流水灯PLC学习教程.pptx

情境情境2：流水灯的：流水灯的PLC控制控制2.1任务资讯2.2任务分析2.3任务决策2.4任务计划2.5任务实施2.6评价提高S7-200S7-200第1页/共56页2.1任务资讯 流水灯是利用彩灯对建筑物等进行装饰，达到烘托效果。这实际上是考虑了PLC输出的空间效果（上下、内外等）和时间顺序(先后)，而针对不同的场合对彩灯的运行方式也有不同的要求，对于要求彩灯有多种不同运行方式的情况下，采用PLC中的定时器指令来进行控制非常方便。第2页/共56页2.1.12.1.1任务目标任务目标序号序号类别类别目标目标一一知识点知识点1.1.掌握掌握PLCPLC的基本组成的基本组成2.2.掌握掌握PLCPLC的编程元件的编程元件3.3.掌握掌握PLCPLC的定时器指令的定时器指令二二技能技能1.PLC1.PLC安装接线安装接线2.2.编程软件的熟练应用编程软件的熟练应用3.3.利用定时器指令编程利用定时器指令编程4.4.程序的调试方法程序的调试方法5.5.电气设备的运行监控电气设备的运行监控三三职业素养职业素养1.1.学生的沟通能力及团队协作精神学生的沟通能力及团队协作精神2.2.良好的职业道德良好的职业道德3.3.质量、成本、安全、环保意识质量、成本、安全、环保意识第3页/共56页整体式PLC的硬件系统包括：（1）微处理器（CPU）；（2）存储器（EPROM，RAM）；（3）输入/输出接口（I/O）；（4）外围设备；（5）电源。2.1.2PLC2.1.2PLC的基本组成的基本组成第4页/共56页PLCPLC硬件系统组成硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图第5页/共56页 1.微处理器（CPU）接收并存储用户程序和数据；诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。2.1.1PLC2.1.1PLC的基本组成的基本组成第6页/共56页CPUCPU型号：型号：（1 1）通用微处理器（）通用微处理器（80868086、8028680286等）；等）；（2 2）单片机；）单片机；（3 3）位片式微处理器；）位片式微处理器；第7页/共56页CPUCPU位数：位数：（1 1）8 8位，小型机，价格低，通用性好；位，小型机，价格低，通用性好；（2 2）1616、3232位，中型机，集成度高，可靠；位，中型机，集成度高，可靠；（3 3）位片式微处理器，大型机，灵活、快速。）位片式微处理器，大型机，灵活、快速。专业生产专业生产PLCPLC的厂家均采用自己开发的的厂家均采用自己开发的CPUCPU芯片。芯片。第8页/共56页 2.存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。2.1.1PLC2.1.1PLC的基本组成的基本组成第9页/共56页v用户存储器RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放工作数据。2.1.1PLC2.1.1PLC的基本组成的基本组成第10页/共56页v3.输入单元带光电隔离电路多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入 DC电源DC24V输入 DC电源DC12V输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。第11页/共56页v3.输出单元带光电隔离器及滤波器多种输出方式：晶体管 晶闸管 继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。第12页/共56页v4.外围设备采用PC/PPI电缆连接专用编程器；连接个人电脑（PC），实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。2.1.1PLC2.1.1PLC的基本组的基本组成成第13页/共56页vI/O扩展接口采用并行通讯方式扩展I/O模块；扩展位置控制模块；扩展通讯模块；扩展模拟量控制模块。第14页/共56页5.5.电源电源外接外接220V220V交流电交流电提供提供5V5V供本机使用供本机使用提供提供24V24V供输入端使用。供输入端使用。第15页/共56页 PLC和其他计算机一样，数据存储器都作了分区，为每个存储单元编排了地址，并且经机内系统程序为每个存储单元赋予了不同的功能，形成了专用的存储元件。