电子科学与技术进展文献阅读报告

电子科学与技术进展文献阅读报告第一页，共39页。PLC概述PLC硬件模块及其原理PLC编程软件STEP7PLC实例目录：本PPT中讲述的PLC型号为：西门子200系列，编程软件：STEP7-Micro/WIN第二页，共39页。1.1什么是PLC?PLC是一种专门用于工业控制的计算机，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC

这个略写。§1PLC概述第三页，共39页。1.2PLC分类?一体化紧凑型PLC：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。

CPU（基本单元）+扩展模块PSCPUIMSM:DISM:DOSM:AISM:AO

CP第四页，共39页。1.3PLC功能和特点?控制功能

逻辑控制定时控制计数控制顺序控制输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。数据采集、存储与处理功能数学运算功能

数据处理模拟数据处功能：第五页，共39页。高可靠性丰富的I/O接口模块采用模块化结构运行速度快功能完善编程简单，易于使用系统设计、安装、调试方便维修方便，维修工作量小总价格低特点：1.3PLC功能和特点?第六页，共39页。1.4PLC与单片机的区别?单片机定义：顾名思义集成在一个芯片内的计算机系统，又叫单片微控制器，英文：MCU,他具有计算机的全部功能。PLC定义：可编程逻辑控制器，英文：ProgrammableLogicController，PLC是一种数字运算操作的电子系统，广泛应用于工业控制。它采用可以编制程序的存储器,用来存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等一系列操作的指令，而且还能以数字或模拟的方式输入和输出，控制各类的机械或生产过程。PLC技术使用了单片机技术。PLC技术不是单片机技术的延伸。PLC与单片机区别概括：第七页，共39页。1.4PLC与单片机的区别?比喻：总结：单片机技术发展空间很大，因为你想要什么，就可以写什么。而PLC技术里肯定有一些表格是不用的，也会有些表格空间是不够用的。单片机技术资源浪费要比PLC技术少。因为单片机技术就像你要写多少字就用多少纸。而PLC技术就像有些表格是不用的。必然造成更大浪费。单片机与PLC技术技术含量是相等。很多企业都解说自己使用的单片机技术，好像单片机技术比PLC技术要高级，这是不对的。也有很多企业把PLC改装成单片机样式，解说为使用的是单片机技术。单片机比方为一张白纸，PLC比方为在白纸上画好的表格。使用单片机技术就象在白纸上写字，使用PLC技术就象是填表格。

掌握单片机技术就象学会写字的能力，掌握PLC技术就象是学会看表格和填表格的能力。第八页，共39页。2.1PLC硬件实物§2PLC硬件模块及其原理第九页，共39页。2.2PLC基本结构第十页，共39页。2.存储器1.CPU2.3PLC硬件各组成部分的作用从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令；将各种输入信号取入；把运算结果送到输出端；响应各种外部设备的请求。RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序.第十一页，共39页。3.输入、输出接口

采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。(均采用模块式)输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。第十二页，共39页。4.输入电路COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子+–内部电路3.3k1000PF470PLCXn+24V–第十三页，共39页。5.输出电路继电器输出PLC内部电路内部电路JYCOM+-交流电源或直流电源第十四页，共39页。2.4PLCIO口分配第十五页，共39页。§3PLC开发软件3.1PLCSTEP7软件界面第十六页，共39页。3.2PLCSTEP7编程语言STEP7是S7-200系列PLC应用设计软件包，所支持的PLC编程语言非常丰富。该软件的标准版支持STL（语句表）、LAD（梯形图）及FBD（功能块图）3种基本编程语言，并且在STEP7中可以相互转换。FBD（功能块图）使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑，一些复杂的功能用指令框表示。FBD比较适合于有数字电路基础的编程人员使用。STL（语句表）是一种类似于计算机汇编语言的一种文本编程语言，由多条语句组成一个程序段。语句表可供习惯汇编语言的用户使用，在运行时间和要求的存储空间方面最优。在设计通信、数学运算等高级应用程序时建议使用语句表。

LAD（梯形图）是一种图形语言，比较形象直观，容易掌握，用得最多，堪称用户第一编程语言。梯形图与继电器控制电路图的表达方式极为相似，适合于熟悉继电器控制电路的用户使用，特别适用于数字量逻辑控制。第十七页，共39页。3.3PLC程序执行流程第十八页，共39页。3.4PLC特殊寄存器第十九页，共39页。3.4PLC特殊寄存器第二十页，共39页。3.5PLC定时器系统提供3种定时指令：

1、接通延时定时器TON；2、断开延时定时器TOF；3、保持型定时器TONR。定时器精度等级：1ms、10ms和100ms。

精度等级和定时器号关系如表所第二十一页，共39页。使能输入接点设定值:1~32767定时器号码（0～255）INPTT37TON定时器分辨率（时基）有三种：1ms、10ms、100ms。定时器的分辨率由定时器号决定定时器的实际设定时间T=设定值PT×分辨率TON：接通延时定时器

TOF：断开延时定时器

TONR：有记忆接通延时定时器类型100ms3.5PLC定时器第二十二页，共39页。I0.1Q0.1计时值设定值TST38I0.1TONPTIN1200()T38Q0.1100ms1.接通延时定时器TONTON，接通延时定时器指令。用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。使能输入断开，定时器自动复位，即定时器位OFF，当前值为0。第二十三页，共39页。2.

