课题一 PLC基础知识

1、课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务任务1 初识初识PLC 任务任务2 硬件安装与接线硬件安装与接线 任务任务3 编程软件安装与使用编程软件安装与使用 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务任务1 初识初识PLC 学习目标学习目标 1了解常用PLC品牌及其特点，能区分PLC的品 牌种类并描述其主要特点。 2掌握PLC的分类、技术指标、特点及功能。 3了解PLC的编程语言及程序结构。 4掌握PLC控制系统的组成及与继电器控制系统 的区别，能区分PLC与继电器控制方式并描述PLC的控 制形式。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 工作任务工作任务 初步认识PLC。具体要求为： （1）直

2、观了解PLC在实际生产、生活中的应用。 （2）直观认识PLC，包括PLC的实物外形、品牌、 种类、主要技术指标及特点。 （3）通过PLC与继电器控制系统的实际安装与运 行，比较PLC与继电器控制方式，直观认识PLC的控制形 式。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务分析任务分析 按照“实践认识再实践再认识”的认知规 律实施。过程： 看录像、现场参观，直观了解PLC实物外形、品 牌、种类、应用 阅读有关资料，了解PLC的主要 技术指标及特点 实际安装、运行相同控制要求 的继电器控制线路和PLC控制线路。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 相关知识相关知识 一、 一、PLCPLC的定义及

3、名称演变的定义及名称演变 1PLC的定义 可编程序控制器可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专 为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器， 用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2PLC的名称演变 可编程序控制器的早期名称为“Programmable Logic Controller”（可编程序逻辑控制器），简称为 PLC。 1980年，美国电气制造商协会给他一个新的名 称“Programmable Controller”，简称为P

4、C。 我国为避免与个人计算机（PC,Personal Computer）的代名词混淆，仍沿用早期的简写名称 PLC。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 二、二、PLC的特点、主要技术指标及分类的特点、主要技术指标及分类 1PLC的特点 （1）可靠性高、抗干扰能力强 （2）功能完善、通用性强、使用方便 （3）编程方法简单、容易掌握 （4）设计容易、安装快捷、维护方便 （5）体积小、重量轻、功耗低 （6）各公司的PLC互不兼容 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2PLC的主要技术指标 （1）输入/输出点数（I/O点数） （2）存储容量 （3）扫描速度 （4）编程指令的种类和条数 （5）扩展

5、能力和功能模块种类 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 3PLC的分类 （1）按结构形式分类整体式、模块式 （2）按数字量I/O点数分类小型、中型、大型 （3）按功能分类高档机、中档机、低档机 （4）按用途分类顺序逻辑控制、闭环过程控制、 多级分布式、集散控制系统、数字控制、机器人控制 （5）按流派分类美国流派、欧洲流派、日本流派 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 三、常用三、常用PLC介绍介绍 1美国的PLC产品 著名的有AB公司、GE公司、Modicon公司、TI公司、西屋 电气公司等。 2欧洲的PLC产品 著名的有德国的西门子公司、AEG公司和法国施耐德公司 旗下的TE（Telem

6、ecanique）公司。 3日本的PLC产品 日本PLC产品在小型机领域颇具盛名，约占70%的份额。著 名的有三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 四、四、PLC的编程语言及程序结构的编程语言及程序结构 1编程语言 国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（ 可编程序控制器语言标准）详细地说明了句法、语义和下 述5种编程语言： 顺序功能图（Sequential Function Chart）、梯形图（ Ladder Diagram）、功能块图（Function Black Diagram）、 指令表（Instruction Lis

7、t）、结构文本（Structured Text）。 S7系列PLC称指令表为语句表（Statement List，简称 STL）。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2与梯形图相关的几个基本概念 （1）软继电器（即映像寄存器）编程元件 （2）能流 （Power Flow） （3）母线（Bus Bar） （4）梯形图的逻辑运算 “从左到右、从上到 下”顺序进行 梯形图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 3程序结构 （1）主程序 程序的主体，每个项目只能有一个。 （2）子程序 可选的指令集合，仅在被调用时执行。 （3）中断程序 指令的一个可选集合，在中断事件时被PLC的操作 系统调用。 课

