plc单元教学说课课件

单元教学说课课件PLC第一章基础概述PLC什么是？PLC可编程逻辑控制器Programmable LogicController的缩写，是现代工业自动化控制系统的核心设备它采用微处理器技术，具有可编程性强、可靠性高的特点工业自动化核心的起源与发展PLC年需求提出1968-1美国通用汽车公司率先提出可编程控制器的设计需求，希望开发一种能够替代传统继电器控制系统的新型控制设备年代首台诞生21970-PLC第一台可编程逻辑控制器成功问世，标志着工业控制技术进入了新的发展阶段，硬接线继电器控制开始被逐步替代年代技术普及1980-3的主要组成PLC（中央处理单元）存储器CPU作为PLC的核心大脑，CPU负责执行用户程序、处理逻辑运算、管包括系统存储器和用户存储器两部分系统存储器存放操作系统理系统资源现代PLC的CPU通常采用高性能微处理器，具备强大和监控程序，用户存储器存放用户编写的控制程序和数据存储的数据处理能力和实时响应特性器容量直接影响PLC的功能扩展能力输入输出模块电源模块/I/O模块是PLC与外部设备连接的桥梁，负责采集现场信号并输出控制指令包括数字量I/O、模拟量I/O等多种类型，满足不同控制需求的工作原理PLC输入采样程序逻辑处理输出刷新PLC首先扫描所有输入端子，读取外部信号状根据用户编写的控制程序，对输入信号进行逻将计算结果输出到外部执行机构，驱动继电态并存储到输入映像寄存器中，为程序执行提辑运算和数据处理，计算出相应的输出结果并器、电磁阀等设备动作，完成一个完整的控制供实时数据基础存储到输出映像寄存器循环整个过程持续循环扫描，扫描周期通常在毫秒级别，确保系统能够实时响应外部信号变化，实现精确的自动化控制的优势PLC结构紧凑，可靠性高编程灵活，易于修改PLC采用模块化设计，体积小、重量支持多种编程语言，程序修改无需改轻，具有良好的抗干扰能力和环境适变硬件接线通过软件编程实现控制应性工业级设计标准确保在恶劣环逻辑，大大提高了系统的灵活性和可境下稳定运行，故障率极低维护性，适应生产工艺的变化需求减少布线，降低维护成本相比传统继电器控制系统，PLC系统接线简单，维护工作量大幅减少模块化结构便于故障诊断和设备更换，有效降低系统运行和维护成本硬件实物展示PLC通过实物图片展示PLC的关键硬件组件，包括CPU模块、输入输出模块、电源模块等核心部件学生可以直观了解各个模块的外观特征、接线方式和安装结构，为后续的实践操作打下基础注意观察各模块的指示灯状态、接线端子标识和模块间的连接方式，这些细节对于理解PLC的工作机制具有重要意义第二章编PLC程语言与指令系统本章深入探讨PLC的各种编程语言特点和应用场景，详细介绍指令系统的分类和使用方法通过系统学习，学生将掌握PLC程序设计的核心技能和编程技巧常用编程语言PLC梯形图（）Ladder Diagram,LD1最直观的编程语言，模拟电气原理图的表达方式电气工程师的首选语言，学习门槛低，调试方便，适合逻辑控制应用功能块图（）Function BlockDiagram,FBD2采用模块化的图形编程方式，通过功能块的连接实现复杂控制特别适合过程控制和数据处理应用，程序结构清晰易懂结构化文本（）Structured Text,ST3类似高级编程语言的文本形式，支持复杂的算法实现适合数学运算密集的控制任务，是实现高级控制算法的理想选择指令列表（）Instruction List,IL4类似汇编语言的指令形式，代码紧凑高效执行速度快，占用存储空间小，适合对性能要求极高的应用场合顺序功能图（）Sequential