S7plc编程与应用第一章

1、2022-5-29第一章 概述1后一页后一页返回返回2022-5-29第一章 概述21.1 1.1 可编程序控制器的由来可编程序控制器的由来 1.2 1.2 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 1.3 1.3 可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域1.4 1.4 可编程序控制器的发展趋可编程序控制器的发展趋势势 第第1 1章章 概述概述2022-5-29第一章 概述3后一页后一页返回返回1.1 1.1 可编程序控制器的由来可编程序控制器的由来 当前用于工业控制的计算机可分为几类，如当前用于工业控制的计算机可分为几类，如等。可编程序控制器是应等。可编程序控制器是应用面最广、功能强大、

2、使用方便的通用工业控制装置，它已用面最广、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。经成为当代工业自动化的主要支柱之一。 2022-5-29第一章 概述4后一页后一页前一页前一页 本来应简称本来应简称为为，为了与个人计算机，为了与个人计算机(Personal Computer)的简称的简称PC相相区别，一般将它简称为区别，一般将它简称为。 国际电工委员会国际电工委员会(IEC)在在1985年的可编程序控制器标准草年的可编程序控制器标准草案第案第3稿中，对可编程序控制器作了如下定义：稿中，对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控可编程序控制器是一种制器是一种

3、数字运算操作的电子系统数字运算操作的电子系统，专为在，专为在工业环境工业环境下应下应用而设计。它采用用而设计。它采用可编程序的存储器可编程序的存储器，用来在其内部，用来在其内部存储存储执执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指指令令，并通过，并通过数字式、模拟式的输入和输出数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的，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，都应按易于使于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设的原

4、则设计。计。” 2022-5-29第一章 概述5后一页后一页前一页前一页 可编程序控制器可编程序控制器的产生和发展与的产生和发展与继电器继电器控制系统控制系统有很大有很大的关系。继电器控制系统已有上百年的应用历史，它是一种的关系。继电器控制系统已有上百年的应用历史，它是一种用用弱电信号控制强电的电力控制系统弱电信号控制强电的电力控制系统。在复杂的继电器控制。在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量时间，严重地影响生产。如果工艺要求发生变化，控制柜内时间，严重地影响生产。如果工艺要求发生变化，控制柜内的元件和接线需

5、要作相应的变动，这种改造的工期长、费用的元件和接线需要作相应的变动，这种改造的工期长、费用高，以至于有的用户宁愿扔掉旧的控制柜，另外制作一台新高，以至于有的用户宁愿扔掉旧的控制柜，另外制作一台新的控制柜。的控制柜。 现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，满足这一要求，这就需要寻求一种新的控制装置来，这就需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制系统，使电气控制系统的工作更加可取代老式的继电器控制系统，使电气控制系统的

6、工作更加可靠、更容易维修、更能适应经常变动的工艺条件。可编程序靠、更容易维修、更能适应经常变动的工艺条件。可编程序控制器正是顺应这一要求出现的。控制器正是顺应这一要求出现的。 2022-5-29第一章 概述6后一页后一页前一页前一页 1968年，美国最大的汽车制造厂家年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司通用汽车公司(GM)提出了研制可编程序控制器的基本设想，即提出了研制可编程序控制器的基本设想，即 可编程序控制器的推广应用在我国得到了迅猛的发展，可编程序控制器的推广应用在我国得到了迅猛的发展，它已经大量地应用在各种新设备中，各行各业也涌现出大批它已经大量地应用在各种新设备中，各行各业也涌现出

7、大批应用可编程序控制器改造设备的成果。了解可编程序控制器应用可编程序控制器改造设备的成果。了解可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。基本要求。返回返回2022-5-29第一章 概述7返回返回后一页后一页前一页前一页1.2 1.2 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 1. 编程方法简单易学编程方法简单易学 2功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高3硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，

8、用户使用方便，适应性强4可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强5. 系统的设计、安装系统的设计、安装 、调试工作量少。、调试工作量少。6维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便 7体积小，能耗低体积小，能耗低2022-5-29第一章 概述8返回返回后一页后一页前一页前一页 1. 编程方法简单易学编程方法简单易学 梯形图梯形图是使用得最多的是使用得最多的可编程序控制器的编程语可编程序控制器的编程语言言，其电路符号和表达方式，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似与继电器电路原理图相似。，熟悉继电器电路图，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语的电气技术人员只

