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1、PLC与变频器应用技术项目教程,主编 段刚,项目一 一、学习目标,1.知识目标 2.技能目标,1.知识目标,1)了解与掌握PLC的组成与硬件结构。 2)了解CPU的工作模式。 3)掌握PLC的工作方式。 4)了解S7200系列PLC的功能扩展模块。,2.技能目标,1)认识S7200系列PLC，了解面板上的标志。 2)掌握输入/输出端子的形状、标号、分组及公共端。 4)掌握PLC外接交流(AC 220V)电源与直流(DC 24V)电源的方法。 5)能够正确使用按钮、红外传感器和蜂鸣器。 6)会读电路图，能够对照电路图、接线图进行电路检查。 7)会读接线图，能够按接线图进行元器件布局和配线。 8)
2、培养动手能力及分析、解决实际问题的能力。,二、项目分析,1.项目要求 2.任务流程 3.知识点链接 4.环境设备 5.电路图、I/O点分配、电路组成及各元器件功能,1.项目要求,1)当红外报警系统检测到有人通过禁区时，能及时报警，警灯闪烁，警铃响。 2)执勤人员也可以人工报警，警灯常亮，蜂鸣器发出报警音。 3)警报解除时，报警信号消失。,2.任务流程,图1-1 任务流程图,3.知识点链接,图1-2 知识点链接,4.环境设备,表1-1 工具、设备清单,5.电路图、I/O点分配、电路组成及各元器件功能,(1)电路图 电路图是用图形符号详细表示电路、设备或成套装置的组成和连接关系，而不考虑其实际位置
3、的一种连接图。 (2)I/O点分配 I/O点分配见表1-2。 (3)电路组成及各元器件的功能 电路组成及各元器件的功能见表1-3。,(1)电路图,图1-3 PLC控制红外报警电路图,(2)I/O点分配,表1-2 I/O点分配,(3)电路组成及各元器件的功能,表1-3 电路组成及各元器件的功能,三、必要知识讲解,1.S7200的硬件结构 2.S7200系列CPU 3.认识输入设备 4.认识输出设备 5.其他设备,1.S7200的硬件结构,1)CPU：中央处理器，执行程序和存储数据。 2)输入/输出：输入部分从现场设备采集信息，输出部分则对现场设备进行控制，驱动外部负载，输入与输出通过接线端子连接
4、外部信号。 3)电源：向CPU及其所连接的模块提供电能。 4)通信端口：与编程设备或外部设备进行通信。 5)状态灯指示：显示CPU的工作模式(运转或停止)、本机I/O的当前状态以及出错的系统状态。 6)模式选择开关：将之打至“RUN”位置时，PLC运行；打至“STOP”位置时，PLC停止运行。 7)外插卡插槽：可以根据需要插入存储器卡，时钟卡、电池卡等。,1.S7200的硬件结构,图1-4 S7200系列PLC的结构与面板示意图,2.S7200系列CPU,(1)输入端子 CPU 226基本单元提供24个(I0.0I0.7)、(I1.0I1.7)、(I2.0I2.7)输入点供用户使用。 (2)输
5、出端子 CPU 226基本单元提供16个输出端子，输出电路有晶体管输出和继电器输出两种形式供用户选择。,图1-5 CPU 226输入/输出端子,3.认识输入设备,(1)按钮 (2)红外传感器,(1)按钮,1)外形 按钮是常见的开关电器之一，主要起到接通和断开电路的作用，在控制电路中用手动发出控制信号。,图1-6 LA系列按钮的外形,2)结构与符号 按钮的结构和文字符号如图1-7所示。,(1)按钮,图1-7 按钮的结构和文字符号 a)结构 b)符号,(1)按钮,图1-8 TDL2100BR型红外传感器的外形及符号 a)外形 b)符号,(2)红外传感器,图1-9 红外传感器的结构和内部电路 a)结
