PLC 水塔水位自动控制 -.ppt

项目一水塔水位自动控制 项目一水塔水位自动控制 项目描述任务1认识PLC的基本器件任务2掌握PLC的基本位逻辑指令任务3水塔水位自动控制 项目描述 控制要求 当水池水位低于水池下限位 S4为OFF 电磁阀YV打开进水 当水池水位高于水池上限位时 S4 S3为ON 电磁阀YV关闭 当水池水位高于水池下限位 S4为ON 且水塔水位低于水塔下限位时 S2为OFF 水泵电机M运转 开始由水池抽水至水塔 同时水塔水位指示灯开始逐步变亮 示意水位上升 当水塔水位达到高水位 S1为ON 时 水泵电机M停止运转 当水塔出水阀 手动 打开时 通过旋钮调节器开度 顺时针旋转时 阀门开度增大 水塔水位下降速度加快 逆时针旋转时 阀门开度减小 水位下降速度变慢 项目实施过程 一 方案设计 1 硬件设计 2 软件设计二 项目实施 1 硬件接线 2 程序录入三 设备调试四 项目报告 任务1认识PLC的基本器件 学习目标 了解PLC的语言种类与程序的基本组件掌握数据类型及存储区域了解寻址方式 一 了解PLC的语言种类与程序结构 SIMATIC指令集和IEC1131 3指令集 S7 200系列PLC主机中有两类基本指令集 SIMATIC指令集和IEC1131 3指令集 程序员可以任选一种 提供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务 SIMATIC指令集 是为S7 200系列PLC设计的 本指令通常执行时间短 而且可以用LAD STL和FBD三种编程语言 IEC1131 3指令集是不同PLC厂家的指令标准 它不能使用STL编程语言 返回本节 PLC编程语言的国际标准 1 顺序功能图2 梯形图3 功能块图4 语句表5 其他编程语言 1 顺序功能图 图3 4顺序流程图 2 梯形图 LAD 图3 2梯形图举例 3 功能块图 FBD 功能块图 FBD 的图形结构与数字电子电路的结构极为相似 如下图3 3所示 4 语句表 STL 语句表 STL 语言类似于计算机的汇编语言 特别适合于来自计算机领域的工程人员 用指令助记符创建用户程序 属于面向机器硬件的语言 STEP7Micro Win32的语句表如图3 1所示 5 其他编程语言 SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中型PLC提供了许多高级编程工具 以下简要其中的几种 1 S7 SLC和M7 ProC C 2 S7 GRAPH 3 S7 HiGraph 4 CFC 5 结构文本 ST 程序的基本组件 1 用户程序 1 主程序 2 子程序 3 中断处理程序2 数据块3 系统块 二 掌握数据类型及存储区域 数据存取方式 位 字节 字和双字位 bit 二进制的1位只有0和1 位数据类型为布尔 BOOL 字节 Byte 8位二进制组成1个字节 字 Word 两个字节组成1个字 双字 DoubleWord 两个字组成1个双字 1 数据类型及范围 SIMATICS7 200系列PLC数据类型可以是布尔型 整型和实型 浮点数 实数采用32位单精度数来表示 其数值有较大的表示范围 正数为 1 175495E 38 3 402823E 38 负数为 1 175495E 38 3 402823E 38 不同长度的整数所表示的数值范如表3 8所示 在编程中经常会使用常数 常数数据长度可为字节 字和双字 在机器内部的数据都以二进制存储 但常数的书写可以用二进制 十进制 十六进制 ASCII码或浮点数 实数 等多种形式 几种常数形式分别如表3 9所示 2 常数 CPU的存储区 1 输入映像寄存器 I I0 0 I15 7 每个扫描周期采样 2 输出映像寄存器 Q Q0 0 Q15 7 每个扫描周期末尾3 变量存储器 V 4 位存储器 M 区 M0 0 M31 7 5 定时器 T 存储器区6 计数器 C 存储器区7 高速计数器 HC 8 累加器 AC 9 特殊存储器 SM 标志位如SM0 0 SM0 1 SM0 4 SM0 5 CPU的存储区 10 局部存储器 L 区11 模拟量输入映像寄存器 AI 12 模拟量输出映像寄存器 AQ 