PLC電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)ppt課件

.,1,清華大學(xué)電機(jī)系電工學(xué)教研組唐慶玉2003年10月16日編版權(quán)所有禁止盜版剽竊,PLC電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),.,2,什么是PLC?,PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。,早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫PLC),隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫PC)。為區(qū)別于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC這個(gè)略寫。,.,3,PLC應(yīng)用領(lǐng)域,機(jī)床電器紡織機(jī)械塑料機(jī)械包裝機(jī)械煙草機(jī)械沖壓機(jī)械鑄造機(jī)械運(yùn)輸帶食品工業(yè)化學(xué)工業(yè)陶瓷工業(yè)環(huán)保設(shè)備電力自動(dòng)化設(shè)備電梯中央空調(diào)真空裝置恒壓供水系統(tǒng)各種電機(jī)各種電磁閥,.,4,1.抗干擾、可靠性高。2.模塊化組合式結(jié)構(gòu)，使用靈活方便。3.編程簡單，便于普及。4.可進(jìn)行在線修改。5.網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實(shí)現(xiàn)分散式測控系統(tǒng)。6.與傳統(tǒng)的控制方式比較，線路簡單。,優(yōu)點(diǎn),.,5,PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理,一、PLC結(jié)構(gòu)示意圖,.,6,二、各組成部分的作用,2.存儲器,1.CPU,(1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。(2)將各種輸入信號取入。(3)把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求。,RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。,.,7,3.輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。,輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。,輸出三種形式：繼電器-低速大功率可控硅-高速大功率晶體管-高速小功率,輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。,.,8,編程設(shè)備:個(gè)人計(jì)算機(jī)。,4.編程設(shè)備,編程軟件：STEP7-Micro/WIN32,.,9,工作方式,CPU：等待命令。,PLC：運(yùn)行（RUN)后循環(huán)掃描。CPU從第一條指令開始執(zhí)行，執(zhí)行完最后一條指令又返回第一條，不斷循環(huán)。,.,10,1.I/O點(diǎn)數(shù)：各128位2.程序存儲器E2PROM2K3.數(shù)據(jù)存儲器1K3.指令執(zhí)行速度0.37s/指令4.高速計(jì)數(shù)（30MHz)6.有中斷7.可聯(lián)網(wǎng)，離線編程,S7-200主要功能,有四種CPU:CPU221,CPU222,CPU224,CPU226,8.可擴(kuò)展9.模擬量的輸入輸出10.指令類型：,.,11,編程語言,.,12,位（觸點(diǎn)）：寄存器和存儲器的每一位都是一個(gè)“繼電器觸點(diǎn)”。,觸點(diǎn)通斷與寄存器（存儲器）位的賦值關(guān)系：,PLC中有兩類“觸點(diǎn)”：常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。符號分別為：,.,13,(1)裝載指令LD（LOAD)，非裝載指令LDN（LOADNOT)從母線開始一個(gè)新邏輯行時(shí)，或開始一個(gè)邏輯塊時(shí)，輸入的第一條指令。LD：以常開觸點(diǎn)開始LDN：以常閉觸點(diǎn)開始,可編程控制器S7-200基本指令,輸入I0.0的值，輸出給Q0.0。若按鈕動(dòng)作（合），I0.0=1，Q0.01；若按鈕不動(dòng)作（開），I0.0=0，Q0.00。,輸入I0.0的值并取反，輸出給Q0.0。若按鈕動(dòng)作（合），I0.0=1，Q0.0=0；若按鈕不動(dòng)作（開),I0.0=0,Q0.0=1,.,14,(2)輸出指令輸出到輸出寄存器，同時(shí)輸出到對應(yīng)的輸出端口,可編程控制器S7-200基本指令,若Q0.0=1，輸出繼電器閉合；若Q0.0=0，輸出繼電器釋放,.,15,邏輯關(guān)系梯形圖語句表,LDI0.0AI0.1=Q0.0,A,當(dāng)I0.0與I0.1都“ON”時(shí)，則輸出Q0.0“ON”。,（3）與指令（A）(AND)，非與指令（AN）（ANDNOT）,說明：先輸入I0.0的值；再輸入I0.1的值，并將I0.0和I0.1的值相與；與的結(jié)果輸出到Q0.0,LDI0.0ANI0.1=Q0.0,AN,當(dāng)I0.0“ON”，I0.1“OFF”時(shí)則輸出Q0.0“ON”。,說明：先輸入I0.0的值；再輸入I0.1的值并取反，將I0.0的值和I0.1的取反值相與；與的結(jié)果輸出到Q0.0,.,16,邏輯關(guān)系梯形圖語句表,LDI0.0OI0.1=Q0.0,O,當(dāng)I0.0“ON”或者I0.1“ON”時(shí)，則輸出Q0.0“ON”。,（4）或指令（O，ON）(OR),說明：先輸入I0.0的值；再輸入I0.1的值，并將I0.0和I0.1的值相或；或的結(jié)果輸出到Q0.0,LDI0.0ONI0.1=Q0.0,ON,當(dāng)I0.0“ON”，或者I0.1“OFF”時(shí)，則輸出Q0.0“ON”。