PLC例题与复习解析.ppt

1、PLC例题及复习,第一章 电磁式低压电器,低压电器-指工作在交流1000V、直流1200V额定电压以下的电路中，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节为目的的电器。 分为手动低压电器和自动低压电器. 最常用的两种电磁式低压电器 -接触器、继电器 。,第一节 低压电器分类及电磁式电器的结构和工作原理,一、低压电器的分类 按用途分： 1 低压配电电器 用于供电系统中进行电能的输送和分配的电器。 主要技术要求：分断能力强，限流效果好，动稳定及热稳定性能好。 有低压断路器、隔离开关、刀开关、自动开关等。 2 低压控制电路 用于各种控制电路和控制系统的电器。 主要技术要求：有一定的通

2、断能力，操作频率高，抗冲击，电器和机械寿命长。 包括接触器、继电器、启动器、各种控制器等。,低压主令电器 用来发送控制指令的电器。 主要技术要求：操作频率高，抗冲击，电器的机械寿命长。 有按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关。 低压保护电器 用于对电路和用电设备进行保护的电器。 主要技术要求：有一定的通断能力，可靠性高，反应灵敏。 主要有熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器。 5 低压执行电器 用于完成某种动作和传动功能的电器。 常用的有电磁铁、电磁离合器。,按工作原理，可分为电磁式电器、非电量控制电器等。 电磁式低压电器的特征：采用电磁现象完成信号检测及工作状态转换。 二、电磁机构原理

3、 结构上主要由两部分组成： 检测部分，即电磁机构； 执行部分，即触头系统。 1. 电磁机构组成 由线圈、铁心和衔铁组成 。 主要作用：通过电磁感应原理将电能转换成机械能，带动触头动作，完成接通或关断电路的功能 。,第二节 电磁式接触器,一、接触器的结构及工作原理 交流接触器的结构 交流接触器的结构示意如图111所示。,四大部分组成：电磁机构、触头系统、灭弧装置、其他辅助部件。 （1）电磁机构： 由线圈、铁心和街铁组成，用作产生电磁吸力，带动触头动作。 （2）触头系统： 分为主触头及辅助触头。,主触头用于接通或断开主电路或大电流电路。容量较大。 辅助触头用于控制电路，控制其他元件接通或分断，及电

4、气联锁作用。辅助触头容量较小，结构上通常是常开和常闭成对的 。 辅助触头一般不能用来分断主电路。 （3）灭弧装置：容量较大的接触器都有灭弧装置。 （4）其他辅助部件：包括压力弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构、支架及底座等。,2. 交流接触器的工作原理 当线圈通电时，线圈电流产生磁场，使铁心产生电磁吸力衔铁吸合。与衔铁固连在一起的动触头动作，使常开触头闭合，常闭触头断开，进而完成电路的分断。 当线圈断电或电压较低时电磁吸力消失或减弱，衔铁在反作用力弹簧的作用下释放，触头复位，实现低压释放的保护功能。,二、接触器的主要技术参数及型号含义,1. 技术参数,2. 接触器的图形符号和文字符号（见图

5、112）,第三节 电磁式继电器,一、继电器的结构、作用、分类和特性,二电磁式电压继电器及电流继电器,四、中间继电器,三、时间继电器,第二章 其他常用低压电器,第一节 低压开关及低压断路器,一、低压开关 低压开关也称低压隔离器。结构简单、应用广。是手动电器。 主要有刀开关、组合开关、转换开关等。,二低压断路器,低压断路器又称自动空气开关，可用于分配电能、不频繁地启动异步电动机、对电动机及电源保护。 具有过载、短路、欠电压等保护功能。,三、主令电器,常用主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器和脚踏开关等。,第二节 熔断器,第三节 热继电器,第五节 漏电保护开关,第四节 信号继电器

