PLC基础学习资料ppt课件.ppt

1,考试题型：,一、填空二、单选三、简答四、给出PLC扩展后各模块I/O地址五、根据已知梯形图程序写出对应语句表指令六、根据程序和已知输入信号画出对应波形七、根据已知顺序功能图写出梯形图程序八、程序设计,考试形式：开卷,2,可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入/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外围设备，都按易于工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。,PLC的完整定义,3,PLC的基本结构,PLC的基本结构:PLC主要由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O单元）、电源和编程器五大部分组成。中央处理单元（CPU）：主要完成1）从存储器中读取指令；2）执行指令；3）处理中断；4）自诊断功能。存储器：分为系统程序存储器和用户程序存储器。用户程序存储器又可分为用户程序存储区和用户数据存储区。输入/输出单元：PLC通过它实现与现场信号的联系。电源：将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压电路转换成PLC的CPU、存储器、I/O接口等内部电路所需要的直流电源。编程器：人机对话的工具。有简易编程器和智能图形编程器。,.,4,常用的开关量输入/输出单元接口电路：,5,一般情况下，如果PLC控制系统负载的变化不是很频繁，建议优先选用继电器型输出模块。,开关量输出电路类型比较：,6,PLC的工作原理,1、PLC在运行（RUN）模式下每个扫描周期将反复执行五个阶段的工作过程：内部处理、通信处理、输入采样、用户程序执行、输出刷新。2、扫描周期：在RUN工作状态时，执行一次所有任务的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1100ms。扫描周期的长短与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有关。3、PLC工作原理:周期循环扫描、集中输入与集中输出。,.,7,8,PLC的主要特点：,1.高可靠性和强抗干扰能力2.通用性强，使用方便3.功能强，适应面广4.编程简单易学5.PLC控制系统的设计、安装、调试、维护方便6.体积小，能耗低，易于实现机电一体化,1.输入输出点数2.存储容量3.扫描速度4.指令的种类和条数5.内部寄存器6.高级模块7.支持软件8.通信功能,PLC的技术性能指标：,9,S7-200CPU22X系列产品的I/O配置及地址分配,10,在设计PLC控制系统时，当CPU模块提供的本地I/O（具有固定的I/O地址）不够用时，可以将扩展模块连接到CPU的右侧来增加I/O点，形成I/O链。,S7-200主机扩展应考虑以下因素：允许主机所带扩展模块的数量数字量I/O映像区的大小模拟量I/O映像区的大小内部电源的负载能力,128入/128出（I0.0I15.7，Q0.0Q15.7）,CPU222:16入/16出；其他32入/32出,CPU222:2块；其他7块,各扩展模块消耗DC5V或DC24V电源的电流总和应不超过CPU模块所能提供的功率（或电流）值。,S7-200PLC的系统配置,11,数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的方式分配地址。如果CPU或模块在为物理I/O点分配地址时未用完一个字节，则那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。对于同种类型的输入输出模块而言，模块的I/O地址取决于I/O类型和模块在I/O链中的位置。,扩展模块I/O地址分配原则：,12,例：,S7-200PLC扩展系统的I/O地址怎么分配？,13,例：,S7-200系列PLC_CPU224XP本机I/O数为：14入/10出（数字量）和2入/1出（模拟量），现I/O模块扩展情况如图所示，请对应写出I/O地址分配。,14,（2）梯形图的特点,采用软元件，有“0”/“1”（OFF/ON）状态；“能流”从左到右流过；触点可以无限使用；解算结果将马上为后续程序所利用；解算条件不是现场开关的实际状态；程序输出不能直接驱动现场执行机构。,（1）梯形图的组成,触点逻辑输入条件（开关、按钮、内部条件）线圈逻辑输出条件（指示灯、交流接触器、内部输出条件）功能块各种附加指令（定时器、计数器、数学运算）,梯形图编程语言（LAD）,15,*这些编程软元件都存放在哪？