机械系统的驱动与控制讲稿模板-1.ppt

《机械系统的驱动与控制》 《机械系统的驱动与控制》 可编程序控制器技术及应用 概述 可编程序控制器的产生 可编程序控制器的演变与发展 可编程序控制器的定义 可编程序控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专门为在工业环境下应用而设计的工业控制器。它采用了可编程序的存储器，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设备和生产过程。可编程序控制器及其相关的外部设备都按照易于与工业控制系统集成、易于扩展其功能的原则设计。 可编程序控制器的定义 这是国际电工委员会（IEC）在1987年颁布的可编程序控制器（Programmable Controller PC）标准草案第H稿中对它的定义。由于PLC这一缩写在我国早已成为个人计算机（Personal Computer）的代名词。为了避免造成术语混淆，本书将可编程序控制器简称为PLC。近年来PLC技术发展很快，每年都推出不少PLC及其网络新产品，其功能也超出了上述定义范围，从提供直接数字控制发展为实现现场级生产设备控制，车间级生产过程监控和优化，直到工厂、公司一级生产管理和经营决策提供全集成的软件和硬件平台，成为现代工业自动化的主要支柱。 可编程序控制器的产生 世界上第一台PLC型号为PDP14，是美国数字设备公司（DEC）研制成功的，而最先提出PLC概念的是美国通用汽车（GM）公司。 20世纪60年代末，美国的汽车制造业竞争日趋激烈，GM公司根据市场形势和生产发展需要，提出了“多品种、小批量。不断更新汽车型号”的战略。汽车零部件生产线上使用的继电器控制系统成为实现这个战略决策的障碍。尽管继电器控制系统原理简单、使用方便，而且价格便宜，但是由于它的控制逻辑是由元件和布线方式决定——属硬线连接式编程。要改变程序就要重新接线，缺乏变更程序的灵活性，不能适应汽车换代周期缩短的要求。显然，这就需要寻求一种新型的控制装置来替代继电器控制系统。 可编程序控制器的定义 而20世纪40年代诞生的电子计算机，在60年代已经获得迅速发展，小型计算机开始应用于工业生产的自动控制，但是由于它原理复杂，又需要专门的程序语言，所以一般的电气人员难以掌握。那么，能否把计算机的功能完善、灵活性和通用性等优点与继电器控制系统的简单易懂、操作方便和价格便宜等优点结合起来，做成一种通用的工业控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向对象、面向问题的“自然语言”编程，使得不甚熟悉计算机的人员也能够方便地应用。GM公司在1968年根据生产的需要提出了上述设想，并将这个设想中的新颖控制装置的功能指标归纳为以下10项，公开招标。 GM10条 编程容易，并可在现场修改程序。 维修方便，采用插件式结构。 可靠性高，能在恶劣的环境下工作。 体积小于继电器控制柜。 价格便宜，成本可以与继电器系统竞争。 可以直接连接115V交流输入。 输出采用115V交流，可以直接驱动继电器、电磁阀。 具有数据通信功能，数据可以直接送入管理计算机。 通用性好。系统易于扩展。 用户程序存储器的容量至少能扩展到4KB。 可编程序控制器的产生 DEC公司首先响应，于1969年研制出第一台可编程序控制器PDP－14，并且在GM公司的自动装配生产线上试用成功。此后，这项新技术就迅速发展起来，而GM公司对这种新型控制器提出的10点要求，几乎成了当时各个自动化仪表研究单位和生产厂开发PLC的基本规范。1971年日本从美国引进了这项新技术，由日立公司研制出日本第一台PLC，型号为DSC。1973年～1974年德国和法国也相继研制出自己的PLC。 可编程序控制器的产生 限于当时的元器件条件和计算机技术的发展水平，早期的PLC大多是由分立元件和中小规模集成电路组成，在简化计算机内部电路的同时，为了适应工业现场环境也对接口电路做了改进。人们根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及用于逻辑控制的现状，把它称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。 可编程序控制器的演变与发展 从1968年到现在，短短30余年间， PLC经历了4次换代。第一代PLC，大多用1位机开发，存储器为磁性存储器，只具有单一的逻辑控制功能。在第二代PLC产品中，换成了微处理器及半导体存储器，PLC产品初步形成系列，随着高性能微处理器、位片式处理器的出现和EPROM，EEPROM，CMOS、RAM等大规模集成电路在PLC中的大量应用，第4代PLC向多功能及联网通信方向发展，形成了多种系列化产品。 可编程序控制器的演变与发展 第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器和RISC（Reduced I