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可编程序控制器ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望目目 录录第一章第一章 电气控制基础电气控制基础第二章第二章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述第三章第三章 可编程序控制器的基本组成和工作原理可编程序控制器的基本组成和工作原理第四章第四章 S7-200可编程序控制器的系统配置可编程序控制器的系统配置第五章第五章 S7-200可编程序控制器的指令系统可编程序控制器的指令系统第六章第六章 STEP7-Micro/WIN32编程软件功能及使用编程软件功能及使用第七章第七章 可编程序控制器的控制系统设计可编程序控制器的控制系统设计第八章第八章 S7-300和和S7-400可编程序控制器的系统配可编程序控制器的系统配 置及编程置及编程第九章第九章 可编程序控制器的通信及网络可编程序控制器的通信及网络2简单的控制系统实例全自动护理病床全自动护理病床机械手控制系统机械手控制系统3第一章第一章 电气控制基础电气控制基础一、传统电气控制系统简介一、传统电气控制系统简介二、常用低压电器简介二、常用低压电器简介三、电气控制线路基础三、电气控制线路基础4一、传统电气控制系统简介一、传统电气控制系统简介传统继电接触式控制系统传统继电接触式控制系统20世纪世纪70年代以前，电气自动控制的任年代以前，电气自动控制的任务基本上都由其完成；务基本上都由其完成；主要由继电器、接触器、按钮等低压电主要由继电器、接触器、按钮等低压电器组成；器组成；5二、常用低压电器简介二、常用低压电器简介1、定义、定义 低压电器是一种能根据外界的信号（机械低压电器是一种能根据外界的信号（机械力、电动力和其他物理量），自动或手动接通力、电动力和其他物理量），自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续改变电路参数或和断开电路，从而断续或连续改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制、状态，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气元件或设备。保护、检测和调节用的电气元件或设备。（控制电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。）62、分类、分类常用低压电器常用低压电器接接触触器器继继电电器器开开关关电电器器行行程程开开关关熔熔断断器器其其他他电电器器（如如按按钮钮、指指示示灯灯等等）交交流流接接触触器器直直流流接接触触器器电电磁磁式式继继电电器器热热继继电电器器时时间间继继电电器器温温度度继继电电器器速速度度继继电电器器压压力力继继电电器器刀刀开开关关低低压压断断路路器器直直动动式式滚滚动动式式微微动动式式管管式式螺螺旋旋塞塞式式快快速速式式7按钮按钮 一种常用的控制电器元件，一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开常用来接通或断开控制电控制电路路（其中电流很小），从（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。气设备运行目的的一种开关。8交流接触器交流接触器 广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主触广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令。点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令。主触点一般只有常开触点，而辅助触点常有两主触点一般只有常开触点，而辅助触点常有两对具有常开和常闭功能的触点。对具有常开和常闭功能的触点。9电流继电器电流继电器继电器是一种控制器件，在自动控制电路中起着自动调节、继电器是一种控制器件，在自动控制电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。安全保护、转换电路等作用。电流继电器是当输入量电流继电器是当输入量(激励量激励量)是电流并当其达到规定的电是电流并当其达到规定的电流值时做出相应动作的一种继电器。通常是用较小的电流去流值时做出相应动作的一种继电器。通常是用较小的电流去控制较大电流的一种控制较大电流的一种“自动开关自动开关”。10中间继电器中间继电器中间继电器是辅助继电器，是用于增加控制电路中中间继电器是辅助继电器，是用于增加控制电路中的信号数量或信号强度的一种继电器。