電器與可編控制器原理及應(yīng)用

第二章繼電器-接觸器控制系統(tǒng)第一節(jié)概述一、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的作用

1、實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、停止、反向、調(diào)速的控制。

2、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制和同一設(shè)備多點(diǎn)控制。

3、實(shí)現(xiàn)順序控制和閉鎖。

4、實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)和設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)。二、電路圖的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

1、在圖中，所有的電器元件都是用一定的符號(hào)來(lái)表示。

2、電器符號(hào)是一門電氣技術(shù)領(lǐng)域中的工程語(yǔ)言。三、電路圖的用途及原則

1、電路圖的用途

1）了解設(shè)備的工作原理

2）線路測(cè)試、設(shè)備維護(hù)、查找故障

3)設(shè)備安裝及接線

2、電路圖的繪制原則:主電路：粗線，繪在左或上部控制線路：細(xì)線，繪在右或下部控制線路的電源線分列兩邊，按電器元件的動(dòng)作順序由上而下或者由左到右平行繪制對(duì)具有循環(huán)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，應(yīng)給出工作循環(huán)圖，萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和行程開(kāi)關(guān)應(yīng)繪出動(dòng)作程序和動(dòng)作位置兩條以上導(dǎo)線連接處用小圓點(diǎn)表示電氣連接，每一接點(diǎn)標(biāo)一編號(hào)，左單右雙，以線圈為界限同類電器在文字符號(hào)前或后加序號(hào)區(qū)分所有電器元件不畫實(shí)際外形，而用標(biāo)準(zhǔn)圖形和文字符號(hào)表示。器件的各部分分別畫在完成作用的地方。各電器部件的狀態(tài)處于未動(dòng)作前的狀態(tài)。主電路控制電路電源線電源線輔助觸點(diǎn)線圈主觸點(diǎn)同類電器四、閱讀和分析控制線路圖的方法1、首先了解工藝過(guò)程及控制要求；2、搞清控制系統(tǒng)中各電機(jī)、電器的作用以及它們的控制關(guān)系；3、主電路、控制電路分開(kāi)閱讀或分析；3、電路圖的表示方法集中表示法半集中表示法分開(kāi)表示法符號(hào)√×＋－△意義線圈得電線圈斷電觸點(diǎn)閉合觸點(diǎn)斷開(kāi)延時(shí)動(dòng)作記錄電器動(dòng)作和觸點(diǎn)狀態(tài)采用下列符號(hào)4、控制電路中，根據(jù)控制要求按自上而下、自左而右的順序進(jìn)行讀圖或分析；5、同一個(gè)電器的所有線圈、觸頭不論在什么位置都相同的名字；6、原理圖上所有電器，必須按國(guó)家統(tǒng)一符號(hào)標(biāo)注，且均按未通電狀態(tài)表示；7、繼電器、接觸器的線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)；8、控制順序只能由控制電路實(shí)現(xiàn)，不能由主電路實(shí)現(xiàn)。電氣制圖基礎(chǔ)知識(shí)GB6988-86《電氣制圖》GB6988.1-86《電氣制圖術(shù)語(yǔ)》GB6988.2-86《電氣制圖一般規(guī)則》GB6988.3-86《電氣制圖系統(tǒng)圖和框圖》GB6988.4-86《電氣制圖電路圖》GB6988.5-86《電氣制圖接線圖和接線表》GB6988.6-86《電氣制圖功能表圖》GB6988.7-86《電氣制圖邏輯圖》GB4728-85《電氣圖用圖形符號(hào)》GB7159-87《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則》系統(tǒng)圖或框圖

系統(tǒng)圖或框圖是指用符號(hào)或帶注釋的框，概略表示系統(tǒng)或分系統(tǒng)的基本組成、相互關(guān)系及其主要特征的一種簡(jiǎn)圖。位置圖、布局圖

位置簡(jiǎn)圖或位置圖是表示成套裝置、設(shè)備或裝置中各個(gè)項(xiàng)目的位置的一種簡(jiǎn)圖或一種圖。電路圖電路圖（電氣原理圖）：用圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)表示電路、設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系，而不考慮其實(shí)際位置的一種簡(jiǎn)圖。目的是便于詳細(xì)理解作用原理，分析和計(jì)算電路特性。第二節(jié)控制線路的基本電路一、控制線路組成控制線路電源電路，由電源保護(hù)和電源開(kāi)關(guān)組成主電路，它作用于被控對(duì)象的電路控制電路，它起邏輯判斷、記憶、順序動(dòng)作等作用輔助電路，包括保護(hù)、顯示和報(bào)警電路二、控制電路控制電路一般由邏輯電路、記憶（自鎖）電路、順序動(dòng)作電路組成。1、基本邏輯電路（1）“與”邏輯電路由繼電器、接觸器、按鈕開(kāi)關(guān)等的觸點(diǎn)和一個(gè)繼電器線圈串聯(lián)而構(gòu)成（2）“或”邏輯電路由繼電器、接觸器、按鈕開(kāi)關(guān)等的常觸點(diǎn)并聯(lián)后和一個(gè)繼電器線圈串聯(lián)而構(gòu)成SB1SB2KMKMKMSB2（3）“非”邏輯電路觸點(diǎn)SB和觸點(diǎn)KA2的狀態(tài)相反，具有“非”的功能。2、自鎖電路由接觸器（繼電器）、接觸器（繼電器）自身的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)、按鈕開(kāi)關(guān)構(gòu)成。啟動(dòng)按鈕按下松開(kāi)后，接觸器（繼電器）還保持通電狀態(tài)。直到按下停止按鈕為止3、順序動(dòng)作電路其它的接觸器（繼電器）動(dòng)作后，接觸器（繼電器）才能動(dòng)作第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制線路一、全電壓直接啟動(dòng)1、用開(kāi)關(guān)直接啟動(dòng)線路用開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電機(jī)電源的接通和斷開(kāi)缺點(diǎn)：無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控和自控M3~ABCKMFUQSB'C'KMSBa.點(diǎn)動(dòng)控制動(dòng)作過(guò)程觸頭（KM）打開(kāi)按鈕松開(kāi)線圈（KM）斷電

電機(jī)停轉(zhuǎn)。觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB）

線圈（KM）通電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；控制電路主電路2、用接觸器直接啟動(dòng)線路b.電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行自保持KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起動(dòng)按鈕停車按鈕KM注意：接觸器線圈電壓380V時(shí)，采用此種接線方式。動(dòng)畫1動(dòng)畫2QSFRM3~ABCKMFU方法一：用復(fù)合按鈕。c.點(diǎn)動(dòng)+連續(xù)運(yùn)行SB3：點(diǎn)動(dòng)SB2：連續(xù)運(yùn)行控制關(guān)系主電路控制電路動(dòng)畫M3~ABCKMFU方法二：加中間繼電器（KA）?？刂脐P(guān)系SB3：點(diǎn)動(dòng)SB2：連續(xù)運(yùn)行FR動(dòng)畫二、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制KMFKMFSB1SBFFRKMRKMRKMRSBRM3~ABCKMFFUQSFR

