可編程控制器技術(shù) 課件 任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)PLC

任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)PLC主講人：XXX時(shí)間：20XX.XX1.任務(wù)要求及分析015.任務(wù)實(shí)施步驟052.PLC概述026.任務(wù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)063.PLC基本結(jié)構(gòu)037.任務(wù)拓展074.PLC工作原理048.總結(jié)與展望08CONTENTS目錄1.任務(wù)要求及分析01通過專業(yè)工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)站，如工控網(wǎng)，查詢PLC概念，理解其在自動(dòng)化控制中的核心地位，作為工業(yè)控制的大腦，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行。訪問西門子、三菱等PLC廠商官網(wǎng)，獲取品牌歷史，了解其在工業(yè)領(lǐng)域的深厚積累，西門子從電氣起家，三菱以機(jī)械制造聞名，都拓展至PLC領(lǐng)域?；ヂ?lián)網(wǎng)查詢PLC概念在工業(yè)論壇討論P(yáng)LC高可靠性特點(diǎn)，如在鋼鐵廠高溫環(huán)境下，PLC穩(wěn)定運(yùn)行，保障設(shè)備安全，避免因控制故障導(dǎo)致生產(chǎn)事故。探討PLC模塊化優(yōu)勢(shì)，在大型化工企業(yè)，可根據(jù)生產(chǎn)需求靈活擴(kuò)展I/O模塊，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝控制，滿足多樣化生產(chǎn)需求。討論P(yáng)LC特點(diǎn)及場(chǎng)景在工控案例庫(kù)中，查找汽車制造領(lǐng)域PLC應(yīng)用案例，如大眾汽車工廠，PLC控制生產(chǎn)線自動(dòng)化裝配，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)裝配。搜索食品加工行業(yè)案例，如可口可樂飲料生產(chǎn)線，PLC控制灌裝、封蓋、貼標(biāo)等環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品一致性，提升生產(chǎn)自動(dòng)化水平。收集PLC品牌型號(hào)及案例調(diào)研報(bào)告撰寫，以“PLC在智能制造中的應(yīng)用”為題，分析PLC在汽車、電子等行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)其對(duì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的推動(dòng)作用。制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，每周學(xué)習(xí)PLC編程基礎(chǔ)，每月完成一個(gè)小型PLC項(xiàng)目實(shí)踐，如實(shí)現(xiàn)小型自動(dòng)化生產(chǎn)線控制，逐步提升技能。完成調(diào)研報(bào)告與計(jì)劃任務(wù)要求研究PLC起源，從1960s美國(guó)汽車制造業(yè)需求出發(fā)，分析繼電器系統(tǒng)缺陷，如故障率高、維護(hù)難，促使PLC誕生，滿足工業(yè)控制新需求。掌握PLC定義，依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）定義，明確其為工業(yè)專用數(shù)字運(yùn)算系統(tǒng)，可編程存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)多種控制功能。了解PLC分類，按I/O點(diǎn)數(shù)與容量分，小型機(jī)適用于小型自動(dòng)化設(shè)備，中型機(jī)適合中等規(guī)模產(chǎn)線，大型機(jī)用于大型復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)。理解起源定義分類練習(xí)信息收集，通過關(guān)鍵詞搜索，如“PLC品牌”“應(yīng)用案例”，獲取大量資料，篩選有用信息，為報(bào)告撰寫提供素材。學(xué)習(xí)報(bào)告撰寫，按照摘要、引言、方法、結(jié)果與分析結(jié)構(gòu)，撰寫調(diào)研報(bào)告，鍛煉邏輯思維與文字表達(dá)能力。實(shí)踐信息收集與報(bào)告撰寫學(xué)習(xí)PLC基本結(jié)構(gòu)，熟悉CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元等核心組件功能，如CPU執(zhí)行指令，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序，輸入/輸出單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。理解PLC工作流程，從工作模式（STOP、STARTUP、RUN）入手，分析掃描周期各階段（輸出刷新、輸入采樣、程序執(zhí)行等）作用。