PLC培训课程.ppt

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1、PLC概念概念 可编程控制器（Programmable Controller），简称 PC，因早期主要应用于开关量的逻辑控制，因此也称为PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器。由于PC已成为个人计算机的代名词，为了不与之相混淆，可编程控制器简称为PLC，它是专为工业环境应用而设计的数字逻辑运算装置，而现代的可编程控制器以微处理器为基础、高度集成化的新型工业控制装置，是计算机技术和工业控制技术相结合的控制。PLC的分的分类类 按I/O点数及内存容量的配置，可将 PLC分为以下五类：1、超小型PLC：I/O点数小于64点，内存容量 256Byte1

2、KB。2、小型 PLC：I/O点数在 64128点，内存容量 24KB。小型及超小型PLC在结构上一般是一体化整体式的。主要用于中等容量的开关量控制，具有逻辑运算、定时、计数、顺控、通信等功能。3、中型PLC：I/O点数范围 128512点，内存容量 32256KB。中型PLC除具有小型、超小型PLC的功能外、还增加了数据处理能力，适用于小规模的综合控制系统4、大型 PLC：I/O点数范围5121024点，内存容量512KB以上5、超大型 PLC：I/O点数在1024点以上，内存容量1M 32M以上 大型和超大型PLC除具有中、小型PLC的功能外，增强了编程终端的处理能力和通信能力，适用于多级

3、自动控制和大型分散控制系统PLC结结构（一体化）构（一体化）现场传感器开关量DC或AC模拟量 电压型：10V 电流型：4-20mA继电器晶体管晶闸管模拟量：电压型 电流型PLC结结构（模构（模块块化）化）CPUCPU模块模块编程器编程器输入模块输入模块输出模块输出模块智能智能I/OI/O模块模块通信模块通信模块现现 场场 控控 制制 信信 号号 和和 负负 载载其他通信接口其他通信接口计算机三总线：Data BusAddress BusControl BusRead/Write物理机架模模块块化化PLC实实物物图图底板底板(RACK)(RACK)电源电源(PS)(PS)中央处理模块中央处理模块

4、(CPU)(CPU)接口模块接口模块(IM)(IM)I/OI/O模块模块(SM)(SM)功能模块功能模块(FM)(FM)通讯处理模块通讯处理模块(CP)(CP)PLC应应用用结结构（构（扩扩展式）展式）由并行通信方式，进行有条件性和限制性的扩展IO单元，主要由主站和扩展单元组成。PLC应用用结构（构（Profile BUS通通讯）通过网络通信方式进行拓扑PLC站点和IO站，由主站和从站分时异步通信，或者主站和从站同步通信进行控制应用。PLC工作模工作模式及运行模式式及运行模式q有四种工作方式，通过可卸的专用钥匙控制：（1）RUN-P：可编程运行方式，CPU扫描用户程序，既可以用编程装置从CPU

5、中读出，也可以由编程装置装入CPU中用编程装置可监控程序的运行在此位置钥匙不能拔出。（2）RUN：运行方式，CPU扫描用户程序，可以用编程装置读出并监控PLC CPU中的程序，但不能改变装载存储器中的程序。在此位置可以拔出钥匙，以防程序在正常运行时被改变操作方式（3）STOP：停机方式，CPU不扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以下载程序到 CPU，在此位置可以拔出钥匙。（4）MRES：该位置瞬间接通，用以清除CPU的存储器。PLC CPU可以多任务处理工作，采用循环扫描工作方式进行运算。PLC上电后：自诊断外部中断读取输入信号状态运算输出运算结果。CPU运行状运行状态态LED

6、指示灯指示灯二极管LED含义说明SF(红色)系统错误/故障硬件、程序、参数、算术、电池、存储卡、输入输出等BATF(红色)电池故障灯亮：1、电池失效；2、未装电池DC 5V(绿色)电源内部5V直流电源正常工作。FRCE(黄色)外部IO强制使用了强制方式。警告SF_DP(红色)DP总线故障指示现场总线及DP接口的错误。BUSF(红色)现场总线故障Erro指示灯错误指示灯地址分配地址分配规则规则q根据机架上模块的类型，地址分为输入（I）和输出（Q），数字量IO模块在槽中分配4Byte（等于32个IO点）。q数字量模块输入点和输出点的地址，由字节部分和位部分组成。q在机架0的第一个信号模块槽（槽4）

