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1、课程：电子科学与技术进展,课 题：可编程控制器PLC 学 院： 通信与信息工程学院 学 号： 学生姓名： 上课老师：,学期：春 2015,PLC概述 PLC硬件模块及其原理 PLC编程软件STEP 7 PLC实例,目 录：,本PPT中讲述的PLC型号为：西门子200系列，编程软件：STEP 7-Micro/WIN,1.1 什么是PLC ?,PLC 是一种专门用于工业控制的计算机，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。, 早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic contro
2、ller，略写 PLC ), 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmable controller，略写PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用PLC 这个略写。,1 PLC概述,1.2 PLC分类 ?,CPU（基本单元） + 扩展模块,1.3 PLC功能和特点 ?,1.3 PLC功能和特点 ?,1.4 PLC与单片机的区别?,单片机定义：顾名思义集成在一个芯片内的计算机系统，又叫单片微控制器，英文：MCU,他具有计算机的全部功能。 PLC定义：可编程逻辑控制器，英文：Programma
3、ble Logic Controller，PLC是一种数字运算操作的电子系统，广泛应用于工业控制。它采用可以编制程序的存储器,用来存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等一系列操作的指令，而且还能以数字或模拟的方式输入和输出，控制各类的机械或生产过程。,PLC技术使用了单片机技术。 PLC技术不是单片机技术的延伸。,PLC与单片机区别概括：,1.4 PLC与单片机的区别?,比喻：,总结：,单片机技术发展空间很大，因为你想要什么，就可以写什么。而PLC技术里肯定有一些表格是不用的，也会有些表格空间是不够用的。 单片机技术资源浪费要比PLC技术少。因为单片机技术就像你要写多少字就用多少纸
4、。而PLC技术就像有些表格是不用的。必然造成更大浪费。 单片机与PLC技术技术含量是相等。很多企业都解说自己使用的单片机技术，好像单片机技术比PLC技术要高级，这是不对的。也有很多企业把PLC改装成单片机样式，解说为使用的是单片机技术。,单片机比方为一张白纸，PLC比方为在白纸上画好的表格 。 使用单片机技术就象在白纸上写字 ，使用PLC技术就象是填表格。 掌握单片机技术就象学会写字的能力， 掌握PLC技术就象是学会看表格和填表格的能力。,2.1 PLC硬件实物,2 PLC硬件模块及其原理,2.2 PLC基本结构,2. 存储器,1. CPU,2.3 PLC硬件各组成部分的作用,从程序存储器读取
5、程序指令，编译、执行指令； 将各种输入信号取入； 把运算结果送到输出端； 响应各种外部设备的请求。,RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序.,3. 输入、输出接口 采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。,输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。(均采用模块式) 输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。,4. 输入电路,5. 输出电路,2.4 PLC IO口分配,3 PL
6、C 开发软件,3.1 PLC STEP 7软件界面,3.2 PLC STEP 7编程语言,STEP 7是S7-200系列PLC应用设计软件包，所支持的PLC编程语言非常丰富。该软件的标准版支持STL（语句表）、LAD（梯形图）及FBD（功能块图）3种基本编程语言，并且在STEP 7中可以相互转换。,FBD（功能块图）使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑，一些复杂的功能用指令框表示。FBD比较适合于有数字电路基础的编程人员使用。 STL（语句表）是一种类似于计算机汇编语言的一种文本编程语言，由多条语句组成一个程序段。语句表可供习惯汇编语言的用户使用，在运行时间和要求的存储空间方面最优。
7、在设计通信、数学运算等高级应用程序时建议使用语句表。 LAD（梯形图）是一种图形语言，比较形象直观，容易掌握，用得最多，堪称用户第一编程语言。梯形图与继电器控制电路图的表达方式极为相似，适合于熟悉继电器控制电路的用户使用，特别适用于数字量逻辑控制。,3.3 PLC 程序执行流程,3.4 PLC 特殊寄存器,3.4 PLC 特殊寄存器,3.5 PLC 定时器,系统提供3种定时指令： 1、接通延时定时器 TON； 2、断开延时定时器 TOF ； 3、保持型定时器 TONR。 定时器精度等级： 1ms、10ms和100ms。 精度等级和定时器号关系如表所,使能输入接点,设定值: 132767,定时器
8、号码 （0255）,IN,PT,T37,TON,定时器分辨率（时基）有三种：1ms、10ms、100ms。 定时器的分辨率由定时器号决定,定时器的实际设定时间T=设定值PT分辨率,100ms,3.5 PLC 定时器,1.接通延时定时器 TON,TON，接通延时定时器指令。用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。使能输入断开，定时器自动复位，即定时器位OFF，当前值为0。,2. 断开延时定时器 TOF,TOF，断开延时定时器指令。用于断开后的单一间隔