掌握結(jié)構(gòu)與流程任務(wù)分析2.PLC概述021960s美國(guó)汽車制造業(yè)快速發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)故障率高、維護(hù)難，無法滿足生產(chǎn)需求，促使PLC誕生。GM提出10項(xiàng)招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，如編程靈活、模塊化、高可靠性等，為PLC發(fā)展奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)其技術(shù)進(jìn)步。1960s美國(guó)汽車制造業(yè)需求1969年DEC公司推出PDP-14，這是第一臺(tái)PLC，標(biāo)志著PLC時(shí)代的開啟，開啟工業(yè)自動(dòng)化新紀(jì)元。PDP-14采用模塊化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展和維護(hù)，滿足當(dāng)時(shí)工業(yè)控制對(duì)靈活性和可靠性的要求。第一臺(tái)PLC誕生產(chǎn)生背景0102國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）定義PLC是工業(yè)專用數(shù)字運(yùn)算系統(tǒng)，具有可編程存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)邏輯、順序、定時(shí)等多種控制功能。該定義明確了PLC的核心功能和應(yīng)用領(lǐng)域，使其區(qū)別于其他電子設(shè)備，專注于工業(yè)自動(dòng)化控制。名稱演變?yōu)楸苊馀c個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）混淆，PLC名稱從“ProgrammableController”演變?yōu)椤癙rogrammableLogicController”。名稱變化更準(zhǔn)確地反映了PLC的功能特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)其邏輯控制能力，而非通用計(jì)算功能。定義按I/O點(diǎn)數(shù)與容量小型機(jī)（<256點(diǎn)，2KB）：適用于小型自動(dòng)化設(shè)備，如小型機(jī)床、包裝機(jī)等，成本低、操作簡(jiǎn)單。中型機(jī)（256-2048點(diǎn)，2-8KB）：適合中等規(guī)模產(chǎn)線，如汽車零部件生產(chǎn)線，功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性強(qiáng)。大型機(jī)（>2048點(diǎn)，>8KB）：用于大型復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)，如化工廠、發(fā)電廠等，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝控制。按結(jié)構(gòu)整體式（小型機(jī)）：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，適用于空間有限的場(chǎng)合，如小型自動(dòng)化設(shè)備控制柜內(nèi)。模塊式（中/大型機(jī)）：可根據(jù)需求靈活配置模塊，如增加I/O模塊、通信模塊等，滿足復(fù)雜控制需求。分類3.PLC基本結(jié)構(gòu)03CPU是PLC的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行指令、處理運(yùn)算，如邏輯運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算等，確?？刂迫蝿?wù)準(zhǔn)確執(zhí)行。高性能CPU可提高PLC的響應(yīng)速度和處理能力，滿足復(fù)雜控制任務(wù)需求，如在高速生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)控制。CPU系統(tǒng)程序存儲(chǔ)在ROM中，用于PLC的系統(tǒng)管理和運(yùn)行，如操作系統(tǒng)、通信協(xié)議等，保證PLC基本功能。用戶程序存儲(chǔ)在RAM中，可編程存儲(chǔ)器允許用戶根據(jù)需求編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化控制功能。存儲(chǔ)器輸入單元采用光電隔離保護(hù)，防止外部干擾信號(hào)進(jìn)入PLC，提高系統(tǒng)可靠性，如在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下。輸出單元類型多樣，包括直流、交流、繼電器、晶體管、晶閘管等，可驅(qū)動(dòng)不同類型的外部負(fù)載。輸入/輸出單元電源為PLC提供穩(wěn)定的電壓，支持24V外設(shè)，確保PLC正常運(yùn)行，如為傳感器、執(zhí)行器等供電。高質(zhì)量電源可提高PLC的抗干擾能力和可靠性，避免因電源問題導(dǎo)致控制故障。電源通信接口用于PLC之間的擴(kuò)展與聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC協(xié)同工作，如在大型分布式控制系統(tǒng)中。