6、干簧继电器,第四章 继电接触器控制系统,第一节 电气控制线路图纸及绘制原则、图形和及字符号,第二节 继电接触器控制电路组成的基本规律,一、自锁及互锁,具有最基本的控制功能的电路称为启一保一停电路。,带互锁的三相异步电动机正反向运转控制电路：,二点动及连续运转,三多地联锁控制,四、顺序控制,五自动循环,第三节 常用基本控制电路,第二篇 S7200系列PLC及其指令,第五章 可编程序控制器及其工作原理,PLC定义：,第一节 可编程序控制器的产生与发展,第二节 可编程序控制器的用途及特点,第三节 可编程序控制器的硬件组成,输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟

7、量）、调速装置（模拟量）等。 开关量输出单元可分为晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出单元。 各种输出电路均带有输出指示。,PLC的输出电路分共点式、分组式、隔离式三种。 输出只有一个公共端子的称共点式； 分组式是将输出端子分成若干组，每组共用一个公共端子； 隔离式是具有公共端子的各输出点之间互相隔离，可各自使用独立的电源。,第四节 PLC的软件及应用程序编程语言,1 . 系统软件,2用户程序,编程语言： PLC提供的编程语言通常有三种：梯形图（ LAD）、指令表（ STL）和顺序功能流程图（SFC）,梯形图左右两边垂直的线称为母线，母线之间是线路连接的元件，主要是触点与线圈。 右母线可以省略。

8、,梯形图的一个重要概念是“能流”。“能流”是一种假想的能量流，方向从左到右，顺序从上自下。 “能流”在任何时候都不会通过接点自右向左流。,第五节 可编程序控制器的运行方式,PLC有两种基本状态，即运行状态与停止状态。,为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行.,在每次循环过程中，PLC还要完成内部处理、通信处理等工作。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。,PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。,扫描过程有“输入采样”、“程序执行”，“输出刷新”三个阶段。,第六节 P

9、LC的主要性能指标,1存储容量,2输入输出点数,3扫描速度,4编程指令的种类和数量,5. 扩展能力,6. 智能单元的数量,第六章 S7200系列可编程控制器,注意：输入继电器不能由程序驱动，其触点也不能直接输出带动负载,1输入继电器（I） 输入继电器和PLC的输入端子相连，是专设的输入过程映像寄存器，用来接收外部传感器或开关元件发来的信号。,2输出继电器（ Q） 输出继电器是PLC向外部负载发出控制命令的窗口，是专设的输出过程映像寄存器。输出继电器的外部输出触点接到输出端子上，以控制外部负载。 输出继电器的外部输出器件有三种：继电器、晶体管和晶闸管。,分为只读及可读/可写区两大部分。只读区特殊

10、标志位，用户只能利用其触点。,5定时器（T）,6计数器（C）,7 . 高速计数器（HC）,8. 变量寄存器（V）,9. 累加器（AC）,10局部存储器（L）,11状态元件（S）,12模拟量输入输出 （AIWAQW）,3.内部标志位（M） 不直接驱动外部负载，只起中间状态的暂存作用，类似于继电接触器系统中的中间继电器。 4特殊标志位(SM),第七章 S7200系列可编程控制器基本逻辑指令 及其程序编制,基本逻辑控制指令一般指位逻辑指令、定时器指令及计数器指令。位逻辑指令又含触点指令、线圈指令、逻辑堆栈指令、RS触发器等指令。,下图所示梯形图及语句表示了串联电路的并联操作指令。,执行程序时，先算出

11、各个并联支路（或逻辑）的结果，然后把这些结果进行与再传送到输出。,如下所示梯形图及语句表表示了生成脉冲指令的应用。,堆栈指令编程举例,记忆接通延时定时器指令的应用：,断开延时定时器指令的应用：,减计数器指令的应用：,增减计数器指令的应用：,例1 自锁控制,例2互锁控制（连锁控制） 常用于对输入开关和输出继电器的控制电路。,例3 互锁控制(二),例4瞬时接通延时断开电路,例5延时接通延时断开电路 电路要求：有输入信号后，停一段时间输出信号才为ON；输入信号OFF后，输出信号延时一段时间才OFF。,例6 分频电路 在许多控制场合，需要对控制信号进行分频。以二分频为例，要求输出脉冲Q00是输入信号脉