該電路必須先停車才能由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)或由反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)。SBF和SBR不能同時(shí)按下，否則會(huì)造成短路！操作過(guò)程：SBF正轉(zhuǎn)SBR反轉(zhuǎn)停車SB1正轉(zhuǎn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制—加互鎖互鎖作用：正轉(zhuǎn)時(shí)，SBR不起作用；反轉(zhuǎn)時(shí)，SBF不起作用。從而避免兩觸發(fā)器同時(shí)工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRM3~ABCKMFFUQSFRKMRSBR互鎖KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制—雙重互鎖KMRM3~ABCKMFFUQSFR電器互鎖機(jī)械互鎖雙保險(xiǎn)機(jī)械互鎖（復(fù)合按鈕）電器互鎖（互鎖觸頭）1、電機(jī)的Y－起動(dòng)KM3閉合，電機(jī)接成Y形；KM2閉合，電機(jī)接成形。三、降電壓?jiǎn)?dòng)控制線路KMFUQSFR電機(jī)A'xB'yC'zKM-YKM-主電路接通電源延時(shí)KTKM-KM-YY轉(zhuǎn)換完成SB2KMKTKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起動(dòng)控制電路FR2、串電阻（電抗）降壓?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)時(shí)，在定子繞組中串接電阻。實(shí)例行程控制

行程控制實(shí)質(zhì)為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只是在行程的終端要加限位開(kāi)關(guān)。正程逆程BAKMRM3~ABCKMFFUQSFR行程控制電路（1）正程限位開(kāi)關(guān)STASTB逆程至右極端位置撞開(kāi)STA

動(dòng)作過(guò)程SB2正向運(yùn)行電機(jī)停車（反向運(yùn)行同樣分析）

控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位開(kāi)關(guān)行程控制(2)--自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)正程逆程電機(jī)工作要求：1.能正向運(yùn)行也能反向運(yùn)行

2.到位后能自動(dòng)返回電機(jī)STaSTb自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制電路

限位開(kāi)關(guān)采用復(fù)合式開(kāi)關(guān)。正向運(yùn)行停車的同時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)反向運(yùn)行；反之亦然。關(guān)鍵措施KMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb＃1電機(jī)M1控制要求：

1.M1起動(dòng)后，M2才能起動(dòng)

2.M2可單獨(dú)停＃2電機(jī)M2實(shí)例：順序控制順序控制電路（1）：兩電機(jī)只保證起動(dòng)的先后順序，沒(méi)有延時(shí)要求。

FUKM2FR2ABCFUM3~ABCKM1FR1M3~主電路控制電路KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1順序控制電路(2)：M1起動(dòng)后，M2延時(shí)起動(dòng)。FRSB2KM1KT

KM2

延時(shí)

KM2

M1起動(dòng)KTM2起動(dòng)主電路同前KM1SB1SB2KTKM1KM2KM2KM2KT控制電路四、電路中的保護(hù)措施（1）短路保護(hù)

防止電動(dòng)機(jī)突然流過(guò)短路電流而引起繞組、導(dǎo)線絕緣及機(jī)械上的嚴(yán)重?fù)p壞，或防止電源損壞。

常用的短路保護(hù)元件：熔斷器、過(guò)電流繼電器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)。（2）長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)

防止因電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載導(dǎo)致電機(jī)等電氣設(shè)備因發(fā)熱而升溫引起設(shè)備絕緣損壞。常用的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)元件：熱繼電器。（3）零壓（欠壓）保護(hù)

防止因電源電壓消失或降低而可能發(fā)生的不容許故障。常用的零壓（欠壓）保護(hù)元件：欠電壓繼電器

（4）零勵(lì)磁保護(hù)防止因勵(lì)磁電流消失或降低而可能發(fā)生的不容許故障。常用的零勵(lì)磁保護(hù)元件：欠電流繼電器（5）正反接觸器閉鎖保護(hù)防止接觸器同時(shí)動(dòng)作。保護(hù)元件：接觸器的輔助觸點(diǎn)第六節(jié)控制線路設(shè)計(jì)原則控制線路設(shè)計(jì)的基本要求：滿足生產(chǎn)工藝要求電路力求簡(jiǎn)單、布局合理、電器元件選擇正確并得到充分利用安全可靠，能長(zhǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)有各種保護(hù)和防止發(fā)生故障的環(huán)節(jié)便于操作安裝和維修設(shè)計(jì)方法：經(jīng)驗(yàn)法——憑借實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，用基本線路和典型環(huán)節(jié)加以合理組合邏輯分析法——利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具設(shè)計(jì)的方法了解生產(chǎn)工藝過(guò)程要求選擇自動(dòng)控制方法和原則設(shè)計(jì)原理圖選器件和整定參數(shù)繪出安裝圖安裝、調(diào)試、修改、完善設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題：1、盡量減少觸點(diǎn)數(shù)量，簡(jiǎn)化線路：2、合理安排電器元件連接線路，減少連接導(dǎo)線，保障實(shí)用安全：同一電器的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)靠得很近，不要接在電源的不同相上，以免短路3、一條控制線路中，不能有兩個(gè)交流電器線圈串聯(lián)兩電器觸點(diǎn)動(dòng)作有先后線圈吸合后阻抗變大先吸合的分壓大，分壓小的可能吸不上等效感抗減小，電流增大，時(shí)間長(zhǎng)了可能燒壞線圈4、控制電源一端接地時(shí)應(yīng)防止意外事故發(fā)生5、避免寄生電路：在控制電路的動(dòng)作過(guò)程中或事故發(fā)生情況下，意外接通的電路避免線路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象發(fā)生：由于觸頭動(dòng)作時(shí)間的影響，使程序不能完成轉(zhuǎn)換，因而可能發(fā)生誤動(dòng)作原意：1KM得電經(jīng)延時(shí)后2KM得電，同時(shí)使1KM失電實(shí)際：如果2KM觸頭動(dòng)作的暫態(tài)時(shí)間大于KT觸頭釋放時(shí)間，則2KM尚未自保，KT已斷1）時(shí)間繼電器：是一種觸點(diǎn)能延時(shí)通或斷的控制電器?？梢詫?shí)現(xiàn)從0.05s~幾十小時(shí)的延時(shí)按延時(shí)性質(zhì)分得電延時(shí)型：(延時(shí)吸合)線圈得電后，開(kāi)始延時(shí)延時(shí)時(shí)間到，觸頭動(dòng)作。失電延時(shí)型：（延時(shí)釋放）線圈得電時(shí)，觸頭立即動(dòng)作線圈失電時(shí)，開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)到則觸頭復(fù)位。簡(jiǎn)單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持停止按鈕起動(dòng)按鈕特點(diǎn)：小電流控制大電流。