9、要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。言，并用来编制用户程序。 梯形图梯形图语言实际上是一种语言实际上是一种面向用户的高级语言面向用户的高级语言，可编程序控制器在可编程序控制器在执行梯形图程序时，用解释程序将执行梯形图程序时，用解释程序将它它“翻译翻译”成汇编语言后再去执行成汇编语言后再去执行。 2022-5-29第一章 概述9返回返回后一页后一页前一页前一页 一台小型可编程序控制器内有成百上千个可一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的供用户使用的编程元件编程元件，有很强的功能，可以实，有很强的功能，可以实现非常现非常复杂的控制功能复杂的控制功能；与相同功能的继电器

10、系；与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制统相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 2功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高2022-5-29第一章 概述10后一页后一页前一页前一页 可编程序控制器产品已经可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模标准化、系列化、模块化块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。不同规模的系统。可编程序控制

11、器的安装接线也很可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。方便，一般用接线端子连接外部接线。可编程序控可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。磁阀和交流接触器。 硬件配置确定后，可以硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化便快速地适应工艺条件的变化 3硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强返回返回2022-5-29第一章 概述11后一页后一页前一页前一页 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电传统的继电器控制系统中使

12、用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障障。可编程序控制器用软件代替大量的中间继电器可编程序控制器用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的件，接线可减少到继电器控制系统的1/101/101 1100100，因触点接触不良造成的故障大为减少。因触点接触不良造成的故障大为减少。 可编程序控制器采取了一系列可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干硬件和软件抗干扰措施扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间，具有很强的抗干扰能

13、力，平均无故障时间达到达到数万小时数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。最可靠的工业控制设备之一。 4可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强返回返回2022-5-29第一章 概述12 可编程序控制器可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

14、 可编程序控制器的可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很这种编程方法很有规律有规律，很容，很容易掌握易掌握。对于复杂的控制系统，。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 可编程序控制器的可编程序控制器的，输，输入信号用小开关来模拟，通过可编程序控制器上的入信号用小开关来模拟，通过可编程序控制器上的。完成了系统的安装和接线后，在。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般现场的统调过程中发现的问题一般，系统的调试时间比继电器系统少得多

15、。系统的调试时间比继电器系统少得多。5. 系统的设计、安装系统的设计、安装 、调试工作量少。、调试工作量少。返回返回2022-5-29第一章 概述136维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便 可编程序控制器的可编程序控制器的故障率很低故障率很低，且有，且有完善的自诊断和显示完善的自诊断和显示功能功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以时，可以7体积小，能耗低体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，使用可编程序控制器后，可以对于复杂的控制系统，使用可编程序控制器后，可以，小型可编程序控制器的体，小型可编程序控制器的体积仅相

16、当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的原来的12110。 可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。 返回返回2022-5-29第一章 概述141 13 3 可编程序控制器的应用领域可编程序控制器的应用领域1数字量逻辑控制数字量逻辑控制2运动控制运动控制 3闭环过程控制闭环过程控制

17、4数据处理数据处理 5通信联网通信联网 返回返回2022-5-29第一章 概述151数字量逻辑控制数字量逻辑控制 可编程序控制器具有可编程序控制器具有“与与”、“或或”、“非非”等等，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行。数字量逻辑控。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。 2运动控制运动控制 可编程序控制器使用专用的可编程序控制器使用专用的，对直线运，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制

18、，可实现单动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，可实现单轴、双轴、轴、双轴、3轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。可编程序控制器的运动控制功能广能有机地结合在一起。可编程序控制器的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装泛地用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。配机械、机器人、电梯等场合。 返回返回2022-5-29第一章 概述163闭环过程控制闭环过程控制 。可编程序控制器。可编程序控制器通过模拟量通过模拟量I0模块，模块，实现模拟量实现模拟量(Analog)和数字

19、量和数字量(Digital)之间的之间的AD转换转换和和DA转换，并对模拟量实行闭环转换，并对模拟量实行闭环PID(比例比例-积分积分微微分分)控制控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭闭环控制功能，这一功能可以用环控制功能，这一功能可以用PID子程序或专用的子程序或专用的PID模块来实现。其模块来实现。其PID闭环控制功能已经广泛地应用于塑闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。

20、 返回返回2022-5-29第一章 概述17后一页后一页前一页前一页 S7-200 供 水 系 统 示 意 图变变 频频 器器 空空 开开 接接 触触器器接接 触触器器接接 触触器器接接 触触器器 MM MM MM MMCPU214 235 TD200电 机电 机 电 机电 机 显 示 设 定 操 作 面 板 压 力 传 感 器AI 压 力 输 入DO 切 换 控 制 DO 变 频 控 制 信 号 420mA 输 出2022-5-29第一章 概述18后一页后一页前一页前一页 S7-200 供 水 系 统 示 意 图变变 频频 器器 空空 开开 接接 触触器器接接 触触器器接接 触触器器接接 触

