第十二可编程控制器

第十二可编程控制器第一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的产生

最先出现在美国1968年，通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求应具备以下十大条件：（1）编程简单，可在现场修改程序；（2）维护方便;（3）可靠性高于继电器控制柜；（4）体积小于继电器控制柜；（5）可将数据直接送入管理计算机；（6）在成本上可与继电器控制柜竞争；

（7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）；（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。第二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，称为PLC。美国MODICON公司也开发出同名的控制器

1971年，日本从美国引进了这项新技术

1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器

我国从1974年也开始研制可编程序控制器，1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域概述-可编程控制器的产生

第三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一进入80年代以来，中央处理器使用16位/32位微处理器，输入输出模块和外围电路采用中、大规模、超大规模的集成电路，在概念、设计、性能价格比、应用方面都有了新的突破。PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称为可编程序控制器（ProgrammableController），简称为PC，但与（PersonalComputer）的简称PC相区别，一般仍简称为PLC（ProgrammableLogicController）。概述-可编程控制器的产生

第四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一PLC=微机技术+传统的继电器/接触器，计算机：完善、灵活、通用继电器控制系统：简单易懂、操作方便、价格便宜等PLC硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件,写入控制器的用户程序存储器内。概述-可编程控制器的产生第五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的定义

国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月、1985年1月、1987年2月颁发了可编程控制器标准草案。“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”工业计算机第六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的基本组成至用户设备中央处理器CPU(控制电路、运算器和寄存器)电源存储器编程器输入接口输出接口外围接口来自用户设备至用户设备第七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一中央处理器（CPU）：PLC的核心，指挥PLC有条不紊地工作。不同PLC的CPU芯片不同，有采用通用芯片的，如8031、8051、8086、80286等，有采用厂家自行设计的专用芯片的，如西门子公司的S7-200系列。存储器

系统存储器：存放系统程序，固化在ROM内，用户不能直接修改。

用户存储器：包括用户程序存储器（程序区）和功能存储器（数据区）。用户程序存储器用来存储各种用户程序。用户功能存储器用来存放（记忆）用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等，构成了PLC的各种内部器件，称为“软元件”。输入输出接口：PLC与外界连接的接口。输入输出的信号有开关量和模拟量两种类型。电源：小型整体式PLC具备开关式稳压电源。扩展接口：将扩展单元与基本单元相连。通信接口：使PLC与监视器、打印机、其它的PLC或计算机进行通信。智能I/O接口：满足更复杂的控制功能的需要。编程器：供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。有简易型和智能型（图形编程器）。概述-可编程控制器的基本组成第八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的工作原理

电源ON内部处理输入处理（输入传送、远程I/O）通信服务（外设、CPU、总线服务）更新时钟、特殊寄存器CPU运行方式执行程序输出处理执行自诊断PLC正常存放自诊断错误结果致命错误CPU强制为STOPRUNSTOPYNNYRUN第九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器主要技术指标

1.输入/输出点数可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。2.存储容量表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。3.扫描速度可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。4.指令系统指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。5.通信功能通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一第十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的分类1.按I/O点数和功能分类输入、输出端子的数目之和被称作PLC的输入、输出点数，简称I/O点数。小型PLC的I/O点数小于256点中型PLC的I/O点数在256～1024之间大型PLC的I/O点数在1024点以上第十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一2.按结构形式分类整体式PLC模块式PLC

S7-200S7-226S7-300第十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的特点

1）编程简单，使用方便2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性3）功能强，扩充方便，性能价格比高4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便5）可靠性高，抗干扰能力强

6）体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品。

第十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一PLC与个人计算机PC的主要差异

1）PLC工作环境要求比PC低，PLC抗干扰能力强；2）PLC编程比PC简单易学；3）PLC设计调试周期短；4）PC应用领域与PLC不同；5）PLC的输入/输出响应速度慢，（一般ms级），而PC的响应速度快（为微秒级）；6）PLC维护比PC容易。第十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一PLC与继电器控制的区别组成器件不同，PLC中是软继电器触点数量不同，PLC编程中无触点数的限制；实施控制的方法不同，PLC是主要软件编程控制，而继电器控制依靠硬件连线完成。