以下控制電路能否實(shí)現(xiàn)即能點(diǎn)動(dòng)、又能連續(xù)運(yùn)行思考KMSB1KMSB2FRSB

可編程控制器及其系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的重要手段，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？删幊炭刂破鲝V泛地應(yīng)用于冶金、化工、交通、電力、制造等領(lǐng)域。是現(xiàn)代工業(yè)控制的支柱技術(shù)之一。本部分使學(xué)生初步了解可編程控制器在工廠自動(dòng)化中的應(yīng)用，掌握基本的工作原理和編程方法，了解和掌握在工廠自動(dòng)化實(shí)踐中使用可編程控制器進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。

第三章可編程序控制器第一節(jié)可編程序控制器系統(tǒng)的產(chǎn)生與定義一PLC產(chǎn)生

上世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)控制了。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜性，編程難度高、難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價(jià)格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的工業(yè)控制，主要還是以繼電—接觸器組成控制系統(tǒng)。1968年，美國(guó)最大的汽車制造商——通用汽車制造公司（GM），為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低成本。發(fā)展歷程1968年美國(guó)通用汽車公司GM公開(kāi)招標(biāo)，尋求一種新的控制裝置。1969年DEC公司推出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并試用成功。接著，美國(guó)MODICON公司也開(kāi)發(fā)出可編程序控制器，我國(guó)74年開(kāi)始研制，77年開(kāi)始應(yīng)用。

70年代中期，美日一些廠家將微處理器引入可編程控制器，從而徹底打破了可編程控制器作為繼電控制系統(tǒng)替代品的框框。70年代末期到80年代初，為解決各廠家的可編程控制器系統(tǒng)各自為政、無(wú)法互聯(lián)的局面，GM開(kāi)始制訂MAP(ManufacturingAutomationProtocol)，可編程控制器網(wǎng)絡(luò)走上標(biāo)準(zhǔn)化道路。90年代，迅速發(fā)展的各種網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)被廣泛地集成在可編程控制器系統(tǒng)中，可編程控制器及其相關(guān)系統(tǒng)為工廠自動(dòng)化提供一種全集成自動(dòng)化TIA的解決方案。可編程控制器的名稱1980年美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA正式命名：ProgrammableController可編程控制器早期的PLC是用來(lái)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。現(xiàn)在PLC是指可編程控制器ProgrammableController，而不是可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）。注意PC，PLC，IPC（IndustrialPersonalComputer）的區(qū)別可編程控制器的定義1-8國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)IEC1131中做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。二繼電接觸器控制系統(tǒng)及其存在的問(wèn)題（1）繼電接觸器控制系統(tǒng)定義:用導(dǎo)線將各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械。（2）繼電接觸器控制系統(tǒng)特點(diǎn)：由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，能在一定范圍內(nèi)（特別是在工作模式固定、工作方式簡(jiǎn)單的場(chǎng)合）滿足自動(dòng)控制的需要繼電接觸器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題（1）控制要求愈來(lái)愈復(fù)雜，采用繼電器的類型和數(shù)量就不得不大量增加，電器之間的連接也就非常復(fù)雜，使控制柜的體積非常龐大，大大增加了生產(chǎn)控制柜的難度；（2）在繼電接觸器控制系統(tǒng)中，一個(gè)繼電器或一條連線出現(xiàn)故障，都會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的不正常，而且由于系統(tǒng)的復(fù)雜，給查找和排除故障帶來(lái)困難，維修非常不便；(3)當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原來(lái)的接線和控制柜就要改接或更換，因此繼電接觸器控制系統(tǒng)的通用性和靈活性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。三PLC的特點(diǎn)（1）編程簡(jiǎn)單,容易掌握

目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。（2）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高

工業(yè)生產(chǎn)要求控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境下可靠地工作。故障原因：1.外界惡劣環(huán)境引起(如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障),有偶發(fā)性。2.器件失效引起，永久性。通過(guò)器件選擇、硬件(屏蔽、濾波、電源調(diào)整保護(hù)、隔離、自診斷)、軟件(故障檢測(cè)、信息保護(hù)、看門狗)、結(jié)構(gòu)(模塊結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)入手提高M(jìn)TBF、減少M(fèi)TTR。(含冗余技術(shù))平均無(wú)故障時(shí)間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)平均修復(fù)時(shí)間MTTR(MeanTimeToRepair)（3）通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。（4）縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)調(diào)試的周期

由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。（5）體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便四PLC的分類(按照結(jié)構(gòu)、規(guī)模、性能)按結(jié)構(gòu)分：整體式

它將電源、CPU和少量I/O(開(kāi)關(guān)量)組裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，稱為基本單元。當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不足或需要諸如模擬量I/O等功能時(shí)就需要通過(guò)扁平電纜(并行內(nèi)部總線)連接擴(kuò)展單元。小型可編程控制器較多地采用這種形式，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，成本降低。S7-200基本單元擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊模塊式可編程控制器的各個(gè)功能模塊在結(jié)構(gòu)上也以單獨(dú)的模塊形式出現(xiàn)，如電源模塊，中央處理模塊，各種I/O模塊，他們通過(guò)一個(gè)共同的基板或者機(jī)架上的內(nèi)部總線構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)一般在中大型、高檔產(chǎn)品中采用。隨著近年來(lái)小型產(chǎn)品高檔化的發(fā)展趨勢(shì)，在小型系統(tǒng)中也有出現(xiàn)。Series90?-70按規(guī)模分類可編程控制器的規(guī)模以所配置的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量小型：I/O點(diǎn)數(shù)<128，用戶程序容量<1kW中型：I/O點(diǎn)數(shù)128-1024(or2048)，用戶程序容量2-4kW大型：I/O點(diǎn)數(shù)>1024(upto8kandmore)，用戶程序容量數(shù)十,數(shù)百kW

應(yīng)該指出大、中、小的規(guī)模主要是指I/O點(diǎn)數(shù)，程序容量在目前的多數(shù)可編程控制器中是可以擴(kuò)展，擴(kuò)展后可達(dá)數(shù)十兆。根據(jù)性能分類低檔：性能主要局限于原來(lái)的繼電器控制系統(tǒng)的替代品。功能主要是各種邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)，移位等。主要配置開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊。中檔：除了低檔可編程控制器具備的功能外，中檔產(chǎn)品具備了諸如數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳遞、比較、代碼轉(zhuǎn)換等功能，開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)也較多，另外有模擬量I/O和遠(yuǎn)程I/O，其中遠(yuǎn)程I/O借助于通訊功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。高檔：除了中低檔產(chǎn)品的功能外，高檔產(chǎn)品借助于其一個(gè)或多個(gè)高性能的微處理器為工業(yè)應(yīng)用提供了大量的高級(jí)功能，諸如浮點(diǎn)運(yùn)算、文件管理，往往提供了對(duì)上，對(duì)下的多種網(wǎng)絡(luò)通訊方式，高檔產(chǎn)品是一個(gè)完整系列產(chǎn)品，為整個(gè)工廠自動(dòng)化提供了一個(gè)完整的解決方案。Example:SIEMENSExample:MatsushitaSeries90?-30Example:SchneiderTSXNezaModiconTSXQuantum

