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1、S7 200PLC原理及应用 深圳职业技术学院 电话 13714322840 第一章 概述 PLC应用的广泛性与重要性 什么是PLC PLC的基本结构 PLC的应用领域 PLC的由来和历史 PLC的主要特点 PLC的一些高级话题 2020 3 182Shenzhen Polytechnic PLC应用的广泛性与重要性 PLC应用的广泛性 现代流程工业 化工 电力 冶金等 离散制造业 汽车 大型装备制造 家电行业 物流 货舱控制 农业 气象 航天领域 PLC的重要性 重要专业课 必须掌握的工作技能 2020 3 183Shenzhen Polytechnic PLC是什么 PLC在工厂 感性认识
2、 某钢铁公司的工业加热炉现场 2020 3 184Shenzhen Polytechnic PLC是什么 PLC在工厂 感性认识 某钢铁公司的锅炉现场和加热炉现场 2020 3 185Shenzhen Polytechnic PLC是什么 IEC的标准定义 1 专为工业环境下应用设计的数字运算操作的电子系统 3 通过数字式 模拟式的输入 输出控制各类型的机械或生产过程 4 按易于使工业控制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 2 采用可编程程序存储器 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指令 2020 3 186Shenzhen Polytechnic P
3、LC的基本结构 2020 3 187Shenzhen Polytechnic PLC的应用领域 数字量逻辑控制 运动控制 闭环过程控制 数据处理 通信联网 2020 3 188Shenzhen Polytechnic PLC的由来和历史 关于PLC的疑惑 从我们对于实际的工厂自动化可以看出 PLC programmable logic controller 是广泛用在自动化领域内的控制器 它不仅可以根据系统工艺要求实现工业过程的 顺序控制 还可以实现温度 流量 压力 液位等模拟量的控制 Question 为什么PLC即能控制模拟量又可控制逻辑变量 只强调 可编程 逻辑 控制器 answer P
4、LC开始是从继电器逻辑控制而来的 主要是来实现顺序控制 的 后来模拟量的控制是与DCS融合的结果 历史原因 2020 3 189Shenzhen Polytechnic PLC的由来和历史 1 继电器控制 2 问题 它是用弱电信号控制强电的电力控制系统 如下图所示 复杂 故障查找和调试都是十分麻烦 通用性和灵活性差 项目改造工期长 费用高 2020 3 1810Shenzhen Polytechnic PLC的由来和历史 3 解决方案 PLC GM10条 这些问题需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制 使得电器控制系统更加灵活 适应于工艺变动 能用在工业现场 能改变其控制 逻辑 而不需
5、要改动组成他的元件和修改 内部接线 出现故障易于诊断和维护 与IEC的标准定义相印证 2020 3 1811Shenzhen Polytechnic PLC的主要特点 编程方法简单易学 功能强 性能价格比高 硬件配套齐全 用户使用方便 适应性强 可靠性高 抗干扰能力强 系统的设计 安装 调试工作量少 维修工作最小 维护方便 体积小 能耗低 2020 3 1812Shenzhen Polytechnic 可编程控制器发展趋势 n高性能 高速度 大容量 n微型化 n分布式I O和智能I O 分布式I O灵活的连接现场设备 解决远程控制与分散控制 2020 3 1813Shenzhen Polyte
6、chnic 分布式I O ET200M n分布式I O ET 200M n安装在控制室或现场 n采用S7 300系列完整的 I O 产品体系 n用于防爆区内的本安模板Ex nHART 协议模拟量输入模板 n通过PROFIBUS DP 连接AS与I O n可选光缆连接 n通信线缆冗余 2020 3 1814Shenzhen Polytechnic 分布式I O ET200iS 2 x AO HART 2 x AI HART 2 x AI RTD 2 x AO 0 20mA 4 x DI Namur 防爆区域解决方案 2020 3 1815Shenzhen Polytechnic 可编程控制器发展
7、趋势 n可编程程序控制器编程语言的标准化 nPLC的网络化 n其他趋势 高级话题 2020 3 1816Shenzhen Polytechnic PLC的一些高级话题 nPLC在整个现代的自动化工厂所处的地位 与工厂的综 合自动化 nPLC PC 工业PC 甚至单片机 ARM DSP CPLD 有什么区 别与联系 如果不仅仅考虑应用那么我们是否可以开发 出PLC 国内浙大中控 安控等开发出PLC产品 n基于PC的软PLC的研究方向与产品 siemense WinAC 研华ADAM 5501 P30等 n在PLC控制系统中所包含的 3C computer control communicatio
8、n 2020 3 1817Shenzhen Polytechnic 工厂综合自动化 概貌 ERP MES PCS Industrial Ethernet Fast Ethernet PROFIBUS DP COx NOx AS 417 AS 416 AS 414ET 200M Ex I O HART PROFIBUS DP DP PA Link ET 200i S PROFIBUS PA PROFIBUS DP SAP R 3 Office LAN Ethern et Office LAN Ethern et 工厂 维护 工厂 信息 PCS 7 OPC Server Internet Intr
