电气控制与PLC第6章.pptx

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1、第第6 6章章 可编程控制器可编程控制器 第一页，共169页。第第第第6 6章章章章 可编程控制器可编程控制器可编程控制器可编程控制器 概述概述(i sh)可编程控制器的硬件可编程控制器的硬件(yn jin)配置配置S7-200系列系列(xli)可编程控制器简可编程控制器简介介可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计第二页，共169页。6.1 概述概述(i sh)Programmable ControllerPCProgrammable Logic ControllerPLCPLC是是以以微微处处理理器器为为基基础础，综综合合了了计计算算机机技技术术、半半导导体体集集成成技技术术、自自动动控控

2、制制技技术术、数数字字(shz)技技术术、通通信信网网络络技技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。术发展起来的一种通用工业自动控制装置。第三页，共169页。PLC的四个发展的四个发展(fzhn)阶段阶段第第一一代代：用用一一位位机机开开发发，磁磁芯芯存存储储器器存存储储，只只具具有有单单一一的的逻逻辑控制功能；辑控制功能；第二代：使用第二代：使用8位微处理器及半导体存储器，产品开始系列化。位微处理器及半导体存储器，产品开始系列化。第第三三代代：高高性性能能微微处处理理器器的的使使用用，使使PLC的的处处理理速速度度大大大大提提高，从而高，从而(cng r)促使它向多功能及联网通讯方向发展。促

3、使它向多功能及联网通讯方向发展。第第四四代代：具具有有逻逻辑辑控控制制功功能能、过过程程控控制制功功能能、运运动动控控制制功功能能、数数据据处处理理功功能能、联联网网通通讯讯功功能能的的真真正正名名副副其其实实的的多多功功能能产产品品。同一时期，由同一时期，由PLC构成的构成的PLC网络也得到飞速发展。网络也得到飞速发展。6.1.1 发展发展(fzhn)历史历史第四页，共169页。PLC 的定义的定义(dngy)1987年，美国电气制造协会对年，美国电气制造协会对PLC作定义：作定义：是一种带有指令存储器和数字是一种带有指令存储器和数字(shz)或模拟或模拟I/O接口，接口，以位运算为主，能完

4、成逻辑、顺序、定时、计数和以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。制装置。第五页，共169页。6.1.2 性能性能(xngnng)特点特点1.功能丰富功能丰富（1）丰富的指令。）丰富的指令。（2）内部器件种类繁多，容量宏大。）内部器件种类繁多，容量宏大。（3）丰富的外部设备。）丰富的外部设备。（4）可建立友好的人机界面，可与计算机链接或联网）可建立友好的人机界面，可与计算机链接或联网(lin wn)，实现信息交换。，实现信息交换。（5）具有强大的自检功能，可进行自诊断，并记录诊）具有强大的自检功

5、能，可进行自诊断，并记录诊断结果，为维修提供方便。断结果，为维修提供方便。第六页，共169页。2.使用方便使用方便（1）配置、安装和维护方便。）配置、安装和维护方便。（2）编程方法）编程方法(fngf)简单易学。简单易学。6.1.2 性能性能(xngnng)特点特点3.工作工作(gngzu)可靠可靠PLC采采取取了了一一系系列列硬硬件件和和软软件件抗抗干干扰扰措措施施，使使之之具具有有很很强强的的抗抗干干扰扰能能力力，平平均均无无故故障障时时间间达达到到数数万万小小时时以以上上。因因此此，PLC已已被被公公认认为为最最可可靠靠的的工工业业控控制制设设备之一，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场

6、。备之一，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。第七页，共169页。4.体积小、能耗体积小、能耗(nn ho)低、性能价格比高低、性能价格比高PLC的的体体积积小小、重重量量轻轻，PLC可可以以装装入入机机械械设设备备内内部部，实现实现(shxin)机电一体化控制。机电一体化控制。对对于于复复杂杂的的控控制制系系统统，使使用用PLC后后，不不仅仅可可以以减减少少大大量量的的中中间间继继电电器器和和时时间间继继电电器器，而而且且PLC的的配配线线比比继继电电器器控控制制系系统统的的少少得得多多，从从而而可可以以省省下下大大量量的的配配线线和和附附件件，在在提提高高了了系系统统可可靠靠性性的的同同

