项目PLC基本知识（PPT45页)

1.考核能力目标(1)了解PLC硬件结构及系统组成。(2)掌握PLC外围线路的接法及PC与PLC通信参数的设置。(3)掌握STEP7-Micro/WIN编程软件的使用。2.工作任务按钮SB1、SB2，控制四条彩灯L1、L2、L3、L4的工作。要求如下：(1）按钮SB1、SB2处于原始状态时，彩灯L3和L4点亮。(2）按钮SB1或SB2被按下，彩灯L1和L2点亮。3.工作任务实施根据题意，工作任务没有用熄灭灯的按钮。故分析时是按下相应的按钮灯亮，松开按钮灯熄灭。按钮SB1与I0.0连接，按钮SB2与I0.1连接；彩灯L1与Q0.0连接，彩灯L2与Q0.1连接，彩灯L3与Q0.2连接，彩灯L4与Q0.3连接。输入（I）输出(O)按钮SB1I0.0彩灯L1Q0.0按钮SB2I0.1彩灯L2Q0.1彩灯L3Q0.2彩灯L4Q0.31.考核能力目标(1)了解PLC硬件结构及系统组成。(2)掌握PLC外围线路的接法及PC与PLC通信参数的设置。(3)掌握STEP7Micro/WIN软件的使用。(4)掌握编写符号表。2.工作任务按按钮SB1，灯L1开始闪亮（亮1s，灭1s，如此循环）。按按钮SB2，灯L1灭。3.工作任务实施根据题意，工作任务采用按SB1按钮控制灯L1闪亮，按SB2控制灯L1灭。在外围接线上使按钮SB1与I0.1连接，按钮SB2与I0.2连接；彩灯L1与Q0.1连接。输入（I）输出(O)按钮SB1I0.1彩灯L1Q0.1按钮SB2I0.220世纪60年代末，工业生产大多以大批量、少品种生产方式为主，而这种大规模生产线的控制以继电器控制系统占主导地位。但当时的市场需要工业生产向小批量、多品种的方式转变，这样就需要重新设计安装继电器控制系统，十分费时、费工、费料，延长了更新周期。为了改变这种状况，1968年美国通用汽车（GM）公司对外公开招标，期望设计出一种新型的自动控制装置，来取代继电器控制系统，从而达到汽车型号不断更新的要求。为了达到这个目的，提出以下基本要求：①编程方便，现场可修改程序。②维修方便，采用插件式结构。③输入可以是交流115V。④输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀和接触器等。⑤用户存储容量至少可以扩展到4KB。⑥体可靠性比继电器控制系统高。⑦可将数据直接送入管理计算机。⑧积小于原继电器控制系统。⑨扩展时原系统变更较小。⑩成本可与继电器控制系统竞争。“可编程序控制器（ProgrammableLogicController简称PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。如下图所示：（1）抗干扰能力强，可靠性高（2）适应性强，应用灵活（3）系统设计、安装、调试方便（4）维修方便、维修工作量小、功能完善（5）体积小、重量轻、功耗低①网络通信功能增强。②发展智能输入/输出模块。③采用多样化编程语言。④增强外部故障检测及处理能力。(1)按结构分类(2)按控制规范分类①小型PLC②中型PLC③大型PLC(3)按功能分类①低档机②中档机③高档机（1）逻辑控制（2）运动控制（3）闭环过程控制（4）数据处理（5）通信联网PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、PLC与PLC之间的通信、PLC与其他智能设备之间的通信。PLC与其他智能设备一起，可以构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。（1）中央处理器中央处理器（CPU）是计算机的核心，因此它也是PLC的核心。（2）存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路，用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他信息。（3）输入/输出单元输入/输出单元又称为输入/输出模块，它是PLC与工业生产设备或工业过程连接的接口。（4）电源电源是将交流电压信号转换成微处理器、储存器及输入/输出部件正常工作所需要的直流电源。（5）编程器编程器是PLC的重要外围设备。PLC系统的等效工作电路可分为3部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。