PLC原理与应用( 五)

1、部门部门第五课第五课可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）应用应用2012年年2 2月月6 6日日乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第2 页，共58页课程目标：课程目标： 通过对本课程的学习可以掌握PLC的硬件安装、调试、软件查故障的技巧、PLC的简单应用、以及程序的备份等知识。课程总学时：课程总学时：20H本次课程学时：本次课程学时：4H乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第3 页，共58页目录目录一、PLC的硬件安装二、PLC的硬件调试三、软件查故障的技巧四、PLC的简单应用实例五、程序的备份乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第4 页，共58页Date:2011-5-24Fil

2、e:SSP1_02C.1SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationPLC 的硬件安装和维护的硬件安装和维护PLC的硬件安装乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第5 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装S7-300 的组件的组件部件部件功能功能导轨导轨. 是是S7-300的机架的机架电源电源（PS）.将电网电压将电网电压 (120/230 V) (120/230 V) 变换为变换为S7-300 S7-300 所需的所需的

3、24V DC 24V DC 工作电压工作电压中央处理单元中央处理单元 （CPU）. 执行用户程序执行用户程序 附件：存储器模块，后备电池附件：存储器模块，后备电池接口模块（可选）接口模块（可选）（IM）.连接两个机架的总线连接两个机架的总线信号模块（信号模块（SM）（数字量数字量/模拟量）模拟量）. 把不同的过程信号与把不同的过程信号与S7-300相匹配相匹配 附件：总线连接器，前连接器附件：总线连接器，前连接器功能模块（功能模块（FM）（可选）（可选）. 完成定位、闭环控制等功能完成定位、闭环控制等功能通讯处理器（通讯处理器（CP）（可选）（可选）. 连接可编程控制器连接可编程控制器 附件：

4、电缆、软件、接口模块附件：电缆、软件、接口模块乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第6 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装S7-300S7-300的安装位置的安装位置安装位置：给出了可能的水平和垂直安装位置。温度温度 依赖于安装位置，可编程控制器的控制柜的温度如下： 0-60 ：对于水平安装 0-40 ：对于垂直安装水平安装位置水平安装位置垂直安装位置垂直安装位置乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第7 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装安装规范安装规范对于水平安装，CPU和电源必须安装在左面。对于垂直安装，CPU和电源必须安装在底部。必须保证下面的最小间距

5、： 机架左右为20 mm 单层组态安装时，上下为40 mm两层组态安装时，上下至少为80 mm接口模块安装在CPU的右面，紧靠CPU。一个机架上最多插八个 I/O 模块（信号模块、功能模块、通讯处理器）保证机架与安装部分的连接电阻很小（例如通过垫圈来连接）乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第8 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装安装帮助文件安装帮助文件安装安装 检查表检查表 硬件手册硬件手册部件清单部件清单1. . 2. . 3. .手册手册需要参考S7-300 可编程控制器手册“组态，CPU数据”一章进行安装。部件清单部件清单配置系统的工程师应该列出部件清单，它不仅包括构

6、成系统的所有模块，还应规定模块的安放位置。检查表检查表它描述了安装的具体步骤，下一页给出了安装步骤的一个例子。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第9 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装 所有部件是否齐备所有部件是否齐备 ?（见部件清单）见部件清单） 安装导轨！安装导轨！ 安装电源安装电源 ! 把总线连接器连到把总线连接器连到CPU，并安装模块并安装模块 ! 把总线连接器连到把总线连接器连到 I/O 模块，并安装模块模块，并安装模块 ! 连接前连接器，并插入标签条和槽号！连接前连接器，并插入标签条和槽号！ 给给模块配线（电源，模块配线（电源，CPU 和和 I/O 模块）模块）

