S7-1500 PLC应用技术 PPT课第1章 PLC概述.ppt

### S7-1500 PLC应用技术概述 #### 1.1 PLC的概念及应用 - **PLC的诞生背景**： - 1968年，通用汽车公司（GM）为了应对快速变化的生产工艺需求，寻求一种能够替代传统继电接触器控制系统的新型工业控制器。 - 1969年，美国数字设备公司（DEC）研发出第一台可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），并成功应用于GM的自动装配线。 - **PLC的定义**： - 国际电工委员会（IEC）定义PLC为一种专为工业环境设计的电子装置，具备数字运算能力。 - 它使用可编程存储器来存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟输入/输出来控制机械设备或生产过程。 - **PLC的发展历程**： - 上世纪80年代至90年代中期，PLC经历了快速发展期，增长率高达30%-40%。 - 这一时期，PLC增强了模拟量处理、数字运算、人机交互和网络通信能力，并开始进入过程控制领域，甚至在某些方面取代了传统的集散控制系统（DCS）。 - 目前全球有超过200家制造商提供超过300种型号的PLC产品，广泛应用于汽车制造、食品加工、化工、制药、金属加工、矿业和造纸等多个行业。 - **PLC的特点**： - **强大的抗干扰能力与高可靠性**：硬件层面采用大规模集成电路、隔离、滤波、屏蔽、接地等措施；软件层面采用周期扫描工作方式，内置故障检测和自诊断程序。 - **简便的控制系统结构与使用便利性**：控制系统结构简化，无需复杂硬件连线，体积小巧便于安装维护；编程采用梯形图形式，直观易学。 - **强大的功能与良好的通用性**：内部拥有大量编程元件，能够实现复杂的控制功能；标准化、系列化、模块化的硬件配置，可根据需求灵活配置系统。 #### 1.2 PLC的分类与产品介绍 - **PLC的分类**： - 根据规模大小可分为小型、中型和大型PLC； - 根据结构形式可分为整体式和模块式PLC； - 根据控制对象的不同可分为通用型和专用型PLC。 - **产品介绍**： - **西门子S7-1500系列**：属于高端PLC，以其卓越的性能、先进的技术和广泛的适用性著称。适用于各种工业自动化领域，如汽车制造、食品饮料加工、能源管理等。 #### 1.3 PLC系统构成及工作原理 - **PLC系统的基本构成**： - 输入模块：用于接收现场设备的状态信息或测量值。 - 输出模块：用于向外部设备发送控制信号。 - CPU（中央处理器）：负责执行用户程序，处理数据。 - 存储器：用于存放系统程序、用户程序和数据。 - **PLC的工作原理**： - 执行用户程序：CPU按照预定的扫描周期读取输入状态，执行用户程序，更新输出状态。 - 数据交换：与外部设备进行数据交换，如通过通信接口与其他PLC或上位机交换数据。 - 故障诊断：内置自诊断功能，实时监控系统运行状态，及时发现并报告故障。 #### 1.4 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 - **控制方式**： - **PLC控制系统**：采用微处理器作为核心，通过编程实现控制逻辑，灵活性高，易于修改和扩展。 - **继电器控制系统**：基于硬连线逻辑，修改控制逻辑需重新布线，灵活性较低。 - **可靠性与维护**： - **PLC控制系统**：具备自诊断功能，易于维护，抗干扰能力强。 - **继电器控制系统**：机械触点易磨损，维护成本高，受环境因素影响大。 - **经济性与应用范围**： - **PLC控制系统**：初期投资较高，但长期来看由于其高效率、灵活性及维护简便等特点，总体成本更低。 - **继电器控制系统**：初期成本相对较低，但在复杂控制场合下不经济。 S7-1500系列PLC作为现代工业自动化领域的佼佼者，不仅具备传统PLC的所有优势，还拥有更高的性能和更广泛的适用性，是当前工业自动化控制领域的首选解决方案之一。