哈工大PLC精品课件1.ppt

,,学习情境一S7200可编程控制器基本模块的使用,1.1概述1.2PLC的硬件组成1.3PLC的软件系统1.4PLC的工作过程1.5建立PLC与计算机的连接（STEP-7MICRO/WIN入门）,1.1概述,PLC在早期是一种开关逻辑控制装置，被称为可编程序逻辑控制器ProgrammableLogicController，简称PLC。随着计算机技术和通信技术的发展，PLC采用微处理器作为其控制核心，它的功能已不再局限于逻辑控制的范畴。因此，1980年美国电气制造协会NEMA将其命名为ProgrammableControllerPC，但为避免与个人计算机PersonalComputer的简称PC混淆，习惯上仍将其称为PLC。,1.1.1PLC的定义,国际电工委员会（IEC）于1982年11月1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。,PLC的定义,PLC的产生与发展,PLC的应用领域,PLC与其他工业控制系统的比较,PLC与继电接触器控制系统的比较,PLC与计算机控制系统的比较,PLC的特点,,请同学们结合右边的主题写一篇关于PLC在某个领域应用的综述,PLC的基本组成,PLC主要由CPU模块、输入/输出模块、电源模块和外部设备组成,,整体式,组合式,PLC的基本分类,小型机常采用整体式,中、大型机常采用组合式,1.2认知PLC的硬件组成,整体式PLC的基本组成框图,,,,,,,,,组合式PLC的基本组成框图,★输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；,CPU指挥PLC完成各种预定的功能,★检查、校验用户程序，发现错误即报警；,★执行用户程序、驱动外部输出设备动作；,★诊断故障、记忆故障信息并报警。,1.2.1CPU单元,CPU的种类,PLC中所采用的CPU通常有三种（1）通用处理器8086、80286、80386（2）单片机芯片8031、8096（3）位片式微处理器AMD-2900小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU大型PLC多采用高速位片式微处理器,系统程序存储器存储系统系统程序,用户程序存储器存储系统用户程序,工作数据存储器存储工作数据,2.存储器,RAM存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM存放监控程序和用户已调试好的程序。,存储器,PLC与外部设备联系的桥梁,开关量输入单元,开关量输出单元,,,1.2.2.I/O单元,输入、输出接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。,输出接口作用将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。,输出三种形式继电器--低速大功率可控硅--高速大功率晶体管--高速小功率,输入接口作用将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。,（1）输入接口电路采用光电耦合器，防止强电干扰。,,直流输入电路,交流输入电路,,继电器输出,（2）输出接口电路,以继电器形式为例,PLC,,交流电源或直流电源,晶体管输出电路,光电耦合,输出点的状态显示,公共端,输出点,晶闸管输出电路,光电耦合,输出点的状态显示,公共端,输出点,继电器输出电路,输出点的状态显示,继电器,机械触点,公共端,输出点,PLC由开关式稳压电源为内部电路供电,抗干扰性能好,有的PLC能向外部提供24V的直流电源,可作为输入单元连接的外部设备的电源,开关电源,输入电压范围宽,体积小,重量轻,效率高,1.2.3电源单元,电源单元,把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。,PLC的供电,各种接口、高功能模块便于扩展小型机一体机。有接口可扩展。,PowerinaSmallPackage,电源模块,CPU模块,IO模块,底板,中、大型机模块式。可根据需要在主板上随意组合。,PLC的外部设备主要有编程设备触摸屏操作面板文本显示器打印机等,1.2.4外部设备,编程设备,,,PCFPPROGRAMMER,,,,,,,,,,,,,HELPCLR,WRT,FN/PFL,STKIX/IY,NOTDT/Ld,READ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,OTLWL,ORRWR,ANYWY,STXWX,SRC,-OP,BINK/H,,,,,,SC,CTCEV,TMTSV,ACLR,ENT,B,A,F,E,D,C,9,8,3,2,1,0,7,6,5,4,DELTCLR,编程器是对PLC进行操作的工具,专用编程器,在装有专用编程软件的计算机上编程,简易编程器,直插式、便携式,计算机辅助编程,图形编程器,,编程工具,1.3PLC的软件系统,1.3.1系统程序系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的，固化于ROM型系统程序存储器中，用于控制PLC本身的运行，用户不能更改。系统程序分为1.系统管理程序2.用户指令解释程序3.标准程序模块和系统调用程序,PLC的软件系统,1.3.2用户程序用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序是线性地存储在系统程序制定的存储区内。1．用户环境用户环境是由系统程序生成的，它包括用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。2．用户程序结构用户程序结构大致可以分为三种（1）线性程序（2）分块程序（3）结构化程序3．用户程序语言PLC的编程语言有多种，其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。,1.4PLC的工作过程,PLC的循环扫描工作过程,接线程序控制与存储程序控制,1.4.1接线程序控制与存储程序控制,继电接触器控制系统，又称为接线程序控制系统，是通过电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。,,接线程序控制与存储程序控制,在PLC控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制程序，并写入PLC的程序存储器中。系统运行时，PLC将程序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。这种控制称为存储程序控制。,1.4.2PLC的循环扫描工作过程,扫描工作分为5个阶段,PLC的循环扫描工作过程,扫描工作一般分为读输入、执行程序、处理通信请求、自诊断检查和写输出等过程，CPU反复不停地分阶段处理上述各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为循环扫描。执行用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了执行用户程序和读输入、写输出的内容。,PLC最主要的工作方式是循环扫描（周期扫描）,PLC在运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1～100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU的运算速度有很大的关系。用户程序较长时，指令执行的时间在扫描周期中占相当大的比例。,循环扫描工作流程,PLC,接通电源,初始化,,硬件检查,正常,异常报警,异常处理,扫描周期监视,执行用户程序,程序结束,扫描周期检查,有固定设置,等待,扫描周期计算,I/O刷新,外设端口服务,异常,,1PLC扫描工作各环节的功能,①PLC上电后，首先检查硬件是否正常。,②按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。,对输入的数据进行处理，将结果存入元件映象寄存器。,③计算扫描周期。,若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。,,,母线,④I/O刷新阶段。,⑤外设端口服务。,读输入点的状态并写入输入映像寄存器。,将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。,访问外设端口连接的外部设备。,,读,读,读,写,写,执行用户程序,2PLC执行用户程序的过程,,3PLC控制的原理,等效电路图,SB1,公共端,公共端,输出端子,输入端子,主电路,线圈通电,SB1闭合,I0.0闭合,接点闭合,,触点闭合,电动机转,触点闭合,,,SB2,ST,,,,,,,,SB1,KM,,,线圈断电,I0.1断开,接点断开,触点断开,电动停转,触点断开,SB2闭合,,KM,