過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用2016第五章

1、第五章 可編程控制器 5.1 繼電器控制系統(tǒng)基礎(chǔ) 5.1.1 5.1.1 常用元件常用元件 1 1、檢測(cè)元件（輸入部分）、檢測(cè)元件（輸入部分） 用于操作指令及受控量的檢測(cè)，并將其轉(zhuǎn)換為開 關(guān)量信號(hào)。 1) 1) 按鈕和手動(dòng)開關(guān)按鈕和手動(dòng)開關(guān) 作用：用于操作指令的檢測(cè) 常開型按鈕 NO NO 常閉型按鈕 NC NC 復(fù)合型按鈕 按鈕開關(guān)(帶鎖/自鎖型按鈕) ) 手動(dòng)開關(guān) 2)自動(dòng)檢測(cè)開關(guān) 作用：用于工藝信號(hào)檢測(cè),并將其轉(zhuǎn)換為開關(guān)量動(dòng)作. 分類及表示符號(hào)： 行程開關(guān)（限位開關(guān)）、接近開關(guān) 信號(hào)檢測(cè)開關(guān) 例如溫度、壓力、流量、液位檢測(cè)開關(guān)；電流、 電壓、轉(zhuǎn)速檢測(cè)開關(guān)等。 過熱開關(guān) n n 速度開關(guān)

2、T T 溫度開關(guān) P P 壓力開關(guān) 2 2、控制元件（邏輯部分）、控制元件（邏輯部分） 按照控制要求，對(duì)檢測(cè)部分送來的開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行邏輯 運(yùn)算或延時(shí)等操作，并將結(jié)果送至執(zhí)行部分。 1)1) 中間繼電器中間繼電器 作用：用于邏輯運(yùn)算及觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展與驅(qū)動(dòng)。 構(gòu)成：由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)部分等組成。 構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理 示意圖中為1對(duì)常開（NO）和1對(duì)常閉（NC）觸點(diǎn)。 橋式動(dòng)觸頭 靜觸頭 靜觸頭 構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理 i / I 線圈控制可以是24VDC、220VAC、380VAC。 構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理 i / I 表示符號(hào)： R 繼電器線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn) l構(gòu)成及工作

3、原理 2) 時(shí)間繼電器 作用：用于延時(shí)操作。 構(gòu)成：由電磁機(jī)構(gòu)、延時(shí)裝置和觸點(diǎn)等部分組成。 表示符號(hào)： TR 繼電器線圈 延時(shí)閉合，瞬時(shí)斷開延時(shí)斷開，瞬時(shí)閉合 瞬時(shí)閉合，延時(shí)斷開 瞬時(shí)斷開，延時(shí)閉合 KT 繼電器觸點(diǎn) 3 3、執(zhí)行元件（輸出部分）、執(zhí)行元件（輸出部分） 作用：用于驅(qū)動(dòng)受控對(duì)象動(dòng)作。 1) 接觸器 作用：用于接通或斷開主電路或大容量控制電路。 線圈電壓：DC24V，AC220V，AC380V。 表示符號(hào)： K 接觸器線圈 常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn) 主觸點(diǎn) 輔助觸點(diǎn) 2) 電磁閥 作用：用于流體管路的控制。 分類：按動(dòng)作形式分為帶電打開和帶電關(guān)閉。 線圈電壓：DC24V，AC220V 表示

4、符號(hào)： 帶電關(guān)閉，失電打開帶電打開，失電關(guān)閉 電磁線圈 閥門 FOFC 5.1.2 5.1.2 繼電器式控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介繼電器式控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1 1、報(bào)警系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng) 主要起自動(dòng)監(jiān)視作用。當(dāng)工藝參數(shù)偏離規(guī)定值或運(yùn)行 狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出聲光信號(hào)，以便提醒操作人員采 取措施，使生產(chǎn)正常進(jìn)行。 2 2、聯(lián)鎖系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng) 1) 作用 實(shí)現(xiàn)異常情況的自動(dòng)處理及特定過程的順序操作。 2) 分類 由工藝參數(shù)偏離規(guī)定范圍引發(fā)的聯(lián)鎖；保證設(shè)備正 常運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備之間正常聯(lián)絡(luò)所需的聯(lián)鎖。 5.1.35.1.3 繼電器式控制線路分析方法繼電器式控制線路分析方法11直觀分析法直觀分析法 1 1、分析步驟：、分析步驟： 1

5、）了解動(dòng)作要求，即輸入與輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 2）分清輸入、輸出及中間環(huán)節(jié)； 3）分析線路（直接讀圖）； 4）繪制圖表。 一、組合型線路的分析一、組合型線路的分析 2 2、分析舉例（、分析舉例（1 1）：）： 某控制系統(tǒng)的動(dòng)作要求如下： 1）開關(guān)SW1閉合時(shí)，關(guān)閉A閥和B閥； 2）檢測(cè)開關(guān)SW2閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 3）檢測(cè)開關(guān)SW3閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 同時(shí)要求開關(guān)閉合時(shí)時(shí)，相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。 注：A、B兩閥均為帶電關(guān)閉。 控制系統(tǒng)線路圖如下圖(自然狀態(tài)未上電)： R1、R2、R3 不帶電，AL1、 AL2、AL3不 亮，VS1、 VS2、不帶電， A、B閥打開。 R1 AL1

6、R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 SW1 SW2 L SW3 n 1 1）系統(tǒng)上電，各元件狀態(tài)無變化。）系統(tǒng)上電，各元件狀態(tài)無變化。 R1、R2、R3 不帶電，AL1、 AL2、AL3不 亮，VS1、 VS2、不帶電， A、B閥打開。 即狀態(tài)未改變。 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 2）SW1閉合時(shí)：閉合時(shí)： R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R

7、2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n AL1亮、亮、R1帶電帶電 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n R1的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(R1-1閉合閉合) R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n VS2帶電，帶電，B閥關(guān)閉閥關(guān)閉 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R

8、3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 同時(shí)經(jīng)同時(shí)經(jīng)R2-1、R3-1使使VS1帶電，帶電，A閥關(guān)閉閥關(guān)閉 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 3）SW1斷開，斷開，AL1滅，滅，R1失電失電 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n R1-1復(fù)原斷開，復(fù)原斷開，VS1、VS2失電，失電，A、B閥打閥打 開開 R1 AL1 R2 AL2 R3

