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1、PLC培训资料,可编程序逻辑控制器在自动化系统中的产生和发展的简述PLC的定义、功能和特点 可编程序控制器的典型产品简介SIEMENS S7系列 S7-200 S7-300 S7-400PLC编程语言step7PLC在纸机应用中常见问题的检查和处理办法,可编程序逻辑控制器在自动化系统中的产生和发展的简述 20世纪60年代末期,美国的汽车制造工业迅速发展,行业竞争激烈,汽车更新换代加快,相应地要求生产线随之改变,其继电接触器控制系统就要重新设计、安装。主了适应生产工艺不断更新的需要,减少重新设计控制系统的时间和费用,1968年美国通用汽车公司首先公开招标研制新的工业控制器,并提出了“编程方便,可
2、在现场修改和调度程序;维护方便国可靠性高;体积小;易于扩展”等10项指标。1969年美国数字设备公司(DEC)中标,并根据上述要求研制出世界上第一台可编程序控制器PDP-14,用在通用汽车公司的汽车自动装配线上,获得成功。尽管这第一台PLC公具有逻辑控制、定时、计数等功能,但却标志着一种新型工业控制装置的问世。1971年,日本从美国引进了可编程序控制器的新技术,很快研制成日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年,西欧国家的各种可编程序控制器也相继研制成功。中国在1974年开始研制可编程序控制器,1977年研制出第一台具有实用价值的可编程序控制器,并开始批量生产。,按控制功能来分,可编程序
3、控制器的发展经历了四个阶段:从第一台可编程序控制器的CPU由中小规模的数字集成电路组成,控制功能比较简单,主要用于逻辑运算和计时、计数运算。从20世纪70年代中期到70年代末期,是可编程序控制器的功能扩展时期。这一时期PLC的控制功能有较大的扩展:包括数据的传送和比较、模拟量的运算等。从20世纪70年代末期到80年代中期,是可编程序控制器的通信功能发展时期。与计算机通信的发展相适应,PLC的通信功能也有了较大的发展,初步形成了分布式通信网络系统,产品的可靠性进一步提高,但制造厂商各自为政,产品自成系统。从20世纪80年代中期开始是可编程序控制器的开放时期。这一时期通信系统的开放是PLC发展的主
4、要标志;通信协议逐渐标准化,采用了标准的软件系统,增加了高级语言编程,各制造厂商 产品可以互相通信,产品的规模不断增大,增加了CRT显示功能等。,现代可编程序控制器的发展趋势 近年来,随着技术的发燕尾服和市场需求的增加,PLC的结构和功能正在不断改进,各个生产厂家不断推出PLC新产品,平均3-5年更新换代一次,有些新型中小型PLC的功能期甚至达到或超过了过去大型PLC的功能。现代可编程序控制器有两个方面的发展趋势:1、发展微小型PLC,、使期体积更小、速度更快、功能更强、价格更低、配置更加灵活。由于自动控制繁育规模的不同,小型化、低成本的PLC将广泛应用于知行业,其组成由整体结构向小型模块化结
5、构发展,增加了配置的灵活性,例如:SIEMENS公司的S7-224可扩展7个模块,最大达94DI/74DO,15AI/16AO(模拟量输入、模拟量输出),可满足比较复杂的控制繁育的要求。,2、发展大型PLC,使其具有大型网络化,高可靠、多功能、好的兼容性等特点。网络化和强化通讯能力是PLC发展的一个重要方面,向上与以太网、MAP网等相接,向下通过现场总线(如:PROFIBUS等)将多个PLC或远程I/O等相接,构成整个工厂自动化控制系统。近年来各公司陆续推出各种智能模块,大大增强了PLC的控制功能。智能模块是以微处理器为基础的功能部件,其CPU与PLC的CPU并行工作,能够独立完成某些控制功能
6、,如通讯控制高速计数、模拟量输入输出等,使系统设计和高度时间减少,控制精度提高。好的兼容性是PLC深层次应用的重要保证,SIEMENS公司的S7系列PLC与通用微机兼容,可运行DOS/Windows程序,PLC的编程,高度和诊断等功能,体现出现代PLC的特点。,PLC的定义、功能和特点 定义:可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作指令,并能通过数字式或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的外围设务者应按照易于工业控制系统形成一个整
