PLC原理与实验-概述课件

原理与实验

南开大学电光学院授课人：程如岐张维张颖课程简介课程名称：原理与实验面向对象：电子类相关专业的三年级本科生课程学科类别：D类选修

学时与学分：24（讲授）+24（实验）/3开设学期：第五学期

选用教材：编程及应用（第4版）机械工业出版社先导课程：C语言程序设计、51单片机原理等相关课程考核方式：

平时成绩（20%）+报告成绩（30%）+课程设计（50%）课程简介今后如何学习１．书本知识：博途V13入门２．图书馆３．网络论坛中华工控网：ＰＬＣ技术网：中国ＰＬＣ网：ＰＬＣ之家：100目录

第一章概述第二章硬件结构和工作原理第三章常用低压电器工作原理第四章基础数字量控制系统梯形图设计方法第五章顺序控制梯形图的设计方法第六章博途V13软件入门与组态建立第七章的通信与自动化通信网络第八章上机实践第1章概述产生与定义分类特点应用领域国内外状况发展趋势二、可编程控制器的产生因为继电器逻辑电路配线复杂20世纪70年代前继电器接触器控制系统优点：结构简单、价格低廉。缺点：灵活性差、可靠性低。二、可编程控制器的产生背景：1968年美国通用汽车公司（），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。1968年，公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到4。二、可编程控制器的产生1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。二、可编程控制器的产生1980年美国电气制造商协会（）正式将其命名为可编程序控制器（），简称国际电工委员会（）于1982.11月;1985.1和987.2发布了可编程序控制器标准草案的第1，2，3稿。在第3稿中对可编程序控制器作了如下的定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了是：1数字运算操作的电子系统——也是一种计算机2专为在工业环境下应用而设计3面向用户指令——编程方便4逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作5数字量或模拟量输入输出控制6易与控制系统联成一体7易于扩充1.2的分类（1）按I／O点数分类I／O点数小于32为微型；I／O点数在32～128为微小型；I／O点数在128～256为小型；I／O点九在256～1024为中型；I／O点数大于1024为大型；I／O点数在4000以上为超大型。以上划分不包括模拟量I／0点数，且划分界限不是固定不变的。（2）按结构形式分类整体式：又称单元式或箱体式。整体式是将电源、、I／0部件都集中装在一个机箱内。一般小型采用这种结构。模块式：将各部分分成若干个单独的模块，如模块、I／0模块、电源模块和各种功能模块。模块式由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型采用模块式结构，有的小型也采用这种结构。有的将整体式和模块式结合起来，称为叠装式。电源模块模块底板模块模块式1.3的特点优点：1编程方法简单易学2可靠性高,抗干扰能力强3通用性强4系统的设计、安装、调试工作量少5维修工作量小，维修方便6体积小，能耗低缺点：1.主要是的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的互不兼容。等公司已经开发出以个人计算机为基础，在平台下，结合1131－3国际标准的新一代开放体系结构的。

1.4的应用领域在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80％以上的工业控制可以使用来完成。主要有以下几个方面：1.数字量逻辑控制2.运动控制3.闭环过程控制4.数据处理5.通信联网概述－应用领域概述－应用领域照明控制空调/通风工业监视系统控制制造工业科技农业物流设备概述－应用领域交通运输矿山机械过程控制游乐场所食品轻工图上显示纺织化纤、冶金、汽车、食品饮料烟草、电子制造，化工等行业用量较大，根据工控网发布的2005年市场调查报告，2004年按行业划分的市场情况如下(市场规模为28.5亿)73%国内市场各行业容量1.4的国内外现状1969年美国研制出世界上第一台以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的。70年代中期，进入了实用化阶段。70年代末和80年代初，进入了成熟阶段。美国发展得最快：1984年有48家，生产150多种；1987年有63家，生产243种；1996年有70余家，生产近300种。著名厂家有A—B（－）艾伦一布拉德利公司，莫迪康公司，－公司，（）德州仪器公司，西屋电气公司，（）国际并行机器公司等。欧洲的厂家有60余家:西门子（）于1973年研制出第一台。法国的(）(施耐德）瑞士的公司等。1971年，日本从美国引进技术，由日立公司研制成功日本第一台。日本生产的厂家有40余家：三菱电机(),欧姆龙(),富士电机（）,东芝（）,光洋（),松下电工（）,和泉（）,夏普(）,安川等公司。S7-200S7-300500我国在70年代末和80年代初开始引进。我国早期独立研制的单位有：北京机械工业自动化研究所，上海工业自动化仪表研究所，大连组合机床研究所，成都机床电器研究所，中科院北京计算机所及自动化所，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，上海自力电子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产；无锡电器和日本光洋合资生产的;中美合资的厦门A—B公司生产的；上海香岛机电公司引进技术生产的;上海公司;西安公司等。1.5的发展趋势（1）向高速度、大存储容量方向发展（处理速度级；内存2M字节）（2）向多品种方向发展和提高可靠性（超大型和超小型）（3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的）（4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I／0（5）加强联网和通信的能力（6）控制的开放和模块化的体系结构（

