可编程序控制器原理与应用(汪志锋)电子教案

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1、第1章概述1.1可编程序控制器的由来1.2可编程序控制器的定义、分类及特点1.3可编程序控制器的功能和应用1.4可编程序控制器与其他工业控制系统的比较1.5可编程序控制器的发展趋势思考与练习题1.1可编程序控制器的由来在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，这造成了时间和资金的严重浪费。1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的

2、接线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了该装置的研制指标要求，即10项招标技术指标。其主要内容如下：(1)在使用者的工厂里，能以最短的中断服务时间，迅速方便地对其控制的硬件和设备进行编程，并重新进行程序设计。(2)所有系统单元必须能在工厂内无特殊支持的设备、硬件及环境条件下运行。(3)系统的维修必须简单易行。在系统中应设计有状态指示器和插入式模块，以便在最短的停车时间内使维修和故障诊断变得简单易行。(4)装置的体积应小于原有继电器控制柜的体积，它的能耗也应比较少。(5)必须能与中央数据收集处理系统进行通信，以便监视系统的运行状态和运行情况。(6)

3、输入开关量可以是已有的标准控制系统的按钮和限位开关的交流115V电压信号。(7)输出的驱动信号必须能驱动以交流运行的电动机启动器和电磁阀线圈，每个输出量将设计为可开停和连续操纵具有115V、2A以下容量的电磁阀等负载设备。(8)具有灵活的扩展能力。在扩展时必须能以系统最小的变动及最短的更换和停机时间，使原有装置从系统的最小配置扩展到系统的最大配置。(9)在购买和安装费用上，应有与原有继电器控制和固态逻辑控制系统的竞争力，即具有较高的性能价格比。(10)用户存储器容量至少在4KB以上(根据当时的汽车装配过程的要求提出)。从上述10项指标可以看出，它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能。将它们

4、归纳一下，其核心为以下四点：(1)用计算机代替继电器控制盘。(2)用程序代替硬件接线。(3)输入/输出电平可与外部装置直接连接。(4)结构易于扩展。1.可编程序控制器(PLC)发展的几个阶段可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求，促进了它们的发展。从控制功能来分，可编程序控制器的发展经历了下列四个阶段：第一阶段，从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期，是可编程序控制器的初创阶段。这一阶段的产品主要用于逻辑运算和

5、定时、计数，它的CPU由中小规模的数字集成电路组成，它的控制功能比较简单。这一阶段的典型产品有MODICON公司的084、ALLEN-BRADLEY(AB)公司的PDQII、DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022等。第二阶段，从20世纪70年代中期到末期，是可编程序控制器的扩展阶段。这一阶段产品的主要控制功能得到了较大的发展。它的发展主要来自两方面，一是从可编程序控制器发展而来的控制器，它的主要功能是逻辑运算，同时扩展了其他运算功能；二是从模拟仪表发展而来的控制器，其主要功能是模拟运算，同时扩展了逻辑运算功能。这一阶段的产品有MODICON公司的184、284、384，西门子公司的SY

6、MATICS3系列，富士电机公司的SC系列等。第三阶段，从20世纪70年代末期到80年代中期，是PLC通信功能的实现阶段。与计算机通信的发展相联系，PLC也在通信方面有了很大的发展，初步形成了分布式的通信网络体系，但是，由于制造企业各自为政，通信系统自成系统，因此，各产品互相通信是较困难的。在该阶段，由于生产过程控制的需要，对PLC的需求大大增加，产品的功能也得到了发展，数学运算的功能得到了较大的扩充，产品的可靠性进一步提高。这一阶段的产品有西门子公司的SYMATICS6系列、富士电机公司的MI-CREX和德州仪器公司的TI530等。第四阶段，从20世纪80年代中期开始，是PLC的开放阶段。由

7、于开放系统的提出，使PLC也得到了较大的发展。主要表现为通信系统的开放，使各制造企业的产品可以互相通信，通信协议的标准化使用户得到了好处。在这一阶段，产品的规模增大，功能不断完善，大中型产品多数有CRT屏幕的显示功能，产品的扩展也因通信功能的改善而变得方便，此外，还采用了标准的软件系统，增加了高级编程语言等。这一阶段的产品有西门子公司的SYMATICS5和S7系列、AB公司的PLC-5等。2.我国