的信号数量或信号强度的一种继电器。11热继电器热继电器利用输入电流所产生的热效应能够做出相应动作的利用输入电流所产生的热效应能够做出相应动作的一种继电器。通常用于实现一种继电器。通常用于实现电动机电动机的过载保护。的过载保护。12时间继电器时间继电器 时间时间继电器继电器是一种利用是一种利用电磁电磁原理或机械原理实原理或机械原理实现延时控制的自动开关装置。它的种类很多，现延时控制的自动开关装置。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型和其他型等。有空气阻尼型、电动型和电子型和其他型等。13熔断器熔断器熔断器是当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔断器是当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器熔断器也被称为保也被称为保险丝，主要进行短路保护或严重过载保护。险丝，主要进行短路保护或严重过载保护。14组合开关组合开关 在电气控制线路中，组合开关是一种常被作为在电气控制线路中，组合开关是一种常被作为电源引入的开关，可以用它来直接启动或停止电源引入的开关，可以用它来直接启动或停止小功率电动机或使电动机正反转。局部照明电小功率电动机或使电动机正反转。局部照明电路也常用它来控制。组合开关有单极、双极、路也常用它来控制。组合开关有单极、双极、三极、四极几种。三极、四极几种。15断路器断路器断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。当发生严重的过载或括短路条件）下的电流的开关装置。当发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。断器式开关与过欠热继电器等的组合。16刀开关刀开关 刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。173、常用低压电器的基本结构和工作原理、常用低压电器的基本结构和工作原理（1）电磁式低压电器电磁式低压电器n 电磁式低压电器在电气控制线路中使用量最大，类电磁式低压电器在电气控制线路中使用量最大，类型也很多；型也很多；n 各类电磁式低压电器在工作原理和构造上基本相同，各类电磁式低压电器在工作原理和构造上基本相同，结构主要组成部分：结构主要组成部分：电磁机构电磁机构和和触点系统触点系统。下面是电磁式电器及其简单结构和工作原理示意下面是电磁式电器及其简单结构和工作原理示意图：图：18接触器接触器继电器继电器19交流接触器交流接触器的结构和工作原理图一：的结构和工作原理图一：电磁机构：电磁机构：线圈、铁芯和线圈、铁芯和衔铁衔铁触点：触点：静触点、动触静触点、动触点点动触点动触点静触点静触点20电磁机构：电磁机构：线圈、铁芯和线圈、铁芯和衔铁衔铁触点：触点：静触点、动触静触点、动触点点静触点静触点动触点动触点交流接触器交流接触器的结构和工作原理图二：的结构和工作原理图二：21n 接触器工作原理：接触器工作原理：掌握了接触器的结构，就容易了解其工作原理。掌握了接触器的结构，就容易了解其工作原理。当电磁线圈当电磁线圈通电后通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作：产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作：常闭触常闭触点断开；常开触点闭合点断开；常开触点闭合，两者是联动的。当线圈，两者是联动的。当线圈断断电时电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原：放，使触点复原：常开触点断开，常闭触点闭合常开触点断开，常闭触点闭合。22三、电气控制线路基础三、电气控制线路基础1、电气原理图介绍、电气原理图介绍 电气原理图中常用图形、文字符号电气原理图中常用图形、文字符号23n 接触器在电气控制线路中的图形符号、文字符号：接触器在电气控制线路中的图形符号、文字符号：KMKMKM线圈线圈常开触点常开触点常闭触点常闭触点（电气原理图中常用图形、文字符号电气原理图中常用图形、文字符号表）表）24n 电气原理图电气原理图（1）一般分主电路和辅助电路两部分。）一般分主电路和辅助电路两部分。主电路主电路是电气控制线路中是电气控制线路中大电流通过大电流通过的部分，包括从电源的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；到电机之间相连的电器元件；辅助电路辅助电路是控制线路中除主电路是控制线路中除主电路外的电路，其流过的外的电路，其流过的电流较小电流较小，包括控制电路、照明电路、信，包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。