第二章基本组成和工作原理

●的基本组成●的工作原理§2.1的结构和工作过程的基本结构1.中央处理单元（）：(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令(2)将各种输入信号取入(3)把运算结果送到输出端(4)响应各种外部设备的请求（1）通用处理器：8086、80286、80386（2）单片机芯片：8031、8096（3）位片式微处理器：2900小型多采用8位微处理器或单片机作为中型多采用16位微处理器或单片机作为大型多采用高速位片式微处理器2.存储器：作用：存放系统程序，用户程序和数据。系统程序：决定的基本智能，由厂家设计，并存入、。用户不能修改。用户程序：根据要求，用的编程语言，编制的程序，用户用编程器写入或。类型(1)随机存取存储器()用户可以用编程装置读出中的内容，也可以将用户程序写入，它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。(2)只读存储器()的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。一般用来存放可编程序控制器的系统程序。(3)可电擦除可编程的只读存储器()它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程．兼有的非易失性和的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比长得多。用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。3.输入、输出接口采用光电隔离，实现了的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器低速大功率 可控硅高速大功率 晶体管高速小功率（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。光电三极管发光二极管直流电源输入端子+–Xn+24V–发光二极管继电器输出（2）输出接口电路：以继电器形式为例：内部电路内部电路J+交流电源或直流电源YCOM-4.电源单元把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供5V、±12V、24V等直流电源。可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。各种接口、高功能模块：便于扩展小型机：一体机。有接口可扩展。a!!电源模块模块模块底板中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。5.编程设备用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制过程进行监控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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4(DELT)CLR手持式的编程器1）.手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。2）.编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。的物理结构的外部接线的工作过程的扫描过程基础知识—工作原理输入映像区:现场每个输入信号都被存放在用户存储器的某一对应指定的区域输出映像区:程序产生的输出信息先被存放在中的某些区域程序只对映像区进行读写按钮2接触器按钮1输入电路输入映象寄存器输出映象寄存器输出电路（）程序执行X0X1Y0Y0基础知识－扫描原理程序执行顺序：自上而下，自左到右开始I/O刷新通讯任务用户程序内务处理

周而复始基础知识－梯形图梯形图－－是一种与电气（继电器）控制图相类似的图形化编程语言，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。同时也增加了一些继电器控制系统中没有的特殊符号，以便扩充的控制功能。上图中：梯形图和继电器线路完成的功能是一致的；X0，X1是的输入点，Y0是的输出点，它们分别对应继电器线路中的1，2，1。假设以上程序实现电机的运行控制：1（或X0）为启动按钮；2（或X1）为停止按钮；1（或Y0）为输出继电器线圈。通过继电器线圈的得失电控制接触器的通断，进而控制电机的启停。补充：1）梯形图中的触点和线圈并不存在，它只是为了编程而设计出来的概念，沿用了继电器的叫法，这些“元件”仅是存储器中的一些“位”单元而已。2）梯形图的执行是从左到右，总上到下。

的中断处理过程响应问题：一般微机系统的，在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请。而对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程序