7、的地址为0.0至3.7，1个16点的输入模块只占用0.0至1.7，地址2.0至3.7未用。q模拟量IO模块每个槽划分为16Byte（等于8个模拟量通道）每个模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址。1 Byte=8 Bit 2Byte=1 Word 4Byte=1 DWord槽 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 机架 0 0.0 to 3.720.0 to23.724.0 to27.728.0 to31.712.0 to15.716.0 to19.7 4.0 to 7.7 8.0 to11.7IM(发送)CPUPSIM256 to270336 to350352 to36630

8、4 to318320 to334272 to286288 to302(发送)槽口号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CPUPLC用用户户可可访问访问地址地址765432101X位B字节W字D双字输入映像区输入映像区 I I输出映像区输出映像区 Q Q外设输入映像区外设输入映像区 PIPI外设输出映像区外设输出映像区 PQPQ存储区域映像区存储区域映像区 MM数据块映像区数据块映像区 DBDB、DIDI定时器映像区定时器映像区 T T计数器映像区计数器映像区 C C本地数据映像区本地数据映像区 L L寻寻址方式址方式 指令在操作运行时，要对操作数进运算或操作，这个过程叫寻址，寻址的方

9、法一般有4种寻址方法：立即寻址；直接寻址；存储器间接寻址；寄存器间接寻址。指令操作的对象是常数或常量，而且有些操作数本身直接包含在指令中，操作数是唯一的。例如：Set /逻辑结果置1；OW W#16#A320 /把常量w#16#A320和累加器1进行“或”运算；L 37 /把一个整数37放入累加器1中；L “ABCDEF”/把一串ASCII码字符“ABCDEF”放入累加器中；L C#0100 /把一个“BCD”常数0100放入累加器中；L S5T#3M /把一个时间常数进制“3M”放入累加器中；立即寻址立即寻址直接直接寻址址 在指令中操作的对象是PLC的存储单元地址，其中有寄存器直接址和存储器

10、直接寻址。例如：A I 4.0 /对输入位I 4.0进“与”逻辑操作；S L50.0 /放入数据位L 50.0置有效1；=M300.0 /使存储区位M300.0的内容等于逻辑运算结果的内容；L IB10 /把输入字节IB 10的内容装在累加器1中；T DBD16 /把累加器中的数据内容传送给数据双字DBD 16中；地址寄存器的内容加上偏移量形成地址指针，该指针指向的数值就是该存储单元。1、地址指针概念：在存储器中，存储器的内容是操作数所在存储单元的地址，该地址就称为“地址指针”。2、寄存器间接寻址指针格式：高位31为0时，说明是区域内寄存器间接寻址：为1时说明是区域间寄存器间接寻址；高位24、

11、25、26为某一个值时，表示区域标示符。寄存器寄存器间接接寻址址MSB LSB高位高位26、25、24中的内容中的内容存储区域存储区域区域的标识符区域的标识符0 0 0I/O，外设I/O标识符为P0 0 1输入映像区域标识符为I1 0 0共享数据块标识符为DBX1 1 1本地数据标识符为L位18至位3，表示被寻址的字节编号（范围从0至65535）；位2至位0，表示被寻址的位编号（范围从0至7）；因为地址寄存器存储的地址指针的长度均为双字，所以寄存器的寻址方式有两种：在某一个存储区中寻址，明确了存储区域号，还要同时指出地址指针中包括寻址数值中的字节编号和位编号；在地址指针中确定了存储区域中的说明

12、位（而存储器中标识位）。例：L P#10.0 /将10.0的二进制式放入累加器。A I AR1.P#0.0 /地址寄存器1加偏移量结果送累加器1,并说明是对输入位进行“与”操作运算。=Q AR1.P#4.0/地址寄存器1加偏移量结果送累加器1,并Q 4.0进行赋值。L AR1 /加载累加器1的内容存放到寄存器1中。存存储器器间接接寻址址在双字节指针格式中，字节指针格式的位0到15是存储区的编号，在双字节中的前3位也就是0位到2位是寻址位的位编号，而3位到18位则是寻址字节的字节编号。例如：L +5 /将整数5输入累加器1；T MW2 /将累加器1的内容转送到存储区MW2，这时MW2的内容为5；