7、时时，节节约约了了大大量量的的费费用。用。6.1.2 性能性能(xngnng)特点特点第八页，共169页。6.1.3 应用应用(yngyng)及发展趋势及发展趋势1.PLC的应用的应用(yngyng)（1）开关量逻辑控制）开关量逻辑控制（2）模拟量、数字量控制）模拟量、数字量控制（3）数据处理）数据处理（4）通信与联网）通信与联网（5）监控）监控(jin kn)（6）运动控制）运动控制第九页，共169页。2.PLC的发展趋势的发展趋势（1）向高性能、高速度、大容量发展）向高性能、高速度、大容量发展（2）向超小型和超大型双向发展）向超小型和超大型双向发展（3）PLC编程语言的多样化和标准化编程语

8、言的多样化和标准化（4）增强）增强(zngqing)通信联网能力，控制与管理通信联网能力，控制与管理功能一体化功能一体化（5）扩展模块智能化、功能完善化）扩展模块智能化、功能完善化6.1.3 应用应用(yngyng)及发展趋势及发展趋势第十页，共169页。6.2 可编程序控制器的硬件可编程序控制器的硬件(yn jin)配置配置基本基本(jbn)组成组成第十一页，共169页。1.CPU模块模块(m kui)CPU模模块块(m kui)：由由微微处处理理器器（CPU芯芯片片）和和存存储储器组成。器组成。输入处理：从输入模块将输入信号和数据输入处理：从输入模块将输入信号和数据(shj)读入读入输入映

9、象寄存器和数据输入映象寄存器和数据(shj)寄存器。寄存器。执行用户程序：读入和解释用户程序，完成数据执行用户程序：读入和解释用户程序，完成数据(shj)的存取、传送和处理，并用运算结果更新输出的存取、传送和处理，并用运算结果更新输出映象寄存器的内容，产生相应的控制信号。映象寄存器的内容，产生相应的控制信号。输出处理：将输出映象寄存器的内容送到输出模块。输出处理：将输出映象寄存器的内容送到输出模块。CPU模块采用扫描工作方式。模块采用扫描工作方式。第十二页，共169页。（1）微处理器）微处理器 CPU通用通用(tngyng)微处理器（如微处理器（如8086）单片微处理器（如单片微处理器（如80

10、31）位片式微处理器（如位片式微处理器（如AND2900）由运算器、寄存器、控制器、总线接口由运算器、寄存器、控制器、总线接口(ji ku)等功等功能模块组成。能模块组成。小型小型PLC8位通用位通用(tngyng)或单片微处理器；或单片微处理器；中型中型PLC16位通用位通用(tngyng)或单片微处理器；或单片微处理器；大型大型PLC采用位片式微处理器。采用位片式微处理器。第十三页，共169页。（2）存储器）存储器PLC的存储器有三种分类的存储器有三种分类(fn li)方式：方式：1）按介质）按介质(jizh)分类分类随机存取存储器或称读写存储器（随机存取存储器或称读写存储器（RAM）只读

11、存储器（只读存储器（ROM）可擦除可编程序的只读存储器（可擦除可编程序的只读存储器（EPROM）可电擦除的只读存储器（可电擦除的只读存储器（E2PROM）第十四页，共169页。2）按用途）按用途(yngt)分分类类系统程序系统程序(chngx)存储区存储区用户程序用户程序(chngx)存储区存储区 系统系统RAM存储区存储区 第十五页，共169页。3）按内存的分布）按内存的分布(fnb)分类分类 主内存主内存是内存的主体，也是是内存的主体，也是PLC直接访问的直接访问的对象；对象；辅助内存辅助内存用于存放用户程序的备份，当用于存放用户程序的备份，当PLC上电初始化时，把它的内容拷贝到主内存的用

