《PLC编程教学教程(S7-200)ZJM-D.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC编程教学教程(S7-200)ZJM-D.ppt（79页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、PLC编程教程,装备科：赵家明,2017年2月,第一章 PLC简介,PLC应用的广泛性与重要性; 什么是PLC; PLC实现的两大类控制; PLC的由来和历史; 国外主要的PLC厂商; PLC的主要特点; PLC的一些高级话题(),PLC应用的广泛性与重要性,PLC应用的广泛性 现代流程工业(化工,电力,冶金等) 离散制造业(汽车,大型装备制造,家电行业) 物流(货舱控制) 农业,气象,航天领域 PLC的重要性 重要专业课 必须掌握的工作技能,PLC是什么PLC在工厂(感性认识),某钢铁公司的工业加热炉现场,PLC是什么PLC在工厂(感性认识),某钢铁公司的锅炉现场和加热炉现场,PLC 是什么
2、?,Programmable logic controller可编程逻辑控制器,计算机控制系统,基于PC总线的工业控制计算机,基于单片机开发的测控装置,集散控制系统 DCS,现场总线 FCS,PLC- the new controller ? For industry application,？Question:,基于DSP等专用处理器设计的运动控制系统,PLC是什么?-IEC的标准定义,(1) 数字运算操作的电子系统,专为工业环境下应用设计的,(2)采用可编程程序存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时、 记数和算术运算操作的指令。,(3)通过数字式,模拟式的输入、输出控制各类型
3、的机械或生产过程,(4)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.,PLC实现的两大类控制,逻辑变量-顺序控制(下图所示) 模拟量的调节(如PID) 如过程变量(如温度,流量,压力,液位) 广泛应用于冶金,化工,电力,食品,PLC的由来和历史,关于PLC的疑惑,从我们对于实际的工厂自动化可以看出,PLC( programmable logic controller,是广泛用在自动化领域内的控制器.它不仅可以根据系统工艺要求实现工业过程的,顺序控制,还可以实现温度,流量,压力,液位等模拟量的控制!,answer:,PLC开始是从继电器逻辑控制而来的,主要是来实现顺序控制 的,后
4、来模拟量的控制是与DCS融合的结果,历史原因!,PLC的由来和历史,(1)继电器控制,(2)问题,它是用弱电信号控制强电的电力控制系统(如下图所示),复杂; 故障查找和调试都是十分麻烦 ;通用性和灵活性差 ;项目改造工期长 费用高。,PLC的由来和历史,(3)解决方案-PLC (创新),这些问题需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制,使得电器控制系统更加灵活,适应于工艺变动.,能用在工业现场 ; 能改变其控制”逻辑”,而不需要改动组成他的元件和修改 内部接线;出现故障易于诊断和维护( 与IEC的标准定义相印证),PLC的主要特点,编程方法简单易学 功能强,性能价格比高 硬件配套齐全,用
5、户使用方便,适应性强 可靠性高,抗干扰能力强 系统的设计,安装,调试工作量少 维修工作最小,维护方便 体积小,能耗低,可编程控制器发展趋势,高性能,高速度,大容量 微型化 分布式I/O和智能I/O 分布式I/O灵活的连接现场设备 解决远程控制与分散控制,分布式I/O-ET200M,分布式I/O ET 200M 安装在控制室或现场 采用S7-300系列完整的 I/O 产品体系 用于防爆区内的本安模板Ex HART 协议模拟量输入模板 通过PROFIBUS-DP 连接AS与I/O 可选光缆连接 通信线缆冗余,分布式I/O-ET200iS,防爆区域解决方案,可编程控制器发展趋势,可编程程序控制器编程