这就是编程“软”元件。为了理解的方便，PLC的编程元件用“继电器”命名，认为它们像继电器一样具有线圈及触点，且线圈得电，触点动作。所谓线圈得电不过是存储单元置1，线圈失电，不过是存储单元置0，也正因为如此，我们称之为“软”元件。2.1.2PLC2.1.2PLC的编程元件的编程元件第16页/共56页1.1.输入继电器输入继电器（I I）输入继电器输入继电器(又称输又称输入入映像寄存器映像寄存器)用于接受及用于接受及存储输入端子的输入信号。机箱上每个输入端存储输入端子的输入信号。机箱上每个输入端子都有一个输入继电器与之对应。输入信号通子都有一个输入继电器与之对应。输入信号通过隔离电路改变输入继电器的状态，一个输入过隔离电路改变输入继电器的状态，一个输入继电器在存储区中占一位。输入继电器的状态继电器在存储区中占一位。输入继电器的状态不受程序的执行所左右。不受程序的执行所左右。第17页/共56页2.2.输出继电器输出继电器（Q Q）输出继电器输出继电器(又称输出映像寄存器又称输出映像寄存器)存储程序执行存储程序执行的结果的结果。每个输出继电器在存储区中占一位，每每个输出继电器在存储区中占一位，每一个输出继电器与一个输出口相对应一个输出继电器与一个输出口相对应。输出继电输出继电器通过隔离电路，将程序运算结果送到输出口并器通过隔离电路，将程序运算结果送到输出口并决定输出口所连接器件的工作状态。正常运行中决定输出口所连接器件的工作状态。正常运行中输出继电器的状态只由程序的执行决定。输出继电器的状态只由程序的执行决定。第18页/共56页 3.辅助继电器（M）辅助继电器也叫内部标志位，是PLC中数量较大的一种编程元件。它不直接接受外界信号，也不能用来直接驱动输出元件，作用类似于继电接触器电路中的中间继电器。辅助继电器常用来存放逻辑运算的中间结果。编址范围M0.0M31.7。第19页/共56页 4.4.特殊辅助继电器（特殊辅助继电器（SMSM）特殊辅助继电器是特殊辅助继电器是PLCPLC中用于特殊用途的存储器。它可以作为用中用于特殊用途的存储器。它可以作为用户与系统程序之间的界面户与系统程序之间的界面，为用户提供一些特殊的控制功能及为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息。用户操作的一些特殊要求也可以通过特殊辅助继电系统信息。用户操作的一些特殊要求也可以通过特殊辅助继电器通知系统。器通知系统。第20页/共56页5.5.定时器（定时器（T T）定时器相当于继电接触器系统中的时间继电器，定时器相当于继电接触器系统中的时间继电器，用于时间控制。用于时间控制。PLCPLC中定时器具有一个位元件，中定时器具有一个位元件，用来表示计时是否完成，还有一个字元件用来用来表示计时是否完成，还有一个字元件用来存储定时器的计时当前值，可以参与某些运算，存储定时器的计时当前值，可以参与某些运算，因而称为位复合元件。因而称为位复合元件。第21页/共56页6.6.计数器（计数器（C C）普通计数器主要用来对程序中反映的信号或外普通计数器主要用来对程序中反映的信号或外部输入端低频信号进行计数，称为机内计数器。部输入端低频信号进行计数，称为机内计数器。高速计数器则用来对高于高速计数器则用来对高于PLCPLC扫描频率的机外脉扫描频率的机外脉冲计数。高速计数器一般工作在中断状态。计冲计数。高速计数器一般工作在中断状态。计数器工作中需一个位元件及一个存储计数当前数器工作中需一个位元件及一个存储计数当前值的字元件，也为位复合元件。值的字元件，也为位复合元件。第22页/共56页7.7.数据存储器（数据存储器（V V）数据存储器用来存放数据存储器用来存放“数字数字”类数据，有的类数据，有的PLCPLC中称为变量存储中称为变量存储器。器。PLCPLC中的运算数据有中的运算数据有2 2、8 8、1010、1616进制等。可以是整数，也进制等。可以是整数，也可是浮点制小数。占用的存储单元可以是字节、字，也可以是可是浮点制小数。占用的存储单元可以是字节、字，也可以是双字。如双字。如PIDPID指令的回路表、网络读写缓冲区及自由端口缓冲区指令的回路表、网络读写缓冲区及自由端口缓冲区等都要用到数据存储器。数据存储量一般比较大，某些机型的等都要用到数据存储器。数据存储量一般比较大，某些机型的PLCPLC还有专门的模拟量存储单元。还有专门的模拟量存储单元。第23页/共56页8.8.