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1、清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUAPLC技术及其在机光电 集成系统中的应用主讲 ：刘学平应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍lPLC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。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA应用领域电梯控制交通信号灯三相异步电动机步进电机控制回流焊机PID温度控制应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA应用案例介
2、绍西门子S7-200PLC基础课程介绍授课时间清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUAl从PLC编程功能划分为四类： 开关量顺序控制：如电梯、交通灯、生产流水线控制； 模拟量控制：利用PID算法，对温度、速度、压力、流量等 过程量的闭合控制； 运动控制：驱动步进电机、伺服电机的单/多轴运动控制特 殊模块； 通信功能：现代化自动化控制系统需要的集中及远程管理， PLC可与PLC、单片机、打印机及上级计算机之间进行通信。应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA控制优越性应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍l与继电器
3、控制比较： 控制领域拓宽：开关量控制 -开关量、模拟量、联网控制； 组成器件改进：硬件继电器、机械触点（4-8对）-“软继电 器”、逻辑触点（无限），故触点数多、寿命长、可靠性高； 控制方法不同：硬接线 - 软件编程，故控制灵活。l与工业微机控制系统比较： 工业微机：适合要求快速、实时性强、模型复杂的场合，但对 技术水平要求高、抗干扰能力及环境适应性差； PLC：可靠性和抗干扰能力很高、易学易懂； 趋势：PLC与工业控制微机将继续共存，在一个控制系统中，使 PLC集中在功能控制上，使微机集中在信息处理上。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA定义及发展历程应用案例介绍西门子S7-
4、200PLC基础课程介绍l定义：PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。 l发展历程： 1968年美国GM公司液压部提出要求； 1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了第一代PLC； 1973年中国开始研制PLC，1977年应用到生产线上； 20世纪70年代中末期，进入实用化发展阶段 ； 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期； 21世纪，PLC会有更大的发展。技术上，运算速度更快、 存储容量更大、智能更强；规模上，向超大及超小型发展 ；网络方面，将与工控机组网成为大型控制系统。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA国
5、内外主要厂家PLC产品简介 国产PLC主要生产厂家及产品性能 日本PLC主要生产厂家及产品性能 欧美PLC主要生产厂家及产品性能 清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA国产PLC主要生产厂家及产品性能我国有许多厂家、科研院所从事PLC的研发，如 中国科学院自动化研究所的PLC-0088 北京联想计算机集团公司的GK-40 上海机床电器厂的CKY-40 上海起重电器厂的CF-40MR/ER 苏州电子计算机厂的YZ-PC-001A 原机电部北京机械工业自动化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40 杭州机床电器厂的DKK02 天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/48
6、0 上海自立电子设备厂的KKI系列 上海香岛机电制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256 无锡华光电子工业有限公司（合资）的SR-10、SR-20/21等。 清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA著名PLC品牌应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍西门子三菱 施耐德罗克韦尔 AB欧姆龙清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA日本PLC主要生产厂家及产品性能 日本三菱公司PLC 小型：F1F2FX系列 大中型：A系列、QnA系列、Q系列 日本OMRON公司PLC SYSMAC C系列PLC 整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型 OMRON
7、 中型机以C200H系列最为典型 日本松下公司PLC松下公司的PLC产品中，FPO为微型机，FP1为整体式小 型机，FP3为中型机，FP5/FP10、FP10S（FP10的改进型）、FP20 为大型机，其中FP20是最新产品。 清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA欧美PLC主要生产厂家及产品性能美国通用电气公司GE系列PLC GE公司的代表产品是： 小型机:GE-1、GE-1/J、GE-1/P 中型机:GE- 大型机:GE- 清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA西门子PLC及相关产品西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7- 30
8、0，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。超小型：SIMATIC S7-200 PLC 小型： SIMATIC S7-300 PLC 中型： SIMATIC S7-400 PLC 工业通讯网络 （SIMATIC NET） 人机界面（Human Machine Interface ）硬件 SIMATIC S7工业软件 ：编程工具、基于PC的控制软件、人机界面软件。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA分类及编程应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍lPLC通常以I/O总数多少进行分类： 128点以下为小型机； 129512点为中型机； 513点以上为大型机。
