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1、目 录第一章 概 述3一、PLC的分类及特点3二、PLC的结构与工作原理5三、S7-200 PLC的硬件组成及指令系统6四、PLC控制系统的设计与故障诊断7五、PLC的应用及展望8第二章 实训项目10PLC基本技能实操10实训一 PLC认知实训10实训二 典型电动机控制实操13实训三 数码显示控制16实训四 抢答器控制18实训五 音乐喷泉控制21实训六 装配流水线控制23实训七 十字路口交通灯控制26实训八 水塔水位控制29实训九 天塔之光控制32实训十 自动配料装车系统控制35实训十一 四节传送带控制38实训十二 多种液体混合装置控制41实训十三 自动售货机控制44实训十四 自控轧钢机控制4
2、7实训十五 邮件分拣机控制50实训十六 自控成型机控制53实训十七 机械手控制56实训十八 加工中心控制59实训十九 三层电梯控制63实训二十 四层电梯控制66实训二十一 自动洗衣机控制70实训二十二 电镀生产线控制73PLC实物控制实训76实训二十三 直线运动位置检测、定位控制76实训二十四 步进电机控制79实训二十五 直流电机控制82实训二十六 温度PID控制84PLC高级技能实训87实训二十七 基于PLC的C620车床电气控制87实训二十八 基于PLC的C6140普通车床电气控制90实训二十九 基于PLC的C620车床两地电气控制94实训三十 基于PLC的M7130K平面磨床电气控制97
3、实训三十一 基于PLC的Z3040摇臂钻床电气控制101实训三十二 基于PLC的X62W万能铣床电气控制106实训三十三 基于PLC的液压滑台式自动攻螺纹机电气控制111实训三十四 基于PLC的运行小车电气控制114PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训117实训三十五 变频器功能参数设置与操作117实训三十六 外部端子点动控制122实训三十七 变频器控制电机正反转124实训三十八 多端速度选择变频器调速126实训三十九 变频器无级调速128实训四十 外部模拟量（电压/电流）方式的变频调速控制130实训四十一 瞬时停电启动控制132实训四十二 PID变频调速控制134实训四十三 基于PLC的变
4、频器外部端子的电机正反转控制136实训四十四 基于PLC数字量方式多段速控制138实训四十五 基于PLC模拟量方式变频开环调速控制140实训四十六 基于PLC模拟量方式变频恒压供水模拟控制142实训四十七 基于PLC通信方式的变频开环调速144实训四十八 基于PLC通信方式的速度闭环定位控制148实训四十九 基于PLC模拟量方式的变频闭环调速150实训五十 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习153实训五十一 基于触摸屏控制方式的数码显示控制154实训五十二 基于触摸屏控制方式的温度PID控制156实训五十三 PLC、触摸屏及变频器通信控制158PLC工业通讯网络技能实训159实训五十四 PP
5、I网络的组建159实训五十五 PPI网络的MCGS组态监控162实训五十六 PROFIBUS-DP网络的组建165实训五十七 PROFIBUS-DP网络的MCGS组态监控167实训五十八 Ethernet网络的组建169实训五十九 Ethernet网络的MCGS组态监控173附录一 STEP7 MicroWIN软件使用入门176附录二 PLC仿真实训软件使用帮助183附录三 MCGS工控组态软件使用说明书185附录四 S7-200 PLC指令集193附录五 Ev5000软件的使用说明195附录六 THPFSM-1型 可编程控制器实训装置使用说明书204附录七 THPFSM-2型 网络型可编程控
6、制器综合实训装置使用说明书210第一章 概 述一、 PLC的分类及特点可编程控制器简称PLC（Programmable Logic Controller），在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于
7、扩展其功能的原则而设计。(一) PLC的分类按产地分，可分为日系、欧美、韩台、大陆等。其中日系具有代表性的为三菱、欧姆龙、松下、光洋等；欧美系列具有代表性的为西门子、A-B、通用电气、德州仪表等；韩台系列具有代表性的为LG、台达等；大陆系列具有代表性的为合利时、浙江中控等；按点数分，可分为大型机、中型机及小型机等。大型机一般I/O点数2048点；具有多CPU，16位/32位处理器，用户存储器容量816K，具有代表性的为西门子S7400系列、通用公司的GE系列等；中型机一般I/O点数为2562048点；单/双CPU，用户存储器容量28K，具有代表性的为西门子S7300系列、三菱Q系列等；小型机一
8、般I/O点数256点，单CPU，8位或16位处理器，用户存储器容量4K字以下，具有代表性的为西门子S7-200系列、三菱FX系列等；按结构分，可分为整体式和模块式。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点；小型PLC一般采用这种整体式结构。模块式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等；扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU；基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接；整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模
9、拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。按功能分，可分为低档、中档、高档三类。低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能；还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能；主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联
10、网等功能；有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等；高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。(二) PLC的特点1. 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，
11、和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CN
12、C等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维
13、护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5. 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。(三) PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1. 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机
14、群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2. 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3. 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上
15、各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4. 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5. 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制