9、an et 工厂优 化先进 控制软 件包 OS LAN Ethern et OS 客户机 多客户机 OS 服务器 冗余 批处理 服务器 客户机 服务 器 ES SIMATIC PDM Engineerin g Toolset OS 单站 多屏 PROFIBUS PA ET 200M Fail Safe DP PA Link AS 414 F FH AS 417 F FH ET 200M PROFIBUS DP O S O P AS 414 H AS 417 H ET 200M PROFIBUS DP DP PA Link PROFIBUS PA Y Link COx NOx OS ES PCS
10、 7 启动包 AS 414 2020 3 1818Shenzhen Polytechnic 工厂综合自动化 简化 ET 200M 标准接口 MIS ERP 资产管理 控制器 S7 400 工业以太网 SIMATIC PCS 7 工程师站 SIMATIC PDM PROFIBUS PA PROFIBUS DP HART PROFIBUS PA 现场设备 SIPART PSSITRANS P PROFIBUS DP 现场总线 PROFIBUS DP SIPOS 3 5 SIPART DR SIMOVERT SIMOCODE DP PA Link ET 200iS 4 20 mA HART 4 20
11、 mA HART I O module 4 20 mA HART SITRANS F 2020 3 1819Shenzhen Polytechnic 徐州炼焦气化厂系统配置图 焦炉控制室 东厂调度室 硫铵控制室冷凝控制室粗苯控制室煤气鼓风机控制室 ET200M ET200M ET200M ET200M ET200M ET200M ET200M ET200M OLM 工程师站 冗余环形工业以太网100M S 煤气鼓风机 操作站 操作站操作站 AS 414H冗余控制站 冗余PROFIBUS DP 光纤 煤塔计量红外测温 厂级 管理 系统 推焦管理 操作站操作站操作站操作站操作站 ET200M ET
12、200M ET200M ET200M ET200M 2020 3 1820Shenzhen Polytechnic PLC控制所体现的3C 2020 3 1821Shenzhen Polytechnic 本节的主要内容小结 什么是PLC PLC的基本结构 PLC实现的两大类控制 PLC的由来和历史 主要的PLC PLC的主要特点 PLC控制在整个工厂综合自动化的层次 2020 3 1822Shenzhen Polytechnic 本课程的重点内容 n本课程将以西门子s7 200PLC为例 重点 来学习以下内容 PLC的硬件组成和工作原理 难点 PLC的指令系统与编程初步 PLC顺序控制程序设计
13、技术 难点 PLC模拟量控制 PLC在工业过程中应用问题 2020 3 1823Shenzhen Polytechnic 第2章 PLC的硬件结构与工作原理 PLC的硬件结构 n整体式PLC CPU模块 I O模块和电源模块 在一个箱形机壳内 n模块式PLC 1 物理结构 2020 3 1825Shenzhen Polytechnic CPU模块中的存储器 n随机存储器 RAM 读 写 掉电丢失 工作速度快 n只读存储器 ROM 读 不能写 掉电保存 用来存放PLC的系统程序 n可以电擦除可编程的只读存储器 EEPROM 读 写 非易失性 随机存取 存储器系统包括 系统程序存储器和用户程序存储
14、器 系统程序是PLC的操作系统 存在ROM中 用户程序是由用户编写的系统程序 2020 3 1826Shenzhen Polytechnic I O模块 n输入模块 见图2 3 2020 3 1827Shenzhen Polytechnic I O模块 n输出模块 见图2 4 2 5 2020 3 1828Shenzhen Polytechnic 输出模块 n数字量输出电路的功率元件包括 小型继电器 和场效应管 n特点 1 继电器输出模块电压范围广 承受过载能力强 动 作速度慢 2 场效应管用于直流负载 可靠性高 反应速度快 寿命长 过载能力差 2020 3 1829Shenzhen Poly
15、technic PLC的工作原理 n用触点和线圈实现逻辑运算 布尔量 2020 3 1830Shenzhen Polytechnic 用触点线圈实现逻辑运算 2020 3 1831Shenzhen Polytechnic PLC的工作模式 nPLC的工作模式 RUN模式 执行用户程序 STOP模式 创建和编辑用户程序 设置PLC的硬件功 能 并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC n改变工作模式的方法 用模式开关改变工作方式 用STEP7 Micro WIN32软件改变工作方式 n在程序中改变工作模式 2020 3 1832Shenzhen Polytechnic PLC工作原理 读取输入 执
16、行用户程序 通信处理 CPU自诊断测试 改写输出 中断程序的处理 立即I O的处理 2020 3 1833Shenzhen Polytechnic PLC的工作过程 2020 3 1834Shenzhen Polytechnic PLC工作原理 n扫描工作方式 n读取输入 1 过程映像区 2 读取过程 读取数字量输入的状态 ON OFF 外部输入电路闭合 过程映像为1 梯形图常开触点 接通 常闭触点断开 外部输入电路断开 过程映像为0 梯形图常开触点 断开 常闭触点接通 2020 3 1835Shenzhen Polytechnic PLC工作原理 n执行用户程序 1 读I O映像寄存器以及其他位元件 2 执行指令 进行逻辑运算 从左到右 从上到下 3 运算结果写入输出映像寄存器 n注意 1 在程序执行过程中 输入变化不影响结果 2 I O映像寄存器优点 2020 3 1836Shenzhen Polytechnic PLC工作原理 n通讯处理 处理从通信接口或智能模块接收到信息 读通信数据 放缓充区 nCPU自诊断测试 1 自动定期检查CPU模块操作和扩展模块操作 2 复位监控程序
