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可编程序控制器应用

可编程序控制器应用. 王如松. 1. 为什么使用 PLC. 1.1 观看继电器、 PLC 动作及连线 组态王 Kingview 演示 要求：总结二者的特点. 1.2 继电器与 PLC 对比. PLC 继电器. 1. 不可编程 2. 功能单一 3. 用户使用方便。适应性不强。 4. 抗干扰能力强，产生电弧，引起干扰。 5. 系统的设计、安装、调试工作量大。 6. 维修工作量较大，维修不太方便 7. 体积大，能耗高 8. 使用导线多. 1. 编程方法简单易学

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可编程序控制器应用

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  1. 可编程序控制器应用 王如松

  2. 1.为什么使用PLC 1.1观看继电器、PLC动作及连线 组态王Kingview演示 要求：总结二者的特点

  3. 1.2 继电器与PLC对比 PLC 继电器 1.不可编程 2.功能单一 3. 用户使用方便。适应性不强。 4. 抗干扰能力强，产生电弧，引起干扰。 5.系统的设计、安装、调试工作量大。 6.维修工作量较大，维修不太方便 7.体积大，能耗高 8.使用导线多 1.编程方法简单易学 2.功能强，性能价格比高 3.硬件配套齐全．用户使用方便。适应性强 4.可靠性高。抗干扰能力强 5.系统的设计、安装、调试工作量少 6.维修工作量小，维修方便 7.体积小，能耗低 8.导线少

  4. 1.3 可编程序控制器的应用领域 • 1.数字量逻辑控制 • 2.运动控制 • 3.闭环过程控制 • 4.数据处理 • 5.通信联网

  5. 1.4可编程序控制器的发展趋势 1．向高性能，高速度、大容量发展 2．大力发展微型可编程序控制器 3. 大力开发智能型l／O模块和分布式I／O子系统 4．基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 5．可编程序控制器编程语言的标准化 6．可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 7．可编程序控制器的软件化与PC化 8．组态软件引发的上位计算机编程革命 9．可编程序控制器与现场总线相结合 思考一个问题：功能很强的PLC应该有哪些组成部分？

  6. 2. PLC基本组成 2.1可编程序控制器的基本结构 2.1.1基本结构 组成： 硬件：CPU模块、输入模块、输出模块、 编程装置。 软件： 系统程序、用户程序。

  7. 1. CPU模块 • 1）CPU芯片 • 作用： 在可编程序控制器控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。

  8. (1)诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 • (2)采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。 • (3)逐条读取指令，完成各种运算和操作。 • (4)将处理结果送至输出端。 • (5)响应各种外部设备的工作请求。

  9. 2）存储器： 作用：存放系统程序，用户程序和数据。 系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家设计，并存入ROM、EEPROM。用户不能修改。 用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，编制的程序，用户用编程器写入RAM或EEPROM。

  10. 类型 • (1)随机存取存储器(RAM) • 用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。 • (2)只读存储器(ROM) • ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序。

  11. (3)可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM或E2PROM) 它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程．兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。

  12. 2. I／0模块 作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。 1）输入模块 作用：接收和采集输入信号。 输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。

  13. 2）输出模块 作用：控制输出设备，执行装置。 输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，小型继电器。

  14. 3）模拟量输入接口：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准的模拟量信号： 电流信号：4~20mA 电压信号：1~10V 4）模拟量输出接口：将PLC运算处理的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要求信号 5）智能输入输出接口：自带CPU，由专门的处理能力，与主CPU配合共同完成控制任务，可减轻主CPU工作负担，又可提高系统的工作效率

  15. 3.编程装置 作用： 编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。 1）手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。 2）编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。

  16. 4.电源 可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V等直流电源。

  17. 2.1.2 可编程序控制器的物理结构 • 1整体式（ S7—200） • 2模块式 (s7—300和s7—400系列) • 2.1.3 可编程序控制器的外部接线 • CPU222模块的外部接线图

  18. 2.2 可编程序控制器的工作原理 • 2.2.1可编程序控制器的工作方式 • 工作状态： • STOP：创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并可下栽到PLC。 • RUN: 执行用户程序实现控制功能。 • 扫描工作方式。