TSXPremium

TSXMomentumTSXMicroTSXCompactCPU存儲(chǔ)器外設(shè)接口擴(kuò)展接口電源外部設(shè)備（編程器等）擴(kuò)展單元、特殊功能單元等輸入狀態(tài)寄存器輸出狀態(tài)寄存器輸入接口輸出接口現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)輸出信號(hào)PLC基本結(jié)構(gòu)框圖五PLC的構(gòu)成六PLC的發(fā)展趨勢(shì)

（1）大型網(wǎng)絡(luò)化（2）多功能（3）高可靠性（4）高兼容性（5）小型化、低成本、簡(jiǎn)單易用（6）編程語(yǔ)言向高層次發(fā)展七PLC的應(yīng)用

（1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制（2）位置控制（3）過(guò)程控制（4）數(shù)據(jù)處理（5）通信聯(lián)網(wǎng)（6）在CIMS中的應(yīng)用小結(jié)PLC產(chǎn)生的背景PLC、PC，IPCPLC的特點(diǎn)PLC的分類PLC的應(yīng)用第二節(jié)PLC的硬件結(jié)構(gòu)一PLC的等效電路

（1）輸入部分由用戶輸入設(shè)備組成（2）控制部分繼電器控制線路（3）輸出部分由用戶輸出設(shè)備組成繼電器-接觸器控制系統(tǒng)由以下三部分組成：PLC的控制系統(tǒng)也可以認(rèn)為由輸入部分、控制部分、輸出部分組成，PLC的控制部分由程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。COM1STKMX400X407Y430COMY437Y430T450M100X400Y430電源輸出繼電器邏輯控制輸入繼電器X401Y430SBPLC的等效電路PLC的內(nèi)部由許多軟繼電器（觸發(fā)器）組成。輸入部分：等效輸入繼電器。邏輯控制部分：由用戶程序?qū)崿F(xiàn)的邏輯關(guān)系。構(gòu)成邏輯電路的元件是等效編程元件。輸出部分：等效輸出繼電器。PLC為用戶提供的繼電器一般是：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。這些稱為PLC的元素。輸入、輸出繼電器與外部用戶輸入、輸出設(shè)備連接。其他的跟外部沒(méi)有聯(lián)系，叫內(nèi)部繼電器。二PLC各硬件組成部分的作用2.存儲(chǔ)器1.CPU(1)從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。(2)將各種輸入信號(hào)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(qǐng)求。RAM：存儲(chǔ)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。3.輸入、輸出模塊：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。輸出模塊作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，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。輸入模塊作用：將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。編程設(shè)備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。4.編程設(shè)備用戶可以通過(guò)鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運(yùn)行時(shí)，還可以對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

98

3

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7

6

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4(DELT)CLR手持式的編程器5、電源模塊

對(duì)PLC內(nèi)部電路供電6、各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展。三PLC軟件系統(tǒng)1、系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、及診斷程序等。2、用戶程序用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，用戶編制的程序。四PLC常用的I/O模塊1、通用的I/O模塊（1）開(kāi)關(guān)量的輸入模塊的基本原理開(kāi)關(guān)量輸入模塊的作用是接收現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。每個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路可以等效為一個(gè)輸入繼電器按照電源的不同分為：直流輸入模塊交流輸入模塊交直流輸入模塊直流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路交流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路（2）開(kāi)關(guān)量的輸出模塊的基本原理開(kāi)關(guān)量輸出模塊的作用是將PLC的輸出信號(hào)傳給外部負(fù)載（用戶設(shè)備）。并將PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)。每個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路可以等效為一個(gè)輸入繼電器輸出三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率開(kāi)關(guān)量繼電器輸出接口電路開(kāi)關(guān)量可控硅輸出接口電路開(kāi)關(guān)量晶體管輸出接口電路（2）開(kāi)關(guān)量I/O模塊的外部接線輸入模塊的外部接線匯點(diǎn)式分隔式輸入端子結(jié)構(gòu)形式匯點(diǎn)式輸入分隔式輸入輸出模塊的外部接線匯點(diǎn)式分隔式輸出端子結(jié)構(gòu)形式匯點(diǎn)式輸出分隔式輸出IEC1131為可編程控制器定義了四種編程語(yǔ)言：梯形圖LadderDiagram指令列表InstructionList功能圖FunctionDiagram結(jié)構(gòu)化文本StructureText第三節(jié)PLC的編程語(yǔ)言一PLC梯形圖

可編程控制器的梯形圖程序類似于繼電器控制線路梯形圖的形式。傳統(tǒng)的繼電器控制線路是通過(guò)硬接線來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，而可編程控制器的梯形圖通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制。梯形圖編程方法簡(jiǎn)單，修改靈活方便，保留了繼電器控制線路形象、直觀的特點(diǎn)。繼電控制線路梯形圖主回路控制回路繼電控制線路梯形圖起?？刂芇LC等效電路接點(diǎn)母線線圈連線梯形圖中的基本元素：電源母線Powerrails連線（連接元素）LinkElements接點(diǎn)Contacts線圈Coils功能和功能塊FunctionsandFunctionBlocks梯形圖元素-母線Powerrails

梯形圖被限制在左右兩根豎線內(nèi)，這兩根豎線被分別稱之為左、右母線。右母線可以被明確表示，也可以在圖中省略。左電源母線的狀態(tài)在任何時(shí)刻都為on；右電源母線沒(méi)有狀態(tài)定義。梯形圖元素-連線LinkElements

連線元素又分為水平連線和垂直連線。連線元素的狀態(tài)也可以被標(biāo)注為“ON”或“OFF”，分別對(duì)應(yīng)于布爾運(yùn)算中的1或0。連線的狀態(tài)(linkstate)與能量流(powerflow)是同義詞。水平連線垂直連線連線-水平連線

水平連線元素用一個(gè)水平線表示。水平連線元素將其左側(cè)元素狀態(tài)傳遞到其右側(cè)元素。水平連線連線-垂直連線

垂直連線元素是由一個(gè)垂線以及垂線兩邊與其相交的一個(gè)或多個(gè)水平連線組成。垂直連線的狀態(tài)是對(duì)其左側(cè)水平連線狀態(tài)的“或”，也就是說(shuō):如果垂線左側(cè)所有相連的水平連線的狀態(tài)均為“OFF”，則垂直連線的狀態(tài)為“OFF”；如果垂線左側(cè)相連的水平連線中有一個(gè)或幾個(gè)的狀態(tài)均為“ON”，則垂直連線的狀態(tài)為“ON”；垂直連線的狀態(tài)被復(fù)制到其右側(cè)相連的水平連線而不會(huì)影響其左側(cè)相連的水平連線狀態(tài)。垂直連線梯形圖元素-接點(diǎn)Contacts

接點(diǎn)對(duì)其右端的水平連線賦值，所賦的值等于該接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的布爾變量(input,output,ormemoryvariable)的某個(gè)函數(shù)與其左端水平連線的狀態(tài)的布爾“與”。接點(diǎn)不改變其對(duì)應(yīng)布爾變量的值。常開(kāi)接點(diǎn)常閉接點(diǎn)梯形圖元素-線圈Coils

