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可编程控制器原理及系统,教师:廖孝勇,第一章、PLC控制系统的概述,PLC是当今自动化技术的强力工具,控制器的种类与演变顺序控制器的演变主要的PLC厂家及产品,控制器是自动控制系统核心部分,其运算方式及处理能力是系统基本特征,其演变过程具有明显的时代痕迹。,/模拟调节器调节器DCS-/数字调节器/控制器综合自动化/固定式顺序控制器/顺序控制器PLC矩阵式顺序控制器/PLC-ProgrammableLogicControllerPC-ProgrammableControllerDCS-distributedcontrolsystems,控制器的种类及演变,模拟调节器analogregulator,采用模拟信号进行处理、运算。结构形式上有:自力式基地式单元组合式组装式综合控制装置由于采用模拟信号,运算能力弱、运算精度低、信息表现形式差、功能单一、特别是不具备现代意义下的通讯能力,系统的构成相当复杂,可靠性相对较低。,数字式调节器digitalregulator,世纪年代在模拟调节器的基础上,采用数字电子技术及微电子技术发展起来。重在完善模拟调节器。受超大规模集成电路发展的影响,其活跃的时间相对短暂。由于发展的初期未摆脱模拟调节器的体系结构,对控制系统的换代未带来重大影响。由模拟发展成数字具有如下最基本的变化:控制器可完成复杂的运算,实现复杂的控制。提高了控制精度,扩展了系统的功能。表现各种不同的信息提供了可能,为控制系统的升级换代孕育了生机。,分散控制系统distributedcontrolsystems,过程控制在经历模拟控制(既未经量化的变量控制)系统、数字控制系统、计算机监督控制(SCC)系统、直接数字控制(DDC)系统、计算机多级控制(MCC)系统的发展阶段后,在1980年出现了分散控制系统(DCS)是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。它将控制功能尽可能地分散到设备现场,管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性。分散化的结构形式有利于功能标准化和模块化的设计。系统的组织方式更加灵活,布局更为合理,成本更低。分散控制系统是控制(control)、计算机(Computer)、数据通信(Communication)、和屏幕(CRT)显示技术的综合应用的产物。,分散控制系统(DCS)的体系结构,PLC是当今自动化技术的强力工具,控制器的种类与演变顺序控制器的演变主要的PLC厂家及产品,顺序控制器sequentialcontroller,按预先规定的时间顺序或逻辑条件顺序进行工作的控制器。在实际应用中往往是时序和条件的综合控制。20世纪50年代大多采用继电器的固定式顺序控制器20世纪50年代后期出现了二极管的矩阵式顺序控制器20世纪60年代末发明了可编程逻辑控制器20世纪70年代以来,PLC迅速发展,顺序控制的基本器件电磁继电器,继电器的图形符号,a线圈一般符号b通电延时线圈c断电延时线圈,顺序控制的基本器件按纽结构图,1按纽帽2复位弹簧3动触点4常闭静触点5常开静触点,顺序控制的基本器件行程开关结构图,1推杆2弹簧3动触头4常闭静触头5常开静触头6复位弹簧,固定式继电控制举例,固定式继电控制举例,固定式继电控制的特点(1),利用触点完成逻辑运算,运算关系依靠硬接线的方式实现。因此选用的继电器种类繁多,装置体积庞大。这类装置只适应预定的逻辑条件,属于专用型装置。一旦控制要求发生改变,就需重新设计和配线。安装的工作量大,适应能力低,调试、故障诊断困难。更难完成通讯连网的任务,装置通常独立于系统之外。,固定式继电控制的特点(2),继电器的触点用得多,线头接点多,必将导致装置的故障率高,可靠性低,继电控制装置只能根据具体的要求进行设计和制作,缺乏相应的标准,功能扩展不便。继电控制是一种并行处理方式,其设计方法体现了面向对象的思想。其控制回路常称为梯形图,为广大电气工程师所熟悉。发展成可编程控制器的一种程序设计语言。,矩阵式顺序控制器输出矩阵示意,矩阵式顺序控制器输出控制程序示意,顺序控制器常用检测控制元件,PLC的诞生与发展,针对顺序控制装置的种种不足及不便,美国DEC公司于1969年研制成功第一台PLC。主要是为满足GM公司缩短汽车改型而需经常调整自动控制系统的周期和费用。在PLC中用存储器的位代替继电器,该位既是线圈又是触点。当线圈看待时,对该位进行写(1或0)。作为触点看时,则对该位执行读。其原值代表常开,而其非就代表了常闭。代表触点时可无限制地重复使用。由此带来革命性的变革,逻辑运算不需硬接线,体积相对庞大的继电器由软继电器所代替。,PLC的诞生与发展,针对顺序控制装置的种种不足及不便,美国DEC公司于1969年研制成功第一台PLC。主要是为满足GM公司缩短汽车改型而需经常调整自动控制系统的周期和费用。在PLC中用存储器的位代替继电器,该位既是线圈又是触点。当线圈看待时,对该位进行写(1或0)。