第十二可編程控制器

第十二可編程控制器第一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的產(chǎn)生

最先出現(xiàn)在美國(guó)1968年，通用汽車(chē)公司(GM)提出了研制一種新型控制器的要求應(yīng)具備以下十大條件：（1）編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；（2）維護(hù)方便;（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；（6）在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；

（7）輸入可以是交流115V（即用美國(guó)的電網(wǎng)電壓）；（8）輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；（9）在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需要很小的變更；（10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4KB。第二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上。以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，稱為PLC。美國(guó)MODICON公司也開(kāi)發(fā)出同名的控制器

1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)

1973年，西歐國(guó)家也研制出他們的第一臺(tái)可編程控制器

我國(guó)從1974年也開(kāi)始研制可編程序控制器，1977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。目前它已經(jīng)大量地應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域概述-可編程控制器的產(chǎn)生

第三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一進(jìn)入80年代以來(lái)，中央處理器使用16位/32位微處理器，輸入輸出模塊和外圍電路采用中、大規(guī)模、超大規(guī)模的集成電路，在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比、應(yīng)用方面都有了新的突破。PLC已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，稱為可編程序控制器（ProgrammableController），簡(jiǎn)稱為PC，但與（PersonalComputer）的簡(jiǎn)稱PC相區(qū)別，一般仍簡(jiǎn)稱為PLC（ProgrammableLogicController）。概述-可編程控制器的產(chǎn)生

第四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一PLC=微機(jī)技術(shù)+傳統(tǒng)的繼電器/接觸器，計(jì)算機(jī)：完善、靈活、通用繼電器控制系統(tǒng)：簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等PLC硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件,寫(xiě)入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)。概述-可編程控制器的產(chǎn)生第五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的定義

國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)曾于1982年11月、1985年1月、1987年2月頒發(fā)了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案?！翱删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)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(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！惫I(yè)計(jì)算機(jī)第六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的基本組成至用戶設(shè)備中央處理器CPU(控制電路、運(yùn)算器和寄存器)電源存儲(chǔ)器編程器輸入接口輸出接口外圍接口來(lái)自用戶設(shè)備至用戶設(shè)備第七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一中央處理器（CPU）：PLC的核心，指揮PLC有條不紊地工作。不同PLC的CPU芯片不同，有采用通用芯片的，如8031、8051、8086、80286等，有采用廠家自行設(shè)計(jì)的專用芯片的，如西門(mén)子公司的S7-200系列。存儲(chǔ)器

系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)程序，固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接修改。

用戶存儲(chǔ)器：包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）。用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)各種用戶程序。用戶功能存儲(chǔ)器用來(lái)存放（記憶）用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等，構(gòu)成了PLC的各種內(nèi)部器件，稱為“軟元件”。輸入輸出接口：PLC與外界連接的接口。輸入輸出的信號(hào)有開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N類型。電源：小型整體式PLC具備開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源。擴(kuò)展接口：將擴(kuò)展單元與基本單元相連。通信接口：使PLC與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它的PLC或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。智能I/O接口：滿足更復(fù)雜的控制功能的需要。編程器：供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有簡(jiǎn)易型和智能型（圖形編程器）。概述-可編程控制器的基本組成第八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的工作原理

電源ON內(nèi)部處理輸入處理（輸入傳送、遠(yuǎn)程I/O）通信服務(wù)（外設(shè)、CPU、總線服務(wù)）更新時(shí)鐘、特殊寄存器CPU運(yùn)行方式執(zhí)行程序輸出處理執(zhí)行自診斷PLC正常存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果致命錯(cuò)誤CPU強(qiáng)制為STOPRUNSTOPYNNYRUN第九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器主要技術(shù)指標(biāo)

1.輸入/輸出點(diǎn)數(shù)可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的PLC大小的一個(gè)重要的參數(shù)。2.存儲(chǔ)容量表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。3.掃描速度可編程控制器采用循環(huán)掃描方式工作，完成1次掃描所需的時(shí)間叫做掃描周期。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長(zhǎng)度和PLC產(chǎn)品的類型。PLC中CPU的類型、機(jī)器字長(zhǎng)等直接影響PLC運(yùn)算精度和運(yùn)行速度。4.指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和?？删幊炭刂破鞯木幊讨噶钤蕉啵浖δ芫驮綇?qiáng)，但掌握應(yīng)用也相對(duì)較復(fù)雜。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。5.通信功能通信有PLC之間的通信和PLC與其他設(shè)備之間的通信。通信主要涉及通信模塊，通信接口，通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。PLC的組網(wǎng)和通信能力也已成為PLC產(chǎn)品水平的重要衡量指標(biāo)之一第十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的分類1.按I/O點(diǎn)數(shù)和功能分類輸入、輸出端子的數(shù)目之和被稱作PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)稱I/O點(diǎn)數(shù)。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256～1024之間大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上第十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.按結(jié)構(gòu)形式分類整體式PLC模塊式PLC

S7-200S7-226S7-300第十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的特點(diǎn)

1）編程簡(jiǎn)單，使用方便2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性3）功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性能價(jià)格比高4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量少，維修方便5）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