号电路和保护电路。（2）电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中）电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号。统一规定的图形符号和文字符号。25（3）当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同）当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示同一元件，要在电器元件的不同部件处标注位置时，为了表示同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。统一的文字符号。（4）所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状）所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。态画出。2、电气原理图举例、电气原理图举例 下面以下面以单相点动控制电路单相点动控制电路、三相电机全压启动控制电路三相电机全压启动控制电路、三相电机单向运行反接制动电路三相电机单向运行反接制动电路和和三相电机顺序控制电路三相电机顺序控制电路为例为例来了解电气原理图的组成及其电路的工作原理。来了解电气原理图的组成及其电路的工作原理。KM1KM1KM1线圈线圈常开触点常开触点常闭触点常闭触点26（1）单向点动）单向点动 控制电路控制电路电气原理图电气原理图及分析及分析27（2）三相电机全压）三相电机全压 启动控制电路启动控制电路 电气原理图及分析电气原理图及分析 弄懂：弄懂：自锁自锁 自锁自锁28（3）三相电机单向）三相电机单向运行反接制动电路运行反接制动电路互互锁锁说明：说明：SB2:起动按钮起动按钮SB1:停车按钮停车按钮KS：速度继电器：速度继电器（M转速高于某值时转速高于某值时KS常常开触电闭合，低于某值时开触电闭合，低于某值时断开）断开）分析：分析：（1）起动运行）起动运行（2）停车制动）停车制动弄懂：弄懂：互锁互锁自锁自锁29（4）三相电机顺序控制电路）三相电机顺序控制电路 说明：说明：SB2是是M1起动按钮；起动按钮；SB4是是M2起动按钮。起动按钮。用按钮用按钮SB4控制第二台控制第二台电机启动电机启动用时间继电器用时间继电器KT控制第二控制第二台电机启动台电机启动30n 传统继电接触器控制系统的优缺点传统继电接触器控制系统的优缺点：传统继电接触器控制系统传统继电接触器控制系统是把各种继电器、定时是把各种继电器、定时器、接触器等低压控制电器及其触点按一定的逻辑关器、接触器等低压控制电器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，来控制各种生产机械的，系连接起来组成控制系统，来控制各种生产机械的，很明显，很明显，其具有以下优缺点：其具有以下优缺点：优点：优点：结构简单、容易掌握、价格低廉结构简单、容易掌握、价格低廉等；等；缺点：缺点：设备体积大，耗电多，可靠性差、寿命短，动设备体积大，耗电多，可靠性差、寿命短，动作速度慢、功能少，适应性差，难于实现较复杂的控作速度慢、功能少，适应性差，难于实现较复杂的控制制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制盘（柜）就要更换，所以控制盘（柜）就要更换，所以通用性和灵活性较差通用性和灵活性较差。31作业：作业：电磁式低压电器的电磁式低压电器的结构组成及工作原理结构组成及工作原理，重点弄清，重点弄清楚楚线圈和触点之间的动作关系线圈和触点之间的动作关系。看第一章，看懂并能分析课堂中介绍的几个电机控看第一章，看懂并能分析课堂中介绍的几个电机控制电路的控制流程，重点弄懂制电路的控制流程，重点弄懂“自锁自锁”（P15图图1-15）、）、“互锁互锁”（P15图图1-22）、）、“点动点动”（P15图图1-14）控制环节的实现及其作用。）控制环节的实现及其作用。