13 顺序控制继电器 S 1 直接寻址方式 按位寻址存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件 由于元件数量很少 所以不用指出元件所在存储区域的字节 而是直接指出它的编号 按字节 字或双字寻址 三 寻址方式 必须指定存储器标识符 字节地址和位号 如图3 8所示 图3 8中MSB表示最高位 LSB表示最低位 图3 8位寻址格式 直接指出编号的寻址方式适用于定时器T0 T255计数器C0 C255高速计数器HC0 HC5累加器AC0 AC3注意 累加器长度是32位 可以按字节 字或双字的形式来访问其数值 这取决于存取累加器时的指令 按字节 字或双字寻址 2 间接寻址方式 间接寻址方式是 用指针来访问存储区数据 指针以双字形式存储其它存储器的地址 只能用V L存储器或累加器寄存器AC作为指针 这种间接寻址方式与计算机的间接寻址方式相同 间接寻址在处理内存连续地址中的数据时非常方便 而且可以缩短程序所生成的代码的长度 使编程更加灵活 用间接寻址方式存取数据需要作的工作有3种 建立指针 间接存取和修改指针 1 建立指针 建立指针必须用双字传送指令 MOVD 将存储器所要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器 装入的是地址而不是数据本身 格式如下 例 MOVD VB200 VD302MOVD MB10 AC2MOVD C2 LD14注意 建立指针用MOVD指令 2 间接存取 指令中在操作数的前面加 表示该操作数为一个指针 下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法 MOVD VB200 AC0MOVW AC0 AC1若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示执行过程如下 3 修改指针 下面的两条指令可以修改指针的用法 INCDAC0INCDAC0MOVW AC0 AC1 返回本节 任务2掌握PLC的基本位逻辑指令 PLC梯形图语言的编程原则指令分类位逻辑指令编程中应注意的几个问题堆栈及堆栈操作指令 一 PLC梯形图语言的编程原则 1 梯形图由多个梯级组成 每个线圈可构成一个梯级 每个梯级有多条支路 每个梯级代表一个逻辑方程 2 梯形图中的继电器继电器 接点 线圈不是物理的 是PLC存储器中的位 1 ON 0 OFF 编程时常开 常闭接点可无限次引用 线圈输出只能是一次 3 梯形图中流过的不是物理电流而是 概念电流 只能从左向右流 4 用户程序的运算是根据PLC的输入 输出映象寄存器中的内容 逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用 5 PLC的内部继电器不能做控制用 只能存放逻辑控制的中间状态 6 线圈不能直接接到左母线上 二 指令分类 按形式分 2 功能块 1 继电器 触点 线圈 Enable 输入参数 IN1 IN2 N 输出参数 OUT 功能数据类型 地址 条件 长度 EN 指令分类 按功能分 1 位逻辑功能2 定时器 计数器3 数字运算功能4 逻辑操作功能5 数据传送功能6 转换功能7 程序控制功能 1 常用位逻辑指令 STL 1 LD 装入常开触点 Load 2 LDN 装入常闭触点 LoadNot 3 A 与常开触点 And 4 AN 与常闭触点 AndNot 5 O 或常闭触点 Or 6 ON 或常闭触点 OrNot 7 NOT 触点取非 输出反相 8 输出指令 三 位逻辑指令 2 基本逻辑指令 逻辑关系梯形图助记符 I0 0 I0 1 LDI0 0AI0 1 Q0 0 LDI0 0OI0 1 Q0 0 LDNI0 1 Q0 0 AND OR NOT 当I0 0与I0 1都 ON 时 则输出Q0 0 ON 1 当I0 0或I0 0 ON 时 则输出Y0 ON 1 当I0 1 OFF 时则输出Q0 0 ON 1 Q0 0 I0 0 I0 1 Q0 0 Q0 0 I0 1 注意 与 或 非运算均是对该指令前面所有的ST指令的逻辑运算结果与该与 或 非指令的运算 