12、户上电初始化时，把它的内容拷贝到主内存的用户程序区，供程序区，供PLC的的CPU运行；运行；存储卡存储卡配有电池，可长期配有电池，可长期(chngq)保存程序。保存程序。第十六页，共169页。2.输入输入(shr)/输出（输出（I/O）模块）模块输入（输入（Input）/输出（输出（Output）模块简称为）模块简称为I/O模块。模块。I/O模模块块是是联联系系(linx)PLC的的CPU模模块块和和外外部部现现场场的的桥梁。桥梁。PLC通通过过输输入入模模块块采采集集各各种种输输入入信信号号，并并以以此此为为依依据据进进行行处处理理，最最终终(zu zhn)通通过过输输出出模模块块控控制制接

13、接触触器器、电电磁磁阀阀、电电磁磁铁铁、调调节节阀阀、调调速速装装置置等等执执行行器器，实现对被控对象的控制。实现对被控对象的控制。采采用用光光电电隔隔离离，实实现现了了PLC的的内内部部电电路路与与外外部部电电路路的电气隔离，减小了电磁干扰。的电气隔离，减小了电磁干扰。第十七页，共169页。外部信号外部信号(xnho)通常分：通常分：开关量信号开关量信号(xnho)模拟量信号模拟量信号(xnho)开开关关量量信信号号主主要要来来自自按按钮钮、选选择择开开关关、数数字字拨拨码码开开关关、限限位位开开关关、接接近近开开关关、光光电电开开关关、压压力力继继电电器器等器件，只有接通和断开两种状态；等

14、器件，只有接通和断开两种状态；模模拟拟量量信信号号是是通通过过电电位位器器、热热电电耦耦、测测速速发发电电机机和和各各种种变变送送器器将将压压力力、温温度度、流流量量等等物物理理量量变变换换成成连连续变化续变化(binhu)的电压或电流信号。的电压或电流信号。第十八页，共169页。I/O模块通常可分为模块通常可分为(fn wi)：开关量开关量I/O模块模块模拟量模拟量I/O模块模块特殊特殊I/O模块模块I/O模块输入、输出口的个数通常模块输入、输出口的个数通常(tngchng)称为称为I/O点数。点数。第十九页，共169页。（1）开关）开关(kigun)量量I/O模块模块输入模块用于接收和采集

15、输入模块用于接收和采集(cij)各种开关量输入信号。各种开关量输入信号。对对输输入入信信号号（按按钮钮、行行程程开开关关或或传传感感器器等等产产生生的的信信号号）进进行行滤滤波波、隔隔离离和和电电平平转转换换等等处处理理，转转换换成成数数字字信信号号以以可靠、安全地传送到可靠、安全地传送到PLC的内部。的内部。1）输入）输入(shr)模块模块第二十页，共169页。输入接口输入接口(ji ku)电路电路COM光电三极管光电三极管发光发光(f un)二极管二极管输入输入(shr)端子端子+内内部部电电路路3.3k 1000PF470 PLCI0.0+24V第二十一页，共169页。2）输出模块）输出

16、模块输输出出模模块块是是PLC驱驱动动负负载载的的输输出出电电路路(dinl)，同同时时它它还具有功率放大、滤波、隔离和电平转换等功能。还具有功率放大、滤波、隔离和电平转换等功能。它它将将主主机机向向外外输输出出的的信信号号转转换换成成可可以以驱驱动动外外部部执执行行电电路路(dinl)的信号，以控制接触器线圈等电器通断电。的信号，以控制接触器线圈等电器通断电。输出电路输出电路(dinl)还使计算机与外部强电隔离。还使计算机与外部强电隔离。第二十二页，共169页。输出输出(shch)接口电路接口电路继电器输出继电器输出(shch)PLC内内部部电电路路内内部部电电路路JYCOM+-交流电源或直

17、交流电源或直流电源流电源第二十三页，共169页。输出输出(shch)三种形式：三种形式：继电器继电器-低速大功率，驱动交、直流负载；低速大功率，驱动交、直流负载；可可控控硅硅-高高速速大大功功率率，驱驱动动交交流流(jioli)负负载；载；晶体管晶体管-高速小功率，驱动直流负载。高速小功率，驱动直流负载。第二十四页，共169页。（2）模拟量）模拟量I/O模块模块(m kui)模模拟拟量量I/O模模块块的的主主要要(zhyo)任任务务就就是是对对输输入入信信号号进进行行A/D转转换换，对对输输出出信信号号进进行行D/A转转换换，其其转转换精度由转换器的位数决定。换精度由转换器的位数决定。第二十五

