体化整体式PLC②模块式结构化PLC82.PLC的分类（２）按I/O点数及内存容量分①超小型PLC②小型PLC③中型PLC④大型PLC⑤超大型PLC92.PLC的分类（3）根据生产厂家分类PLC的生产厂家很多，每个厂家生产的PLC，其点数、容量、功能各有差异，但都自成系列，指令及外设向上兼容。

国外比较有代表性的PLC厂家有：西门子、施奈德、AB、三菱等等。

国内的PLC厂家较少，并且大多只有小型或微型的PLC产品，目前只有南瑞公司具有全系列的PLC产品。

1011121.PLC的特点PLC的种类虽然千差万别，但它们都有许多共同的特点：①可靠性高、抗干扰能力强②编程简单、使用方便③设计、安装容易，维护工作量少④功能完善、通用性好，可实现电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）三电一体化⑤体积小、能耗低⑥性能价格比高2.PLC的主要功能①开关量的逻辑控制②位置控制③过程控制④数据处理⑤通信联网⑥CIMS（计算机集成制造系统）的应用131415适用于连续过程的描述有技术背景，没有PLC 编程经验的用户连续功能表（CFC ）数据处理任务程序用高级语言，如PASCAL 或C 语言编程的用户结构化文本（ST ）编写逻辑控制程序熟悉布尔代数逻辑图的用户功能图（FBD ）程序在运行时间和存贮空间要求上最优愿意用类似于机器码语言编程的用户指令表（IL ）以顺序过程的描述很方便有技术背景，没有PLC 编程经验的用户流程图（SFC ）编写逻辑控制程序习惯电路图的用户梯形图（LAD ）应用用户类编程语言PLC与微机一样是以指令程序的形式进行工作，各种型号PLC一般均以梯形图语言为主，同时兼顾一些其它形式的编程语言。

16171.PLC的基本组成PLC 主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU 是PLC 的核心，I/O 部件是连接现场设备与CPU 之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接。

对于整体式PLC ，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC ，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。

不同厂商生产的不同系列产品在每个机架上可插放的模块数是不同的，MB 系列PLC 最多支持14个模块。

可扩展的机架数也不同，MB 系列PLC 最多支持12个机架。

I/OI/O(CPU)182.PLC各部分组成1）中央处理单元CPUCPU是PLC的“大脑”，它控制所有其它部件的操作，一般由控制电路、运算器、寄存器等组成，CPU通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过输出装置去控制外设。

192.PLC各部分组成2）存储器存储器主要存放系统程序，用户程序及工作数据。

早期的PLC所用的存储器基本上由EPROM，EEPROM及RAM等组成，随着技术的发展进步，新一代的存储设备如：FLASH、SD卡、CF卡、电子盘、SDRAM等存储器陆续使用到PLC上。

202.PLC各部分组成3）输入/输出部件输入/输出部件又称I/O模块。

PLC通过I/O接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为PLC对控对象进行控制的信息依据。

同时PLC又通过I/O接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。

212.PLC各部分组成4）编程装置和编程软件编程装置通过编程软件对用户程序进行写入、检查、修改和调试，也可以在线监视PLC的运行，是PLC最重要的外部设备，也是PLC不可缺少的一部分。

222.PLC各部分组成5）电源部件电源部件用来将外部供电电源转换成供PLC的CPU、存储器、I/O接口等电子电路工作所需要的直流电源。

PLC的电源部件有较好的稳压措施：直流24V供电的机型，允许电压为16～32V；交流供电的机型，允许电压为85～264V，频率为47～53HZ。

233.PLC的基本工作原理PLC一般采用循环扫描方式工作。

PLC加电以后，首先进行初始化处理，包括清除I/O以及内部辅助继电器、复位所有定时器、检查I/O单元的连接等。

初始化完成之后CPU从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描，这个过程分为如下几个阶段：24253.PLC的基本工作原理1）公共操作公共操作是在每次扫描程序前进行的自检。

2）数据I/O操作数据I/O操作也称为I/O状态刷新。

它包括两种操作：①采样输入信号，即刷新输入状态表的内容②送出处理结果，即用输出状态表的内容刷新输出电路3）执行用户程序操作4）处理外设请求操作外设的请求命令包括操作人员的介入和硬件设备的中断PLC的扫描工作过程263.PLC的基本工作原理PLC完成一个扫描周期所需要的时间称为扫描周期。

扫描周期的长短取决于系统的配置、I/O通道数、程序中使用的指令及外围设备的连接等。

将一次工作循环中每个阶段所需的时间加在一起就是扫描时间。

273.PLC的基本工作原理用PLC设计一个控制系统时，必须知道有了一个输入信号后，PLC经过多长时间才能有一个对应的输出信号，否则就不能正确并精确的解决各部件之间的配合问题。