6、语言的标准化 PLC的网络化 其他趋势(高级话题),PLC的一些高级话题,PLC在整个现代的自动化工厂所处的地位,与工厂的综合自动化(后边展开). PLC,PC,工业PC,(甚至单片机,ARM,DSP,CPLD)有什么区别与联系?如果不仅仅考虑应用那么我们是否可以开发出PLC-国内浙大中控,安控等开发出PLC产品 基于PC的软PLC的研究方向与产品(siemense WinAC,研华ADAM-5501/P30等) 在PLC控制系统中所包含的3C(computer,control,communication).,工厂综合自动化-概貌(ERP-MES-PCS),工厂综合自动化-简化,ET 200M
7、,标准接口,MIS, ERP, 资产管理,控制器 S7-400,工业以太网,SIMATIC PCS 7 工程师站,SIMATIC PDM: - PROFIBUS-PA- PROFIBUS-DP - HART,PROFIBUS-DP 现场总线,SIPOS 3, 5 SIPART DR SIMOVERT SIMOCODE,PLC控制所体现的3C,本节的主要内容小结,什么是PLC PLC实现的两大类控制 PLC的由来和历史 主要的PLC PLC的主要特点 PLC控制在整个工厂综合自动化的层次,本课程的重点内容,本课程将以西门子s7-200PLC为例,重点来学习以下内容 PLC的硬件组成和工作原理（难
8、点） PLC的指令系统与编程初步 PLC顺序控制程序设计技术（难点） PLC模拟量控制 PLC在工业过程中应用问题,第2章 PLC的硬件结构与工作原理,2.1PLC的硬件结构,整体式PLC,CPU模块，I/O模块和电源模块 在一个箱形机壳内。,模块式PLC,1.物理结构,2.CPU模块存储器,随机存储器（RAM） 读/写；掉电丢失；工作速度快； 只读存储器（ROM） 读/不能写，掉电保存 可以电擦除可编程的只读存储器（EEPROM） 读/写；非易失性；随机存取,存储器系统包括：系统程序存储器和用户程序存储器。 系统程序是PLC的操作系统，存在ROM中。 用户程序是由用户编写的系统程序。,3.
9、I/O模块,输入模块（见图2-3） (1)1M是同一组的输入点的内部电路公共点； (2)内部有RC滤波电路； (3)原理； (4)包括直流输入和交流输出；,3. I/O模块,输出模块（见图2-4，2-5）,输出模块,数字量输出电路的功率元件包括：小型继电器和场效应管 原理 特点 (1).继电器输出模块电压范围广，承受过载能力强，动作速度慢 (2).场效应管用于直流负载，可靠性高，反应速度快，寿命长，过载能力差。,2.2PLC的工作原理,用触点和线圈实现逻辑运算,1.用触点线圈实现逻辑运算,PLC的梯形图程序,PLC的工作模式,PLC的工作模式； RUN模式：执行用户程序； STOP模式：创建和
10、编辑用户程序，设置PLC的硬件功 能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC 改变工作模式的方法； 用模式开关改变工作方式； 用STEP7-Micro/WIN32软件改变工作方式； 在程序中改变工作模式；,PLC工作原理,读取输入 执行用户程序 通信处理 CPU自诊断测试 改写输出 中断程序的处理 立即I/O的处理,PLC工作原理,扫描工作方式 读取输入 (1)过程映像区 (2)读取过程：读取数字量输入的状态（ON/OFF) 外部输入电路闭合：过程映像为1，梯形图常开触点 接通，常闭触点断开； 外部输入电路断开：过程映像为0，梯形图常开触点 断开，常闭触点接通；,PLC工作原理,执行用户程序