18、页，共169页。（3）特殊）特殊(tsh)I/O模块模块特特殊殊I/O模模块块是是为为了了降降低低费费用用或或简简化化编编程程过过程程，增增强强PLC的的功功能能，扩扩大大PLC应应用用范范围围而而开开发发的的各各种种(zhn)I/O模模块块，也也经经常常作作为为独独立立的的模模块块供供PLC系系统统根根据据具具体体的的工工艺艺控控制制要要求求进进行行选选择配置。择配置。第二十六页，共169页。（3）特殊）特殊(tsh)I/O模块模块过过程程控控制制(kngzh)模模块块：指指对对连连续续变变化化的的模模拟拟量量的的闭闭环环控控制制(kngzh)，过过程程控控制制(kngzh)通通常常采采用用

19、PID（比例（比例-积分积分-微分）控制微分）控制(kngzh)方式。方式。高高速速计计数数模模块块：PLC有有最最高高工工作作频频率率受受扫扫描描周周期期(zhuq)的的限限制制，一一般般仅仅有有几几十十Hz。但但是是在在工工业业控控制制中中，有有时时要要求求PLC对对来来自自旋旋转转编编码码器器、机机械械开开关关或或电电子子开开关关的的高高速速脉脉冲冲进进行行计计数数。由由此此产产生生的的高高速速计计数数模模块块可可以以对对几几十十千千Hz甚甚至至上上兆兆Hz的的脉脉冲冲进进行行计计数，以保证能及时驱动负载。数，以保证能及时驱动负载。第二十七页，共169页。（3）特殊）特殊(tsh)I/O

20、模块模块运运动动控控制制(kngzh)模模块块：运运动动控控制制(kngzh)模模块块一一般般带带有有微微处处理理器器，用用来来控控制制(kngzh)运运动动物物体体的的位位置置、速速度度和和加加速速度度，它它可可以以控控制制(kngzh)直直线线运运动动或或旋旋转转运动。运动。通通信信模模块块：用用来来完完成成PLC之之间间、PLC与与其其它它智智能能控制控制(kngzh)设备或主计算机之间的通信。设备或主计算机之间的通信。热热电电阻阻/热热电电耦耦模模块块：在在生生产产中中，温温度度是是最最常常见见的的一一种种信信号号，厂厂商商也也专专门门生生产产了了相相应应的的热热电电阻阻/热热电电耦耦

21、模模块块，它们提供了它们提供了PLC与热电阻和热电耦的连接接口。与热电阻和热电耦的连接接口。第二十八页，共169页。3.电源电源(dinyun)PLC一一般般使使用用220V交交流流电电源源或或24V直直流流电电源源供供电电(n din)。PLC内内部部则则通通过过直直流流稳稳压压电电源源为为各各功功能模块提供工作电压。能模块提供工作电压。第二十九页，共169页。4.编程器及其它外部设备编程器及其它外部设备(wi b sh bi)编编程程器器的的基基本本作作用用是是编编辑辑、调调试试和和输输入入用用户户程程序序，同同时时(tngsh)还还可可以以用用于于监监视视系系统统运运行行时时各各种种编编

22、程程元元件件的的工工作状态情况。作状态情况。PLC系系统统还还可可以以配配置置人人/机机接接口口装装置置、外外存存储储器器、打打印印机机、EPROM写入器等外部设备。写入器等外部设备。第三十页，共169页。6.2.2 分类分类(fn li)1.按硬件按硬件(yn jin)结构分类结构分类整体式整体式PLC模块模块(m kui)式式PLC叠装式叠装式PLC第三十一页，共169页。2.按按I/O点数分类点数分类(fn li)超小型或微型超小型或微型PLC小型小型PLC中型中型(zhngxng)PLC大型大型PLC第三十二页，共169页。3.按功能按功能(gngnng)分类分类分为低档、中档和高档三