8、题一课题一 PLC基础知识基础知识 五、五、PLC与继电器控制系统的区别与继电器控制系统的区别 1PLC控制系统的硬件组成 由控制电器、保护电器和电动机等组成。 2PLC与继电器控制系统的区别 （1）控制方式不同 （2）组成的器件不同 （3）触头的数量不同 （4）工作方式不同 （5）可靠性和可维护性不同 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务实施任务实施 一、观看一、观看PLC在工厂自动化中的应用录像在工厂自动化中的应用录像 记录PLC的品牌及型号，并查阅相关资料，了解PLC的主 要技术指标及特点，填写于下表中。 观看PLC在工厂自动化中的应用录像记录表 序号品牌及型号主要技术指标特点 1

9、 2 3 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 二、参观工厂、实训室二、参观工厂、实训室 记录PLC的品牌及型号，并查阅相关资料，了解PLC的主 要技术指标及特点，填写于下表中。 参观工厂、实训室记录表 序号品牌及型号主要技术指标特点 1 2 3 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 三、观看三、观看PLC与继电器控制系统演示与继电器控制系统演示 1电动机正转启动控制线路 （1）继电器控制方式 1）按照如图所示的电动机正转启动控制线路，以线槽配 线方式用软导线进行安装接线。 电动机正转启动控制电路图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2）完成控制线路安装后，检查正确后再通电试车。注 意观察

10、实际运行的结果，并填写于下表中。 电动机正转启动控制线路运行记录表 控制方式操作步骤电动机运行情况 继电器 按下SB1 按下SB2 PLC 按下SB1 按下SB2 运行结果是否相同 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 （2）PLC控制方式 电动机正转启动PLC控制电路图 1）根据如示电 动机正转启动PLC控 制线路，以线槽配线 方式用软导线进行快 速安装。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2）完成控制线路安装后，检查正确后才能通电试车。 3）编写如图所示的梯形图程序，并编译、下载、运行 和调试程序。注意观察实际运行的结果，并填写于电动机正 转启动控制线路运行记录表中。 电动机正转启动P

11、LC控制梯形图程序 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2带延时要求的电动机正转启动控制线路 （1）继电器控制方式 1）按照如图所示的带延时要求的电动机正转启动控 制线路，以线槽配线方式用软导线进行安装接线。 带延时要求的电动机正转启动控制电路图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2）完成控制线路安装后，检查正确后再通电试车。注 意观察实际运行的结果，并填写于下表中。 带延时要求的电动机正转启动控制线路运行记录表 控制方式操作步骤电动机运行情况 继电器 按下SB1 按下SB2 PLC 按下SB1 按下SB2 运行结果是否相同 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 （2）PLC控制方式 1

12、）用图示安装的PLC控制线路，不需要重新安装。 2）修改或重新编写软件程序 在电动机正转启动PLC控 制梯形图程序基础上略作修改 ，或者直接重新编写为如图所 示的程序，并编译、下载、运 行和调试程序。 带延时要求的电动机正转 启动PLC控制梯形图程序 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 3比较继电器控制方式和PLC控制方式 观看上述两种控制线路，分别以继电器控制方式和PLC控 制方式安装与运行演示，比较分析，将结果填写于表中。 继电器控制方式与PLC控制方式的比较 控制方式相同点不同点优点缺点 继电器控制 PLC控制 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 知识拓展知识拓展 PLCPLC的功能

13、及应用领域的功能及应用领域 可编程序控制器已经成功地应用到机械、汽车、冶金、 石油、化工、轻工、纺织、交通、电力、电信、采矿、建材、 食品、造纸、军工、家电等各个领域，其使用情况大致可归纳 为如下几类： 1开关量逻辑控制 2运动控制 3闭环过程控制 4数据处理 5通信连网 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务任务1 初识初识PLC 学习目标学习目标 任务任务2 硬件安装与接线硬件安装与接线 1理解PLC的组成和工作原理。 2掌握PLC的选型方法，能根据控制要求进行PLC的选型。 3熟悉S7-200PLC硬件组成，能认识S7-200CPU模块的外形 特征。 4熟悉S7-200CPU模块的基

