可编程序控制器
（ 40学时）
主讲：岑毅南自动化与电气工程系安排 学时 课 程 内 容讲课 30学时 1~4章实验 8学时 PLC实验台考核 2学时 考查课程安排学习要求
了解 PLC的工作原理，指令和控制系统组成；
能应用梯形图或语句表编程；
掌握系统设计的方法，步骤考核方法
笔记 10分
出勤 15分 旷课一次，扣 3分
作业 15分 少交一次或抄作业扣 4分
实验 30分 缺一次扣 10分
考查 30分参考书
胡学林 可编程序控制器教程（基础篇）电子工业出版社
宋德玉 可编程序控制器原理及应系统设计技术 冶金工业出版社
耿文学 可编程序控制器应用技术手册
陈立定 电气控制与可编程控制器第 1章 可编程序控制器 概论
1.1 定义
1.2 发展
1.3 特点
1.4 分类
1.5 应用
1.1可编程序控制器定义在 PLC的发展历程中，有过几个不同的名称：
可编程序矩阵控制器 PMC
（ Programmable Matrix Controller）
可编程序顺序控制器 PSC
（ Programmable Sequence Controller）
可编程序逻辑控制器 PLC
（ Programmable Logic Controller）
可编程序控制器的历史
1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（ GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十项技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。
主要有以下几点：
（ 1）编程简单
（ 2）价格便宜，性价比应优于继电器控制系统
（ 3）体积小于继电器控制柜，能在恶劣环境下工作
（ 4）可靠性要明显高于继电器控制系统
（ 5）具有数据通讯功能
（ 6）输入电源使用市电 AC115V
（ 7）输出电源使用市电 AC115V,2A以上
（ 8）硬件维护方便，采用模块式结构
（ 9）扩展时，原系统只需做很小改动
（ 10）存储设备可扩充至 4K个存储字节
1969年美国数字设备公司（ DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在
GM公司汽车生产线上首次应用成功。
只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制 。 --------称为可编程序逻辑控制器（ PLC）
1980年美国电气制造商协会（ NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（ Programmable
Controller），简称 PC。
可编程序控制器定义
国际电工委员会（ IEC）于 1982年 11月和 1985年
1月对可编程序控制器作了如下的定义,,可编程序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命令，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，易于扩充功能的原则而设计,。
现在所说的可编程序控制器 PC（ Programmable
Controller）是 1980年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器 PLC进一步发展而来。
近年来 PC这个名字已成为个人计算机的专称，
为了加以区别，现在通常把可编程序控制器简称为
PLC。
1.2 可编程序控制器的发展
1969年美国研制出世界上第一台 PLC以后，日本、
德国、法国等国相继研制了各自的 PLC。
70年代中期,PLC进入了实用化阶段。
70年代末和 80年代初,PLC进入了成熟阶段。
产品现已发展到第五代。其发展过程大致为,
可编程序控制器的发展
第一代,1969～ 1972年。特点是：
（ 1）功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数；
（ 2）机种单一，没有形成系列；
（ 3）与继电器控制相比，可靠性有一定提高；
（ 4） CPU由中、小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。
典型产品有：美国 MODICON公司的 084； DEC公司的 PDP-14,PDP-14/L； ALLEN-BRA-DLEY公司
PDQ-II；日本富士电机公司的 USC-4000；立石电机公司的 SCY-022，北辰电机公司的 HOSC-20；横河电机公司的 YODIC’S。
可编程序控制器的发展
第二代,1973～ 1975年。特点是：
（ 1）功能增加。增加了数字运算、传送、比较等功能，能完成模拟量的控制；
（ 2）初步形成系列；
（ 3）可靠性进一步提高,开始具备自诊断功能；
（ 4）存储器采用 EPROM。
典型产品有：美国 MODICON公司的 184,284,384；
GE公司的 LOGISTROT；德国 SIEMENS公司的
SYMATIC S3系列和 S4系列；日本富士电机公司的
SC系列。
可编程序控制器的发展
第三代,1976～ 1983年。特点是：
（ 1）将微处理器及 EPROM,EAROM,CMOSROM等
LSI电路用在 PLC中，而且向多微处理器发展，使 PLC
的功能和处理速度大大增强；
（ 2） 具有通信功能和远程 I/O能力 ；
（ 3） 增加了多种特殊功能,如浮点数运算、平方、
三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等；
（ 4）自诊断功能及容错技术发展迅速。
典型产品有：美国 GOULD公司的 M84,484,584，
684,884；德国 SIEMENS公司的 SYMATIC S5系列；
美国 TI公司的 PM550,TI510,520,530；日本三菱公司的 MELPLAC-50,550；日本富士电机公司的
MICREEX。
可编程序控制器的发展
第四代,1983~1999年。特点是：
（ 1）能完成对整个车间的监控，可在 CRT上显示多种多样的现场图像,CRT的画面可代替仪表盘的控制，