23、类。分为低档、中档和高档三类。低低档档PLC主主要要用用于于逻逻辑辑控控制制、顺顺序序控控制制等等单单机机控控制制系统和比较简单的自动化系统；系统和比较简单的自动化系统；中中档档PLC则则已已经经可可以以满满足足多多数数复复杂杂控控制制系系统统的的需需求求(xqi)；高档高档PLC通常用于大规模分布式网络系统。通常用于大规模分布式网络系统。第三十三页，共169页。6.2.3 基本工作基本工作(gngzu)原理原理扫扫描描周周期期：每每扫扫描描一一个个循循环环所所用用的的时时间间(shjin)称称为为扫描周期。扫描周期。PLC的工作的工作(gngzu)方式：循环扫描工作方式：循环扫描工作(gng

24、zu)方式。方式。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不断循环。不断循环。第三十四页，共169页。工作工作(gngzu)模式模式PLC：运行（：运行（Run）和停止）和停止(tngzh)（Stop）工作模式。）工作模式。（1）运行）运行(ynxng)（Run）自诊断处理自诊断处理通信信息处理通信信息处理输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理 第三十五页，共169页。（2）停止）停止(tngzh)（Stop）模）模式式自诊断处理自诊断处理通信信息处理通信信息处理输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理 第三十六页，共

25、169页。“自诊断自诊断(zhndun)处理处理”阶段阶段PLC检查检查CPU模块内部的硬件是否正常，复位监控定时器模块内部的硬件是否正常，复位监控定时器（WDT）；）；检查程序执行结果是否正确，进行奇偶校验；检查程序执行结果是否正确，进行奇偶校验；判断程序执行时间判断程序执行时间(shjin)是否超时；是否超时；刷新具有断电保持功能的继电器现有值以及完成其它一些内刷新具有断电保持功能的继电器现有值以及完成其它一些内部工作。部工作。如果出现故障，则停止中央处理工作并报警提示。如果出现故障，则停止中央处理工作并报警提示。第三十七页，共169页。“通信通信(tng xn)信息处理信息处理”阶段阶段

26、PLC与编程器交换信息；与编程器交换信息；PLC与别的带微处理器的智能装置通信与别的带微处理器的智能装置通信(tng xn)（如数字处理器）；（如数字处理器）；PLC与网络通讯，当与网络通讯，当PLC配有网络通讯模块时，应配有网络通讯模块时，应与通讯对象进行数据交换。与通讯对象进行数据交换。第三十八页，共169页。“输入处理输入处理”阶段阶段(jidun)（采样）（采样）采样：采样：PLC以扫描以扫描(somio)工作方式按顺序将所有的工作方式按顺序将所有的输入信号读入到输入映象寄存器中进行存储。输入信号读入到输入映象寄存器中进行存储。输入映象寄存器从输入映象寄存器从PLC的存储器中划分出来专

27、门用来存放的存储器中划分出来专门用来存放(cnfng)输入信号状态的存储区。输入信号状态的存储区。当外接的输入触点电路接通时，对应的输入映象寄当外接的输入触点电路接通时，对应的输入映象寄存器为存器为“1”状态；状态；当外接的输入触点电路断开时，对应的输入映象寄存器当外接的输入触点电路断开时，对应的输入映象寄存器为为“0”状态。状态。第三十九页，共169页。注注 意意在在一一个个扫扫描描工工作作周周期期内内，采采样样结结果果的的内内容容不不会会改改变变，它是它是PLC程序执行时使用的输入量的依据程序执行时使用的输入量的依据(yj)。外外部部输输入入信信号号状状态态在在被被采采样样后后发发生生的的

28、变变化化，只只能能在在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。第四十页，共169页。“程序执行程序执行”阶段阶段(jidun)CPU从从用用户户程程序序的的第第一一条条指指令令开开始始，逐逐条条(zh tio)执执行，直到程序结束。行，直到程序结束。在在执执行行某某条条指指令令时时，先先从从映映象象寄寄存存器器中中将将有有关关数数据据读读出出来来，然然后后根根据据指指令令的的要要求求执执行行相相应应的的运运算算、处处理理，最最后后将将运运算算的的结结果果写写入入到到对对应应的的元元件件(yunjin)映映象象寄寄存存器器中，供后面指令程序执行时使用。中，供后面指