21、触器器 MM MM MM MMCPU214 235 TD200电 机电 机 电 机电 机 显 示 设 定 操 作 面 板 压 力 传 感 器AI 压 力 输 入DO 切 换 控 制 DO 变 频 控 制 信 号 420mA 输 出 系 统 安 装CPU 2142351L 0.0-0.3 2L0.4-0.6 3L 0.7-1.1 N L11M 0.0-0.7 2M 1.0-1.5 M L+ A+ A- Io L+ M 220VAC4-20mA 输 出 压 力 输 入 输 出： 继 电 器 或 接 触 器TD 200 设 定 显 示 单 元2022-5-29第一章 概述194数据处理数据处理 现代

22、的可编程序控制器现代的可编程序控制器 (包括四则包括四则运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算以及求反、运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算以及求反、循环、移位、浮点数运算等循环、移位、浮点数运算等)、，可以，可以。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或者将较，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控

23、制系统。纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。返回返回2022-5-29第一章 概述205通信联网通信联网 可编程序控制器的通信包括可编程序控制器的通信包括、。可编程序控制器与其他智能。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成控制设备一起，可以组成“”的分布式控制系统。的分布式控制系统。 必须指出，并不是所有的可编程序控制器都具有必须指出，并不是所有的可编程序控制器都具有上述全部功能，有些小型可编程序控制器只具有上上述全部功能，有些小型可编程序控制器只具有上述的部分功能，但是价格较低。述的部分功能，但是价格较低。 返回返回2022-5-29第一章 概述211 14 4 可编程序控制器的

24、发展趋势可编程序控制器的发展趋势 141 向高性能、高速度、大容量发展 142 大力发展微型可编程序控制器143 大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统 144 基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 145 可编程序控制器编程语言的标准化146 可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 147 可编程序控制器的软件化与PC化 148 组态软件引发的上位计算机编程革命 149 可编程序控制器与现场总线相结合 返回返回2022-5-29第一章 概述22141 向高性能、高速度、大容量发展向高性能、高速度、大容量发展 大型可编程序控制器大多采用大型可编程序控制器大多采用，不断地向高性能、，不

25、断地向高性能、高速度和大容量方向发展。高速度和大容量方向发展。 三菱的三菱的AnA系列可编程序控制器使用了世界上第一个在一系列可编程序控制器使用了世界上第一个在一块芯片上实现可编程序控制器全部功能的块芯片上实现可编程序控制器全部功能的32位微处理器，即顺位微处理器，即顺序控制专用芯片，其扫描时间为序控制专用芯片，其扫描时间为015us每条基本指令。每条基本指令。 松下公司的松下公司的FPl0SH系列可编程序控制器采用系列可编程序控制器采用32位位5级流水级流水线线RISC结构的结构的CPU，可以同时处理，可以同时处理5条指令条指令，顺序指令的执行速，顺序指令的执行速度高达度高达004us步，高

26、级功能指令的执行速度也有很大的提高。步，高级功能指令的执行速度也有很大的提高。在有在有2个通信接口、个通信接口、256个个IO点的情况下，点的情况下，FPl0SH总的扫描时总的扫描时间为间为027042ms。 在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指指令和智能令和智能PID模块，某些可编程序控制器还具有模块，某些可编程序控制器还具有，使调试时间减少，控制精度提高。，使调试时间减少，控制精度提高。 返回返回2022-5-29第一章 概述23142 大力发展微型可编程序控制器大力发展微型可编程序控制器 微型可编程序控制器的微型可编程序控制

27、器的价格便宜，性能价格比不价格便宜，性能价格比不断提高断提高，很适合于单机自动化或组成分布式控制系统。，很适合于单机自动化或组成分布式控制系统。 西门子公司的西门子公司的LOGO1通用逻辑模块是主要面向通用逻辑模块是主要面向民用的民用的超小型、一体化的可编程序控制器超小型、一体化的可编程序控制器，它采用整，它采用整体式结构，价格便宜，体积小巧，体式结构，价格便宜，体积小巧，可用装置面板上的小型液可用装置面板上的小型液晶显示屏和晶显示屏和6个键来编程个键来编程。也有一些没有操作显示单。也有一些没有操作显示单元的模块。元的模块。 LOGO1使用功能块图使用功能块图(FBD)编程语言，有在个编程语言

28、，有在个人计算机上运行的人计算机上运行的Windows 95NT编程软件。编程软件。 返回返回2022-5-29第一章 概述24 LOGO1可供家用、民用和工业控制，也可以直接安装在现场。它可用于：可供家用、民用和工业控制，也可以直接安装在现场。它可用于： (1)(1)楼宇自动化。如楼梯照明、室外照明或商店橱窗的照明，自动门、空楼宇自动化。如楼梯照明、室外照明或商店橱窗的照明，自动门、空调、窗帘、百叶窗、窗户控制系统，闸门和保安系统。调、窗帘、百叶窗、窗户控制系统，闸门和保安系统。 (2)(2)家庭自动化。如家用电器的开关控制。家庭自动化。如家用电器的开关控制。 (3)(3)商业领域。停车场、