7、体,易于扩展其功能的原则而设计。,功能:逻辑控制功能。用PLC的与、或、非指令取代断电器触点串联、并联和其他逻辑连接,进行开关控制。定时/计数控制功能。用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制。顺序控制功能。用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中,只有前一道工序完成后,才能进行下一道工序操作的控制。数据处理功能。PLC能进行数据传送、比较、移位、数字转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作。A/D与D/A转换功能。通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。运动控制功能。通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。,过程控制功能。通过PLC的PID控
8、制模志实现对温度、压力、速度、流量等物理量进行闭环控制。扩展功能。通过连接输入输出扩展单元(即I/O扩展单元)模块来增加输入输出点数,也可以通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制能力。远程控制功能。通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入输出设备与PLC主机连接,进行远程控制。通信联网功能。通过PLC之间或与主控计算机的联网,实现较大规模的系统控制。监控功能。PLC能够监视系统运行的状态,对异常情况进行报警、显示、故障诊断以及自动终止其运行。特点:运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强设计、使用和维护方便,可编程序控制器(SIEMENS S7系列)简介,1、SIMATIC 综述,介绍
9、:电子技术的引入导致了工业控制工程的巨大变化,电子控制不仅扩展了自动化机器的应用可能性,而且这些变化也带来了新的技术和分支。控制器:在几乎所有的加工行业的机器和过程中都不仅需要电源,而且需要控制器件。必须尽可能对机器或工业过程的操作进行初始化、控制和监视。在过去,利用传统的控制技术,根据控制任务利用接触器和继电器的连接来单独解决。如今,广泛地使用可编程控制器来解决自动化任务。全集成自动化:为了使企业保持竞争力,仅仅对单个的过程或机器进行自动化是不足的。只有当单个机器都集成到整个系统中,才能达到更灵活和更高生产率的要求。为了保证整个系统的功能,所有机器之间的信息流动是必须的。生产过程不再是分离的
10、独立过程,而是一个整个生产过程中的一个集成部件。整个过程也不再是集中控制的结构,而是由分布式的和自主独立的部件组成的一种结构。,2、S7-200:概述,特性:1)针对低性能要求的模块化小控制系统 2)不同档次的CPU 3)7个模块的扩展能力 4)模块中集成背板总线 5)网络连接-RS 485 通讯接口或PROFIBUS 6)通过编程器PG访问所有的模块 7)无插槽限制 8)公共软件 9)带有电源,CPU和I/O的一体化单元设备 10)带有集成功能的“微型PLC”,3、S7-200模块:,扩展模块(EM):1)数字量输入模块:24V DC120/230V AC 2)数字量输出模块:24V DC
11、继电器 3)模拟量输入模块:电压 电流 电阻热 电偶 4)模拟量输出模块:电压 电流通讯:CP 242-2 可以把S7-200作为主站连接到 AS-接口(传感器和执行器接口),处理器(CP):通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备。这样可以显著地扩展S7-200 的输入和输出点数。,4、S7-200:CPU设计,模式选择器(用于手动选择操作模式):STOP=停机模式;不执行程序。TERM=运行程序,可以通过编程器进行读/写访问。RUN=运行程序,通过编程器仅能进行读操作。状态指示器:SF=系统错误;CPU内部错误(LED)RUN=运行模式;绿灯 STOP=停机模式;黄灯 DP=分布式I/
12、O(仅对CPU 215)存储器卡:存储器卡的插槽。存储器卡用来在没有供电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。PPI 连接:编程设备、文本显示器或其他的 CPU 通过这里连接。,5、S7-300概述,特性:1)针对低性能要求的模块化中小控制系统 2)不同档次的CPU 3)可选择不同类型的扩展模块 4)可以扩展多达32个模块 5)模块内集成背板总线 6)网络连接,多点接口(MPI),PROFIBUS 或工业以太网 7)通过编程器PG访问所有的模块 8)无插槽限制 9)借助于“HWConfig“工具可以进行组态和设置参数,6、S7-300:概述,信号模块(SM):1)数字量输入模块:24V DC,
