電氣控制與PLC技術(shù)

電氣控制與PLC技術(shù)

調(diào)試部電氣室2011-07-122目錄3導(dǎo)語公司目前面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,橇裝業(yè)務(wù)應(yīng)會(huì)多,PLC的應(yīng)用、設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試將增加。PLC的技術(shù)實(shí)踐性非常強(qiáng)，其程序的驗(yàn)證只有與被控對(duì)象結(jié)合才易實(shí)現(xiàn)。調(diào)試部組織多名工程師，開發(fā)了一套PLC模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于此，我們把電器控制與PLC技術(shù)作為我們的騰飛課程。以提高調(diào)試人員的設(shè)計(jì)、調(diào)試技術(shù)水平。4可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展PLC產(chǎn)生可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展5在PLC的發(fā)展歷程中，有過幾個(gè)不同的名稱：可編程序矩陣控制器PMC

（ProgrammableMatrixController）可編程序順序控制器PSC

（ProgrammableSequenceController）可編程序邏輯控制器PLC

（ProgrammableLogicControllerPLC發(fā)展6可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展國際電工委員會(huì)（IEC）于1985年1月對(duì)可編程序控制器作了如下的定義：

“可編程序控制器是一種數(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)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)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)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)”。PLC定義7可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展I／O點(diǎn)數(shù)小于32為微型PLC；I／O點(diǎn)數(shù)在32～128為微小型PLC；I／O點(diǎn)數(shù)在128～256為小型PLC；I／O點(diǎn)九在256～1024為中型PLC；I／O點(diǎn)數(shù)大于1024為大型PLC；I／O點(diǎn)數(shù)在4000以上為超大型PLC。以上劃分不包括模擬量I／0點(diǎn)數(shù)，且劃分界限不是固定不變的。PLC分類（1）按I／O點(diǎn)數(shù)分類8可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展整體式PLC：又稱單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、CPU、I／0部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC：將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I／0模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的小型PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。有的PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。PLC分類（2）按結(jié)構(gòu)形式分類9可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展PLC發(fā)展趨勢(shì)（1）向高速度、大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場(chǎng)總線兼容的I／0（5）加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結(jié)構(gòu)OMAC（openModularArchitectureforControl）10可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展美國A－B公司（Allen－Bradley）德國西門子公司（Siemens）美國GE－Fanuc公司美國的莫迪康（Modicon）和法國的TE電器公司日本歐姆公司（OMRON）日本三菱電機(jī)株式會(huì)社（MITSUBISHI）日本富士電機(jī)株式會(huì)社（FujiElectric）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）PLC著名品牌11PLC的功能和特點(diǎn)PLC的功能

控制功能

邏輯控制定時(shí)控制計(jì)數(shù)控制順序控制12PLC的功能和特點(diǎn)PLC的功能

數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能數(shù)據(jù)處理模擬數(shù)據(jù)處理13PLC的功能和特點(diǎn)PLC的功能

輸入/輸出接口調(diào)理功能具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。14PLC的功能和特點(diǎn)PLC的功能

通信、聯(lián)網(wǎng)功能PROFIBUSDPPROFIBUSPA(Ex)PROFIBUSPA15PLC的功能和特點(diǎn)PLC的功能

人機(jī)界面功能16PLC的功能和特點(diǎn)PLC的功能

編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗(yàn)和記錄，并通過打印機(jī)打印出程序文件。STEP7ProToolMPIcable有MPI接口的PG或PC17PLC的功能和特點(diǎn)PLC的特點(diǎn)高可靠性豐富的I/O接口模塊采用模塊化結(jié)構(gòu)運(yùn)行速度快功能完善編程簡(jiǎn)單，易于使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便維修方便，維修工作量小總價(jià)格低18PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程PLC的基本結(jié)構(gòu)

19PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程PLC的工作過程20PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程PLC的掃描過程21PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程PLC的中斷處理過程響應(yīng)問題：

一般微機(jī)系統(tǒng)的CPU，在每一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)都要查詢有無中斷申請(qǐng)。而PLC對(duì)中斷的響應(yīng)則是在相關(guān)的程序塊結(jié)束后查詢有無中斷申請(qǐng)，或者在執(zhí)行用戶程序時(shí)查詢有無中斷申請(qǐng)，如有中斷申請(qǐng)，則轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序。如果用戶程序以塊式結(jié)構(gòu)組成，則在每塊結(jié)束或執(zhí)行塊調(diào)用時(shí)處理中斷。

22S7-300系統(tǒng)特性及硬件介紹

中央處理單元(CPU)

電源單元(PS)

信號(hào)模板(SM)

接口模板(IM)

功能模板(FM)

通訊模板(CP)

導(dǎo)軌（RACK）S7-300系統(tǒng)組成23S7-300系統(tǒng)特性及硬件介紹導(dǎo)軌

PS電源模塊CPU

IM接口模塊SM:DISM:DOSM:AISM:AO

FM:-計(jì)數(shù)-定位-閉環(huán)控制

CP:-點(diǎn)-到-點(diǎn)-PROFIBUS-工業(yè)以太網(wǎng)S7-300系統(tǒng)組成24S7-300系統(tǒng)特性及硬件介紹S7-300系統(tǒng)組成系統(tǒng)背版總線導(dǎo)軌（機(jī)架）S7-300模塊25S7-300系統(tǒng)特性及硬件介紹S7-300系統(tǒng)組成電源模塊（選項(xiàng)）