29、仓库、加油站、酒店的设备控制。商业领域。停车场、仓库、加油站、酒店的设备控制。 (4)(4)公共场合。机场、火车站、医院、道路交通灯的控制。公共场合。机场、火车站、医院、道路交通灯的控制。 (5)(5)农业。农场、暖房或温室、动物饲养的温度控制、定时浇水。农业。农场、暖房或温室、动物饲养的温度控制、定时浇水。 (6)(6)工业自动化。可用于小型机械设备和开关柜，如通风系统或雨水泵等。工业自动化。可用于小型机械设备和开关柜，如通风系统或雨水泵等。 集成有集成有AS-i(执行器传感器总线执行器传感器总线)通信接口的模块可接入通信接口的模块可接入AS-i总线网络，以总线网络，以实现对现场设备和过程的

30、集中控制。实现对现场设备和过程的集中控制。 可选用电源电压分别为可选用电源电压分别为DC 12V24V和和AC 230V的的LOGO1模块。标准型模块。标准型为为6输入输入4输出输出(72mm X 90mm X 55mm)，加长型和，加长型和AS-i总线型为总线型为12输入输入8输出输出(126mm X 90mm X 55mm)。通过总线，系统能进一步连接。通过总线，系统能进一步连接4输入和输入和4输出。输出。继电器输出型的最大输出电流为继电器输出型的最大输出电流为10A，晶体管输出型的最大输出电流为，晶体管输出型的最大输出电流为0.3A。返回返回2022-5-29第一章 概述25143 大力

31、开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统 ，有利于提高可编程序，有利于提高可编程序控制器的扫描速度。它们控制器的扫描速度。它们本身就是一个小的微型计算本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成可编。它们可以完成可编程序控制器的主程序控制器的主CPU难以兼顾的功能，简化了某些控难以兼顾的功能，简化了某些控制领域的系统设计和编程，提高了可编程序控制器的制领域的系统设计和编程，提高了可编程序控制器的适应性和可靠性。智能适应性和可靠性。智能IO模块主要有模块主

32、要有。返回返回2022-5-29第一章 概述26 西门子公司的西门子公司的。它分为以下几个子系列：。它分为以下几个子系列： (1) 。，特别适用于需要电动机起动，特别适用于需要电动机起动器和安全装置的开关柜。一个站最多可接器和安全装置的开关柜。一个站最多可接64个子模块，模块种个子模块，模块种类丰富，有带通信功能的电动机起动器和集成的安全防护系统类丰富，有带通信功能的电动机起动器和集成的安全防护系统(适用于机床及重型机械行业适用于机床及重型机械行业)，集成有光纤接口。，集成有光纤接口。 (2) 。，功能相当于，功能相当于S7-300可编程序控制器的可编程序控制器的CPU314，可以连接电动机起

33、动器、气动控，可以连接电动机起动器、气动控制元件以及变频器，有气动模块和气动接口，实现了机、电、制元件以及变频器，有气动模块和气动接口，实现了机、电、气动一体化。可直接安装在机器上，节省开关柜的投资。气动一体化。可直接安装在机器上，节省开关柜的投资。 集成的电动机起动器可实现异步电动机的单向或可逆起动，集成的电动机起动器可实现异步电动机的单向或可逆起动，可直接连接可直接连接55kW以下的电动机，节省动力电缆，馈电电缆以下的电动机，节省动力电缆，馈电电缆最大电流可达最大电流可达40A，一个站可带，一个站可带6个电动机起动器。个电动机起动器。返回返回2022-5-29第一章 概述27 (3) 。小

34、巧经济的分布式小巧经济的分布式IO，分为，分为3种：种： 。 ，可以通过，可以通过Smart Connect(灵活连接灵活连接系统系统)。 ET 200L-SC IM-SC：完全模块化的灵活连接系统，最多可以扩：完全模块化的灵活连接系统，最多可以扩展展16块模块块模块。 (4) 。模块化的分布式。模块化的分布式IO，采用，采用S7-300全系列模块，全系列模块，最多可扩展最多可扩展8个模块，可以连接个模块，可以连接256个个IO通道，适用于大点数、通道，适用于大点数、高性能的应用。它有支持高性能的应用。它有支持HART协议的模块，可将协议的模块，可将HART仪表接仪表接入现场总线。它具有集成的

