可编程控制器原理-plc控制器基础-宜兴上元plc培训

第一课,PLC的基本概述,功能,熟悉梯形图S7-200的组成基本架构和工作原理S7-200编程软件的介绍熟悉三菱,欧姆龙日系PLC简单介绍可编程逻辑控制器(PLC)能完成简单的梯形图第一章可编程逻辑控制器概述用户迫切需要一种先进的自动控制装置传统的生产机械自动控制装置→继电器控制系统优点→结构简单、价格低廉、容易操作。缺点→体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差。应用→比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业应用场合。继电器控制系统先进自动控制系统一、可编程逻辑控制器概述1.1可编程控制器的产生及定义1、PLC的产生及定义1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmablelogiccontroller）。80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC（programmablecontroller）即可编程控制器。2、PLC的产生及定义国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计”。1.2可编程控制器的分类1、按照I/O点数量分类按I/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：小型：I/O点数在256点以下；中型：I/O点数在256～1024点之间；大型：I/O点数在1024点以上2、按结构分类2.1一体化紧凑型PLC：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列CPU（基本单元）+扩展模块1.2可编程控制器的分类2.2标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。PS(电源模块)CPUIM(接口模块)SM:DISM:DOSM:AISM:AOCP:-点-到-点-PROFIBUS-工业以太网1.3应用现状1、应用可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，PLC控制已成为工业控制的重要手段之一，与CAD/CAM，机器人技术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。2、发展方向发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型PLC有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型PLC向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。1.4可编程控制器的工作特点1、使用于工业环境，抗干扰能力强。2、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多机冗余系统。3、控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、PID运算、过程控制、通讯等。4、使用、编程方便。（LAD）梯形图、语句表（STL）、功能图（FBD）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。5、组成灵活。小型PLC为整体结构，并可外接I/O扩展机箱构成PLC控制系统。中大型PLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。二、可编程逻辑控制器的特点和主要功能2.1可编程逻辑控制器的特点高可靠性编程方便（梯形图）使用方便维护方便设计、施工、调试周期短易于实现机电一体化总价格低二、可编程逻辑控制器的特点和主要功能PLC的功能控制功能逻辑控制定时控制计数控制顺序控制2.2可编程逻辑控制器的主要功能顺序逻辑控制最基本的应用领域，取代传统的继电器控制系统。运动控制步进电机，伺服电机等的定位控制定时控制计数控制步进控制不是步进电机的控制，PLC提供的特殊寄存器来实现程序步进控制功能数据处理加、减、乘、除，BIN码，BCD，ASCII的转换模拟量处理电压，电路信号的处理通讯无协议，Modbus等三、PLC的编程语言梯形图梯形图是一种图形编程语言,是面向控制过程的一种“自然语言”，沿用继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，同事也增加了一些继电器-接触器控制器系统中没有的特殊功能符号。优点：形象直观，对于电气技术人员容易被接受，不需要懂得汇编语言。3.1梯形图示例1、电机自锁控制S7-200CP1E四、可编程逻辑控制器的性能指标1、处理器技术指标CPU的类型程序存储器容量I/O点数量各种辅助功能处理速度循环周期等2、I/O模板技术指标开关量需要关注晶闸管输出是NPN还是PNP型。模拟量输入输出中的电流，电压参数3、编程器和软件4、通讯功能主要注意通讯口可支撑的协议，通讯口的波特率5、可扩展性I/O拓展和特殊运用方面的拓展第二章可编程逻辑控制器的结构和工作原理PLC的结构BUS中央处理单元（CPU）系统程序存储器RAM输入单元输出单元I/O扩展接口设备通讯接口电源适配器PLC按钮继电器触点传感器接触器电磁阀指示灯-+I/O扩展单元交流电源编程器计算机其他设备注意数字量输出接口的区别尤其是日式PLC晶闸管输出分为漏型和源型,漏型接受正信号输入,直接接NPN的传感器,源型接受负信号,接PNP型传感器。电源ON内部处理输入处理（输入传送、远程I/O）通信服务（外设、CPU、总线服务）更新时钟、特殊寄存器CPU运行方式？执行程序处理程序STOP执行自诊断PLC正常？YN存放自诊断错误结果致命错误？YCPU强制为STOPNRUNPLC的工作过程扫描过程扫描过程出错处理上电处理信号输入端子输入映像寄存器I0.0Q4.1Q4.1Q4.2I0.1M10.0I0.1Q4.2M10.0输出映像寄存器输出锁存器输出端子驱动输入刷新输出刷新程序执行扫描周期输入刷新阶段输出刷新阶段PLC的扫描过程编程注意事项1、扫描周期因为PLC处理每条指令的速度是一定的,当指令程序越多,PLC的整体扫描周期就越短。S7-200中尽量缩短主程序的长度，可以使用子程序和中断程序配合缩短主程序的长度。在欧姆龙PLC编程中的程序块等同于S7-200的子程序。2、语句顺序尽量按照实际流程来依次完成程序的编写，缩短指令的响应时间，避免指令不能响应等异常情况。3、输出延时输出口的选择上，尽量选择晶体管输出，减少滞后时间本章节要求基本掌握PLC的选型,电源的配给和安装接线第三章可编程逻辑控制器S7-200概述1、S7-200主机单元1、CPU221本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。1、S7-200主机单元2、CPU222本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块，最大扩展至78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。是具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。1、S7-200主机单元3、CPU224本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。16K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。1、S7-200主机单元4、CUP224XP本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。22K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。1、S7-200主机单元5、CUP226本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些4复杂的中小型控制系统。CPU2268K字节5K字节24/1632/320.37us256256256256内置标准标准6个30Khz2个20Khz2xRS485用户程序区数据存储区CPU内置DI/DO点数AI/AO点数扫描时间/1条指令最大DI/DO点数位存储区计数器计时器时钟功能数字量输入滤波模拟量输入滤波高速计数器脉冲输出通讯口CPU2224K字节2K字节8/616/160.37us256256256256可选标准标准4个30Khz2个20Khz1xRS485CPU2214K字节2K字节6/4无0.37us256256256256可选标准N/A4个30Khz2个20Khz1xRS485CPU2248K字节5K字节14/1032/320.37us256256256256内置标准标准6个30Khz2个20Khz1xRS485S7-200CPU的性能参数.意:与三菱等主要的对手的小型PLC比较,S7-200的位指令执行速度0.37微秒是较快的S7-200的高速脉冲输出频率20KHz能满足一般的控制要求，S7-200还有输出频率更高的定位模块EM253,脉冲输出频率200KHz.•CPU226和CPU226XM具有双通讯口,CPU226XM的用户程序区和数据存储区都是•CPU226的两倍,其他指标没有区别.S7--200的技术指标2、数字量拓展模板S7-200PLC系列目前总共可以提供3大类，共11种数字量输入输出扩展模块。输入扩展模块EM221具有8点DC输入，光耦隔离；8点AC输入（120V~230V）；16点DC输入，光耦隔离。输出扩展模块EM222有5种类型，包括：4点24VDC输出；4点继电器输出；8点24VDC输出型，8点继电器输出型，8点AC输出（120V~230V）输入/输出扩展模块EM223有6种类型，包括24VDC4入/4出，24VDC4入/继电器4出。24VDC8入/8出，24VDC8入/继电器8出，24VDC16入/16出，24VDC16入/继电器16出。3、模拟量拓展单元模板1、EM231，4路12位模拟量输入（AI）模板差分输入，输入范围：电压：0-10V，0-5V