1、課程：電子科學(xué)與技術(shù)進(jìn)展,課 題：可編程控制器PLC 學(xué) 院： 通信與信息工程學(xué)院 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 上課老師：,學(xué)期：春 2015,PLC概述 PLC硬件模塊及其原理 PLC編程軟件STEP 7 PLC實(shí)例,目 錄：,本PPT中講述的PLC型號(hào)為：西門(mén)子200系列，編程軟件：STEP 7-Micro/WIN,1.1 什么是PLC ?,PLC 是一種專門(mén)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。, 早期的PLC是用來(lái)替代繼電器、接觸器控制的。它主要用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic contro

2、ller，略寫(xiě) PLC ), 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmable controller，略寫(xiě)PC)。為區(qū)別于Personal Computer (PC)，故沿用PLC 這個(gè)略寫(xiě)。,1 PLC概述,1.2 PLC分類 ?,CPU（基本單元） + 擴(kuò)展模塊,1.3 PLC功能和特點(diǎn) ?,1.3 PLC功能和特點(diǎn) ?,1.4 PLC與單片機(jī)的區(qū)別?,單片機(jī)定義：顧名思義集成在一個(gè)芯片內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，又叫單片微控制器，英文：MCU,他具有計(jì)算機(jī)的全部功能。 PLC定義：可編程邏輯控制器，英文：Programma

3、ble Logic Controller，PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等一系列操作的指令，而且還能以數(shù)字或模擬的方式輸入和輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。,PLC技術(shù)使用了單片機(jī)技術(shù)。 PLC技術(shù)不是單片機(jī)技術(shù)的延伸。,PLC與單片機(jī)區(qū)別概括：,1.4 PLC與單片機(jī)的區(qū)別?,比喻：,總結(jié)：,單片機(jī)技術(shù)發(fā)展空間很大，因?yàn)槟阆胍裁?，就可以?xiě)什么。而PLC技術(shù)里肯定有一些表格是不用的，也會(huì)有些表格空間是不夠用的。 單片機(jī)技術(shù)資源浪費(fèi)要比PLC技術(shù)少。因?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)就像你要寫(xiě)多少字就用多少紙

4、。而PLC技術(shù)就像有些表格是不用的。必然造成更大浪費(fèi)。 單片機(jī)與PLC技術(shù)技術(shù)含量是相等。很多企業(yè)都解說(shuō)自己使用的單片機(jī)技術(shù)，好像單片機(jī)技術(shù)比PLC技術(shù)要高級(jí)，這是不對(duì)的。也有很多企業(yè)把PLC改裝成單片機(jī)樣式，解說(shuō)為使用的是單片機(jī)技術(shù)。,單片機(jī)比方為一張白紙，PLC比方為在白紙上畫(huà)好的表格 。 使用單片機(jī)技術(shù)就象在白紙上寫(xiě)字 ，使用PLC技術(shù)就象是填表格。 掌握單片機(jī)技術(shù)就象學(xué)會(huì)寫(xiě)字的能力， 掌握PLC技術(shù)就象是學(xué)會(huì)看表格和填表格的能力。,2.1 PLC硬件實(shí)物,2 PLC硬件模塊及其原理,2.2 PLC基本結(jié)構(gòu),2. 存儲(chǔ)器,1. CPU,2.3 PLC硬件各組成部分的作用,從程序存儲(chǔ)器讀取

5、程序指令，編譯、執(zhí)行指令； 將各種輸入信號(hào)取入； 把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端； 響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求。,RAM：存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。 ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序.,3. 輸入、輸出接口 采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。,輸入接口作用：將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。(均采用模塊式) 輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。,4. 輸入電路,5. 輸出電路,2.4 PLC IO口分配,3 PL

6、C 開(kāi)發(fā)軟件,3.1 PLC STEP 7軟件界面,3.2 PLC STEP 7編程語(yǔ)言,STEP 7是S7-200系列PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件包，所支持的PLC編程語(yǔ)言非常豐富。該軟件的標(biāo)準(zhǔn)版支持STL（語(yǔ)句表）、LAD（梯形圖）及FBD（功能塊圖）3種基本編程語(yǔ)言，并且在STEP 7中可以相互轉(zhuǎn)換。,FBD（功能塊圖）使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號(hào)來(lái)表示控制邏輯，一些復(fù)雜的功能用指令框表示。FBD比較適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用。 STL（語(yǔ)句表）是一種類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的一種文本編程語(yǔ)言，由多條語(yǔ)句組成一個(gè)程序段。語(yǔ)句表可供習(xí)慣匯編語(yǔ)言的用戶使用，在運(yùn)行時(shí)間和要求的存儲(chǔ)空間方面最優(yōu)。