9、 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 4）SW2閉合時(shí)：閉合時(shí)： AL1 R1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n AL2亮、亮、R2帶電帶電 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n R2的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(R2-1斷開，斷開，R2-2閉合閉合) R1 AL1 R2 AL2

10、R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n R2-2閉合使閉合使VS1帶電，帶電，A閥關(guān)閉閥關(guān)閉 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 5）SW2斷開，系統(tǒng)復(fù)原。斷開，系統(tǒng)復(fù)原。 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 6）SW3閉合時(shí)：閉合時(shí)： R1 AL1 R2 AL2

11、R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n AL3亮、亮、R3帶電帶電 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n R3的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(R3-1斷開，斷開，R3-2閉合閉合) R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n R3-2閉合使閉合使VS1帶電，帶電，A閥關(guān)閉閥關(guān)閉

12、 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 7）SW3斷開，系統(tǒng)復(fù)原。斷開，系統(tǒng)復(fù)原。 R1 AL1 R2 AL2 R3 AL3 VS2 VS1 R1-1 R2-2 R3-2 R2-1 R3-1 B閥 A閥 LN SW1 SW2 L SW3 n 動(dòng)作表動(dòng)作表 VS2 VS1 AL3 AL2 AL1 R3 R2 R1 SW3 SW2 SW1 說 明 AL3亮 A開、B關(guān) 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 AL2亮 A開、B關(guān) 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 A

13、L1亮 A、B全關(guān) 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 燈全滅 A、B全開 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SW3閉 合 SW2閉 合 SW1閉 合 正常 執(zhí) 行 中 間 輸 入 狀態(tài) 元件 l 加熱槽溫度報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)控制要求：當(dāng)溫度超限時(shí) 發(fā)出報(bào)警信號(hào)（燈亮及鈴響），同時(shí)有聯(lián)鎖動(dòng)作，即 關(guān)閉VS閥。按PB按鈕確認(rèn)后，鈴消音。待溫度正常后， VS重新打開，同時(shí)報(bào)警燈滅。 l注：VS為帶電關(guān)閉。 3、分析舉例（2）： TS 加 熱 槽 VS 控制箱 蒸汽 控制系統(tǒng)線路圖（自然狀態(tài)）控制系統(tǒng)線路圖（自然狀態(tài)） R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1

14、 R2-2 PB T R2-1為自 鎖點(diǎn) 1) 系統(tǒng)上電：各部件無動(dòng)作系統(tǒng)上電：各部件無動(dòng)作 R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB T LN 2) 溫度超限時(shí)：溫度超限時(shí)：TS閉合閉合 R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB T LN TS閉合使閉合使R1帶電帶電 R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB T LN R1的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（R1-1、R1-2閉合）閉合） R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-

15、2 PB T LN R1-1閉合使閉合使VS帶電，閥關(guān)閉帶電，閥關(guān)閉 R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB T LN R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R1-2閉合使閉合使AL燈亮、燈亮、BL 帶電鈴響帶電鈴響 T LN 3) 按按PB后，后，R2帶電帶電 R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB T LN R1 VS BL TS R1-2 閥 R2 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R2帶電，觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（帶電，觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（R2-1閉，閉，

16、R2-2斷斷 ）鈴消音）鈴消音 T LN 4) PB按鈕復(fù)原后，因按鈕復(fù)原后，因R2-1自鎖作用，自鎖作用，R2仍帶電仍帶電 R1 VS BL TS R1-2 閥 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R2 T LN 5) 溫度正常后，溫度正常后，TS斷開，斷開，R1失電失電 R1 VS BL TS R1-2 閥 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R2 T LN R1的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原（的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原（R1-1、R1-2斷開）斷開） R1 VS BL TS R1-2 閥 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R2 T LN R2失電，失電， AL燈滅燈滅 R1 VS BL

17、TS R1-2 閥 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R2 T LN R2失電使其觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原，全系統(tǒng)復(fù)原。失電使其觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原，全系統(tǒng)復(fù)原。 R1 VS BL TS R1-2 閥 AL R1-1 R2-1 R2-2 PB R2 T LN 繪制動(dòng)作順序表：繪制動(dòng)作順序表： VS BL AL R2 R1 PB TS 燈滅 鈴不響 閥打開 燈亮 鈴?fù)?閥關(guān)閉 燈亮 鈴響 閥關(guān)閉 燈不亮 鈴不響 閥打開 說 明 執(zhí) 行 中 間 輸 入 TS 1 PB 1 TS 0 復(fù)原確認(rèn)報(bào)警正常 狀態(tài) 元件 條件 轉(zhuǎn)步 動(dòng)作順序表動(dòng)作表表達(dá)方式 有自鎖點(diǎn)無自鎖點(diǎn) 線路特征 與當(dāng)前輸入 及上一周期

18、的各元件狀 態(tài)有關(guān) 只與當(dāng)前輸 入狀態(tài)有關(guān) 輸出狀態(tài) 時(shí)序型線路組合型線路 類型 項(xiàng)目 三、三、組合型線路與組合型線路與時(shí)序型線路比較時(shí)序型線路比較 l 加熱槽溫度報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)控制要求：當(dāng)溫度超限時(shí) 發(fā)出報(bào)警信號(hào)（燈亮及鈴響），同時(shí)有聯(lián)鎖動(dòng)作，即 關(guān)閉VS閥。按PB按鈕確認(rèn)后，鈴消音。待溫度正常后， VS重新打開，同時(shí)報(bào)警燈滅。 l注：VS為帶電開通。 分析設(shè)計(jì)（1）： TS 加 熱 槽 VS 控制箱 蒸汽 分析設(shè)計(jì)（2）： 某控制系統(tǒng)的動(dòng)作要求如下： 1）開關(guān)SW1閉合時(shí)，關(guān)閉A閥和B閥； 2）檢測(cè)開關(guān)SW2閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 3）檢測(cè)開關(guān)SW3閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 同時(shí)要