其等效工作电路如下图所示。PLC是采用“顺序扫描，不断循环”（循环扫描）的方式进行工作的。PLC工作的基本步骤如下图所示：梯形图（LAD）语言是在继电器-接触器控制系统原理图的基础上演变而来的一种图形语言，它和继电器-接触器控制系统原理图很相似，如下图所示。梯形图具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，它常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。PLC梯形图中的某些编程元件沿用了“继电器”这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们必须不是真实的物理继电器，而是一些存储单元(软继电器)，每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。梯形图中采用了类似于继电器-接触器中的触点和线圈符号，见下表所示：语句表（STL）又称为助记符语言，它是通过指令助记符来完成控制要求的，类似于计算机的汇编语言。用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，如下图(b)所示。不同厂家的PLC所采用的指令集不同，所以对于同一个梯形图，书写的语句表也不尽相同，但是对于其他编程语言熟悉的程序员来说，他们一般喜欢使用这种编程语言。顺序功能图SFC（SequentialFunctionChart）又称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图主要由步、动作、起动条件等部分组成，如下图所示：功能块图（FBD）又称逻辑指令，它是一种类似于数字逻辑门电路的PLC图形编程语言，用逻辑框图来表示各种控制条件。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”3种逻辑功能进行表达，每种功能都有一个算法。运算功能由方框图内的符号确定，方框图的左边为逻辑运算的输入变量，右边为输出变量，没有像梯形图那样的母线、触点和线圈，如下图（b）所示：CPU224型PLC，其输入、输出、CPU、电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元相连。CPU224基本单元提供了14个输入点(I0.0～I0.7和I1.0～I1.5)和10个输出点(Q0.0～Q0.7和Q1.0～Q1.1)，在编写端子代码时采用八进制，没有0.8和0.9，共24个基本输入/输出点。(1)基本输入端子(2)基本输出端子CPU224晶体管输出端子如下图所示：CPU224继电器输出端子如下图所示：PLC的连接包括电源连接、输入端接线、输出端接线，这三种接线的具体形式。S7-200PLC接线时可按以下规律①工作电源有直流电源供电和交流电源供电两种方式。②PLC输出形式有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。对于继电器输出形式，负载接交流电源或直流电源均可；对于晶体管输出形式，负载只能接直流电源；对于晶闸管输出形式，负载只能接交流电源。③输入端可接外部提供的24V直流电源，也可接PLC本身输出的24V直流电压。S7-200系列PLC的数据存储区按照存储器存储数据的长短可划分为字节存储器（B）、字存储器(W)和双字存储器(D)3类。字节存储器有7个，分别是：输入映像寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、变量存储器（V）、位存储器（M）、特殊存储器（SM）、顺序控制继电器（S）、局部变量存储器（L）；字存储器有4个，如定时器（T）、计数器（C）、模拟量输入映像寄存器（AI）和模拟量输出映像寄存器（AQ）；双字存储器有2个，如累加器（AC）和高速计数器（HC）。（1）字节存储器（B）1）输入映像寄存器（I）输入映像寄存器是PLC用来接收用户设备发来的输入信号。输入映像寄存器与PLC的输入点相连，如下图所示。编程时应注意，输入映像寄存器的线圈必须由外部信号来驱动，不能在程序内部用指令来驱动。