9、定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为ON，当前值为0。当使能输入由接通到断开时，定时器开始计数，当前值达到预设值时，定时器位OFF，当前值等于预设值，停止计数。,3.保持型定时器 TONR,TONR，保持型接通延时定时器指令。用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。,输入端,Q0.1,当前值,设定值,
10、TS,M0.1,最大值,32767,120,3.6 PLC 数据断电存储,（1）在系统块中设置断电数据保持功能来保存数据。,在S7-200的编程中，系统块中有一项功能为断电数据保持设置，范围包括V存储区、M存储区、时间继电器T和计数器C。 基本工作原是在PLC外部供电中断时，利用PLC内部的超级电容供电，保持系统块中所设置的断电数据保持区域的数值保持不变，而将非保持区域的数据值归零。由于超级电容容量的限制，在西门子的资料中宣称只能保存几天时间。而对于M存储区中的前十四个字节（即MB0-MB13），当设为断电数据保持，在PLC外部供电中断时，PLC内部自动将以上存储区的数据转移到EEPROM中，
11、因此可实现断电永久保存。,（2）在编程时建立数据块来保存数据,在程序设计的编程阶段，可在编程中建立数据块，并赋予需要的初始值，编程完成后随程序一起下载到PLC的RAM存储器中，CPU同时自动将其转存于EEPROM，作为EEPROM储器中的V数据永存储区。因EEPROM的数据保存不需要供电维持，所以可以实现永久保存。 若在系统块中相应V存储区未设为断电数据保持，在每次PLC上电初始，CPU自动将EEPROM中的V数据值读入RAM的V存储区。 若相应V存储区设为断电数据保持，在每次PLC上电初始，CPU检测断电数据保存是否成功。若成功，则保持RAM中的相应V数据保持不变；若保存不成功，则将EEPR
12、OM中的相应V数据值读入RAM的V存储区。此方法只适用于V数据的断电数据保存。,（3）在程序中用SMB31和SMW32来保存数据,在程序中将要保存的V存储器地址写入SMW32，将数据长度写入SMB31，并置SM31.7为1。在程序每次扫描的末尾，CPU自动检查SM31.7，如果为1，则将指定的数据存于EEPROM中，并随之将SM31.7置为零，保存的数据会覆盖先前EEPROM中V存储区中的数据。 在保存操作完成之前，不要改变RAM中V存储区的值。存一次EEPROM操作会将扫描时间增加15至20毫秒。因为存EEPROM的次数是有限制的（最少10万次，典型值为100万次），所以必须控制程序中保存的
13、次数，否则将导致EEPROM的失效。,4 PLC 编程实例,4.1 实例1：开关机硬件设计,4.2 PLC 自由口通信,1. 串口初始化,/初始化自由口通信模式,/初始化RCV控制信息,/设定起始位字符,/设定结束位字符,/设定接收字符最大长度,/设置接收终端函数,/开启中断,/开始接收数据,2. 串口发送数据前需停止接受数据,3. 串口发送完数据后需要重新接收数据,4.3 PLC PID编程,4.3 PLC PID编程,题目：水储罐恒压控制 水储罐用于保持恒定水压，水以变化的速率不断地从谁储罐取出，变速泵用于以保持充足水压的速率添加水到储罐，并且也防止储罐空。此系统的设定值 于储罐达到充满7
14、5%水位的设置。过程变量由浮点型测量器提供，它提供储罐充满程度的相同读数，可以从0%到100%之间变化。输出的泵速的数值，允许泵从最大速度的0%到100%运行。,4.3 PLC PID编程,4.3 PLC PID编程,1 陈会莲,谷明月. 基于PLC的温湿度自动控制系统的设计J. 中国农机化学报,2015.3,36(2):246-248 2 李建军. 基于PID算法的太阳能干燥器控制系统的研究 J. 中国农机化学报,2015.3,32(2):111-112 3 李油声. 可编程控制器技术在煤矿机电的应用 J. 科技与创新,2014(9):56-57 4 刘国敏, 徐方明. 基于可编程控制器的自
15、动准同期准备的应用研究 J. 水电自动化与大坝检测，2013(9):24-26 5 蔡淑珍,刘清波. 可编程控制器在集中空调中央控制器中的应用J. 河北大学学报, 2001(12):419-421 6 王玉琦, 熊葵容. 可编程控制器在温度控制中的应用 J. 技术与应用, 1998(4):34-36 7Mustafa RasemAbuzeid, and Nasr E Shtawa. Comparative Speed Control Study Using PID and fuzzy Logic Controller C. International Scientific Academy of
16、 Engineering and Technology, April 2014. 8Yuan Xiaohong and Zhou Sisi, The Research of Syntax Tree of the Compiler Based on Programmable Logic Controller Ladder Diagram J. Computer Science, May 2013. 9Huang Qiong, The evelopment of Experimental Teaching System of lectrical Control and Programmable Logic Controller J. Research and Exploration in Laboratory, vol. 33, no.
