{项目管理项目报告}PLC讲义项目1

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1、PLC控制系统安装与运行调试,2011级电气自动化技术3班,任课教师：李 杨,项目一 电动机起停及正反转控制PLC设计,知识目标： 1、了解PLC的种类及基本功能、结构及工作原理； 2、掌握PLC的编程规则、编程软件及硬件结构。 3、会正确使用PLC编程软件； 4、会使用输入、输出和辅助继电器；会初步使用基本常用指令。,能力目标： 1、能对S7-200进行简单接线、编程与调试； 2、能熟练掌握STEP7-Micro/WIN编程软件的安装过程； 3、能进行PLC的简单输入输出接线，并运用位逻辑和定时器指令解决简单电气控制项目。,情感目标： 1、培养学习本课程的兴趣； 2、树立用电安全意识，并能从

2、电气控制系统的发展轨迹看待PLC在实际工程中的应用背景。,学习目标,项目一 电动机起停及正反转控制PLC设计,1.1 项目背景及要求,1.2 知识讲座（PLC发展历程与S7-200）,1.3 技能训练（熟悉基本指令）,1.4 项目学习,1.5 项目设计及实施,目 录,1.6 拓展项目,项目背景及要求,以电动机作为动力的设备、系统在工业中比比皆是，因此电机控制工业上应用非常普遍。而在电机控制中，电动机正反转又无疑是应用作为广泛的一种基本控制，它可以驱动设备两个方向上的运动，比如在电梯、自动门、起重机等等。传统的电动机正反转是采用继电控制来实现。,控制要求： （1）实现三相异步电动机的正转、反转、

3、停止控制。 （2）具有防止相间短路的措施。 （3）具有过载保护环节。 （4）用PLC完成要求控制功能。,知识讲座,PLC发展历程与S7-200概述,1什么是PLC？做什么用？PLC主要应用于哪些领域？ 2PLC是如何产生的？和传统的继电器控制系统相比，有什么优缺点？ 3PLC有哪些基本组成？有什么特点？ 4PLC的工作方式有哪几种？PLC的工作原理是什么？ 5PLC硬件形式是什么？西门子PLC产品系列有哪些？ 6西门子PLC编程软件有哪些？有什么特点？,知识讲座,哪些是可编程序控制器？,知识讲座,谁能告诉大家什么是可编程序控制器？,可编程控制器，简称 PLC。 随着电子技术、计算机技术的迅速发

4、展，现在的PLC是以微电子处理器为基础，综合了3C技术发展而来的一种新型工业控制装置，是工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。,知识讲座,这两种控制方式有何不同？ 为什么PLC控制能取代继电器控制？,传统继电器控制,PLC控制,思考,知识讲座,环境适应性好，安全可靠，抗干扰能力强 ； 功能完善，应用灵活； 编程简单，便于普及； 具有网络通讯功能，便于远距离监控，并可在线修改； 系统安装调试工作量小，使用维护方便； 体积小，功耗低； 硬件和软件的通用性差。,PLC主要特点,知识讲座,世界上主流的PLC厂家有哪些？,台达PLC,西门子PLC,ABB PLC,三菱 PLC,知识讲座,按 I/O点数

5、分类（微型、微小型、小型、中型、大型、超大型） 按结构形式分类（整体式、模块式、叠装式） 按功能分类（低档、中档、高档）,PLC的分类,知识讲座,PLC的主要功能及应用,1.顺序控制：装配生产线、包装生产线、 电镀流水线及电梯控制等。 2.运动控制：PLC制造商目前已提供了拖 动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。在多数情况下，PLC把描述 目标位置的数据送给模块，模块移动一轴或数轴到目标位置。 3.过程控制：PLC能控制大量的物理参数。例如：温度、压力、速度和流量。 4.数据处理：把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制（CNC）设备紧密结合。 5.通信：发展PLC之间、PLC和上级计