顺控继电器（顺控继电器（S S）顺序控制继电器顺序控制继电器S S又称状态元件，用来组织机器操作或进入等效又称状态元件，用来组织机器操作或进入等效程序段工步，以实现顺序控制和步进控制。顺控继电器用于顺程序段工步，以实现顺序控制和步进控制。顺控继电器用于顺序功能图法编程。每一个状态器可以用来代表控制状态中的一序功能图法编程。每一个状态器可以用来代表控制状态中的一个步序，能为编程提供方便。可以按位、字节、字或双字来存个步序，能为编程提供方便。可以按位、字节、字或双字来存取取S S位，编址范围位，编址范围S0.0S31.7S0.0S31.7。第24页/共56页9.9.局部存储器局部存储器(L)(L)局部存储器局部存储器(L)(L)和变量存储器和变量存储器(V)(V)很相似，主要区别在于局部存很相似，主要区别在于局部存储器储器(L)(L)是局部有效的，变量存储器是局部有效的，变量存储器(V)(V)则是全局有效。全局有则是全局有效。全局有效是指同一个存储器可以被任何程序效是指同一个存储器可以被任何程序(如主程序，中断程序或子如主程序，中断程序或子程序程序)存取，局部有效是指存储区和特定的程序相关联。存取，局部有效是指存储区和特定的程序相关联。第25页/共56页10.10.累加器累加器(AC)(AC)CPUCPU提供了提供了4 4个个3232位累加器位累加器(AC0AC3)(AC0AC3)，可以按字节、字和双字来，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据。按字节、字只能存取累加器的低存取累加器中的数据。按字节、字只能存取累加器的低8 8位或低位或低1616位，双字存取全部的位，双字存取全部的3232位，存取的数据长度由所用的指令决位，存取的数据长度由所用的指令决定。可以像存储器那样使用读定。可以像存储器那样使用读/写单元，例如可以用它向子程序写单元，例如可以用它向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间值。传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间值。第26页/共56页11.11.高速计数器高速计数器(HC)(HC)CPU22XPLCCPU22XPLC提供了提供了6 6个高速计数器个高速计数器(每个计每个计数器最高频率为数器最高频率为30kHz)30kHz)用来累计比用来累计比CPUCPU扫扫描速率更快的事件。高速计数器的当前值描速率更快的事件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数，且为只读值。高速为双字长的符号整数，且为只读值。高速计数器的地址由符号计数器的地址由符号HCHC和编号组成，如和编号组成，如HC0HC5HC0HC5。第27页/共56页 定时器指令用来规定定时器的功能，西门子S7-200系列PLC定时器有三种。3条指令规定了三种不同功能的定时器。在有些品种的PLC中可能只有接通延时定时器而没有断开延时定时器。2.1.32.1.3定时器指令定时器指令第28页/共56页(1)(1)编号、类型及分辨率。编号、类型及分辨率。S7-200S7-200系列系列PLCPLC配置了配置了256256只定时器，编号为只定时器，编号为T T0T0T255255。定时器有定时器有1 1、1010、l l0000msms三种分辨率，编三种分辨率，编号和类型与分辨率有关，选用前应先查号和类型与分辨率有关，选用前应先查表以确定合适的编号。表以确定合适的编号。第29页/共56页(2)(2)预置值。也叫设定值。预置值即编程预置值。也叫设定值。预置值即编程时设定的延时时间的长短。时基计数值称时设定的延时时间的长短。时基计数值称为当前值，存储在当前值寄存器中。预置为当前值，存储在当前值寄存器中。预置值在使用梯形图编程时，标在定时器功能值在使用梯形图编程时，标在定时器功能框的框的“PTPT”（Preset TimePreset Time）端。端。定时器定时器和计数器的预置值的数据类型均为整数，和计数器的预置值的数据类型均为整数，除了常数外，还可以用除了常数外，还可以用VWVW、IWIW等作它们的等作它们的预置值。预置值。第30页/共56页(3)(3)工作条件。工作条件也叫使能输入。从工作条件。工作条件也叫使能输入。从梯形图的角度看梯形图的角度看，定时器功能框中定时器功能框中“ININ”端连接的是定时器的工作条件。对于接通端连接的是定时器的工作条件。