LC的原理、编程与应用.ppt

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1、PLC的原理、编程与应用,1 概 述 国际电工委员会(IEC)对PLC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。”PLC的特点：1.编程方法简单易学 2.功能强，性能价格比高 3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4.可靠性高，抗干扰能力强 5.系统的设计、安装、调试工作量少,6.维修工作量小，维修方

2、便7.体积小，能耗低主要的PLC生产厂家：美国Rockwell（AB）公司，GE-Fanuc公司法国的施耐德(Schneider)公司日本的三菱公司，欧姆龙(OMRON)公司PLC的应用领域：1.开关量逻辑控制2.闭环过程控制3.数据处理4.通信联网5.运动控制,可编程序控制器的发展趋势 1向高性能、高速度、大容量发展 三菱的AnA系列使用单芯片实现PLC全部功能的32位微处理器，每条基本指令0.15 s。松下的FP10SH系列采用32位5级流水线RISC结构的CPU，可以同时处理5条指令，顺序指令的执行速度高达0.04s/步。PID指令、PID模块、模糊控制、自适应、参数自整定。2大力发展微

3、型可编程序控制器 西门子的LOGO！通用逻辑模块,价格便宜，有的集成有AS-i 接口。10/20个I/O点。类似的有三菱的ALPHA、富士的ELC、OMRON的ZEN。OMRON 的 ZEN简单逻辑控制器，70 90mm，18DI，16DO。梯形图编程，有编程软件。,3大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统 模拟量I/O、高速计数输入、中断输入、运动控制、温度检测、条码阅读器、BCD码输入/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。Siemens的ET 200是基于PROFIBEUS现场总线的分布式I/O控制系统。,4 基于PC的编程软件取代手持式编程器 5 PLC编程语言的标准化，

4、IEC1131-3 PLC编程语言标准。6 PLC通信的易用化和“傻瓜化”7 PLC的软件化与PC化 符合IEC1131-3标准在PC上运行的软件包(软件PLC)，亚控公司的KingACT、研华公司的ADAM-5501/P31。GE-Fanuc公司推出了类似于笔记本电脑的PC，使用Windows CE，可实现PLC的CPU模块功能，可与以太网和I/O模块通信，在工业现场使用。8 组态软件引发的上位计算机编程革命 组态软件面向工业控制，生成人机界面，通信不需编程，Intach，iFix，组态王、力控、的WINCC、CIMPLICITY等。,2 可编程序控制器的硬件与工作原理2.1可编程序控制器的

5、基本结构,PLC的物理结构：整体式、模块式与叠装式存储器分类：RAM、ROM、EPROM、EEPROM,输出电流与负载类型的关系,PLC内部、外部电路的配合,2.2 可编程序控制器的工作原理,PLC的工作方式 RUN方式执行用户程序，“RUN”LED亮。STOP方式不执行用户程序，可将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。TERM(终端)方式与通信有关。可用CPU模块上的方式开关改变工作方式，方式开关在STOP或TERM位置时上电，自动进入STOP方式；在RUN位置上电自动进入RUN方式。PC-PLC之间建立起通信连接后，若方式开关在RUN或TERM位置,可用编程软件改变CPU的工作方式。在程序

6、中插入STOP指令，可使CPU由RUN方式进入STOP方式。,中断程序的处理与立即I/O指令可提高响应速度。,LDI0.1OQ0.0 ANI0.2=Q0.0,2.3 S7-200的主要特点CPU模块 CPU221/222/224/226：I/O点10/14/24/40点，最大DI/DO：256/256点，AI/AO：32/32点，定时器/计数器：256/256点，程序空间2048/4096字，高速计数器：4/6点，30kHz，高速输出：2点，20kHz，模拟电位器1/2个，实时钟，RS-485：1/2个，输入中断4点，定时中断2个(1255ms)。PPI,MPI、自由通信口协议和PROFIBU

7、S点对点协议，STEP 7-Micro/WIN 32编程软件扩展模块 数字量I/O：8DI、8DO、4/4、8/8、16/16 DI/DO，模拟量I/O模块：12位，4AI、2AO、4AI/1AO，热电偶、热电阻模块15位，4AI、2AI，EM277 PROFIBUS-DP通信模块，调制解调器模块，CP 243-2：AS-i主站，它最多可以连接31个AS-i从站,2.1 填空(1)可编程序控制器主要由、和 组成。(2)继电器的线圈“断电”时，其常开触点，常闭触点。(3)外部的输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为 状态，梯形图中对应的常开触点，常闭触点_。(4)若梯形图中输出Q的线圈“断电”，