7、在設(shè)計(jì)通信、數(shù)學(xué)運(yùn)算等高級(jí)應(yīng)用程序時(shí)建議使用語(yǔ)句表。 LAD（梯形圖）是一種圖形語(yǔ)言，比較形象直觀，容易掌握，用得最多，堪稱用戶第一編程語(yǔ)言。梯形圖與繼電器控制電路圖的表達(dá)方式極為相似，適合于熟悉繼電器控制電路的用戶使用，特別適用于數(shù)字量邏輯控制。,3.3 PLC 程序執(zhí)行流程,3.4 PLC 特殊寄存器,3.4 PLC 特殊寄存器,3.5 PLC 定時(shí)器,系統(tǒng)提供3種定時(shí)指令： 1、接通延時(shí)定時(shí)器 TON； 2、斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器 TOF ； 3、保持型定時(shí)器 TONR。 定時(shí)器精度等級(jí)： 1ms、10ms和100ms。 精度等級(jí)和定時(shí)器號(hào)關(guān)系如表所,使能輸入接點(diǎn),設(shè)定值: 132767,定時(shí)器

8、號(hào)碼 （0255）,IN,PT,T37,TON,定時(shí)器分辨率（時(shí)基）有三種：1ms、10ms、100ms。 定時(shí)器的分辨率由定時(shí)器號(hào)決定,定時(shí)器的實(shí)際設(shè)定時(shí)間T=設(shè)定值PT分辨率,100ms,3.5 PLC 定時(shí)器,1.接通延時(shí)定時(shí)器 TON,TON，接通延時(shí)定時(shí)器指令。用于單一間隔的定時(shí)。上電周期或首次掃描，定時(shí)器位OFF，當(dāng)前值為0。使能輸入接通時(shí)，定時(shí)器位為OFF，當(dāng)前值從0開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)間，當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器位ON，當(dāng)前值連續(xù)計(jì)數(shù)到32767。使能輸入斷開(kāi)，定時(shí)器自動(dòng)復(fù)位，即定時(shí)器位OFF，當(dāng)前值為0。,2. 斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器 TOF,TOF，斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器指令。用于斷開(kāi)后的單一間隔

9、定時(shí)。上電周期或首次掃描，定時(shí)器位OFF，當(dāng)前值為0。使能輸入接通時(shí)，定時(shí)器位為ON，當(dāng)前值為0。當(dāng)使能輸入由接通到斷開(kāi)時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器位OFF，當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值，停止計(jì)數(shù)。,3.保持型定時(shí)器 TONR,TONR，保持型接通延時(shí)定時(shí)器指令。用于對(duì)許多間隔的累計(jì)定時(shí)。上電周期或首次掃描，定時(shí)器位OFF，當(dāng)前值保持。使能輸入接通時(shí)，定時(shí)器位為OFF，當(dāng)前值從0開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)間。使能輸入斷開(kāi)，定時(shí)器位和當(dāng)前值保持最后狀態(tài)。使能輸入再次接通時(shí)，當(dāng)前值從上次的保持值繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)累計(jì)當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器位ON，當(dāng)前值連續(xù)計(jì)數(shù)到32767。,輸入端,Q0.1,當(dāng)前值,設(shè)定值,

10、TS,M0.1,最大值,32767,120,3.6 PLC 數(shù)據(jù)斷電存儲(chǔ),（1）在系統(tǒng)塊中設(shè)置斷電數(shù)據(jù)保持功能來(lái)保存數(shù)據(jù)。,在S7-200的編程中，系統(tǒng)塊中有一項(xiàng)功能為斷電數(shù)據(jù)保持設(shè)置，范圍包括V存儲(chǔ)區(qū)、M存儲(chǔ)區(qū)、時(shí)間繼電器T和計(jì)數(shù)器C。 基本工作原是在PLC外部供電中斷時(shí)，利用PLC內(nèi)部的超級(jí)電容供電，保持系統(tǒng)塊中所設(shè)置的斷電數(shù)據(jù)保持區(qū)域的數(shù)值保持不變，而將非保持區(qū)域的數(shù)據(jù)值歸零。由于超級(jí)電容容量的限制，在西門(mén)子的資料中宣稱只能保存幾天時(shí)間。而對(duì)于M存儲(chǔ)區(qū)中的前十四個(gè)字節(jié)（即MB0-MB13），當(dāng)設(shè)為斷電數(shù)據(jù)保持，在PLC外部供電中斷時(shí)，PLC內(nèi)部自動(dòng)將以上存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到EEPROM中，