19、求閥開通時(shí)，相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。 注：A、B兩閥均為帶電開通。 一、可編程控制器的產(chǎn)生一、可編程控制器的產(chǎn)生 上個(gè)世紀(jì)上個(gè)世紀(jì)6060年代末期開始研制。年代末期開始研制。 1968年，通用汽車(Gener Motors)公司根據(jù)汽車生產(chǎn)流水線 改造需要，面向社會(huì)進(jìn)行招標(biāo)提出了相應(yīng)的招標(biāo)條件，即： “GM10條” 。 5.2 可編程控制器的構(gòu)成及工作原理可編程控制器的構(gòu)成及工作原理 5.2.15.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展 GM10條： 1）編程簡(jiǎn)單：一般電氣工程師不需特殊的計(jì)算機(jī)知識(shí)即可編 程，且可現(xiàn)場(chǎng)修改； 2）維護(hù)方便：最好采用插件式結(jié)構(gòu)； 3）可靠性高：優(yōu)于繼

20、電器控制系統(tǒng)； 4）體積?。盒∮诶^電器控制系統(tǒng)； 5）成本低：性價(jià)比高于繼電器控制系統(tǒng)； 6）可與計(jì)算機(jī)通信：數(shù)據(jù)直接傳給計(jì)算機(jī)； 7）輸入可以是115VAC：可直接接收交流信號(hào)； 8）輸出也可以用115VAC：可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等； 9）具有可擴(kuò)展性：采用模塊化結(jié)構(gòu)； 10）用戶程序存儲(chǔ)器容量：4K以上。 美國(guó)PLC發(fā)展得最快200余家： A-B（AllenBradley）艾倫一布拉德利公司 MODICON莫迪康公司； GEFSNUC公司； 歐洲PLC的廠家有60余家: 西門子（Siemens）于1973年研制出第一臺(tái)PLC。 法國(guó)的TE(Telemecanique）(施耐德） 瑞士的

21、Selectron公司等。 日本生產(chǎn)PLC的廠家有40余家： 三菱電機(jī)(MITSUBISHI),歐姆龍(OMRON), 富士電機(jī)（Fuji Electric）,東芝（TOSHIBA） 國(guó)內(nèi)： 北京和利時(shí) 大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制有限公司 可編程控制器的應(yīng)用可編程控制器的應(yīng)用 1 1）開關(guān)量邏輯控制）開關(guān)量邏輯控制 主要用于生產(chǎn)流水線控制及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等；主要用于生產(chǎn)流水線控制及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等； 2 2）運(yùn)動(dòng)控制）運(yùn)動(dòng)控制 主要用于加工機(jī)械、吊車、工業(yè)機(jī)器人、電梯主要用于加工機(jī)械、吊車、工業(yè)機(jī)器人、電梯 等控制；等控制； 3 3）過程控制）過程控制 主要用于連續(xù)變化的模擬量（如溫度、壓力、主要用于

22、連續(xù)變化的模擬量（如溫度、壓力、 流量等）的閉環(huán)控制；流量等）的閉環(huán)控制； 4 4）通信聯(lián)網(wǎng)及多級(jí)控制）通信聯(lián)網(wǎng)及多級(jí)控制 主要用于網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。主要用于網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。 5.2.2 可編程控制器的構(gòu)成及工作過程可編程控制器的構(gòu)成及工作過程 一、一、可編程控制器的構(gòu)成可編程控制器的構(gòu)成 構(gòu)成與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。構(gòu)成與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。 輸 入 接 口 輸入/輸 出數(shù)據(jù) 存儲(chǔ) 中央 處理 器單 元 輸 出 接 口 存 儲(chǔ) 器 編程接口電源單元 各 種 輸 入 信 號(hào) 各 種 執(zhí) 行 元 件 二二 、可編程控制器的分類可編程控制器的分類 1 1、按、按

23、I/OI/O點(diǎn)數(shù)分類點(diǎn)數(shù)分類 分為微型、小型、中型及大型等。分為微型、小型、中型及大型等。 微型：一般微型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在128128點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 小型：一般小型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在512512點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 中型：一般中型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在20482048點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 大型：一般大型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在20482048以上。以上。 2 2、按結(jié)構(gòu)型式分類、按結(jié)構(gòu)型式分類 常用的常用的PLCPLC可分為整體式和模塊式可分為整體式和模塊式PLCPLC。 1)1)整體式整體式PLCPLC：各組成部分集成在一起，封裝為單一整體，各組成部分集成在

24、一起，封裝為單一整體， 單臺(tái)主機(jī)具備一定的控制能力。通常微型及小型單臺(tái)主機(jī)具備一定的控制能力。通常微型及小型PLCPLC采用采用 此結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)。 2)2)模塊式模塊式PLCPLC：各組成部分按其功能制成獨(dú)立的模塊，如各組成部分按其功能制成獨(dú)立的模塊，如 CPUCPU模塊、電源模塊、輸入模塊、輸出模塊等，并按需要模塊、電源模塊、輸入模塊、輸出模塊等，并按需要 選擇某些模塊組合在一起，構(gòu)成各種規(guī)模或用途的系統(tǒng)。選擇某些模塊組合在一起，構(gòu)成各種規(guī)?；蛴猛镜南到y(tǒng)。 通常中大型通常中大型PLCPLC采用此結(jié)構(gòu)。采用此結(jié)構(gòu)。 此外，還有基于PC的PLC，包括PCI卡式和軟PLC。 三、三、可編程控制器的

25、工作過程可編程控制器的工作過程 1 1、小型、小型PLCPLC工作過程工作過程 分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)過分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)過 程。程。 輸 入 信 號(hào) 輸 入 端 子 輸 入 映 像 區(qū) 用戶程序 輸 出 映 像 區(qū) 輸 出 鎖 存 輸 出 端 子 輸 出 信 號(hào) 輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新 2 2、中大型、中大型PLCPLC工作過程工作過程 上電 復(fù)位操作 硬件檢查 WDT復(fù)位 自診斷 與外部信息交換 執(zhí)行用戶程序 輸入/輸出操作 四、四、可編程控制器的編程語(yǔ)言可編程控制器的編程語(yǔ)言 1 1 、梯形圖編程、梯形圖編程 梯形圖編程語(yǔ)言是借鑒繼電器控制線路的特梯形圖

26、編程語(yǔ)言是借鑒繼電器控制線路的特 點(diǎn)而形成的，因此與繼電器控制線路非常相似。點(diǎn)而形成的，因此與繼電器控制線路非常相似。 繼電器控制線路繼電器控制線路 R QT R 梯形圖編程語(yǔ)言梯形圖編程語(yǔ)言 I0.0I0.1 Q0.0 Q0.0 ( ) 2 2、指令語(yǔ)句編程、指令語(yǔ)句編程 在計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)生的，因此在計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)生的，因此 與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言非常相似。其它編程語(yǔ)言均與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言非常相似。其它編程語(yǔ)言均 可轉(zhuǎn)化為指令語(yǔ)句?？赊D(zhuǎn)化為指令語(yǔ)句。 A( O I 0.0 O Q 0.0 ) AN I 0.1 = Q 0.0 指令語(yǔ)句編程語(yǔ)言指令語(yǔ)句編程語(yǔ)言梯形圖編程語(yǔ)言梯形