7、例：安装检查表例：安装检查表乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第10 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装安装导轨（安装导轨（1 1）482 mm530 mm830 mm57.2mm466 mm500 mm800 mm 用M 6 螺丝把导轨固定到安装部位！连接保护地连接保护地 把保护地连到导轨上（通过保护地螺丝！） 注：导线的最小截面积为 10mm2。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第11 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装安装导轨（安装导轨（2 2）总线连接器总线连接器 每个模块都带一个总线连接器。安装前把总线连接器插入模块。注：从CPU开始，最后一个

8、模块不需要总线连接器。模块模块 按顺序把模块挂到导轨上方。模块的顺序是： 电源 CPU 其它模块 向下按模块并用螺丝将它们紧固在导轨上。前连接器前连接器 前连接器插入信号模板，来连接现场信号。在模板和前连接器之间是一个机械编码器，可以避免以后把前连接器混淆。槽号槽号 槽口标号条是CPU的附件，它们用来标识模块的位置。在后面设置模块参数时，要知道模块的位置。 乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第12 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装安装导轨实物图安装导轨实物图乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第13 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装电气安装检查表电气安

9、装检查表 1.有模拟信号或总线信号吗？2.是否有60V的接线？3.输出触点构成的回路中是否有感性负载？4.是否有室外的接线?第第1 1点点模拟量模板和Profibus总线信号必须采用屏蔽电缆第第2 2点点对于60V 的信号接线, 必须单独捆扎或穿管。对于 400V的信号接线，须布置在走线盒外，并保证10cm以上的距离。第第3 3点点在感性负载情况下，必须采取过压保护措施。方法是在直流线圈两端并联二极管或齐纳二极管，在交流线圈两端并联压敏电阻或RC吸收网络。第第4 4点点在室外安装时须采取防雷击的保护措施，比如在两端接地的金属管中走线。（参考S7-300 可编程控制器手册的第5章“组态，CPU数

10、据”）乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第14 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装打开电源模块和CPU模块面板上的前盖；松开电源模块上接线端子的夹紧螺钉；将进线电缆连接到端子上，并注意绝缘；上紧接线端子的夹紧螺钉；用连接器将电源模块与CPU模块连接起来并上紧螺钉；关上前盖；检查进线电压的选择开关把槽号插入前盖！电缆电缆进线电缆应选用截面积在0.25至2.5 mm2之间的柔性电缆。连接器连接器连接器包含在电源模块的定货当中，它用来将电源模块产生的直流24V工作电压连接到CPU模块上。注意: CPU利用外部输入的24V工作电压产生内部所需的5V电压。24V 24V 连接连接电源

11、模块还提供了 24V输出电压的辅助接线端子, 用于连接信号模块。进线电压进线电压电源模块上选择开关用来选择进线电压的等级。选择开关有230V和120V两档。操作时用螺丝刀撬开保护盖，根据实际进线电压设置好开关的位置然后关上保护盖。电源和CPU的接线乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第15 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装打开信号模块的前盖将前连接器放在接线位置 将夹紧装置插入前连接器中 剥去电缆的绝缘层 (6 mm 长度) 将电缆连接到端子上用夹紧装置将电缆夹紧将前连接器放在运行位置关上前盖填写端子标签并将其压入前盖中在前连接器盖上粘贴槽口号码前连接器的接线电缆电缆采用截

12、面积为0.25至1.5 mm2的柔性电缆，中间不要有接头。接线位置接线位置压下模块上部的释放按钮，向前拔出前连接器直到尽头。在此位置上前连接器已经与模块断开，而且由于端子比较突出便于接线。 端子分配端子分配 端子的分配请参考用户手册中信号模块的部分。 M一般接到端子20上, L+接到端子2或1上。 光电隔离光电隔离数字信号的输入和输出模块具有光电隔离措施。8或16个输入或输出点使用一个公共端 (M端）。 电缆长度电缆长度非屏蔽电缆的最大允许长度为 600 m (模拟信号模块除外）。屏蔽电缆的最大允许长度为 1000 m。 对于60 V 的信号或电源电缆，一般应采用单独的捆扎或穿管。乘用车三厂：