I0 2是与图中A点处的结果 即I0 0与I0 1的结果 相或 而不是与I0 1相或 Q0 0 逻辑关系梯形图助记符 LDI0 0OI0 1LDI0 2OI0 3ALD Q0 0 LDI0 0AI0 1LDI0 2ANI0 3OLD Q0 0 当 I0 0或I0 1 与 I0 2或I0 3 都 ON 时 则输出Q0 0 ON ALD AndLoad OLD OrLoad 当 I0 0与I0 1 或 I0 2与I0 3非 ON 时 则输出Q0 0 ON Q0 0 I0 0 I0 2 I0 1 I0 3 Q0 0 例1 直接启动停车控制 继电器控制电路图 I O分配 I0 0 停车I0 1 启动Q0 1 KM 梯形图 语句表LDI0 1OQ0 0AI0 0 Q0 0 I O分配决定PLC的端子接线图 PLC的端子接线方式又决定编程语言 I O分配 I0 0 停车I0 1 启动Q0 1 KM Q0 0 I0 0 Q0 0 I0 1 3 置位 复位指令 4 立即I O指令 立即输入输出 执行立即输入指令时 立即读入物理输入点的值 但并不更新该物理输入点对应的输入过程映像寄存器 执行立即输出指令时 则将结果同时立即复制到物理输出点和相应的输出映象寄存器 5 立即I O指令 立即置位和复位指令 须指出 立即I O指令是直接访问物理输入输出点的 比一般指令访问输入输出映象寄存器占用CPU时间要长 因而不能盲目地使用立即指令 否则 会加长扫描周期时间 反而对系统造成不利影响 立即置位 立即复位指令只能用于Q存储器 手册87页 四 编程中应注意的几个问题 X0 Y0 X1 Y0 X1 Y0 X0 Y0 一 用电路变换简化程序 减少指令的条数 二 逻辑关系应尽量清楚 避免左轻右重 X3 X2 X5 X4 X6 X8 X7 Y0 X9 X3 X2 X5 X4 X6 X8 X7 Y0 X9 X5 X6 X2 X2 LDX2ANX3AX4LDX2AX5ANX6AX7OLD LDX2AX5ANX6AX8ANX9OLD Y0ED 三 避免出现无法编程的梯形图 X5 X1 X3 X2 Y1 X4 Y2 LDX3AX5OX1ANX2 Y1LDX1AX5OX3ANX4 Y2ED 五 堆栈及堆栈操作指令 堆栈的基本概念 1 堆栈的基本概念 2 程序执行对逻辑堆栈的影响 指令AI0 2的执行 程序执行对逻辑堆栈的影响 本程序段用以介绍标准触点指令在梯形图 语句表和功能块图3种语言编程中的应用 仔细比较不同编程工具的区别与联系 其梯形图和语句表程序结构如图3 10所示 图3 10标准触点LAD和STL例 程序实例 3 堆栈操作指令 1 栈装载与指令2 栈装载或指令3 逻辑推入栈指令4 逻辑弹出栈指令5 逻辑读栈指令6 装入堆栈指令 栈装载与指令 ALD 栈装载与指令 与块 在梯形图中用于将并联电路块进行串联连接 在语句表中指令ALD执行情况如表4 8所示 OLD 栈装载或指令 或块 在梯形图中用于将串联电路块进行并联连接 在语句表中指令OLD执行情况如表4 9所示 栈装载或指令 LPS 逻辑推入栈指令 分支或主控指令 在梯形图中的分支结构中 用于生成一条新的母线 左侧为主控逻辑块时 第一个完整的从逻辑行从此处开始 注意 使用LPS指令时 本指令为分支的开始 以后必须有分支结束指令LPP 即LPS与LPP指令必须成对出现 在语句表中指令LPS执行情况如下表4 10所示 逻辑推入栈指令 逻辑弹出栈指令 LPP 逻辑弹出栈指令 分支结束或主控复位指令 在梯形图中的分支结构中 用于将LPS指令生成一条新的母线进行恢复 注意 使用LPP指令时 必须出现在LPS的后面 与LPS成对出现 在语句表中指令LPP执行情况如下表4 11所示 逻辑读栈指令 LRD 逻辑读栈指令 在梯形图中的分支结构中 当左侧为主控逻辑块时 开始第二个和后边更多的从逻辑块 在语句表中指令LRD执行情况如表4 12所示 装入堆栈指令 LDS 装入堆栈指令 本指令编程时较少使用 指令格式 LDSn n为0 8的整数 例 LDS4在语句表中执行情况如下表4 13所示 图4 11是复杂逻辑指令在实际应用中的一段程序的梯形图 图4 11复杂逻辑指令的应用 返回本节 应用举例 