作为触点看时,则对该位执行读。其原值代表常开,而其非就代表了常闭。代表触点时可无限制地重复使用。由此带来革命性的变革,逻辑运算不需硬接线,体积相对庞大的继电器由软继电器所代替。,PLC的诞生与发展,1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年,西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。,我国PLC的发展,我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段:顺序控制器(19731979)1位处理器为主的工业控制器(19791985)8位微处理器为主的可编程序控制器(1985以后),PLC是当今自动化技术的强力工具,控制器的种类与演变顺序控制器的演变主要的PLC厂家及产品,国内外主要厂家PLC产品简介,国产PLC主要生产厂家及产品性能日本PLC主要生产厂家及产品性能欧美PLC主要生产厂家及产品性能,目前,世界上有200多家PLC厂商,400多品种的PLC产品,PLC产品可按地域分成三大流派:一个流派是美国产品,一个流派是欧洲产品,一个流派是日本产品。,国内外主要厂家PLC产品简介,国产PLC主要生产厂家及产品性能,我国有许多厂家、科研院所从事PLC的研制与开发,如中国科学院自动化研究所的PLC-0088,北京联想计算机集团公司的GK-40,上海机床电器厂的CKY-40,上海起重电器厂的CF-40MR/ER,苏州电子计算机厂的YZ-PC-001A,原机电部北京机械工业自动化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40,杭州机床电器厂的DKK02,天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/480,上海自立电子设备厂的KKI系列,上海香岛机电制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256,无锡华光电子工业有限公司(合资)的SR-10、SR-20/21等。,日本PLC主要生产厂家及产品性能,日本三菱公司PLC小型:F1F2FX系列大中型:A系列、QnA系列、Q系列日本欧姆龙(OMRON)公司PLCSYSMACC系列PLC整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型OMRON中型机以C200H系列最为典型,日本松下公司PLC松下公司的PLC产品中,FPO为微型机,FP1为整体式小型机,FP3为中型机,FP5/FP10、FP10S(FP10的改进型)、FP20为大型机,其中FP20是最新产品。,日本PLC主要生产厂家及产品性能,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,美国罗克韦尔公司PICO系统MicroLogix系统SLC-500系统PLC-5系统ControlLogix系统COMPACTLogix系统FlexLogix系统美国通用电气公司GE系列PLCGE公司的代表产品是:小型机:GE-1、GE-1/J、GE-1/P中型机:GE-大型机:GE-,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,德国西门子(SIEMENS)公司S系列PLC德国西门子(SIEMENS)公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛,在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子(SIEMENS)公司的PLC产品包括S7-200,S7-300,S7-400,工业网络,HMI人机界面,工业软件等。,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,小型:SIMATICS7-200PLC中型:SIMATICS7-300PLC大型:SIMATICS7-400PLC工业通讯网络(SIMATICNET)人机界面(HMI)硬件SIMATICS7工业软件:编程工具、基于PC的控制软件、人机界面软件。,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,法国施耐德的Modicon瑞士的ABB,用PLC同时实现过程与顺序控制,PLC组成分散系统的基本结构,可编程控制器组成分散式控制系统,总结,控制器是控制系统的核心,在发展的历程中,过程控制与顺序控制长期并行发展,导致控制器种类繁多,标准不一。随PLC的出现,两类控制器逐渐趋同,为控制系统的集成提供了基础。PLC开放式的体系结构,随其性价比的不断提高,以使PLC成为自动化系统的基础平台。其影响日益增大。,
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