13、120/230V AC 2)数字量输出模块:24V DC,继电器 3)模拟量输入模块:电压,电流,电阻,热电偶 4)模拟量输出模块:电压,电流 接口模块(IM):IM360/IM361 和 IM365 可以用来进行多层组态,它们把总线从一层传到另一层。占位模块(DM):DM 370占位模块为没有设置参数的信号模块保留一个插槽。它也可以用来为以后安装的接口模块保留一个插槽。功能模块(FM)执行“特殊功能”:计数,定位/闭环控制通讯处理器(CP)提供以下的连网能力:点到点连接,PROFIBUS/工业以太网,7、S7-300:CPU设计,模式选择器:MRES=模块复位功能 STOP=停止模式:程序不
14、执行 RUN=程序执行,编程器只读操作 RUN-P=程序执行,编程器读写操作状态指示器(LED):SF=组错误:CPU内部错误或带诊断功能模块错误 BATF=电池故障:电池不足或不存在 DC5V=内部 5 V DC 电压指示 FRCE=FORCE:指示至少有一个输入或输出被强制 RUN=当CPU启动时闪烁,在运行模式下常亮 STOP=在停止模式下常亮 有存储器复位请求时慢速闪烁 正在执行存储器复位时快速闪烁 由于存储器卡插入需要存储器复位时慢速闪烁,存储器卡:为存储器卡提供一个插槽。当发生断电时利用存储器卡可以不需要电池就可以保存程序。电池盒:在前盖下有一个装锂电池的空间,当出现断电时锂电池用
15、来保存RAM中的内容。MPI连接:用MPI接口连接到编程设备或其它设备DP 接口:分布式 I/O 直接连接到CPU的接口。,8、S7-400:概述,特性:1)用于中等到高级性能要求的强大的PLC,2)不同档次的CPU,3)可以选择不同的模块,4)可以扩展多达300个模块,5)背板总线集成在模块内,6)可以联网,多点接口(MPI),PROFIBUS 或工业以太网,7)通过中央编程器连接到所有的模块,8)没有插槽限制,9)借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数,10)多处理器计算(在中央机架上可以使用多达 4个 CPU)。,9、S7-400:模块,信号模块(SM):数字量输入模块:2
16、4V DC,120/230V AC 数字量输出模块:24V DC,继电器 模拟量输入模块:电压、电流、电阻、热电偶 模拟量输出模块:电压、电流接口模块(IM)IM460、IM461、IM463和IM467 接口模块提供不同机架之间的连接:UR1(通用机架)插18个模块 UR2(通用机架)插9个模块 ER1(扩展机架)插18个模块 ER2(扩展机架)插9模块.功能模块(FM)执行“特殊功能”:计数 定位 闭环控制通讯处理器(CP)提供如下的联网能力:点到点连接 PROFIBUS 工业以太网,10、S7-400:CPU设计(1),模式选择器:MRES=模块复位 STOP=停止模式,不执行程序且输出
17、禁止(“OD”模式=输 出禁止)RUN=程序执行,编程器只读访问 RUN-P=程序执行,编程器读写访问 启动类型开关:CRST=当利用模式选择器STOP/RUN 启动 CPU时,执行一个全启动(冷启动)WRST=当利用模式选择器STOP/RUN 启动 CPU时,执行一个启动(启动)通过状态指示灯LED,CPU要求一个启动类型(用 CRST/WRST开关选择),11、S7-400:CPU设计(2),EXT-BATT:外部的电池电源(当更换电源时,该DC 5 15V电池电源给RAM提供备用电源)MPI连接:通过MPI接口连接到编程器或其它设备DP 接口:413-2DP、414-2DP、416-2D
18、P和 417-2DP CPU带有直接连接分布式I/O的集成 DP 接口存储器卡插槽:在S7-400 CPU上,根据需要可以插入一个RAM 或快闪EPROM 卡作为外部装载存储器:RAM 卡的容量有:64K字节,256K字节,1M字节,2M字节 RAM卡的内容利用CPU模块上的电池保持 快闪 EPROM 卡的容量有:64K字节,256K字节,1M字节,2M字节,4M字节,8M字节,16M字节 这些内容备份到集成的EEPROM,S7编程方法,1、S7编程语言,简介:在STEP 7中,有几个编程语言可以用来编程。根据特定的规则,用语句表建立的程序可以转换成另一种编程语言。LAD:梯形图和电路图很相似
19、,采用诸如触点和线圈的符号。这种编程语言针对熟悉接触器控制的技术人员。STL:语句表包含STEP 7 指令,可以自由地使用STL编程。对其他编程语言熟悉的程序员喜欢使用这种编程语言。FBD:功能块图使用不同的功能“盒”。盒中的符号表示功能(例如:&指“与”逻辑操作)。即使一个过程工程师一样的“非程序员”也可以使用这种编程语言。功能块图在STEP 7 V3.0版本后提供。,2、启动LAD/STL/FBD 编辑器,启动编辑器:选择菜单Start-Simatic-STEP 7-LAD,STL,FBD-Programming S7 Blocks,可以启动LAD/STL/FBD 编辑器。快速启动编辑器要
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