plc第1章课件，概述

可编程控制器原理及应用,1,赵子玉 陈德荣 上海交通大学电院电气工程系,2,1、参考书：三菱系列PLC原理及应用编著者 王万丽 郝庆文 藏永福 ，人民邮电出版社，2009年。PLC应用实践主著 束长宝，东南大学出版社，2008年。 2、课程安排： 916周，周1的7-8节，周4的9-10节，讲课24学时+实验12学时,共36学时。讲课在东下院204，实验在电信群楼4-325对面的施耐德实验室。 3、考核： 笔试成绩：50% 实验成绩：30% 平时成绩：20%,课程安排,3,本章内容,第一章 可编程序控制器概述,1.1 继电器控制系统 1.2 PLC的产生及发展 1.3 PLC的特点 1.4 PLC的分类 1.5 PLC的应用和发展趋势 1.6 PLC产品介绍 1.7 PLC与其他工业控制系统的区别,一、基本知识 （1）常开按钮 常闭按钮,1.1 继电器控制系统,（2）继电器（Relay） 作用：一种弱电信号控制强电信号的电磁开关。,（3）表示方法,二、继电器应用实例 （1）逻辑运算：与、或、非,KA1=A*B KA2= (KA1+D)*C,（2）弱电控制强电及电气隔离,（3）异步电机启动、停止电路,三、继电器控制系统的特点 优点：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强 缺点： 对于复杂系统，整个系统可靠性差 安装、接线工作量大，设备体积大、造价高 可维护性、可扩展性、可修改性差,四、PLC常用的外围设备,12,继电器,接触器,LED,电机,变频驱动器,伺服驱动器,1.2 PLC的产生及发展,一、PLC的产生与发展 1968年美国General Motors公司要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器。 1969年，美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在GM公司的生产线上。 1971年日本开始生产可编程控制器。 1973年欧洲也开始生产。,二、PLC在国内发展的三个阶段,15,初级认识阶段 70年代后期，冶金、石油、化工、轻工等都引进了使用PLC进行控制的生产线。,引进使用阶段 80年代，在成套设备引进的同时，许多部门和单位也相继引进了PLC并自己设计组成控制系统。,广泛发展阶段 90年代，我国PLC进入广泛发展阶段，已经渗透到国民经济各个部门、工业过程的各个角落。,1最重要的特点“可编程” PLC组成的控制系统控制逻辑的改变不是取决于硬件的改变，而是取决于程序的改变。 2可靠性高，抗干扰能力强 硬件：a.电磁兼容性好 b.与软件配合有自诊断电路 c.模块结构，易修复 d.采用了电源后备和冗余技术,1.3 PLC的特点, 软件： a.设置watchdog警戒时钟，防止程序“跑飞” b.对程序重要参数进行检查和校验 c.对程序及动态数据进行电池后备 d.有自诊断、报警、数字滤波功能 3编程语言（梯形图）简单、易学、易懂、易接受。 4. 控制能力强。 5. 控制系统结构简单，通用性强。采用模块化 结构，组合灵活方便，扩展及外部连接方便。 6. 体积小，维护操作方便。 7设计、施工、调试周期短。,18,1.3 PLC的分类,一、根据I/O点数分,微型PLC：32 I/O 小型PLC: 256 I/O 中型PLC: 1024 I/O 大型PLC: 4096I/O,巨型PLC: 8195 I/O,二、 根据结构分 根据PLC的结构形式不同可以 分为整体式和模块式两大类。 整体式： 将PLC的基本部件，如CPU板、 I/O板、显示面板、 内存块、电源等安装在一个标准机壳内，构成一个整体。,19,模块式： 由标准模块单元构成，包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，将模块插在框架或是基板上。,一、PLC的应用场合 1.逻辑控制： 代替传统继电器系统和顺序控制器实现顺序控 制、联锁、计时、计数等功能。例如：自动电梯、皮带传送控制系统。 2.运动控制: 可用于精密金属切削机床、机械手、机器人等设备的控制。,1.5 PLC的应用场合及发展趋势,3.过程控制： 通过配用AD、DA转换模块及智能PID模块实现对生产过程中的温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量进行闭环调节控制。例如：锅炉运行控制。 4.数据处理 5.