電器控制與可編程控制器

電器控制與可編程控制器第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章可編程序控制器概念及S7-200

可編程序控制器的綜述S7-200系列PLC第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC的產(chǎn)生和發(fā)展以往的順序控制由繼電器組成，如要改變控制的順序就必須改變控制器的硬件接線，使用起來不靈活。計算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生后，將計算機(jī)技術(shù)與繼電器結(jié)合產(chǎn)生了PLC。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出第一臺可編程控制器PDP-14。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC在規(guī)模和功能上向兩個方面發(fā)展大型PLC向高速、大容量和高功能方向發(fā)展。發(fā)展簡單經(jīng)濟(jì)的超小型PLC以適應(yīng)單機(jī)控制和小型自動化需要。第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月可編程控制器的定義和特點(diǎn)可編程控制器（ProgrammableController)縮寫為PC,為與個人計算機(jī)相區(qū)別可以縮寫為PLC。PLC的特點(diǎn):可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛；編程方便，以與使用；控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝和調(diào)試方便；維修方便，維修工作量??；功能完善（定時、計數(shù)、運(yùn)算、PID、過程控制等）。第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月可編程控制器的分類按容量（PLC的容量主要是PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)）分類：微型PLC（<64點(diǎn)）；小型PLC（64~256點(diǎn)）；中型PLC（256~2048點(diǎn)）；大型PLC（>2048點(diǎn)）。按結(jié)構(gòu)形式分類：箱體式結(jié)構(gòu)；（將PLC的基本部件如CPU板，輸入板，輸出板，電源板等緊湊地安裝在一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)）模塊式結(jié)構(gòu)。第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200結(jié)構(gòu)圖第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-300結(jié)構(gòu)圖第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-300結(jié)構(gòu)圖第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC的應(yīng)用順序控制；運(yùn)動控制；過程控制；數(shù)據(jù)處理；通信和聯(lián)網(wǎng)。PLC的組成電源CPU輸入接口輸出接口存儲器編程器外圍接口來自用戶至用戶用戶存儲器系統(tǒng)存儲器其他部件擴(kuò)展接口通信接口智能I/O接口第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC的工作原理PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。掃描周期：每一次掃描所用的時間。簡單的繼電器控制系統(tǒng)使用PLC的控制系統(tǒng)第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC的運(yùn)行過程電源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))更新時鐘、特殊寄存器CPU運(yùn)行方式STOPRUN執(zhí)行程序輸出處理執(zhí)行自診斷PLC正常YN存放自診斷錯誤結(jié)果NY致命錯誤CPU強(qiáng)制為STOP上電處理掃描過程出錯處理上電后PLC系統(tǒng)將進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設(shè)定等PLC進(jìn)入掃描工作過程后先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，在下來進(jìn)行時鐘和特殊寄存器的更新。當(dāng)CPU處于STOP狀態(tài)執(zhí)行自診斷檢查，當(dāng)CPU處于RUN狀態(tài)要先完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理后再進(jìn)行自診斷檢查。如果PLC檢查出錯，PLC表面的出錯指示燈就會亮，如果出現(xiàn)致命錯誤CPU會被強(qiáng)制為STOP方式。第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC的工作過程輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段輸入端子輸入映像寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子掃描周期輸入刷新輸出刷新輸入方式：集中采樣輸入方式立即輸入方式輸出方式：集中輸出立即輸出第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC編程語言系統(tǒng)軟件系統(tǒng)管理程序（運(yùn)行管理、存儲空間管理和系統(tǒng)自檢程序）用戶指令解釋程序標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用用戶程序指令表（STL)梯形圖（LAD)順序功能流程圖（SFC)梯形圖中的幾個概念：母線能流

第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC編程語言母線能流第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC與繼電器控制的區(qū)別控制邏輯工作方式控制速度限時控制計數(shù)控制設(shè)計和施工可靠性與可維護(hù)性價格PLC與微機(jī)的區(qū)別應(yīng)用范圍使用環(huán)境輸入/輸出程序設(shè)計系統(tǒng)功能運(yùn)算速度和存儲容量價格PLC與單板計算機(jī)的區(qū)別單板機(jī)不如PLC容易掌握單板機(jī)不如PLC使用簡單單板機(jī)不如PLC可靠第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC簡介型號輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)最大可擴(kuò)I/O(數(shù)字，模擬）CUP2216400，0CPU22286278，10CPU22414107168，35CPU224XP14，210，17168，38CPU22624167248，35基本單元第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC簡介擴(kuò)展單元類型型號輸入輸出數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM2218DC/AC/