27、圖編程語(yǔ)言 I0.0I0.1 Q0.0 Q0.0 ( ) 3 3、邏輯符號(hào)圖編程、邏輯符號(hào)圖編程 邏輯符號(hào)圖編程語(yǔ)言是在數(shù)字電路邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)圖編程語(yǔ)言是在數(shù)字電路邏輯符號(hào) 圖基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，與數(shù)字電路中的邏輯圖非常圖基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，與數(shù)字電路中的邏輯圖非常 相似。相似。 繼電器控制線路繼電器控制線路 R QT R 邏輯符號(hào)圖編程語(yǔ)言邏輯符號(hào)圖編程語(yǔ)言 =1I0.0 Q0.0 & I0.1 = Q0.0 4 4、順序功能圖編程、順序功能圖編程 主要用于順序控制。主要用于順序控制。 初始步 第1步 第2步 轉(zhuǎn)步條件 控制操作 控制操作 轉(zhuǎn)步條件 轉(zhuǎn)步條件 PLCPLC與其它控制系統(tǒng)比較與其它控制系

28、統(tǒng)比較 一、一、PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較與繼電器控制系統(tǒng)比較 PLC取代以繼電器控制系統(tǒng)的原因是:現(xiàn)代生產(chǎn)線要 求的時(shí)間響應(yīng)快,控制精度高,可靠性好,控制程序可隨 工藝改變,易與計(jì)算機(jī)接口,維修方便等諸多高品質(zhì)與 功能,繼電器控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上PLC控制系統(tǒng)。 但對(duì)于一些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，由于其控制邏輯簡(jiǎn)單，采 用繼電器系統(tǒng)時(shí)，成本較低。所以，目前仍有大量的 繼電器系統(tǒng)在使用。 二、二、PLCPLC與集散控制系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)（DCSDCS）比較比較 可編程序控制器與集散系統(tǒng)(分布式控制系統(tǒng))都 是自動(dòng)化控制設(shè)備,它們分別由兩個(gè)不同的古典設(shè)備發(fā) 展而來?？删幊绦蚩刂破魇怯衫^電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā) 展而

29、來,所以它在數(shù)字處理、順序控制方面具有優(yōu)勢(shì), 發(fā)展初期主要側(cè)重于數(shù)字量順序控制方面的應(yīng)用。在 此之后,其模擬量處理功能也得到了迅速的發(fā)展。 集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來, 它在 模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢(shì),發(fā)展初期主 要側(cè)重于回路調(diào)節(jié)功能。與PLC系統(tǒng)相比，功能較為完 善，但成本較高。目前，大多用于中、大規(guī)?？刂葡?統(tǒng)中。 這兩種設(shè)備都在隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電 路芯片、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的發(fā)展而發(fā)展,同時(shí) 都向?qū)Ψ綌U(kuò)展自己的技術(shù)功能。 特別是大型PLC出現(xiàn)后，由于其運(yùn)算速度快，存儲(chǔ) 器容量大，處理功能完善，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形式多樣，現(xiàn)已 在中、大型系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

30、三、三、PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)比較與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)比較 這兩種設(shè)備都適合于工業(yè)控制應(yīng)用。工業(yè)控制計(jì) 算機(jī)是由通用微機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來的,在硬件結(jié)構(gòu)方 面,總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高,品種兼容性強(qiáng),是微機(jī)廠及芯片 制造廠開發(fā)的?？删幊绦蚩刂破魇怯呻姎饪刂茝S家研 制生產(chǎn)的,從開始就是針對(duì)工業(yè)順序控制而發(fā)展起來的。 因此硬件結(jié)構(gòu)專用、各廠家產(chǎn)品不兼容。 工業(yè)控制機(jī)由于直接由通用微機(jī)而來,采用板卡結(jié)構(gòu)， 軟件資源較為豐富,特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持,故 在要求快速,實(shí)時(shí)性強(qiáng),運(yùn)算復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)。 可編程序控制器非常適合于邏輯及順序控制。編程 時(shí)使用的梯形圖編程語(yǔ)言直觀易懂，很受熟悉電器控 制人員歡迎。 目前

31、，可編程序控制器其功能已進(jìn)一步擴(kuò)充,，其模 擬量控制功能也已較為完善，提高了很多的處理指令， 如數(shù)據(jù)運(yùn)算,PID調(diào)節(jié)等功能，可滿足一般模擬量控制 系統(tǒng)的需要。 5.3 西門子S7-200 PLC系統(tǒng)組成 德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn) 的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處 于領(lǐng)先地位。 1975年 SIMATIC S3系列。 1979年，SIMATIC S5系列。 20世紀(jì)末又推出了S7系列。 最新產(chǎn)品為SIMATIC S7、M7和C7等幾 大系列。 5.3.1S7-200系統(tǒng)基本構(gòu)成 SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成 EM1 擴(kuò)展 模塊 EM2 擴(kuò)展 模

32、塊 EMn 擴(kuò)展 模塊 TD200 文本 顯示器 TP系列 觸摸屏 通信 及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 計(jì)算機(jī) 工業(yè)軟件 CPU 主 機(jī) 其他 設(shè)備 系統(tǒng)基本構(gòu)成 1. 硬件 （1）基本單元 （2）擴(kuò)展單元 （3）特殊功能模塊 （4）相關(guān)設(shè)備 2. 工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程 序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和 人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。 5.3.2主機(jī)結(jié)構(gòu) 1. 各CPU介紹及I/O系統(tǒng) （1）主機(jī)外形 SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖所示： 狀態(tài)顯示 通信口 頂部端子蓋 電 源及輸出端子 前

33、蓋 方式開關(guān)、 電位器、擴(kuò)展I/O連接 底部端子蓋 輸入端子、傳感器電源 存儲(chǔ)器卡 （2）基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 輸出信號(hào)類型 電源輸出 基本I/O 存儲(chǔ)安全 高速反應(yīng) 模擬電位器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 輸入輸出可擴(kuò)展性 4種CPU各有晶體管輸出和8繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和控 制電壓。各類型的型號(hào)如表所示。 CPU型號(hào) SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表所示。 主機(jī)及I/O特性 存儲(chǔ)系統(tǒng) 個(gè)人計(jì)算機(jī) 存儲(chǔ)器卡 用戶程序 CPU 組態(tài) V 存儲(chǔ)器 M 存儲(chǔ)器 用戶程序 CPU 組態(tài) V 存儲(chǔ)器 M 存儲(chǔ)器 定時(shí)器和計(jì) 數(shù)器當(dāng)前值 CPU RAM EPROM 2.