32第二章第二章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述PLC的由来和定义PLC的发展概况和发展趋势PLC的主要功能和特点PLC的分类33第一节第一节 PLC的由来和定义的由来和定义一、一、PLC的由来的由来现状：现状：计算机技术的发展、计算机技术的发展、传统的继电器控制系统的不足传统的继电器控制系统的不足 为适应市场的竞争要求，各生产厂家对控制系统提出了为适应市场的竞争要求，各生产厂家对控制系统提出了要求，要求结合：要求，要求结合：n 继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点n 计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点 提出了提出了将继电接触控制的硬连线逻辑转变为计算机的软将继电接触控制的硬连线逻辑转变为计算机的软将继电接触控制的硬连线逻辑转变为计算机的软将继电接触控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑件逻辑件逻辑件逻辑编程的设想。编程的设想。可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处以微处理器为基础理器为基础的通用工业控制装置。的通用工业控制装置。341968年美国通用汽车公司提出要研制一种新型的工业控制装年美国通用汽车公司提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，十项公开招标的技术要求如下：置来取代继电器控制装置，十项公开招标的技术要求如下：1）软连接代替硬接线，编程简单方便，可在现场修改程序；）软连接代替硬接线，编程简单方便，可在现场修改程序；2）硬件维护方便，最好是插件式结构；）硬件维护方便，最好是插件式结构；3）可靠性要高于继电器控制装置；）可靠性要高于继电器控制装置；4）体积小于继电器控制装置；）体积小于继电器控制装置；5）有数据通讯功能；）有数据通讯功能；6）成本低于继电器控制装置；）成本低于继电器控制装置；7）输入可以是交流）输入可以是交流115V，输出为交流，输出为交流115V，2A以上，能直以上，能直接驱动电磁阀；接驱动电磁阀；8）可在恶劣环境下工作；）可在恶劣环境下工作；9）扩展时，原系统变更要小；）扩展时，原系统变更要小；10）用户程序存储器容量至少可以扩展到）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。核心思想：核心思想：用程序代替硬接线用程序代替硬接线 输入输入/输出电平可与外部装置直接相联输出电平可与外部装置直接相联 结构易于扩展结构易于扩展1969年美国数字设备公司（年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一）研制出世界上第一台台PLC（PDP-14），并在通用公司（），并在通用公司（GM）汽车生产）汽车生产线上应用成功。线上应用成功。35二、二、PLC的定义的定义 国际电工委员会（国际电工委员会（IEC）在）在1985年的年的PLC标准草案第标准草案第3稿稿中，对中，对PLC作了如下作了如下定义定义：可编程序控制器可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为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指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，运算等操作的指令，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，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。其功能的原则设计。n 定义中定义中强调强调：PLC应直接应用于工业环境，必须有很强的应直接应用于工业环境，必须有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用能力。抗干扰能力、广泛的适应能力和应用能力。36第二节第二节 PLC的发展概况和发展趋势的发展概况和发展趋势一、一、PLC的发展概况的发展概况 PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、通信的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。网络技术等高新技术的发展息息相关。四个阶段：四个阶段：（一）第一阶段：初创阶段（一）第一阶段：初创阶段(1969年第年第1台台PLC问世到问世到1972年年)采用计算机的初级语言编写应用程序；采用计算机的初级语言编写应用程序；CPU采用中小规模集成电路组成；采用中小规模集成电路组成；以逻辑运算为主，实质上是一台专用的逻辑控制计算机。以逻辑运算为主，实质上是一台专用的逻辑控制计算机。第一台第一台PLC的功绩是把计算机的程序存储技术引入继电器的功绩是把计算机的程序存储技术引入继电器控制系统控制系统。