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1、可编程序控制器可编程序控制器 原理及应用原理及应用总复习王子辉可编程控制器的主要生产厂家西门子（Siemens）公司德 国德 国Rockwell自动化公司的A-B公司 GE-Fanuc公司美 国美 国GE-Fanuc公司施耐德(Schneider)公司法法 国国施耐德(Schneider)公司法法 国国三菱公司三菱公司 欧姆龙(OMRON)公司日 本日 本可编程控制器的主要生产厂家SiemensMitsubishiGE-FanucABGE FanucAB可编程控制器的主要生产厂家美国PLC发展得最快：美国PLC发展得最快：1984年有48家，生产150多种PLC；1987年有63家生产243种
2、PLC；1987年有63家，生产243种PLC；1996年有70余家，生产近300种PLC。 著名厂家有著名厂家有AB（AllenBradley）艾伦布拉德利(即Rockwell， 罗克韦尔)罗克韦尔)GEFANUC 通用电气发那科 TI（TItt）德州仪器TI（Texas Instrument）德州仪器WESTHOUSE Electric西屋电气可编程控制器的主要生产厂家欧洲PLC的厂家有60余家:欧洲PLC的厂家有60余家: 西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC 法国的TE(Telemecanique）(施耐德） 法国的TE(Telemecanique）(施耐德） 瑞士的
3、Selectron公司等。日本生产PLC的厂家有40余家： 三菱电机(MITSUBISHI) 欧姆龙(OMRON) 富士电机（Fuji Electric）东芝（TOSHIBA）, 光洋（KOYO) 松下电工（MEW）和泉（IDEC） 夏普(SHARP） 安川(YASKAWA)等2. 可编程控制器的基本概念P1国际电工委员会（IEC）于 2001年3月发布的可国际电工委员会（IEC）于 2001年3月发布的可编程序控制器标准草案 IEC61131-1的PLC国际标准中，对可编程序控制器作了如下的定义对可编程序控制器作了如下的定义：可编程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
4、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控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。3. 可编程控制器的基本结构P1扫描周期是指操扫描周期是指操 作系统执行一次 如图所示的循环 操作所需的时间。操作所需P6为用户生成的为用户生成的“系统启动系统启动组织块组织块OB100为用户生成的为用户生成的“系统启动系统启动”组织块组织块电气控制装置
5、的输入、输出信号电气控制装置的输、输出信号按钮开关时间继电器压力继电 开关量(数字量信号)输入信号按钮、开关、时间继电器、压力继电器、温度继电器、过电流继电器等 (数字量信号) 输出信号接触器、继电器、电磁阀等压力传感器温度传感器湿度传感模拟量输入信号压力传感器、温度传感器、湿度传感器等信号(模拟信号) 输出信号伺服电机位置、速度等控制信号、电动阀开度控制信号动阀开度控制信号可编程控制器的特点可编程控制器与继电器控制系统的比较比较项目继电器控制可编程控制器控制逻辑硬件接线多，体积大，连线 复杂软件逻辑，体积小，接线少，控制 灵活复杂灵活控制速度通过触点开关实现控制，动 作速度受继电器硬件限制，
6、 般十几毫秒由半导体电路实现控制，指令执行 时间短，一般为微秒级一般十几毫秒时间短，般为微秒级定时控制由时间继电器控制，精度差由集成电路实现，精度高设计与施工设计、施工、调试必须按照 顺序进行，周期长系统设计完成后，施工与程序设计 同时进行，周期短可靠性和继电器触点寿命短，可靠性无触点，寿命长，可靠性高，有自可靠性和 维护性继电器触点寿命短，可靠性 与维护性差无触点，寿命长，可靠性高，有自 诊断功能价格使用继电器、接触器等元件，使用大规模集成电路价格高价格价格低使用大规模集成电路，价格高3. 可编程控制器的基本结构P2(1)DI：开关开关量输入模块用来接收开关量量输入模块用来接收开关量输入信号
7、输入信号；(1) DI：开关开关量输入模块用来接收开关量量输入模块用来接收开关量输入信号输入信号；(2)AI：模拟模拟量输入模块用来接收连续变化的模拟量量输入模块用来接收连续变化的模拟量信信(2) AI：模拟模拟量输入模块用来接收连续变化的模拟量量输入模块用来接收连续变化的模拟量电流电压信号电流电压信号；号号(3) DO:开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀等开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀等号号模模 输出设备输出设备；模模块块(4) AO:模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器器等执行器；块块器等执行器器等执行器；3. 可编程控制器的基本结
8、构小型机：整体式。小型机：整体式。可扩展接口可扩展接口3. 可编程控制器的基本结构中、大型机：模块式。中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。可根据需要在主板上随意组合。电源模块底 板Power in a Small Package!CPU模块gPower in a Small Package!IO模块3. 可编程控制器的基本结构电源单元电源单元电源单元电源单元把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。有的电单还向外提供离直流电供关量有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供开关量 输入单元连接的现场无源开关等使用。可编程序控制器使 用220V交流电源或24V直流电源。内部的