后備電池（CPU313以上）

24VDC連接器

CPU工作模式選擇開關(guān)

CPU模塊

CPU狀態(tài)及故障指示燈

MMC存儲(chǔ)卡（CPU313以上）

MPI多點(diǎn)接口

信號(hào)模塊的前連接器

前門

信號(hào)模塊

26S7-300系統(tǒng)特性及硬件介紹S7-300系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)27S7-300的硬件組態(tài)單機(jī)架組態(tài)28S7-300的硬件組態(tài)多機(jī)架組態(tài)29S7-300的硬件組態(tài)S7-300數(shù)字量模塊地址的確定30S7-300的硬件組態(tài)S7-300模擬量模塊地址的確定31S7-300的硬件組態(tài)S7-300數(shù)字量模塊位地址的確定32STEP7編程軟件簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介：STEP編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，由西門子公司專門為SIMATICS7-300系列可編程序控制器設(shè)計(jì)開發(fā)。

本章主要內(nèi)容：SIMATIC管理器STEP7快速入門下載和調(diào)試程序33STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器1.啟動(dòng)SIMATIC管理器34STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器2.SIMATIC管理器界面35STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器3.STEP7項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

第1層：項(xiàng)目項(xiàng)目代表了自動(dòng)化解決方案中的所有數(shù)據(jù)和程序的整體，它位于對(duì)象體系的最上層。第2層：子網(wǎng)、站SIMATIC300/400站用于存放硬件組態(tài)和模塊參數(shù)等信息，站是組態(tài)硬件的起點(diǎn)。第3層和其他層：與上一層對(duì)象類型有關(guān)。36STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器4.SIMATIC管理器自定義選項(xiàng)設(shè)置(1/2)設(shè)置常規(guī)選項(xiàng)37STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器4.SIMATIC管理器自定義選項(xiàng)設(shè)置(2/2)設(shè)置語言38STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器設(shè)置選項(xiàng)啟動(dòng)設(shè)置界面5.PG/PC接口設(shè)置(1/3)

39STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器5.PG/PC接口設(shè)置(2/3)

設(shè)置接口屬性40STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---SIMATIC管理器5.PG/PC接口設(shè)置(3/3)

安裝/卸載接口41STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)示例42STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

設(shè)計(jì)流程43STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)示例-電動(dòng)機(jī)起?？刂芇LC端子接線圖使用向?qū)?chuàng)建STEP7項(xiàng)目手動(dòng)創(chuàng)建STEP7項(xiàng)目插入S7-300工作站硬件組態(tài)編輯符號(hào)表程序編輯窗口在OB1中編輯LAD程序在OB1中編輯STL程序在OB1中編輯FBD程序44STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

傳統(tǒng)繼電器控制電路1.PLC端子接線PLC端子接線圖45STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

2.使用項(xiàng)目向?qū)?chuàng)建STEP7項(xiàng)目（1/4）項(xiàng)目向?qū)?/446STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

2.使用項(xiàng)目向?qū)?chuàng)建STEP7項(xiàng)目（2/4）項(xiàng)目向?qū)?/447STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

2.使用項(xiàng)目向?qū)?chuàng)建STEP7項(xiàng)目（4/4）完成項(xiàng)目創(chuàng)建，項(xiàng)目名：My_Prj148STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門

3.手動(dòng)創(chuàng)建STEP7項(xiàng)目（1/2）新建項(xiàng)目窗口49STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門3.手動(dòng)創(chuàng)建STEP7項(xiàng)目（2/2）所創(chuàng)建的項(xiàng)目，項(xiàng)目名：My_Prj250STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門4.插入S7-300工作站在My_Prj2項(xiàng)目?jī)?nèi)插入S7-300工作站：SIMATIC300(1)51STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門5.硬件組態(tài)(1/6)

硬件組態(tài)窗口52STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門插入0號(hào)導(dǎo)軌：（0）UR5.硬件組態(tài)(2/6)53STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門5.硬件組態(tài)(3/6)插入各種S7-300模塊54STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門5.硬件組態(tài)(4/6)55STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門5.硬件組態(tài)(5/6)設(shè)置數(shù)字量模塊屬性56STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門5.硬件組態(tài)(6/6)編譯硬件組態(tài)（完成后的窗口）系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建程序文件夾包含一個(gè)循環(huán)組織塊OB157STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門6.編輯符號(hào)表(1/2)方法1：從LAD/STL/FBD編輯器打開符號(hào)表58STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門6.編輯符號(hào)表(2/2)方法2：從SIMATIC管理器打開符號(hào)表59STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門7.程序編輯窗口60STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門8.在OB1中編輯LAD程序(1/2)設(shè)置組織塊（OB）屬性為L(zhǎng)AD方式61STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門8.在OB1中編輯LAD程序(2/2)編寫梯形圖（LAD）程序62STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門9.在OB1中編輯STL程序編寫語句表（STL）程序63STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---快速入門10.在OB1中編輯FBD程序編寫功能塊圖（FBD）程序64STEP7編程軟件簡(jiǎn)介---下載和調(diào)試程序

為了測(cè)試前面我們所完成的PLC設(shè)計(jì)項(xiàng)目，必須將程序和模塊信息