14、本型号及其特点。 5会安装S7-200CPU模块并进行外部接线端子的接线。 6能完成一个简单的PLC控制任务的设计、安装与调试。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 工作任务工作任务 如图所示为电动机点动正转控制电路图。 电动机点动正转控制电路图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 使用PLC来完成图示电路的功能，即使用PLC控 制电动机点动正转。 任务要求： （1）按下启动按钮SB，接触器KM线圈得电， 电动机M启动运转。松开启动按钮SB，接触器KM线 圈失电，电动机M失电停转。 （2）具有短路保护等必要的保护措施。 （3）用PLC控制方式实现。 工作任务工作任务 课题一课题一 PLC基

15、础知识基础知识 任务分析任务分析 本任务的主要目的就是通过对电动机点动正转控制 电路的PLC改造，初步掌握S7-200PLC的硬件安装与接线 能力。过程： 确定PLC的外部元件（即输入、输出元件），选择 PLC机型，并分配I/O地址 绘制PLC控制电路图和设 计梯形图程序，并安装和检测电路 把梯形图程序下 载给PLC，运行和调试程序，直至系统运行成功。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 相关知识相关知识 一、一、PLC的组成的组成 PLC由硬件和软件两大部分组成。 1PLC硬件 PLC硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输 入/输出单元（I/O接口）、扩展接口、通信接口及电源等 组成。

16、 PLC硬件结构 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 1）输入接口 作用：将用户输入设备产生的信号（开关量输入或模 拟量输入），经过光电隔离、滤波和电平转换等处理，变成 CPU能够接收和处理的信号，并送给输入映像寄存器。 PLC输入接口电路种类：有直流输入、交流输入和交 流/直流混合输入三种。 输入接口的电源：可以由外部提供，也可以由PLC内 部提供。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2）输出接口 作用：将经过CPU处理的信号通过光电隔离和功率放 大等处理，转换成外部设备所需要的驱动信号（数字量输 出或模拟量输出），以驱动如接触器、指示灯、报警器、 电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等各

17、种执行机构。 输出接口电路就是PLC的负载驱动回路。 输出接口的形式：继电器输出型、场效应管（ MOSFET）或大功率晶体管输出型及双向晶闸管输出型。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2PLC软件 PLC软件由系统程序和用户程序组成。 （1）系统程序 （2）用户程序 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 二、二、PLC工作原理工作原理 1PLC的扫描工作方式 PLC执行程序的方式称为循环扫描工作方式，整个 扫描工作过程执行一遍所需的时间称为扫描周期。 2PLC的扫描工作过程 PLC扫描工作过程：输入采样、程序执行、通信操 作、内部处理、输出刷新五个阶段。 PLC的扫描工作过程 课题一课题

18、一 PLC基础知识基础知识 三、三、PLC的选型方法的选型方法 主要从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、 特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 1PLC机型的选择 （1） 合理的结构形式 （2） 安装方式的选择 （3）相应的功能要求 （4）响应速度要求 （5）系统可靠性的要求 （6）机型尽量统一 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2PLC容量的选择 （1）I/O点数的选择 （2） 存储容量的选择 3I/O模块的选择 （1）开关量输入模块的选择 1）输入信号的类型及电压等级。 2）输入接线方式。 3）同时接通的输入点数量。 4）输入门槛电平。 课题一课题一 PLC基础知识基

19、础知识 （2）开关量输出模块的选择 1）输入方式的选择。 2）输出接线方式的选择。 3）驱动能力的选择。 4）同时接通的输出点数量。 （3）模拟量I/O模块的选择 4电源模块及其他外设的选择 （1）电源模块的选择 （2）编程器的选择 （3）写入器的选择 5特殊功能模块的选择 6通信联网能力的选择 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务实施任务实施 一、 一、PLC的机型选择的机型选择 1S7-200PLC硬件组成 S7-200PLC硬件包括CPU模块和扩展模块。 （1）CPU模块 CPU模块也常称为PLC主机、本机或基本单元。 S7-200CPU模块是将微处理器（CPU）、集成电源、 输入