16DCEM2224DC/繼電器

8DC/繼電器/ACEM2234DC

8DC

16DC4DC/繼電器

8DC/繼電器

16DC/繼電器模擬量擴(kuò)展模塊EM2314EM2322EM23541第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC簡介編程器簡易型有簡單的操作鍵及小面積的液晶顯示屏智能型裝有所需全部軟件的工業(yè)現(xiàn)場用便攜式計算機(jī)將計算機(jī)裝入編程軟件作為編程器程序存儲卡寫入器文本顯示器第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取S7-300將信息存于不同的存儲單元，每個單元有唯一的地址。要存取存儲區(qū)域的某一位，必須指定地址（存儲標(biāo)識符、字節(jié)地址和位號）。第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取使用這種字節(jié)尋址方式，可以按照字節(jié)、字或雙字來存取許多存儲區(qū)域（V、I、Q、M、S、L及SM)中的數(shù)據(jù)。若要存取CPU中的一個字節(jié)、字或雙字?jǐn)?shù)據(jù)，則必須以類似位尋址的方式給出地址（存儲器標(biāo)識符、數(shù)據(jù)大小以及該字節(jié)、字或雙字的起始字節(jié)地址。第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取輸入過程映象寄存器：I外部輸入觸點(diǎn)輸入端子線圈I0.0常開觸點(diǎn)I0.0常閉觸點(diǎn)與PLC的輸入端子對應(yīng)，接收從外部敏感元件或開關(guān)元件發(fā)來的信號。編程時使用常開常閉觸點(diǎn)。只能由外部信號驅(qū)動，不能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動，也不能直接輸出帶動負(fù)載。每次掃描周期的開始，CPU對物理輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并將采樣值寫入輸入過程映像寄存器中?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取其中數(shù)據(jù)。第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取輸出過程映象寄存器：Q輸出端子外部電源（內(nèi)部常開觸點(diǎn)）（內(nèi)部常閉觸點(diǎn)）與PLC的輸出端子對應(yīng)，以控制外部負(fù)載。由程序執(zhí)行結(jié)果激勵，還可以使用常開常閉觸點(diǎn)。每次掃描周期的結(jié)尾，CPU將輸出過程映像寄存器中的數(shù)值復(fù)制到物理輸出點(diǎn)上。可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取其中數(shù)據(jù)。第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取變量存儲區(qū)：VV存儲器存儲程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，也可以用來保存與工序或任務(wù)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取V存儲器中的數(shù)據(jù)。輸入輸出繼電器與輸入輸出端子之間的對應(yīng)關(guān)系第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取位存儲區(qū)：M位存儲區(qū)作為控制繼電器來存儲中間操作狀態(tài)和控制信息?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取位存儲器中的數(shù)據(jù)。定時器存儲區(qū)：T定時器用于時間累計，其分辨率（時基增量）分為1ms、10ms和100ms三種。定時器的數(shù)目取決于CPU的型號。定時器有兩種形式：當(dāng)前值：16位有符號整數(shù)，存儲定時器所累計的時間。定時器位：按照當(dāng)前值和預(yù)置值的比較結(jié)果置位或者復(fù)位。預(yù)置值是定時器指令的一部分。第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取計數(shù)器存儲區(qū)：C計數(shù)器可以用于累計其輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)。CPU提供了三種類型的計數(shù)器：一種只能減計數(shù)；一種只能增計數(shù)；另外一種既可以增計數(shù)，又可以減計數(shù)。計數(shù)器的數(shù)目由CPU的型號決定。計數(shù)器有兩種形式：當(dāng)前值：16位有符號整數(shù)，存儲累計值。計數(shù)器位：按照當(dāng)前值和預(yù)置值的比較結(jié)果來置位或復(fù)位。預(yù)置值是計數(shù)器指令的一部分。第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取高速計數(shù)器對高速事件計數(shù)，它獨(dú)立于CPU的掃描周期。高速計數(shù)器有一個32位的有符號整數(shù)計數(shù)值。高速計數(shù)器：HC累加器：AC累加器是可以象存儲器一樣使用的讀寫設(shè)備。例如可以用它來向子程序傳遞參數(shù)，也可以從子程序返回參數(shù)，以及用來存儲計算結(jié)果。S7-200提供4個32bit累加器(AC0~AC3)?？梢杂貌煌闹噶畎醋止?jié)、字或雙字來存取累加器中的數(shù)值。第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取第27頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取特殊存儲器：SMSM位為CPU與用戶程序之間傳遞信息提供了一種手段?？梢杂眠@些位選擇和控制S7-200CPU的一些特殊功能。第28頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存取模擬量輸入：AIS7-200將模擬量值轉(zhuǎn)換成1個字長(16位)的數(shù)字量。用區(qū)域標(biāo)識符(AI)、數(shù)據(jù)長度(W)及字節(jié)的起始地址來存取這些值。因?yàn)槟M輸入量