9、开关电源为各模 块提供DC 5V、12V、24V等直流电源。可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输可编程序控制器的电源般采用开关式电源，其特点是输 入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。3. 可编程控制器的基本组成P1机架机架电源模块电源模块电源模块电源模块CPU模块模块信号模块信号模块信号模块信号模块功能模块功能模块接口模块接口模块通信处理器通信处理器通信处理器通信处理器编程计算机（上位机）编程计算机（上位机）S7-300PLC的硬件结构P15电源模块总是安装在机架的最左边1号槽，CPU模块2号槽紧电源模块总是安装在机架的最左边1号槽，CPU模块2号槽紧 靠电源模块
10、，接口模块在CPU模块的右侧，为3号槽靠电源模块，接口模块在CPU模块的右侧，为3号槽1.2.2 S7-300PLC的硬件结构与性能指标槽号槽号组成部分组成部分槽号槽号组成部分组成部分1电源模块(PS)2中央处理单元(CPU)3接口模块(IM)3接口模块(IM)4功能模块(FM) 11 任意通信处理器(CP)信号模块(SM)任意信号模块(SM)PS307电源模块PS307电源模块为PLC提供DC 24V电源，额定输出电流为PLC提供DC 24V电源，额定输出电流 分别为2A、5A、10A。分别为2A、5A、10A。1.1.模式选择模式选择开关开关P17RUN-PRUN-P：可编程运行模式。：可
11、编程运行模式。1.1.模式选择模式选择开关开关RUNRUN：运行模式。：运行模式。 STOPSTOP：停机模式停机模式。STOPSTOP：停机模式停机模式。 MRESMRES：存储器复位模式。：存储器复位模式。P162.状态及故障显示2.状态及故障显示SFSF（红色红色）：系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软 件错误时亮。）：系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软 件错误时亮。 BATFBATF（红色红色）：电池故障指示灯（只有CPU313和314配 备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。）：电池故障指示灯（只有CPU313和314配 备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。 DC5VDC5V（绿
12、色绿色）：5V电源指示灯。CPU和S7-300总线的5V 电源正常时亮。）：5V电源指示灯。CPU和S7-300总线的5V 电源正常时亮。 FRCEFRCE（黄色黄色）：强制作业有效指示灯。至少有一个I/O被 强制状态时亮。）：强制作业有效指示灯。至少有一个I/O被 强制状态时亮。 RUNRUN（绿色绿色）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时状态时 亮亮；LEDLED在在“StartupStartup”状态以状态以2 2HzHz频率闪烁频率闪烁；在在“HOLDHOLD”状态以状态以亮亮；LEDLED在在“StartupStartup 状态以状态以2
13、 2HzHz频率闪烁频率闪烁；在在“HOLDHOLD 状态以状态以 0.5Hz频率闪烁。0.5Hz频率闪烁。2.1.2 S7-300的编程语言P70(1) 梯形图(LAD)(1) 梯形图(LAD) ；(2)语句表(STL) ；( )语句表() ；(3)顺序功能图(SFC) ；(4)功能块图(FBD)；(5)结构文本(ST)(5)结构文本(ST) ；(6)S7 HiGraph编程语言；( )p；(7)S7 CFC编程语言；专业术语梯形梯形图逻辑关系表达式语句表 2 . 0)0 . 41 . 0(0 . 4IQIQ 句表时序波形时序波形图S7的数据类型P81( (一一）数制数制( (一一）数制数制
14、1二进制数 二进制数的1位（bit）只能取0和1这两个不同的值，用来表示开关1二进制数 二进制数的1位（bit）只能取0和1这两个不同的值，用来表示开关 量的两种不同的状态。ON/OFF，TURE/FALSE。 二进制常数：2#1111_0110_1001_0001。量的两种不同的状态。ON/OFF，TURE/FALSE。 二进制常数：2#1111_0110_1001_0001。 2 2十六进制数十六进制数2 2十六进制数十六进制数 十六进制的16个数字：09和AF，每个占二进制数的4位，十六进制的16个数字：09和AF，每个占二进制数的4位， W#16#23AFW#16#23AF。W#16#
15、23AFW#16#23AF。 3BCD码 BCD码用4位二进制数表示一位十进制数，各位之间逢十进一。最高43BCD码 BCD码用4位二进制数表示一位十进制数，各位之间逢十进一。最高4 位用来表示符号，16 位BCD码的范围：位用来表示符号，16 位BCD码的范围：999999。999999。 BCD码的最高4位二进制数用来表示符号，负数的最高位为1，正数为BCD码的最高4位二进制数用来表示符号，负数的最高位为1，正数为 0 0，其余三位可以取其余三位可以取0 0或或1 1。0 0，其余三位可以取其余三位可以取0 0或或1 1。S7的数据类型P82（二）数据类型（二）数据类型1 1位位（bitb
16、it）：）：BOOLBOOL型型，例如例如I3.2I3.2，2#02#0，TRUETRUE。1 1位位（bitbit）：）：BOOLBOOL型型，例如例如I3.2I3.2，2#02#0，TRUETRUE。 2字节（Byte）：8位无符号数，例如QB0，B#16#3A。2字节（Byte）：8位无符号数，例如QB0，B#16#3A。 3 3字字(Word)(Word)：1616位无符号数位无符号数，例如例如W#16#13AFW#16#13AF。3 3字字(Word)(Word)：1616位无符号数位无符号数，例如例如W#16#13AFW#16#13AF。 4双字（DWord）：32位无符号数。例如DW#16#35AF023C。 5整数（INT，Integer）：16位有符号数，补码，最高位为符号位。4双字（DWor