20、/输出电路集成在一个紧凑的外壳中，从而形成了一个 整体式小型PLC。 S7-200CPU模块主要有CPU221、CPU222、CPU224和 CPU226四种基本型号。 （2）扩展模块 S7-200扩展模块主要有数字量I/O模块、模拟量I/O模 块和智能模块。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2S7-200CPU226模块 （1）CPU226模块的外形特征 如图所示为CPU226模块的外形特征。 CPU226模块的外形特征 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 1）接线端子。在CPU模块的面板底部、顶部分别 有一排接线端子。底部一排接线端子是输入信号的接入 端子及传感器电源端子。顶部一排

21、接线端子是输出信号 的输出端子及PLC的供电电源端子。 2）I/O状态指示灯。在CPU模块的面板下方、上方 分别有一排状态指示灯（LED），分别指示输入和输出 的逻辑状态。当输入或输出为高电平时，LED亮，否则 不亮。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 3）运行状态指示灯。在CPU模块的左侧有3个运行状 态指示灯（LED），分别指示系统故障/诊断（SF/DIAG） 状态、运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。S7- 200CPU的工作模式有停止（STOP）模式和运行（RUN） 模式两种。 改变工作模式有3种方法： 使用CPU模块上的模式开关。 将模式开关拨到RUN或TERM。 在程序中

22、插入STOP指令。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 4）通信端口和扩展I/O端口。在CPU模块左侧的通信 端口是连接编程器或其他外部设备的接口，S7-200PLC的 通信端口为RS485口。扩展I/O端口位于CPU模块右侧的前 盖下面，它是连接各种扩展模块的接口。 5）模拟电位器。 6）可选卡插槽与可选卡。 CPU226模块的前盖下的布局 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 AC表示供电电源 电压为交流220V，DC 表示输入端的电源电 压为直流24V，RLY表 示继电器输出。因此 ，在给PLC供电时，只 能加AC220V电源。 CPU226模块的电源及I/O接线子 （2）CPU226

23、模块的I/O及电源接线端子 如图所示为CPU226模块的I/O及电源接线端子实际示意图。 CPU模块上标注“AC/DC/RLY”的含义： 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 1）底部端子（输入及传感器电源接线端子） 2）顶部端子（输出及PLC电源接线端子） 3PLC的选型 二、I/O地址分配 I/O地址分配表 输入量输出量 名称字母代号地址名称字母代号地址 启动按钮SBI0.0接触器KMQ0.0 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 三、绘制三、绘制PLC控制电路图控制电路图 根据本任务的电动机点动正转控制电路图和I/O地址 分配表，绘制PLC控制电路图，如图所示。 电路图 课题一课题一 P

24、LC基础知识基础知识 接线图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 四、设计梯形图程序四、设计梯形图程序 电动机点动正转PLC控制梯形图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 五、电路安装五、电路安装 1配齐并检查元器件 2固定元器件 3布线 （1）输入接线 （2）输出及电源接线 4安装 5自检 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 六、运行和调试程序六、运行和调试程序 电路运行情况记录表 操作 步骤 输入元 件 动作情 况 I/O指示灯点亮情况（亮或 不亮） 接触器KM线 圈 （吸合或不吸 合） 电动机M （运转或不 运转） I0.0Q0.0 1未按下 SB 2按下 SB 3松开 SB 七、

25、整理技术文件七、整理技术文件 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 知识拓展知识拓展 可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 通信和网络功能是PLC发展的重要特征。近年来， PLC厂家在原来CPU模板上，逐渐增加了各种通信接口，而 且提供完整的通信网络。 目前，以PLC为基础的集散控制系统（Distributed Control System，简称DCS，即分布式控制系统）发展很快 ，PLC与DCS集成，将逐渐成为占自动化装置及过程控制系 统最大市场份额的产品。 PLC构成的过程控制系统（Process Control System，简 称PCS）比DCS的开放性更有优势。 开发适应