11、（1）读I/O映像寄存器以及其他位元件； （2）执行指令，进行逻辑运算（从左到右,从上到下）； （3）运算结果写入映像寄存器； 注意 （1）在程序执行过程中，输入变化不影响结果； （2） I/O映像寄存器优点；,PLC工作原理,通讯处理 处理从通信接口或智能模块接收到信息，读通信数据放缓充区； CPU自诊断测试 （1）自动定期检查CPU模块操作和扩展模块操作； （2）复位监控程序（看门狗程序） 改写输出 将输出过程映像寄存器的0/1状态传送到输出模块并锁存起来,PLC工作原理,中断程序的处理 中断发生，CPU停止正常扫描工作模式，立即执行中断功能； 立即I/O的处理 直接存取I/O点； （1）
12、立即读I/O指令读输入点值时，输入过程映像寄 存器值不被更新； （2）立即写输出点，输出映像更新；,PLC工作过程举例,PLC工作过程举例,读取阶段 CPU将SB1，SB2的常开触点的ON/OFF读入相应的过程映像区。 执行用户指令； 修改输出阶段； CPU将各输出过程映像寄存器中二进制传送给输出模块并锁存起来。,输入输出滞后时间,滞后时间概念: 系统响应时间，PLC外部输入信号发生变化时刻至它控制的有关 外部输入信号发生变化的时刻之间的时间间隔。 组成: 滞后时间=输入电路滤波时间+输出电路的滞后时间+扫描工作模式的滞后时间 各部分分析:,交流电源与直流电源的外部接线,对于感性负载的处理,第
13、3章 PLC的程序设计基础,主要讲解内容,PLC的编程语言与程序结构; 存储器的数据类型与寻址方式; PLC编程的基本指令系统; 位逻辑指令; 定时器指令,计数器指令; 传送指令,移位指令等；,3.1PLC的编程语言与程序结构,PLC编程语言的国际标准IEC61131-3 顺序功能图（SFC）：分析，设计的基本方法； 梯形图（LAD)：本门课程的主要方法； 功能块图(FBD) 指令表(STL) 结构化文本(ST),顺序功能图SFC与梯形图LAD,1.顺序功能图（SFC),顺序功能图是分析，设计数字量控制的基本方法,步，转化，动作是顺序功能图的三种元件。,2.梯形图(LAD),梯形图是使用最多的
14、PLC编程语言。触点，线圈,和方框图表示；,语句表（STL）,S7系列PLC将指令表称为语句表。,（1）使用与汇编语言相似的助记符的表达式,（2）语句表可以和梯形图相互转化,PLC的程序结构,PLC的程序结构 S7-200CPU的控制程序由主程序，子程序和中断程序组成； 主程序：(OB1)每个项目只有一个主程序，在主程序中可以调用子程序和中断程序； 子程序：可选的指令的集合，仅在被其他程序调用时执行。 中断程序：中断程序不是被主程序调用，他们在中断事件发生时由操作系统调用；,3.2存储器数据类型与寻址方式,数据在存储器中存取方式,1.位，字节，双字,2. 数据的存取方式,存储器数据类型与寻址方
15、式,CPU的存储区 输入，输出过程映像（I/Q) 变量存储器,位存储区（V/M） 定时器，计数器，高速计数器（T/C/HC） 累加器(AC),特殊寄存器(SM),顺序控制继电器(S) 局部存储器(L) 模拟量输入，模拟量输出（AI,AQ),常数与字符串的表达格式,常数的表示方法与范围,存储器的寻址方式,直接寻址（只讲此种寻址方式） 可以按照字节(B)，字(W)，双字(DW)方式存取V,I,Q,M,S,SM存储器；,举例：VB100,VW100(VB100,VB101), VD100(VB100,VB101,VB103,VB104),输出指令与其他指令,输出 立即输出 置位，复位 立即置位，立即
