湖南铁路科技职业技术学院车辆工程系邓爱喜

1、湖南铁路科技职业技术学院湖南铁路科技职业技术学院车辆工程系车辆工程系邓爱喜邓爱喜可编程控制器原理可编程控制器原理及应用及应用本学期本课程的计划本学期本课程的计划：共计学时48h，其中上机12h本课程的主要内容：本课程的主要内容：1、了解可编程控制器的发展、特点、功能及其分类2、掌握S7-200可编程控制器的构成、工作原理、指令系统以及编程方法；3、熟悉S7-200系列PLC编程软件的使用；4、了解相关的PLC的特点及相应的指令系统。第一章第一章 可编程控制器的概述可编程控制器的概述s7-200 Neza PLC 美美国国A-BA-B 日本三菱日本三菱FXFX系列系列GE FANUC S90-3

2、0系列系列PLC OMRON C200H 可编程控制器的产生可编程控制器的产生随着微处理器、计算机和数字通信技术的E速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域当前用于工业控制的计算机可分为几类，如可编程序控制器、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程调节器、集散控制系统(Dcs)和现场总线控制系统(FCS)等。可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，它已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。可编程控制器的定义可编程控制器的定义：PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中

3、文全称为可编程逻辑控制器 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。可编程控制器的作用可编程控制器的作用 能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术等操作，并通过数字式和模拟式的输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器的特点可编程控制器的特点可编程控制器的分类可编程控制器的分类二、按结构形式分可编程控制器的应用和发展可编程控制器的应用和发展第二章 可编程控制器的构成原理 本章内容本章

4、内容： 主要介绍可编程控制器的基本组成、工作原理及主要性能指标引入引入： 可编程控制器是建立在计算机基础上的控制装置，他的构成及原理与计算机系统相同，但其接口电路及变成语言更适合用于工业控制的要求。（一）基本组成（一）基本组成 输入部分 运算部分 输出部分 作用作用 输入部分输入部分将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到运算控制电路； 运算控制部分运算控制部分由可编程控制器内部CPU按照拥护程序的设定，完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能； 输出部分输出部分有PLC输出借口及外围现场设备组成。CPU的运算结果通过PLC的输出电路

5、，提供给被控制装置； 可编程控制器系统的核心是CPU部分，系统对输入信号进行采集，并对控制对象实施控制，其控制逻辑由PLC用户程序软件设置，通过修改程序，可以改变控制逻辑关系。一、可编程控制器主机一、可编程控制器主机 可编程控制器主机的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等五大部分组成。可编程控制器主机硬件电路图可编程控制器主机硬件电路图 CPU是可编程控制器的的控制中枢，在系统监控程序的控制其工作承担着将外部输入信号的状态映象寄存器区域1 1、中央处理器（、中央处理器（CPUCPU） 在可编程序控制器控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户

6、程序，刷新系统的输出 常用的微处理器有通用型微处理器、单片式和位片式计算机等。2 2、存储器、存储器 组成：只读存储器ROM和随机存储器RAM功用：ROM用以存放系统程序；RAM存储中间运算数据和用户程序，掉电时，保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。3 3、基本的、基本的I/OI/O接口电路接口电路（一）PLC内部输入电路（二）PLC输出电路（一）PLC内部输入电路1、作用 将PLC外部电路提供的、符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路2、分类 根据电压类型和电路形式的不同，分为干接点式、直流输入式和交流输入式 3、电路图 见P7（二）PLC输出电

7、路1、作用 用来将CPU运算的结果变成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）2、分类 继电器式、晶闸管式和晶体管输出型等3、电路图 见P74 4、接口电路、接口电路（1）I/O扩展接口电路 用于连接I/O扩展单元，可以用来扩充开关量I/O点数和增加模拟的I。O端子。（2）外设通信接口电路 用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能组成PLC的控制网络5 5、电源、电源 可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V、12V、24V等直流电源。小型可编程序控制器一般都可以为输人电路和外部的电子传感器(如接近开关)提供2

8、4V直流电源，驱动可编程序控制器负载的直流电源一般由用户提供。二、软件系统二、软件系统1、定义 PLC软件系统和硬件电路共同构成可编程控制器系统的整体 2、分类 系统程序和用户程序两大类3、主要功能 时序管理、存储空间分配、系统自检和用户程序编译等（二）可编程控制器的工作原理（二）可编程控制器的工作原理 一、工作过程一、工作过程二、技术性能指标二、技术性能指标 1、I/O电数 指外部输入、输出端子数量的总和 2、存储容量 包括系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器三部分，通常是指用户程序存储器和数据存储器容量之和。 3、扫描速度 采用循环扫描，完成1次扫描所需的时间叫扫描周期 6、通讯功能

9、 有PLC之间的通讯和PLC与计算机之间的通讯 4、指令系统 是指PLC所有指令的总和 5、可扩展性 扩展模拟量 第三章 S7-200系列可编程控制器本章内容本章内容：1、CPU22X的输入/输出电路结构和参数2、S7-200PLC的扫描周期 3、S7-200PLC中各元件地址分配和操作数范围 4、I/O扩展链与地址 5、LAD、STL、FBD三种编程语言3.1 s7-2003.1 s7-200系列系列 plcplc的构成的构成 S7-200系列PLC主要由主机（基本单元、I/O扩展单元、功能单元（模块）和外部设备等组成（一）（一）CPU224CPU224型型PLCPLC的结构的结构1、 CP

10、U224型PLC结构分析小型PLC系统由主机、I/O扩展单元、文本/图形显示器、编程器等组成 2 2、CPU22XCPU22X系列主要性能指标（见表系列主要性能指标（见表3.33.3）3.1.2 3.1.2 扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式1、扫描周期、扫描周期定义 连续执行用户任务的循环序列，PLC的一个机器扫描周期是指程序运行一次所经过的时间所分阶段 分为读输入（输入采样），执行程序，处理通信请求，执行CPU自诊断，写输出（输出刷新）等5个阶段2、CPU的工作方式的工作方式（1）S7-200CPU有两种工作方式 STOP（停止） 在此工作方式下，不执行程序，可以向 CPU装载程序或是进行系统设置 RUN （运行） 在此工作方式下运行用户程序（2） 改变工作方式的方法使用PLC上的方式开关来改变工作方式使用STEP7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式（3）使用工作方式改变工作状态）使用工作方式改变工作状态把方式开关切到STOP位，可以停止程序运行把方式开关切到RUN位，可以停止程序运行把方式开关切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7-Micro-WIN32设置CPU的工作状态（4）使用编程软件改变工作方式，详见第四章）