34、 存儲(chǔ)系統(tǒng) （1）存儲(chǔ)系統(tǒng) （2）存儲(chǔ)器及使用 （3）存儲(chǔ)安全 （2）存儲(chǔ)器及使用 上裝和下裝用戶程序 定義存儲(chǔ)器保持范圍 用程序永久保存數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器卡的使用 （3）存儲(chǔ)安全 1）主機(jī)CPU模塊內(nèi)部配備的EEPROM，上裝程序時(shí)，可自動(dòng)裝入并永久保存用戶程序 、數(shù)據(jù)和CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。 2）用戶可以用程序?qū)⒋鎯?chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)備份到EEPROM存儲(chǔ)器。 3）主機(jī)CPU提供一個(gè)超級(jí)電容器，可使RAM中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后保持幾天之久。 4）CPU提供一個(gè)可選的電池卡，可在斷電后超級(jí)電容器中的電量完全耗盡時(shí)，繼續(xù) 為內(nèi)部RAM存儲(chǔ)器供電，以延長(zhǎng)數(shù)據(jù)所存的時(shí)間。 5）可選的存儲(chǔ)器卡可使用戶像使用計(jì)算

35、機(jī)磁盤一樣來方便地備份和裝載程序和數(shù)據(jù) 。 5.3.3掃描周期及工作方式 1. 掃描周期 2. 工作方式 3. 改變CPU工作方式的方 法 CPU的掃描周期 一個(gè)掃描周期 讀輸入 執(zhí)行程序 處理通信請(qǐng)求 寫輸出 執(zhí)行 CPU 自診斷 1. 掃描周期 （1）輸入處理 （2）執(zhí)行程序 （3）處理通信請(qǐng)求 （4）執(zhí)行CPU自診斷測(cè)試 （5）寫數(shù)字輸出 2. 工作方式 （1）STOP方式 （2）RUN方式 3. 改變CPU工作方式的方法 1）用PLC上的方式開關(guān)來手動(dòng)切換，方式開關(guān)有3個(gè)擋位 。 2）用STEP 7-Micro/Win32編程軟件，應(yīng)首先把主機(jī)的方式開關(guān)置于TERM 或RUN位置，然后

36、在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊STOP和RUN方式按鈕即可。 3）在用戶程序中用指令由RUN方式轉(zhuǎn)換到STOP方式，前提是程序邏輯允 許中斷程序的執(zhí)行。 返回本節(jié) 5.3.4輸入輸出擴(kuò)展 1. 設(shè)備連接 2. 最大I/O配置的預(yù)算 3. 輸入輸出及CPU組態(tài) 1. 設(shè)備連接 I/O擴(kuò)展示意圖 (a) 面板安裝 (b) 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝 2 S7-200 CN 2 S7-200 CN 系列系列PLCPLC硬件系統(tǒng)配置硬件系統(tǒng)配置 1 1配置的模塊數(shù)量配置的模塊數(shù)量 1) CPU2211) CPU221不能擴(kuò)展。不能擴(kuò)展。 2) CPU2222) CPU222最多只能擴(kuò)展兩個(gè)模塊。最多只能擴(kuò)展兩個(gè)模塊。 3)

37、 CPU2243) CPU224和和CPU226CPU226最多可擴(kuò)展最多可擴(kuò)展7 7個(gè)模塊。個(gè)模塊。 2 2CPUCPU模塊提供的電流不能超過額定值模塊提供的電流不能超過額定值 每個(gè)每個(gè)CPUCPU模塊所提供的模塊所提供的5V5V電流電流。在一個(gè)系統(tǒng)中所有擴(kuò)展模塊的電流總和不能超。在一個(gè)系統(tǒng)中所有擴(kuò)展模塊的電流總和不能超 過過CPUCPU模塊的額定值。如果超過，需要另外配一個(gè)模塊的額定值。如果超過，需要另外配一個(gè)24V24V直流電源。直流電源。 3. 輸入輸出及CPU組態(tài) （1）I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址 （2）設(shè)置輸入濾波 （3）設(shè)置脈沖捕捉 （4）輸出表配置 （5）定義存儲(chǔ)器保持范圍 例如，某

38、一控制系統(tǒng)選用CPU 224，系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)各為：數(shù)字量輸入 24點(diǎn)、數(shù)字量輸出20點(diǎn)、模擬量輸入6點(diǎn)、模擬量輸出2點(diǎn)。 本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，表3.6所示為其中的一種可行的系統(tǒng)輸入 輸出組態(tài)狀況。 若按表的擴(kuò)展方式，各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可以有多種，圖 為其中的一種模塊連接形式。 擴(kuò)展連接圖 主機(jī) CPU224 模塊1 EM221 DI8X DC24V 模塊2 EM222 DO8X DC24V 模塊3 EM235 AI4/AQ1 X12 位 模塊4 EM223 DI4/DQ4 XDC24V /繼電器 模塊 5 EM235 AI4/AQ1 X12 位 5.3.5

39、 S7-200PLC的系統(tǒng)配置 S7-200 CPU 1.基本單元 (S7-200 CPU模塊) 基本單元（S7- 200CPU模塊）也稱為主 機(jī)，它包括一個(gè)中央處 理單元（CPU）、電源、 數(shù)字量輸入輸出單元。 基本單元可以構(gòu)成一個(gè) 獨(dú)立的控制系統(tǒng)。 組成 CPU模塊的頂部端子蓋內(nèi) ：電源及輸出端子 底部端子蓋內(nèi) ：輸入端子及傳感器電源 中部右側(cè)前蓋內(nèi) ：CPU工作方式開關(guān)（ RUN/STOP）、模擬調(diào)節(jié)電位器和擴(kuò)展I/O接口 左側(cè) ：狀態(tài)指示燈LED、存儲(chǔ)卡、及通訊 口 狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈 顯示CPU的工作方式、本機(jī)I/O的狀態(tài)、系統(tǒng)錯(cuò)誤狀態(tài)。存 儲(chǔ)卡（EEPOM卡）可以存儲(chǔ)CPU程序。