对于接通延时定时器来说延时定时器来说，有能流流到有能流流到“ININ”端时端时开始计时开始计时；对于关断延时定时器来说，能对于关断延时定时器来说，能流从有变到无时开始计时流从有变到无时开始计时。对无。对无记忆的定记忆的定时器来说，工作条件失去，如延时接通定时器来说，工作条件失去，如延时接通定时器能流从有变到无时，无论定时器计时时器能流从有变到无时，无论定时器计时是否达到预置值，定时器均复位，前边的是否达到预置值，定时器均复位，前边的计时值清零。计时值清零。第31页/共56页(4)(4)工作对象。工作对象指定时间到工作对象。工作对象指定时间到时时，利用定时器的触点控制的元器利用定时器的触点控制的元器件或工作过程。件或工作过程。第32页/共56页S S7-2007-200系列系列PLCPLC定时器的工作过程如下定时器的工作过程如下：每个定时器均有一个每个定时器均有一个16Bit16Bit当前值寄存器当前值寄存器及一个及一个1Bit1Bit的状态位。接通延时定时器和的状态位。接通延时定时器和有记忆的接通延时定时器在有记忆的接通延时定时器在“ININ”端接通端接通，定时器的当前值大于等于定时器的当前值大于等于P PT T端的预置值时端的预置值时，该定时器位被置位。当达到预设时间后该定时器位被置位。当达到预设时间后，接通延时定时器和有记忆接通延时定时器接通延时定时器和有记忆接通延时定时器继续计时继续计时，一直计到最大值一直计到最大值3276732767，若工，若工作条件未失去，则保持作条件未失去，则保持最大值最大值3276732767。此。此外，使用定时器的当前值可扩大控制范围。外，使用定时器的当前值可扩大控制范围。第33页/共56页情境情境2：流水灯的：流水灯的PLC控制控制2.1任务资讯2.2任务分析2.3任务决策2.4任务计划2.5任务实施2.6评价提高S7-200S7-200第34页/共56页 本实例中，天塔之光的控制要求：PLC运行后，灯光自动开始显示，有时每次只亮一盏灯，顺序从上向下，或是从下向上；有时从底层从下向上全部点亮，然后又从上向下熄灭。运行方式多样，学生可自行设计。具体讲，共有8盏灯，每灯亮1s，顺序依次为L1L2L3L4L5L6L7L8 L9 L7L6L5L4L3L2，循环往复。2.22.2任务分析任务分析第35页/共56页情境情境2：流水灯的：流水灯的PLC控制控制2.1任务资讯2.2任务分析2.3任务决策2.4任务计划2.5任务实施2.6评价提高S7-200S7-200第36页/共56页2.32.3任务决策任务决策 完成本项目有多个方案：完成本项目有多个方案：软件方案：软件方案：（1 1）定时器指令；（）定时器指令；（2 2）移位指令；）移位指令；（3 3）传送指令；）传送指令；（4 4）算术指令。）算术指令。第37页/共56页情境情境2：流水灯的：流水灯的PLC控制控制2.1任务资讯2.2任务分析2.3任务决策2.4任务计划2.5任务实施2.6评价提高S7-200S7-200第38页/共56页2.42.4任务计划任务计划 整个项目计划书主要包含以下几个方面整个项目计划书主要包含以下几个方面内容：项目设计、材料准备、项目实施、内容：项目设计、材料准备、项目实施、项目验收。项目验收。第39页/共56页2.4.12.4.12.4.12.4.1硬件设计硬件设计硬件设计硬件设计 1.1.输入电路输入电路 本系统上电后自动运行，无输入电路。本系统上电后自动运行，无输入电路。2.2.输出电路输出电路 输出电路由输出电路由9 9只发光二极管组成。只发光二极管组成。3.3.电源电源 使用使用220V220V、50HZ50HZ的交流电，接在的交流电，接在L+L+、M M端。图中输入侧的直流电源由端。图中输入侧的直流电源由PLCPLC提供，而提供，而输出侧的直流电源需另配备。输出侧的直流电源需另配备。