电器控制与可编程控制器

电器控制与可编程控制器第1页，课件共29页，创作于2023年2月第六章可编程序控制器概念及S7-200

可编程序控制器的综述S7-200系列PLC第2页，课件共29页，创作于2023年2月PLC的产生和发展以往的顺序控制由继电器组成，如要改变控制的顺序就必须改变控制器的硬件接线，使用起来不灵活。计算机技术产生后，将计算机技术与继电器结合产生了PLC。1969年美国数字设备公司研制出第一台可编程控制器PDP-14。随着计算机技术的发展，PLC在规模和功能上向两个方面发展大型PLC向高速、大容量和高功能方向发展。发展简单经济的超小型PLC以适应单机控制和小型自动化需要。第3页，课件共29页，创作于2023年2月可编程控制器的定义和特点可编程控制器（ProgrammableController)缩写为PC,为与个人计算机相区别可以缩写为PLC。PLC的特点:可靠性高，抗干扰能力强；适应性强，应用领域广泛；编程方便，以与使用；控制系统设计、安装和调试方便；维修方便，维修工作量小；功能完善（定时、计数、运算、PID、过程控制等）。第4页，课件共29页，创作于2023年2月可编程控制器的分类按容量（PLC的容量主要是PLC的输入/输出点数）分类：微型PLC（<64点）；小型PLC（64~256点）；中型PLC（256~2048点）；大型PLC（>2048点）。按结构形式分类：箱体式结构；（将PLC的基本部件如CPU板，输入板，输出板，电源板等紧凑地安装在一个标准机壳内）模块式结构。第5页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200结构图第6页，课件共29页，创作于2023年2月S7-300结构图第7页，课件共29页，创作于2023年2月S7-300结构图第8页，课件共29页，创作于2023年2月PLC的应用顺序控制；运动控制；过程控制；数据处理；通信和联网。PLC的组成电源CPU输入接口输出接口存储器编程器外围接口来自用户至用户用户存储器系统存储器其他部件扩展接口通信接口智能I/O接口第9页，课件共29页，创作于2023年2月PLC的工作原理PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。扫描周期：每一次扫描所用的时间。简单的继电器控制系统使用PLC的控制系统第10页，课件共29页，创作于2023年2月PLC的运行过程电源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STOPRUN执行程序输出处理执行自诊断PLC正常YN存放自诊断错误结果NY致命错误CPU强制为STOP上电处理扫描过程出错处理上电后PLC系统将进行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/O模块配置检查、停电保持范围设定等PLC进入扫描工作过程后先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，在下来进行时钟和特殊寄存器的更新。当CPU处于STOP状态执行自诊断检查，当CPU处于RUN状态要先完成用户程序的执行和输出处理后再进行自诊断检查。如果PLC检查出错，PLC表面的出错指示灯就会亮，如果出现致命错误CPU会被强制为STOP方式。第11页，课件共29页，创作于2023年2月PLC的工作过程输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段输入端子输入映像寄存器输出映像寄存器输出锁存器输出端子扫描周期输入刷新输出刷新输入方式：集中采样输入方式立即输入方式输出方式：集中输出立即输出第12页，课件共29页，创作于2023年2月PLC编程语言系统软件系统管理程序（运行管理、存储空间管理和系统自检程序）用户指令解释程序标准程序模块和系统调用用户程序指令表（STL)梯形图（LAD)顺序功能流程图（SFC)梯形图中的几个概念：母线能流

第13页，课件共29页，创作于2023年2月PLC编程语言母线能流第14页，课件共29页，创作于2023年2月PLC与继电器控制的区别控制逻辑工作方式控制速度限时控制计数控制设计和施工可靠性与可维护性价格PLC与微机的区别应用范围使用环境输入/输出程序设计系统功能运算速度和存储容量价格PLC与单板计算机的区别单板机不如PLC容易掌握单板机不如PLC使用简单单板机不如PLC可靠第15页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC简介型号输入点输出点可带扩展模块数最大可扩I/O(数字，模拟）CUP2216400，0CPU22286278，10CPU22414107168，35CPU224XP14，210，17168，38CPU22624167248，35基本单元第16页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC简介扩展单元类型型号输入输出数字量扩展模块EM2218DC/AC/

