第一讲 PLC的发展、分类及应用
教学对象 教学目标 教学重点 教学难点 教学方法 授课时间 使用教材 机电一体化技术专业学生 了解PLC的发展、特点、分类、应用、结构和工作原理 PLC的结构和工作原理 工作原理 讲授法、演示法 2学时 《可编程控制器原理及应用》孙平主编 高等教育出版社 2003年1月 教学过程 一．PLC的产生 可编程序逻辑控制器PLC产生于1969年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。 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。 1985年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。 二．PLC的发展 1. 发展及现状 2. 发展趋势 （1）与计算机联系密切 （2）发展多样化 （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 三．PLC的特点 1. 可靠性高 2. 功能强大 3. 简单方便 四．PLC的分类 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。 2. 从规模上 按PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大型。 五．PLC的应用 1. 工业 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。 2. 其他行业 可编程序控制器在其他行业的应用也日益广泛：在国防和民用，如建筑，环保，家用电器等。
六． PLC的结构和工作原理 （一）．结构 PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。 1． 中央处理单元 按钮继电器触点输入单元CPU存储器电源部分输出单元接触器电磁阀行程开关指示灯编程器或其他设备 图2.1 结构简中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU的主要功能： 1）从存储器中读取指令 2）执行指令 3）顺序取指令 4）处理中断 2．存储器 1）只读存储器 2）随机存储器RAM 3. 输入输出单元 （1）输入接口电路 （2）输出接口电路 通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图2.2和图2.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。 图2.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1。即输入映像寄存器的对应位由0变为1。 输入1输入 n内部电路COM
图2.2 直流输入电路图 输入1输入n.内部电路COM 图2.3 交流输入电路图 （二） 工作原理 1. 循环扫描 PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图2.4所示。 开 始内部处理通信处理否RUN方式？是输入扫描执行用户程序输出处理 图2.4 工作原理图 图2.4中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。 可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图2.5所示。 PLC执行的五个阶段，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。
按钮按钮输入映象寄存器程序执行输出映象寄存器接触器输入电路（ ）输出电路 图2.5 程序执行原理图 2. 与计算机的异同 相同点： （1）基本结构相同 （2）程序执行原理相同 不同点： 两者的不同点主要体现在工作方式上。 3. 与继电接触器的异同 相同点： 图形结构和逻辑关系相同。 不同点： （1）实现原理不同 （2）工作方式不同 七．技术性能指标 1. 外形尺寸 2. 输入输出点数 3. 机器字长 4. 速度 5. 指令系统 6. 存储器容量 7. 扩展性 8. 通信功能 八．编程语言 1. 梯形图 2. 语句表 3. 逻辑符号图 4. 高级语言 思考题（作业）：P27第3和第4题 课后小记：
第二讲 S7-200 系列可编程序控制器基本知识
教学对象 教学目标 教学重点 教学难点 教学方法 授课时间 使用教材 机电一体化技术专业学生 以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序控制器为例，了解可编程序控制器的系统组成，了解PLC扫描周期及工作方式，了解I/O扩展。 S7-200 PLC系统组成 工作方式 讲授法、演示法 2学时 《可编程控制器原理及应用》孙平主编 高等教育出版社 2003年1月 教学过程 一．S7-200 PLC系统基本构成 SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图3.1所示。 图3.1 S7-200 PLC系统组成 系统基本构成： 1. 硬件 （1）基本单元 （2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 2. 工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。 二．主机结构 1. 各CPU介绍及I/O系统 （1） 主机外形 SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图3.2所示：