做各种控制和管理操作，十分灵活方便。最大内存为 896K，为第三代 PLC的 20倍左右；
（ 2）有的采用 32位微处理器（型号为 NS16032），
可以将多台 PLC连接起来与大系统连成一体，网络资源可以共享；
（ 3）编程语言除了传统的梯形图、流程图、语句表等以外，还有用于算术运算的 BASIC语言，用于机床控制的数控语言等。
典型产品有：美国 GOULD公司的 A5900及 MODULAR
SYSTEMS RESEARCH公司的 IAC系列；德国 SIEMENS
公司的 S7系列。
第五代,2000年到现在。特点是：
（ 1）采用 32位微处理器，速度更快（几十纳秒）；
（ 2）开发各种智能化模块；
（ 3）液晶显示或触摸屏。
可编程序控制器的发展有 200多家企业生产 PLC产品美国 PLC发展得最快：
1984年有 48家，生产 150多种 PLC；
1987年有 63家，生产 243种 PLC；
1996年有 70余家，生产近 300种 PLC。
著名厂家有 A-B（ Allen-Bradley）艾伦 -布拉德利公司,MODICON莫迪康公司,GE-FSNUC公司,TI
（ Texas Instrument）德州仪器公司，
WESTHOUSE Electric西屋电气公司,IPM
（ International Parallel Machines）国际并行机器公司等。
可编程序控制器的发展欧洲 PLC的厂家有 60余家,
西门子（ Siemens）于 1973年研制出第一台
PLC。
金钟默勒 （ Klockner Moeller Gmbh），
AEG，
法国的 TE(Telemecanique） (施耐德）
瑞士的 Selectron公司等。
可编程序控制器的发展
1971年，日本从美国引进 PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台 PLC。
日本生产 PLC的厂家有 40余家：
三菱电机 (MITSUBISHI),欧姆龙 (OMRON),
富士电机（ Fuji Electric）,东芝
（ TOSHIBA）,
光洋（ KOYO),松下电工（ MEW）,
和泉（ IDEC）,夏普 (SHARP）,
安川等公司。
可编程序控制器的发展我国在 70年代末和 80年代初开始引进 PLC：
北京机械工业自动化研究所，
上海工业自动化仪表研究所，
大连组合机床研究所，
成都机床电器研究所，
中科院北京计算机所及自动化所，
长春一汽，
上海起重电器厂，
上海香岛机电公司，
上海自力电子设备厂等单位。
以上诸单位都没有形成规模化生产。
可编程序控制器的发展
辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产
PLC；
无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;
中美合资的厦门 A— B公司生产的 PLC；
上海香岛机电公司引进技术生产的 PLC;
上海 OMRON公司 ;
西安 Siemens公司等。
PLC著名品牌
1993年中国 PLC市场排行榜上的世界十大厂家：
美国 A－ B公司 （ Allen－ Bradley）
德国西门子公司（ Siemens）
美国 GE－ Fanuc公司
美国的莫迪康（ Modicon）和法国的 TE电器公司
日本欧姆公司（ OMRON）
日本三菱电机株式会社（ MITSUBISHI）
日本富士电机株式会社（ Fuji Electric）
日本东芝公司（ TOSHIBA）
日本的光洋电子（ KOYO）和中国的华光电子 (CKE）
日本松下电工株式会社（ MEW）,Matsushita Electric
Works Ltd）
PLC著名品牌根据美国 Automation Research Co.(ARC)
的商情调查，在 1994年 PLC市场上，最大的 5家 PLC制造商是,
SIEMENS，西门子
Allen－ Bradley（ Rockwell),罗克维尔
AEG Schneider，施耐德三菱电机,
OMRON(立石电机）
（ 1996年中国 PLC市场）
可编程序控制器的发展 趋势
（ 1）与计算机联系密切
（ 2）发展多样化 （小型或大容量）
（ 3）模块化
（ 4）网络与通信能力增强
（ 5）多样化与标准化
（ 6）工业软件发展迅速
1.3 特点
可靠性高可靠性高 (在软硬件上采取措施，平均无故障时间 3--5万小时）
功能强大 （ A/D,D/A,PID,联网等）
通用性强 （标准 I/O接口）
编程简单,使用方便
体积小、结构紧凑、安装、维护方便
1.3 特点主要缺点：
主要是 PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议,I/O
模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。
编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。
SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在 Windows平台下，结合 IEC1131－ 3国际标准的新一代开放体系结构的 PLC。
1.4 分类
1,从结构上
可编程序控制器从结构上可分为 整体式 和 模块式 。
整体式 PLC,又称单元式或箱体式 。 整体式
PLC是将电源,CPU,I／ 0部件都集中装在一个机箱内 。 一般小型 PLC采用这种结构 。
1.4 分类
模块式 PLC：将 PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块,I／ 0模块、电源模块和各种功能模块。模块式 PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型
PLC采用模块式结构，有的小型 PLC也采用这种结构。
有的 PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式 PLC
模块式
Power in a Small Package!!