29、令程序执行时使用。输输出出映映象象寄寄存存器器从从PLC的的存存储储器器中中划划分分出出来来专专门门用用来来存放输出信号状态的存储区存放输出信号状态的存储区。第四十一页，共169页。注注 意意除输入映象寄存器外，各编程元件的映象寄存器的内除输入映象寄存器外，各编程元件的映象寄存器的内容随着程序的执行而变化；容随着程序的执行而变化；输出映象寄存器的状态输出映象寄存器的状态(zhungti)在整个程序执行在整个程序执行完毕之前不会送到输出端子上去影响输出电路状态完毕之前不会送到输出端子上去影响输出电路状态(zhungti)的改变。的改变。第四十二页，共169页。“输出输出(shch)刷新刷新”阶段

30、阶段PLC将将输输出出映映象象寄寄存存器器的的“0”/“1”状状态态(zhungti)传传送送到到输出锁存器进行锁存，以驱动输出锁存器进行锁存，以驱动PLC系统输出端的用户设备。系统输出端的用户设备。当当某某输输出出映映象象寄寄存存器器为为“1”状状态态(zhungti)时时，系系统统外外部部负载通电工作；负载通电工作；当当某某输输出出映映象象寄寄存存器器为为“0”状状态态(zhungti)时时，则则使使外外部部负载断电，停止工作。负载断电，停止工作。锁锁存存器器中中的的内内容容将将保保持持到到下下一一次次“输输出出处处理理(chl)”阶阶段段才才会会被被更更新新，PLC外外部部的的实实际际输

31、输出出状状态也随之改变。态也随之改变。第四十三页，共169页。说说 明明PLC属于一种属于一种“串行串行”工作方式。工作方式。以以循循环环扫扫描描工工作作方方式式顺顺序序执执行行(zhxng)各各个个阶阶段段的工作，的工作，继电控制系统可视为继电控制系统可视为“并行并行”工作方式。工作方式。由由实实际际硬硬件件设设备备组组成成的的，当当某某个个(mu)继继电电器器的的线线圈圈通通电电或或断断电电时时，该该继继电电器器的的所所有有常常开开或或常常闭闭触触点点无无论处在控制线路的任何位置，都会立即同时动作。论处在控制线路的任何位置，都会立即同时动作。由由于于PLC处处理理速速度度很很快快，采采用用

32、“串串行行”的的处处理理方方式式所所造造成成的的输输出出对对输输入入在在时时间间响响应应上上的的滞滞后后并并不不影影响响PLC在在一一般般实实际际工工程程中中的的应应用用，同同时时还还可可避避免免继继电电接接触触器器控控制制系系统统(kn zh x tn)中中的的触触点点竞竞争争和和时时序序失失控控的的问题。问题。第四十四页，共169页。6.2.4 性能指标性能指标1.编程语言编程语言PLC可采用不同的编程语言来编写用户程序，目前可采用不同的编程语言来编写用户程序，目前常用的有：梯形图语言、助记符语言、流程图语言常用的有：梯形图语言、助记符语言、流程图语言和和Basic、C语言等高级语言。语言

33、等高级语言。PLC能使用能使用(shyng)的编程语言种类越多，其类型越高级。的编程语言种类越多，其类型越高级。2.指令功能及数量指令功能及数量编程指令的功能越强、数量越多，表示编程指令的功能越强、数量越多，表示PLC的处理的处理和控制能力越强，用户的编程也更为简单、方便。和控制能力越强，用户的编程也更为简单、方便。第四十五页，共169页。3.I/O点总数点总数I/O点总数指点总数指PLC可以接受的输入信号和输出控制信号可以接受的输入信号和输出控制信号的总和。点数越多，可以连接的总和。点数越多，可以连接(linji)的外部设备就越的外部设备就越多，控制的规模就越大。多，控制的规模就越大。4.内