35、模块诊断功能，可实现热插拔功能，入现场总线。它具有集成的模块诊断功能，可实现热插拔功能，提供与提供与S7-400H系统相连的冗余接口模块和系统相连的冗余接口模块和IMl53-2集成光纤接口。集成光纤接口。 (5) 。整体式的一体化分布式。整体式的一体化分布式IO，有交流或直流的开，有交流或直流的开关量关量IO模块和模拟量模块和模拟量IO模块，具有模块诊断功能，总线传输模块，具有模块诊断功能，总线传输速率可达速率可达12Mbps。返回返回2022-5-29第一章 概述28144 基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 在可编程序控制器发展的初期，使用在可编程序控制器发展的初期，使用。小型可编程

36、序控制器使用价格较便宜、携带方便的小型可编程序控制器使用价格较便宜、携带方便的手持式编程手持式编程器器，大中型可编程序控制器则使用以，大中型可编程序控制器则使用以小小CRT作为显示器的便携作为显示器的便携式编程器式编程器。专用编程器只能对某一厂家的某些产品编程，使用。专用编程器只能对某一厂家的某些产品编程，使用范围有限。由于可编程序控制器的更新换代很快，致使专用编范围有限。由于可编程序控制器的更新换代很快，致使专用编程器的使用寿命短、价格高、使用范围窄。程器的使用寿命短、价格高、使用范围窄。 随着计算机的日益普及，越来越多的用户使用基于个人计随着计算机的日益普及，越来越多的用户使用基于个人计算

37、机的编程软件。目前有的可编程序控制器厂商或经销商向用算机的编程软件。目前有的可编程序控制器厂商或经销商向用户提供免费的或限时试用的编程软件，有的编程软件可通过修户提供免费的或限时试用的编程软件，有的编程软件可通过修改计算机实时时钟的日期来解决限时的问题。改计算机实时时钟的日期来解决限时的问题。几乎不需要什么几乎不需要什么费用，用户就可以得到高性能的可编程序控制器程序开发系统。费用，用户就可以得到高性能的可编程序控制器程序开发系统。对于不同厂家和不同型号的可编程序控制器，只需要更换编程对于不同厂家和不同型号的可编程序控制器，只需要更换编程软件就可以了软件就可以了。当前笔记本电脑和移动式电脑的价格

38、已降到数。当前笔记本电脑和移动式电脑的价格已降到数千元，为在现场调试时使用编程软件提供了物质条件。千元，为在现场调试时使用编程软件提供了物质条件。返回返回2022-5-29第一章 概述29 ，例如，例如设置各框架各个插槽上模设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数等。等。在屏在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到可编程序控制器，也可以将可编程序程序被编

39、译后下载到可编程序控制器，也可以将可编程序控制器内的程序上传到计算机控制器内的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通。程序可以存盘或打印，通过网络或过网络或Modem卡，还可以实现远程编程和传送。卡，还可以实现远程编程和传送。 编程软件的编程软件的远远超过手持式编程器，远远超过手持式编程器，例如在调试时可以设置执行用户程序的扫描次数，有的编例如在调试时可以设置执行用户程序的扫描次数，有的编程软件可以在程软件可以在，用户可以周期性地有选择地保存若干编程元件的历史数据，用户可以周期性地有选择地保存若干编程元件的历史数据，并可以将数据上传后存为文件。并可以将数据上传后存为文件。 返回返回2022-

40、5-29第一章 概述30 通过与可编程序控制器通信，可以通过与可编程序控制器通信，可以，查找复杂电路，查找复杂电路的故障非常方便。的故障非常方便。 现在有的厂商已将现在有的厂商已将，如西门子公司通过，如西门子公司通过赠送光盘或中文网站下载的方法，向用户提供用于赠送光盘或中文网站下载的方法，向用户提供用于S7-200系列系列PLC的编程软件相应的汉化软件，可试的编程软件相应的汉化软件，可试用用60天，相应的汉化软件可将编程软件的界面和天，相应的汉化软件可将编程软件的界面和HELP文件汉化。文件汉化。S7-200系列的用户手册中只介绍系列的用户手册中只介绍了编程软件，没有介绍手持式编程器。了编程软

41、件，没有介绍手持式编程器。 返回返回2022-5-29第一章 概述31145 可编程序控制器编程语言的标准化 与个人计算机相比，与个人计算机相比，可编程序控制器的硬件、软件的体可编程序控制器的硬件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的系结构都是封闭的而不是开放的。在硬件方面，各厂家的。在硬件方面，各厂家的CPU模块和模块和IO模块互不通用，通信网络和通信协议往往模块互不通用，通信网络和通信协议往往也是专用的。各厂家的可编程序控制器的编程语言和指令系也是专用的。各厂家的可编程序控制器的编程语言和指令系统的功能和表达方式也不一致，有的甚至有相当大的差异，统的功能和表达方式也不一致，有的甚至有相当大