40、 RS-485RS-485的串行通訊端口的串行通訊端口 PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人一機(jī)對(duì)話、機(jī)機(jī)對(duì)話的通道。 實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、編程器、彩色圖形顯示器、 打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。 擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口 PLC主機(jī)與輸入、輸出擴(kuò)展模塊的接口，作擴(kuò)展系統(tǒng)之用。主 機(jī)與擴(kuò)展模塊之間由導(dǎo)軌固定，并用擴(kuò)展電纜連接。 2. 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）或編程器 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）或編程器需裝上STEP7- Micro/WIN32編程軟件后，才可供用戶進(jìn)行程 序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視等。 要求個(gè)人計(jì)算機(jī)CPU為80586或更高的 處理器，16M內(nèi)存（最低要求為：CPU80486， 8M內(nèi)存）。 3

41、STEP7-Micro/WIN32編程軟件 STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能基本功能是 創(chuàng)建、編輯、調(diào)試用戶程序、組態(tài)系統(tǒng)等。 編程軟件的使用環(huán)境使用環(huán)境：支持Windows的應(yīng)用 軟件。 4 4通訊電纜通訊電纜 通訊電纜是PLC用來與個(gè)人計(jì)算機(jī) （PC）實(shí)現(xiàn)通訊的。可以用PC/PPI電纜（ RS232RS485），也可用一個(gè)通訊處理器 （CP）和多點(diǎn)接口（MP1）電纜，或者用一 塊MPI卡及隨MP1卡提供的一根通訊電纜。 5人機(jī)界面人機(jī)界面 人機(jī)界面人機(jī)界面主要指專用操作員界面，例如操作 員面板、觸摸屏、文本顯示器等，這些設(shè)備可以使 用戶通過友好的操作界面輕松地完成各種調(diào)

42、整和控 制的任務(wù)。 基本功能 操作員面板和觸摸屏 ：過程狀態(tài)和過程控制的可 視化?？梢杂肞rotool軟件組態(tài)它們的顯 示與控制 功能 文本顯示器：文本顯示和實(shí)施操作。 還可以擴(kuò)展PLC的輸入、輸出端子數(shù) 5.3.6s7-200主機(jī)及性能指標(biāo) S7-200 CPU22XS7-200 CPU22X系列產(chǎn)品：系列產(chǎn)品： CPU221模塊、CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模 塊、CUP226XM模塊。 CPU226模塊I/OI/O總點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)（24/ 16 點(diǎn)），可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊； 用戶程序存儲(chǔ)器容量容量為6.6K字； 內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制的功能； 有2個(gè)高速脈沖輸

43、出端和2個(gè)RS-485通訊口； 具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由口協(xié)議的通訊能力。 CPU226AC/DC/繼電器模塊輸入、輸出單元的接線圖 S7-200 22X各主機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)如下表所示。 5.3.7 S7-200 PLC5.3.7 S7-200 PLC的接口模塊的接口模塊 S7-200 PLC的接口模塊有數(shù)字量模塊、模擬量 模塊、智能模塊等。 一、數(shù)字量模塊數(shù)字量模塊 1.數(shù)字量輸入模塊 分為直流輸入模塊和交流輸入模塊。 每一個(gè)輸入點(diǎn)可接收一個(gè)來自用戶設(shè)備的離散信號(hào)（ON/OFF）。 輸入設(shè)備輸入設(shè)備：按鈕、限位開關(guān)、選擇開關(guān)、 繼電器觸點(diǎn)等。 a.直流輸入模塊 外部接線圖

44、： .2 .3 .6 .7 1M .0 .1 2M .4 .5 . . + + 直流輸入模塊 （EM221 824VDC）有8個(gè) 數(shù)字量輸入端子。接線圖 中，8個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)分成 2組。1M、2M分別是2組輸 入點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端， 每組需用戶提供一個(gè)24VDC 電源。 b交流輸入模塊 外部接線圖： ON 0N 4N N L1 N L1 .0 1N 1N .1 2N 2N .2 3N 3N .3 .4 5N 5N .5 6N 6N .6 7N 7N .7 有8個(gè)分隔式數(shù)字 量輸入端子，每個(gè) 輸入點(diǎn)都占用二個(gè) 接線端子。 它們各自使用1個(gè)獨(dú)立的交流電源（由用戶提供）。這 些交流電源可以不同相。（

45、交流I/O都是分隔式的） 2.數(shù)字量輸出模塊 分為直流輸出模塊、交流輸出模塊、交直流輸 出模塊三種（晶體管、晶閘管、繼電器輸出方式）。 數(shù)字量輸出模塊的每一個(gè)輸出點(diǎn)能控制一個(gè)用 戶的離散型（ON/OFF）負(fù)載。典型的負(fù)載包括：繼電 器線圈，接觸器線圈、電磁閥線圈、指示燈等。 每一個(gè)輸出點(diǎn)與一個(gè)且僅與一個(gè)輸出電路相連 ，輸出電路把CPU運(yùn)算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動(dòng)現(xiàn) 場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種大功率的開關(guān)信號(hào)。PLC的輸出端 子是PLC向外部負(fù)載發(fā)出控制命令的窗口。 a. 直流輸出模塊 外部接線圖： . . 1M 1L+ .0 .1 .2 .3 2M 2L+ .4 .5 .6 .7 + + + + 直流輸

46、出模塊（EM222 824VDC），有8個(gè)數(shù)字 量輸出點(diǎn)，接線圖中8個(gè) 數(shù)字量輸出點(diǎn)分成2組。 1L+、2L+分別是兩組輸 出點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端， 每組需用戶提供一個(gè) DC24V的電流。 b交流輸出模塊 外部接線圖： N L1 OL L1 N .0 .4 4-11 OL 4L 1L1L.I2L2L.23L 5L5L.56L 6L.6 7L 交流輸出模塊交流輸出模塊 （ EM2228120V/230VA C），有8個(gè)分隔式數(shù) 字量輸出點(diǎn)，接線圖 中每個(gè)輸出點(diǎn)占用二 個(gè)接線端子，且它們 各自都由用戶提供一 個(gè)獨(dú)立的交流電源， 這些交流電源可以不 同相。 c. 交、直流輸出模塊（繼電器輸出方式） 外