支持多種通信協(xié)議，如以太網(wǎng)、Profibus等，可與上位機(jī)、其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通信接口核心組件輸入部分外部信號(hào)通過輸入繼電器進(jìn)入PLC，實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和隔離，如傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC可識(shí)別的信號(hào)。輸入繼電器狀態(tài)存儲(chǔ)在輸入映像區(qū)，供用戶程序讀取，實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)與內(nèi)部程序的連接。輸出部分PLC根據(jù)用戶程序的控制邏輯，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，如電機(jī)、電磁閥等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行。輸出部分采用光電隔離保護(hù)，防止外部負(fù)載對(duì)PLC的干擾，提高系統(tǒng)可靠性。內(nèi)部控制用戶程序采用梯形圖邏輯實(shí)現(xiàn)控制功能，梯形圖直觀易懂，便于工程師編程和維護(hù)。PLC按照梯形圖邏輯順序掃描執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的處理和輸出控制。等效電路模型4.PLC工作原理0401在STOP模式下，PLC程序停止運(yùn)行，但可進(jìn)行項(xiàng)目下載，便于程序更新和調(diào)試。此模式下PLC處于待機(jī)狀態(tài)，節(jié)省能耗，同時(shí)為程序修改和優(yōu)化提供便利。STOP模式02STARTUP模式是初始化過渡階段，PLC的綠色和黃燈交替閃爍，表示系統(tǒng)正在初始化。該模式用于PLC啟動(dòng)時(shí)的硬件檢測(cè)和軟件加載，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。STARTUP模式03RUN模式下，PLC綠燈常亮，表示程序正在執(zhí)行，PLC按照掃描周期循環(huán)運(yùn)行。此模式下PLC實(shí)時(shí)響應(yīng)輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。RUN模式工作模式輸出刷新輸出刷新階段，PLC更新輸出鎖存電路，將內(nèi)部輸出映像區(qū)的狀態(tài)輸出到外部負(fù)載。該階段確保輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，避免因信號(hào)延遲導(dǎo)致控制失誤。輸入采樣輸入采樣階段，PLC讀取外部輸入信號(hào)的狀態(tài)，并將其存儲(chǔ)到輸入映像區(qū)，供用戶程序讀取。輸入采樣采用批量處理方式，提高采樣效率，避免信號(hào)抖動(dòng)對(duì)采樣結(jié)果的影響。程序執(zhí)行程序執(zhí)行階段，PLC按照梯形圖邏輯順序掃描執(zhí)行用戶程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的處理和輸出控制。順序掃描方式確保程序執(zhí)行的邏輯性和順序性，避免因程序混亂導(dǎo)致控制故障。自診斷自診斷階段，PLC檢測(cè)硬件異常，如電源故障、通信錯(cuò)誤等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題。自診斷功能提高了PLC的可靠性和維護(hù)性，減少因硬件故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。中斷處理中斷處理階段，PLC響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高的事件，如緊急停止信號(hào)，確保系統(tǒng)安全。中斷處理機(jī)制提高了PLC的響應(yīng)速度和安全性，避免因事件處理不及時(shí)導(dǎo)致事故。掃描周期循環(huán)掃描與批量處理PLC采用循環(huán)掃描和批量處理方式，確保信號(hào)處理的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，避免信號(hào)抖動(dòng)影響。該方式提高了PLC的控制精度和穩(wěn)定性，適用于工業(yè)自動(dòng)化控制場(chǎng)景。串行執(zhí)行PLC程序采用串行執(zhí)行方式，按照梯形圖邏輯順序依次執(zhí)行，避免因并行執(zhí)行導(dǎo)致的信號(hào)沖突。串行執(zhí)行方式確保程序執(zhí)行的邏輯性和順序性，提高控制系統(tǒng)的可靠性。特點(diǎn)5.任務(wù)實(shí)施步驟05使用關(guān)鍵詞“PLC品牌”“應(yīng)用案例”“S7-1200硬件”在搜索引擎中搜索，獲取大量相關(guān)資料。在專業(yè)工業(yè)自動(dòng)化論壇中，查找PLC應(yīng)用案例討論帖，獲取實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)和問題。關(guān)鍵詞搜索制造業(yè)：汽車制造、電子設(shè)備制造等，PLC控制生產(chǎn)線自動(dòng)化裝配，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。