12、冲I01的二分频。如例图6所示。,例7振荡电路 下图 为一振荡电路。当输入 10 0接通时，输出 Q0 0闪烁，接通和断开交替进行。接通时间为1S，由定时器T33设定；断开时间为2S，由定时器T34设定。,例8电机顺序启停电路 有三台电机M1、M2、M3，要求启动顺序为：先启动M1，经TI后启动M2，再经T2后启动M3。停车时要求：先停M3，经T3后再停M2，再经T4后停M1。 电路中有2个输入点，即启动按钮I00、停止按钮I0l；3个输出点，即分别对应M1的Q00、M2的Q01和M3的Q02。,例8 电机顺序启/停控制,例9彩灯控制 彩灯控制梯形图如图3所示。设启动按钮为 I0.0，停止按钮

13、为 I0.1，第一花样输出为Q0.0，第二花样输出为Q0.1，第三花样输出为Q0.2。 按下启动按钮，第一花样绿灯亮；10s后，第二花样蓝灯亮； 20s后，第三花样红灯亮；再过10s后返回到第一花样，如此循环，仅在第三花样后可停止。,例9 彩灯控制,第八章 顺控继电器指令,一 顺控继电器指令及状态法编程,1顺序控制开始指令（装载 SCR指令 ）,2顺序控制转换指令（ SCR传输指令）,3顺序控制结束指令,状态编程思想： 将一个较复杂的控制过程分解为一系列状态，将其之间的联系及每个状态的任务分为两条主线表达。 状态器及顺控继电器指令是实现状态编程的专用器件及指令。,例：台车工作的步序图用状态元件

14、绘制，如图9-5所示,状态具有三个基本要素。 要素1本状态做什么。如图9-5图中SCR S0.l的工作任务为第一次前进。 要素2满足什么条件发生状态转移。如SCR S0.1状态转移的条件为输入口 I0.0置1。 要素3状态转移的下一个状态是什么。如图9-5 SCR S0.1状态转移的下个状态为S0.2。,图6 可选择的分支的功能图,本可选择的分支的对应梯形图如下：,图7,图8 并行分支和联接,图9 跳转和循环,二 顺序控制指令应用举例,小车运动控制示意图。,图10 小车运动控制示意图。,图11 程序结构图,图12 手动操作梯形图,图13 小车自动运行功能图,第九章 S7-200系列PLC基本功

15、能指令及应用,功能指令（Functional Instruction）或称为应用程序（Applied Instruction），用于数据处理，如数据的传送、运算、变换、程序控制及通讯等功能。,第二节 功能指令的表达形式及使用要素,第一节 功能指令的分类及用途,（l）功能框及指令的标题 梯形图中功能指令多用功能框表达。功能框顶部标有该指令的标题。 标题由两个部分组成，前部为指令的助记符，多为英语缩写词，如加法指令 “ADD”； 后部为参与运算的数据类型，如“I”，表示为整数。,（2）语句表达格式 语句表达式一般也分为两个部分，第一部分是助记符，表示指令的功能，一般与功能框中指令标题相同，但也可能

16、不同；第二部分为参加运算的数据地址或数据，也有无数据的功能指令语句。 （3）操作数类型及长度 操作数是功能指令涉及或产生的数据。功能框及语句用“IN”及“OUT”表示的即为操作数。 功能框左边的操作数通常是源操作数，功能框右边的为目标操作数。 操作数的类型及长度必须和指令相配合。表示常数时，K表示十进制，H表示十六进制。,（ 4）指令的执行条件及执行形式 功能框中以“ EN”表示的输入为指令执行的条件。 （ 5）指令功能及 ENO状态 某些功能指令框右侧有ENO输出。 如指令被正常执行，ENO输出会将能流传递给下一个元素。如果指令执行出错，ENO则为0。,第三节 S7200系列PLC基本功能指