8、对应的输出映像寄存器为 状态，在修改输出阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点，外部负载。,3 可编程序控制器程序设计基础,Simatic指令集与IEC1131-3指令集,I3.2,I、Q、V、M、S、SM、L均可按位、字节、字和双字来存取。I0.0：绝对地址;%I0.0：IEC编辑器用。#INPUT1：局部变量符号地址；“INPUT1”：全局符号地址。,外部输入电路接通时,对应的输入映像寄存器为ON(1状态),梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。梯形图中Q0.0的线圈“通电”，对应的硬件继电器的常开触点闭合，接在标号为0.0的端子的外部负载工作。特殊存储器（SM）

9、标志位：SM0.0一直为“1”状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为“1”状态。SM0.4和SM0.5分别提供周期为1分钟和1秒的时钟脉冲。SM1.0、SM1.1和SM1.2分别是零标志、溢出标志和负数标志。,局部存储器：作为暂时存储器，或给子程序传递参数。变量存储器(V)是全局存储器，可以被所有的POU存取。定时器的当前值大于等于设定值时，定时器位被置为1。计数器的当前值大于等于设定值时，计数器位被置为1。模拟量输入字从偶数字节地址开始（如AIW2），只读数据。模拟量输出字从偶数字节地址开始（如AQW2），用户不能读取。32位累加器（AC0AC3）可以按字节、字和双字来存取。按字

10、节、字只能存取累加器的低8位或低16位。加双线圈、多重堆栈，梯形图优化。,并联触点总是并在它前面已经连好的电路的两端。,堆栈中数据先入后出，栈顶是运算结果。,立即触点与输出指令立即输入只能用于I，立即输出只能用于Q,100ms定时器可用类似图(a)的电路。,减至0时，停止计数，计数器位被置1。,32 7671-32 767，-32 768-132 767,项目的组成 1程序块：主程序(OB1)、可选的子程序和中断程序。各程序结束时不需要加入无条件结束指令。中断程序在中断事件发生时由操作系统调用，用来处理预先规定的中断事件。2数据块：由数据(存储器的初始值和常数值)和注释组成。3系统块：用来设置

11、系统的参数，一般可采用默认的参数值。4符号表：用符号来代替存储器的地址，使程序更容易理解。5状态表：用来观察程序执行时指定的内部变量的状态。6交叉引用表：列举出各操作数出现的位置和指令的助记符。,1计算机通信参数的设置 用菜单命令“检视通信”，进入通信设置对话框，双击PC/PPI图标，出现PC/PG接口属性对话框。单击“Properties”按钮，出现PC/PPI电缆属性对话框。初学者一般可以按“Default”按钮，使用默认的通信参数。“Select”按钮可选择通信硬件。假设选择19.2k bps，站地址为0，最大节点地址为15。用Local标签选择PC的串口，不用Modem。2电缆上的DI

12、P开关设为00100，19.2k。3PLC的通信参数在系统块中设置，站地址为2，19.2k bps。4PC、PLC在线连接的建立,用菜单命令“检视通信”，进入通信设置对话框。双击刷新图标，将显示已建立连接的每个站的CPU图标和信息。5PLC中信息的读取 选择命令“PLC信息”，可显示PLC的各种信息，可校时。A.2 程序的编写与传送 1）生成项目或打开一个已有的项目。2）设置PLC的型号。3）用“工具选项”的“通用”标签选择编程语言和编程模式和记忆表。4）确定程序结构，是否用子程序和中断程序。5）编写符号表和数据块（如果需要）。6）编写用户程序。7）编译程序，编译后符号表起作用。8）设置系统块

13、参数,初学者可选默认值。9）建立PC-PLC的连接。10）下载程序、上装和清除程序：PLC应处于STOP方式。上装前应建立或打开保存从PLC上装的块的项目。,NETWORK 1LD启动O电源AN停止AN过载=电源TONT37,+50NETWORK 2LDT37=短接,异步电机串电阻降压启动控制系统,符号表I0.0启动I0.1停止I0.2过载Q0.0电源Q0.1短接,A.3 用编程软件监视与调试程序 1.用状态表监视与调试程序 状态表的创建、打开和编辑、起动和关闭、单次读取状态信息。2.用状态表强制改变数值 全部写入不能用于输入和已强制的变量。强制、对单个操作数取消强制、取消全部强制；读取全部强

14、制；显式强制、隐式强制、部分隐式强制。3.梯形图程序的状态监视 按“程序状态”按钮后进入，可起动强制和取消强制。4.语句表程序的状态监视 按“程序状态”按钮后进入，用菜单命令“工具选项”，选“STL状态”后设置。不能强制数值。可“触发暂停”。黑色：指令被正确执行，红色：执行时有错误；灰色：没有被执行。,例题,例题,做习题：3，6，7，9，11,LD,AN,O,AI,LDNI,A,OLD,NOT,=I,A,SI,LDN,O,ALD,O,R,I0.7,Q3.2,I0.2,I0.3,I0.5,M2.5,Q0.3,C42,Q0.5,1,I3.4,M1.3,M3.5,M2.4,1,LPS,LPP,4 数