47、部接線圖： 交直流輸出 模塊（EM222 8繼電 器）有8個(gè)輸出點(diǎn)，分 成2組，1L、2L是每組 輸出點(diǎn)的公共端。每 組需用戶提供一個(gè)外 部電源（可以是直流 或交流電源）。 M .3 .7 .2 .6 L(+) N(-) . . 1L.0.1 L+2L.4.5 L(+) N(-) 二、模擬量模塊（二、模擬量模塊（A/DA/D） 模擬量模塊有模擬量輸入模塊、模 擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊。 1.模擬量輸入模塊（A/D） 作用作用：PLC只能接收數(shù)字量信號(hào)，模擬量 信號(hào)是一種連續(xù)變化的物理量。為實(shí)現(xiàn)模 擬量控制，必須先對(duì)模擬量進(jìn)行模/數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC所能接 受的數(shù)字

48、信號(hào)。模擬量輸入模塊的功能就 是實(shí)現(xiàn)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。 使用及特性使用及特性 一般先用信號(hào)變送器把它們變換成統(tǒng)一的 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如4-20mA的直流電流信號(hào)，1- 5V的直流電壓信號(hào)等），然后再送入模擬 量輸入模塊 。 模擬量輸入模塊（EM231）具有4個(gè)模擬量 輸入通道。 外部接線圖：外部接線圖： 2. 模擬量輸出模塊（D/A） 模擬量輸出模塊由光電耦合器、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A和信號(hào)驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)組成。光 電耦合器防止電磁干擾。 外部接線圖： 左端起的每3個(gè)點(diǎn)為 一組，共二組。每組可作 為一路模擬量輸出（電壓 或電流信號(hào)）。 第一組V0端接電壓 負(fù)載、I0端接電流負(fù)載， M0為公共端。 第二組的

49、接法與第 一組類同。 該模塊需要直流 24V供電。 5.4 可編程序控制器程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) PLCPLC的編程語(yǔ)言與程序結(jié)構(gòu)的編程語(yǔ)言與程序結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式 位邏輯指令位邏輯指令 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令 5.4.1 5.4.1 可編程序控制器的編程語(yǔ)言與程序結(jié)構(gòu)可編程序控制器的編程語(yǔ)言與程序結(jié)構(gòu) 5.4.1.1 5.4.1.1 可編程序控制器編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可編程序控制器編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 19941994年年5 5月月 可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)(IECll31).(IECll31). 組成：通用信息，設(shè)備與測(cè)試要求，編程語(yǔ)言，

50、用戶組成：通用信息，設(shè)備與測(cè)試要求，編程語(yǔ)言，用戶 指南和通信。指南和通信。 編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。(IECll31(IECll313)3) (1)(1)順序功能圖順序功能圖(Sequential Function Chart)(Sequential Function Chart)。 (2)(2)梯形圖梯形圖(Ladder Diagram)(Ladder Diagram)。 (3)(3)功能塊圖功能塊圖(Function Block Diagram)(Function Block Diagram)。 (4)(4)指令表指令表(Instruction List)(Instruction L

51、ist)。 (5)(5)結(jié)構(gòu)文本結(jié)構(gòu)文本(structured Text(structured Text) 5.4.25.4.2存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式 3 32 21 1數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存取的方式數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存取的方式 位、字節(jié)、字和雙字位、字節(jié)、字和雙字 位位(bit)(bit)：二進(jìn)制數(shù)的：二進(jìn)制數(shù)的1 1位只有位只有O O和和1 1兩種不同兩種不同 的取值。的取值。 字節(jié)字節(jié)(Byte)(Byte)：8 8位二進(jìn)制數(shù)組成位二進(jìn)制數(shù)組成1 1個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。 字字(Word)(Word)：兩個(gè)字節(jié)。：兩個(gè)字節(jié)。 雙字（雙字（Double WordDouble

52、Word）：兩個(gè)字。）：兩個(gè)字。 2 2數(shù)據(jù)的存取方式數(shù)據(jù)的存取方式 I3. 2 IB3(I3. 2 IB3(圖圖) ) VBl00 VWl00 VDl00VBl00 VWl00 VDl00 5.4.2.2 5.4.2.2 不同存儲(chǔ)區(qū)的尋址不同存儲(chǔ)區(qū)的尋址 1 1輸入過程映像寄存器輸入過程映像寄存器(I)(I) (I0.0-I15.7)(I0.0-I15.7)，在每個(gè)掃描周期的開始，在每個(gè)掃描周期的開始， CPUCPU對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并將采樣值存于輸入映對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并將采樣值存于輸入映 像寄存器中。像寄存器中。 I I、O O、V V、M M、S S、SMSM、L L均可按位、字節(jié)、均

53、可按位、字節(jié)、 字和雙字來存取字和雙字來存取 2 2輸出過程映像寄存器輸出過程映像寄存器(Q)(Q) (QO.O(QO.OQ15.7)Q15.7)，在掃描周期的末尾，在掃描周期的末尾，CPUCPU將輸出將輸出 映像寄存器的數(shù)據(jù)傳送給輸出模塊，再由后者映像寄存器的數(shù)據(jù)傳送給輸出模塊，再由后者 驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 3 3變量存儲(chǔ)區(qū)變量存儲(chǔ)區(qū)(v) (v) 程序執(zhí)行的過程中存放中間結(jié)果，或用來程序執(zhí)行的過程中存放中間結(jié)果，或用來 保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。 4 4位存儲(chǔ)區(qū)位存儲(chǔ)區(qū)(M)(M) (MO.0(MO.0M31.7)M31.7)作為控制繼電器用來

54、存儲(chǔ)中間作為控制繼電器用來存儲(chǔ)中間 操作狀態(tài)或其他控制信息操作狀態(tài)或其他控制信息。 5 5特殊存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器(SM)(SM) 特殊存儲(chǔ)器用于特殊存儲(chǔ)器用于CPUCPU與用戶之間交換信息與用戶之間交換信息 ，如，如SMO.OSMO.O、SMO.lSMO.l、SMO.4SMO.4和和SMO.5 SMO.5 6 6局部存儲(chǔ)器局部存儲(chǔ)器(L)(L) S7-200S7-200有有6464個(gè)字節(jié)的局部存儲(chǔ)器，其中個(gè)字節(jié)的局部存儲(chǔ)器，其中6060個(gè)個(gè) 可以作為暫時(shí)存儲(chǔ)器，或給子程序傳遞參數(shù)?？梢宰鳛闀簳r(shí)存儲(chǔ)器，或給子程序傳遞參數(shù)。 7定時(shí)器存儲(chǔ)區(qū)(T) S7-200有三種時(shí)基增量分別為1ms、lOms和