34、部继电器的种数和点数内部继电器的种数和点数内部继电器主要包括：辅助继电器、特殊继电器、定内部继电器主要包括：辅助继电器、特殊继电器、定时器、计数器和移位寄存器等，表征了时器、计数器和移位寄存器等，表征了PLC的内部处的内部处理能力和运算功能。理能力和运算功能。第四十六页，共169页。5.用户程序存储量用户程序存储量用户程序存储量表示用户程序存储量表示PLC能够存放多少用户程序。小能够存放多少用户程序。小型型PLC一般为几一般为几K字，大型字，大型PLC的用户程序存储器容的用户程序存储器容量可达数十量可达数十M字。字。6.扫描速度扫描速度扫描速度指扫描速度指PLC执行执行(zhxng)用户程序的

35、速度，通常用户程序的速度，通常以毫秒每千字（以毫秒每千字（ms/K字）为单位。字）为单位。第四十七页，共169页。7.可扩展能力可扩展能力PLC的可扩展能力指的可扩展能力指I/O模块的扩展、存储容量的扩展模块的扩展、存储容量的扩展以及各种功能模块的扩展等。扩展能力越强，系统的以及各种功能模块的扩展等。扩展能力越强，系统的配置就越灵活，控制能力就越强。配置就越灵活，控制能力就越强。8.工作环境工作环境一般的一般的PLC都能保证在温度都能保证在温度055、湿度、湿度 85%（无（无凝霜）的环境下可靠工作。凝霜）的环境下可靠工作。此外，此外，PLC还包括还包括(boku)附加功能、尺寸等指标。附加功

36、能、尺寸等指标。第四十八页，共169页。西门子西门子S7-200系列系列(xli)可编程序控制器简介可编程序控制器简介西西门门子子公公司司的的micro automation SIMATIC S7-200系系列列可可编编程序控制器是一种程序控制器是一种(y zhn)采用叠装式结构的小型采用叠装式结构的小型PLC。通讯电缆通讯电缆S7-200 CPU STEP7-Micro/WIN32 计算机计算机第四十九页，共169页。6.3.1 S7-200系统系统(xtng)的基本组成的基本组成S7-200系系列列PLC系系统统与与其其他他PLC系系统统的的基基本本(jbn)结结构构相同，主要由相同，主要

37、由CPU模块、模块、I/O模块和编程器等外设组成。模块和编程器等外设组成。第五十页，共169页。1.CPU模块模块(m kui)中中央央处处理理单单元元（CPU）集集成成在在模模块块(m kui)的的内内部部，负负责责执行程序和存储数据等工作。执行程序和存储数据等工作。第五十一页，共169页。I/O模块模块(m kui)I/O模块是系统的控制点，是模块是系统的控制点，是PLC与外部联系的桥梁。与外部联系的桥梁。S7-200 CPU模模块块自自带带一一定定数数量量的的数数字字量量I/O，它它们们(t men)分布在模块的顶部和底部端子盖内。分布在模块的顶部和底部端子盖内。第五十二页，共169页。

38、底底部部端端子子盖盖内内不不仅仅顺顺序序排排列列着着各各个个输输入入端端子子，还还提提供供24V的的直直流流传感器电源；传感器电源；顶部端子盖内则是输出端子和顶部端子盖内则是输出端子和CPU模块的电源输入端。模块的电源输入端。2排排LED指指示示灯灯分分别别(fnbi)指指示示了了各各个个输输入入和和输输出出端端的的通通/断断状状态。态。第五十三页，共169页。2.编程器和编程软件编程器和编程软件(run jin)S7-200系列系列(xli)PLC的编程器分：的编程器分：专用编程器专用编程器通用计算机通用计算机第五十四页，共169页。3.通讯通讯(tngxn)电缆电缆通讯电缆是编程系统和通讯