任务三水塔水位自动控制 TVT 90HCPLC试验台使用方法STEP7 Micro WIN使用方法水塔水位自动控制项目实施 TVT 90HCPLC试验台使用方法 1 组成及结构 2 主要参数 3 各模块使用方法 将电源钥匙开关右旋 然后将断路器上合 合上SA2 DC24V灯亮 即表示DC24V电源工作正常 如果不小心将DC24V电源短路 DC24V的短路保护会起作用 其指示灯熄灭 请检查连线 排除故障后 将SA2开关断开几秒钟 等待电源恢复后再将SA2开关合上即可 电源模块上的三眼插座为AC220V电源供计算机和PLC使用 请勿插线 SA1为AC220V电源开关 请勿使用 1 电源模块 2 PLC模块 该装置采用的是外电源给定输入负电平信号 PLC的数字量输入部分的1M 2M 3M接电源的DC 24V端 数字量输出口部分的1L 2L 3L与电源的DC0V端相连 连接时严禁接错 以免发生短路 3 输入输出单元 输入单元 4个按钮 1开 1闭触点 8个拨钮开关 2个BCD码开关 1路DC0 10V可调电源 1路0 20mA可调电源 输出单元 1个8段数码管和4个继电器 继电器线圈电压为DC24V 模块左侧的DC24V需与电源模块的DC24V相连 4 模拟实验版单元 DC24V连接电源模块 注意极性 开关量S SQ输入电路连接对应PLC的输入口 输出Y M等接PLC的输出口 TVT90HC 7多种液体混合系统接线 S1 S2 S3对应与PLCI0 0 I0 1 I0 2连接 Y1 Y2 Y3 Y4 M与PLC的Q0 0 Q0 1 Q0 2 Q0 3 Q0 4连接 DC24V与电源模块的DC24V连接 当加液时 S1 S2 S3依次接通 储液罐的液位由LED指示 电机旋转时 有电机的LED指示旋转状态 放液时 液位指示灯依次下降 S1 S2 S3依次断开 Y1 Y2 Y3 Y4 M的状态有LED指示 当LED亮时 表示其在运行 STEP7 Micro WIN使用方法 硬件连接建立通信及的步骤设置PLC通信参数编程软件的使用 一 硬件连接及建立通信的步骤 1 PC RS 232C PLC RS 485 串行口RS 485 串行口RS 232C PC端 PPI端 PC PPI电缆 2 设置PC PPI电缆上的DIP开关 设置波特率和调制解调器模式 DIP开关 设置DIP开关 未用调制解调器时 4 0 5 0DTE 设置数据终端设备模式DCE 设置数据通信设备模式 设置波特率 设置调制解调器模式 设置字符数据传输格式 设置设备模式 DIP开关设置示例 01000 9 6K波特率 11BIT字符数据传输格式 设置数据通信设备 DCE 模式 3 把PLC的 工作方式 开关置为 STOP 工作方式 开关 RUN TERM STOP 4 双击STEP7 Micro WIN图标 操作界面 通信设定 对话框 单击通信图标 出现 通信设定 对话框 并显示默认通信参数 双击PC PPI电缆的图标 弹出 PG PC接口 对话框 弹出设置 PG PC接口 对话框 单击 属性 按钮 出现 PC PPI电缆属性 对话框 进行相关参数的设置或修改 Properties 双击刷新图标 STEP7 Micro WIN32将检查所连接的所有S7 200CPU站 PC与PLC建立起通信 查寻地址后 为每个站显示一个CPU图标及站号 图标 站号 默认地址 个人计算机 PC 为0 操作面板为1 第一个PLC的默认地址为2 三 设置PLC通信参数 单击引导条中的系统块图标 将出现系统块对话框 单击通信口 Port 选项卡设置 检查各参数后单击OK确认 四 编程软件的使用 编程操作下装和上装用户程序调试编程语言的转换 1 编程操作 编程前的准备编辑程序编译 Compile 1 编程前的准备 文件 新建 项目1 显示主程序区 确定主机型号 右击项目1图标 选择所用的PLC型号 CPU226 默认CPU221 选择程序执行分区 选择主程序MAIN OB1 子程序SBR 0 中断程序INT 0 2 编辑程序 1 用指令树编程 移动光标 在指令树窗口中双击要输入的指令即可 2 用编程按钮编程 移动光标 单击编程按钮 从弹出的窗口下拉菜单所列出的指令中选择