西门子PLC硬件系统基础ppt课件.ppt

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1、工业自动化概念随着计算机和网络通讯技术的发展，企业对生产过程的自动控制和信息通讯提出了更高的要求。工业自动化系统已经从单机的可编程控制器（PLC，ProgrammableController）控制发展到多PLC以及包含人机界面（HMI，HumanMachineInterface）的网络控制。目前PLC技术、网络通讯技术和HMI监控技术已广泛应用于现代工业的各个方面，涵盖了产品制造与过程控制领域，包括钢铁、机械、冶金、石化、玻璃、水泥、水处理、垃圾处理、食品和饮料业、包装、港口、纺织、石油和天然气、电力、汽车等各个行业。10/5/20211第1章工业自动化系统概

2、述西门子工业自动化系统10/5/20212第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的产生20世纪60年代，生产过程及各种设备的控制主要是继电器控制系统。继电器控制简单、实用，但存在着明显的缺点：控制设备体积大，动作速度慢，可靠性低，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，一旦动作顺序或生产工艺发生变化时，就必须进行重新设计、布线、装配和调试，所以通用性和灵活性都较差。生产企业迫切需要一种使用方便灵活、性能完善、工作可靠的新一代生产过程自动控制系统。1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，想寻找一种方法，尽可能减

3、少重新设计系统和接线的工作量，降低成本。为此，美国通用汽车公司公开招标，提出需要一种新型的工业控制装置，即保留继电器控制系统的简单易懂、操作方便和价格便宜等优点，又具有较强的控制功能性、灵活性和通用性。10/5/20213第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的产生1969年美国数字公司（DEC）根据招标的要求研制出了世界上第一台可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称PLC），并在通用公司汽车生产线上首次应用成功。初期的PLC仅具备逻辑控制、定时、计数等功能，只是用它来取代继电器控制。20世纪70年代中期，由于计算机技术

4、的迅猛发展，PLC采用通用微处理器为核心，不再局限于逻辑控制，具有了函数运算、高速计数、中断技术和PID控制等功能，并可与上位机通讯、实现远程控制，故改称为可编程控制器（ProgrammableController，简称PC）。但由于PC已成为个人计算机（PersonalComputer）的代名词，为了不与之混淆，人们习惯上仍将可编程控制器简称为PLC。经过短短的几十年发展，可编程控制器已经成为自动化技术的三大支柱（PLC、机器人和CAD／CAM）之一。10/5/20214第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的定义“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统

5、，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，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命令，并通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”10/5/20215第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的特点及应用特点：可靠性高，抗干扰能力强结构简单，应用灵活编程方便，易于使用功能完善，适用性强应用领域：逻辑控制运动控制闭环过程控制工业网络通信10/5/20216第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的分类整体式结构模块

6、式结构通用型专用型按照I/O点数容量分类按照结构形式分类按照使用情况分类小型机中型机大型机10/5/20217第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的硬件组成整体式PLC的结构组成10/5/20218第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的硬件组成模块式PLC的结构组成10/5/20219第1章工业自动化系统概述可编程序控制器的工作特点CPU自检通信处理读取输入执行程序刷新输出PLC的扫描周期10/5/202110第1章工业自动化系统概述PLC采用输入/输出映象寄存器的优点在CPU一个扫描周期中，输入映象寄存器向用户程序提供一个始终一致的过程信号映象，这样保证

7、CPU在执行用户程序过程中数据的一致性。在CPU扫描周期结束时，将输出映象寄存器的最终结果送给外设，避免了输出信号的抖动。由于输入/输出映象寄存器区位于CPU的系统存储器区，访问速度比直接访问信号模块要快，缩短了程序执行时间。抗干扰能力强。在CPU扫描周期中，仅在开始的很短时间内读取输入模块的状态值，存入输入映象寄存器，以后输入模块的干扰信号不会影响CPU程序的执行。即使在某个扫描周期干扰侵入，并造成输出值错误，由于扫描周期时间远远小于执行器的机电时间常数，因此当它还没有来得及使执行器发生错误的动作，下一个扫描周期正确的输出就会将其纠正，使PLC的可靠性显得更

8、高。10/5/202111第1章工业自