自動(dòng)化產(chǎn)線：食品加工、制藥等行業(yè)，PLC控制灌裝、包裝等環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品一致性。智能設(shè)備：智能家居、智能工廠等領(lǐng)域，PLC實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化控制和管理。案例方向信息收集選題示例PLC發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)：分析PLC在不同行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)未來發(fā)展趨勢(shì)，如智能化、網(wǎng)絡(luò)化。常用品牌對(duì)比（西門子、三菱、匯川）：從品牌歷史、產(chǎn)品特點(diǎn)、市場(chǎng)占有率等方面進(jìn)行對(duì)比分析。S7-1200硬件組成解析：詳細(xì)分析西門子S7-1200的硬件結(jié)構(gòu)，包括CPU、存儲(chǔ)器、I/O模塊等。報(bào)告結(jié)構(gòu)摘要（10分）：簡(jiǎn)要介紹報(bào)告主題、研究方法和主要結(jié)論，突出重點(diǎn)內(nèi)容。引言（10分）：闡述研究背景和目的，說明研究的重要性和必要性。方法（10分）：介紹信息收集和分析方法，如關(guān)鍵詞搜索、案例分析等。結(jié)果與分析（30分）：詳細(xì)展示調(diào)研結(jié)果，結(jié)合數(shù)據(jù)和案例進(jìn)行深入分析，提出見解和建議。0102調(diào)研報(bào)告撰寫6.任務(wù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)06報(bào)告結(jié)構(gòu)合理，內(nèi)容邏輯連貫，數(shù)據(jù)來源可靠，確保報(bào)告的準(zhǔn)確性和可信度。數(shù)據(jù)分析深入，能夠從多個(gè)角度對(duì)PLC的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析，提出有價(jià)值的見解。邏輯清晰、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確+對(duì)PLC在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行深度分析，如在汽車制造中的高效率、在化工行業(yè)的高可靠性。結(jié)合實(shí)際案例，說明PLC在實(shí)際應(yīng)用中的效果和價(jià)值，為讀者提供直觀的認(rèn)識(shí)。深度分析應(yīng)用場(chǎng)景+調(diào)研報(bào)告（60分）在任務(wù)實(shí)施過程中，工具擺放整齊，工作環(huán)境整潔，體現(xiàn)良好的工作習(xí)慣和素養(yǎng)。保持工作區(qū)域的整潔和有序，有助于提高工作效率和質(zhì)量。工具擺放、環(huán)境整潔5S素養(yǎng)（20分）表達(dá)溝通與團(tuán)隊(duì)協(xié)作在任務(wù)實(shí)施過程中，團(tuán)隊(duì)成員之間溝通順暢，協(xié)作默契，能夠高效完成任務(wù)。通過團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力，為未來的職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。發(fā)展素養(yǎng)（20分）7.任務(wù)拓展07記錄實(shí)訓(xùn)室PLC品牌與型號(hào)，如西門子S7-1200，了解其在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。分析硬件資源，包括I/O模塊、通信接口等，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目提供參考。目標(biāo)01以表格形式對(duì)比不同PLC的硬件資源，突出各型號(hào)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。對(duì)每種PLC的功能進(jìn)行總結(jié)，說明其在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的適用性。輸出02實(shí)訓(xùn)室PLC調(diào)研8.總結(jié)與展望08信息檢索與報(bào)告撰寫能力提高了信息檢索能力，能夠快速準(zhǔn)確地獲取PLC相關(guān)資料，為后續(xù)學(xué)習(xí)和研究提供支持。鍛煉了報(bào)告撰寫能力，掌握了調(diào)研報(bào)告的基本結(jié)構(gòu)和撰寫方法，能夠清晰地表達(dá)研究成果。PLC定義、分類、結(jié)構(gòu)、工作原理通過本次任務(wù)，深入理解PLC的定義、分類、基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握其在工業(yè)自動(dòng)化中的核心地位和作用。學(xué)習(xí)到PLC的多種分類方式，以及不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)應(yīng)用