项目1PLC应用的条件准备.ppt

项目1 PLC应用的条件准备 PLC应用的条件准备 PLC的应用环境设置1 PLC编程软件的使用2 任务要求 了解PLC的硬件结构，进行 PLC与计算机的连接，完成 PLC的硬件和软件安装、学会 PLC的输入、输出电路形式和 PLC外围接线。 (1) 以西门子S7- 200系列PLC为 例，利用编程电 缆将PLC与计算 机的连接学会编 程软件的安装方 法和界面自定义 。 任务分析 (2) 以单台电动 机的连续运行控 制为例，学会基 本数字量输入输 出信号接入PLC 的方法。 任务分析 1969年，由美国数字设备 公司(DEC)研制出了世界 上第一台PLC(PDP-14)， 并成功地应用在GM公司 的生产线上。这一时期它 主要用于顺序控制，只能 进行逻辑运算，故称为可 编程序逻辑控制器，简称 PLC (Programmable Logic Controller) 。 70年代后期，随着微电子 技术和计算机技术的迅猛 发展，使PLC从开关量的逻 辑控制扩展到数字控制及 生产过程控制领域，真正 成为一种工业控制计算机 ，故称为可编程序控制器 ，简称PC(Programmable Controller)。 PLC的产生 60年代70年代 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的定义 PLC的基本结构 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成，如图1-2所示。 图1-2 PLC控制系统示意图 PLC硬件结构与工作原理 1、PLC的硬件结构 按结构分为整体式(小型，如西门子S7-200)和模块式(中大型，如西门子 S7-300/400)两种。其外形结构如图1-3和图1-4所示。 图1-3 整体式PLC 图1-4 模块式PLC PLC硬件结构与工作原理 2、I/O模块 输入模块：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场 输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号，如图1-5所 示。 图1-5 输入电路 PLC硬件结构与工作原理 2、I/O模块 输出模块：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的 强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。一般的小 型PLC输出方式有继电器输出和晶体管输出两种，其电路如图1-6和图1-7 所示。 图1-6 继电器输出电路 图1-7 晶体管输出电路 PLC硬件结构与工作原理 3、CPU模块 CPU模块主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成。CPU模块，不断地采集输入信号，执 行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来会储存程序和数据。 提示： 西门子提供DC24V和AC85V220V两种电源供电的CPU，每个类型都有各自的订货号， 可以单独订货。在S7-200系统中，L1/N为交流电源端子，L+/M为直流电流端子，没有标 记的都是空端子，不需要接线(如图1-8所示)。 图1-8 CPU供电 PLC硬件结构与工作原理 4、编程装置 CPU模块主要由PLC编程装置有手 持编程器和计算机。传统的手持 编程器(如图1-9所示)现已停产， 目前广泛使用计算机连接PLC进行 编程(如图1-18所示)。 图1-9 传统的手持编程器 1通信接口；2显示屏；3功能按键图1-18 计算机与PLC的连接 PLC硬件结构与工作原理 5、PLC的工作原理 (1) 传统的继电器控制方式：如图1-10 所示为单台电动机的起保停控制线路 。 图1-10 三相异步电动机起保停控制线路 图1-11 输入和输出的控制 (2) PLC的控制方式(如图1-11所示)。 PLC硬件结构与工作原理 5、PLC的工作原理 (3) PLC的工作过程：PLC的基本工 作方式为循环扫描工作方式，其主 要工作过程如图1-12所示。结合起 保停控制要求，PLC的工作过程分 析如图1-13所示。 图1-12 循环扫描工作方式 图1-13 PLC外部接线图与梯形图 (一)任务准备 (二)操作步骤 任务实施 PLC实验装置(例如：浙江天煌教仪，THSMS-C型网络型可 编程控制器高级实验装置)，计算机，PLC编程软件安装光 盘，PLC编程电缆，常用的低压电器，三相异步电动机等 。 1PLC实物的外部结构演示 2PLC安装 3计算机与PLC的连接 4PLC编程软件的安装 5PLC的外围接线 6外部信号的检测 PLC实物的外部结构演示 PLC外部结构如图1-14所示 图1-14 PLC的外部结构 图1-15 S7-200 CPU 224XP S7-200 CPU 224XP的实物外形、 各部分的位置及功能如图1-15所示 (1)水平导轨安装，如果需要，导轨可扩展一条，之间用专 用扩充电缆相连。 (2) 同一导轨上各模块之间，采用专用连接电缆相 连，实现电源取用和信号传输。 (3) 如安装在控制柜中，面板与安装底板间的距离 不小于75mm。 (4) 接线端子采用可拆卸的结构，外部引线采 用螺钉压接方式。 特点： 可拆卸的插座接线端子，不需断开端子板上 的外部接线，迅速、可靠的更换模块，防止 误接线。 PLC安装 (1) 安装方法 1、打开STEP 7-Micro/WIN安装包 ，双击安装文件Setup.exe，进行 安装，如图1-19所示。 PLC编程软件的安装 2、单击Next按钮，选择安装目 录，继续安装，如图1-20所示 。 3、单击Next按钮，安装完成后出 现如图1-21所示界面，单击Finish 按钮，重新起动计算机，完成安装 。 图1-19 西门子STEP 7- Micro/WIN V4.0软件的安装(一) 图1-20 西门子STEP 7- Micro/WIN V4.0软件的安装(二) 图1-21 西门子STEP 7- Micro/WIN V4.0软件的安装(三) (2) 中文界面设置 PLC编程软件的安装 双击“安装光盘中的STEP.EXE”文 件，进行安装。安装成功后，双击 桌面上的STEP 7-MicroWIN V4.0 图标，打开编程软件。