13、OPN DBMW2/打开数据块，此时数据的编号为5，DB5；L P#10.6 /加载2#0000,0000,0000,0000,0000,0101,0110到累加器1；T MD2 /将累加器1的内容传送到存储区MD2中，此时的值为10.6；L P#8.7 /将2#0000,0000,0000,0000,0000,0100,0111送入到累加器1,原来的内容被移到累加器2中；+D /将两个累加器的内容相加；值为：2#0000,0000,0000,0000,0000,0101,0111 (二进制)；T MD4 /累加累1的内容即19.5移到MD4；A I MD2/对输入位I 10.6进“与”运算操

14、作；=Q MD4/将运算结果给输出位Q赋值19.5即Q 19.5；P#10.6P#08.7编编程程语语言言q在PLC中，运行程序由两部分组成：一是操作系统、二是用户程序。操作系统由可编程序控制器的生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。要开发应用程序，就要用到可编程序控制器的编程语言。q有以下开发工具1.LAD（梯形图）2.STL（语句表）3.FBD（功能块）4.SCL（标准控制语言）5.GRAPH（顺序控制）6.HiGraph（状态图）7.CFC（连续功能图）8.C for S7（C+语言）用户可以选择其中一种语言编程，也可混合用几种语言编程它

15、使控制程序的编程工作大大简化，对用户来说，开发、输人、调试和修改程序极为方便。指令指令类类型型1、位、字、双字、位、字、双字逻辑运算指令运算指令2、整数运算指令、整数运算指令3、浮点数运算指令、浮点数运算指令4、程序控制指令、程序控制指令5、定、定时器器(Timer)6、计数器数器(Counter)7、移位循、移位循环指令指令8、赋值指令指令(Move)9、比、比较指令指令(CMP)10、数、数转换指令指令11、状、状态字字指令指令结结构构q指令 一条指令由一个操作码和一个操作数组成，操作数由标识符和参数组成，操作码定义要执行的功能，它告诉CPU该做什么；操作数为执行该操作所需要的信息，它告诉

16、CPU用什么去做。例如：A I 1.0 该指令是一条位逻辑操作指令，其中：“A”是操作码，它表示执行“与”操作；“I 1.0”是操作数，它指出这是对输人继电器 I 1.0进行的操作。有些语句指令不带操作数它们操作的对象是唯一的，故为简便起见，不再特别说明。例如：“NOT”是对逻辑操作结果（RLO）取反。1、指令+操作数2、指令q梯形图梯形图编程的特点1、梯形图格式中的继电器不是物理继电器，每个继电器各输入触点均为存储器中的一位相应仅为“1”状态，表示继电器线圈通电，常开触点闭合或常闭触点断开，相应位为“0”状态，表示继电器线圈失电，常开触点断开或常闭触点闭合。2、梯形图中流过的电流不是物理电流

17、，而是“概念”电流是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式“概念”电流只能从左向右流动3、梯形图中的继电器触点，可在编制用户程序时无限引用，既可常开又可常闭4、梯形图中用户逻辑解算结果，马上可以为后面用户程序的解算所利用梯形图中输入触点和输出线圈不是物理触点和线圈，用户程序的解算是根据PLC内IO映像区每位的状态，而不是解算时现场开关的实际状态5、输出线圈中对应输出映像区的相应位，不能用该编程元素直接驱动现场执行机构梯形逻辑指令 梯形逻辑用图形元素表示PLC要完成的操作在梯形逻辑指令中，其操作码是用图紊表示的，该因素形象表明CPU做什么，其操作数的表示方法与语句指令相同如：Q 4.0 （

18、）该指令中：（）可认为是操作码，表示一个二进制赋值操作。Q4.0是操作数，表示赋值的对象。梯形逻辑指令也可不带操作数，如：NOT是对逻辑操作结果取反的操作。操作数操作数 一般情况下，指令的操作数在是指PLC的存储器，此时的操作数由操作数标识符和参数组成。操作数标识符告诉处理器操作数在存储器的哪个区域及操作数位数，标识参数进一步说明操作数在该存储区域内的具体位置。操作数标识符由主标识符和辅助标识符组成，主标识符表示操作数所在的存储区，辅助标识符说明操作数的位数长度，若没有辅助标识符指操作数的位数是一位。主标识符有：辅助标识符有：I（输入过程映像存储区）X（位）Q（输出过程映像存储区）B（字节）M

