可编程序控制器问世于1969年。是美国汽车制造工业激烈竞争的结果。更新汽车型号必然要求加工生产线改变。正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。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，并提出10项招标指标。这就是著名的GM 10条。,第三节 可编程控制器,一、可编程控制器的产生,编程简单，可在现场修改程序； 可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 维护方便，最好是插件式； 可将数据直接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争； 输入可以是交流115V； 输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等； 在扩展时，原系统只需很小变更； 用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。,GM10条是可编程序控制器出现的直接原因：,可编程控制器的定义 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。这一时期它主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(Programmable Logic Controller)。 70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC(Programmable Controller)。但由于PC容易和个人计算机 (Personal Computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。,1985年1月国际电工委员会的定义： “可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在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，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设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计”。,三、PLC与通用微处理机的区别,扫描工作机制是PLC与通用微处理机的基本区别。 在理论上，微机可以编程，形成PLC的多数功能，然而通用微机不是专门为工业环境应用设计的； 微机与外部世界连接时需要专门的接口电路板，而PLC带有各种IO模块可供直接利用，且输入输出线可多至数百条； PLC具有多种诊断能力，模块式结构，易于维修； PLC可采用梯形图编程，编程语言直观简单，容易掌握； 虽然许多PLC能够接收模拟信号和进行简单的算术运算，但是，当数学运算复杂时，PLC是无法与通用微机相竞争。,四、 可编程控制器的组成,1、CPU的作用 诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中。 逐条读取指令，完成各种运算和操作。 将处理结果送至输出端。 响应各种外部设备的工作请求。,存储器 系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。 用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。 注意： PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。,输入输出接口电路 输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。,PLC的输入接口电路（直流输入型）,输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型：,继电器输出型,继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。,（b） 晶闸管输出型,（c） 晶体管输出型 （NPN集电极开路）,（d） 晶体管输出型 （PNP集电极开路）,晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。,晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。,电源 PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。,手持编程器 手持编程器采用助记符语言编程，具有编辑、检索、修改程序、进行系统设置、内存监控等功能。可一机多用，具有使用方便、价格低廉的特点。 缺点：不够直观 可通过PLC的RS232外设通讯口(或RS422口配以适配器)与计算机联机，利用专用工具软件（NPSTGR、FPSOFT、FPWINGR）对PLC进行编程和监控。利用计算机进行编程和监控比手持编程工具更加直观和方便。,输入输出I0扩展接口 若主机单元的IO点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将IO扩展单元与主机相连，以增加IO点数。PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。,五、可编程控制器的工作原理 微机：等待命令的工作方式 PLC：循环扫描的工作方式 CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。,六、PLC生产厂家及代表产品,日本立石（OMRON，欧姆龙）公司 C系列 日本三菱公司 F、FX、A系列 德国西门子（SIEMENS）公司 S5、S7、TI系列 法国TE公司 TSX7系列 美国通用电气（GENERAL ELECTRIC）公司，简称GE公司 GE、SR系列 美国艾伦布拉德利（ALLENBRADLEY)公司，简称AB公司 SLC、 PLC系列,三菱系列可编程控制器特点： 指令速度快，系统配置灵活，功能强大。具有丰富的扩展模块及特殊功能模块， 可实现PLC于上位机之间完善的网络通讯，具有网络控制功能。,一、型号的表示法 例如 F 20 M R E 表示输入/输出总点数 M 表示本单元类型：M为基本单元、E为扩展单元 R 表示输出类型： R为继电器、 T为晶体管、 S为晶闸管 E 表示电源电压种类： V为100/110V交流、E为220/240V交流、D为24V直流,为适应不同负载，输出方式有： 晶体管输出方式： 用于直流负载 晶闸管输出方式： 交流负载 继电器输出方式： 交流或直流负载。,七、PLC控制系统设计 ： 1. PLC控制系统的设计原则有： （1）最大限度的满足生产过程的控制要求； （2）在满足控制要求的前提下，尽量使控制系统简单、经济； （3）保证控制系统安全可靠； （4）在选择PLC容量时，应考虑到生产的发展和工艺改进，必须留有余地。,2. PLC控制系统的设计步骤： （1）熟悉控制对象的工艺条件确定输入输出设备及Io点数 （2）选择合适的PLC类型 （3）画输入输出接线图 （4）PLC的编程,八、PLC控制系统设计举例,工件搬运装置示意图,搬运工件机械手PLC控制 ，动作要求如下： 对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料是否存在的判别。它的任务是将传送带A上的工件搬运到传送带B上。机械手的左工位、右工位、伸出、缩回、上升、下降都用双线圈三位电磁阀气动缸完成，机械手的放开用单螺线管的电磁阀。设备上装有上、下、左、右、伸、缩、松开7个传感器，控制对应工步的结束。传输带上设有一个光电开关，监视工件是否到位。,设计步骤: 1确定所需的用户输入输出设备及IO点数 (1)设备的输入信号 操作方式转换开关：手动、单步、单周期、连续； 手动时运动选择开关：上下、左右、夹松； 位置检测元件：机械手的上、下、左、右的限位行程开关 有无工件检测元件：右工作台有无工件用光电开关检测。 (2)设备的输出信号 气缸运动电磁阀：上升、下降、右移、左移、夹紧； 指示灯：机械手处于原点指示灯。 据上面分析可知、PLC共需15点输入、6点输出。,2选择PLC 该机械手的控制为纯开关量控制所需的IO点数不多，因此选择一般的小型低档机即可。假定F系列可编程控制器资料齐全、供货方便、设计者对其比较熟悉根据上面IO点数可选F40M，其主机IO点数为2416点。,3分配PLC I0点的编号,