FunctionChart,SFC5专门用于描述顺序控制流程的图形语言特别适合步进式控制和批处理过程，能够清晰表达复杂的工艺流程梯形图语言特点核心特征适用场景•模拟传统继电器控制电路的表达方式•简单逻辑控制系统•采用触点和线圈的图形符号表示控制逻辑•开关量控制应用•程序从左到右、从上到下的执行顺序•电机启停控制•直观易懂，便于电气工程师快速掌握•报警和安全联锁应用优势特别适合于传统制造业的自动化改造项目，能够有效降低技梯形图语言最大的优势在于其直观性和易理解性术人员的学习成本和维护难传统电气工程师无需额外培训即可快速上手，程序度调试过程中可以实时观察触点状态变化结构化文本语言特点语言结构类似Pascal和C语言的高级编程语言，支持变量声明、条件判断、循环控制等完整的程序结构语法严谨，代码可读性强数学运算能力支持复杂的数学函数和算术运算，包括三角函数、对数函数、指数运算等特别适合实现PID控制、滤波算法等高级控制功能数据处理优势强大的数据结构支持，可以处理数组、结构体等复杂数据类型适合大量数据的采集、处理和分析任务算法实现是实现复杂控制算法的首选语言，如模糊控制、神经网络控制、预测控制等先进控制策略都可以通过ST语言灵活实现程序结构PLC组织块（）OB1程序入口点功能块（）FB2封装复用功能程序块（）PB3具体控制逻辑实现组织块（OB）作为程序的入口点，控制整个程序的执行流程和优先级管理它响应系统事件，如循环执行、中断处理、启动和错误处理等功能块（FB）用于封装特定的控制功能，支持参数传递和数据存储，可以被多次调用和复用，提高程序的模块化程度和可维护性程序块（PB）实现具体的控制逻辑，包含实际的控制算法和业务逻辑，是完成控制任务的核心代码部分常用指令分类数据传输指令逻辑运算指令MOV指令用于数据搬移和复制，是数据处理中使用频率最高的指令之一包括AND（与）、OR（或）、NOT（非）等基本逻辑运算，是构建控制逻辑的基础指令算术运算指令实现加、减、乘、除等基本数学运算，支持整数和浮点数运算比较与跳转指令计时器与计数器实现条件判断和程序流程控制，包括等于、大于、小于等比较运算提供延时控制和计数功能，是实现时序控制的重要工具计时器与计数器应用计时器功能特点典型应用场景•提供精确的延时控制功能传送带控制系统使用计时器实现启动延时，避免突然启动对设备造成冲•支持通电延时和断电延时击；使用计数器统计通过的产品数•时间精度可达毫秒级别量•状态可通过程序实时监控计数器功能特点产品计数与包装计数器统计生产数量，当达到预设包装数量时自动触发包装动作，提高生产自动化水平•统计脉冲信号或事件次数•支持递增和递减计数•预设值可程序化设置•计数结果可触发控制动作数据操作指令示例指令（数据传送）指令（数据比较）指令（算术运算）MOV CMPADD/SUB用于将数据从源地址复制到目标地址语比较两个操作数的大小关系，结果影响状实现加法和减法运算，支持整数和浮点数法MOV源操作数,目标操作数是数据处态标志位支持等于、大于、小于等多种运算运算结果自动存储到指定地址，同理中最基础也是使用最频繁的指令，支持比较方式，是条件判断的基础指令时更新相关状态标志位常数、变量、寄存器间的数据传输CMP VW100,VW200//比较VW100ADD VW100,VW200,VW300//MOV VW100,VW200//将VW100的和VW200的值JE标签1VW100+VW200→VW300SUB VW400,值复制到VW200MOV1234,VW300//相等时跳转到标签150,VW500//VW400-50→//将常数1234存储到VW300VW500梯形图实例简单灯光控制此梯形图展示了最基本的PLC控制逻辑通过输入开关控制输出灯泡的亮灭程序结构简单明了，包含一个常开触点（输入开关I