13、唐志伟乘用车三厂：唐志伟第16 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装数字输入模块实物接线端子号端子号: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20ML+ 端子号端子号 字节位号字节位号乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第17 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装数字输出模块分类数字输出信号模块有三类：1、继电器输出为有触点输出方式，适用于低频大功率直流或交流负载。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第18 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装数字输出模块分类数字输出信号模块有三类：2、晶

14、体管输出为无触点输出方式，适用于高频小功率直流负载。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第19 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装数字输出模块分类数字输出信号模块有三类：3、晶闸管输出为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负载。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第20 页，共58页一、一、PLCPLC的硬件安装的硬件安装数字输出模板实物接线2M2L+1M1L+端子号端子号: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第21 页，共58页PLC的硬件调试乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：

15、唐志伟第22 页，共58页二、二、PLCPLC的硬件调试的硬件调试调试检查表S7-300电源模块上的电源模块上的LED指示灯指示灯 S7-300 CPU模块上的模块上的LED指示灯指示灯数字量模块上的数字量模块上的LED指示灯指示灯执行执行 CPU 存储器复位存储器复位（清零）执行执行CPU的完全再启动的完全再启动（读存储器卡）观察模板上的观察模板上的LED指示灯指示灯（相应红灯亮）乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第23 页，共58页二、二、PLCPLC的硬件调试的硬件调试S7-300电源模块上的LED指示灯乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第24 页，共58页二、二、PLCPLC的硬件

16、调试的硬件调试S7-300电源模块上的LED指示灯LED DC24V 状态状态电源的反应电源的反应常亮常亮24 V 正常正常24 V正常正常闪烁闪烁电压急降，电压急降，当不过载时，重建电压当不过载时，重建电压到到 130% （静态）静态）电压降低，电压降低，减少设备寿命减少设备寿命输出电路过载：输出电路过载：到到 130% （动态）动态）到到 130% （静态）静态）不亮不亮输出短路输出短路电压不输出，当短路消失时自动恢复电压不输出，当短路消失时自动恢复不亮不亮初级超压或欠压初级超压或欠压过电压会造成损坏，过电压会造成损坏， 欠电压自动关断欠电压自动关断。 在电源模块的前面板上有一个用于诊断的

17、 LED “DC24V”。用这个LED可以确定电源的状态。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第25 页，共58页二、二、PLCPLC的硬件调试的硬件调试S7-300 CPU模块上的LED指示灯状态指示灯SF（红色）= 系统错误，CPU内部错误或带诊断功能模块错误BF（红色）= 总线故障，例如：当电缆中断时故障灯接通；当从站故障时闪烁。DC5V（绿色）= 内部5V DC 电压指示FRCE（黄色）= 指示至少有一个输入或输出被强制RUN（绿色）= 当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮STOP（黄色）= 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

18、器复位时慢速闪烁模式选择开关MRES = 模块复位功能STOP = 停止模式：程序不执行RUN = 程序执行，编程器读写操作MMC卡及卡槽MMC卡弹出按钮乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第26 页，共58页二、二、PLCPLC的硬件调试的硬件调试S7-300数字量模块上的LED指示灯每个通道都有显示状态的每个通道都有显示状态的LED指示灯指示灯位状态信号指示灯位状态信号指示灯如果是输入模块，其LED指示灯在有信号输入时点亮，强制时不会点亮；如果是输出模块，其LED指示灯在有信号输出、置位或强制输出时点亮。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第27 页，共58页二、二、PLCPLC的硬件调试