42、的差异，因此各厂家的可编程序控制器互不兼容。为了解决这一问题，因此各厂家的可编程序控制器互不兼容。为了解决这一问题，除了提供除了提供几种编程语言供用户选择外，几种编程语言供用户选择外，这使编程者能够选择不同的语言来适，这使编程者能够选择不同的语言来适应特殊的工作。应特殊的工作。返回返回2022-5-29第一章 概述32 目前已有越来越多的工控产品厂商推出了符合目前已有越来越多的工控产品厂商推出了符合IECll313标准的可编程序控制器指令系统或在标准的可编程序控制器指令系统或在PC(个个人计算机人计算机)上运行的软件包上运行的软件包(软件软件PLC)。如西门子公司的。如西门子公司的。Schne

43、ider公司的公司的PL7Micro软件提供了符合软件提供了符合IECll31-3标准的指令表、梯形图和标准的指令表、梯形图和Grafcet(顺序功能图顺序功能图)编程语言。该公司已作出规划，准备以个人计算机为基编程语言。该公司已作出规划，准备以个人计算机为基础，在础，在Windows平台上开发符合平台上开发符合IECll313标准的全新标准的全新一代开放体系结构的可编程序控制器。一代开放体系结构的可编程序控制器。返回返回2022-5-29第一章 概述33146 可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 可编程序控制器的通信联网功能可编程序控制器的通信联网功能，使系统形成，使系统形成一个统一的整

44、体，一个统一的整体，。通过双。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十公绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十公里远的地方，通过里远的地方，通过Modem和互联网可以与世界上其和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。他地方的计算机装置通信。 目前有的厂商的可编程序控制器使用专用的通信目前有的厂商的可编程序控制器使用专用的通信协议来通信，或使用有较多厂商支持的通信协议和通协议来通信，或使用有较多厂商支持的通信协议和通信标准，如使用现场总线。信标准，如使用现场总线。返回返回2022-5-29第一章 概述34 为了尽量减少用户在通信编程方面的负担，可编程序控制器厂商做了大为了尽

45、量减少用户在通信编程方面的负担，可编程序控制器厂商做了大量的工作，量的工作，。以欧姆龙。以欧姆龙公司的两台公司的两台CPM1A型可编程序控制器之间的型可编程序控制器之间的1对对1链接通信为例，只需用链接通信为例，只需用3根根线将它们的线将它们的RS-232C通信接口连在一起，将与通信有关的参数写入通信接口连在一起，将与通信有关的参数写入5个指定的个指定的数据存储器中。运行时主站的数据存储器中。运行时主站的8个链接继电器通道个链接继电器通道LR07CH内的数据自动内的数据自动传送给从站的传送给从站的LR07CH，从站的，从站的LR815CH中的数据自动传送给主站的中的数据自动传送给主站的LR8-

46、15CH，传送周期为，传送周期为21ms。通过上述链接继电器之间信息的传送和各可。通过上述链接继电器之间信息的传送和各可编程序控制器内部的数据传送，就可以方便地实现两台可编程序控制器之间编程序控制器内部的数据传送，就可以方便地实现两台可编程序控制器之间的通信。的通信。 返回返回2022-5-29第一章 概述35147 可编程序控制器的软件化与PC化 个人计算机个人计算机(PC)的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。过去通信和人机交互的功能。过去 目前已有多家厂商推出了在目前已有多家厂商推出了在PC上运行的可实现可编程序控上运行的可

47、实现可编程序控制器功能的软件包。如北京同拓公司等推出的制器功能的软件包。如北京同拓公司等推出的eMbiz低成本开放低成本开放式控制与自动化方案套装软件，包含通用及嵌入式人机界面、符式控制与自动化方案套装软件，包含通用及嵌入式人机界面、符合合IECll31-3标准的软逻辑控制及标准的软逻辑控制及Internet功能。北京俄华通仪表功能。北京俄华通仪表技术有限公司的技术有限公司的TRANCE MODE工控组态软件的逻辑控制工控组态软件的逻辑控制(即开即开关量控制关量控制)部分、亚控公司的部分、亚控公司的King PLC、研华公司的基于、研华公司的基于PC的软的软逻辑控制器逻辑控制器ADAM-550

