1、機床電氣控制與PLC,項目三 典型機床的PLC控制,知識目標 技能目標,知識目標,1)了解PLC的產生過程、特點、應用及發(fā)展趨勢。 2) 掌握PLC的基本結構、工作原理和常用的編程語言。 3) 掌握西門子S7-300系列PLC的基本邏輯指令系統。 4) 掌握梯形圖和指令程序設計的基本方法。 5) 掌握梯形圖編程規(guī)則、編程技巧和方法。,技能目標,1）能根據項目要求，設計PLC的硬件接線圖，進一步熟練掌握PLC的接線方法。 2) 能熟練地應用西門子S7-300系列PLC基本邏輯指令，編寫控制系統的梯形圖和指令程序。 3) 能熟練地使用西門子公司的STEP7編程軟件，設計PLC控制系統的梯形圖和指令

2、程序，并寫入PLC進行調試運行。 4）能根據機床動作和I/O接口，分析典型機床的PLC控制梯形圖。,問題導入,前面學習了臥式車床、型臥式鏜床等典型機床的繼電器-接觸器控制線路分析，如何用可編程序控制器（PLC）來改造這些機床呢？改造后的機床有什么優(yōu)點？,本項目內容,任務一 初步認識PLC 任務二 認識S7-300系列PLC 任務三 電動機啟動、停止的PLC控制 任務四 電動機星形三角形降壓啟動的PLC控制 任務五 自動往返運行的PLC控制 任務六 步進電動機的PLC控制 任務七 典型機床的PLC控制,任務一 初步認識PLC,一、 PLC產生及定義 二、 PLC系統的組成及工作原理 三、 PLC

3、的表達方式 四、 PLC的技術指標 五、 PLC的分類,知識目標 了解PLC的產生過程、特點、應用及發(fā)展趨勢等背景知識。 技能目標 對后續(xù)學習產生欲望與興趣。 具有知識擴展能力。,傳統的生產機械自動控制裝置繼電器控制系統 優(yōu)點結構簡單、價格低廉、容易操作 。 缺點體積龐大、生產周期長、接線復雜、故障率高、可靠性及靈活性差 。 應用比較適用于工作模式固定，控制邏輯簡單等工業(yè)應用場合。,一、PLC的產生及定義,用戶迫切需要一種先進的自動控制裝置 繼電器控制系統,對先進自動控制裝置提出設想： 把計算機的功能完善、通用、靈活等優(yōu)點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結合起來，制成一種通

4、用控制裝置。把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，采用面向控制過程、面向對象的語言編程。,1、可編程序邏輯控制器的產生 美國數字設備公司（DEC）根據這一設想，于1969年研制成功了第一臺可編程序控制器。由于當時主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。,經歷：可編程邏輯控制器（PLC）可編程控制器（PC） 通用叫法：可編程序控制器（Programmable Controller，PC），是一臺專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但由于PC容易和個人

5、計算機（Personal Computer）混淆，所以人們還沿用PLC作為可編程控制器的英文縮寫。,2、 PLC的定義,國際電工委員會（IEC）對可編程控制器的定義： “可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！?二、PLC系統的組成及工作原理,1PLC系統的組成 2PLC系統的工作原理,1PLC系統的組成,（

6、1）硬件 可編程序控制器主機的硬件電路由中央處理器（CPU）、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、電源等五部分組成，PLC典型硬件系統如圖3-1所示。,圖3-1 可編程序控制器主機硬件電路圖,（2）軟件系統,PLC軟件系統和硬件電路共同構成可編程序控制器系統的整體。 PLC軟件系統又可分為系統程序和用戶程序兩大類。 系統程序的主要功能是時序管理、存儲空間分配、系統自檢和用戶程序編譯等。 用戶程序是用戶根據控制要求，按系統程序允許的編程規(guī)則，用廠家提供的編程語言編寫的程序。,2PLC系統的工作原理,（1）掃描工作方式 PLC的工作原理和計算機的工作原理基本一致，但是工作方式有所不同，PLC采用