37（二）第二阶段：成熟、实用化阶段（二）第二阶段：成熟、实用化阶段（1973年到年到1978年）年）大规模集成电路促进了微机的发展，出现了大规模集成电路促进了微机的发展，出现了以微处理器为核以微处理器为核心的新一代心的新一代PLC；控制功能上增强了很多控制功能上增强了很多：位逻辑运算、计时、计数、数值：位逻辑运算、计时、计数、数值（字）运算、数据处理、数据传送、监控、记录显示、计算机（字）运算、数据处理、数据传送、监控、记录显示、计算机接口、模拟量控制等功能；接口、模拟量控制等功能；开发了面向用户的开发了面向用户的梯形图编程法梯形图编程法；38（三）第三阶段：大发展阶段（三）第三阶段：大发展阶段（从（从1978年到年到1984年）年）应用面扩大，应用面扩大，需求量大增需求量大增，几乎覆盖了所有的工业企业。，几乎覆盖了所有的工业企业。品种越来越多，品种越来越多，新的新的PLC生产厂家不断增加生产厂家不断增加；功能更多，增加了很多特殊功能、处理速度更快功能更多，增加了很多特殊功能、处理速度更快、还具、还具有通信功能和远程有通信功能和远程I/O能力，能力，初步形成了分布式通信网络体初步形成了分布式通信网络体系系；39（四）第四阶段：继续发展阶段（四）第四阶段：继续发展阶段（从（从1984年至今）年至今）超大规模集成电路技术的发展，微处理器价格大跌、处理超大规模集成电路技术的发展，微处理器价格大跌、处理速度等性能提高；速度等性能提高；PLC的软硬件功能已接近于工业控制计算机的软硬件功能已接近于工业控制计算机的强有力的软硬件功能的强有力的软硬件功能。网络通信功能、监控功能增强网络通信功能、监控功能增强；编程语言更丰富编程语言更丰富，除了传统的梯形图、流程图、语句表外，除了传统的梯形图、流程图、语句表外，还能用高级语言；还能用高级语言；PLC的人机对话能力增强，编程软件得到普及和简化，编的人机对话能力增强，编程软件得到普及和简化，编程排错纠错能力加强，还可在线仿真，程排错纠错能力加强，还可在线仿真，加快了软件开发的周期加快了软件开发的周期。标准化标准化：1993年颁布了年颁布了IEC 11313国际标准（国际标准（PLC编程语编程语言标准），标准化处于进程中。言标准），标准化处于进程中。40二、二、PLC的发展趋势的发展趋势 虽然虽然PLC只有只有40多年历史，但发展势头迅猛，是当今增长多年历史，但发展势头迅猛，是当今增长速度最快的工业控制器。速度最快的工业控制器。为适应不同场合和不同要求的控制需要，其继续发展方向为适应不同场合和不同要求的控制需要，其继续发展方向两极分化：两极分化：大型化大型化、小型化小型化（一）大型化（一）大型化 大存储容量、高速度、高性能、增加大存储容量、高速度、高性能、增加I/O点数点数。主要表现在以下几个方面：主要表现在以下几个方面：411、增强网络通信功能、增强网络通信功能2、发展智能模块、发展智能模块3、外部故障诊断功能、外部故障诊断功能4、编程语言、编程工具标准化、高级化、编程语言、编程工具标准化、高级化5、实现软件、硬件标准化、实现软件、硬件标准化6、编程组态软件发展迅速、编程组态软件发展迅速（二）小型化（二）小型化 发展小型化发展小型化PLC，目的是为了，目的是为了占领广大的、分散的、中占领广大的、分散的、中小型的工业控制场合小型的工业控制场合；小型、超小型、微小型；小型、超小型、微小型PLC不仅便于不仅便于机电一体化，也是机电一体化，也是实现家庭自动化的理想控制器实现家庭自动化的理想控制器。小型小型PLC向着简易化、体积小、功能强、价格低的方向向着简易化、体积小、功能强、价格低的方向发展发展。例如：西门子公司的例如：西门子公司的LOGO！通用逻辑模块就是一种微！通用逻辑模块就是一种微小型的小型的PLC。42第三节第三节 PLC的主要功能和特点的主要功能和特点一、一、PLC的主要功能的主要功能（一）开关量逻辑控制（一）开关量逻辑控制 这是这是PLC最基本的功能最基本的功能（二）模拟量控制（二）模拟量控制 PLC中配置了中配置了A/D、D/A转换模块转换模块（三）闭环过程控制（三）闭环过程控制 配置配置PID控制单元或模块控制单元或模块（四）定时控制（四）定时控制（五）计数控制（五）计数控制43（六）顺序（步进）控制（六）顺序（步进）控制 可用顺序功能图对顺序控制进行设计，用移位寄存器和可用顺序功能图对顺序控制进行设计，用移位寄存器和顺控指令编写程序。顺控指令编写程序。（七）数据处理（七）数据处理 数字运算、数据传送、数据比较、数据转换、数据显示、数字运算、数据传送、数据比较、数据转换、数据显示、打印、数据通信等。打印、数据通信等。（八）通信和联网（八）通信和联网 可对远程可对远程I/O进行控制，能实现进行控制，能实现PLC与与PLC、PLC和计和计算机之间的通信，还可与其他智能控制设备实现通信。算机之间的通信，还可与其他智能控制设备实现通信。