19、的硬件调试执行存储器复位和完全再启动执行存储器复位和完全再启动1. 把模式开关设定在把模式开关设定在 STOP在在 1 秒钟内秒钟内RUNSTOPMRES2. 把模式开关切换到把模式开关切换到MRES，并保持直到并保持直到STOP LED慢速闪烁慢速闪烁 两次。两次。松手，模式开关又回到松手，模式开关又回到STOP 位置。位置。RUNSTOPMRES3. 再把模式开关切换到再把模式开关切换到MRES 位置，直到位置，直到STOP LED 开始快速开始快速 闪烁。闪烁。松手，模式开关又回到松手，模式开关又回到STOP 位置。位置。RUNSTOPMRES4. 把模式开关切换到把模式开关切换到RUN

20、位置！位置！（在从在从STOP转换到转换到RUN的时候，执行一次完全的时候，执行一次完全 再启动）再启动）RUNSTOPMRES存储器复位存储器复位 当S7 CPU执行存储器复位时，发生如下: CPU的所有用户数据和所有装载和工作存储器都被清除； CPU中断所有的与其它通讯伙伴的连接； CPU参数和模块参数被复位到它们的缺省设定； 如果EPROM上存在数据(存储器卡或集成的EPROM)，存储器复位后CPU 把EPROM的内容拷贝回存储器的RAM区。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第28 页，共58页软件查故障技巧乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第29 页，共58页三、软件查故障的技巧三

21、、软件查故障的技巧地地址址定定位位功功能能1xright乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第30 页，共58页定位功能用法与说明定位功能用法与说明 检测故障时，往往想知道，确定一个地址在程序的何处被使用过。此时，需要使用“Go to Location”（定位）功能。在程序编辑器中，可以通过定位功能显示一个特定地址的交叉参考信息。使用方法使用方法 ： 在程序编辑器中选择一个地址，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【跳转到（Go to Location ）】 【应用位置】，可打开跳转到位置 （Go to Location）对话窗口进行操作。 使用说明：使用说明： 在“Go to Locat

22、ion”窗口中，显示出该地址在程序中的所有出现位置。在中间列表框中，在“Details”（详细资料）列中，列出并指明该地址是被扫描还是被赋值。在本例中，我们感兴趣的是输出Q 8.2在程序中被置位和复位的地点。选择了相应的行后，单击该对话框中“Go To”（跳转到）按钮可以跳到程序中的该位置上。 选择“Starting Point”（起始点）按钮，可以回到起点。访问类型：访问类型： 缺省状态下，对该地址的所有访问都被显示。选择“Selected”（选定的内容）选项，可以只显示写访问（赋值，置位，复位）。如果钩选中“Overlapping access to memory areas”（重叠访问存

23、储区域）功能，对该地址用字形式的访问也被显示出来。三、软件查故障的技巧三、软件查故障的技巧乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第31 页，共58页三、软件查故障的技巧三、软件查故障的技巧乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第32 页，共58页简单应用实例乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第33 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例PLCPLC应用控制系统设计的一般步骤为：应用控制系统设计的一般步骤为：（1 1）分析控制任务，确定控制方案。）分析控制任务，确定控制方案。（2 2）选择）选择PLCPLC机型。机型。（3 3）系统设计。系统设计包括硬件设计和软件设计。）系统

24、设计。系统设计包括硬件设计和软件设计。（4 4）系统调试。）系统调试。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第34 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例 请把左图的电机星三角启动控制电路改为用PLC控制的。当我们接到任务后首先分析任务控制类型，属于大型、中型、还是小型，然后确认控制方案，需不需要网络，需要什么样的网络等。第一步：第一步：乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第35 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例 根据前面分析地可知，这个控制电路属于小型控制系统，因为它只有5个I/O点，选用西门子S7-200PLC就可以了，今天我们在这里使用S7

25、-300PLC替代了，真做设计时，需要考虑成本的。第二步：第二步：乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第36 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例 PLC型号确定后，就要进入系统设计了。首先要分配I/O地址，以便在硬件组态时用到。地址分配如下：第三步：第三步：电器电器元件元件分分配配地地址址说明说明1 1说明说明2 2SB1SB1I0.I0.0 0停止按钮输入SB2SB2I0.I0.1 1启动按钮KMKMQ0.Q0.0 0电机主电源KM-YKM-YQ0.Q0.1 1Y型运行乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第37 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应