線圈將其左側(cè)連線狀態(tài)或變化的某個(gè)函數(shù)賦予其對(duì)應(yīng)的布爾變量。線圈梯形圖特點(diǎn)：

1、梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，每一個(gè)邏輯行起于左母線，然后是接點(diǎn)的各種連接，最后終于繼電器線圈。

2、圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的每位觸發(fā)器，它是軟繼電器。

3、梯形圖中，一般情況下，某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器接點(diǎn)則可以無(wú)限引用，可以是常開(kāi)接點(diǎn)，也可以是常閉接點(diǎn)。

4、梯形圖是PLC形象化的編程手段，梯形圖兩端是沒(méi)有任何電源可接的。梯形圖中沒(méi)有真實(shí)的物理電流流動(dòng)，而僅是“概念”電流，是用戶程序解算中滿足輸出執(zhí)行條件的形象表示方式?！案拍睢彪娏髦荒軓淖蟮接遥瑢哟胃淖冎荒芟壬虾笙隆?/p>

5、輸入繼電器供PLC接受外部輸入信號(hào)，而不能由內(nèi)部其他繼電器的接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的接點(diǎn)，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。輸入繼電器的接點(diǎn)表示相應(yīng)的輸入信號(hào)。

6、輸出繼電器供PLC作輸出控制用。它通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出模塊對(duì)應(yīng)的輸出開(kāi)關(guān)（晶體管、雙向可控硅、繼電器觸點(diǎn)）去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。當(dāng)梯形圖中輸出繼電器線圈滿足接通條件時(shí)，就表示在對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)有輸出信號(hào)。

７、ＰＬＣ的內(nèi)部繼電器不能作輸出控制用，其接點(diǎn)只能供ＰＬＣ內(nèi)部使用。８、當(dāng)ＰＬＣ處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，ＰＬＣ就開(kāi)始按照梯形圖符號(hào)排列的先后順序（從上到下、從左到右）逐一處理。9、每一接點(diǎn)和線圈均對(duì)應(yīng)有一編號(hào)。不同類型的PLC，其編號(hào)方法不一。二、語(yǔ)句表在形式上類似計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言，用指令的助記符來(lái)編程的，不同的ＰＬＣ使用的助記符不一樣。如：ＬＤ，ＯＲ，ＡＮＤＮＯＴ，ＯＵＴＰＬＣ語(yǔ)句表達(dá)式由操作碼和操作數(shù)兩部分組成的，其格式操作碼操作數(shù)（指令）（數(shù)據(jù)）三、控制系統(tǒng)流程圖在形式上類似與、或、非等邏輯圖西門子的叫FBD（FunctionBlockDiagramProgrammingLanguage

）四、邏輯方程式或布爾代數(shù)式第四節(jié)PLC的基本工作原理一、掃瞄CPU分時(shí)操作------掃瞄

掃瞄：從存儲(chǔ)器存放的第一條用戶程序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按地址號(hào)遞增的順序逐條掃瞄用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃瞄完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃瞄周期，然后再?gòu)念^開(kāi)始掃瞄，并周而復(fù)始地重復(fù)。理解PLC掃瞄的含義，與PC機(jī)工作方式有什么不同，掃瞄周期。影響周期的因數(shù)二、程序執(zhí)行過(guò)程

理解三個(gè)階段的作用1、輸入采樣階段（輸入處理）

在此階段，PLC以掃描方式順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài)(ON或OFF)讀入到輸入映像寄存器中寄存起來(lái)，稱為對(duì)輸入信號(hào)的采樣或輸入刷新。在程序執(zhí)行階段即使輸入狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。2、程序執(zhí)行階段（程序處理）

PLC按順序掃描執(zhí)行程序。每掃描到一條指令時(shí)，所需的輸入狀態(tài)或其他元素狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，而將執(zhí)行結(jié)果寫入到元素映像寄存器中。這就是說(shuō)，對(duì)于每個(gè)元素來(lái)說(shuō)，元素映像寄存器中寄存的內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化。3、輸出刷新階段

（輸出處理）

當(dāng)程序執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)將元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再去驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備(或負(fù)載)，這就是PLC的實(shí)際輸出。三、對(duì)輸入輸出的處理規(guī)則

1、輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入采樣階段所刷新的數(shù)據(jù)。

2、輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于程序執(zhí)行結(jié)果。

3、輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)工作周期的輸出刷新階段存入到輸出鎖存電路中數(shù)據(jù)確定。

4、輸出端子上的輸出狀態(tài)，由鎖存電路中數(shù)據(jù)確定。

5、程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)，由輸入映像寄存器和輸出狀態(tài)映像寄存器中讀出。四、信息刷新方式信息刷新方式有多種一般來(lái)說(shuō)，輸入刷新在采樣階段，輸出刷新在輸出階段。有的PLC可以定時(shí)刷新，有的有專門的刷新指令。五、輸入/輸出滯后現(xiàn)象產(chǎn)生原因：