48、1P31，均是按，均是按IECll31-3标准设计的软件标准设计的软件PLC，后者可在，后者可在PC上用梯形图、顺序功能图和功能块图这上用梯形图、顺序功能图和功能块图这3种种IECll31-3标准的图形语言来编程。程序输入后，可作过程模拟仿标准的图形语言来编程。程序输入后，可作过程模拟仿真，以减少试车时的风险。真，以减少试车时的风险。 返回返回2022-5-29第一章 概述36 GE-Fanuc公司推出了一种公司推出了一种目前可编程序控制器的以太网通信模块目前可编程序控制器的以太网通信模块和和LCD触摸屏的价格都很高，而计算机的以太网卡仅触摸屏的价格都很高，而计算机的以太网卡仅需数十元，其显示

49、器的价格也便宜，显示效果比一般需数十元，其显示器的价格也便宜，显示效果比一般的触摸屏要好得多。的触摸屏要好得多。“软软PLC的性能价格比要比传统的性能价格比要比传统的的“硬硬PLC”加触摸屏高得多，如果允许安装在控制室加触摸屏高得多，如果允许安装在控制室内，内，“软软PLC是不错的选择是不错的选择。 返回返回2022-5-29第一章 概述37148 组态软件引发的上位计算机编程革命 相当多的相当多的，通过串行通信接口或网络通信模块交换数据信息，以通过串行通信接口或网络通信模块交换数据信息，以。上位计算机主要完成数据通信、网络管理、人机界面上位计算机主要完成数据通信、网络管理、人机界面(HMl)

50、和数据处理的功能。和数据处理的功能。数据的采集和设备的控制一般由可编程序控制器等现场设备完成。数据的采集和设备的控制一般由可编程序控制器等现场设备完成。 使用使用DOS操作系统时，设计一个美观漂亮、使用方便的人机界面是非常困操作系统时，设计一个美观漂亮、使用方便的人机界面是非常困难和费时的难和费时的。在在Windows操作系统下，使用操作系统下，使用Visual C+、Visual Basic等可视化等可视化编程软件，可以用较少的时间设计出较理想的人机界面。但是与种类繁多的现编程软件，可以用较少的时间设计出较理想的人机界面。但是与种类繁多的现场设备的通信仍然比较麻烦，实现人机界面与现场设备互动

51、的程序的设计也比场设备的通信仍然比较麻烦，实现人机界面与现场设备互动的程序的设计也比较复杂。较复杂。 为了解决上述问题，为了解决上述问题，用于工业控制的组态软件应运而生用于工业控制的组态软件应运而生。国际上比较著。国际上比较著名的组态软件有名的组态软件有Intouch、Fix等，国内也涌现出了等，国内也涌现出了组态王、力控组态王、力控等一批组态软等一批组态软件。有的可编程序控制器厂商也推出了自己的组态软件，如件。有的可编程序控制器厂商也推出了自己的组态软件，如西门子公司的西门子公司的WINCC和和GEFanuc公司的公司的CIMPLICITY等。等。 组态软件的出现降低了系统集成的难度，节约了

52、大量的设计时间，提高组态软件的出现降低了系统集成的难度，节约了大量的设计时间，提高了系统的可靠性。了系统的可靠性。返回返回2022-5-29第一章 概述38149 可编程序控制器与现场总线相结合 IEC对现场总线对现场总线(Field bus)的定义是的定义是“”。它是当。它是当前工业自动化的热点之一。现场总线以开放的、独立的、前工业自动化的热点之一。现场总线以开放的、独立的、全数字化的双向多变量通信代替全数字化的双向多变量通信代替0 10mA或或4 20mA现现场电动仪表信号。场电动仪表信号。它不需要框架、机柜、可以直接安装在现场导轨槽上，现它不需要框架、机柜、可以直接安装在现场导轨槽上，现

53、场总线场总线IO的接线极为简单，的接线极为简单，。使用现场总线后，自控系统的配线、安装、调试和维护等使用现场总线后，自控系统的配线、安装、调试和维护等方面的费用可以节约方面的费用可以节约23左右，左右，现场总线现场总线IO与可编程序与可编程序控制器可以组成廉价的控制器可以组成廉价的DCS系统。系统。 返回返回2022-5-29第一章 概述39 。例如将电动调节阀及其驱动电。例如将电动调节阀及其驱动电路、输出特性补偿、路、输出特性补偿、PID控制和运算、阀门自校验控制和运算、阀门自校验和自诊断功能集成在一起，再配上温度变送器就可和自诊断功能集成在一起，再配上温度变送器就可以组成一个闭环温度控制系