17、令,一、传送类指令,二、比较指令,计数器 C30中的当前值大于等于 30时， Q0.0为 ON； VD1中的实数小于 95.8且 I0.0为 ON时， Q0.1为 ON； VB1中的值大于 VB2的值或 I0. l为 ON时， Q0.2为 ON。,图-1 比较指令的应用,三、数字运算类指令,图 2 加1减 1运算指令的应用,四、逻辑操作指令,五、移位与循环移位指令,六、表指令,七、转换指令,第四节 功能指令的编程思路及应用实例,应用举例：,1 . 用比较指令编写的电机顺序启停电路的梯形图及程序 有三台电机M1、M2、M3，要求启动顺序为：先启动M1，经TI后启动M2，再经T2后启动M3。停车时

18、要求：先停M3，经T3后再停M2，再经T4后停M1。 电路中有2个输入点，即启动按钮I00、停止按钮I0l；3个输出点，即分别对应M1的Q00、M2的Q01和M3的Q02。,图1,2. 查表找数据 见下例,3传送带控制的设计 控制要求： 启动开关闭合（ I0.0=1），运货车到位（ I0. 2=1），传送带（由 Q0. 0控制）开始传送工件。件数检测仪在没有工件通过时，I0.1=l；有工件经过时，I0.1=0。 当件数检测仪检测到三个工件时，推板机（由Q01控制）推动工件到运货车，此时传送带停止传送；当工件到运货车（行程可以由时间控制），推板机返回，传送带开始传送，计数器复位，并准备再重新计数

19、。 传送带控制的部分梯形图设计如图4所示。,图4 传送带控制,启动开关I0.0 运货车到位 I0. 2,传送带Q0. 0 件数检测仪I0.1 推板机Q01,4.,说明：,第十章 程序控制类指令及应用 包括：跳转指令、循环指令、顺控继电器指令、子程序指令、中断指令等。 第一节 跳转指令 例1：,第二节 循环指令,第 三节 子程序指令,第四节 中断指令,1中断连接指令,语句表示：“ATCH INT， EVNT”,2中断分离指令,语句表示：“DTCH EVNT”。,3中断返回指令,4. 中断允许指令,5中断禁止指令,二、中断类型： 1通讯口中断 2 .IO中断 3时基中断,三、中断优先级及中断队列

20、中断接以下固定的优先级顺序执行：通信（最高优先级）、IO中断、时基中断（最低优先级）。 一个程序内最多可有128个中断 。 四、中断程序编程步骤 建立中断程序“INT n”；在中断程序“INT n”中编写其应用程序；编写中断连接指令（ATCH）；允许中断（ENI）。,第十一章 S7200系列PLC模拟量单元及PID指令,第一节 S7200 EM235模拟量工作单元,一、性能指标 S7200系列目前可以提供3种模拟量扩展模块： （1）模拟量输入模块 EM231：每个 EM231扩展 3路模拟量输入通道。 （2）模拟量输出模块EM232：每个EM232扩展2路模拟量输出通道。 （3）模拟量输入输出

21、模块EM235：每个EM235同时扩展3路模拟量输入通道和1路模拟量输出通道。,第二节 EM235模拟量控制应用实例（略） 第三节 PID调节及 PID指令 一、PID指令 PID回路的操作取决于存储在36字节回路表内的9个参数。 1. PID回路指令 梯形图表示：,语句表示：“PID TABLE， LOOP”。,2PID算法 3回路控制的组合选择 若只需PID算法中的P项（比例项）或I项（积分项）、或PI项。对这种回路控制的功能组合的选择可通过对相关参数（常数）的设定来完成。 若不需要积分项，应将积分时间常数设置为无穷大。 若不需要微分项，则应将微分时间常数设置为0。 4回路输入量的转换及归

22、一化 5. 将回路控制输出转换为按工程量标定的整数值 6.变量与范围 7控制回路参数表（LOOP TABLE）,PID控制指令执行的形式为：“PID TABLE， LOOP”。 操作数TABLE所指定的参数控制表的结构见下表1，此表含有9个参数，全部为32位的实数格式，占用36个字节。,表1 PID参数控制表,8PID的编程步骤 （1）设定回路输入及输出选项； （2）设定回路参数； 在PID指令中，必须指定内存区内的36个字节参数表的首地址。其中，要选定过程变量、设定值、回路增益、采样时间、积分时间和微分时间，并转换成标准值存入回路表中。 （3）设定循环警报选项； （ 4）指定计算内存区域 ；

