[高等教育]最新西门子PLC学习资料

模块四认识西门子知识目标：熟练掌握西门子PLC的工作原理、结构特点及硬件组成；熟练使用编程软件进行操作能力目标：初步具有PLC的硬件设计能力，对西门子的系统进行正确接线；具有西门子软件的操作能力学习内容●PLC的产生与发展●PLC的组成及基本工作原理●PLC的性能、特点及分类●PLC的应用领域学习目标：●了解PLC的产生原因●了解PLC的发展过程●掌握PLC的组成●掌握PLC的基本工作原理●理解PLC的性能●理解PLC的特点●理解PLC的分类●理解PLC的控制功能什么时间？谁提出要造PLC？二十世纪六十年代末期，美国汽车制造工业竞争十分激烈，为了适应市场从少品种大批量生产向多品种小批量生产的转变，为了尽可能减少转变过程中控制系统的设计制造时间，减少经济成本，1968年美国通用汽车公司GM（GenerlMotors）公开招标，要求用新的控制装置取代生产线上的继电接触器控制系统。4.1PLC的产生和发展什么时间？谁最先造出世界上的第一台PLC？1969年美国数字设备公司DEC（DIGTAL）根据上述要求，首先研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14，用于通用汽车公司的生产线，取得了满意的效果。4.1PLC的产生和发展KM2SB1SB3FRQFRFUM3~~~SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1继电接触器电动机正反转控制线路QFRFUM3~~~KM1KM2M+0VM10.00.10.20.30.4…S7-200CPULNCOM00.00.10.20.3…SB1SB2SB3KM1KM2KM1KM2PLC电动机正反转控制线路I0.0Q0.0I0.1I0.2Q0.1Q0.0I0.1Q0.1I0.0I0.2Q0.0Q0.1PLC电动机正反转控制程序()()PLC从产生到现在经历了几代的发展过程？第二代PLC（1973～1975年）：采用了8位微处理器及半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本可分为：第一代PLC（1969～1972年）：大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种单一，没有形成系列化。第四代PLC（1983年～现在）：不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reducedinstructionsetcomputer)精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。第三代PLC（1976～1983年）：随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量的使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。由于PLC的发展，使其功能已经远远超出了逻辑控制的范围，因而用“PLC”已不能描述其多功能的特点。1980年，美国电气制造商协会(NEMA)给它起了一个新的名称，叫programmablecontroller”，简称PC。由于PC这一缩写在我国早已成为个人计算机(personalcomputer)的代名词，为避免造成名词术语混乱，因此在我国仍沿用PLC表示可编程控制器。正是由于PLC具有多种功能，并集三电（电控装置、电仪装置、电气传动控制装置）于一体，使得PLC在工厂中备受欢迎，用量高居首位，成为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。硬件软件+4.2PLC的组成和基本工作原理4.2.1PLC的组成中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口1.PLC的硬件系统(一)PLC的硬件系统中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口中央处理单元PLC的中央处理单元主要由微处理器CPU、存储器ROM/RAM和微处理器I/O接口组成。⑴微处理器CPUCPU作为整个PLC的核心起着总指挥的作用，是PLC的运算和控制中心。。⑵存储器RAM/ROM存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。⑶微处理器I/O接口它一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成，负责微处理器及存储器与外部设备的信息交换。状态显示通信口顶部端子盖电源及输出端子前盖方式开关、电位器、扩展I/O连接底部端子盖输入端子、传感器电源存储器卡4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表所示。中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口这是PLC与被控设备相连接的接口电路。用户设备需输入PLC的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内)等，通过输入接口电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信号。输出接口电路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。输入输出接口直流输入接口电路示意图内部电路输入LEDININCOM交流输入接口电路示意图内部电路输入LEDININCOM～继电器输出接口电路示意图内部电路输出LED～OUTOUTCOMLL双向晶闸管输出接口电路示意图输出LED～OUTOUTCOMLL内部电路晶体管输出接口电路示意图L+OUTOUTCOMLL输出LED内部电路中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口中小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的，为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。