可编程序控制器.ppt

1、可编程序控制器应用,Company Logo,可编程序控制器概述,一、可编程序控制器产生,继电器控制系统存在着如下缺点：,1、大量的继电器元器件需集中安装在控制柜内，因而使设备体积庞大；,2、继电器接点的接触不良、导线的连接不牢等会导致设备故障的大量存在，且查找、排除故障困难，使系统的可靠性降低；,3、继电器动作时固有的电磁时间，使系统的动作速度较慢；,Company Logo,1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。,可编程序控制器概述,一、可编程序控制器产生,Company Logo,可编程（逻辑）控制器

2、（Programmable Logic Controller） 简称PLC,可编程序控制器概述,二、可编程序控制器定义,Company Logo,1、逻辑控制 2、定时与计数控制 3、步进控制 4、A/D、 D/A转换 5、数据处理 6、通信与联网 7、控制系统监控,可编程序控制器概述,三、PLC基本功能,Company Logo,1、高可靠性 2、灵活性 3、便于改进和修改 4、节点利用率高 5、丰富的I/O接口 6、模拟调试 7、对现场进行微观监控 8、动作迅速,可编程序控制器概述,四、PLC的特点,Company Logo,9、梯形图及布尔代数并用 10、体积小、质量轻、功耗低 11、编

3、程简单、使用方便,可编程序控制器概述,四、PLC的特点,Company Logo,问题：传统继电器接触器控制系统和可编程控制系统有何区别？ 答：传统继电器接触器控制系统为“硬接线”程序控制系统，通过修改控制器件和接线来改变控制功能；可编程控制系统为“软接线”程序控制系统，通过修改PLC程序并改动少量接线端子来改变控制功能。,可编程序控制器概述,Company Logo,问题：可编程控制器的性能指标有哪些？ 答：衡量PLC的性能指标分为硬件指标和软件指标。硬件指标包括环境温度、湿度、抗干扰能力、使用环境和输入输出特性等；软件指标包括扫描速度、存储容量、指令功能和编程语言等。,可编程序控制器概述,

4、五、PLC的性能指标,Company Logo,1、编程语言 2、I/O总点数 3、内部继电器的种类和数目 4、用户程序存储量 5、扫描速度 6、工作环境 7、特种功能,可编程序控制器概述,五、PLC的性能指标,Company Logo,1、按结构形式分类 整体式和模块式 2、按输入输出点数和存储容量分类： (1).小型PLCI/O点数 2048点；用户存储器容量10K。,可编程序控制器概述,六、PLC的分类,Company Logo,3、按功能分类 按PLC功能强弱来分，可分为低档机、中档机、高档机三种。,可编程序控制器概述,六、PLC的分类,Company Logo,1.导轨 2.电源模块

5、 3.CPU模块 4.输入输出模块,可编程序控制器概述,七、PLC的基本结构,Company Logo,问题： PLC配置电气隔离的作用是什么？ 答：电气隔离是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施。,可编程序控制器概述,Company Logo,工作过程分三阶段： 1.输入采样 2.程序执行 3.输出刷新,可编程序控制器概述,八、PLC的工作原理,Company Logo,比较下二个程序的异同：,可编程序控制器概述,Company Logo,可编程序控制器概述,读,读,读,写,写,执行用户程序,(2) PLC执行用户程序的过程,Company Logo,问题：什么叫扫描周期？它主要受哪些

6、因素影响？ 答：PLC重复执行3个阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。扫描周期与用户程序的长短和CPU模板的运算速度有关。,可编程序控制器概述,Company Logo,1.PLC与继电器控制系统的比较（参考上一课问答） PLC由于应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能都是通过软件来实现的，只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变。从适应性、可靠性、安装维护等各方面比较，PLC都有显著的优势。,可编程序控制器概述,九、PLC与其他工业控制装置的比较,Company Logo,2.PLC与集散控制系统的比较 PLC与集散控制系统在

7、发展过程中，始终是互相渗透、互为补充， PLC与集散控制系统的发展越来越接近，很多工业生产过程既可以用PLC，也可以用集散控制系统实现其控制功能。把PLC系统和DCS系统各自的优势有机地结合起来，可形成一种新型的分布式计算机控制系统。,可编程序控制器概述,九、PLC与其他工业控制装置的比较,Company Logo,3.PLC与工业控制计算机的比较 PLC是专为工业现场应用而设计的，采用整体密封或插件组合型，并采取了一系列抗干扰措施，具有很高的可靠性。而工业控制计算(工控机)机虽然也能够在恶劣的工业环境下可靠运行，但比PLC应用系统可靠性差。,可编程序控制器概述,九、PLC与其他工业控制装置的

8、比较,Company Logo,1.网络化 2.多功能 3.高可靠性 4.兼容性 5.小型化简单易用 6.编程语言向高层次发展。,可编程序控制器概述,十、PLC的发展趋势,Company Logo,PLC硬件组成及系统特性,一、典型机型（西门子）及特点 西门子（SIEMENS）S5系列 S5-95U， S5-100U， S5-115U， S5-135U等 西门子（SIEMENS）S7系列 S7-200（小型机） S7-200PLC采用整体式结构，可由主机（基本单元）加扩展单元构成。,Company Logo,一、典型机型（西门子）及特点 S7-300（中型机） S7-300PLC采用紧凑的、无

