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文檔簡介

第十二可編程控制器第一頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的產(chǎn)生

最先出現(xiàn)在美國1968年,通用汽車公司(GM)提出了研制一種新型控制器的要求應(yīng)具備以下十大條件:(1)編程簡單,可在現(xiàn)場修改程序;(2)維護(hù)方便;(3)可靠性高于繼電器控制柜;(4)體積小于繼電器控制柜;(5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī);(6)在成本上可與繼電器控制柜競爭;

(7)輸入可以是交流115V(即用美國的電網(wǎng)電壓);(8)輸出為交流115V、2A以上,能直接驅(qū)動電磁閥;(9)在擴(kuò)展時,原有系統(tǒng)只需要很小的變更;(10)用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4KB。第二頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一1969年,美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了世界上第一臺可編程序控制器,并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上。以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能,稱為PLC。美國MODICON公司也開發(fā)出同名的控制器

1971年,日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)

1973年,西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器

我國從1974年也開始研制可編程序控制器,1977年開始工業(yè)應(yīng)用。目前它已經(jīng)大量地應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域概述-可編程控制器的產(chǎn)生

第三頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一進(jìn)入80年代以來,中央處理器使用16位/32位微處理器,輸入輸出模塊和外圍電路采用中、大規(guī)模、超大規(guī)模的集成電路,在概念、設(shè)計、性能價格比、應(yīng)用方面都有了新的突破。PLC已不僅僅是邏輯判斷功能,還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能,稱為可編程序控制器(ProgrammableController),簡稱為PC,但與(PersonalComputer)的簡稱PC相區(qū)別,一般仍簡稱為PLC(ProgrammableLogicController)。概述-可編程控制器的產(chǎn)生

第四頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一PLC=微機(jī)技術(shù)+傳統(tǒng)的繼電器/接觸器,計算機(jī):完善、靈活、通用繼電器控制系統(tǒng):簡單易懂、操作方便、價格便宜等PLC硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實際應(yīng)用對象,將控制內(nèi)容編成軟件,寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)。概述-可編程控制器的產(chǎn)生第五頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的定義

國際電工委員會(IEC)曾于1982年11月、1985年1月、1987年2月頒發(fā)了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案?!翱删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程??删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備,都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?!惫I(yè)計算機(jī)第六頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的基本組成至用戶設(shè)備中央處理器CPU(控制電路、運(yùn)算器和寄存器)電源存儲器編程器輸入接口輸出接口外圍接口來自用戶設(shè)備至用戶設(shè)備第七頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一中央處理器(CPU):PLC的核心,指揮PLC有條不紊地工作。不同PLC的CPU芯片不同,有采用通用芯片的,如8031、8051、8086、80286等,有采用廠家自行設(shè)計的專用芯片的,如西門子公司的S7-200系列。存儲器

系統(tǒng)存儲器:存放系統(tǒng)程序,固化在ROM內(nèi),用戶不能直接修改。

用戶存儲器:包括用戶程序存儲器(程序區(qū))和功能存儲器(數(shù)據(jù)區(qū))。用戶程序存儲器用來存儲各種用戶程序。用戶功能存儲器用來存放(記憶)用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等,構(gòu)成了PLC的各種內(nèi)部器件,稱為“軟元件”。輸入輸出接口:PLC與外界連接的接口。輸入輸出的信號有開關(guān)量和模擬量兩種類型。電源:小型整體式PLC具備開關(guān)式穩(wěn)壓電源。擴(kuò)展接口:將擴(kuò)展單元與基本單元相連。通信接口:使PLC與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它的PLC或計算機(jī)進(jìn)行通信。智能I/O接口:滿足更復(fù)雜的控制功能的需要。編程器:供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有簡易型和智能型(圖形編程器)。概述-可編程控制器的基本組成第八頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的工作原理

電源ON內(nèi)部處理輸入處理(輸入傳送、遠(yuǎn)程I/O)通信服務(wù)(外設(shè)、CPU、總線服務(wù))更新時鐘、特殊寄存器CPU運(yùn)行方式執(zhí)行程序輸出處理執(zhí)行自診斷PLC正常存放自診斷錯誤結(jié)果致命錯誤CPU強(qiáng)制為STOPRUNSTOPYNNYRUN第九頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器主要技術(shù)指標(biāo)

1.輸入/輸出點數(shù)可編程控制器的I/O點數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的PLC大小的一個重要的參數(shù)。2.存儲容量表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源,是系統(tǒng)性能的一項重要技術(shù)指標(biāo)。3.掃描速度可編程控制器采用循環(huán)掃描方式工作,完成1次掃描所需的時間叫做掃描周期。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長度和PLC產(chǎn)品的類型。PLC中CPU的類型、機(jī)器字長等直接影響PLC運(yùn)算精度和運(yùn)行速度。4.指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和??删幊炭刂破鞯木幊讨噶钤蕉啵浖δ芫驮綇?qiáng),但掌握應(yīng)用也相對較復(fù)雜。用戶應(yīng)根據(jù)實際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。5.通信功能通信有PLC之間的通信和PLC與其他設(shè)備之間的通信。通信主要涉及通信模塊,通信接口,通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。PLC的組網(wǎng)和通信能力也已成為PLC產(chǎn)品水平的重要衡量指標(biāo)之一第十頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的分類1.按I/O點數(shù)和功能分類輸入、輸出端子的數(shù)目之和被稱作PLC的輸入、輸出點數(shù),簡稱I/O點數(shù)。小型PLC的I/O點數(shù)小于256點中型PLC的I/O點數(shù)在256~1024之間大型PLC的I/O點數(shù)在1024點以上第十一頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一2.按結(jié)構(gòu)形式分類整體式PLC模塊式PLC