0.0）和一个输出线圈（灯泡Q

0.0）当开关I

0.0闭合时，触点导通，输出Q

0.0得电，灯泡点亮；当开关断开时，触点断开，输出失电，灯泡熄灭这个简单的例子完美诠释了PLC控制的基本原理和梯形图的编程方法第三章编PLC程实践与调试进入实践环节，本章将通过具体案例演示PLC程序设计的完整过程，包括需求分析、程序编写、调试测试和故障排除学生将获得宝贵的实战经验和解决实际问题的能力简单控制程序案例01需求分析设计一个灯泡控制系统，要求通过按钮开关控制灯泡的开启和关闭输入信号来自开关I

0.0，输出信号控制灯泡Q

0.002分配I/O输入端I

0.0连接控制按钮开关；输出端Q

0.0连接被控制的灯泡确保硬件连接正确，信号类型匹配03程序编写使用梯形图语言编写控制程序程序逻辑当I

0.0为高电平时，Q

0.0输出高电平点亮灯泡；当I

0.0为低电平时，Q

0.0输出低电平熄灭灯泡04程序下载与测试将编写好的程序下载到PLC中，进行功能测试验证按钮动作与灯泡亮灭的对应关系是否符合设计要求这个案例虽然简单，但包含了PLC应用的完整流程通过实际操作，学生可以深刻理解PLC控制的基本原理和程序设计方法程序调试技巧实时监控输入输出状态1使用PLC编程软件的在线监控功能，实时观察输入输出点的状态变化通过状态指示灯或数值显示，可以直观了解信号的实际状态，快速定位问题所在这是调试过程中最基本也是最重要的手段逐步执行程序观察逻辑2利用单步执行功能，逐行执行程序代码，观察每一步的执行结果和中间变量的变化这种方法特别适合复杂逻辑的调试，能够精确定位程序逻辑错误的位置使用模拟输入输出测试3在没有实际设备的情况下，通过编程软件的模拟功能强制设置输入输出状态，测试程序在各种条件下的响应这种方法可以在硬件安装完成前就开始程序验证故障排除步骤确认输入输出模块状态检查硬件连接检查I/O模块的指示灯状态，确认模块工作正常检查输入信号是否正首先检查所有硬件连接是否牢固可靠，包括电源线、通信线、输入输确采集，输出信号是否正常输出出接线等松动的连接是导致系统故障的常见原因逐步排查程序逻辑错误检查计时器计数器工作通过程序监控和单步执行，系统性地检查程序逻辑，找出可能存在的验证程序中使用的计时器和计数器是否按预期工作，检查预设值设置编程错误或逻辑缺陷，并进行相应修正是否正确，当前值是否正常递增或递减应用实例分享PLC自动化生产线控制水处理系统液位控制电梯运行逻辑控制在现代制造业中，PLC广泛应用于生产线的自动在水处理行业，PLC系统监控水池液位，根据设电梯控制系统是PLC应用的经典案例系统处理化控制通过传感器采集产品位置信息，控制传定的高低液位自动启停水泵系统具备多级保护楼层呼叫信号，优化运行路径，控制电机启停和送带速度、机械手动作时序，实现产品的自动传功能，包括超高液位报警、干运行保护等，确保门的开关安全保护功能包括超载检测、门区保输、加工和包装系统具有高效率、高精度、高供水安全稳定通过PID控制算法，实现液位的护、停电应急处理等，确保乘客安全舒适的乘梯可靠性的特点精确控制体验网络与通信简介PLC主要通信协议网络化优势PROFIBUS现场总线标准，适用于工厂自动化和过程自动化多PLC联网可以实现分布式控制和集中监控，提高系统的可扩展性和维护效率通过网络通信，可以实现数据共享、远程监控、故障诊断等高级功能Ethernet/IP基于以太网的工业通信协议，传输速度快现代工业