第十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的应用

1.逻辑控制：逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制2.运动控制：如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。3.过程控制：应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业

4.数据处理：用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。5.构建网络控制：可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。第十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的发展

1.向高集成、高性能、高速度，大容量发展2.向普及化方向发展3.向模块化、智能化发展4.向软件化发展5.向通信网络化发展第十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概述-可编程控制器的发展

第十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一西门子S7-200S7--200系列小型PLC（MicroPLC）可应用于各种自动化系统。紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得S7--200PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。S7--200产品的多样化以及基于Windows的编程工具，使您能够更加灵活地完成自动化任务。第十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一S7--200CPUS7--200CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC第二十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第二十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一S7--200扩展模块第二十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一STEP7--Micro/WIN编程软件第二十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一显示面板文本显示器（TD200和TD200C）TP070和TP170触摸屏第二十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一S7-200与主站连接第二十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一STEP7--Micro/WIN创建用户程序STEP7--Micro/WIN提供三种编辑器来创建程序梯形图（LAD）语句表（STL）功能块图（FBD）。第二十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一语句表（STL）STL编辑器按照文本语言的形式显示程序第二十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一梯形图（LAD）LAD编辑器的特点LAD编辑器以图形方式显示程序，与电气接线图类似。第二十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一功能块图（FBD）FBD编辑器的特点FBD编辑器以图形方式显示程序，由通用逻辑门图形组成第二十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一SIMATIC和IEC1131--3指令集的选择S7--200提供两种指令集用于完成各种自动化任务。IEC指令集符合PLC编程的IEC1131--3标准，而SIMATIC指令集是专门为S7--200设计的。第三十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一指令集位逻辑指令触点标准触点：常开触点指令（LD、A和O）常闭触点指令（LDN、AN和ON）立即触点立即触点并不依赖于S7--200的扫描周期刷新，它会立即刷新。常开立即触点指令（LDI、AI和OI）常闭立即触点指令（LDNI、ANI和ONI）在指令执行时得到物理输入值，但过程映像寄存器并不刷新。取反指令取反指令（NOT）第三十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第三十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一触点指令第三十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一R触点指令第三十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一线圈输出输出指令（=）立即输出（=I）置位和复位置位（S）复位（R）第三十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第三十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一逻辑堆栈指令栈装载与ALD栈装载或OLD逻辑推入栈LPS逻辑读栈LRD复制堆栈中的第二个值到栈顶。逻辑弹出栈LPP逻辑弹出栈指令弹出栈顶的值，堆栈的第二个栈值成为新的栈顶值。第三十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第三十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一RS触发器指令置位优先触发器置位信号(S1)和复位信号（R）都为真时，输出为真。复位优先触发器当置位信号（S）和复位信号（R1）都为真时，输出为假。第三十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第四十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一比较指令数值比较比较指令用于比较两个数值：IN1=IN2IN1>=IN2IN1<=IN2IN1>IN2IN1<IN2IN1<>IN2字节比较操作B是无符号的。整数比较操作I是有符号的。双字比较操作D是有符号的。实数比较操作R是有符号的。第四十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一比较指令第四十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

SIMATIC计数器指令

增计数器减计数器增/减计数器第四十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第四十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一数字运算指令加、减、乘、除指令加法减法IN1+IN2=OUTIN1--IN2=OUTIN1+OUT=OUTOUT--IN1=OUT乘法除法IN1*IN2=OUTIN1/IN2=OUTIN1*OUT=OUTOUT/IN1=OUT第四十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一比例/积分/微分（PID）回路控制指令PID回路指令（包含比例、积分、微分回路