*它们在这个存放区域中的地址如何表示？*一共有多少种编程软元件？*如何去使用这些软元件？,解决了4个问题：,16,解决问题1：,*这些编程软元件都存放在哪？这些软元件存放在用户程序存储器的数据区之中。数据区是S7-200CPU提供的存储器的特定区域，是用户程序执行过程中的内部工作区域，它使得CPU的运行更快、更高效。,17,*这些软元件在数据存储区中的地址如何表示？数据区存储器地址的表示格式有位、字节、字、双字地址格式。(1)位地址格式(2)字节、字、双字地址格式(3)其他地址格式,解决问题2：,18,19,在特殊标志位存储器（SM）中：,SM0.0CPU运行时，该位始终为“1”SM0.1该位在首次扫描时为“1”SM0.4提供周期为1min，占空比为50的时钟脉冲SM0.5提供周期为1s，占空比为50的时钟脉冲SM1.0执行某些指令时，其结果为0时，该位置“1”SM1.1执行某些指令时，其结果溢出或为非法数值时，该位置“1”SM1.2执行数学运算时，其结果为负数时，该位置“1”SM1.3试图除以0时，该位置“1”,20,可作为地址指针的存储器有：V、L、AC（13）可间接寻址的存储器区域有：I、Q、V、M、S、T(仅当前值)、C(仅当前值)。对独立的位（BIT）值或模拟量值不能进行间接寻址。,例：ANDQ5.5;ORBVB33,LB21;MOVWAC0,AQW2;MOVDAC1,VD200,例：MOVB2#1011_0001,VB10;MOVW1024,VW20;MOVD163C4D5E67,VD200,21,梯形图编程的基本规则,（1）梯形图按“自上而下，自左到右”的顺序绘制；（2）将串联触点多的逻辑行放在上面，将并联触点多的逻辑行放在左面；（3）触点画在水平支路上，不含触点的支路放在垂直方向；（4）一个触点上不应有双向“能流”通过；（5）两个逻辑行之间虽联系但逻辑关系不清晰时，应变换。（6）一般来说，一条支路上串联或并联的常开触点不超过7个，常闭触点不超过6个。,22,4.2S7-200PLC的基本指令,4.2.1基本逻辑指令4.2.2复杂逻辑指令4.2.3定时器和计数器指令4.2.4顺序控制继电器指令4.2.5移位寄存器指令4.2.6比较操作指令,23,1.输入/输出（I/O）指令,4.2.1基本逻辑指令,24,2.位逻辑运算指令,25,3.正、负跳变指令,26,4.置位/复位指令,27,例3：,28,例2：,一个扫描周期长度,29,作业：用S、R和跳变指令设计满足下图所示波形的梯形图。,30,4.2.2复杂逻辑指令,复杂逻辑指令主要用来描述对触点进行的复杂连接，同时，它们对逻辑堆栈也可以实现非常复杂的操作。本类指令包括：栈装载与ALD无操作数。用于将并联电路块进行串联连接。栈装载或OLD无操作数。用于将串联电路块进行并联连接。逻辑推入栈LPS无操作数。在分支结构中，用于生成一条新母线。逻辑读栈LRD无操作数。在分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，开始第二个和中间更多的从逻辑块。逻辑弹出栈LPP无操作数。在分支结构中，用于恢复LPS指令生成的新母线。装入堆栈LDS有操作数。,31,栈装载与、栈装载或指令的应用举例：,I0.0,I0.1,I0.2,I0.0,I0.2,I0.3,I0.1,I0.4,I0.1,I0.0,I2.2,I2.0,I2.1,Q5.0,Q0.0,Q0.0,ALD,OLD,ALD根据系统设计要求编写程序规格要求说明书，再用相应的编程语言进行程序设计；设计操作台、电气柜、选择所需的电气元件；编写设计说明书和操作使用说明书。,63,（1）确定设计任务书（2）确定I/O设备（3）PLC选型（4）I/O地址分配,PLC控制系统硬件配置,PLC控制系统软件设计,常用梯形图程序设计方法,1、根据继电器控制电路图设计法,3、顺序控制设计法,4、经验设计法,2、时序图设计法,64,3顺序控制设计法,顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，生产过程的各个执行机构自动有序地进行操作。顺序控制设计法是一种先进的设计方法。与经验设计法相比，易学易用，可提高设计效率，对程序的阅读、修改和调试更方便。顺序控制设计法的使用方法：先根据系统的工艺流程画出顺序功能图，再根据顺序功能图画出梯形图。