电源模块
CPU模块 IO模块底 板
2.从规模上（ 按 I／ O点数分类）
I／ O点数小于 32为微型 PLC；
I／ O点数在 32～ 128为微小型 PLC；
I／ O点数在 128～ 256为 小型 PLC；
I／ O点九在 256～ 1024为 中型 PLC；
I／ O点数大于 1024为 大型 PLC；
I／ O点数在 4000以上为超大型 PLC。
以上划分不包括模拟量 I／ 0点数，且划分界限不是固定不变的。
1.5 应用
PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、
纺织、电力、电子、食品,交通等行业。经验表明,80 ％以上的工业控制可以使用 PLC来完成。
在日本，凡 8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用 PLC来取代。
1.5 应用
比如在工业方面：
1） 开关量控制,如逻辑,定时,计数,顺序等；
2） 模拟量控制,部分 PLC或功能模块具有 PID控制功能,可实现过程控制；
3） 监控,用 PLC可构成数据采集和处理的监控系统；
4） 建立工业网络,为适应复杂的控制任务且节省资源,可采用单级网络或多级分布式控制系统 。
只有想不到,没有做不到 ！
本章小结
理解：可编程控制器定义
掌握：常用 PLC生产厂家和型号及分类、特点
了解：发展，应用
（ 40学时）
主讲：岑毅南自动化与电气工程系安排 学时 课 程 内 容讲课 30学时 1~4章实验 8学时 PLC实验台考核 2学时 考查课程安排学习要求
了解 PLC的工作原理，指令和控制系统组成；
能应用梯形图或语句表编程；
掌握系统设计的方法，步骤考核方法
笔记 10分
出勤 15分 旷课一次，扣 3分
作业 15分 少交一次或抄作业扣 4分
实验 30分 缺一次扣 10分
考查 30分参考书
胡学林 可编程序控制器教程（基础篇）电子工业出版社
宋德玉 可编程序控制器原理及应系统设计技术 冶金工业出版社
耿文学 可编程序控制器应用技术手册
陈立定 电气控制与可编程控制器第 1章 可编程序控制器 概论
1.1 定义
1.2 发展
1.3 特点
1.4 分类
1.5 应用
1.1可编程序控制器定义在 PLC的发展历程中，有过几个不同的名称：
可编程序矩阵控制器 PMC
（ Programmable Matrix Controller）
可编程序顺序控制器 PSC
（ Programmable Sequence Controller）
可编程序逻辑控制器 PLC
（ Programmable Logic Controller）
可编程序控制器的历史
1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（ GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十项技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。
主要有以下几点：
（ 1）编程简单
（ 2）价格便宜，性价比应优于继电器控制系统
（ 3）体积小于继电器控制柜，能在恶劣环境下工作
（ 4）可靠性要明显高于继电器控制系统
（ 5）具有数据通讯功能
（ 6）输入电源使用市电 AC115V
（ 7）输出电源使用市电 AC115V,2A以上
（ 8）硬件维护方便，采用模块式结构
（ 9）扩展时，原系统只需做很小改动
（ 10）存储设备可扩充至 4K个存储字节
1969年美国数字设备公司（ DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在
GM公司汽车生产线上首次应用成功。
只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制 。 --------称为可编程序逻辑控制器（ PLC）
1980年美国电气制造商协会（ NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（ Programmable
Controller），简称 PC。
可编程序控制器定义
国际电工委员会（ IEC）于 1982年 11月和 1985年
1月对可编程序控制器作了如下的定义,,可编程序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命令，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，易于扩充功能的原则而设计,。
现在所说的可编程序控制器 PC（ Programmable
Controller）是 1980年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器 PLC进一步发展而来。
近年来 PC这个名字已成为个人计算机的专称，
为了加以区别，现在通常把可编程序控制器简称为
PLC。
1.2 可编程序控制器的发展
1969年美国研制出世界上第一台 PLC以后，日本、