多级控制 利用PLC的网络通信功能模块及远程IO控制模块实现多台PLC之间、PLC与上位计算机的连接，以完成较大规模的复杂控制。,传送带生产线控制,灌装及包装机械,木材加工,电梯控制,空调控制,纺织机械,印刷机械,冶金作为大型PLC最大的行业分支，占据了四分之一的市场；冶金行业各控制环节要求精度高，控制点数多，是大中型PLC应用的主要行业。 汽车行业主要对各生产线的工位进行控制，对PLC的应用数量多，但控制点数一般不高，在300个IO左右，以中型PLC为主。汽车行业被认为是PLC应用最有潜力的行业之 一； 虽然电力行业对单机容量5万千瓦以下的常规火电机组的关停在很大程度上影响了PLC在该行业的应用规模，但由于电力行业本身自动化水平很高，对PLC的应用规模基数很大，因此电力行业仍然处于大中型PLC应用的第三大行业。,二、PLC的发展趋势 1低档PLC向小型、简易、廉价方向发展，使之能更加广泛的取代继电器控制。 2中、高档PLC向大型、高速、多功能方向发展，使之能取代工业控制微机的部分功能，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。 3产品更加标准化、规范化 PLC控制技术已成为现代工业自动化的主要手段。PLC技术、机器人技术、CAD/CAM 已成为现代工业自动化的三大支柱。,25,1、 电梯行业应用案例,高层电梯控制系统结构示意图,自动扶梯控制系统结构示意图,三、PLC的应用实例,26,2、包装行业应用案例,连续式垂直包装机系统结构示意图,方便面生产线系统结构示意图,27,3、 纺织行业应用案例,退煮漂联合机系统结构示意图,橡毯预缩处理机系统结构示意图,28,4、 HVAC行业应用案例,HVAC是Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文缩写,就是供热通风与空调工程。,节能永远是HVAC行业的主题。一年当中冷负荷是随着季节、昼夜变化而变化，往往系统在运行过程中大多数时间是不能达到最大设计的符合能力的，这就为变频在HVAC 行业节能提供了契机。,29,HVAC系统系统结构示意图,螺杆式冷热机组系统结构示意图,30,1.6 PLC产品的介绍,生产PLC的主要公司有：美国AB 公司、德国的西门子公司(Siemens)、法国施奈德(Schneider)自动化公司、日本的欧姆龙(Omron)和三菱(Mitsubishi)公司等，这几家公司控制了全球80%的PLC市场。 PLC的品牌很多种，我们主要介绍下施耐德公司生产的PLC产品。,一、可编程控制器TWDIO,优势 灵活的配置，紧凑的结构，强大的功能，丰富的通信方式，CPU的Firmware可不断升级 应用范围 简单独立安装的场合：照明管理，暖通空调，简易控制以及监控等 重复操作的集成化机型：物流派送，起重，自动售货机等,32,33,二、过程控制可编程控制器Modicon Quantum,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 。 安装新模块时支持热插拔。 应用范围 过程控制 、基础设施关键系统。,35,性能描述 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（ SFC 、 LD、 IL 、 FBD 、 ST ）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。每个模块均有小型LCD荧幕及按键，便于本地监控 前面板有多个内置端口（USB、Ethernet TCP/IP、Modbus Plus、以及至少一个 Modbus 端口） 本地机架上可安装第三方模块以连接Profibus-DP,Modicon Quantum灵活架构,选择一种定制的体系结构,适用于任何配置的低成本、高性能解决方案,用于过程控制和基础设施场合的理想平台,1.7 PLC与其他工业控制系统的区别,一、 PLC与继电器控制的区别,可靠性高、逻辑功能强、体积小。 在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC 无需增加硬设备。 随着要求的变更PLC对程序修改方便。继电器线路要想改变控制功能，必须变更硬接线，灵活性差。 具有网络通讯功能，可附加高性能模块对模拟量进行处理，实现各种复杂控制功能。,二、 PLC与个人计算机的区别,三、PLC与工业控制计算机相比,Thank You !,