,65,3、顺序控制设计法,顺序控制设计法的使用方法：,第一步：先根据系统的工艺流程画出顺序功能图（1）分析整个顺序控制过程中包含多少“步”动作（方法一）画出时序图根据输出量状态变化分析（方法二）直接根据一个周期的工作过程分析（2）画出顺序功能图利用内部标志位存储器M表示“步”或者利用顺序控制继电器S表示“步”第二步：根据顺序功能图画出梯形图如果顺序功能图利用内部标志位存储器M表示“步”，转换成梯形图有两种方法：（方法一）利用“启-保-停”电路实现（方法二）以转换为中心实现如果顺序功能图利用顺序控制继电器S表示“步”，则用顺序控制继电器指令实现转换成梯形图,66,3、顺序控制设计法,例1：工作台往复循环运动,第一步：先根据系统的工艺流程画出顺序功能图（1）分析整个顺序控制过程中包含多少“步”方法：画出时序图根据输出量状态变化分析,（2）画出顺序功能图利用顺序控制继电器S表示“步”,67,3、顺序控制设计法,例1：工作台往复循环运动,顺序功能图,第二步：根据顺序功能图画出梯形图顺序功能图利用顺序控制继电器S表示“步”，则用顺序控制继电器指令实现转换成梯形图,68,3、顺序控制设计法,例2：液体混合系统控制,周期操作过程：启动放入A液到达中限位放入B液到达上限位搅拌60s60s到放出混合液到达下限位后经5s容器放空5s到放入A液，开始下一周期的操作,要求利用PLC实现液体混合控制。要求启动按钮按下后，开始周而复始工作。按下停止按钮，则在当前工作周期的操作结束后，才停止操作（停在初始状态）。,69,3、顺序控制设计法,例2：液体混合系统控制,第一步：先根据系统的工艺流程画出顺序功能图,液位混合装置一个周期的操作过程：启动放入A液到达中限位放入B液到达上限位搅拌60s60s到放出混合液到达下限位后经5s容器放空5s到放入A液，开始下一周期的操作,M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.1,（1）分析整个顺序控制过程中包含多少“步”方法：直接根据一个周期的工作过程分析,（2）画出顺序功能图（利用内部标志位存储器M表示“步”）,70,3、顺序控制设计法,例2：液体混合系统控制,顺序功能图,第二步：根据顺序功能图画出梯形图顺序功能图利用内部标志位存储器M表示“步”，利用“启-保-停”电路实现梯形图转换,71,3、顺序控制设计法,例3：剪板机操作控制,要求利用PLC控制剪板机。开始时压钳和剪刀在上限位置，按下启动按钮后开始自动操作，剪完10块板料后停止工作并停在初始状态，等待下一次启动命令。,72,3、顺序控制设计法,例3：剪板机操作控制,第一步：先根据系统的工艺流程画出顺序功能图,（1）分析整个顺序控制过程中包含多少“步”方法：直接根据一个周期的工作过程分析,（2）画出顺序功能图（利用内部标志位存储器M表示“步”）,73,3、顺序控制设计法,例3：剪板机操作控制,顺序功能图,第二步：根据顺序功能图画出梯形图顺序功能图利用内部标志位存储器M表示“步”，以转换为中心实现梯形图转换,74,4PLC应用程序的典型环节,75,1、电动机的启动与停止控制程序,I0.1停止按钮SB1I0.2启动按钮SB2Q0.1接触器KM,PLC应用程序的典型环节,76,PLC应用程序的典型环节,2、具有点动功能的电动机启动、停止控制程序,I0.0停止按钮SB1I0.1启动按钮SB2I0.2点动按钮SB3Q0.1接触器KMM2.0点动标志位(模拟先断后合的效果),用来破坏Q0.1自锁,77,PLC应用程序的典型环节,3、电动机的正、反转控制程序,正转,反转,正转延迟T1时间,反转延迟T2时间,互锁触点,正反转标志,78,PLC应用程序的典型环节,4、通电禁止输出程序,79,PLC应用程序的典型环节,5、闪烁电路,I0.0,T37,T38,Q0.0,1s,2s,80,PLC应用程序的典型环节,6、报警电路,81,PLC应用程序的典型环节,7、高精度时钟程序,82,PLC应用程序的典型环节,8、脉冲宽度可控制电路,M0.1发挥了作用,83,PLC应用程序的典型环节,9、分频电路,输入信号I0.1,输出信号Q0.0,t3,t2,t1,t4,保障了M0.0为单脉冲,84,第6章可编程控制器的通信与网络,85,6.1通信及网络基础,6.1.1串行通信的基本概念,86,6.1.2网络概述,PLC与计算机之间或多台PLC之间也可直接或通过通信处理器构成网络，以实现信息交换；各PLC或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场进行分散控制，再用网络连接起来，组成集中管理的分布式网络。互连和通信是网络的核心，网络的拓扑结构、传输控制、传输介质和通道利用方式是构成网络的四大要素。,87,6.2S7200系列