16DCEM2224DC/继电器

8DC/继电器/ACEM2234DC

8DC

16DC4DC/继电器

8DC/继电器

16DC/继电器模拟量扩展模块EM2314EM2322EM23541第17页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC简介编程器简易型有简单的操作键及小面积的液晶显示屏智能型装有所需全部软件的工业现场用便携式计算机将计算机装入编程软件作为编程器程序存储卡写入器文本显示器第18页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取S7-300将信息存于不同的存储单元，每个单元有唯一的地址。要存取存储区域的某一位，必须指定地址（存储标识符、字节地址和位号）。第19页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取使用这种字节寻址方式，可以按照字节、字或双字来存取许多存储区域（V、I、Q、M、S、L及SM)中的数据。若要存取CPU中的一个字节、字或双字数据，则必须以类似位寻址的方式给出地址（存储器标识符、数据大小以及该字节、字或双字的起始字节地址。第20页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取输入过程映象寄存器：I外部输入触点输入端子线圈I0.0常开触点I0.0常闭触点与PLC的输入端子对应，接收从外部敏感元件或开关元件发来的信号。编程时使用常开常闭触点。只能由外部信号驱动，不能在程序内部用指令驱动，也不能直接输出带动负载。每次扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。可以按位、字节、字或双字来存取其中数据。第21页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取输出过程映象寄存器：Q输出端子外部电源（内部常开触点）（内部常闭触点）与PLC的输出端子对应，以控制外部负载。由程序执行结果激励，还可以使用常开常闭触点。每次扫描周期的结尾，CPU将输出过程映像寄存器中的数值复制到物理输出点上。可以按位、字节、字或双字来存取其中数据。第22页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取变量存储区：VV存储器存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用来保存与工序或任务相关的其他数据。可以按位、字节、字或双字来存取V存储器中的数据。输入输出继电器与输入输出端子之间的对应关系第23页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取位存储区：M位存储区作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。可以按位、字节、字或双字来存取位存储器中的数据。定时器存储区：T定时器用于时间累计，其分辨率（时基增量）分为1ms、10ms和100ms三种。定时器的数目取决于CPU的型号。定时器有两种形式：当前值：16位有符号整数，存储定时器所累计的时间。定时器位：按照当前值和预置值的比较结果置位或者复位。预置值是定时器指令的一部分。第24页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取计数器存储区：C计数器可以用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。CPU提供了三种类型的计数器：一种只能减计数；一种只能增计数；另外一种既可以增计数，又可以减计数。计数器的数目由CPU的型号决定。计数器有两种形式：当前值：16位有符号整数，存储累计值。计数器位：按照当前值和预置值的比较结果来置位或复位。预置值是计数器指令的一部分。第25页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取高速计数器对高速事件计数，它独立于CPU的扫描周期。高速计数器有一个32位的有符号整数计数值。高速计数器：HC累加器：AC累加器是可以象存储器一样使用的读写设备。例如可以用它来向子程序传递参数，也可以从子程序返回参数，以及用来存储计算结果。S7-200提供4个32bit累加器(AC0~AC3)。可以用不同的指令按字节、字或双字来存取累加器中的数值。第26页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取第27页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取特殊存储器：SMSM位为CPU与用户程序之间传递信息提供了一种手段。可以用这些位选择和控制S7-200CPU的一些特殊功能。第28页，课件共29页，创作于2023年2月S7-200PLC内的数据存取模拟量输入：AIS7-200将模拟量值转换成1个字长(16位)的数字量。用区域标识符(AI)、数据长度(W)及字节的起始地址来存取这些值。因为模拟输入量