S7-200S7-226S7-300第十二頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的特點

1)編程簡單,使用方便2)控制靈活,程序可變,具有很好的柔性3)功能強(qiáng),擴(kuò)充方便,性能價格比高4)控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量少,維修方便5)可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)

6)體積小、重量輕、能耗低,是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品。

第十三頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一PLC與個人計算機(jī)PC的主要差異

1)PLC工作環(huán)境要求比PC低,PLC抗干擾能力強(qiáng);2)PLC編程比PC簡單易學(xué);3)PLC設(shè)計調(diào)試周期短;4)PC應(yīng)用領(lǐng)域與PLC不同;5)PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢,(一般ms級),而PC的響應(yīng)速度快(為微秒級);6)PLC維護(hù)比PC容易。第十四頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一PLC與繼電器控制的區(qū)別組成器件不同,PLC中是軟繼電器觸點數(shù)量不同,PLC編程中無觸點數(shù)的限制;實施控制的方法不同,PLC是主要軟件編程控制,而繼電器控制依靠硬件連線完成。

第十五頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的應(yīng)用

1.邏輯控制:邏輯控制,定時控制與順序邏輯控制2.運(yùn)動控制:如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場合。3.過程控制:應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備,以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)

4.數(shù)據(jù)處理:用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制:可編程序控制器與其他智能控制設(shè)備一起,可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。第十六頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的發(fā)展

1.向高集成、高性能、高速度,大容量發(fā)展2.向普及化方向發(fā)展3.向模塊化、智能化發(fā)展4.向軟件化發(fā)展5.向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展第十七頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一概述-可編程控制器的發(fā)展

第十八頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一西門子S7-200S7--200系列小型PLC(MicroPLC)可應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本以及功能強(qiáng)大的指令集使得S7--200PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。S7--200產(chǎn)品的多樣化以及基于Windows的編程工具,使您能夠更加靈活地完成自動化任務(wù)。第十九頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一S7--200CPUS7--200CPU將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中,從而形成了一個功能強(qiáng)大的微型PLC第二十頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一第二十一頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一S7--200擴(kuò)展模塊第二十二頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一STEP7--Micro/WIN編程軟件第二十三頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一顯示面板文本顯示器(TD200和TD200C)TP070和TP170觸摸屏第二十四頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一S7-200與主站連接第二十五頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一STEP7--Micro/WIN創(chuàng)建用戶程序STEP7--Micro/WIN提供三種編輯器來創(chuàng)建程序梯形圖(LAD)語句表(STL)功能塊圖(FBD)。第二十六頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一語句表(STL)STL編輯器按照文本語言的形式顯示程序第二十七頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一梯形圖(LAD)LAD編輯器的特點LAD編輯器以圖形方式顯示程序,與電氣接線圖類似。第二十八頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一功能塊圖(FBD)FBD編輯器的特點FBD編輯器以圖形方式顯示程序,由通用邏輯門圖形組成第二十九頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一SIMATIC和IEC1131--3指令集的選擇S7--200提供兩種指令集用于完成各種自動化任務(wù)。IEC指令集符合PLC編程的IEC1131--3標(biāo)準(zhǔn),而SIMATIC指令集是專門為S7--200設(shè)計的。第三十頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一指令集位邏輯指令觸點標(biāo)準(zhǔn)觸點:常開觸點指令(LD、A和O)常閉觸點指令(LDN、AN和ON)立即觸點立即觸點并不依賴于S7--200的掃描周期刷新,它會立即刷新。常開立即觸點指令(LDI、AI和OI)常閉立即觸點指令(LDNI、ANI和ONI)在指令執(zhí)行時得到物理輸入值,但過程映像寄存器并不刷新。取反指令取反指令(NOT)第三十一頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一第三十二頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一觸點指令第三十三頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一R觸點指令第三十四頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一線圈輸出輸出指令(=)立即輸出(=I)置位和復(fù)位置位(S)復(fù)位(R)第三十五頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一第三十六頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一邏輯堆棧指令棧裝載與ALD棧裝載或OLD邏輯推入棧LPS邏輯讀棧LRD復(fù)制堆棧中的第二個值到棧頂。邏輯彈出棧LPP邏輯彈出棧指令彈出棧頂?shù)闹?,堆棧的第二個棧值成為新的棧頂值。第三十七頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一第三十八頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一RS觸發(fā)器指令置位優(yōu)先觸發(fā)器置位信號(S1)和復(fù)位信號(R)都為真時,輸出為真。復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器當(dāng)置位信號(S)和復(fù)位信號(R1)都為真時,輸出為假。第三十九頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一第四十頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一比較指令數(shù)值比較比較指令用于比較兩個數(shù)值:IN1=IN2IN1>=IN2IN1<=IN2IN1>IN2IN1<IN2IN1<>IN2字節(jié)比較操作B是無符號的。整數(shù)比較操作I是有符號的。雙字比較操作D是有符號的。實數(shù)比較操作R是有符號的。第四十一頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一比較指令第四十二頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一

SIMATIC計數(shù)器指令

增計數(shù)器減計數(shù)器增/減計數(shù)器第四十三頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一第四十四頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一數(shù)字運(yùn)算指令加、減、乘、除指令加法減法IN1+IN2=OUTIN1--IN2=OUTIN1+OUT=OUTOUT--IN1=OUT乘法除法IN1*IN2=OUTIN1/IN2=OUTIN1*OUT=OUTOUT/IN1=OUT第四十五頁,共五十四頁,編輯于2023年,星期一比例/積分/微分(PID)回路控制指令PID回路指令(包含比例、積分、微分回路

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