54、统，有的传感器中也植以组成一个闭环温度控制系统，有的传感器中也植入了入了PID控制功能。控制功能。 使用现场总线后，操作员可以在中央控制室使用现场总线后，操作员可以在中央控制室实现远程监控，对现场设备进行参数调整，还可以实现远程监控，对现场设备进行参数调整，还可以通过现场设备的自诊断功能预测故障和寻找故障点通过现场设备的自诊断功能预测故障和寻找故障点。返回返回2022-5-29第一章 概述401. Foundation Field bus (基金会现场总线基金会现场总线)2PROFIBUS (过程现场总线过程现场总线)3LonWorks (局域操作网络局域操作网络) 4CAN (控制器局域网络

55、控制器局域网络) 返回返回2022-5-29第一章 概述411. Foundation Fieldbus (基金会现场总线基金会现场总线) 现场总线基金会现场总线基金会(FF)是是国际公认的唯一不国际公认的唯一不依附于某个公司或企业集团的非商业化的国际依附于某个公司或企业集团的非商业化的国际标准化组织，标准化组织，它致力于建立国际上统一的现场它致力于建立国际上统一的现场总线协议。基金会现场总线总线协议。基金会现场总线(FP)标准无专利许标准无专利许可要求，可供所有的生产厂家使用，其总线标可要求，可供所有的生产厂家使用，其总线标准、产品检验等信息全部公开。准、产品检验等信息全部公开。FF得到了世

56、界得到了世界上几乎所有的著名仪表控制生产厂家的支持。上几乎所有的著名仪表控制生产厂家的支持。返回返回2022-5-29第一章 概述42 PROFIBUS(Process Field Bus)是是。它由。它由3个系列个系列组成：组成：；PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS适适用于一般自动化的中速数据传输用于一般自动化的中速数据传输；。 2PROFIBUS(过程现场总线过程现场总线)返回返回2022-5-29第一章 概述43 LonWorks(Local Operating Network)采用符合采用符合，它被封装在称为它被封装在称为Neuron(神经元神经元)的芯片中。该芯片的芯片

57、中。该芯片有有3个个8位的位的CPU，第一个是介质访问控制处理器，第一个是介质访问控制处理器，第二个为网络处理器，第三个是应用处理器，执行第二个为网络处理器，第三个是应用处理器，执行用户程序及其调用的操作系统服务。用户程序及其调用的操作系统服务。Neuron芯片还芯片还固化了固化了34种种I0控制对象，目前已有几千家公司推控制对象，目前已有几千家公司推出了出了Lon-Work。 3LonWorks(局域操作网络局域操作网络) 返回返回2022-5-29第一章 概述444CAN(控制器局域网络控制器局域网络) 现场总线领域中，在现场总线领域中，在IEC61158和和IEC62026标准之前，标准

58、之前，CAN(Controller Area Network)总线是唯一被批准为国际标准的现总线是唯一被批准为国际标准的现场总线场总线。CAN总线的总线规范已被国际标准化组织总线的总线规范已被国际标准化组织(ISO)制定为制定为国际标准国际标准IS011898(通信速率通信速率1Mbps)和和IS011519(通信速率通信速率125Kbps)。CAN总线得到了计算机芯片商的广泛支持，它们纷纷总线得到了计算机芯片商的广泛支持，它们纷纷推出直接带有推出直接带有CAN接口的微处理器接口的微处理器(MCU)芯片。带有芯片。带有CAN的的MCU芯片总量已经超过芯片总量已经超过1亿片，因此在接口芯片技术方

59、面亿片，因此在接口芯片技术方面CAN已已经遥遥领先于其他所有现场总线。经遥遥领先于其他所有现场总线。 需要指出的是需要指出的是CAN总线同时是总线同时是IEC62026-2设备网络设备网络(Device Network，DN)和和IEC62026-5灵巧配电系统灵巧配电系统(Smart Distributed System，SDS)的物理层，因此它是的物理层，因此它是IEC62026最主要的技术基础。最主要的技术基础。 返回返回2022-5-29第一章 概述45 一些主要的可编程序控制器厂家一些主要的可编程序控制器厂家。如。如Rockwell公司的公司的PLC 5系列系列可编程序控制器安装了可

60、编程序控制器安装了PROFIBUS协处理器模块后，能与其他协处理器模块后，能与其他厂家支持厂家支持PROFIBUS通信协议的设备通信协议的设备(如传感器、执行器、变如传感器、执行器、变送器、驱动器、数控装置和个人计算机送器、驱动器、数控装置和个人计算机)通信。西门子公司的通信。西门子公司的S7-200系列可编程序控制器配备系列可编程序控制器配备EM277 PROFIBUS-DP接口模接口模块后可接人块后可接人PROFIBUS网络，传输速率可达网络，传输速率可达12Mbps，可连接，可连接127个节点，传输距离个节点，传输距离238km(光纤电缆光纤电缆)96km(双绞线双绞线)。Schneid