德国、法国等国相继研制了各自的 PLC。
70年代中期,PLC进入了实用化阶段。
70年代末和 80年代初,PLC进入了成熟阶段。
产品现已发展到第五代。其发展过程大致为,
可编程序控制器的发展
第一代,1969～ 1972年。特点是：
（ 1）功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数；
（ 2）机种单一，没有形成系列；
（ 3）与继电器控制相比，可靠性有一定提高；
（ 4） CPU由中、小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。
典型产品有：美国 MODICON公司的 084； DEC公司的 PDP-14,PDP-14/L； ALLEN-BRA-DLEY公司
PDQ-II；日本富士电机公司的 USC-4000；立石电机公司的 SCY-022，北辰电机公司的 HOSC-20；横河电机公司的 YODIC’S。
可编程序控制器的发展
第二代,1973～ 1975年。特点是：
（ 1）功能增加。增加了数字运算、传送、比较等功能，能完成模拟量的控制；
（ 2）初步形成系列；
（ 3）可靠性进一步提高,开始具备自诊断功能；
（ 4）存储器采用 EPROM。
典型产品有：美国 MODICON公司的 184,284,384；
GE公司的 LOGISTROT；德国 SIEMENS公司的
SYMATIC S3系列和 S4系列；日本富士电机公司的
SC系列。
可编程序控制器的发展
第三代,1976～ 1983年。特点是：
（ 1）将微处理器及 EPROM,EAROM,CMOSROM等
LSI电路用在 PLC中，而且向多微处理器发展，使 PLC
的功能和处理速度大大增强；
（ 2） 具有通信功能和远程 I/O能力 ；
（ 3） 增加了多种特殊功能,如浮点数运算、平方、
三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等；
（ 4）自诊断功能及容错技术发展迅速。
典型产品有：美国 GOULD公司的 M84,484,584，
684,884；德国 SIEMENS公司的 SYMATIC S5系列；
美国 TI公司的 PM550,TI510,520,530；日本三菱公司的 MELPLAC-50,550；日本富士电机公司的
MICREEX。
可编程序控制器的发展
第四代,1983~1999年。特点是：
（ 1）能完成对整个车间的监控，可在 CRT上显示多种多样的现场图像,CRT的画面可代替仪表盘的控制，
做各种控制和管理操作，十分灵活方便。最大内存为 896K，为第三代 PLC的 20倍左右；
（ 2）有的采用 32位微处理器（型号为 NS16032），
可以将多台 PLC连接起来与大系统连成一体，网络资源可以共享；
（ 3）编程语言除了传统的梯形图、流程图、语句表等以外，还有用于算术运算的 BASIC语言，用于机床控制的数控语言等。
典型产品有：美国 GOULD公司的 A5900及 MODULAR
SYSTEMS RESEARCH公司的 IAC系列；德国 SIEMENS
公司的 S7系列。
第五代,2000年到现在。特点是：
（ 1）采用 32位微处理器，速度更快（几十纳秒）；
（ 2）开发各种智能化模块；
（ 3）液晶显示或触摸屏。
可编程序控制器的发展有 200多家企业生产 PLC产品美国 PLC发展得最快：
1984年有 48家，生产 150多种 PLC；
1987年有 63家，生产 243种 PLC；
1996年有 70余家，生产近 300种 PLC。
著名厂家有 A-B（ Allen-Bradley）艾伦 -布拉德利公司,MODICON莫迪康公司,GE-FSNUC公司,TI
（ Texas Instrument）德州仪器公司，
WESTHOUSE Electric西屋电气公司,IPM
（ International Parallel Machines）国际并行机器公司等。
可编程序控制器的发展欧洲 PLC的厂家有 60余家,
西门子（ Siemens）于 1973年研制出第一台
PLC。
金钟默勒 （ Klockner Moeller Gmbh），
AEG，
法国的 TE(Telemecanique） (施耐德）
瑞士的 Selectron公司等。
可编程序控制器的发展
1971年，日本从美国引进 PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台 PLC。
日本生产 PLC的厂家有 40余家：
三菱电机 (MITSUBISHI),欧姆龙 (OMRON),
富士电机（ Fuji Electric）,东芝
（ TOSHIBA）,
光洋（ KOYO),松下电工（ MEW）,
和泉（ IDEC）,夏普 (SHARP）,
安川等公司。
可编程序控制器的发展我国在 70年代末和 80年代初开始引进 PLC：
北京机械工业自动化研究所，
上海工业自动化仪表研究所，
大连组合机床研究所，
成都机床电器研究所，
中科院北京计算机所及自动化所，
长春一汽，
上海起重电器厂，