16、复位 其他指令（取反NOT,跳变，空操作）,S7-200常见梯形图指令,常开触点,常闭触点,取反,立即常开,正跳变,负跳变,立即常闭,输出,立即输出,置位,立即置位,复位,立即复位,立即输出：只能用于输出量（），执行该指令时，将栈顶值立即写入指定 的物理输出位和对应的输出过程映像区,置位与复位：,从指定的位地址开始的N个位地址都被置位（变为） 或复位（变为）；,（）,R,立即置位与立即复位,执行SI或RI指令时，从指定位地址开始的N个连续的物理输出点将被立即 置位或复位，N=1128,该指令只能用于输出量Q，新值被同时写入对应的物理输出点和输出过程映像区,立即触点： 立即触点指令只能用于输入量
17、I，执行立即触点指令时，立即读入 物理输入点的值，根据该点的值决定触点的接通/断开。,立即出点指令并不更新物理输入点对应的输入过程映像区的值,定时器与计数器指令,定时器指令,(1)接通延时定时器,接通延时定时器（TON）的使能输入端（IN）的输入电路接通时开始 定时。 当前值大于等于预置的设定值时，定时器位变为ON，梯形图中 对应的定时器的常开触点闭合，常闭触点断开。达到设定值后，当前值仍然 计数，直到最大值32767,输入电路断开后，定时器自动复位，当前值清零，定时器为变为OFF.d,定时器与计数器指令,（2)断开延时定时器指令,断开延时定时器(TOF),用来在IN输入电路断开后延时一段时间
18、后，再使定时 器变为OFF,接在定时器IN输入端的输入电路接通时，定时器位变为ON,当前值被清零。 输入电路断开后，开始定时，当前值从0开始增大。当前值等于设定值， 输出位变为OFF,当前值保持不变，直到输入电路接通。,定时器与计数器指令,（3)保持型接通延时定时器,保持型接通延时定时器的输入电路接通时，开始定时。当前值大于等于 设定值时，定时器位变为ON，达到设定值后，当前值仍然继续计数直到 达到32767,注意：只能用复位（R）指令来复位，使它当前值变为0，同时使定时器位为 OFF,定时器与计数器指令,计数器指令,(1)加计数器(CTU),当复位输入(R)电路断开，加计数器脉冲输入(CU)
19、电路由断开变化为接通 （即CU信号的上升沿），计数器的当前值加1，直至计数最大值32767。,当前值大于等于设定值(PV)时，计数器为被置1。当复位输入（R）为ON 或执行复位指令时，计数器被复位，计数器位变为OFF,当前值被清零。,定时器与计数器指令,计数器指令,(2)减计数器(CTD),在减计数脉冲的上升沿（从OFF到ON),从设定值开始，计数的当前值 减1，减至0时，停止计数，计数器位被置1。装载输入（LD）为ON时 计数器位被复位，并把设定值装入当前值。,定时器与计数器指令,计数器指令,(2)加减计数器(CTD),在加计数脉冲（CU）的上升沿，计数器的当前值加1，在减计数脉冲输入 （C
20、D）的上升沿，计数器的当前值减1，当前值大于等于设定值时，计数 器位被置位。当复位输入为ON时，或对计数器执行复位指令时，计数器被 复位。,数据传送指令,1.字节,字和实数的传送 这些指令将输入的数据(1N)传送到输出(OUT)，传送过程中不改变数的大小 2.字节,字,双字的块传送指令 块传送指令将从输入地址(1N)开始的N个数据传送到输出地址(OUT)开始的N个单元，N1255，N为字节变量 . 3.字节交换指令 字节交换SWAP(SwAp Bytes)指令交换输入字(1N)的高字节与低字节。,4.字节立即读写指令 字节立即读MOV_BIR(Move Byte lmmediate Read)指令读取IN输入端给出的1个字节的物理输入点(1B)，并将结果写入OUT。 字节立即写MOV_BIW(Move Byte lmmediate Write)指令将输入(1N)给出的1字节数值写入OUT端给出的物理输出点(QB)。两条指令的IN和OUT都是字节变量。,移位与循环指令,移位指令与循环指令,移位指令将输入IN中的数据的各位向右或向左移动N位后送给输出OUT,移位指令对移出位自动补0 循环移位是环形的，即被移出来的位将返回到另一端空出的位置。,第4章 基本梯形图程序设计,起动保持和停止电路,2.延时接通/短开电路,3.闪烁电路,