44二、二、PLC的特点的特点 PLC是专为工业环境下应用而设计的，具有面向工业控是专为工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明的特点：制的鲜明的特点：（一）可靠性高、抗干扰能力强（一）可靠性高、抗干扰能力强（二）通用性强、灵活性好、功能齐全（二）通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC是通过软件实现控制的，对于不同控制对象可采用是通过软件实现控制的，对于不同控制对象可采用相同的硬件进行配置。相同的硬件进行配置。（三）编程简单、使用方便（三）编程简单、使用方便（四）模块化结构（四）模块化结构 配置灵活，使扩展、维护方便。配置灵活，使扩展、维护方便。（五）安装简便、调试方便（五）安装简便、调试方便（六）网络通信（六）网络通信 PLC提供标准通信接口。提供标准通信接口。（七）其他（七）其他 PLC体积小、能耗低，便于机电一体化。体积小、能耗低，便于机电一体化。45第四节第四节 PLC的分类的分类一、按一、按PLC的控制规模分类的控制规模分类小型机：小型机：控制点数小于控制点数小于256，用户程序存储器容量小，用户程序存储器容量小于于8K字；用于小型控制场合，网络中常做从站；例：字；用于小型控制场合，网络中常做从站；例：S7-200中型机：中型机：控制点数一般在控制点数一般在256点点2048点，用户程序存点，用户程序存储器容量小于储器容量小于50K字；用于中型控制场合，网络中可字；用于中型控制场合，网络中可做主站也可做从站；例：做主站也可做从站；例：S7-300大型机：大型机：控制点数都在控制点数都在2048点以上，用户程序存储器点以上，用户程序存储器容量达容量达50K字以上；用于大型控制场合，网络中常做字以上；用于大型控制场合，网络中常做主站；例：主站；例：S7-40046二、按二、按PLC的结构形式分类的结构形式分类整体式整体式PLC：将电源、将电源、CPU、I/O部件都集中在一个部件都集中在一个机箱内，结构紧凑、体积小、价格低。小型机一般机箱内，结构紧凑、体积小、价格低。小型机一般采用这种结构；采用这种结构；47模块式模块式PLC：将将PLC的各部分分成若干个单独的模块，的各部分分成若干个单独的模块，如电源模块、如电源模块、CPU模块、模块、I/O模块和各种功能模块。模块和各种功能模块。模块式模块式PLC由机架和各种模块组成。配置灵活，装配由机架和各种模块组成。配置灵活，装配方便，便于扩展和维修。方便，便于扩展和维修。48叠装式叠装式PLC：将整体式和模块式结合起来。除了基本将整体式和模块式结合起来。除了基本单元外还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。单元外还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。S7-200就是叠装式结构的。就是叠装式结构的。49第三章第三章 可编程序控制器的基本组成和工作原理可编程序控制器的基本组成和工作原理PLC的基本组成和各部分的作用PLC对继电器控制系统的仿真PLC的工作原理50第一节第一节 PLC的基本组成和各部分的作用的基本组成和各部分的作用一、一、PLC的基本组成的基本组成 中央处理器（中央处理器（CPU）、存储器、输入）、存储器、输入/输出输出（I/O）接口、电源等。）接口、电源等。51二、二、PLC各部分的作用各部分的作用（一）中央处理单元（一）中央处理单元（CPU）PLC的核心部分，包括的核心部分，包括微处理器微处理器和和控制接口电路控制接口电路。1、微处理器、微处理器微处理器是微处理器是PLC的运算和控制中心的运算和控制中心；PLC常用的微处理器有通用微处理器、单片机、位片式微常用的微处理器有通用微处理器、单片机、位片式微处理器；处理器；小型小型PLC多采用多采用8位微处理器或单片机作为位微处理器或单片机作为CPU，如，如Z80等，等，具有价格低，通用性好等优点；具有价格低，通用性好等优点；中型机多采用中型机多采用16位微处理器或单片机作为位微处理器或单片机作为CPU，如，如Intel8086等，具有集成度高，运行速度快，可靠性高等优点；等，具有集成度高，运行速度快，可靠性高等优点；大型机多采用高速位片式微处理器，具有灵活性更强，速度大型机多采用高速位片式微处理器，具有灵活性更强，速度更快，效率更高的优点。更快，效率更高的优点。522、控制接口电路、控制接口电路 是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件，主要是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件，主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功能。