PLC控制技术讲义

PLC控制技术 自动化工程学院202x一、一、PLCPLC的定义、特点及分类的定义、特点及分类二、二、PLCPLC的构成及原理的构成及原理三、三、S7-200 PLCS7-200 PLC四、四、S7-200 PLCS7-200 PLC编程编程五、五、S7-200 PLCS7-200 PLC基本指令基本指令内容目录内容目录一、可编程控制器定义、特点及分类1、可编程控制器的产生及定义1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年由美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmable logic controller）。2、可编程控制器的特点使用于工业环境，抗干扰能力强；可靠性高；控制能力极强；使用、编程方便；组成灵活。所以，可以称为全功能工业控制计算机。3、可编程控制器的分类按I/O点数可分为大、中、小型三大类：小型：I/O点数在256点以下；中型：I/O点数在2561024点之间；大型：I/O点数在1024点以上。二、可编程控制器构成及原理1、可编程控制器的构成 可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。2、可编程控制器的工作原理扫描周期及工作方式 扫描周期S7-200CPU连续执行用户任务的循环序列称为扫描。CPU周而复始地循环扫描工作。执行CPU自诊断写输出处理通讯请求执行程序一个扫描周期读输入输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段扫描周期输入刷新输出刷新输入映象寄存器输入端子输出端子输出锁存器元件映象寄存器 也可以把周期简化为读输入、执行用户程序和写输出三个阶段。3、PLC控制系统组成S7（SIEMENS）系列PLC分为S7-400、S7-300和S7-200等大、中、小（微）三个子系列。三、S7-200 PLCS7-200系列PLC的构成S7-200小型可编程控制系统由主机（基本单元）、I/O扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本图形显示器、编程器）等组成。主机I/O及扩展0.8m数据在存储器中的存取方式 MSB LSB76543210I0I1I2I3I4 I57 6 5 4 3 2 1 0M100M101M102M1037 6 5 4 3 2 1 0M100M101M102M1037 6 5 4 3 2 1 0M100M101M102M1037 6 5 4 3 2 1 0M100M101M102M103M100.0MB100MW100MD100位、字节、字和双字对同一地址存取操作的比较S7-200数据存储区及元件(内部资源)的功能外部输入点输入端子Q0.0L负载电源I0.0M0.0I0.1()输入映像区(I0.0I15.7)2输出映像区(Q0.0Q15.7)内部标志位(M0.0M31.7)4定时器(T0T255)5计数器（C0C255）6顺序控制继电器（S0.0S31.7）7特殊存储器(S0.0SM179.7)梯形图编辑器（LAD）语句表编辑器（STL）功能块图编辑器（FBD）四、四、S7-200编程编程STEP7-Micro/WIN编程软件的使用与安装 SIMATICS7-200编程软件是指西门子公司为S7-200系列可编程控制器编制的工业编程软件的集合，其中STEP7-micro/WIN软件是基于Windows的应用软件。编程软件的安装 按Microwin3.1 Microwin3.1 SP1 Toolbox Microwin3.11 Chinese的顺序进行安装，必要时可查看光盘软件的Readme文件，按照提示步骤安装。建立S7-200CPU的通讯1.PC/PPI电缆通讯PLC用PC/PPI电缆与个人计算机连接。