23、 PID计算需要一定的存储空间，存储暂时结果。需要指定此计算区域的起始内存的字节地址。 （5）指定初始化子程序及中断程序； （6）生成 PID程序。,9. 编程举例 某水箱需要维持一定的水位。该水箱里的水以变化的速度从水箱的出水管中流出。因而需要有一个水泵以不同的速度，通过水箱的进水管向水箱供水，以维持水位不变。 被控对象为需保持一定压力的供水水箱，调节量为其水位，给定量为满水位的75，控制量为向水箱注水的调速电机的转速。调节量（为单极性信号）由水位计检测后经 AD变换送入PLC。用于控制电机的转速信号由PLC执行PID指令后以单极性信号经DA变换后送出。 本工程的特点是，在系统中，水泵的机械

24、惯性比较大，故系统仅采用比例和积分控制。其增益和时间常数可以通过工程计算初步确定。实际中，还需要进一步调整，以达到最优控制效果。 本例假设采用PI控制。,增益、采样时间常数和积分时间常数选为: KC=025，TS=0.1S，TI=30s。 工作在手动方式下时，可以把水泵的速度（ 0. 01.0之间的实数）直接写入回路表中的输出寄存器。 本例中的程序仅有自动控制方式的设计。其中主程序OB1的功能是PLC首次运行时利用SM0.l调用初始化程序SBR0。子程序SBR_0的功能是形成PID的回路表，建立100ms的定时中断，并且开中断。中断程序INT0的功能是输入水箱的水面高度AIW0的值，并送入回路

25、表。 I0.0=1时，进行PID“自动”控制。把PID运算的输出值送到AQWO中，从而控制进水泵的速度，以保持水箱的水面高度。,图1 主程序梯形图,图2 子程序梯形图,图3 中断服务程序梯形图 1,图4 中断服务程序梯形图2,第十二章 S7200系列PLC应用举例,例1: 一个密码锁，有8个按键SB1SB8，其控制要求为： SB7为启动键，按下SB7键，才可进行开锁作业。 SB1、SB2、SB5为可按压键。开锁条件为：SB1设定按压次数为3次，SB2设定按压次数为2次，SB5按压次数为4次。如果按上述规定按压，则5S后，密码锁自动打开。 SB3、SB4为不可按压键，一按压，警报器就发出警报。

26、SB6为复位键，按下SB6键后，可重新进行开锁作业。如果按错键，则必须进行复位操作，所有的计数器都被复位。 SB8为停止键，按下SB8键，停止开锁作业。 除了启动键外，不考虑按键的顺序。,1. 编程元件的地址分配 输入输出继电器地址分配如表121所示。 表121 输入/输出继电器地址分配表,其他编程元件地址分配如表12- 2所示。 表12- 2 其他编程元件地址分配,3接线图 如图121所示。,图12-1 密码锁控制的接线图,4. 参考梯形图程序,例2.水泵控制 在一个恒压供水系统中，有4台水泵，为保持主管道压力在一定的范围内保持恒定，可将水泵自动地依次进行切换（接通或者切除），如图12-4所

27、示。,控制要求如下： 当主管道压力低于正常压力5S后，接通水泵的开关脉冲，被触发。 当主管道压力高于正常压力5S后，切除水泵的开关脉冲，被触发。,所有4台水泵的运行时间和接通频率尽可能一致。 水泵切换的原则是：当需要切除水泵时，总是将运行时间最长的那台水泵先切除；当需要接通水泵时，总是将停止运行时间最长的那台水泵先接通。,图12-4 压力控制示意图,1编程元件的地址分配 输入输出继电器地址分配表如表12-5所示。,表12-5 输入输出继电器地址分配表,表12- 6 其它编程元件地址分配,2. 参考梯形图程序,例4.机械手控制系统设计实例,机械手的动作示意如图1312所示。它是一个水平垂直位移的机械设备，用来将工件从左工作台搬到右工作台。,机