1、PLC的工作方式

2、輸入濾波器的滯后作用和輸出繼電器的機(jī)械滯后作用第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí)4.1概述4.2硬件系統(tǒng)編程工具Cpu主機(jī)模塊HMI人機(jī)界面I/O擴(kuò)展模塊功能模塊通信模塊編程軟件STEP7-Micro/WIN由CPU、存儲(chǔ)器、基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等組成當(dāng)主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)擴(kuò)展。I/O的點(diǎn)數(shù)不同（4點(diǎn)、8點(diǎn)、16點(diǎn)）、性質(zhì)不同（DI、DO、AI、AO等）、供電電壓不同（DC24v、AC220V等）完成某些特殊功能的控制任務(wù)。如：運(yùn)動(dòng)控制、特殊通信等4.2.1硬件系統(tǒng)基本構(gòu)成4.2.2主機(jī)結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)1.主機(jī)模塊特點(diǎn)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小,有一定的高速計(jì)數(shù)功能和通信功能,適合于點(diǎn)數(shù)較少或特定的控制系統(tǒng)使用.無(wú)擴(kuò)展功能和221相比最多可以擴(kuò)展2個(gè)模塊,應(yīng)用更廣泛的全功能控制器.和前兩者相比,程序存儲(chǔ)容量擴(kuò)大一倍,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量擴(kuò)大四倍,可以擴(kuò)展7個(gè)模塊,由內(nèi)置時(shí)鐘,有更強(qiáng)大的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力,使用最多.大部分功能和224cn相同,但是它的存儲(chǔ)容量增加了,高速計(jì)數(shù)器的能力增強(qiáng)了.最大的區(qū)別是在主機(jī)上增加了2輸入/1輸出的模擬量單元和一個(gè)通信口,適合在少量模擬量信號(hào)的系統(tǒng)中使用.和224相比,程序存儲(chǔ)量擴(kuò)大了一倍，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量增加到10kb，具有2個(gè)通信接口。用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。2、CPU模塊的主要特點(diǎn)和技術(shù)規(guī)范1）供電電壓：直流24V和交流220V、2）輸出方式：晶體管（DC）和繼電器（DC/AC）。3）集成電源：主機(jī)集成24V直流電源，可以直接用于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的供電。4）高速計(jì)數(shù)：可以捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)，輸入脈沖200kHz。5）脈沖輸出：用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。6)集成模擬電位器：可以改變對(duì)應(yīng)的特殊寄存器的數(shù)值。7）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：用于對(duì)信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制。3、存儲(chǔ)系統(tǒng)1）保持型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：cpu提供一個(gè)超級(jí)電容器，在CPU掉電時(shí)保存完整的RAM存儲(chǔ)器。根據(jù)CPU的模塊類型，超級(jí)電容可保存RAM存儲(chǔ)器達(dá)幾天之久。2）永久存儲(chǔ)器：CPU提供一個(gè)EEPROM來(lái)永久保持用戶程序選擇的數(shù)據(jù)區(qū)，以及CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。3）存儲(chǔ)卡：可移動(dòng)的存儲(chǔ)器，可選件，很少使用。上載程序下載的程序存于CPU存儲(chǔ)器的RAM區(qū)。為了永久保存，CPU會(huì)同時(shí)自動(dòng)地把用戶程序及CPU組態(tài)拷貝到EEPROM中。上載程序當(dāng)從CPU上載一個(gè)程序時(shí)，用戶程序及CPU配置從RAM中上載到個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）。當(dāng)上載數(shù)據(jù)時(shí)，存于EEPROM中的永久數(shù)據(jù)同存于RAM中剩下的數(shù)據(jù)（如果有的話）合并，然后把完整的數(shù)據(jù)傳到個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）上。CPU掉電時(shí)自動(dòng)保持位存儲(chǔ)器（M）區(qū)域的數(shù)據(jù)如果設(shè)為保持，則當(dāng)CPU模塊掉電時(shí)，M存儲(chǔ)器前14個(gè)字節(jié)（MB0到MB13）會(huì)完整保存到EEPROM中。開(kāi)機(jī)后恢復(fù)存儲(chǔ)器開(kāi)機(jī)后，CPU會(huì)從EEPROM向RAM中恢復(fù)用戶程序和CPU配置開(kāi)機(jī)后，CPU檢查RAM存儲(chǔ)器，確認(rèn)超級(jí)電容器是否已成功保存了RAM存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。如果成功保存，那么RAM存儲(chǔ)器的保持區(qū)將不變。如果RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容沒(méi)有保持下來(lái)（如意外掉電后），CPU會(huì)清除RAM的存儲(chǔ)器（包括保持和非保持區(qū)）并置保持?jǐn)?shù)據(jù)丟失標(biāo)志位（SM0.2）為1.定義存儲(chǔ)器保持范圍當(dāng)電源掉電時(shí)，最多可以定義6個(gè)可選擇的要保持的存儲(chǔ)區(qū)。V,M,C,T.對(duì)于定時(shí)器，只有TONR可以保持。缺省設(shè)置是M存儲(chǔ)器是不保持的。4.2.3I/O的擴(kuò)展及功能的擴(kuò)展1.I/O擴(kuò)展模塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊模擬量擴(kuò)展模塊2.特殊功能擴(kuò)展模塊1）調(diào)制解調(diào)器模塊EM241EM241Modem模塊替代連于CPU通訊口的外部Modem功能。與一個(gè)連有EM241的S7-200系統(tǒng)進(jìn)行通訊，您只需在遠(yuǎn)端的個(gè)人計(jì)算機(jī)上連接一個(gè)外置Modem并安裝。STEP7-Micro/Win，可以使用STEP7-Micro/WinModem擴(kuò)展向?qū)ソM態(tài)EM241Modem模塊。2)定位模塊EM253用于高精度的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。3）PROFIBUS-DP模塊EM2774)以太網(wǎng)模塊cp243-1IT5)Siwarexms稱重模塊：用于簡(jiǎn)單稱重和測(cè)力，功能就是測(cè)量傳感器電壓，然后將電壓值轉(zhuǎn)換為重量值。6）脈寬調(diào)制模塊7）脈沖輸出模塊8）SINAUTMD720-3調(diào)制解調(diào)器3.I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址4.人機(jī)界面4.3內(nèi)部資源4.3.1軟元件（軟繼電器）1.定義：PLC中的輸入/輸出、內(nèi)部存儲(chǔ)單元、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等。

軟元件有不同的功能，有固定的地址。軟元件的數(shù)量決定了可編程控制器

的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種PLC的軟元件的數(shù)量是有限的。2.特點(diǎn)：1）看不見(jiàn)、摸不到，也不存在物理性的觸點(diǎn)。2）每個(gè)軟元件可提供無(wú)限多個(gè)常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)。3）體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)。4.4軟元件及尋址方式1.數(shù)據(jù)類型

字節(jié)B（8位）

字W（16位）

雙字D（32位）BOOL（1位）

字符串（字節(jié)）

實(shí)數(shù)（32位）

2.軟元件直接尋址1）輸入繼電器（I）

輸入繼電器位于PLC存儲(chǔ)器的輸入過(guò)程映像寄存器區(qū)，其外部有一對(duì)物理的

輸入端子與之對(duì)應(yīng)，該觸點(diǎn)用于接收外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)。2)輸出繼電器（Q）

輸出繼電器位于PLC存儲(chǔ)器的輸出過(guò)程映像寄存器區(qū)，都有一個(gè)PLC上的物理

輸出端子與之對(duì)應(yīng)。3）通用輔助繼電器（M）

通用輔助繼電器（或中間繼電器）位于PLC存儲(chǔ)器位存儲(chǔ)區(qū)，其作用和繼電器

接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在PLC中沒(méi)有外部的輸入端子或輸出

端子與之對(duì)應(yīng)，因此它不受外部信號(hào)的直接控制，其觸點(diǎn)也不能直接驅(qū)動(dòng)外部

負(fù)載，主要用來(lái)在程序設(shè)計(jì)中處理邏輯控制任務(wù)。4）特殊繼電器（SM）5）變量存儲(chǔ)器（V）6）局部變量存儲(chǔ)器（L）7）定時(shí)器（T）8）順序控制繼電器（S）9）計(jì)數(shù)器（C）10)模擬量輸入映像寄存器（AI）11)模擬量輸出映像寄存器（AQ）12）累加器3.間接尋址

直接尋址方式是直接使用存儲(chǔ)器或寄存器的元件名稱和地址編號(hào)，根據(jù)這個(gè)地址

可以立即找到該數(shù)據(jù)。

間接尋址方式是指數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器或寄存器中，在指令中只出現(xiàn)數(shù)據(jù)所在單元

的內(nèi)存地址的地址。稱為地址指針。處理內(nèi)存中連續(xù)地址中的數(shù)據(jù)時(shí)很方便。1）建立指針2）用指針來(lái)存放數(shù)據(jù)3）修改指針第5章PLC基本指令及程序設(shè)計(jì)5.1PLC的基本邏輯指令理解邏輯堆棧一、S7-300的組成部件功能導(dǎo)軌是S7-300的機(jī)架電源（PS）將電網(wǎng)電壓(120/230V)所需的24VDC