6、构 b)内部电路,4.认识输出设备,(1)报警灯 报警灯采用普通的直流24V、10W白炽灯泡。 (2)蜂鸣器 蜂鸣器是一种一体化结构的电子警报器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。,(1)报警灯,图1-10 白炽灯泡、灯座的外形及符号 a)白炽灯泡 b)灯座 c)符号,(2)蜂鸣器,图1-11 蜂鸣器的外形及符号 a)压电式蜂鸣器 b)电磁式蜂鸣器 c)符号,1)压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。,(2)蜂鸣器,2)电磁式蜂鸣器由多谐振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及
7、外壳等组成。,5.其他设备,(1)熔断器 熔断器在电路中主要起短路保护作用。 (2)断路器 断路器俗称自动空气开关，是一种集过载、短路及欠电压保护功能于一体的开关电器。 (3)接线端子 电路板与外部电气设备之间的连接一般要经过接线端子。 (4)网孔板 网孔板又称多功能元器件安装板,如图1-15所示。,(1)熔断器,图1-12 熔断器的外形及符号 a)熔体 b)熔断器底座 c)符号,(2)断路器,图1-13 DZ47系列断路器的外形及符号 a)外形 b)符号,(4)网孔板,图1-14 TD1520型接线端子的外形,(4)网孔板,图1-15 网孔板,四、操作指导,1.绘制接线图 2.元器件布局、安
8、装与配线 3.自检 4.输入梯形图 5.操作注意事项 6.通电试车,1.绘制接线图,1)要标明电气设备和电器元件的位置、文字符号、端子号与导线号等。 2)各元器件均根据其实际结构绘制，并使用与电路图相同的图形符号，且同一电器用点画线框上，图中各电器的文字符号以及接线端子的编号都与电路图中标注的一样。 3)接线图中的导线有单根及导线组。,1.绘制接线图,图1-16 PLC控制的红外线报警装置接线图,表1-4 元器件布置及布线情况,2.元器件布局、安装与配线,(1)元器件布局 实际元器件布局如图1-17所示。 (2)元器件安装 元器件安装时每个元器件要摆放整齐，上下左右要对正，间距要均匀。 (3)
9、配线 配线的方法很多，有直线配线、板后配线和线槽配线等。,(1)元器件布局,图1-17 实际元器件布局,1)网孔板的大小应按元器件的多少、线槽的宽度及元器件与线槽之间的距离确定。,(1)元器件布局,2)元器件布局时应将输入与输出分开，每个元器件之间都要有一定的间距，功率越大间距就越大，要符合国家电器安装标准。 3)电器排列要整齐、美观。 4)在满足方便安装、维修的前提下，各元器件间距尽量小，板面元器件安装要紧凑，布局合理。,(3)配线,1)严格按接线图配线。 2)配线时就近，直接入槽。 3)每根线长短选择得要合适，长了是浪费，短了不利于维修。 4)线槽中的导线不能过多，一般占线槽横截面积的70
10、%。 5)每个端子必须穿上规定的号码管，而且编号的文字方向要一致。 6)多股线剥绝缘层时，不能断股。,3.自检,1)对照接线图检查接线是否正确，有否漏接、错接。 2)检查接线是否牢固，用手轻轻拽一下能否脱落。 3)对照电路图、接线图，按表1-5的步骤对布线进行检查。,表1-5 用万用表检查电路,4.输入梯形图,1)用PC/PPI编程电缆把计算机串行口与PLC的编程口连接起来。 2)先插上电源插头，再合上断路器。 3)将PLC的RUN/STOP开关拨到“STOP”位置。 4)由老师下载程序或在老师指导下下载程序。 5)将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”位置。,4.输入梯形图,图1-18
11、 红外线报警装置的PLC梯形图程序,5.操作注意事项,1)安装元器件或接线时，必须按照十字形和一字形及相应大小选择合适的螺钉旋具进行螺钉拆装操作。 2)用电工刀剥去导线绝缘层时一定要按照安全操作规程要求进行操作，不能违反操作规程。 3)通电前必须经过老师检查，并经老师同意后方可试车。,6.通电试车,表1-6 红外线报警装置工作情况记录,五、考核评价,表1-7 项目质量考核要求及评分标准,六、知识拓展,1.S7200系列 2.PLC的工作方式 3.S7200系列PLC的功能扩展模块,1.S7200系列,1)使用S7200上的模式选择开关：拨到“RUN”位置，CPU运行；拨到“STOP”位置，CP