有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功能。（二）存储器（二）存储器 PLC的存储器有的存储器有系统程序存储器系统程序存储器和和用户程序存储器用户程序存储器。1、系统程序存储器、系统程序存储器 存放存放PLC生产厂家编写的系统程序，固化在生产厂家编写的系统程序，固化在PROM或或EPROM存储器中。存储器中。2、用户程序存储器、用户程序存储器 可分为三部分：可分为三部分：用户程序区、数据区、系统区用户程序区、数据区、系统区。53（三）输入、输出单元（三）输入、输出单元 是是PLC的的CPU与现场输入、输出装置或其他外部设备之与现场输入、输出装置或其他外部设备之间的连接接口部件。间的连接接口部件。所有输入、输出单元均带有光耦合隔离电路，及其他的所有输入、输出单元均带有光耦合隔离电路，及其他的比如滤除噪声等功能的信号处理电路单元。比如滤除噪声等功能的信号处理电路单元。（四）编程器（四）编程器简易型：只能联机编程，需将梯形图转化为语句表输入。简易型：只能联机编程，需将梯形图转化为语句表输入。智能型：可联机也可脱机编程，有显示功能，可直接输入梯智能型：可联机也可脱机编程，有显示功能，可直接输入梯 形图程序。形图程序。近年采用个人计算机编程是新趋势了。近年采用个人计算机编程是新趋势了。（五）电源单元（五）电源单元54第二节第二节 PLC对继电器控制系统的仿真对继电器控制系统的仿真梯形图：模拟继电器控制系统的编程方法梯形图：模拟继电器控制系统的编程方法 梯形图中的基本编程元素：触点、线圈、方框。梯形图中的基本编程元素：触点、线圈、方框。名词：母线、能流、梯级、梯形图网络名词：母线、能流、梯级、梯形图网络母线母线55一个梯级一个梯级一个梯级一个梯级一个梯级一个梯级一个网络一个网络一个网络一个网络一个网络一个网络梯形图基本编程元素：梯形图基本编程元素：触点、线圈、方框。触点、线圈、方框。名词：母线、能流、梯级、名词：母线、能流、梯级、梯形图网络梯形图网络56梯形图与继电器控制电路图的差异：梯形图与继电器控制电路图的差异：（1）梯形图内各种元件也沿用继电器的叫法，称为）梯形图内各种元件也沿用继电器的叫法，称为“软继电器软继电器”，这不是物理继电器，这不是物理继电器，每个每个“软继电器软继电器”为存储器中的一位，状为存储器中的一位，状态为态为“1”时表示该继电器时表示该继电器“通电通电”；（2）梯形图中流过的是）梯形图中流过的是“能流能流”，不是物理电流，不是物理电流，“能流能流”只能只能从左到右、自上而下流动，不允许倒流，从左到右、自上而下流动，不允许倒流，“能流能流”到，线圈则接到，线圈则接通。通。“能流能流”是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式式。（3）梯形图中的）梯形图中的常开、常闭触点不是物理开关的触点，它们对应常开、常闭触点不是物理开关的触点，它们对应输入、输出映像寄存器或数据寄存器中的相应位的状态输入、输出映像寄存器或数据寄存器中的相应位的状态。常开常闭。常开常闭触点只是互为相反状态，触点切换没有时间延迟；而继电器控制系触点只是互为相反状态，触点切换没有时间延迟；而继电器控制系统大多数电器是属于先断后合型的电器。统大多数电器是属于先断后合型的电器。（4）梯形图中的）梯形图中的输出线圈不是物理线圈，其状态对应输出映像寄输出线圈不是物理线圈，其状态对应输出映像寄存器相应位的状态存器相应位的状态，不能直接驱动现场执行机构。，不能直接驱动现场执行机构。（5）编程时，）编程时，PLC的的“软继电器软继电器”的的触点原则上可无限次反复使触点原则上可无限次反复使用用，但规定内部的线圈通常只能引用一次（避免双线圈的出现）。，但规定内部的线圈通常只能引用一次（避免双线圈的出现）。57第三节第三节 PLC的工作原理的工作原理一、建立一、建立I/O映像区映像区 在在PLC存储器内开辟了存储器内开辟了I/O映像区，其大小由映像区，其大小由PLC的系统程的系统程序确定；序确定；对于控制系统的一个输入点总有输入映像区的某一位与之对于控制系统的一个输入点总有输入映像区的某一位与之对应，对应，PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映像区对应的位上像区对应的位上；对于系统的每一个输出点都有输出映像区；对于系统的每一个输出点都有输出映像区的某一位与之对应，的某一位与之对应，PLC在执行用户程序时所产生的运算结在执行用户程序时所产生的运算结果存放到输出映像区对应的位上果存放到输出映像区对应的位上；PLC在执行用户程序时所需的数据取用于在执行用户程序时所需的数据取用于I/O映像区，所以映像区，所以与外部设备没有直接联系，这样不仅加快了程序执行速度，与外部设备没有直接联系，这样不仅加快了程序执行速度，还使控制系统与外界隔开，提高了系统的抗干扰能力，并为还使控制系统与外界隔开，提高了系统的抗干扰能力，并为硬件标准化生产创造了条件。