工作電壓中央處理單元（CPU）執(zhí)行用戶程序

附件：存儲(chǔ)器模塊，后備電池接口模塊

（IM）連接兩個(gè)機(jī)架的總線信號(hào)模塊（SM）

數(shù)字量/模擬量把不同的過(guò)程信號(hào)與S7-300相匹配

附件：總線連接器，前連接器功能模塊（FM）完成定位、閉環(huán)控制等功能通訊處理器CP連接可編程控制器

附件：電纜、軟件、接口模塊第八節(jié)SIMATICS7-300PLC二、S7-300的擴(kuò)展能力槽號(hào) 1 2 3 4 5 67 89 10 11CPUIMSFM本機(jī)PSPSIMRIMRPSIMRPS0123一個(gè)機(jī)架只能裝八個(gè)信號(hào)模塊或功能模塊三、S7-300的編程方式簡(jiǎn)介

程序構(gòu)成：

組織塊OB

FB

FC

DB

OB是系統(tǒng)操作程序與用戶應(yīng)用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運(yùn)行，CPU不同，OB塊也不同，OB1是主程序循環(huán)塊，在任何情況下，它都是需要的。根據(jù)過(guò)程控制的復(fù)雜程度，可將所有程序放人OBI中進(jìn)行線性編程，或?qū)⒊绦蛴貌煌倪壿媺K加以結(jié)構(gòu)化，通過(guò)OB1調(diào)用這些邏輯塊.FB,FC實(shí)際上是用戶子程序，分為帶“記憶”的功能塊FB和不帶“記憶”的功能塊FC

數(shù)據(jù)塊DB是用戶定義的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)，也可以被打開(kāi)或關(guān)閉，DB可以是屬于某個(gè)FB的情景數(shù)據(jù)塊，也可以是通用的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，用于FB或FC。S7CPU還提供標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)功能塊(SFB,SFC)，它們是預(yù)先編好的，經(jīng)過(guò)測(cè)試集成在S7CPU中的功能程序庫(kù)。用戶可以直接調(diào)用它們，高效地編制自已的程序。(1)系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū):RAM類型，用于存放操作數(shù)據(jù)(I/0、位存儲(chǔ)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等).(2)裝載存儲(chǔ)區(qū):物理上是CPU模塊的部分RAM，加上內(nèi)t的EEPRUM或選用的可拆卸FEPRUM卡，用于存放用戶程序.(3)工作存儲(chǔ)區(qū):物理上占用CPU模塊中的部分RAM，其存儲(chǔ)內(nèi)容是CPU運(yùn)行時(shí)，所執(zhí)行的用戶程序單元(邏輯塊和數(shù)據(jù)塊)的復(fù)制件.四、S7-300的存儲(chǔ)器S7-300的存儲(chǔ)器構(gòu)成由I、Q、M、L、T、C、DB、PI、PQ組成1、輸入I：過(guò)程輸入映像表掃描周期開(kāi)始。操作系統(tǒng)讀取過(guò)程輸入值并錄入表中，在處理過(guò)程中，程序使用這些值。2、輸出Q：過(guò)程輸出映像表在掃描周期中，程序計(jì)算輸出值并存放在該表中。在掃描周期結(jié)束后。操作系統(tǒng)從表中讀取輸出值，并傳送到過(guò)程輸出口.3、位存儲(chǔ)區(qū)M：存放程序運(yùn)算的中間緒果4、外設(shè)輸入PI，外設(shè)輸出PQ:

外設(shè)存儲(chǔ)區(qū)允許直接訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備5、定時(shí)器T6、計(jì)數(shù)器C7、臨時(shí)本地?cái)?shù)據(jù)L8、數(shù)據(jù)塊DB五、S7-300模塊的編址PS CPU SM SM SM SM SM SM SM模塊1 24 5 6 7 8 9 10槽號(hào)地址0.0地址0.7地址1.0地址1.7多層組態(tài)中的DI/DO編址機(jī)架

0槽123 45678910 11機(jī)架

396.0to99.7100.0to103.7104.0to107.7108.0to111.7112.0to115.7116.0to119.7120.0to123.7124.0to127.7IM(接受)PS機(jī)架

264.0to67.768.0to70.772.0to75.776.0to79.780.0to83.784.0to87.788.0to91.792.0to95.7IM(接受)PS機(jī)架

1IM(接受)32.0to35.736.0to39.744.0to47.748.0to51.752.0to55.756.0to59.760.0to63.740.0to43.7PS0.0to3.720.0to23.724.0to27.728.0to31.712.0to15.716.0to19.74.0to7.78.0to11.7IM(發(fā)送)CPUPS標(biāo)準(zhǔn)型CPUsCPU312CPU313CPU314CPU315-2DPCPU317-2DPCPU318-2故障安全型CPUsCPU315F-2DPCPU317F-2DP緊湊型CPUsCPU312CCPU313CCPU313C-2PtPCPU313C-2DPCPU314C-2PtPCPU314C-2DP六、S7-300CPU模塊介紹標(biāo)準(zhǔn)型CPUs2CPU314

SIEMENSSFBAFDC5VFRCERUNSTOPRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300電池MPI縮短了設(shè)備運(yùn)行時(shí)間減少了指令執(zhí)行時(shí)間降低了工程費(fèi)用工程工具和運(yùn)行軟件的理想運(yùn)行平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)減少了運(yùn)行費(fèi)用微存儲(chǔ)卡(MMC)無(wú)需電池保護(hù)項(xiàng)目存儲(chǔ)在MMC中通過(guò)MMC簡(jiǎn)單的升級(jí)程序減小了外形尺寸模板寬度僅為40mm緊湊型CPUs七、S7-300PLC數(shù)字量模塊1、SM321數(shù)字量模塊

數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程送來(lái)的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號(hào)電平

兩種輸入方式：

直流輸入

交流輸入.

數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號(hào)模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸人模塊2、SM322數(shù)字量輸出模塊

SM322數(shù)字量輸出模塊將S7-300內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成過(guò)程所要求的外部信號(hào)電平，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等.

按負(fù)載回路使用的電源不同分為:直流輸出模塊交流輸出模塊交直流兩用輸出模塊晶體管輸出方式的模塊，只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊;可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊;繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊.按愉出開(kāi)關(guān)器件的種類不同又可分為:晶體管輸出方式可控硅輸出方式繼電器觸點(diǎn)輸出方式從響應(yīng)速度上看:晶體管響應(yīng)最快繼電器最慢從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度看以繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。

數(shù)字量輸出模塊SM322有七種型號(hào)16點(diǎn)晶體管輸出32點(diǎn)晶體管輸出16點(diǎn)可控硅輸出8點(diǎn)晶體管輸出8點(diǎn)可控硅輸出8點(diǎn)繼電器輸出16點(diǎn)繼電器輸出模擬量模塊的用途生產(chǎn)過(guò)程物理量標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)傳感器變送器?

