《可编程逻辑控制器PLC》教学课件

可编程逻辑控制器教学课PLC件欢迎来到可编程逻辑控制器教学课程本课程将系统性地介绍PLC技术在现代工业自动化中的核心应用作为自动化行业的基础技术，PLC已成为工业控制系统的关键组成部分，其可靠性和灵活性使其成为PLC工业控制领域的首选通过本课程，我们将探索的历史发展、基本原理、硬件结构以及编PLC程方法，帮助您建立对系统的全面理解，并掌握实际应用技能，为PLC您在自动化领域的职业发展奠定坚实基础课程内容框架本课程采用七大模块结构设计，通过理论、实操与案例相结合的教学方式，确保学习者能够全面掌握技术每个模块既相对独立又相互连接，形成了一个完整的知识体系PLC通过系统化的学习框架，您将由浅入深地了解的各个方面，从基础概念到高级应用，循序渐PLC进地提升您的专业能力模块之间的衔接设计确保了学习过程的连贯性和完整性基础理论模块发展历史、定义与基本原理PLC硬件结构模块、存储器、模块与电源系统CPU I/O编程基础模块编程语言、基本指令与程序结构高级应用模块通信网络、系统集成与故障诊断概述历史与发展PLC可编程逻辑控制器起源于年代末，最初是由美国通用汽车公司为了替代复杂的继电器控制系统而提出的当时的工业控制主要PLC1960依赖于继电器和接触器，系统改变需要重新布线，维护困难且可靠性不高随着半导体技术的发展，年代开始在全球工业领域广泛应用从早期的简单逻辑控制，到如今具备网络通信、数据处理等复杂1970PLC功能的智能控制系统，已经成为现代工业自动化中不可或缺的核心设备PLC诞生阶段技术成熟年首个诞生，替代复杂继电器年代，微处理器技术推动1968PLC1970-80PLC系统迅速发展智能化时代网络化阶段年至今，与工业物联网深度融合年代，引入网络通信功能2000PLC1990PLC在现代工业的地位PLC作为现代自动化控制的中心，已经渗透到工业生产的各个领域它不仅在传统制造业中扮演PLC着关键角色，还在农业、建筑、能源等多个行业发挥着不可替代的作用系统的高可靠性、PLC强适应性和灵活的编程特性，使其成为工业自动化的首选控制设备近年来，随着工业和智能制造的快速发展，正在与人工智能、大数据等新兴技术深度融

4.0PLC合，不断拓展其应用边界，推动着传统工业向数字化、智能化方向转型，进一步巩固了其在工业控制领域的核心地位制造业应用能源行业应用自动化生产线控制电力系统自动化••机器人系统集成风能太阳能设备控制••工艺过程监控能源管理与调度••基础设施应用交通信号控制•建筑智能化管理•水处理系统自动化•的基本定义PLC可编程逻辑控制器是一种基于微处理器的工业专用数字计算机，专门设计用于在恶劣的工业环境中可靠运行它采用可编程存储器存储指令，执行逻辑PLC运算、定时、计数和算术运算等功能，通过数字或模拟输入输出控制各类机械或生产过程/与通用计算机不同，具有更强的环境适应性、更高的可靠性和实时性，能够在高温、高湿、多尘、振动等恶劣条件下稳定工作其模块化设计使系统可根PLC据实际需求灵活扩展，大大提高了工业系统的适应性和可维护性高可靠性故障率低，平均无故障时间长强环境适应性适应工业恶劣环境，抗干扰能力强模块化结构灵活组合，易于扩展和维护可编程性无需硬件改动即可修改控制逻辑常见品牌和型号PLC全球市场由几大主要制造商主导，包括西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等这些品牌各自形成了完整的产品线，从小型到大型PLC SiemensMitsubishi OmronSchneider应有尽有，能够满足不同规模和复杂度的自动化控制需求PLC在选择时，需要综合考虑多种因素，如点数、处理速度、存储容量、通信能力、编程软件易用性、技术支持以及成本等合理的选型是应用成功的第一步，直接影响PLC I/O PLC到系统的性能、可靠性和后期维护的便捷性万65%30%12西门子市场份额三菱增长率安装数量在中国高端市场占比中小型年销售增长中国年均安装总量PLC PLC PLC硬件结构总览PLC一个完整的系统通常由中央处理单元、存储器、电源模块、输入输出模块、通信模块以及必要的扩展单元组成这些模块通过系统总线相互连接，PLC CPU/I/O协同工作，构成了一个功能完整的自动化控制系统作为的核心，负责执行存储在存储器中的用户程序；存储器用于存储操作系统和用户程序；模块则是与外部设备交互的接口；电源模块为整个系统CPU PLCI/O PLC提供稳定的工作电源；通信模块则使能够与其他控制设备或上位机进行数据交换PLC中央处理单元CPU执行程序指令，控制系统运行存储器存储系统程序和用户程序输入输出模块/连接外部设备，实现信号交互电源模块为系统提供稳定电源主要模块详解PLC单元是的核心，决定了整个系统的处理能力和响应速度现代的通常采用高性能微处理器，具备快速的指令处理能力和丰富的功能指令集的性能指标主要包括扫描周期、指令执CPU PLC PLC CPUCPU行速度、程序容量等，这些因素直接影响系统的实时性和控制精度PLC存储器系统通常分为系统、用户程序和数据存储区域系统存储操作系统和基本功能程序；用户程序用于存储用户编写的应用程序；数据存储区则用于保存状态、内部继电器状ROM RAMROM RAMI/O态、定时器计数器值等运行数据部分还配备了掉电保持的或电池备份，确保断电后数据不丢失/PLC EEPROMRAM单元性能指标存储器类型与应用CPU参数小型中型大型PLC PLC PLC扫描周期3-10ms1-3ms