11、因此可實(shí)現(xiàn)斷電永久保存。,（2）在編程時(shí)建立數(shù)據(jù)塊來(lái)保存數(shù)據(jù),在程序設(shè)計(jì)的編程階段，可在編程中建立數(shù)據(jù)塊，并賦予需要的初始值，編程完成后隨程序一起下載到PLC的RAM存儲(chǔ)器中，CPU同時(shí)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)存于EEPROM，作為EEPROM儲(chǔ)器中的V數(shù)據(jù)永存儲(chǔ)區(qū)。因EEPROM的數(shù)據(jù)保存不需要供電維持，所以可以實(shí)現(xiàn)永久保存。 若在系統(tǒng)塊中相應(yīng)V存儲(chǔ)區(qū)未設(shè)為斷電數(shù)據(jù)保持，在每次PLC上電初始，CPU自動(dòng)將EEPROM中的V數(shù)據(jù)值讀入RAM的V存儲(chǔ)區(qū)。 若相應(yīng)V存儲(chǔ)區(qū)設(shè)為斷電數(shù)據(jù)保持，在每次PLC上電初始，CPU檢測(cè)斷電數(shù)據(jù)保存是否成功。若成功，則保持RAM中的相應(yīng)V數(shù)據(jù)保持不變；若保存不成功，則將EEPR

12、OM中的相應(yīng)V數(shù)據(jù)值讀入RAM的V存儲(chǔ)區(qū)。此方法只適用于V數(shù)據(jù)的斷電數(shù)據(jù)保存。,（3）在程序中用SMB31和SMW32來(lái)保存數(shù)據(jù),在程序中將要保存的V存儲(chǔ)器地址寫(xiě)入SMW32，將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寫(xiě)入SMB31，并置SM31.7為1。在程序每次掃描的末尾，CPU自動(dòng)檢查SM31.7，如果為1，則將指定的數(shù)據(jù)存于EEPROM中，并隨之將SM31.7置為零，保存的數(shù)據(jù)會(huì)覆蓋先前EEPROM中V存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)。 在保存操作完成之前，不要改變RAM中V存儲(chǔ)區(qū)的值。存一次EEPROM操作會(huì)將掃描時(shí)間增加15至20毫秒。因?yàn)榇鍱EPROM的次數(shù)是有限制的（最少10萬(wàn)次，典型值為100萬(wàn)次），所以必須控制程序中保存的

13、次數(shù)，否則將導(dǎo)致EEPROM的失效。,4 PLC 編程實(shí)例,4.1 實(shí)例1：開(kāi)關(guān)機(jī)硬件設(shè)計(jì),4.2 PLC 自由口通信,1. 串口初始化,/初始化自由口通信模式,/初始化RCV控制信息,/設(shè)定起始位字符,/設(shè)定結(jié)束位字符,/設(shè)定接收字符最大長(zhǎng)度,/設(shè)置接收終端函數(shù),/開(kāi)啟中斷,/開(kāi)始接收數(shù)據(jù),2. 串口發(fā)送數(shù)據(jù)前需停止接受數(shù)據(jù),3. 串口發(fā)送完數(shù)據(jù)后需要重新接收數(shù)據(jù),4.3 PLC PID編程,4.3 PLC PID編程,題目：水儲(chǔ)罐恒壓控制 水儲(chǔ)罐用于保持恒定水壓，水以變化的速率不斷地從誰(shuí)儲(chǔ)罐取出，變速泵用于以保持充足水壓的速率添加水到儲(chǔ)罐，并且也防止儲(chǔ)罐空。此系統(tǒng)的設(shè)定值 于儲(chǔ)罐達(dá)到充滿7

14、5%水位的設(shè)置。過(guò)程變量由浮點(diǎn)型測(cè)量器提供，它提供儲(chǔ)罐充滿程度的相同讀數(shù)，可以從0%到100%之間變化。輸出的泵速的數(shù)值，允許泵從最大速度的0%到100%運(yùn)行。,4.3 PLC PID編程,4.3 PLC PID編程,1 陳會(huì)蓮,谷明月.基于PLC的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2015.3,36(2):246-248 2 李建軍.基于PID算法的太陽(yáng)能干燥器控制系統(tǒng)的研究J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2015.3,32(2):111-112 3 李油聲.可編程控制器技術(shù)在煤礦機(jī)電的應(yīng)用J.科技與創(chuàng)新,2014(9):56-57 4 劉國(guó)敏,徐方明.基于可編程控制器的自動(dòng)準(zhǔn)同期準(zhǔn)備的應(yīng)用研

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