,說明：先輸入I0.0的值；再輸入I0.1的值并取反，將I0.0的值和I0.1的取反值相或；或的結(jié)果輸出到Q0.0,.,17,邏輯關(guān)系梯形圖語句表,（5）非指令（NOT）,LDI0.0NOT=Q0.0,NOT,說明：先輸入I0.0的值；再將I0.0的值求反，1變0，0變1；求反的結(jié)果輸出到Q0.0,將其左邊電路的結(jié)果求反,.,18,邏輯關(guān)系梯形圖語句表,LDI0.0OI0.2LDI0.1OI0.3ALD=Q0.0,先“I0.0或I0.2”，再“I0.1或I0.3”，再將兩塊的邏輯運(yùn)算結(jié)果相與，與的結(jié)果輸出到Q0.0,ALD,OLD,（6）塊與指令（ALD）（7）塊或指令（OLD),先“I0.0與I0.1”，再“I0.2與I0.3的反”，再將兩塊的邏輯運(yùn)算結(jié)果相或，或的結(jié)果輸出到Q0.0,LDI0.0AI0.1LDI0.2ANI0.3OLD=Q0.0,.,19,助記符語句表LDI0.1OQ0.0ANI0.0=Q0.0,助記符語句表LDNI0.0LDI0.1OQ0.0ALD=Q0.0,“塊與ALD”指令練習(xí),課堂練習(xí):試寫出語句表,.,20,“塊與”、“塊或”指令練習(xí)：寫出下列梯形圖的語句表,LDNI1.4AI0.3LDI3.2ANT16OLDLDNC24ONI1.2ALDOQ3.4=Q0.3,.,21,M3,A,B,C,KM,FU,QS,FR,異步機(jī)的直接起動(dòng)+過載保護(hù)繼電器接觸器控制,主電路,控制電路,采用PLC控制時(shí)，主電路接線不變,.,22,例1：異步機(jī)直接啟動(dòng)停止PLC控制,PLCI/O分配：I0.0:停車SB1I0.1:啟動(dòng)SB2Q0.0：KM,繼電器接線圖（對照）,.,23,異步機(jī)直接啟動(dòng)停止PLC控制:語句表及動(dòng)作過程分析,助記符語句表LDI0.1OQ0.0ANI0.0=Q0.0,（1）RUN后，語句表循環(huán)執(zhí)行假設(shè)SB1、SB2都不按下,（3）假設(shè)SB2按下，,（5）假設(shè)電機(jī)啟動(dòng)后，再按下SB1，,（4）假設(shè)電機(jī)啟動(dòng)后，SB1、SB2都不按下，,.,24,PLC外部接線限制,S7-200CPU224PLC控制器輸入接線端子只有14點(diǎn)：I0.0I0.7，I1.0I1.5輸出接線端子只有10點(diǎn)：Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1,.,25,電機(jī)的正反轉(zhuǎn)繼電器接觸器控制,KMR,M3,A,B,C,KMF,FU,QS,FR,主電路,控制電路,.,26,PLCI/O分配：SB1I0.0SBFI0.1SBRI0.2KMFQ0.0KMRQ0.1,例2：三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)PLC控制,.,27,LDI0.1OQ0.0ANI0.0ANQ0.1=Q0.0LDI0.2OQ0.1ANI0.0ANQ0.0=Q0.1,三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC正反轉(zhuǎn)控制編程,.,28,（8）堆棧操作及堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）,堆棧結(jié)構(gòu):共9個(gè)單元，每個(gè)單元1位,堆棧操作:先進(jìn)后出,.,29,（8）堆棧操作及堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（續(xù)）,CPU自動(dòng)堆棧操作：,.,30,助記符語句表LDI0.3AI0.5=Q0.0=Q0.1=Q0.2,CPU自動(dòng)堆棧操作：,.,31,（8）堆棧操作及堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（續(xù)）,LPS指令：,操作：復(fù)制棧頂?shù)?層的值，并向下壓一層,.,32,（8）堆棧操作及堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（續(xù)）,LRD指令,操作：復(fù)制第1層的值，裝到第0層,.,33,（8）堆棧操作及堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（續(xù)）,LPP指令,操作：將第0層的值彈出，其他層依次上移一層,.,34,（8）堆棧操作及堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（續(xù)）,LDSn指令,操作：復(fù)制第n層到棧頂，原來各層值依次下壓一層例：LDS2,.,35,（8）堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）舉例（續(xù)）,LPS：復(fù)制棧頂?shù)?層的值，向下壓一層,LRD：復(fù)制第1層的值，裝到第0層,LPP：將第0層的值彈出，其他層依次上移一層,.,36,（8）堆棧操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）舉例（續(xù)）,助記符語句表LDI0.3AI0.5LPSANI0.1=Q0.0LRDAT16=Q0.1LPPANI0.1=Q0.2,.,37,（9）定時(shí)器及定時(shí)器指令,時(shí)間常數(shù)（1-32767）,定時(shí)器編號37時(shí)鐘周期100ms,（1）當(dāng)輸入觸點(diǎn)斷開，IN0，定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值0。（2）當(dāng)輸入觸點(diǎn)接通，IN1，定時(shí)器開始定時(shí)，每一個(gè)時(shí)鐘，當(dāng)前值加1。（3）當(dāng)當(dāng)前值設(shè)定值時(shí)間常數(shù)時(shí)，定時(shí)器常開觸點(diǎn)ON，常閉觸點(diǎn)OFF。