PLC總結(jié)和學(xué)習(xí)心得-謝

1、v PLC知識小結(jié)：一、PLC的基本知識1.什么是PLC 全名：Programmable Logic Controller 中文名稱：可編程序控制器它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2. PLC的產(chǎn)生 自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的

2、不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 第一代：從第一臺可編程控制器誕生到70年代初期。其特點(diǎn)是：CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器； 第二代：70年代初期到70年代末期。其特點(diǎn)是：CPU采用微處理器，存儲器采用EPROM ； 第三代：70年代末期到80年代中期。其特點(diǎn)是：CPU采用8位和16位微處理器，有些還采用多微處理器結(jié)構(gòu)，存儲器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ； 第四代：80年代中期到90年代中期。PLC全面使用8位、16位微

3、處理芯片的位片式芯片，處理速度也達(dá)到1us/步 ； 第五代：90年代中期至今。PLC使用16位和32位的微處理器芯片，有的已使用RISC芯片。我國于1974年開始研制，1977年開始工業(yè)應(yīng)用 。3.典型PLC 圖1-14.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域Ø 開關(guān)量的邏輯控制 -開關(guān)量的邏輯控制是PLC的最基本控制功能。PLC首用的目標(biāo)，就是用于開關(guān)量的控制。Ø 模擬量的閉環(huán)控制 - PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算等功能，因此可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制。Ø 數(shù)字量的智能控制 -利用PLC能接受和輸出高速脈沖的功能，在配備了相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置（如環(huán)型分配器、功

4、放、步進(jìn)電機(jī)）就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制。Ø 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控 -利用PLC自檢信號多的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自診斷的式的監(jiān)控，減少系統(tǒng)的故障，提高累計(jì)平均無故障運(yùn)行時間，同時可減低故障修復(fù)時間，提高系統(tǒng)的可靠性。Ø 通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制 -利用PLC的強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能，把PLC分布到控制現(xiàn)場，并實(shí)現(xiàn)各站間的通信，上、下層間的通信，達(dá)到分散控制、集中管理，即構(gòu)成了現(xiàn)在的PCS系統(tǒng)。應(yīng)用舉例：圖2 包裝切割機(jī)5.PLC的組成 PLC是按繼電-接觸線路原理設(shè)計(jì)的，其等效的內(nèi)部電器及線路與繼電接觸線路相同。其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：1) 電源 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)

5、中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去2) 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。3) 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。4) 輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電

6、路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。5) 功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。6) 通信模塊圖3 通信模塊6.PLC的一般特點(diǎn) 可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。1）使用方便，編程簡單 采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。2）功能強(qiáng)，性能價格比高 一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，

7、有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力

8、，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。6）維修工作量小，維修方便 PLC的故障率很低，且

9、有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。二、西門子S7可編程控制器 目前，PLC的機(jī)型很多，但其基本結(jié)構(gòu)、原理相同，基本功能、指令系統(tǒng)及編程方法類似。因此，本教案從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，選擇了當(dāng)今最具特色和符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的西門子S7 300系列高性能、中小型模塊化可編程控制器作為背景機(jī)型。 S7-300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成。（一）S7-300系列PLC1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) S7-300的CPU

10、模塊（簡稱為CPU）都有一個編程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一個MPI（多點(diǎn)接口）網(wǎng)絡(luò)或DP網(wǎng)絡(luò)。1.電源模塊 2.后備電池 3. 24V DC 連接器 4.模式開關(guān) 5.狀態(tài)和故障指示燈6.存儲器卡(CPU 313 以上) 7. MPI多點(diǎn)接口 8.前連接器 9.前蓋圖4 S7-300 PLC功能最強(qiáng)的CPU的RAM為512KB，最大8192個存儲器位，512個定時器和512個計(jì)數(shù)器，數(shù)字量最大65536，模擬量通道最大為4096。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為1999，定時器的定時范圍為10ms9990s。2、S7-300的輸入/輸出模塊輸入/輸

11、出模塊統(tǒng)稱為信號模塊(SM)。前連接器插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。一個編碼元件與之嚙合，該連接器只能插入同類模塊。圖5 數(shù)字量輸出模塊兩線式接近開關(guān)的漏電流小于輸入模塊允許的靜態(tài)電流，匯點(diǎn)輸入的電流流進(jìn)輸入模塊，反之為源輸入電路。3.S7-300的編程語言與指令系統(tǒng)1） S7-300的編程語言 IEC 61131-3廣泛地應(yīng)用PLC、DCS和工控機(jī)、 “軟件PLC”、數(shù)控系統(tǒng)、RTU等產(chǎn)品。定義了5種編程語言：Ø 指令表IL(Instruction list)：西門子稱為語句表STL。Ø 結(jié)構(gòu)文本ST(Structured text)：西門子稱為結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）。