19、（位存储区）W（字2字节）PI（外设输入）D（双字4字节）PQ（外设输出）T（定时器）C（计数器）DB（数据块）L（本地数据）存存储储器空器空间结间结构构图图76543210MW12MW10MW13MW14MB10MB11MB12MB13MB14MB15MB16程序程序结结构构 用户程序由组织块（OB）、功能块（FB，FC）、数据块（DB）构成其中，OB是系统操作程序与用户应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。OB块根据操作系统调用的条件（如时间中断、报警中断等）分成几种类型，这些类型有不同的优先级，高优先级的OB可以中断低优先级的OB每个S7 CPU包含一套可编程的OB块（随C

20、PU而不同），不同的OB块执行特定的功能。OB1是主程序循环块，在任何情况下，它都是需要的，根据过程控制的复杂程度，可将所有程序指令编写在OB1中进行线性编程，或将程序用不同的逻辑块加以结构化，通过OB1调用这些逻辑块。除了OB1，操作系统可以调用其它的OB块以响应确定事件其它可用的OB块随所用的CPU性能和控制过程的要求而定 功能块（FB，FC）实际上是用户子程序，分为带“记忆”的功能块FB和不带“记忆”的功能块FC前者有一个数据结构与该功能块的参数表完全相同的数据块（DB）附属于该功能块，并随功能块的调用而打开，随功能块的结束而关闭该附属数据块叫做背景数据块（Instance Data B

21、lock），存放在背景数据块中的数据在FB块结束时继续保持，也即被“记忆”。功能块FC没有背景数据块，当FC完成操作后数据不能保持。S7 CPU还提供标准系统功能块（SFB，SFC），它们是预先编好的，经过测试集成在S7于CPU中的功能程序库，用户可以直接调用它们，高效地编制自己的程序，由于它们是操作系统的一部分，不须将其作为用户程序下载到PLC。与FB块相似，SFB需要一个背景数据块，并须将此DB块作为程序的一部分安装到CPU中。不同的CPU提供不同的SFB、SFC功能。响响应应异步异步错误错误OB 异步错误是与PLC硬件或操作系统关系密切的错误，它与程序执行无关。异步错误造成的后果一般比较

22、严重，因此，当 CPU操作系统检测到异步错误，立即中断当前的OB并启动相应的响应错误组织块。异步错误OB有最高优先级，它们不能被低优先级事件中断。如果有多个这类OB需被调用，它们将被顺序处理当异步错误OB被启动，被中断块的累加器和寄存器内容被存储在互堆栈的顶部异步错误OB不使用为被中断块存储的数据。表513提供了响应异步错误的OB类型，并列出了导致操作系统调用的事件及错误鉴别码。响响应同步同步错误 OB 同步错误是指在程序中特定位置产生的错误，或是程序执行时产生的错误。当这些错误产生时，操作系统创建一个L堆栈入口，并启动相应的同步错误 OB（OB 121，OB 122）。由于同步错误OB总是保

23、持与被中断OB的优先级相同，因此同步错误OB可使用为被中断块存储的数据，例如：累加器和寄存器的内容，在响应中断时不变这些数据来响应错误状态，在中断返回时也不变。可用对错误进行适当的处理，然后将程序的处理结果返回。STEP7程序程序调调用用程序程序结结构要点构要点程序功能块（OB、FB、FC、SFB、SFC）数据块（DB、DI）组织块（OB）的优先级功能块编程与调用功能块FB、FC的区别数据数据块块（DB）数据块（DB）是用户定义的用于存取数据的存储区，也可以被打开或关闭。DB可以是属于某个FB的背景数据块，也可以是通用的全局数据块，用于FB或FC。系统数据块（SDB）是为存放PLC参数所建立的

24、系统数据存储区，用STEP 7的S7组态软件可以将PLC组态数据和其它操作参数存放于SDB中。q背景数据块（DB、DI）q共享数据块（DB、DI）q定义数据块q访问数据块q数据的结构q数组q用户数据类型(UDT)PLC用用户应用程序用程序设计qPLCPLC的系统设计的系统设计1.1.系统要求和过程或设备分解系统要求和过程或设备分解2.2.创建功能表达方法创建功能表达方法3.3.设计安全回路设计安全回路4.4.创建操作站创建操作站5.5.PLCPLC系统配置系统配置qPLCPLC程序设计程序设计1.1.程序结构设计程序结构设计2.2.线性化程序结构线性化程序结构3.3.结构化程序结构结构化程序结构4.4.部分化程序结构部分化程序结构状状态态字（字（1）鼠标右键显示状态字状状态态字（字（2）结果位溢出保持位状态位信号检测位逻辑结果位或位溢出位条件码1条件码2