可编程序控制器的组成与原理.ppt

* * 第6章 可编程序控制器的组成与原理 内容提要 ? ????? 可编程序控制器的定义、历史和发展趋势 ????? ? 可编程序控制器的分类与特点 ?????? ? 可编程序控制器的基本结构（中央处理单元、存 储器、输入/输出模块、电源模块、接口与外设） ???????? 可编程序控制器的工作原理（输入采样、程序执 行、输出处理） 6.1.1 可编程序控制器的历史与发展 1．可编程序控制器的定义 可编程序控制器（Programmable Controller）简称为PC，但是由于个人计算机（Personal Computer）也简称为PC，为了区别，同时由于早期的可编程序控制器只是具有逻辑控制功能，因此人们仍习惯称可编程序控制器为PLC（Programmable Logical Controller）。 1982年国际电工委员会在颁布可编程序控制器标准草案中所作的定义为：可编程序控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用一种可编程序的存储器，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，通过数字或模拟式的输入/输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程序控制器及其有关设备应按易于与工业系统连成一个整体和具有扩充功能的原则进行设计。 6.1 可编程序控制器的基本概况 2．可编程序控制器的历史 20世纪60年代中期，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出了一种设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格低廉等优点结合起来。并由此提出了新型电气控制的10条招标要求，其中包括：工作特性比继电器控制系统可靠；占位空间比继电器控制系统小；价格上能与继电器控制系统竞争；必须易于编程；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、电动机起动器及与此相当的执行机构；能向中央数据处理系统直接传输数据等。美国数字设备公司（DEC）根椐这一招标要求，于1969年研制成功了第一台可编程序控制器PDP-14，并在汽车自动装配线上试用成功。 这项新技术的使用，在工业界产生了巨大的影响。从此可编程序控制器在世界各地迅速发展起来。1971年，日本从美国引进了这项新技术，并很快研制成功了日本第一台可编程序控制器。1973年～1974年，德国、法国也相继研制成功了他们的可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年研制成功了以一位微处理器MC14500为核心的可编程序控制器，并开始应用于工业生产控制。 从第一台PLC诞生至今，PLC大致经历了四次更新换代。 第一代PLC，多数用1位机开发，采用磁芯存储器存储，仅具有逻辑控制、定时、计数功能。 第二代PLC，使用了8位微处理器及半导体存储器，其产品逐步系列化，功能也有所增强，已能实现数字运算、传送、比较等功能。 第三代PLC，采用了高性能微处理器及位片式CPU，工作速度大幅度提高，同时促使其向多功能和联网方向发展，并具有较强的自诊断能力。 第四代PLC，不仅全面使用16位、32位微处理器作为CPU，内存容量也更大。可以直接用于一些规模较大的复杂控制系统；编程语言除了可使用传统的梯形图、流程图等外，还可使用高级语言；外设也更多样化。 现在，PLC已广泛应用于工业控制的各个领域，PLC技术、机器人技术、CAD/CAM技术共同构成了工业自动化的三大支柱。在本书中，将以应用较广泛的日本OMRON公司的C系列P型和H型PLC为背景机，介绍PLC的原理和应用。 3．可编程序控制器的发展趋势 由于工业生产对自动控制系统需求的多样性，PLC的发展方向有两个： 一是朝着小型、简易、价格低廉方向发展。单片机技术的发展，促进了PLC向紧凑型发展，体积减小，价格降低，可靠性不断提高。这种小型的PLC可以广泛取代继电器控制系统，应用于单机控制和小型生产线的控制，如OMRON公司的C20、C20P、C28P、C40P、C60P、C20H、C40H等。 二是朝着大型、高速、多功能方向发展。大型的PLC一般为多微处理器系统，有较大的存储能力和功能强劲的输入/输出接口。通过丰富的智能外设接口，可以实现流量、温度、压力、位置等闭环控制；通过网络接口，可级连不同类型的PLC和计算机，从而组成控制范围很大的局域网络，适用于大型的自动化控制系统。 6.1.2