第40页/共56页第41页/共56页2.4.2PLC2.4.2PLC资源分配资源分配该任务中有该任务中有9 9个输出，无输入信号，用个输出，无输入信号，用于自锁、互锁的触点无须占用外部接线于自锁、互锁的触点无须占用外部接线端子而是由内部端子而是由内部“软开关软开关”代替，故不代替，故不占用占用I/OI/O点数，资源分配如表点数，资源分配如表 第42页/共56页表表 铁塔之光铁塔之光I/OI/O分配分配Q0.0Q0.0彩灯彩灯L1L1Q0.1Q0.1彩灯彩灯L2L2Q0.2Q0.2彩灯彩灯L3L3Q0.3Q0.3彩灯彩灯L4L4Q0.4Q0.4彩灯彩灯L5L5Q0.5Q0.5彩灯彩灯L6L6Q0.6Q0.6彩灯彩灯L7L7Q0.7Q0.7彩灯彩灯L8L8Q1.0Q1.0彩灯彩灯L9L9第43页/共56页2.4.32.4.3流水灯控制时间计划流水灯控制时间计划采用项目管理的方法计划采用项目管理的方法计划4 4个过程，分别个过程，分别用用4 4个任务描述：个任务描述：第44页/共56页2.4.42.4.4时间进度管理甘特图：时间进度管理甘特图：第45页/共56页情境情境2：流水灯的：流水灯的PLC控制控制2.1任务资讯2.2任务分析2.3任务决策2.4任务计划2.5任务实施2.6评价提高S7-200S7-200第46页/共56页2.52.5任务实施任务实施2.5.12.5.1硬件安装硬件安装（1 1）将）将PLCPLC与热源、高电压和电子噪声与热源、高电压和电子噪声隔离开隔离开 ；（2 2）为接线和散热留出适当的空间）为接线和散热留出适当的空间 （3 3）电源定额）电源定额 （4 4）接地和接线）接地和接线 第47页/共56页2.5.22.5.2软件编程软件编程（1 1）STEP 7-Micro/WINSTEP 7-Micro/WIN编程软件；编程软件；（2 2）连接）连接S7-200 CPUS7-200 CPU；（3 3）通信配置；）通信配置；（4 4）编程基本操作。）编程基本操作。第48页/共56页 2.5.32.5.3相关指令相关指令 本项目中重点使用定时器指令，使用本项目中重点使用定时器指令，使用要素较多。使用时主要是要弄清指令的要素较多。使用时主要是要弄清指令的逻辑含义和梯形图表达形式。特别是如逻辑含义和梯形图表达形式。特别是如何实现循环显示。何实现循环显示。第49页/共56页流水灯控制的梯形图流水灯控制的梯形图 由于控制规律是相似的，故每个网络也相由于控制规律是相似的，故每个网络也相似；本网络中，似；本网络中，T37T37为启动条件，为启动条件，T38T38为延时为延时和退出条件，和退出条件，M10.0M10.0为驱动控制。为驱动控制。第50页/共56页 2.5.42.5.4程序调试程序调试 点击工具条中的下载图标或者在命令菜单中点击工具条中的下载图标或者在命令菜单中选择选择FileDownloadFileDownload来下载程序。来下载程序。单击工具条中的运行图标或者在命令菜单中单击工具条中的运行图标或者在命令菜单中选择选择PLCRUNPLCRUN。选择选择DebugProgram StatusDebugProgram Status来监控程序。来监控程序。第51页/共56页情境情境2：流水灯的：流水灯的PLC控制控制2.1任务资讯2.2任务分析2.3任务决策2.4任务计划2.5任务实施2.6评价提高S7-200S7-200第52页/共56页2.62.6评价提高评价提高 2.6.12.6.1评价验收评价验收 依据国家标准对工程进行验收，验收过程可依据国家标准对工程进行验收，验收过程可以分为几个小组，当一个小组担当工程实施施以分为几个小组，当一个小组担当工程实施施工队伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过工队伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过程监理。有依据工程建设标准的模板设计的表程监理。有依据工程建设标准的模板设计的表格，针对上述施工的项目，对应相应的条目，格，针对上述施工的项目，对应相应的条目，进行施工质量的验收。进行施工质量的验收。第53页/共56页2.6.22.6.2总结总结1.1.可编程控制器可编程控制器主要由主要由CPUCPU、存储器、输入输出、存储器、输入输出接口、外围设备、电源组成。接口、外围设备、电源组成。2.2.掌握掌握S7-200PLCS7-200PLC的内部资源便于熟练编程。的内部资源便于熟练编程。3.3.定时器指令的要素较多，掌握该指令对于有定时器指令的要素较多，掌握该指令对于有时间控制的场合是必需的时间控制的场合是必需的。第54页/共56页2.6.32.6.3提高提高 设计多功能流水灯，按下开关设计多功能流水灯，按下开关I0.0I0.0，8 8只只灯自上向下亮，循环往复；按下开关灯自上向下亮，循环往复；按下开关I0.1I0.1，8 8只灯自下向上亮，循环往复。只灯自下向上亮，循环往复。第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页