2.MPI通讯 多点接口（MPI）卡提供了一个RS485端口，可以用直通电缆和网络相连 程序编制及运行 建立项目（用户程序）1、程序的输入、编辑 2、程序的编译及上、下载（1）编译 （2）下载 （3）载入（上载）程序的监视、运行、调试 1.程序运行方式的设置将CPU的工作方式开关置在RUN位置。或将开关置在TERM（暂态）位置时，操作STEP7-Micro/WIN32菜单命令或快捷按钮对CPU工作方式进行软件设置。2.程序运行状态的监视 运用监视功能，在程序状态打开下，观察PLC运行时，程序执行的过程中各元件的工作状态及运行参数的变化。五、S7-200PLC基本指令基本位操作指令指令格式 LAD STL功能LDBITLDNBIT；用于网络段起始的常开常闭触点ABITANBIT；常开常闭触点串联，逻辑与与非指令OBITONBIT；常开常闭触点并联，逻辑或或非指令BIT；线圈输出，逻辑置位指令位操作指令程序应用 工作原理分析：网络1M0.0（I0.0M0.0）*I0.1 网络2Q0.1（I0.2I0.3）*I0.4 NETWORK1LDI0.0装入常开触点OM0.0或常开触点ANI0.1与常闭触点=M0.0输出线圈NETWORK2LDI0.2装入常开触点OI0.3或常开触点ANI0.4与常闭触点=Q0.1输出线圈1.深入理解控制要求2.分析输入设备和输出负载3.进行I/O设置（一）简单电机起停控制4.编写梯形图程序输入：SB1输出：MSB2I0.0I0.1Q0.0I0.0I0.1Q0.0Q0.0控制要求：按下起动按钮SB1，电动机M开始运行；按下停止按钮SB2，电动机M停止运行。六、应用实例.编译传送程序.安装接线带负载运行输入梯形图程序1M0.00.12M1.1ML+0.71.5+-=24V1L0.40.12LNL10.0I0.0Q0.00.5=24V+-PLC输入开关板PLC输出负载装置PLC-0.30.2西门子PLC与输入开关板、输出负载装置接线示意图（CPU224AC/DC/继电器）COMCOM1K1M1M2M3COM-1M0.00.12M1.1ML+0.71.5+-=24V1L0.40.12LNL10.0I0.0Q0.00.5=24V+-(COM-)PLC输入开关板PLC输出负载装置PLC-0.30.2西门子PLC与输入开关板、输出负载装置接线示意图（CPU224AC/DC/继电器）COMCOM1K1M1M2M3（二）电动机顺序起停控制1、控制要求 3个电机M1M3，前级电机不起动时，后级电机无法起动，即M1不起动时M2无法起动，依此类推。前级电机停止时，后级电机也停止，如停止时，也停止2、3。根据上述控制要求作出I/O设置和梯形图，传送、下载至PLC，并完成安装接线实现带负载运行。2、I/O设置（分析输入/输出）输入:I0.0 M1起动按钮I0.1 M1停止按钮I0.2 M2起动按钮I0.3 M2停止按钮I0.4 M3起动按钮I0.5 M3停止按钮输出:Q0.0电机M1Q0.1电机M2Q0.2电机M33.编制梯形图I/O设置输入:I0.0 M1起动按钮I0.1 M1停止按钮I0.0 M1起动按钮I0.1 M1停止按钮I0.0 M1起动按钮I0.1 M1停止按钮输出:Q0.0电机M1Q0.1电机M2Q0.2电机M3（）I0.0Q0.0I0.1Q0.0（）I0.2Q0.1I0.3Q0.1（）I0.4Q0.2I0.5Q0.2Q0.0Q0.11M0.00.12M1.1ML+0.51.5+-=24V1L0.40.12LNL10.0I0.0Q0.00.5=24V+-(COM-)PLC输入开关板PLC输出负载装置PLC-0.30.2西门子PLC与输入开关板、输出负载装置接线示意图（CPU224AC/DC/继电器）COMCOM1K1M1M2M3（三）电动机自动顺序起停控制1、控制要求 3个电机M1M3，前级电机起动1秒后，后级电机自动起动，即M1起动后1秒后M2自动起动，依此类推。前级电机停止时，后级电机也停止，如停止时，也停止2、3。根据上述控制要求作出I/O设置和梯形图，传送、下载至PLC，并完成安装接线实现带负载运行。