PLC第一章 (2)知识分享

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1、2020/8/4,第一章 概述,1,后一页,返回,S7-200 PLC编程及应用第二版,邢台学院物理系,2020/8/4,第一章 概述,2,学习PLC前期课程：数字电路、计算机原理与组成、单片机、机电控制理论,学习PLC方法：,1、掌握好基础知识，注重理解，切忌死记硬背,2、熟练掌握使用软件编程方法,3、课余多学习、多分析好的编程实例,4、利用好网上资源,2020/8/4,第一章 概述,3,1.1 PLC的基本概念与基本结构,1.2 PLC的特点与应用领域,第1章 概述,2020/8/4,第一章 概述,5,后一页,前一页,可编程序控制器(Programmable Controller)本来应简

2、称为PC，为了与个人计算机(Personal Computer)的简称PC相区别，一般将它简称为PLC(Programmable Logic Controller)。,国际电工委员会(IEC)在1985年的可编程序控制器标准草案第3稿中，对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应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。”,

3、2020/8/4,第一章 概述,6,后一页,前一页,可编程序控制器的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系。继电器控制系统已有上百年的应用历史，它是一种用弱电信号控制强电的电力控制系统。在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量时间，严重地影响生产。如果工艺要求发生变化，控制柜内的元件和接线需要作相应的变动，这种改造的工期长、费用高，以至于有的用户宁愿扔掉旧的控制柜，另外制作一台新的控制柜。 现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，这

4、就需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制系统，使电气控制系统的工作更加可靠、更容易维修、更能适应经常变动的工艺条件。可编程序控制器正是顺应这一要求出现的。,2020/8/4,第一章 概述,7,后一页,前一页,1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司(GM)提出了研制可编程序控制器的基本设想，即 (1)能用于工业现场。 (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。 (3)出现故障时易于诊断和维修。,可编程序控制器的推广应用在我国得到了迅猛的发展，它已经大量地应用在各种新设备中，各行各业也涌现出大批应用可编程序控制器改造设备的成果。了解可编程序控制器的工作原理

5、，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。,返回,2020/8/4,第一章 概述,8,各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其基本原理相同，都是以微处理器为核心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。,PLC内部主要由CPU模块、输入模块、输出模块、编程器等几部分组成。,返回,后一页,前一页,1.1.2 PLC基本结构,2020/8/4,第一章 概述,9,后一页,前一页,2020/8/4,第一章 概述,10,后一页,前一页,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

6、信号，执行用户程序，刷新系统的输出。,1 CPU模块,2020/8/4,第一章 概述,11,后一页,前一页,输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为IO模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。 输入模块用来接收和采集输入信号。 数字量(或称开关量)输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的数字量输入信号； 模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。 数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备， 模拟量输出模块用来

7、控制调节阀、变频器等执行装置。,2IO模块,2020/8/4,第一章 概述,12,后一页,前一页,CPU模块的工作电压一般是DC 5V，而可编程序控制器的输入输出信号电压一般较高，如DC 24V和AC 220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或影响可编程序控制器的正常工作。在IO模块中，用光耦合器、小型继电器等器件来隔离外部输入电路和负载。 IO模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。,2020/8/4,第一章 概述,13,后一页,前一页,编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因

8、此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型可编程序控制器编程，或者用于现场调试和维修。 使用编程软件可以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。程序被编译后下载到可编程序控制器，也可以将可编程序控制器中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。 可以用编程软件设置可编程序控制器的各种参数。通过通信，可以显示梯形图中触点和线圈的通断情况，以及运行时可编程序控制器内部的各种参数，对于查找故障非常有用。 给S7-200编程时，应配备一台安装有STEP7-MicroWIN 4.0编程软件的计算机和

9、一根连接计算机和可编程序控制器的PCPPI通信电缆。该软件可以在网站WWWadsiemenscomcnS7-200下载。,3编程装置,2020/8/4,第一章 概述,14,后一页,前一页,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。小型可编程序控制器一般都可以为输入电路和外部的电子传感器(如接近开关)提供24V直流电源，驱动可编程序控制器负载的直流电源一般由用户提供。,4电源,2020/8/4,第一章 概述,15,后一页,前一页,西门子自动化与驱动集团的中文网站为WWW,可以下载西门子各种工控产品的中英文资料和软件,1.1

10、.3 怎样下载PLC的资料和软件,2020/8/4,第一章 概述,16,返回,后一页,前一页,1.2 可编程序控制器的特点,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,1.2.1 PLC的特点,2020/8/4,第一章 概述,17,返回,后一页,前一页,1. 编程方法简单易学,梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就

11、可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，可编程序控制器在执行梯形图程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。,2020/8/4,第一章 概述,18,返回,后一页,前一页,一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能；与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。,2功能强，性能价格比高,2020/8/4,第一章 概述,19,后一页,前一页,可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用

12、户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化,3硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强,返回,2020/8/4,第一章 概述,20,后一页,前一页,传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。可编程序控制器用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/101100，因触点接触不良

13、造成的故障大为减少。 可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。,4可靠性高，抗干扰能力强,返回,2020/8/4,第一章 概述,21,可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 可编程序控制器

14、的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过可编程序控制器上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。,5. 系统的设计、安装 、调试工作量少。,返回,2020/8/4,第一章 概述,22,6维修工作量小，维修方便 可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 7体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，

15、使用可编程序控制器后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型可编程序控制器的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的12110。 可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。,返回,2020/8/4,第一章 概述,23,1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,返回,1.2.2 PLC的应用领域,2020/8/4,第一章 概述,24,1数字量逻辑控制,可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器

16、进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。,2运动控制,可编程序控制器使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，可实现单轴、双轴、3轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。可编程序控制器的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。,返回,2020/8/4,第一章 概述,25,3闭环过程控制,过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。可编程序控制器通过模拟量I0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的AD转换和DA转换，并对模拟量实行闭环PID(比例-积分微分)控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，这一功能可以用PID子程序或专用的PID模块来实现。其PID闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