（4）定時(shí)時(shí)間=時(shí)鐘周期時(shí)間常數(shù)。（5）若IN仍為1，則當(dāng)前值仍繼續(xù)計(jì)數(shù)，直到最大值32767。（6）若輸入觸點(diǎn)斷開，定時(shí)器復(fù)位(常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，當(dāng)前值清0)。（7）當(dāng)前值、設(shè)定值都是16位有符號整數(shù)。（8）時(shí)鐘周期有三種，見下表：,說明：,通電延時(shí)定時(shí)器,通電延時(shí)定時(shí)器TON斷電延時(shí)定時(shí)器TOF保持型通電延時(shí)定時(shí)器TONR,輸入觸點(diǎn),.,38,（9）定時(shí)器及定時(shí)器指令,注：T0NR保持型通電延時(shí)定時(shí)器（輸入觸點(diǎn)接通時(shí)開始定時(shí)，輸入觸點(diǎn)斷開時(shí)，定時(shí)器位復(fù)位，當(dāng)前值不清0。若輸入觸點(diǎn)又接通，則繼續(xù)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器位置位）TON通電延時(shí)定時(shí)器（輸入觸點(diǎn)斷開時(shí)，定時(shí)器位復(fù)位，當(dāng)前值清0。輸入觸點(diǎn)接通時(shí)開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器位置位）TOF斷電延時(shí)定時(shí)器（輸入觸點(diǎn)接通時(shí)，定時(shí)器位復(fù)位，當(dāng)前值清0。輸入觸點(diǎn)斷開時(shí)開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器位置位）,.,39,動(dòng)作說明：當(dāng)I0.1閉合后，定時(shí)器T37開始定時(shí)。經(jīng)過100ms100=10s后，T37的常開觸點(diǎn)閉合,Q0.0=1，同時(shí)T37的常閉觸點(diǎn)斷開,Q0.1=0。,定時(shí)器指令舉例：,LDI0.1TONT37,100LDT37=Q0.0LDNT37=Q0.1,用定時(shí)器指令編寫的助記符語句表,.,40,例3：定時(shí)器應(yīng)用舉例(高頻加熱時(shí)間控制）,PLC分配I/O：I0.0SB1I0.1SB2Q0.0KMT37KT,.,41,PLC分配I/O：I0.0SB1I0.1SB2Q0.0KMT37KT,高頻加熱時(shí)間控制,.,42,例4：定時(shí)器應(yīng)用舉例：用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)。,Y起動(dòng)繼電器控制電路,I/O分配：SB1I0.0SB2I0.1KMQ0.0KMYQ0.1KMQ0.2KTT33,時(shí)間常數(shù)=500延時(shí)0.01s500=5s,.,43,用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng),I/O分配：SB1I0.0SB2I0.1KMQ0.0KMYQ0.1KMQ0.2KTT33,繼電器控制圖,.,44,用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng),I/O分配：SB1I0.0SB2I0.1KMQ0.0KMYQ0.1KMQ0.2KTT33,清華大學(xué)電機(jī)系電工學(xué)教研組唐慶玉編2003年10月16日,.,45,用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)編程,根據(jù)梯形圖和接線進(jìn)行編程,LDI0.1OQ0.0ANI0.0LPS=Q0.0ANQ0.2TONT33,500LRDANT33ANQ0.2=Q0.1,LPPLDT33OQ0.2ALDANQ0.1=Q0.2,；塊與,.,46,（10）計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器指令,個(gè)數(shù)：與定時(shí)器共用256個(gè)，C0C255三種類型：加計(jì)數(shù)器CTU，減計(jì)數(shù)器CTD，加減計(jì)數(shù)器CTUD,說明：當(dāng)復(fù)位輸入（R）電路斷開，CU端電路接通，CU輸入有一個(gè)上升沿，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1。當(dāng)當(dāng)前值設(shè)定值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。當(dāng)R端ON時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，當(dāng)前值清0。,LDI0.0LDI0.2CTDC5,100,LDI0.0LDI0.2CTUC4,100,LDI0.0LDI0.1LDI0.2CTUDC6,100,說明：當(dāng)CD端電路接通，CD輸入有一個(gè)上升沿，從設(shè)定值開始，當(dāng)前值減1。當(dāng)當(dāng)前值減至0時(shí)，停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。當(dāng)LD端ON時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，設(shè)定值PV重裝入當(dāng)前值。,說明：CU端的上升沿，當(dāng)前值加1；CD端的上升沿，當(dāng)前值減1。當(dāng)當(dāng)前值設(shè)定值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器位置位。當(dāng)R端ON時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，當(dāng)前值清0。,.,47,計(jì)數(shù)器指令梯形圖與時(shí)序圖,I0.0,I0