4.0要求设备具备网络通信能力，PLC网络化是实现智能制造的重要基Modbus简单可靠的串行通信协议，应用广泛础DeviceNet设备级网络，连接传感器和执行器高级功能介绍控制算法高速计数器PID比例-积分-微分控制算法，用于实现专门用于处理高频脉冲信号的特殊功精确的过程控制PLC内置PID功能能，计数频率可达数百kHz广泛应块，可以直接调用实现温度、压力、用于编码器信号处理、产品计数、速流量等参数的闭环控制通过参数调度测量等场合具有硬件中断功能，整，达到最佳控制效果响应速度快数据记录与报警PLC可以记录生产数据和报警信息，建立历史数据库支持数据导出和报表生成功能，为生产管理和质量分析提供数据支持报警功能可以及时通知操作人员设备异常情况安全与维护12程序保护与权限管理定期备份程序设置程序密码保护，防止未经授权的程建立程序备份制度，定期将程序备份到序修改建立用户权限分级制度，不同外部存储设备备份内容包括用户程级别用户具有不同的操作权限，确保系序、参数设置、组态信息等在系统出统安全运行现故障时可以快速恢复3硬件维护与更换制定设备维护计划，定期检查硬件状态包括清洁设备、检查接线、测试I/O模块等建立备件库存，确保关键部件的及时更换维护要点PLC系统虽然可靠性高，但仍需要进行定期维护重点关注电源质量、环境温湿度、防尘防腐等因素，确保设备长期稳定运行项目实施与管理需求分析与方案设计1深入了解用户需求，分析工艺流程和控制要求制定技术方案，选择合适的PLC型号和配置编写详细的系统设计文档，包括程序开发与测试I/O清单、控制逻辑描述等2根据设计文档编写PLC程序，进行模块化设计和结构化编程建现场安装与调试立测试用例，进行程序仿真和离线测试，确保程序逻辑正确无3误进行硬件安装和接线，检查信号连接和电源供电下载程序到PLC，进行单体调试和系统联调处理现场出现的各种技术问运行维护与优化4题系统投入运行后，进行性能监测和数据分析根据运行情况优化程序参数，提高系统性能建立维护档案，进行定期巡检和保养未来发展趋势PLC云端监控物联网集成基于云平台的远程监控和维护服务，提高设备管理效率PLC与物联网技术深度融合，实现设备的互联互通和数据共享智能化升级集成人工智能算法，实现自学习和自优化控制功能移动端控制大数据分析通过移动设备实现设备监控和操作，提高操作便捷性收集和分析海量运行数据，为决策提供智能化支持随着工业

4.0和智能制造的发展，PLC技术正在向更加智能化、网络化、集成化的方向发展未来的PLC将具备更强的计算能力、更丰富的通信接口和更智能的诊断功能现代工业自动化控制中心现代化的PLC控制中心集成了多个控制系统，实现了设备的集中监控和管理大型显示屏实时显示生产状态、设备运行参数和报警信息，操作人员可以通过人机界面方便地进行系统操作和参数设置这样的控制中心代表了当今工业自动化的先进水平，体现了PLC技术在现代制造业中的重要地位和广泛应用通过网络化和信息化手段，实现了生产过程的数字化管理和智能化控制课程总结35100%核心章节编程语言实践导向从基础概念到编程实践的完整知识体系掌握多种PLC编程语言的特点和应用理论与实践相结合的教学方式通过本课程的学习，学生全面掌握了PLC技术的核心内容从基础的硬件组成和工作原理，到复杂的编程语言和指令系统，再到实际的应用案例和项目实施，形成了完整的知识结构PLC作为工业自动化的核心技术，其重要性不言而喻掌握编程语言与指令系统是应用PLC的关键技能，而实践与调试能力则决定了在实际工程中解决问题的效果希望学生能够将所学知识运用到实际项目中，在实践中不断提高技术水平，为我国制造业的智能化升级贡献力量谢谢聆听！欢迎提问交流感谢各位同学认真聆听本次PLC单元教学说课希望通过今天的讲解，大家对PLC技术有了全面深入的了解学习是一个持续的过程，PLC技术也在不断发展进步希望大家保持学习的热情，在今后的学习和工作中继续探索PLC技术的新发展和新应用现在欢迎大家提出问题，让我们一起交流讨论，共同进步！。