9、l常用编程语言有：梯形图、指令表、顺序功能图 。 l常用编程工具有：手持式编程器、PC。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUAPLC的组成及其各部分的功能PLC的基本组成清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUAPLC各组成部分的功能1输入部件输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，接收由主令元件、检测元件来的信号。主令元件是指由用户在控制键盘(或控制台)上操作的一切功能键，如开机、关机、调试或紧急停车等按键。主令元件给出的信号称为主令信号。检测元件是检测一些物理量(如行程距离、速度、位置、压力、流量、液位、温度、电压、电流等) 状态，并通过输入部件送入P
10、LC以控制工作程序的转换等。 常见的检测元件有行程开关、限位开关、光电检测开关、继电器触点及其他各类传感器等。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA2输出部件输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作(如电机的启、停、正/反转，阀门的开、关，设备的转动、移动、升降等)。对于PLC，希望它能直接驱动执行元件，如电磁阀、微电机、接触器、灯和音响等，因此，输出部件中的输出级常是一些大功率器件。与输入部件类似，输出部件上也有输出状态锁存、显示、电平转换和输出接线端子排。输出部件或模块也有多种类型供选用。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA3中
11、央处理器(CPU)CPU是整个系统的核心。其主要任务有：控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输 入状态表或数据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令 解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等 ；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内 容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等 功能。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA4. 存储器及存储器扩展PLC中存储器的功能与微机系统中的存储器功能相似，用来存
12、储系统程序和用户的程序与数据。目前主要采用的系统程序存储器用来存放系统管理、用户指令解释及标准程序模块、系统调用等程序的存储器。用户存储器用来存储用户编制的梯形图程序或用户数据。存储用户程序的叫用户程序存储器，常用EPROM或EEPROM构成。存储用户数据的叫用户数据存储器，常用RAM构成，为防止掉电时信息的丢失，有后备电池作保护。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA5. 通信接口PLC中配有多种通信接口。通过这些通信接口，PLC可以与监视器、打印机、其他PLC或计算机相连。可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相
13、结合的综合系统。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA6. 智能I/O接口为了满足更加复杂控制功能的需要，PLC配有多种智能 I/O接口。例如满足位置调节需要的位置闭环控制模板，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模板等等。这类智能模板 都有其自身的处理器系统。7. I/O扩展接口当一个PLC中心单元的I/O点数不够用时，就要进行扩展。扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。8. 功能开关与指示灯功能开关是用来控制PLC工作状态的，如编程、监视、运行开关等。指示灯有工作状况指示灯、电源指示灯，电压 过低指示灯等。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA9. 编程器
14、编程器的作用是供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言才能送入。智能编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，可直接输入梯形图和通过屏幕对话。也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的软件包。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA工作过程应用案例介绍西门子S7-200PLC基础课程介绍l典型PLC工作过程如右图所示。l其中，内部处理包括：系统初始 化；工作状态选择。 l输入刷新：PLC以扫描方式顺序读 入外部信号的输入状态(通/断)，并暂存到输入映像寄存器。 l程序执行：根据梯形
15、图顺序从上 到下、先左后右依次读取并执行指 令，同时输出状态暂存在输出映像 寄存器中。此时，输入信号的变化 不会再更改输入寄存器的值，而且 输出锁存器也不会动作。 l输出刷新：即结果输出阶段，输 出锁存器对应的物理点动作。PLC典型的扫描周期清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA小型PLC的工作过程清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA小型PLC的工作过程可以分为四个扫描阶段。 一般处理扫描阶段。在此扫描阶段PLC复位WDT，检查I/O总线和程序存储器。 执行外设命令扫描阶段。在此阶段PLC执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。 执行用户程序扫描阶段。 数据输入/
16、输出扫描阶段。清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUAPLC的编程语言程序的表达方式基本有：梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言。梯形图是当前使用最广泛的一种编程方法。 多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。 清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA1. 梯形图编程语言两种梯形图的继电器符号图对照梯形图（Ladder diagram）编程语言是一种图形语言 ,类似于继电器控制线路图的一种编程语言，它面向控制过程，直观易懂，是PLC编程语言中应用最多的一种语言。 物理继电器 PLC继电器常开常闭触 点线 圈清华大学深圳研究生院TSINGHUATSINGHUA(1)名词解释软继电器PC的继电器不是物理的电器，它是PC内部的寄存器位，因为它具有与物理继电器相似的功能，常称之为“软继电器”。PLC每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，该位为“1”态时，相当于继电器接通；为“0”态时，则相当于