12、U停止。 2)CPU的模式选择开关在“RUN”位置时，可以使用STEP-Micro/WIN32编程软件控制CPU的运行和停止。,2.PLC的工作方式,(1)输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的状态进行采样，并将采样结果分别送入相应的输入映像寄存器中，此时相应的输入映像寄存器被刷新。 (2)程序执行阶段 在程序执行阶段，PLC是按照顺序对程序进行扫描执行，如果程序是梯形图，则总是按先上后下、先左后右的顺序执行。 (3)输出刷新阶段 当所有指令执行完成后，进入刷新阶段。,3.S7200系列PLC的功能扩展模块,(1)数字量I/O扩展模块 根据实际需要，可以选用8点、1
13、6点和32点的数字量I/O扩展模块，见表1-8。 (2)模拟量I/O扩展模块 在工业控制中，被控对象常常是模拟量，如压力、温度、流量、转速等。 (3)通信扩展模块 为了适应不同的通信要求，CPU 22系列PLC提供多种通信模块。 (4)特殊功能扩展模块 为了完成一些特定的任务，CPU 22系列还提供了一些特殊功能扩展模块。,表1-8 数字量I/O扩展模块,项目二 一、学习目标,1.知识目标 2.技能目标,1.知识目标,1)掌握位触点及线圈指令。 2)掌握位逻辑操作指令。 3)掌握PLC的编程语言(梯形图、语句表)与编程方法。 4)掌握程序编译、下载及程序运行与调试的方法。 5)掌握交流接触器、
14、热继电器、三相异步电动机基本知识。,2.技能目标,1)能进行元器件识别、选择及好坏的鉴别。 2)能进行元器件的布局、布线、配线。 3)能进行PLC程序的下载、调试与监控。 4)进一步培养电路检查与维修能力。,二、项目分析,1.项目要求 2.任务流程图 3.知识点链接 4.环境设备 5.电路图、I/O点分配、电路组成及各元器件功能,1.项目要求,(1)电动机正、反向起动 当按下正向起动按钮时，电动机正向起动；当按下反向起动按钮时，电动机反向起动。 (2)电动机可以直接反向 即电动机正在正转(反转)，当按下反转(正转)按钮时，电动机能立即反转。 (3)电动机停止 当按下停止按钮时电动机停止。 (4
15、)保护措施 系统必须设置短路和过载两种保护。,2.任务流程图,图2-1 任务流程图,3.知识点链接,图2-2 知识点链接,4.环境设备,表2-1 工具、设备清单,5.电路图、I/O点分配、电路组成及各元器件功能,(1)三相异步电动机正反转控制电路图 三相异步电动机正反转控制电路如图2-3所示。 (2)I/O点分配 见表2-2。 (3)电路组成及各元器件功能 电路组成及各元器件功能见表2-3。,(1)三相异步电动机正反转控制电路图,图2-3 三相异步电动机正反转控制电路,(2)I/O点分配,表2-2 I/O点分配,(3)电路组成及各元器件功能,表2-3 电路组成及各元器件功能,三、必要知识讲解,
16、1.位触点及线圈指令 2.位逻辑操作指令 3.置位与复位指令 4.起保停电路与置位复位电路梯形图的设计方法 5.交流接触器 6.热继电器 7.三相异步电动机,1.位触点及线圈指令,1)常开触点指令的基本用法见表2-4。 2)常闭触点指令的基本用法见表2-5。 3)输出指令的基本用法见表2-6。,1)常开触点指令的基本用法见表2-4。,表2-4 常开触点指令的基本用法,2)常闭触点指令的基本用法见表2-5。,表2-5 常闭触点指令的基本用法,3)输出指令的基本用法见表2-6。,表2-6 输出指令的基本用法,表2-7 例2-1表,2.位逻辑操作指令,1)触点与操作指令见表2-8。 2)触点与非操作指令见表2-10。 3)触点或操作指令见表2-12。 4)触点或非操作指令见表2-14。 5)非操作指令见表2-16。,1)触点与操作指令见表2-8。,表2-8 触点与操作指令,表2-9 例2-2表,2)触点与非操作指令见表2-10。,表2-10 触点与非操作指令,表2-11 例2-3表,3)触点或操作指令见表2-12。,表2-12 触