硬件标准化生产创造了条件。58二、循环扫描的工作方式二、循环扫描的工作方式（一）（一）PLC的工作过程的工作过程PLC周而复始地巡回，执行上述整个过程，直至停机。周而复始地巡回，执行上述整个过程，直至停机。59（二）用户程序的循环扫描过程（二）用户程序的循环扫描过程PLC有两个操作方式有两个操作方式：STOP方式和方式和RUN方式方式。差别差别：RUN方式下执行用户程序；方式下执行用户程序；STOP方式下不执行用户程序。方式下不执行用户程序。RUN方式下执行用户程序的过程如下：分三个阶段方式下执行用户程序的过程如下：分三个阶段 集中采样；集中采样；无中断跳转无中断跳转情况下逐句扫情况下逐句扫描；描；集中输出；集中输出；输入、输出输入、输出延迟响应。延迟响应。（具体内容以（具体内容以后自己看后自己看P42）60第四章第四章 S7-200可编程序控制器的系统配置可编程序控制器的系统配置S7-200 PLC系统的基本构成S7-200 PLC的接口模块S7-200 PLC的系统配置61第一节第一节 S7-200 PLC系统的基本构成系统的基本构成西门子公司的西门子公司的S7-200 PLC是一种是一种叠装式结构叠装式结构的小型的小型PLC；S7-200 PLC系统由系统由基本单元（基本单元（S7-200 CPU模块）模块）、个人计算个人计算机或编程器机或编程器、STEP7-Micro/WIN32编程软件编程软件以及以及通信电缆通信电缆等等构成。构成。62一、基本单元（一、基本单元（S7-200 CPU模块）模块）也称为主机，由中央处理单元（也称为主机，由中央处理单元（CPU）、电源和数）、电源和数字量输入输出单元组成。字量输入输出单元组成。63下面是带有扩展模块的下面是带有扩展模块的S7-200 CPU模块：模块：64 西门子公司西门子公司S7-200 PLC主机的型号和规格种类较多，近期主机的型号和规格种类较多，近期推出的推出的S7-200 CPU22X系列产品有：系列产品有：CPU221模块、模块、CPU222模块、模块、CPU224模块、模块、CPU224XP模块、模块、CPU226模块、模块、CPU226XM模块模块。P48表表4-1是是S7-200CPU模块的主要技术指标。模块的主要技术指标。下面是下面是CPU226 AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图：继电器模块输入、输出单元的接线图：65二、个人计算机（二、个人计算机（PC）或编程器）或编程器三、三、STEP7-Micro/WIN32编程软件编程软件四、通信电缆四、通信电缆五、人机界面五、人机界面66第二节第二节 S7-200 PLC的接口模块的接口模块 S7-200 PLC的接口模块（扩展模块）有数字量模块、模拟的接口模块（扩展模块）有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。量模块、智能模块等。一、数字量模块一、数字量模块数字量输入模块、数字量输出模块、数字量输入输出模块数字量输入模块、数字量输出模块、数字量输入输出模块（一）数字量输入模块（一）数字量输入模块 每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号，典型每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号，典型输入设备有：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等；输入设备有：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等；为适应实际生产中输入信号电平的多样性，数字量输入模为适应实际生产中输入信号电平的多样性，数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。块分为直流输入模块和交流输入模块。671、直流输入模块：、直流输入模块：以以EM221 8DC24VDC24V为例为例每组需用户每组需用户提供一个提供一个DC24V电源电源682、交流输入模块：、交流输入模块：以以EM221 8AC120V/230VAC120V/230V为例为例每个输入点占用两个接线端子，它们每个输入点占用两个接线端子，它们各自都由用户提供一个独立的交流电各自都由用户提供一个独立的