三菱PLC教案与实验 课题 (1)
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课题一: 可编程控制器的概述(一)
【教学目的】:
1、什么是可编程序控制器
2、PLC的产生与发展
3、可编程控制器的特点
4、可编程控制器的应用
【教学重点】: 什么是可编程序控制器
【教学难点】: 可编程控制器的特点
【课 型】:新授课
【课 时】:
2课时
【讲授内容】:
一、什么是可编程序控制器
1、什么是可编程序控制器？
可编程序控制器（Programmable Controller）简称（PLC）， 是在继电器控制技术和计算机
技术的基础上开发出来的， 并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、 通
信技术融为一体的新型工业控制装置。它具有结构简单、可靠性高、通用性强、易于编程、使用方
便等优点。
2、定义：
国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制
器定义如下：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可
编程序的存储器，用来在其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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有
关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。
注：近年来，可编程控制器发展很快，几乎每年都推出不少新系列产品，其功能已超出了上述定义的范围。
二、PLC的产生与发展
1、PLC的产生
1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成第一台可编程序控制
器。发展极为迅速。
产生背景：
1）继电控制系统的缺点：通用性和灵活性差、可靠性低。
继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生
产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜
2）1968年，美国通用汽车公司（GM公司）为适应汽车型号不断翻新（小批量、多品种、多规格、低成
本和高质量），提出要用一种新型的控制装置取代继电—接触器控制装置。拟订了十项公开招标的技术要
求：
①编程方便，可现场修改程序；
②维修方便，采用插件式结构；
③可靠性高于继电器控制装置；
④体积小于继电器控制盘；
⑤数据可直接送入管理计算机；
⑥成本可与继电器控制盘竞争；
⑦输入可为市电；
⑧输出可为市电，容量要求在 2A 以光上，
可直接驱动接触器等；
⑨扩展时原系统改变最少；
⑩用户存
储器大于4KB 。
2、可编程序控制器的发展
1)70年代初期：
可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一些功能，因此称为可编程序逻辑控制器，简称PLC。
2）70年代中期：
70年代后随着电子技术和计算机技术的发展，微处理技术应用，PLC还增加了算术运算、数据传送
和数据处理等功能。
3）80年代以后：
随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使
PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测
更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。
4）近年来PLC发展迅速
具备了计算机功能的一种通用工业控制装置，成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLC技术、机器
人、CAD/CAM）之一。
3、PLC的主要生产厂家
欧洲：西门子（Siemens）；法国的TE（Telemecanique）公司
美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric）公司
日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）、欧姆龙（OMRON）、FUJI
注：日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜。
三、可编程控制器的特点
PLC是综合继电—接触器控制技术和计算机控制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机技术、
自动控制技术、通信技术于一体的控制装置，PLC具有其他控制器无法比拟的特点：
1、可靠性高，抗干扰能力强。
PLC是专门为工业环境下应用而设计的，在硬件和软件上都采用了以下可抗干扰措施：
（1）硬件措施
1）屏蔽：对PLC的电源变压器、内部CPU的主要的部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，防
止外界的电磁干扰。
2）滤波：对供电电源及I/O线路采用多中形式的滤波，以消除、抑制高频干扰。
3）隔离： I/O线路采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源的影响；
4）模块化结构：便于系统修复，减少停机时间。
（2）软件措施
1）采用扫描工作方式：减少了外界的干扰；
2）设有故障检测和自诊断程序：能对系统硬件电路等故障实现检测和判断；当由干扰引起故障时，
能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦正常后，便可恢复到故障发生前
的状态，继续原来的工作。
3）设置警戒时钟WDT：PLC程序循环执行时间超过WDT规定的时间，预示程序出错，立即进行报
警。
4）对程序进行检查和检验。
采取以上的抗干扰措施，一般PLC的平均无故障时间可达几十万小时以上。
2、编程简单，使用方便
PLC编程语言：梯形图、指令语句、功能图。
大多数PLC采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似，具有形象、直观、易学的特点。
当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。同时，PLC编程器的操作和使用也很简单。
这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。
许多PLC还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法，进一步简化编程。
3、功能完善、通用性强
现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运
算、数据处理、PID控制、通信联网以等许多功能。
PLC产品已系列化、模块化，品种齐全的各种硬件装置可供用户选用和组成满足各种要求的控制系统。
4、设计安装简单、维护方便
PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件，使得控制柜的设计、安装的接线工作量大为减少。
PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。
在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小；而且PLC具很强的自诊断功能，如果出现故
障，可根据PLC上指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。
5、体积小、重量轻、能耗低
由于PLC采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低。
四、可编程控制器的应用
PLC具有体积小、可靠性高、功能强、程序设计方便、通用性强、维护方便等优点，在各个行业中
有着广泛的应用，以成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）。
1、逻辑控制
利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能可实现对机床、自动生产线、电梯等的扩展。
2、 位置控制
较高档次的PLC具有单轴或多轴位置控制模块，可实现对步进电动机或伺服电动机的速度和加速度的
控制，确保运行平滑。
3、 过程控制
PLC的模拟量输入输出和PID控制，可构成闭环控制系统，可应用于冶金、化工等行业
4、 监控系统
PLC能记忆某些异常情况，并可进行数据采集。操作人员还可利用监控命令进行生产过程的监控，及时
调整相关参数。
5、 集散控制
PLC与PLC，PLC与上位机之间的联网，可构成工厂自动化网络系统。
