过程可编程控制器PLC课件.ppt

1、,学习情境一 S7200可编程控制器基本模块的使用,1.1 概述 1.2 PLC的硬件组成 1.3 PLC的软件系统 1.4 PLC的工作过程 1.5 建立PLC与计算机的连接 （STEP-7 MICRO/WIN入门）,1.1 概述,PLC在早期是一种开关逻辑控制装置，被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。 随着计算机技术和通信技术的发展，PLC采用微处理器作为其控制核心，它的功能已不再局限于逻辑控制的范畴。因此，1980年美国电气制造协会(NEMA)将其命名为Programmable Controller(PC)，但为避免与个人计

2、算机(Personal Computer)的简称PC混淆，习惯上仍将其称为PLC。,1.1.1 PLC的定义,国际电工委员会（ IEC）于 1982年11月1985年1月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命令，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，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。,PLC的定义,PLC的产生与发展,PLC的应用领域,PLC与其他工业

3、控制系统的比较,PLC与继电接触器控制系统的比较,PLC与计算机控制系统的比较,PLC 的特点,PLC的基本组成,PLC主要由CPU模块、输入/输出模块、电源模块和外部设备组成,整体式,组合式,PLC的基本分类,小型机常采用整体式,中、大型机常采用组合式,1.2 认知PLC的硬件组成,整体式 PLC的基本组成框图,组合式 PLC的基本组成框图, 输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；,CPU指挥PLC完成各种预定的功能, 检查、校验用户程序，发现错误即报警；, 执行用户程序、驱动外部输出设备动作；, 诊断故障、记忆故障信息并报警。,1.2.1 CPU单元,PLC中所采用的CPU通常有三种 ：

4、 （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：AMD-2900 小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU 中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU 大型PLC多采用高速位片式微处理器,系统程序存储器 存储系统系统程序,用户程序存储器 存储系统用户程序,工作数据存储器 存储工作数据,2. 存储器,RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。,存储器,PLC与外部设备联系的桥梁,开关量输入单元,开关量输出单元,1.2.2. I/O单元,输入、输出接口：采用光电隔

5、离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。,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,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。,（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。,直流输入电路,交流输入电路,继电器输出,（2）输出接口电路：,以继电器形式为例：,PLC,+,交流电源或直流电源,晶体管输出电路,光电耦合,输出点的状态显示,公共端,输出点,晶闸

6、管输出电路,光电耦合,输出点的状态显示,公共端,输出点,继电器输出电路,输出点的状态显示,继电器,机械触点,公共端,输出点,PLC由开关式稳压电源为内部电路供电,抗干扰性能好,有的PLC能向外部提供24V的直流电源,可作为输入单元连接的外部设备的电源,开关电源,输入电压范围宽,体积小,重量轻,效率高,1.2.3 电源单元,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。,PLC的供电,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。,Power in a Small Package!

7、,电源模块,CPU模块,IO模块,底 板,中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。,PLC的外部设备主要有： 编程设备 触摸屏 操作面板 文本显示器 打印机 等,1.2.4 外部设备,编程设备,PC FP PROGRAMMER,(HELP) CLR,WRT,FN/P FL,STK IX/IY,NOT DT/Ld,READ ,OT LWL,OR RWR,AN YWY,ST XWX,SRC ,(-) OP,(BIN) K/H,SC,CT CEV,TM TSV,ACLR,ENT,B,A,F,E,D,C,9,8,3,2,1,0,7,6,5,4,(DELT) CLR,编程器是对PLC进行操作的工

8、具,专 用 编 程 器,在装有专用编程软件的计算机上编程,简易编程器,直插式、便携式,计算机辅助编程,图形编程器,编程工具,1.3 PLC的软件系统,1.3.1 系统程序 系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的，固化于ROM型系统程序存储器中，用于控制PLC本身的运行，用户不能更改。 系统程序分为： 1.系统管理程序 2.用户指令解释程序 3.标准程序模块和系统调用程序,PLC的软件系统,1.3.2 用户程序 用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序是线性地存储在系统程序制定的存储区内。 1用户环境 用户环境是由系统程序生成的，它包括用户

9、数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。 2用户程序结构 用户程序结构大致可以分为三种： （1）线性程序（2）分块程序（3）结构化程序 3用户程序语言 PLC的编程语言有多种，其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。,1.4 PLC的工作过程,PLC的循环扫描工作过程,接线程序控制与存储程序控制,1.4.1 接线程序控制与存储程序控制,继电接触器控制系统，又称为接线程序控制系统，是通过电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。,接线程序控制与存储程序控制,在PLC控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制程序，并写入PLC的程序存储器中。系统运行时，PLC

10、将程序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。 这种控制称为存储程序控制。,1.4.2 PLC 的循环扫描工作过程,扫描工作分为 5 个阶段,PLC的循环扫描工作过程,扫描工作一般分为：读输入、执行程序、处理通信请求、自诊断检查和写输出等过程，CPU反复不停地分阶段处理上述各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为循环扫描。 执行用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了执行用户程序和读输入、写输出的内容。,PLC最主要的工作方式是循环扫描（周期扫描）,PLC在运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型

11、值为1100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU的运算速度有很大的关系。用户程序较长时，指令执行的时间在扫描周期中占相当大的比例。,循环扫描工作流程,PLC,接通电源,初始化,硬件检查,正常？,异常报警,异常处理,扫描周期监视,执行用户程序,程序结束？,扫描周期检查,有固定设置？,等待,扫描周期计算,I/O刷新,外设端口服务,异常,(1) PLC扫描工作各环节的功能, PLC上电后，首先检查硬件是否正常。, 按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。,对输入的数据进行处理， 将结果存入元件映象寄存器。, 计算扫描周期。,若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。,母线, I/O刷新阶段。, 外设端口服务。,读输入点的状态并写入输入映像寄存器。,将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。,访问外设端口连接的外部