壓力?

溫度?

流量?

速度?pH值?

粘性?

等±500mV±1V±5V±10V±20mA4...20mA等DAC

PQW...PQW...:::PQW...模擬量輸出模塊MR模塊ADC結(jié)果存儲(chǔ)器PIW...PIW...:::PIW...模擬量輸入模塊CPU::::::LPIW304TPQW320:模擬執(zhí)行器

物理量......................................八、S7-300PLC模擬量模塊

1、SM331

模擬量輸人[簡(jiǎn)稱模入(AI)]模塊SM331目前有兩種規(guī)格型號(hào)：一種是8X12位模塊，另一種是2X12位模塊。前者是8通道的輸人模塊，后者是2通道的輸入模塊。

它可以直接輸人電壓、電流、電阻，熱電偶等信號(hào)正確使用步驟：先確定量程塊位置，然后進(jìn)行測(cè)量參數(shù)設(shè)置2、332SM332有2X12位和4X12位兩種形式的模塊。前者是2通道的模擬量輸出模塊（簡(jiǎn)稱模出AO），后者是4通道的模擬童翰出模塊。注意兩線變送器和四線變送器的區(qū)別九、S7-300PLC指令

L1(Q4.0)S1(I0.0)S2(I0.1)

L2(Q4.1)電路圖基本邏輯指令：與,或I0.2I0.3>=1=Q4.2O I0.2O I0.3= Q4.2I0.0I0.1Q4.0Q4.1LAD=Q4.0&I0.0I0.1=Q4.1FBDA I0.0A I0.1= Q4.0= Q4.1STLI0.2I0.3Q4.2L3(Q4.2)S3(I0.2)S4(I0.3)ORAND基本邏輯指令：異或(XOR)X I0.4X I0.5= Q4.0I0.4I0.5XOR=Q4.0I0.4I0.5I0.4I0.5Q4.0LAD

>=1=Q4.0&I0.4I0.5&I0.4I0.5FBDSTLA I0.4AN I0.5OAN I0.4A I0.5= Q4.0常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)，傳感器和符號(hào)輸入端

的信號(hào)

狀態(tài)檢查信號(hào)狀態(tài)“1”符號(hào)/指令檢查

結(jié)果檢查信號(hào)狀態(tài)“0”符號(hào)/指令檢查

結(jié)果有輸入端

有電壓?jiǎn)?無(wú)有無(wú)101Yes1LAD:

常開(kāi)觸點(diǎn)0&FBD:AIx.ySTL:ANIx.ySTL:&FBD:LAD:常閉觸點(diǎn)

No0

Yes1

No0

No0

Yes1

Yes1

No0過(guò)程PLC程序中的解釋動(dòng)作不動(dòng)作傳感器

是...動(dòng)作不動(dòng)作常開(kāi)

觸點(diǎn)傳感器

是...常閉

觸點(diǎn)常開(kāi)點(diǎn)與常閉點(diǎn)任務(wù)：當(dāng)

S1動(dòng)作和S2不動(dòng)作時(shí)，在所有三個(gè)例子中燈應(yīng)該點(diǎn)亮!I1.0I1.1Q4.0I1.0I1.1Q4.0.......I1.0.......I1.1.......Q4.0Q4.0I1.0I1.1&Q4.0I1.0I1.1&Q4.0I1.0I1.1&.......I1.0.......I1.1.......Q4.0.......I1.0.......I1.1.......Q4.0軟件I1.0S1I1.1S2I1.0S1I1.1S2I1.0S1I1.1S2Q4.0可編程控制器LightLightLightQ4.0可編程控制器Q4.0可編程控制器FDBSTLLAD硬件I1.0I1.1Q4.0I1.0I1.1I1.0I1.1I1.0I1.1賦值，置位，復(fù)位(S)Q4.1I1.2I1.3I1.2&SQ4.1I1.3AI1.2

AI1.3

SQ4.1置位(R)Q4.1I1.4I1.4>=1RQ4.1I1.5OI1.4

OI1.5

RQ4.1復(fù)位I1.5()Q4.0I1.0I1.1I1.0&=Q4.0I1.1AI1.0

AI1.1

=Q4.0賦值LADFBDSTL觸發(fā)器的置位/復(fù)位SRRQSI1.2I1.3M0.0=Q5.3復(fù)位

優(yōu)先SRSQRI1.2I1.3M0.0Q5.3AI1.2

SM0.0

AI1.3

RM0.0

AM0.0

=Q5.3RSSQRI1.3I1.2M0.0=Q5.3置位

優(yōu)先RSRQSI1.3I1.2M0.0Q5.3AI1.3

RM0.0

AI1.2

SM0.0

AM0.0

=Q5.3LADFBDSTL邊沿檢測(cè)PI1.0I1.1M1.0M8.0NI1.0I1.1M1.1M8.1LADI1.0I1.1P=&M1.0M8.0I1.0I1.1N=&M1.1M8.1FBD

A I1.0 A I1.1 FP M1.0 = M8.0

A I1.0

A I1.1

FN M1.1

= M8.1

STLI1.0I1.1RLOM1.0M8.0M8.1M1.1OB1-循環(huán)例如定時(shí)器：接通延時(shí)(SD)LADT4S_ODTTVSQBCD

BIRI0.7I0.5S5T#35sQ4.5MW0QW6FBDS_ODTTVQ

BIRI0.7I0.5S5T#35sMW0QW6T4BCD=Q4.5SSTL

A I0.7 L S5T#35s SD T4 A I0.5 R T4 L T4 T MW0 LC T4 T QW6 A T4 = Q4.5例如S處的RLOR處的RLO定時(shí)器

操作Q時(shí)間值:0...9990,01s<--0,1s<--1s<--10s<--00011011S5TIME

數(shù)據(jù)類型

定時(shí)器：關(guān)斷延時(shí)(SF)STL

A I0.7 L S5T#35s SF T4 A I0.5 R T4 L T4 T MW0 LC T4 T QW6 A T4 = Q4.5LADT4S_OFFDTTVSQBCD

BIRI0.7I0.5S5T#35sQ4.5MW0QW6FBDS_OFFDTTVQ

BIRI0.7I0.5S5T#35sMW0QW6T4BCD=Q4.5S例如S處的RLOR處的RLO定時(shí)器

操作QSTEP7中的S5計(jì)數(shù)器STL

A I0.4 CU C5 A I0.5 CD C5 A I0.3 L C#20 S C5 A I0.7 R C5 L C5 T MW4 LC C5 T QW6 A C5 = Q4.3LADFBDQI0.4I0.5CUI0.7C#20S_CUDCDSI0.3PVRQ4.3

CVCV_BCDMW4QW6C5QQI0.4I0.5CUI0.7C#20S_CUDCDSI0.3PVRQ4.3

CVCV_BCDMW4QW6C5=Q第四章PLC控制系統(tǒng)第一節(jié)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

1、最大限度的滿足設(shè)備的控制要求。

2、在滿足控制要求的前提下，系統(tǒng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使