0.2-1ms程序容量步步步以上8-16K32-64K128K指令集数量约条约条条以上100300500现代通常采用多级存储结构，包括程序存储区、数据存储区和系统配置存储区大型系统PLC PLC可能还会配备扩展存储卡，进一步增加存储容量，满足复杂应用的需求输入输出模块详解/的输入输出模块是系统与外部设备交互的接口，分为数字量开关量和模拟量两大类数字量用于处理类型的信号，如按钮、开关、指示灯、PLC/I/OI/O ON/OFF电磁阀等；模拟量则用于处理连续变化的信号，如温度、压力、流量、速度等物理量I/O模块的内部通常包含信号调理电路、隔离电路和转换电路信号调理电路对输入信号进行滤波、放大等处理；隔离电路通常是光电隔离保护内部电路不受I/OPLC外部干扰和浪涌的影响；转换电路则负责将外部信号转换为内部可识别的标准信号，或将输出信号转换为驱动外部设备所需的信号形式PLC PLC数字量输入模块数字量输出模块接收外部开关量信号，如按钮、限位开关、接近开关等；通常支持控制外部执行设备，如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等；输出方式包、等多种电压等级；具备光电隔离，保护内部电路括继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出；具有过载保护功能DC24V AC220V PLC模拟量输入模块模拟量输出模块接收温度、压力、流量等连续变化的信号；支持、等标控制变频器、伺服驱动器、调节阀等比例调节设备；输出或4-20mA0-10V4-20mA0-准信号类型；具有转换功能，将模拟信号转换为数字量等标准信号；具有转换功能，将数字量转换为模拟信号A/D10V D/A电源与接口PLC系统的电源模块负责为和各功能模块提供稳定的工作电压，是整个系统正常运行的基础大多数电源模块支持宽范围的输入电压如，内部集成了稳压、滤波、过压保护和过流保护等电路，确保在电网波动或瞬时干PLC CPUPLCAC100-240V扰时仍能提供稳定的电源输出与外部电气设备的接口标准化程度高，通常采用标准端子排或连接器，便于安装和维护现代的接口多采用可拆卸式端子设计，方便接线和更换在接线方面，需要注意信号线与电源线分开布置，模拟信号线应使用屏蔽电缆，并做好PLC PLCI/O接地处理，以减少外部干扰对系统的影响电源输入要求根据型号不同，电源输入一般为或PLC AC100-240V DC24V需考虑功率余量，一般为实际负载的倍

1.3-

1.5电源保护措施安装浪涌保护器，防止雷击和电网浪涌使用或备用电源，确保关键系统不间断运行UPS接地系统设计采用单点接地方式，避免形成接地环路信号地与保护地分开，降低共模干扰接线规范采用标准端子排，线号清晰，便于维护强弱电分开，防止互相干扰通信接口及联网PLC现代系统通常配备多种通信接口，使其能够与其他控制设备、传感器、执行机构以及上位监控系统进行数据交换常见的通信接口包括串行通信接口PLC RS-、以太网接口、现场总线接口如、、等，适用于不同场景的通信需求232/RS-485PROFIBUS DeviceNetCANopen系统的联网使多台之间以及与其他设备之间能够实现信息共享和协同工作，形成一个完整的自动化控制网络在工业的背景下，正逐渐成为工PLC PLCPLC

4.0PLC业物联网的重要节点，通过标准通信协议与云平台、大数据中心等高层系统实现无缝集成，为智能制造提供坚实的底层支撑以太网通信现场总线串行通信无线通信支持协议，传输速率包括、、包括包括工业、蓝牙、TCP/IP PROFIBUSDeviceNet RS-232/RS-Wi-Fi高达或，适等协议，专为工业等接口，技术和等技术，免100Mbps1Gbps CANopen485/RS-422ZigBee4G/5G用于大数据量传输和远程监控，自动化设计，具有实时性好、成熟稳定，布线简单，适用于除布线困扰，适用于移动设备是当前通信的主流方式抗干扰能力强的特点，广泛应点对点通信和短距离多点通信，和难以布线的场合，是未来PLC用于现场设备级通信成本较低通信的发展趋势PLC工作原理与运行流程PLC的工作原理基于扫描周期的概念，即按照固定的顺序周期性地执行输入采样、程序执行和输出更新三个基本步骤在每个扫描周期开始时，首先读取所有输入点的PLCPLC状态并存入输入映像区；然后从程序存储器中顺序执行用户程序，根据输入状态和逻辑关系计算出输出状态，存入输出映像区；最后将输出映像区的数据更新到实际的输出点这种基于扫描周期的工作模式使具有确定性的响应特性，非常适合工业控制的需求现代还支持中断处理、事件触发等高级功能，可以对特定事件做出快速响应，PLCPLC进一步提高系统的实时性和灵活性理解的基本工作原理，是掌握编程和应用的基础PLCPLC输出更新阶段程序执行阶段将输出映像寄存器中的数据传送到各输出模块，PLC输入采样阶段按照存储器中用户程序的顺序，执行各种逻辑、控制外部执行设备动作同时进行内部诊断和通信处理，CPU读取所有输入模块的状态，包括数字量输入和模算术、数据传送等操作指令，根据输入条件计算出相应然后开始下一个扫描周期PLC拟量输入，将这些信息存储到输入映像寄存器中，形成的输出结果，并存入输出映像寄存器当前输入状态的快照。