12、6; 梯形圖LD(Ladder diagram)：西門子簡稱為LAD。Ø 功能塊圖FBD (Function block diagram)：標(biāo)準(zhǔn)中稱為功能方框圖語言。Ø 順序功能圖SFC(Sequential function chart)：對應(yīng)于西門子的S7 Graph。圖6 PLC的編程語言3. S7-300 CPU的 數(shù)制1）二進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)的1位（bit）只能取0和1這兩個不同的值，用來表示開關(guān)量的兩種不同的狀態(tài)。該位的值與線圈、觸點(diǎn)的關(guān)系。ON/OFF，TURE/FALSE。二進(jìn)制常數(shù)：2#1111_0110_1001_0001。2）十六進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制的16個

13、數(shù)字是09和AF, 每個占二進(jìn)制數(shù)的4位。逢16進(jìn)1，例如B#16#3C3×161260。3)BCD碼 BCD碼用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)9對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為1001。最高4位用來表示符號，16/32位BCD碼的范圍。BCD碼實(shí)際上是十六進(jìn)制數(shù)，但是各位之間逢十進(jìn)一。296對應(yīng)的BCD碼為W#16#296，或2#0000 0010 1001 0110。4.基本數(shù)據(jù)類型1)位（bit）：位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型為BOOL（布爾）型。I3.2的意義。2)字節(jié)（Byte）3)字(Word)表示無符號數(shù)。取值范圍為W#16#0000W#16#FFFF。4)雙字（Double Word）表

14、示無符號數(shù)。范圍DW#16#0000_0000DW#16#FFFF_FFFF。5)16位整數(shù)（INT，Integer）是有符號數(shù)，補(bǔ)碼。最高位為符號位，為0時為正數(shù)，取值范圍為-32 76832 767。6)32位整數(shù)（DINT，Double Integer）最高位為符號位，取值范圍為（-2 147 483 6482 147 483 647）。v PLC學(xué)習(xí)心得：這個學(xué)期開設(shè)了PLC應(yīng)用技術(shù)的課程，跟以前所有開設(shè)的課程有很大的區(qū)別，這門課程的靈活性很強(qiáng)，其實(shí)學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中并不一定要學(xué)到多少東西，個人覺得開散思維怎樣去學(xué)習(xí)，這才是最重要的，而這門課程恰好體現(xiàn)了這一點(diǎn)。 西門子S7-300PLC是

15、現(xiàn)今比較先進(jìn)，市場占有率最高的高端PLC產(chǎn)品，現(xiàn)在西門子已經(jīng)把300和2100，高中低端PLC的編程工具統(tǒng)一，所以學(xué)習(xí)300，也可以應(yīng)用到2100上。S7是西門子公司標(biāo)準(zhǔn)工具STEP 7，用于所有西門子部件（包括PLC、遠(yuǎn)程I/O、HMI、驅(qū)動裝置和通信網(wǎng)絡(luò)等）進(jìn)行硬件和通信連接組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和編程。S7還有測試、啟動、維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷等功能。運(yùn)用S7工具，就可以完成對一臺設(shè)備工作控制和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，從設(shè)計(jì)到組態(tài)選型，調(diào)試，仿真等等工作。但從廠實(shí)際工作出發(fā)，我們更需要是對PLC故障診斷技術(shù)，而不是應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。我們作為PLC的學(xué)習(xí)者，更多的時候是看別人的程序，因不同人有不同的編寫習(xí)慣，從PLC下載到PC上的程序又經(jīng)常是沒有注釋和說明的，所以要看懂別人寫的程序是相當(dāng)困難；同時我們也沒有豐富的相關(guān)知識和熟練的使用技巧，所以要在很短時間內(nèi)，準(zhǔn)確診斷出PLC的故障并找到解決方法，絕對是一項(xiàng)要有豐富相關(guān)知識，積累充足的經(jīng)驗(yàn)后才能做到的。 另外,在教學(xué)中，采用組態(tài)軟件和PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合，以組態(tài)軟件為基礎(chǔ)，利用組態(tài)對PLC進(jìn)行動畫組態(tài)、硬件組態(tài)和控制組態(tài)的設(shè)