I/O扩展接口的连接S7-200常用I/O扩展单元型号及输入、输出端子分配类型型号输入端子数输出端子数数字量扩展模块EM22180EM22208EM2234/8/164/8/16模拟量扩展模块EM23130EM23202EM23531例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，下表所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。若按表的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，如图所示为其中的一种模块连接形式。扩展连接图主机CPU224模块1EM221DI8XDC24V模块2EM222DO8XDC24V模块3EM235AI4/AQ1X12位模块4EM223DI4/DQ4XDC24V/继电器模块5EM235AI4/AQ1X12位中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口通信接口用于PLC与计算机、PLC、变频器、触摸屏等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。通信接口的连接输入输出接口I/O扩展接口中央处理单元编程器接口电源编程器系统总线通信接口用于将编程器与PLC进行连接，以实现编程器对PLC的操作。中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与中央处理器单元联系，完成人机对话操作。PLC手持编程器液晶显示窗工作方式开关指令键数字键编辑键通信电缆PLC的电源中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口电源部件将交流电源转换成供PLC的中央处理器、存储器等电子电路工作所需要的直流电源，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。1．输入接线图2-4CPU224输入电路接线图4.1.2输入输出接线2．输出接线⑴晶体管输出电路接线图图2-5CPU224晶体管输出电路接线图2．输出接线⑵继电器输出电路接线图图2-6CPU224继电器输出电路的接线图4.2STEP7-Micro/WIN编程软件介绍输出窗口状态条程序编辑器局部变量表浏览条指令树交叉引用数据块状态图符号表图4-10STEP7-Micro/WIN编程软件的主界面STEP7-Mirco/WIN主要编程功能1.编程元素及项目组件STEP7-MircoWIN的一个基本项目包括程序块、数据块、系统块、符号表、状态表、交叉引用表。程序块、数据块、系统块须下载到PLC，而符号表、状态表、交叉引用表不下载到PLC。程序块由可执行代码和注释组成，可执行代码由一个主程序和可选子程序或中断程序组成。程序代码被编译并下载到PLC，程序注释被忽略。在“指令树”中右击“程序块”图标可以插入子程序和中断程序。数据块由数据（包括初始内存值和常数值）和注释两部分组成。数据被编译后，下载到PLC，注释被忽略。系统块用来设置系统的参数，包括通信口配置信息、保存范围、模拟和数字输入过滤器、背景时间、密码表、脉冲截取位和输出表等选项。单击“浏览栏”上的“系统块”按钮，或者单击“指令树”内的“系统块”图标，可查看并编辑系统块。系统块的信息须下载到PLC，为PLC提供新的系统配置。2.梯形图程序的输入（1）建立项目通过菜单命令“文件”→“新建”或单击工具栏中“新建”快捷按钮，可新建一个项目。此时，程序编辑器将自动打开。（2）输入程序在程序编辑器中使用的梯形图元素主要有触点、线圈和功能块，梯形图的每个网络必须从触点开始，以线圈或没有ENO输出的功能块结束。线圈不允许串联使用。（3）编辑程序●剪切、复制、粘贴或删除多个网络通过用SHIFT键+鼠标单击，可以选择多个相邻的网络，进行剪切、复制、粘贴或删除等操作。注意：不能选择网络中的一部分，只能选择整个网络。●编辑单元格、指令、地址和网络用光标选中需要进行编辑的单元，单击右键，弹出快捷菜单，可以进行插入或删除行、列、垂直线或水平线的操作。删除垂直线时把方框放在垂直线左边单元上，删除时选“行”，或按“DEL”键。进行插入编辑时，先将方框移至欲插入的位置，然后选“列”。（4）程序的编译程序编译操作用于检查程序块、数据块及系统块是否存在错误。程序经过编译后，方可下载到PLC。单击“编译”按钮或选择菜单命令“PLC”→“编译”，编译当前被激活的窗口中的程序块或数据块；单击“全部编译”按钮或选择菜单命令“PLC”→“全部编译”，编译全部项目元件（程序块、数据块和系统块）。使用“全部编译”，与哪一个窗口是活动窗口无关。编译的结果显示在主窗口下方的输出窗口中。3.程序的上传下载（1）下载如果已经成功地在运行STEP7-Micro/WIN的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC。如果PLC中已经有内容将被覆盖。单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”→“下载”。出现“下载”对话框。根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。单击“确定”，开始下载程序。如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下信息：下载成功。下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC”→“运行”，PLC进入RUN（运行）工作方式。注意：下载程序时PLC必须处于停止状态，可根据提示进行操作。(2)上传可用下面的几种方法从PLC将项目文件上传到STEP7-MicroWIN程序编辑器：单击“上载”按钮；选择菜单命令“文件”→“上载”；按快捷键组合Ctrl+U。执行的步骤与下载基本相同，选择需上传的块（程序块、数据块或系统块），单击“上传”按钮，上传的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上传的程序。3.程序的上传下