上海香岛机电公司，
上海自力电子设备厂等单位。
以上诸单位都没有形成规模化生产。
可编程序控制器的发展
辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产
PLC；
无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;
中美合资的厦门 A— B公司生产的 PLC；
上海香岛机电公司引进技术生产的 PLC;
上海 OMRON公司 ;
西安 Siemens公司等。
PLC著名品牌
1993年中国 PLC市场排行榜上的世界十大厂家：
美国 A－ B公司 （ Allen－ Bradley）
德国西门子公司（ Siemens）
美国 GE－ Fanuc公司
美国的莫迪康（ Modicon）和法国的 TE电器公司
日本欧姆公司（ OMRON）
日本三菱电机株式会社（ MITSUBISHI）
日本富士电机株式会社（ Fuji Electric）
日本东芝公司（ TOSHIBA）
日本的光洋电子（ KOYO）和中国的华光电子 (CKE）
日本松下电工株式会社（ MEW）,Matsushita Electric
Works Ltd）
PLC著名品牌根据美国 Automation Research Co.(ARC)
的商情调查，在 1994年 PLC市场上，最大的 5家 PLC制造商是,
SIEMENS，西门子
Allen－ Bradley（ Rockwell),罗克维尔
AEG Schneider，施耐德三菱电机,
OMRON(立石电机）
（ 1996年中国 PLC市场）
可编程序控制器的发展 趋势
（ 1）与计算机联系密切
（ 2）发展多样化 （小型或大容量）
（ 3）模块化
（ 4）网络与通信能力增强
（ 5）多样化与标准化
（ 6）工业软件发展迅速
1.3 特点
可靠性高可靠性高 (在软硬件上采取措施，平均无故障时间 3--5万小时）
功能强大 （ A/D,D/A,PID,联网等）
通用性强 （标准 I/O接口）
编程简单,使用方便
体积小、结构紧凑、安装、维护方便
1.3 特点主要缺点：
主要是 PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议,I/O
模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。
编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。
SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在 Windows平台下，结合 IEC1131－ 3国际标准的新一代开放体系结构的 PLC。
1.4 分类
1,从结构上
可编程序控制器从结构上可分为 整体式 和 模块式 。
整体式 PLC,又称单元式或箱体式 。 整体式
PLC是将电源,CPU,I／ 0部件都集中装在一个机箱内 。 一般小型 PLC采用这种结构 。
1.4 分类
模块式 PLC：将 PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块,I／ 0模块、电源模块和各种功能模块。模块式 PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型
PLC采用模块式结构，有的小型 PLC也采用这种结构。
有的 PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式 PLC
模块式
Power in a Small Package!!
电源模块
CPU模块 IO模块底 板
2.从规模上（ 按 I／ O点数分类）
I／ O点数小于 32为微型 PLC；
I／ O点数在 32～ 128为微小型 PLC；
I／ O点数在 128～ 256为 小型 PLC；
I／ O点九在 256～ 1024为 中型 PLC；
I／ O点数大于 1024为 大型 PLC；
I／ O点数在 4000以上为超大型 PLC。
以上划分不包括模拟量 I／ 0点数，且划分界限不是固定不变的。
1.5 应用
PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、
纺织、电力、电子、食品,交通等行业。经验表明,80 ％以上的工业控制可以使用 PLC来完成。
在日本，凡 8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用 PLC来取代。
1.5 应用
比如在工业方面：
1） 开关量控制,如逻辑,定时,计数,顺序等；
2） 模拟量控制,部分 PLC或功能模块具有 PID控制功能,可实现过程控制；
3） 监控,用 PLC可构成数据采集和处理的监控系统；
4） 建立工业网络,为适应复杂的控制任务且节省资源,可采用单级网络或多级分布式控制系统 。
只有想不到,没有做不到 ！
本章小结
理解：可编程控制器定义
掌握：常用 PLC生产厂家和型号及分类、特点
了解：发展，应用