15、字量控制系统梯形图程序设计方法,4.1 经验设计法,4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法,中间单元，硬件互锁，优化梯形图。,4.3 梯形图的顺序控制设计法,顺序功能图中转换实现的基本规则1转换实现的条件(1)该转换所有的前级步都是活动步。(2)相应的转换条件得到满足。2.转换实现应完成的操作(1)使所有的后续步变为活动步。(2)使所有的前级步变为不活动步。,绘制顺序功能图时的注意事项1两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。2两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。3不要漏掉初始步。4在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。5用初始化脉冲SM0.1的常开触点将初始

16、步预置为活动步。,实验用异步化同步发电机励磁控制系统要求 转子上有两个相互垂直的励磁绕组，6种运行方式：双轴励磁，一轴开路，一轴断路，双轴短路，双轴励磁与其余各种方式可相互切换。绕组由励磁到开路时应先灭磁。停机时应先解列（与电网断开），再灭磁，直到灭磁结束。,练习题：4,7,10,12,例题,第5章 顺序控制梯形图的设计方法,图5-2 鼓风机和引风机的顺序功能和梯形图,习题：1，3，15,在FOR指令中，需要设置指针或当前循环次数计数器(INDX)、起始值(INIT)和结束值(FINAL)。监控定时器复位指令WDR。,第6章 可编程序控制器的功能指令,6.4 数据处理指令,NETWORK 1L

17、DSM0.1/首次扫描 MOVB 5,QB0/置彩灯初值 NETWORK 2LDNT37TONT37,+10/产生脉冲 NETWORK 3LDT37/每0.5s AI0.2RLBQB0,1/左移一次NETWORK 4LDT37/每0.5s ANI0.2RRB QB0,1/右移一次,6.3 子程序与局部变量表 程序中的每个POU均有由64字节L存储器组成的局部变量表。局部变量只在它被创建的POU中有效。全局符号在各POU中均有效。TEMP(临时变量)：暂时保存在局部数据区中的变量。在主程序或中断程序中，局部变量表只包含TEMP变量。子程序中的局部变量表还有下面的3种变量：IN(输入变量)：由调用

18、它的POU提供的输入参数。OUT(输出变量)：返回给调用它的POU的输出参数。IN_OUT(输入_输出变量)：其初始值由调用它的POU提供，被子程序修改后返回给调用它的POU。子程序常用于需要多次执行相同任务的地方。子程序的调用是有条件的，使用子程序可以减少扫描时间。子程序将程序分成容易管理的小块，使程序结构简单清晰，易于查错和维护。如果子程序中只引用参数和局部变量，可以将子程序移植到其他项目。,创建子程序后，STEP 7-Micro/WIN 32在指令树最下面的“子程序”图标下自动生成刚创建的子程序CULCU对应的图标。,6.6 中断程序与中断指令 中断允许指令ENI允许所有被连接的中断事件

19、。禁止中断指令DISI禁止处理所有中断事件。进入RUN模式时自动禁止中断，中断程序越短越好。中断连接指令ATCH建立中断事件(EVNT)和对应中断程序(INT)联系。中断事件由中断事件号指定（P98），中断程序由中断程序号指定。中断分离指令DTCH断开中断事件与中断程序之间的联系。中断优先级：通信（最高优先级）、I/O中断和定时中断。I/O中断：I0.0I0.3上升沿、下降沿中断；HSC当前值等于设定值、计数方向改变和计数器外部复位中断；完成指定脉冲数输出时也可以产生中断。定时中断0/1的周期为1255ms，分别写入SMB34和SMB35。每当定时时间到时，执行相应的定时中断程序。定时器T32

20、/T96中断的时间周期最大为32.767s。,使用T32中断的彩灯控制程序,/主程序 OB1LD SM0.1/第一次扫描时CALL SBR_0/调用0号子程序LDNM0.0/T32和M0.0组成脉冲发生器TONT32,500/T32 的设定值为500msLD T32=M0.0SBR_0/子程序0LD SM0.0/该位总是为ONMOVB 7,QB0/置彩灯的初始状态ATCH INT_0,21/T32定时时间到执行中断程序0,ENI/允许全局中断INT_0/中断程序0LD SM0.0 RLB QB0,1/彩灯左移1位在数据块中对地址和数据赋值 数据块用来对V存储器赋初值。数据块中的行包括起始地址，一个或多个数据。第一行必须包含明确的地址，以后的行可不含地址。编辑器根据前面的地址和数据的长度进行赋值。数据块的例子：VB325/从VB3开始的字节数值VD4100.5/从VD4开始的双字实数数值VW83，4，56/从VW8开始的3个字数值,