7、循環(huán)掃描的工作方式。PLC有兩種工作模式，即運行（RUN）與停止（STOP）。 （2）掃描周期 PLC在運行工作模式時，執(zhí)行一次循環(huán)掃描操作所需要的時間稱為掃描周期，其典型值約為1ms100ms。,三、 PLC的表達方式（編程語言）,1、LAD（梯形圖） LAD（梯形圖）是一種圖形語言，比較形象直觀，容易掌握，用得最多，堪稱用戶第一編程語言。,2、STL（語句表）,STL（語句表）是一種類似于計算機匯編語言的一種文本編程語言，由多條語句組成一個程序段。,3、FBD（功能塊圖）,FBD（功能塊圖）使用類似于布爾代數的圖形邏輯符號來表示控制邏輯，一些復雜的功能用指令框表示。,4、GRAPH（順序功

8、能圖）,GRAPH類似于解決問題的流程圖，適用于順序控制的編程。它根據功能將控制任務分解為若干步，其順序用圖形方式顯示出來并且可形成圖形和文本方式的 文件。,SCL（Structured Control Language）結構控制語言是一種類似于PASCAL的高級文本編輯語言。 與梯形圖相比，它能實現復雜的數學運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。,5 SCL結構控制語言,四、 PLC的技術指標,1I/O點數 2存儲容量 3掃描速度 4指令系統 5可擴展性 6通信功能,1I/O點數,可編程序控制器的I/O點數指外部輸入、輸出端子數量的總和，又稱主機的開關量I/O點數。它是描述PLC大小的一個重要參數

9、。,2存儲容量,PLC的存儲器由系統程序存儲器、用戶程序存儲器和數據存儲器3部分組成。 PLC存儲容量通常指用戶程序存儲器和數據存儲器容量之和，表征系統提供給用戶的可用資源，是系統性能的一項重要技術指標。,3掃描速度,可編程序控制器采用循環(huán)掃描工作方式，掃描速度與周期成反比。影響掃描速度的主要因素，有用戶程序的長度和PLC產品的類型。PLC中CPU的類型、機器字長等直接影響PLC運算精度和運行速度。,4指令系統,指令系統是指PLC所有指令的總和。 可編程序控制器的編程指令越多，軟件功能就越強，但掌握應用也相對復雜。 用戶應根據實際控制要求，選擇合適指令功能的可編程序控制器。,5可擴展性,小型P

10、LC的基本單元（主機）多為開關量I/O接口，各廠家 在PLC基本單元的基礎上大力發(fā)展模擬量處理、高速處理、溫度控制及通信等智能擴展模塊。 智能擴展模塊的多少及性能也成為衡量PLC產品水平的標志。,6通信功能,PLC的通信有PLC之間的通信和PLC與計算機或其他設備之間的通信。 通信主要涉及通信模塊、通信接口、通信協議和通信指令等內容。 PLC的組網和通信能力也成為PLC產品水平的重要衡量指標之一。,五、 PLC的分類,1按I/O點數和功能分類 2按結構形式分類 3按用途分類,1按I/O點數和功能分類,PLC按I/O點數可將分成小型、中型和大型 小型（微型）:I/O點數小于256點，以開關量控制為主，具有體積小、價格低的優(yōu)點，適用于小型設備的控制。 中型:I/O點數在2561024之間，功能比較豐富，兼有開關量和模擬量的控制能力，適用于較復雜的邏輯控制和閉環(huán)過程控制。 大型:I/O點數在1024點以上，用于大規(guī)模過程控制、集散式控制和工廠自動化網絡。,2按結構形式分類,根據結構形式不同，可編程序控制器可分為整體式結構和模塊式結構兩大類。,整體式,模塊式,整體式 一般是小型PLC，它將所有電路安裝于1個機箱內做為基本單元；可通過并行接口電路連接I/O擴展單元。 模塊式 多為中型以上PLC，不同功能的模塊，可以組成不同用途的PLC，適用于不同要求的控制系