定时器指令延时接通/断开定时器100ms T37T63、T101T255延时接通/断开定时器10ms T33T36、T97T100延时接通/断开定时器1ms T32、T96保持型延时接通定时器100ms T5T31、T69T95保持型延时接通定时器10ms T1T4、T65T68保持型延时接通定时器1ms T0、T64CPU221/CPU222/CPU224/CPU226定时器 256个（0255）功能 每个定时器均有一个当前值寄存器和一个状态位，当前值寄存器用于存储定时器累计的时基增量值（132 767），而状态位用于表示定时器的状态。若当前值寄存器累计的时基增量值大于等于设定值时，定时器的状态位被置1（线圈得电），该定时器的触点转换。梯形图（一）TON:延时接通定时器INPTTONT37100()I0.0T37Q0.0I0.0T37当前值T37位Q0.0PTIN：输入端PT：设定端（二）TOF:延时断开定时器INPTTOFT38100()I0.0T38Q0.0I0.0T38当前值T38位Q0.0PT（三）TONR:保持型延时接通定时器INPTTONRT5(R)T51()Q0.0I0.0I0.1T5100I0.0I0.1Q0.0T5当前值T5位PTT37T38练 习 15S3S负载1负载2控制开关练 习 25S3S启动停止负载1负载2负载3练 习 35S3S启动停止负载1负载2负载3练 习 41S启动停止负载1负载2负载3练 习 51S启动停止欢迎你（四）按下按钮彩环灯依次点亮1、控制要求 共10个彩环（5内5外），每按下一次启动按钮，由内至外增加一个彩环被点亮，按下停止按钮，所有彩环灯熄灭。（四）按下按钮彩环灯依次点亮24+24-142531内1外2内3内4内5内2外3外4外5外启动按钮停止按钮公共端(L+)启动停止+(1L)彩环负载装置板(负载公共端)O IQIPLC1L0.00.10.20.32L0.40.50.63L0.71.01.1NL11M0.00.10.20.30.40.50.60.72M1.01.11.5ML+2彩环负载板接线24+24-142531内1外2内3内4内5内2外3外4外5外启动按钮停止按钮公共端(L+)启动停止+(1L)彩环负载装置板(负载公共端)O I+计 数 器 指 令加计数器减计数器加/减计数器功能 每个计数器有一个当前值寄存器当前值寄存器用于存储计数器累计的脉冲数（132 767），另有一个状态位表示计数状态位表示计数器的状态器的状态。梯形图 （一）CTU：加计数器CURPVCTUC4()4I0.0I0.1C4Q0.0I0.1I0.0C4当前值C4位Q0.00123456CU计数端R复位端PV设定端（二）CTD：减计数器CDLDPVCTDC5()3I0.0I0.1C5Q0.0I0.1I0.0C5当前值C5位Q0.001233CD计数端LD复位端PV设定端（三）CTUD：加减计数器CUCDPVCTUC4R4I0.1I0.2I0.3I0.1I0.2I0.3C4当前值C4位01234543450CU加计数端CD减计数端R复位端PV设定端 练 习启动按钮停止按钮负载 练 习启动按钮停止按钮负载1负载2置位复位指令 SS-BIT，N：从起始位（S-BIT）开始的N个元件置1。RS-BIT，N；从起始位（S-BIT）开始的N个元件清0。讨论：S、R指令的编写顺序对程序的执行结果有影响吗？为什么？I0.1Q0.0(R)Q0.01I0.1(S)Q0.01I0.0I0.0I0.3Q0.1(S)Q0.11I0.3(R)Q0.11I0.2I0.2注意：为保证程序的可靠运行，S、R指令的驱动通常采用短脉冲信号归纳：S、R指令的编写顺序可以任意编排，但当一对S、R指令被同时接通时，编写顺序在后的指令执行有效。I0.3Q0.1(R)Q0.11I0.3(S)Q0.11I0.2I0.2讨论：以上两段程序的执行结果有区别吗？S、R指令是否具有“记忆”功能？Q0.0()Q0.0I0.0I0.0I0.1I0.1Q0.0归纳：S、R指令具有“记忆”功能。当使用S指令时，其线圈具有自保持功能，当使用