9、槽位限制的模板结构。 S7-400（大型机） S7-400可PLC采用 模块式结构，无风扇设计。可将各种模板装在一个模板基架上，组成所需要的系统。,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,二、S7200 S7-200系列PLC系统特性 （一） S7-200系列PLC系统结构与产品特性,PLC硬件组成及系统特性,CPU221: 数字量 10点,CPU222 :40入/38出=78数字量 模拟量 8入或4出或 8入/2出,CPU224 :94入/74出=168 数字量 模拟量 28入或14出或 28入/7出,最大2个模块,无扩展能力,CPU226(XM) :128入/120出=248数

10、字量 模拟量 28入或14出或 28入/7出,Company Logo,这几种CPU模块的外部结构大体相同，其外部结构如图所示，CPU224XP和CPU226有两个通信口。,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,（二） S7-200PLC主机简介,PLC硬件组成及系统特性,S7-200 CPU22X系列产品： CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、 CPU224XP模块、 CPU226模块、CUP226XM模块。 CPU226模块本机集成24入/16出数字点，最多可扩展7个模块。最大数字I/O点数达248点，最大模拟I/O达35路。 程序、数据存储空间达26K字；

11、 内置高速计数器，具有PID控制的功能； 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口； 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。,Company Logo,（三） S7-200系列PLC的I/O地址分配 S7-200系列PLC地址分配原则有两点： 第一是数字量和模拟量分别编址，数字量输入地址冠以字母“I”，数字量输出地址冠以字母“Q”，输出/输入字节可以重号。模拟量输入地址冠以字母“AI”，模拟量输出地址冠以字母“AQ”，输出/输入字可以重号。 第二是数字量模块的编址是以字节为单位，如：IB0、Q0.1，模拟量模块的编址是以字为单位（即以双字节为单位）如：AIW0，AQW2

12、。,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始在本机数字量地址的基础上从左到右按字节连续递增，本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块。模拟量扩展模块的地址从最靠近CPU模块的模拟量模块开始在本机模拟量地址的基础上从左到右地址按字递增。例如CPU224扩展一个4入/4出数字量混合模块、一个8入数字量模块和一个4入/1出的模拟量混合模块共三个扩展模块，则第一个扩展模块输入地址为I2.0I2.3，输出地址为Q2.0Q2.3，第二个扩展模块输入地址为I3.0I3.7；第三个扩展模块输入地址为AIW0、AIW

13、2、AIW4、AIW6，输出地址为AQW0。,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,地址分配示例,PLC硬件组成及系统特性,CPU224,4入/4出EM223,8入EM221,4入/1出EM235,I0.0I1.5 Q0.0Q1.1,I2.0I2.3 Q2.0Q2.3,I3.0I3.7,AIW0AIW6 AQW0,扩展1,扩展2,扩展3,CPU,Company Logo,【例题】某控制系统选用CPU224，其中模拟量扩展模块以2字节递增的方式来分配地址。请按表中介绍的模块连接形式，填写模块1和模块3的地址分配,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,PLC硬件组成及系

14、统特性,Company Logo,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,PLC硬件组成及系统特性,【作业】某控制系统选用CPU224，请按表中介绍的的地址分配，填写各模块的模块连接形式。,Company Logo,三 、S7-200系列PLC的I/O地址分配 详见书P23、24页,PLC硬件组成及系统特性,Company Logo,STEP7指令系统及应用,一、PLC典型编程语言 PLC程序由操作系统和用户程序两部分组成。 PLC的编程语言常用有LAD（梯形图）、STL（语句表）、FBD（逻辑功能图）和高级语言等。 下图是一个典型的梯形图。左边一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线

15、称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。,Company Logo,STEP7指令系统及应用,Company Logo,STEP7指令系统及应用,语句表（STL）是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能，下图是一个简单的PLC程序，图（a）是梯形图程序，图（b）是相应的语句表。,Company Logo,注：1.逻辑功能图和梯形图一样形象直观，程序的输入和修改最简单，它更适合熟悉数字逻辑电路的用户。 2.梯形图和功能块图都能转换为语句表，但语句表却不一定能转换成梯形图和功能块图，梯形图和功能块图之间也不是一一对应。,STEP7指令系统及应用,Company Logo,二

16、、PLC指令及其结构 编程指令是程序的最小独立单位，用户程序是由若干条顺序排列的指令构成。 1.指令的组成 （1）语句指令（STL） 一条语句由一个操作码和一个操作数组成。 例： A I1.0 “A”：操作码执行“与”操作 “I1.0”：操作数指出是对输入I1.0进行操作。,STEP7指令系统及应用,Company Logo,（2）梯形逻辑指令（LAD） 梯形逻辑用图形元素表示PLC要完成的操作。 （3）功能块图指令（FBD）,STEP7指令系统及应用,Company Logo,2、操作数标识符及参数 一般情况下，指令的操作数在PLC的存储器中，此时操作数由操作数标识符和参数组成。 操作数标识符：由主标识符和辅助标识符组成。 例：I10.1 3、数据类型（详见书P31表） 位（BOOL）1位 字节（BYTE）8位 字（WORD）16位 双字（ DWORD ）32位 整数（INT） 实数（REAL）,STEP7指令系统及应用,Company Logo,二、PLC编程的基本原则 【例题】找出下列梯形图中的错误，并改正。,STEP7指令系统及应用,Company Logo,STEP7指令系统及应用,Company Logo,STEP7指令系