西門子S7-200PLC應(yīng)用教程.ppt

西門子S7-200PLC 應(yīng)用教程,授課人：張琳 郵箱:,第1章 可編程控制器概述 1.1 PLC的產(chǎn)生和定義 1.2 PLC的特點及分類 1.3 可編程控制器的應(yīng)用范圍 1.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢 1.5 可編程控制器與繼電器控制的區(qū)別 1.6 可編程控制器的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 1.7 可編程控制器的性能指標(biāo),1.1 PLC的產(chǎn)生和定義 1.1.1 PLC的產(chǎn)生過程 在可編程控制器問世以前，人們利用電磁繼電器來控制順序型的設(shè)備和生產(chǎn)過程。 20世紀(jì)60年代，計算機技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，人們試圖用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制，但因種種原因，一直未能得到推廣應(yīng)用 。 1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，開始尋求一種比繼電器更可靠、功能更完善、響應(yīng)速度更高的新型工業(yè)控制器 。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）根據(jù)上述要求研制出了第一臺PLC（PDP-14），并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功。,20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器和微型計算機。微機技術(shù)被應(yīng)用到PLC中，計算機的功能得到了充分發(fā)揮，使其真正成為一種電子計算機工業(yè)控制設(shè)備。 進入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機化PLC得到了迅猛發(fā)展，使PLC在各個方面都有了新的突破 PLC在我國的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也獲得迅猛發(fā)展，尤其在應(yīng)用方面更為突出。目前，我國不少科研單位和工廠也在積極研制和生產(chǎn)PLC 。,1.1.2 PLC的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于和工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。,1.2 PLC的特點及分類 1.2.1 PLC的特點 1. 編程方法簡單易學(xué) 2. 功能強，性能價格比高 3. 硬件配套齊全，適應(yīng)性強 4. 可靠性高，抗干擾能力強 5. 體積小，能耗低 6. 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小 7. 維修工作量小，維修方便,1.2.2 PLC的分類 PLC的形式有多種，功能也不盡相同，對PLC進行分類時一般按照以下原則分類： 1. 按硬件結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)形式的不同，可大致將PLC分為整體式和模塊式。 2. 按功能分類 根據(jù)PLC的功能強弱不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。 3. 按I/O點數(shù)分類 根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型機、中型機和大型機三類。,1.3 可編程控制器的應(yīng)用范圍 PLC通常被應(yīng)用在以下幾個方面： 1. 開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制。 2. 運動控制 PLC可用于直線運動或圓周運動的控制。 3. 閉環(huán)過程控制 PLC通過模擬量的I/O模塊實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的A/D、D/A轉(zhuǎn)換?？蓪崿F(xiàn)對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的PID控制。,4. 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳遞、排序、查表以及位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 5. 聯(lián)網(wǎng)通訊 PLC的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位機之間以及PLC與它的智能設(shè)備之間的通訊。,1.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢 1.4.1 國外PLC發(fā)展概況 PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。 1.4.2 技術(shù)發(fā)展動向 PLC在技術(shù)方面總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：,1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 所謂大，即大容量、高速度。所謂小，即由PLC的整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展 。 2. PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 國際電工協(xié)會（IEC）制訂了可編程邏輯控制器標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131），其中第3部分（IEC1131-3）是PLC的語言標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有五種編程語言，它們是順序功能圖（SFC）、梯形圖和、功能塊圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本。,3. 智能型I/O模塊的發(fā)展 智能型I/O模塊是以微處理器和存儲器為基礎(chǔ)的功能部件，它們本身就是一個小的微型計算機系統(tǒng)，有很強的信息處理能力和控制功能，有的模塊甚至可以自成系統(tǒng)，單獨工作 。 4. 組態(tài)軟件與PLC的軟件化 利用組態(tài)軟件可以方便地進行工業(yè)控制流程的實時和動態(tài)監(jiān)控，完成各種復(fù)雜的控制功能，并且同時提高系統(tǒng)可靠性，節(jié)約控制系統(tǒng)的設(shè)計時間。,5. PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合 現(xiàn)場總線是指安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。它與PLC可以組成廉價的DCS系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng) ）。 6. 基于個人計算機的編程軟件取代編程器 隨著計算機的日益普及，越來越多的用戶使用基于個人計算機的編程軟件進行編程。編程軟件可以對PLC控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行設(shè)置 。此外，編程軟件在屏幕上可直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖等，并可以實現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。,1.5 可編程控制器與繼電器控制的區(qū)別 1.5.1 繼電器控制系統(tǒng)的組成 一個繼電器控制系統(tǒng)，由輸入部分、輸出部分和控制部分組成 。 1.5.2 PLC控制系統(tǒng)的組成 由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成 。 1.5.3 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 1. 組成器件不同 繼電器控制系統(tǒng)由許多真正的硬件繼電器組成，而PLC的控制系統(tǒng)由許多所謂的“軟繼電器”組成。 2. 觸點數(shù)量不同 硬件繼電器的觸點數(shù)量有限，而PLC中每只“軟繼電器”供編程使用的觸點數(shù)有無數(shù)對。,3. 實施控制的方法不同 在繼電器控制線路中，要實現(xiàn)某種控制是通過各種繼電器之間的硬接線解決的 ，它的功能專一，不夠靈活。而PLC控制是通過梯形圖（軟件功能）解決的，所以其靈活多變。 4. 工作方式不同 繼電器控制系統(tǒng)采用硬邏輯的并行工作方式，而PLC采用掃描工作方式 。,1.6 可編程控制器的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 1.6.1 可編程控制器的編程語言 PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序的需求。它提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）等幾種。 1. 梯形圖（LAD） 梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似 。 2. 語句表（STL） 語句表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某中操作功能。每個語句由地址（步序號）、操作碼（指令）和操作數(shù)（數(shù)據(jù)）三部分組成。,3. 順序功能圖（SFC） 順序功能圖是一種位于其它編程語言之上的圖形語言，使用它可以對具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進行編程。 4. 功能塊圖（FBD） 功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程語言，它由與門、或門、非門、定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等邏輯符號組成。 5. 結(jié)構(gòu)文本（ST） 結(jié)構(gòu)文本是為IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，編寫的程序非常簡捷和緊湊。,傳統(tǒng)繼電器控制線路圖與PLC梯形圖,順序功能圖,1.6.2 編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用 語句表中的邏輯關(guān)系很難一眼看出，程序比較難閱讀，所以在設(shè)計由復(fù)雜的開關(guān)量控制的程序時，一般使用梯形圖，語句表可在處理某些不能用梯形圖處理的問題時使用。 1.6.3 可編程控制器的程序結(jié)構(gòu) 廣義上的可編程控制器程序由三部分組成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊。,1.7 可編程控制器的性能指標(biāo) PLC的性能指標(biāo)是用戶評價和選購機型的依據(jù) ，可以從以下幾個方面進行考慮： 1. 處理器性能指標(biāo) 主要反映出CPU的類型、用戶程序存儲器容量、可連接的I/O總點數(shù)、指令長度、指令條數(shù)、掃描速度等。 2. 存儲容量 存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。 3. I/O點數(shù)及I/O模板技術(shù)指標(biāo) 輸入/輸出（I/O）點數(shù)是PLC所支持的輸入信號和輸出信號的總和,4. 掃描速度 掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度 。 5.指令的功能和數(shù)量 指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標(biāo)