因此，在程序中输入映像寄存器只有触点，而没有线圈。输入映像寄存器地址的编号范围为I0.0～I15.7；I、Q、V、M、SM、L均可以按字节、字、双字存取。输入映像寄存器的位、字节、字、双字地址的编号范围见下表所示：2）输出映像寄存器（Q）S7-200的输出映像寄存器又称为输出继电器，每个输出继电器线圈与相应的PLC输出相连，用来将PLC的输出信号传递给负载。输出映像寄存器地址的编号范围为Q0.0～Q15.7；输出映像寄存器可按位、字节、字或双字等方式进行编址，如Q0.3，QB0，QW0，QD4等。输出映像寄存器的位、字节、字、双字地址的编号范围见下表所示：3）变量存储器（V）变量存储器用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用来保存与工序或任务有关的其他数据。变量存储器全局有效，即同一个存储器可以在任一个程序分区中被访问。在数据处理中，经常会用到变量寄存器。变量寄存器可按位、字节、字、双字使用。变量寄存器位、字节、字、双字地址的编号范围见下表所示：4）位存储器（M）位存储器（M0.0～M31.7）类似于继电器—接触器控制系统中的中间继电器，用来存放中间操作状态或其他控制信息。虽然名为“位存储器”，但是也可以按字节、字、双字来存取。S7-200系列PLC的M存储区只有32个字节（即MB0～MB31）。如果不够用可以用V存储区来代替M存储区。可以按位、字节、字、双字来存取V存储区的数据，如V10.1、VB0、VW100、VD200等。位存储器的位、字节、字、双字地址的编号范围见下表所示：5）特殊标志位存储器（SM）特殊标志位存储器用于CPU与用户之间交换信息，特殊标志位寄存器可按位、字节、字、双字使用。CPU224特殊标志位寄存器的有效编址范围为SM0.0-SM549.7，其中特殊标志位存储器SM0.0～SM29.7为只读区。特殊标志位寄存器的位、字节、字、双字地址的编号范围见下表所示：特殊标志位寄存器提供了大量的状态和控制功能。常用的特殊标志位寄存器的功能如下：SM0.0:运行监视，始终为“1”状态。当PLC运行时可利用其触点驱动输出继电器，并在外部显示程序是否处于运行状态。SM0.1:初始化脉冲，该位在首次扫描为“1”时，调用初始化子程序。SM0.3:开机进入RUN运行方式时，接通一个扫描周期，该位可用在起动操作之前给设备提供一个预热时间。SM0.4:提供1min的时钟脉冲或延时时间。SM0.5:提供is的时钟脉冲或延时时间。SM0.6:扫描时钟，本次扫描时为“1”，下次扫描时为“0”，可作扫描计数器的输入。SM0.7:工作方式开关位置指示，开关放置在RUN时为“1,PLC为运行状态;开关放置在TERM时为“0,PLC可进行通信编程。SM1.0:零标志位，当执行某些指令结果为“0”时，该位被置1。SM1.1:溢出标志位，当执行某些指令结果溢出时，该位被置1。SM1.2:负数标志位，当执行某些指令结果为负数时，该位被置1。6）顺序控制继电器（S）顺序控制继电器又称状态组件，与顺序控制继电器指令配合使用，用于组织设备的顺序操作，以实现顺序控制和步进控制。可以按位、字节、字或双字来取S的地址编号，编址范围S0.0～S31.7。顺序控制继电器的位、字节、字、双字地址的编号范围见下表所示：7）局部变量存储器（L）S7-200PLC有64个字节的局部变量存储器，编址范围为L0.0～L63.7，其中60个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。局部变量存储器的位、字节、字、双字地址的编号范围如下表所示：（2）字存储器(W)1）定时器PLC中定时器相当于继电器系统中的时间继电器，用于延时控制。S7-200PLC有3种定时器，它们的时基增量分别为1ms、10ms和100ms，定时器的当前值寄存器是16位有符号的整数，用于存储定时器累计的时基增量值（1～32767）。定时器的地址编号范围为T0～T255，它们的分辨率和定时范围各不相同，用户应根据所用CPU型号及时基，正确选用定时器编号。2）计数器计数器主要用来累计输入脉冲个数，其结构与定时器相似，其设定值在程序中赋予。CPU提供了3种类型的计数器，各为加计数器、减计数器和加/减计数器。计数器的当前值为16位有符号整数，用来存放累计的脉冲数（1～32767）。计数器的