断开延时定时器TOFI0.1Q0.1计时值设定值TST38TOFPTINI0.11200()T38Q0.1100msTOF，断开延时定时器指令。用于断开后的单一间隔定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为ON，当前值为0。当使能输入由接通到断开时，定时器开始计数，当前值达到预设值时，定时器位OFF，当前值等于预设值，停止计数。第二十四页，共39页。3.保持型定时器TONRTONR，保持型接通延时定时器指令。用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。输入端Q0.1当前值设定值TSM0.1最大值32767120TONRPTINI0.1120T4()T4Q0.1()T4R1M0.110ms第二十五页，共39页。3.6PLC数据断电存储（1）在系统块中设置断电数据保持功能来保存数据。

在S7-200的编程中，系统块中有一项功能为断电数据保持设置，范围包括V存储区、M存储区、时间继电器T和计数器C。

基本工作原是在PLC外部供电中断时，利用PLC内部的超级电容供电，保持系统块中所设置的断电数据保持区域的数值保持不变，而将非保持区域的数据值归零。由于超级电容容量的限制，在西门子的资料中宣称只能保存几天时间。而对于M存储区中的前十四个字节（即MB0-MB13），当设为断电数据保持，在PLC外部供电中断时，PLC内部自动将以上存储区的数据转移到EEPROM中，因此可实现断电永久保存。第二十六页，共39页。（2）在编程时建立数据块来保存数据

在程序设计的编程阶段，可在编程中建立数据块，并赋予需要的初始值，编程完成后随程序一起下载到PLC的RAM存储器中，CPU同时自动将其转存于EEPROM，作为EEPROM储器中的V数据永存储区。因EEPROM的数据保存不需要供电维持，所以可以实现永久保存。

若在系统块中相应V存储区未设为断电数据保持，在每次PLC上电初始，CPU自动将EEPROM中的V数据值读入RAM的V存储区。

若相应V存储区设为断电数据保持，在每次PLC上电初始，CPU检测断电数据保存是否成功。若成功，则保持RAM中的相应V数据保持不变；若保存不成功，则将EEPROM中的相应V数据值读入RAM的V存储区。此方法只适用于V数据的断电数据保存。第二十七页，共39页。（3）在程序中用SMB31和SMW32来保存数据

在程序中将要保存的V存储器地址写入SMW32，将数据长度写入SMB31，并置SM31.7为1。在程序每次扫描的末尾，CPU自动检查SM31.7，如果为1，则将指定的数据存于EEPROM中，并随之将SM31.7置为零，保存的数据会覆盖先前EEPROM中V存储区中的数据。

在保存操作完成之前，不要改变RAM中V存储区的值。存一次EEPROM操作会将扫描时间增加15至20毫秒。因为存EEPROM的次数是有限制的（最少10万次，典型值为100万次），所以必须控制程序中保存的次数，否则将导致EEPROM的失效。第二十八页，共39页。§4PLC编程实例4.1实例1：开关机硬件设计第二十九页，共39页。4.2PLC自由口通信1.串口初始化//初始化自由口通信模式//初始化RCV控制信息//设定起始位字符//设定结束位字符//设定接收字符最大长度//设置接收终端函数//开启中断//开始接收数据第三十页，共39页。2.串口发送数据前需停止接受数据3.串口发送完数据后需要重新接收数据第三十一页，共39页。4.3PLCPID编程第三十二页，共39页。4.3PLCPID编程题目：水储罐恒压控制水储罐用于保持恒定水压，水以变化的速率不断地从谁储罐取出，变速泵用于以保持充足水压的速率添加水到储罐，并且也防止储罐空。此系统的设定值于储罐达到充满75%水位的设置。过程变量由浮点型测量器提供，它提供储罐充满程度的相同读数，可以从0%到100%之间变化。输出的泵速的数值，允许泵从最大速度的0%到100%运行。第三十三页，共39页。4.3PLCPID编程第三十四页，共39页。4.3PLCPID编程第三十五页，共39页。[1]陈会莲,谷明月.

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