设置为中文 界面。执行菜单命令Tools | Options，单击出现的对话框左边 的General图标，选择语言为 Chinese。退出编程软件后，再次 打开软件，界面已变为中文(如图1- 22所示)。 图1-22 设置为中文界面 (1) PLC的工作电源应与其右上角所示 的电源电压等级相符 (2) 输入信号的工作电源为DC 24V，可使用 PLC自带的传感器电源，也可使用外部电源 (3) 相同电压等级的负载放在同一组输出端 (4) 使用不小于0.55mm2的导线，交流导线、 电流大的直流线与弱电信号线要分开 (5) 干扰严重时，最好安装浪涌抑制设备， 且参考点只能有一个接地点 PLC的外围接线 注 意 如图1-27和图1-28所示分 别为DC/DC/DCT和 AC/DC/RLY PLC外围接 线图。 (三)PLC外围接线方法 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 根据工作电源、输 入输出的种类不同 ，PLC一般分为 AC/DC/RLY和 DC/DC/DC两种类 型。 (一)PLC的类型 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 1、PC/PPI通信电缆为RS232 接口，USB/PPI通信电缆为 USB接口，USB/RS232C通信 电缆为USB转RS232接口 。 2、编程电缆与计算机连接的 接口，其中，计算机为 RS232C接口(COM接口)或 USB接口，PLC是RS485接口 。 3、9针接口的插针功能分配见 表1-1。其中，DB9F为DB 9孔 (母)的D型接头(显示器输出、 PLC的RS485)，DB9M为DB 9针(公)的D型接头(计算机 RS232C)。 (二)PLC编程电 缆与计算机 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 知识与能力拓展 图1-27 DC/DC/DC PLC外围接线图 图1-28 AC/DC/RLY PLC外围接线图 PLC应用的条件准备 PLC的应用环境设置1 PLC编程软件的使用2 任务要求 掌握STEP 7-Micro/WIN V4.0 编程软件的基本操作、通信 的建立、程序下载，利用符 号表进行符号寻址，学会监 控功能的使用。 学会程序编辑和编译 1 利用符号表进行符号寻址，并添加注释 2 完成通信建立并进行程序的上传和下载 3 能运行程序并进行程序状态监控和 状态表、趋势图监控 4 任务分析 以单台电动机的正反转控制线路为例，详细介绍PLC编程软件 的基本操作、通信的建立、程序下载、运行等基本操作。 单击桌面应用图标或选择“开始”菜单STEP 7-Micro/WIN V4.0 命令，打开编程软件，其界面如图1-29所示。 编程软件的界面 图1-29 西门子STEP 7-Micro /WIN V4.0编程软件界面 1、使用PC/PPI电缆或USB/PPI 电缆连接计算机与PLC，并运行 STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软 件。 通信参数的设置与在线连接 2、双击指令树“设置PG/PC接口” ，选择PC/PPI cable(PPI)，默认 的站地址为2，波特率为 9 600bit/s，如图1-30所示。 3、双击指令树“通信”或执行“查看 ”|“组件”|“通信”命令，打开如图1-31 所示的“通信”对话框，双击“双击刷 新”，软件将自动搜索连接在网络上 的PLC，并用图标显示搜索到的 PLC。 4、执行PLC |“信息”命令，将显示 PLC的CPU的型号和版本、错误信 息等，如图1-32所示。 图1-30 设置PG/PC接口 图1-31 通信的连接 图1-32 PLC信息的读取 编程软件的使用 1创建项目或打开已有项目 2设置PLC的型号 3选择默认的编程语言和指令助记符集 4确定程序的结构 5指令的输入 6定义符号地址 7程序的注释 8编译程序 9下载程序 10运行和调试程序 11用编程软件监控和调试程序 12保存程序 按所给参考程序(如图1-40所 示)，练习程序的编写、符号 表的使用、注释、编译、下 载、运行、监控。 (二)正反转控制程序 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 按所给参考程序(如 图1-39所示)，练习 程序的编辑、符号 表的使用、注释、 编译、下载、运行 、监控。 (一)起保停程序 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 任务实施 图1-39 起保停控制 图1-40 正反转控制 状态表监控与调试程序 (2) 趋势图监控功能 (1) 创建新的状态表 单击指令树中的“状态表”，或执行“插入”|“状态表”命令。 便捷方法： 在程序编辑窗口中选定要监控的程序行，右击，在弹出的快捷菜单中 选择“创建状态表”选项，可根据需要创建所选程序行包含的各存储区的 状态表。 在状态监控情况下，单击“趋势图监控”按钮进入趋势图监控，即可显示所 选项参数随时间的连续变化情况，如图1-41所示。 图1-41 工具条 单击指令树的“系统块”下的“断 电数据保持”图标，选择从通电 切换到断电时希望保存的内存 区域。断电后的数据保存方式 设置如图1-43所示。 (二)设置PLC断电后的 数据保存方式 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 1) 单击浏览条中的“ 系统块”按钮，如图 1-42所示。 2) 选择“查看”|“组件 ”|“系统块”命令。 3) 单击指令树中的“ 系统块”图标。 (一) 使用下列方法 均可查看系统块， 设置CPU选项 NavigationNavigationLeadershipLeadership OwnershipOwnershipEnablementEnablement 用系统块设置PLC的参数 图1-42 系统块 图1-43 设置断电数据保持 存储器卡插入CPU模块后， 接通电源，只要存储器卡中 有块，或者与S7-200中的 块和强制值不同，则存储器 卡中的所有块都会复制给S7 -200。 (三)用存储卡(如图1-44所 示)恢复用户程序和存储器 中的数据 NavigationNavi