26、用实例电器电器元件元件分配分配地址地址说明说明1 1说明说明2 2SB1SB1I0.0I0.0停止按钮输入SB2SB2I0.1I0.1启动按钮KMKMQ0.0Q0.0电机主电源输出KM-YKM-YQ0.1Q0.1Y型运行KM-KM-Q0.2Q0.2型运行I/O地址分配好后，可以进行外部接线。如右图：第三步：第三步： SB1 KM SB2 FR KM-Y I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 COM COM PLC KM- Q0.2 + 乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第38 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例I/O地址分配好后，可以进根据经验法，参照电机星三角启

27、动控制电路，很容易设计出需要梯形图。如右图：第三步：第三步：梯形图梯形图语句表语句表乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第39 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例梯形图设计好后还需要对其进行优化，包括加注释和梯形图优化等。简单优化的，见右图：第三步：第三步：乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第40 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例梯形图设计好后还需要对其进行优化，包括加注释和梯形图优化等。相对复杂些的优化，优化后，PLC执行程序的速度更加快了，如右图：第三步：第三步：梯形图梯形图乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第41 页，共58页四、

28、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例梯形图设计好后还需要对其进行优化，包括加注释和梯形图优化等。相对复杂些的优化，优化后，PLC执行程序的速度更加快了，如右图：第三步：第三步：语句表语句表乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第42 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例系统调试，先调试硬件，正常后，再把编写的程序下载到PLC的CPU中进行软件调试，最后把硬件和软件联合进行调试，一切正常后，项目基本完成 。如右图：第四步：第四步：乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第43 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例习题：电动机顺序启动控制习题：电动

29、机顺序启动控制 有三台电动机有三台电动机M1M1、M2M2、M3M3，按下启动，按下启动按钮后按钮后M1M1启动，延时启动，延时5s5s后后M2M2启动，再延时启动，再延时16s16s后后M3M3启动。启动。提示：该题没有控制电路图，需要用经验设计法编程。乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第44 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例习题答案：电动机顺序启动控制 有三台电动机M1、M2、M3，按下启动按钮后M1启动，延时5s后M2启动，再延时16s后M3启动。1 1、定义符号地址、定义符号地址乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第45 页，共58页四、四、PLCPLC的

30、简单应用实例的简单应用实例习题答案：电动机顺序启动控制 有三台电动机M1、M2、M3，按下启动按钮后M1启动，延时5s后M2启动，再延时16s后M3启动。2 2、PLCPLC接接线线图图乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第46 页，共58页四、四、PLCPLC的简单应用实例的简单应用实例习题答案：电动机顺序启动控制 有三台电动机M1、M2、M3，按下启动按钮后M1启动，延时5s后M2启动，再延时16s后M3启动。3 3、梯梯形形图图程程序序 乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第47 页，共58页程序的备份乘用车三厂：唐志伟乘用车三厂：唐志伟第48 页，共58页五、程序的备份五、程序的备份 当接手一个设备，需要维护时，其中有一项就是需要对PLC程序进行备份。且平时在维修当中，也要在节假日进行设备PLC程序备份，以防PLC程序丢失而无法恢复。在进行PLC程序备份之前，一定要做好以下工作： 1、选择好上传方式，上传方式常用的有：MPI/DP上传方式和以太网上传方式。本例使用的是MPI/DP上传方式。 2、选择好PLC编程适配器，与CPU建立起连接，确保编程软件可以访问PLC。 3、PC与PLC的CPU连接设定方法与PLC程序下载设定方法是一样的，前面已讲过。 程序的备份也就是程序的上传或上载，只是叫法不同而已。程序的备份程序的备份乘用