55、lOOms定時(shí)器，定時(shí)器的當(dāng)前值寄存器是16位有 符號(hào)整數(shù)，用于存儲(chǔ)定時(shí)器累計(jì)的時(shí)基增量，定 時(shí)器位用來描述定時(shí)器的延時(shí)動(dòng)作觸電狀態(tài)。 8計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)區(qū)(c) 計(jì)數(shù)器用來累計(jì)其計(jì)數(shù)輸入端脈沖電平由低 到高的次數(shù)，CPU提供加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加 減計(jì)數(shù)器。 9順序控制繼電器(s) 順序控制繼電器(SCR)位用于組織機(jī)器的順序 操作，SCR提供控制程序的邏輯分段。 10 模擬量輸入(AI) S7-200將現(xiàn)實(shí)世界連續(xù)變化的模擬量(如溫度、 壓力、電流、電壓等)用AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為1個(gè)字長(zhǎng) (16位)的數(shù)字量，用區(qū)域標(biāo)識(shí)符AI、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(w)和 字節(jié)的起始字節(jié)地址來表示模擬量輸入的地址。 AIW2 1

56、1 模擬量輸出(AQ) S7-200將1個(gè)字長(zhǎng)的數(shù)字用DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為現(xiàn) 實(shí)世界的模擬量，用區(qū)域標(biāo)識(shí)符AQ、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(w)和 字節(jié)的起始地址來表示存儲(chǔ)模擬量輸出的地址。 AQW2 12 累加器(AC) 累加器是可以像存儲(chǔ)器那樣使用的讀寫單元 ，例如可以用它向子程序傳遞參數(shù)，或從子程序返 回參數(shù)，以及用來存放計(jì)算的中間值。4 個(gè)32位累 加器(AC0-AC3)，可以按字節(jié)、字和雙字來存取累加 器中的數(shù)據(jù) 13 高速計(jì)數(shù)器(HC) 高速計(jì)數(shù)器用來累計(jì)比CPU的掃描速率更快的事 件，其當(dāng)前值和設(shè)定值為32位有符號(hào)整數(shù)，當(dāng)前值 為只讀數(shù)據(jù)。 14 常數(shù)的表示方法與范圍 常數(shù)值可以是字節(jié)、字或雙字，CP

57、U以二進(jìn)制方式 存儲(chǔ)常數(shù)，常數(shù)也可以用十進(jìn)制、十六進(jìn)制ASCII碼 或浮點(diǎn)數(shù)形式來 5.4.2.3 直接尋址與間接尋址 1 直接尋址 在指令中直接使用存儲(chǔ)器或寄存器的元件 名稱和地址編號(hào)，直接查找數(shù)據(jù)，如VW790、 VBl00。 2.間接尋址 使用地址指針來存取存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)， 使 用前，首先將數(shù)據(jù)所在單元的內(nèi)存地址放入地 址指針寄存器中，然后根據(jù)此地址指針存取數(shù) 據(jù) 可間接尋址：I、Q、V、M、S、T（僅當(dāng)前值）、C （僅當(dāng)前值）、AI、AQ。 不可間接尋址：位（bit)地址、HC、L存儲(chǔ)區(qū)。 1）.建立指針 只能用V、L或ACl、AC2和AC3作指針。 例如：MOVD VB200，AC1

58、 MOVD C3，VD6 MOVD MB4，LD8 2）用指針來存取數(shù)據(jù) 例如：MOVD VB200，AC1 MOVW *AC1,AC0 3）修改指針 例：INCD AC1 指針增加兩次，指向下一個(gè)字。 INCD AC1 MOVW *AC1,AC0 將AC1所指向的字的數(shù)值送AC0 5.4.3 位邏輯指令 5.4.3.1 觸點(diǎn)指令 1.標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令 LD(Load裝載)、A(And，與)和0(Or，或) ： LDN(Load Not)、AN(And Not)和0N(Or Not) 2.堆棧的基本概念 S7200有1個(gè)9位的堆棧，棧頂用來存儲(chǔ)邏輯 運(yùn)算的結(jié)果下面的8位用來存儲(chǔ)中間運(yùn)算結(jié)果。 堆棧

59、中的數(shù)據(jù)一般按“先進(jìn)后出”的原則存取。( 表3-6） 1標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 梯形圖梯形圖 助記符助記符 I0.0 I0.1 LDI0.0 AI0.1 =Q0.0 LDI0.0 OI0.1 =Q0.0 LDN I0.1 =Q0.0 與與 或或 非非 AND OR NOT 當(dāng)當(dāng) I0.0與與 I0.1 都都 “ON” 時(shí)，時(shí)， 則輸出則輸出 Q0.0 “ON”(1)。 當(dāng)當(dāng) I0.0 或或 I0.0 “ON” 時(shí)時(shí),則輸出則輸出 Y0 “ON”(1) 當(dāng)當(dāng) I0.1 “OFF” 時(shí)時(shí) 則輸出則輸出 Q0.0 “ON”(1) Q0.0 I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.0

60、I0.1 I0.0 * *I0.1 Q0.0 3 OLD(0r Load)指令 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接。（兩個(gè)以上觸點(diǎn)串 聯(lián)形成的支路叫串聯(lián)電路塊） OLD指令不需要地址，它相當(dāng)于需并聯(lián)的兩塊 電路右端的一段垂直連線。 4 ALD(And Load)指令 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接。（兩條以上支路并 聯(lián)形成的電路叫并聯(lián)電路塊） 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 梯形圖梯形圖 助記助記 符符 LDX0 OX1 LDX2 OX3 ALD =Y0 LDX0 AX1 LDX2 AN X3 OLD =Y0 當(dāng)當(dāng) “X0 或或 X1”與與“X2 或或X3” 都 都 “ON” 時(shí)，時(shí)， 則輸出則輸出 Y0 “ON”。 區(qū)塊與區(qū)塊與