  19. 2.2.2 可编程序控制器的工作原理 1.读取输入 2.执行用户程序 3.通信处理 4.自诊断测试 5.修改输出 6.中断程序的处理 7.立即I／O处理

  20. 2.2.3 输人／输出滞后时间 是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。

  21. 2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介 2.3.1 CPU模块 S7-200有5种CPU模块，。 2.3.2数字量扩展模块 当CPU I／O点数不够时，必须使用扩展模块的I／O点数 2.3.3模拟量输入输出扩展模块 模拟量扩展模块有3种。

  22. 2.3.4热电偶、热电阻扩展模块 EM231热电偶、热电阻模块. EM231热电偶模块。 2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块 2.3.6 STEP 7-Micro／WIN编程软件简介

  23. 2.4可编程序控制器的安装 2.4.1模块的安装 1.模块的安装。 2.现场接线端子排与可拆卸的端 子连接器。 3.输入输电源的连接。

  24. 2.4.2本机I／0与扩展l／O 本机I／O有固定的地址，扩展I／0点的地址由模块的类型和模块在同类I／O模块链中的位置来决定。 规则：1）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。 2）数字量I／0模块的地址以字节(8位)为单位，未用的位不会分配给I／0链中的后续模块。 3）模拟量扩展模块以2字节递增的方式来分配地址。 CPU224的I／0地址分配举例。

  25. 第3章可编程序控制器程序设计基础 3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构 3.2 存储器的数据类型与寻址方式 3.3 位逻辑指令3.4 定时器与计数器指令

  26. 3.1.1 可编程序控制器编程语言 的国际标准 1994年5月 可编程序控制器标准(IECll31). 组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。 编程语言标准。(IECll31．3) (1)顺序功能图(Sequential Function Chart)。 (2)梯形图(Ladder Diagram)。 (3)功能块图(Function Block Diagram)。 (4)指令表(Inst~ction List)。 (5)结构文本(structured Text)

  27. 1.顺序功能图(SFC) 这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。 顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元件。可以用顺序功能图来描述系统的功能。

  28. 2.梯形图(LAD) 组成： 由触点、线圈和用方框表示的功能块。 特点： 1）沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而是软件中编程元件。 2）假想的“能流”(POWeY Flow)，从左向右流动。 3）逻辑解算，从左至右，从上至下。 4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。

  29. 3.功能块图(FBD)

  30. 4. 语句表（STL） 指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。 5.结构文本(sT) 结构文本(sT)是为IECll31—3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。

  31. 3.2存储器的数据类型与寻址方式 3.2.1数据在存储器中存取的方式 1位、字节、字和双字 位(bit)：二进制数的1位只有0和1两种不同的取值。 字节(Byte)：8位二进制数组成1个字节。 字(Word)：两个字节。 双字（Double Word）：两个字。。

  32. 2.数据的存取方式 1）用1位二进制数表示的开关量 比如： I3. 2

  33. 2）多位二进制数 S7-200用2#表示二进制数。 比如： 2#10110110 3）十六进制数 S7-200用16#表示十六进制数。 比如： 16#1B

  34. 4.字节、字与双字VBl00 VWl00 VDl00

  35. 3．2．2不同存储区的寻址 1.输入映像寄存器(I)寻址 输入映像寄存器的标识符为I(I0.0-I15.7)，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。 I、Q、V、M、S、SM、L均可按位、字节、字和双字来存取。

  36. 2.输出映像寄存器(Q)寻址 输出映像寄存器的标识符为Q(Q0.0～Q15.7)，在扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。 3.变量存储器(v)寻址 程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。

  37. 4.位存储器(M)区寻址 内部存储器标志位(M0.0～M31.7)用来保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息。 5.特殊存储器(SM)标志位寻址 特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息如SM0.0、SM0.1、SM0.4和SM0.5

  38. 6.局部存储器(L)区寻址 S7-200有64个字节的局部存储器，其中60个可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。 7.定时器存储器(T)区寻址 S7-200有三种时基增量分别为1ms、10ms和100ms定时器。

  39. 8.计数器存储器(c)区寻址 计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，CPU提供加计数器、减计数器和加减计数器。 9.顺序控制继电器(s)寻址 顺序控制继电器(SCR)位用于组织机器的顺序操作，SCR提供控制程序的逻辑分段。

  40. 10.模拟量输入(AI)寻址 S7-200将现实世界连续变化的模拟量(如温度、压力、电流、电压等)用A／D转换器转换为1个字长(16位)的数字量，用区域标识符AI、数据长度(w)和字节的起始地址来表示模拟量输入的地址。

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