26、各种特殊控制要求的智能模块也是PLC发展的 明显特征。 PLC的不断发展也体现在编程软件的多样化和高级化。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务任务3 编程软件安装与使用编程软件安装与使用 学习目标学习目标 1了解编程软件的基本功能，会安装编程软件。 2会进行计算机与PLC之间的硬件连接，并会建立 计算机与PLC之间的在线联系。 3熟悉编程软件的主界面组成以及各图标的含义、 功能，会正确创建项目。 4理解符号表的含义，并会正确编辑符号表。 5能使用编程软件编制梯形图程序，并会编译、下 载、运行和调试程序。 6能完成一个简单的PLC控制任务的设计、安装与 调试。 课题一课题一 PLC基础知

27、识基础知识 工作任务工作任务 如图所示为三个单开关控制两只灯的电路图。其中 ，SA1SA3都为单极开关。 三个单开关控制两只灯的电路图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 本任务就是使用STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件 编制梯形图程序，完成如图所示的电路功能。 任务要求： （1）当开关SA1闭合时，指示灯HL1点亮，反之 则熄灭；当开关SA2或SA3任何一个闭合时，指示灯 HL2点亮，只有当SA2和SA3都断开时，指示灯HL2才熄 灭。 （2）具有短路保护等必要的保护措施。 （3）用PLC控制方式来实现此电路的功能。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务分析任务分析 本

28、任务目的就是要通过对如图所示电路图的PLC改造 ，能够初步掌握使用STEP7-Micro/WIN V4.0软件编程，并 且通过正确的下载、运行及调试用户编制的梯形图程序来 完成本任务的控制电路功能。 按照电路图的逻辑功能，只要将开关（触点）、指示 灯（线圈）等电气元件符号用PLC梯形图中对应的符号来 表示，即可得到功能相同的PLC梯形图程序。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务分析任务分析 要完成本任务，需要了解STEP7-Micro/WIN V4.0编程 软件的组成、图标含义及功能；需要掌握项目建立的步骤 及方法，符号表的含义及编辑方法，程序指令的输入方法 ，程序的编译、下载、运行及

29、调试方法等，这些都是以后 进行PLC编程的基础，也是本任务的工作重点。 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 相关知识相关知识 一、一、STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件的编程软件的 基本功能基本功能 二、二、STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件的编程软件的 安装安装 1.系统要求 2.计算机与PLC之间的硬件连接 3安装步骤 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 选择语言 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 确认安装 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 接收安装协议 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 选择安装目录 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 安装进

30、行中 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 选择通信功能 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 安装完成界面 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 设置所需语言 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 三、三、STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件的主界面编程软件的主界面 STEP7-Micro/WIN V4.0 编程软件的主界面 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 1菜单栏 （1）文件（File）菜单项 （2）编辑（Edit）菜单项 （3）查看（View）菜单项 （4）PLC菜单项 （5）调试（Debug）

31、菜单项 （6）工具（Tools）菜单项 （7）窗口（Windows）菜单项 （8）帮助（Help）菜单项 2工具栏 工具栏 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 标准工具栏 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 3浏览条 （1）程序块（Program Block） （2）符号表（Symbol Table） （3）状态表（Status Chart） （4）数据块（Data Block） （5）系统块（System Block） （6）交叉引用（Cross Referece） （7）通信（Communications） （8）设置“PG/PC”接口 4指令树 5输出窗口 6状态栏 7程序编辑器 8

32、局部变量表 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 四、建立计算机与四、建立计算机与PLC通信联系通信联系 1设置通信参数 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 2建立计算机与PLC在线联系 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 3检查、设置和修改PLC的通信 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 4读取PLC的信息 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 任务实施任务实施 一、一、I/O地址分配地址分配 I/O地址分配表 输入量输出量 名称字母代号地址名称字母代号地址 单开关SA1I0.0指示灯HL1Q0.0 单开关SA2I0.1指示灯HL2Q0.1 单开关SA3I0.2 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 二、绘制二、绘制PLC硬件接线图硬件接线图 PLC硬件接线图 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 三、设计梯形图程序三、设计梯形图程序 1创建及保存项目 （1）在桌面上直接双击STEP7-Micro/WIN V4.0 编程软件的快捷图标 ，自动创建一个新的工程项 目项目1。 （2）选择指令集和编辑器 （3）选择PLC类型 （4）保存项目 课题一课题一 PLC基础知识基础知识 课题一课题一