6、算机之间的通信功能。,知识讲座,PLC,硬件,软件,CPU,电源,I/O模块,编程器,系统程序,用户程序（学习重点）,PLC的组成,知识讲座,知识讲座,PLC实现控制的过程,1、初始化处理 2、刷新输入映象区 3、用户程序演算处理 4、映象区内容输出刷新 5、END 处 理,知识讲座,PLC每扫描一次称为一个扫描周期，主要分成三个阶段,可编程控制器的工作方式是：周期循环扫描工作方式，即：整个工作过程需要读 入开关状态（输入处理）、逻辑运算（程 序处理）、输出运算结果（输出处理）三步 。,知识讲座,STOP模式,PLC CPU的工作模式,知识讲座,RUN模式,知识讲座,S7-200系列PLC基本

7、情况,西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。,知识讲座,S7-200 CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的小型PLC 。,图1 S7-200系列CPU224外形结构图,知识讲座,表1 S7-200 PLC的各种CPU特性比较一览表,知识讲座,S7-20

8、0 CPU的种类比较多，但根据输出结构来说，大抵为两类： 输出为晶体管的和输出为继电器的。下图分别是晶体管输出、继电器输出的基本接线图示意（以CPU224为例）。,图1 输出为晶体管,CPU224 PLC,外部输出,外部输入,知识讲座,图2 输出为继电器,CPU224 PLC,外部输出,外部输入,知识讲座,知识讲座,表2 S7-200 PLC的基本数据类型表,表3 S7-200 PLC的数据存储区寻址表,知识讲座,欲存取内存区中的一个位，用户需要指定地址，包括内存区标识符、字节地址和前面带一个句号的位数。 图中内存区和字节地址（I = 输入，2= 字节2）后面是一个点号（.），用于分隔位址（位

9、6）,位直接寻址举例,知识讲座,知识讲座,用户可以使用字节地址格式将大多数内存区（V、I、Q、M、S、L和SM）的数据存取为字节、字或双字。 这图包括：区域标识符、数据大小指定和字节、字或双字的字节地址,知识讲座,此表所示为以位为单位进行标识的S7-200 PLC内存地址范围，如果采用字节、字或双字则可以根据数据类型进行转换。,S7-200 PLC内存地址范围表,技能训练,技能训练：熟悉基本指令,任务一：安装S7-200编程软件,请观看西门子S7-200编程软件安装视频,技能训练,STEP7-Micro/WINV4.0版本编程软件的中文界面,技能训练,任务二：对简单电气控制线路进行编程并运行,

10、控制要求： （1）当选择开关SA1闭合时，指示灯一就亮，反之则灭； （2）当选择开关SA2或SA3任何一个闭合时，指示灯二就亮，只有当SA2和SA3都断开时，指示灯二才灭。,简单的灯控线路,技能训练,灯控线路的PLC外部硬件接线图,I0.0、I0.4和I0.5接的是选择开关(简称“输入信号”) Q0.0和Q0.1接的是指示灯（简称“输出信号”） 两者在硬件接线上是分离，而PLC的编程就是将选择开关和指示灯进行“程序联系”。,技能训练,简单逻辑程序,技能训练,灯控线路的PLC程序输入,在运行程序之前，先要进行程序编译,技能训练,如编译无错误，进行PC/PPI编程电缆通讯联机，一旦联机成功后，即可

11、下载程序到PLC。,PC/PPI电缆通讯联机,技能训练,程序的联机运行、停止与状态监控,为程序RUN命令；,为程序STOP命令；,为程序状态监控命令。,技能训练,任务三：利用位逻辑进行编程,PLC最初的设计是为了替代继电器而出现，因此，类似与继电器控制线路的位逻辑指令是最基本的、最常见的,技能训练,电动机正转控制电路,控制要求：按下启动按钮SB1，电动机自锁正转；按下停止按钮SB2，电动机停转。其继电器控制电路如下：,技能训练,1、明确输入和输出，并分配好地址。,2、设计硬件部分。,3、设计软件部分。,4、运行调试看结果。,项目学习,（一）可编程控制器常用编程语言,（二）S7-200系列可编程