6）體積小、重量輕、能耗低，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品。

第十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC的主要差異

1）PLC工作環(huán)境要求比PC低，PLC抗干擾能力強(qiáng)；2）PLC編程比PC簡(jiǎn)單易學(xué)；3）PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短；4）PC應(yīng)用領(lǐng)域與PLC不同；5）PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，（一般ms級(jí)），而PC的響應(yīng)速度快（為微秒級(jí)）；6）PLC維護(hù)比PC容易。第十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一PLC與繼電器控制的區(qū)別組成器件不同，PLC中是軟繼電器觸點(diǎn)數(shù)量不同，PLC編程中無(wú)觸點(diǎn)數(shù)的限制；實(shí)施控制的方法不同，PLC是主要軟件編程控制，而繼電器控制依靠硬件連線完成。

第十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的應(yīng)用

1.邏輯控制：邏輯控制，定時(shí)控制與順序邏輯控制2.運(yùn)動(dòng)控制：如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。3.過(guò)程控制：應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)

4.數(shù)據(jù)處理：用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制：可編程序控制器與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。第十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的發(fā)展

1.向高集成、高性能、高速度，大容量發(fā)展2.向普及化方向發(fā)展3.向模塊化、智能化發(fā)展4.向軟件化發(fā)展5.向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展第十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一概述-可編程控制器的發(fā)展

第十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一西門(mén)子S7-200S7--200系列小型PLC（MicroPLC）可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本以及功能強(qiáng)大的指令集使得S7--200PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。S7--200產(chǎn)品的多樣化以及基于Windows的編程工具，使您能夠更加靈活地完成自動(dòng)化任務(wù)。第十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一S7--200CPUS7--200CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC第二十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一S7--200擴(kuò)展模塊第二十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一STEP7--Micro/WIN編程軟件第二十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一顯示面板文本顯示器（TD200和TD200C）TP070和TP170觸摸屏第二十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一S7-200與主站連接第二十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一STEP7--Micro/WIN創(chuàng)建用戶程序STEP7--Micro/WIN提供三種編輯器來(lái)創(chuàng)建程序梯形圖（LAD）語(yǔ)句表（STL）功能塊圖（FBD）。第二十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一語(yǔ)句表（STL）STL編輯器按照文本語(yǔ)言的形式顯示程序第二十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一梯形圖（LAD）LAD編輯器的特點(diǎn)LAD編輯器以圖形方式顯示程序，與電氣接線圖類似。第二十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一功能塊圖（FBD）FBD編輯器的特點(diǎn)FBD編輯器以圖形方式顯示程序，由通用邏輯門(mén)圖形組成第二十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一SIMATIC和IEC1131--3指令集的選擇S7--200提供兩種指令集用于完成各種自動(dòng)化任務(wù)。IEC指令集符合PLC編程的IEC1131--3標(biāo)準(zhǔn)，而SIMATIC指令集是專門(mén)為S7--200設(shè)計(jì)的。第三十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一指令集位邏輯指令觸點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)：常開(kāi)觸點(diǎn)指令（LD、A和O）常閉觸點(diǎn)指令（LDN、AN和ON）立即觸點(diǎn)立即觸點(diǎn)并不依賴于S7--200的掃描周期刷新，它會(huì)立即刷新。常開(kāi)立即觸點(diǎn)指令（LDI、AI和OI）常閉立即觸點(diǎn)指令（LDNI、ANI和ONI）在指令執(zhí)行時(shí)得到物理輸入值，但過(guò)程映像寄存器并不刷新。取反指令取反指令（NOT）第三十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一觸點(diǎn)指令第三十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一R觸點(diǎn)指令第三十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一線圈輸出輸出指令（=）立即輸出（=I）置位和復(fù)位置位（S）復(fù)位（R）第三十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一邏輯堆棧指令棧裝載與ALD棧裝載或OLD邏輯推入棧LPS邏輯讀棧LRD復(fù)制堆棧中的第二個(gè)值到棧頂。邏輯彈出棧LPP邏輯彈出棧指令彈出棧頂?shù)闹?，堆棧的第二個(gè)棧值成為新的棧頂值。第三十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS觸發(fā)器指令置位優(yōu)先觸發(fā)器置位信號(hào)(S1)和復(fù)位信號(hào)（R）都為真時(shí)，輸出為真。復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器當(dāng)置位信號(hào)（S）和復(fù)位信號(hào)（R1）都為真時(shí)，輸出為假。第三十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一比較指令數(shù)值比較比較指令用于比較兩個(gè)數(shù)值：IN1=IN2IN1>=IN2IN1<=IN2IN1>IN2IN1<IN2IN1<>IN2字節(jié)比較操作B是無(wú)符號(hào)的。整數(shù)比較操作I是有符號(hào)的。雙字比較操作D是有符號(hào)的。實(shí)數(shù)比較操作R是有符號(hào)的。第四十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一比較指令第四十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一

SIMATIC計(jì)數(shù)器指令

增計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器增/減計(jì)數(shù)器第四十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一數(shù)字運(yùn)算指令加、減、乘、除指令加法減法IN1+IN2=OUTIN1--IN2=OUTIN1+OUT=OUTOUT--IN1=OUT乘法除法IN1*IN2=OUTIN1/IN2=OUTIN1*OUT=OUTOUT/IN1=OUT第四十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一比例/積分/微分（PID）回路控制指令PID回路指令（包含比例、積分、微分回路