从PLC的工作过程可知：当PLC工作在程序执行阶段的时候，即使输入状态发生了变化，CPU执行的输入信号也不会变化，而要到下一个周期的输入、输出更新阶段才能有效。

同理，暂存在输出状态寄存器中的输出信号，也要等到下一个周期的输入、输出更新阶段才能集中输出给输出部件。

从PLC收到一个输入信号到其输出一个控制信号的时间称为I/O相应时间。

28291.西门子系列PLC产品（1）S7-200301.西门子系列PLC产品（1）S7-200S7200系列小型PLC可应用于各种自动化系统。

紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得S7--200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。

S7--200产品的多样化以及基于Windows的编程工具，使您能够更加灵活地完成自动化任务。

311.西门子系列PLC产品（2）S7-300321.西门子系列PLC产品（2）S7-300中型PLC•模块化PLC系统，满足中、小规模的性能要求•各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务•简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活•方便用户和简易的无风扇设计•当控制任务增加时，可自由扩展•大量的集成功能使它功能非常强劲331.西门子系列PLC产品（2）S7-300•用于恶劣环境条件下的PLC•扩展温度范围从-25°C 到+70°C•适用于特殊的环境( 污染空气中使用)•允许短时冷凝以及短时机械负载的增加•S7-300 采用经过认证的PLC 技术•易于操作、编程、维护和服务•特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以及食品加工等领域•低成本的解决方案341.西门子系列PLC产品（3）S7-400351.西门子系列PLC产品（3）S7-400大型PLC•功能强大的PLC，适用于中高性能控制领域•解决方案满足最复杂的任务要求•功能分级的CPU 以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案•实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如•用户友好性强，操作简单，免风扇设计•随着应用的扩大，系统扩展无任何问题362.施耐德系列PLC产品（1）Modicon Momentum自动化控制平台372.施耐德系列PLC产品（1）Modicon Momentum自动化控制平台•优势Modicon Momentum自动化控制平台是一个灵活的模块组合，适用于广泛的分布式I/O 和控制系统•应用□简单机械控制□制造业□RTU系统控制382.施耐德系列PLC产品（1）Modicon Momentum自动化控制平台•特点□IP 20 I/O 基板：提供系统稳固的支撑，支持30种以上的I/O组合□处理器适配器：可与一个单独的本地I/O共同使用，也可与至多127个模块组合使用，支持8192个I/O点数□集成Modbus TCP/IP、Ethernet、或Modbus端口，内嵌web网页□选项适配器：提供处理器附加的网络功能，和备用电源□通讯适配器：可与任何I/O 模块共同使用，包含Modbus TCP/IP、Modbus Plus、FIPIO、INTERBUS、Profibus DP和DeviceNet392.施耐德系列PLC产品（2）Modicon Premium自动化控制平台402.施耐德系列PLC产品（2）Modicon Premium自动化控制平台•优势□更灵活更开放□Modicon Premium自动化控制平台提供无可比拟的性能，最优的扫描周期时间□可根据应用选择适合的IEC语言，在强大储存能力支持下，Modicon Premium能提供更佳的诊断，更专业的功能•应用□复杂机械及特殊机械□制造业□基础设施41422.施耐德系列PLC产品（2）Modicon Premium 自动化控制平台•特点□5种IEC 编程语言（FBD 、LD 、SFC 、ST 、IL ）适用于各种应用需求□多款强大的处理器可供选择□多个通讯端口Ethernet TCP/IP 、CANopen…□多种专用功能模块（安全、反射处理、计数、运动控制、称重、回路调节）□透明就绪服务：I/O 扫描、全局数据、web 服务器、e-mail 提醒功能、数据库直接访问□...崭新的：■Unity Pro 平台下的双机热备■涂层保护模块，适用于恶劣环境■第六款全新处理器，2MB 超大内存2.施耐德系列PLC产品（3）Modicon Quantum自动化控制平台43442.施耐德系列PLC产品（3）Modicon Quantum 自动化控制平台•优势操作简便，功能强大□Modicon Quantum 自动化控制平台拥有全系列完整的处理器，适用于复杂的过程控制与基础设施关键系统□集成优异的通讯功能，诊断功能，大容量的数据储存空间，Modicon Quantum 仍保持极佳的扫描周期□无需停机，即可安装新模块•应用□过程控制□基础设施关键系统452.施耐德系列PLC产品（3）Modicon Quantum 自动化控制平台Modicon Quantum 自动化控制平台拥有业界领先的性能，包含：□5种IEC 编程语言（FBD 、LD 、SFC 、ST 、IL ）适用于各种应用需求□高性能多任务系统□高达7MB 储存空间□涂层保护模块，适用于恶劣环境；安全I/O,高可靠性；支持第三方设备□高性能热备解决方案。