12、控制器的编程元件,（三）S7-200系列可编程控制器的常用指令,项目学习,可编程控制器常用编程语言,1、梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言,CPU运行扫描到触点符号时，该位数据（状态）为1时，其对应的常开触点接通，其对应的常闭触点断开。可见常开触点和存储器的位的状态一致，常闭触点表示对存储器的位的状态取反。计算机读操作的次数不受限制，用户程序中，常开触点，常闭触点可以使用无数次。,线圈表示输出结果。线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为1时，使线圈得电动作，CPU将线圈的操作数指定的存储器的位置位为1；逻辑运算结果为0，线圈不通电，存储器的位置位为0，即线圈代表CPU对存储器的写操作

13、。,项目学习,2、语句表（Statement List）编程语言,语句表程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言 ,语句表设计语言是由助记符和操作数构成的。,网络1 LD I0.0 O Q0.0 AN T37 = Q0.0 TON T37, +50 网络2 LD I0.2 = Q0.1,梯形图,语句表,注意：语句表和梯形图有严格的对应关系。,项目学习,3、顺序功能流程图（Sepuential Function Chart）编程语言,4、功能块图（Function Block Diagram）编程语言,顺序功能图编程语言常用于顺序控制类程序，顺序功能图编程法将一些复杂的顺序控制过程

14、分解为一些小的工作状态进行控制。,类似于数字逻辑电路中编程语言，用类似 与门、或门等方框图来表示的逻辑运算关系。,项目学习,S7-200系列可编程控制器的编程元件,1、输入继电器（输入映像寄存器）,（1） 输入继电器的表示,继电器一般是由触点和线圈组成。,触点,常开,常闭,对于西门子PLC，输入继电器用I表示，如,I0.0,I0.1,注意：输入继电器的线圈由硬件电路控制，输入端有信号输入，输入继电器线圈就有电。在程序中不会出现输入继电器的线圈。,项目学习,（2） 输入继电器表示的物理意义,项目学习,（3） 输入继电器的范围,S7-200输入映像寄存器区域有IB0IB15共16个字节的存储单元。

15、 系统对输入映像寄存器是以字节（8位）为单位进行地址分配的。 输入映像寄存器可以按位进行操作，每一位对应一个数字量的输入点。如CPU224的基本单元输入为14点，需占用28=16位，即占用IB0和IB1两个字节。而I1.6、I1.7因没有实际输入而未使用，用户程序中不可使用。但如果整个字节未使用如IB3IB15，则可作为内部标志位（M）使用。 输入继电器可采用位，字节，字或双字来存取。输入继电器位存取的地址编号范围为I0.0I15.7。,项目学习,2、输出继电器（输出映像寄存器）,（1） 输出继电器的表示,触点,常开,常闭,对于西门子PLC，输入继电器用Q表示，如,Q0.0,Q0.1,注意：

16、输出继电器是输出继电器是PLC中唯一具有外部触点的继电器。 输出继电器的线圈由软件来驱动。,项目学习,（2） 输出继电器表示的物理意义,项目学习,S7-200输出映像寄存器区域有QB0QB15共16个字节的存储单元。 系统对输出映像寄存器也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。 输出映像寄存器可以按位进行操作，每一位对应一个数字量的输出点。如CPU224的基本单元输出为10点，需占用28=16位，即占用QB0和QB1两个字节。但未使用的位和字节均可在用户程序中作为内部标志位使用。输出继电器可采用位，字节，字或双字来存取。输出继电器位存取的地址编号范围为Q0.0Q15.7。 以上介绍输入映像寄存器、输出映像寄存器和输入、输出设备是有联系的，因而是PLC 与外部联系的窗口 。 下面所介绍的存储器则是与外部设备没有联系的。它们既不能用来接收输入信号，也不能用来驱动外部负载，只是在编程时使用。,（3） 输出继电器的范围,项目学习,3、辅助继电器（PLC内部提供）,（1）变量存储器V 变量存储器主要用于存储变量。可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行