39、电缆是编程系统和PLC联系的桥梁。联系的桥梁。最最常常见见的的通通讯讯电电缆缆是是PC/PPI电电缆缆，它它的的标标准准长长度度(chngd)是是 5米米，具具 有有 光光 电电 隔隔 离离 功功 能能，内内 置置RS232C/RS485转换。转换。第五十五页，共169页。4.扩展扩展(kuzhn)模块模块为为了了更更好好地地满满足足控控制制系系统统的的要要求求，西西门门子子公公司司为为S7-200系系列列PLC配置了丰富扩展模块。配置了丰富扩展模块。例例 如如，数数 字字(shz)量量 I/O模模 块块（如如 EM221、EM222和和EM223）、模模 拟拟 量量 I/O模模 块块（如如

40、EM231、EM232和和EM235）、调调制制解解调调器器模模块块EM241、热热电电耦耦/热热电电阻阻扩扩展展模块模块EM231、位置控制模块、位置控制模块SM253等。等。第五十六页，共169页。5.文本文本(wnbn)显示器等外设显示器等外设文文本本显显示示器器、触触摸摸屏屏、操操作作员员面面板板（控控制制台台）等等也也常常称称为为人人机机界界面面或或人人机机接接口口，可可以以使使用用户户通通过过友友好好的的操操作作界界面面轻轻松松的的完完成成(wn chng)各各种种调调整整和和控控制制任务。任务。第五十七页，共169页。6.4 可编逻辑可编逻辑(lu j)控制器程序设计控制器程序设

41、计1.编程语言编程语言 IEC1131-3包括五种编程语言：包括五种编程语言：顺序功能顺序功能(gngnng)图（图（Sequential function chart）；）；梯形图（梯形图（Ladder diagram）；）；功能功能(gngnng)块图（块图（Function block diagram）；）；指令表（指令表（Instruction list）；）；结构文本（结构文本（Structured text）。）。第五十八页，共169页。1.顺序顺序(shnx)功能图（功能图（SFC）顺顺序序功功能能图图：是是一一种种位位于于其其它它四四种种编编程程语语言言之之上上的的图形图形(t

42、xng)语言。语言。SFC不不是是一一种种独独立立的的编编程程语语言言，而而是是作作为为PLC的的辅辅助助编编程程工工具具。它它提提供供了了一一种种组组织织程程序序的的图图形形(txng)方法，主要用来编制顺序控制程序。方法，主要用来编制顺序控制程序。第五十九页，共169页。2.功能块图（功能块图（FBD）功功能能块块图图FBD是是一一种种类类似似于于数数字字逻逻辑辑电电路路的的图图形形(txng)语言，但在语言，但在FBD中允许嵌入别的语言。中允许嵌入别的语言。FBD用用类类似似数数字字逻逻辑辑电电路路与与、或或、非非门门的的方方框框来来表表示示逻逻辑辑运运算算关关系系，方方框框的的左左侧侧

43、为为逻逻辑辑运运算算的的输输入入变变量量，右右侧侧为为输输出出变变量量，信信号号是是自自左左向向右右流流动动的的。它它适适合合于于具具有有数数字电路基础的设计人员字电路基础的设计人员(rnyun)使用。使用。第六十页，共169页。3.结构结构(jigu)文本（文本（ST）结结构构文文本本（ST）是是为为IEC1131-3标标准准创创建建的的一一种种专专用用的的高高级编程语言。级编程语言。与与梯梯形形图图相相比比，ST能能实实现现更更复复杂杂的的数数学学(shxu)运运算算，同时，编写的程序更简洁和紧凑。同时，编写的程序更简洁和紧凑。第六十一页，共169页。4.梯形图（梯形图（LD）梯形图与继电

44、器控制系统的电路图很相似，特别适用梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，特别适用于开关于开关(kigun)量逻辑控制。量逻辑控制。梯梯形形图图：由由触触点点(ch din)、线线圈圈和和用用方方框框表表示示的的功功能块图组成。能块图组成。公共公共(gnggng)母母线线（Bus bar）触点触点线圈线圈第六十二页，共169页。梯形图的构成梯形图的构成(guchng)梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列。梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列。从左母线开始，按一定的控制要求和规则连接每个从左母线开始，按一定的控制要求和规则连接每个触点，最后以继电器线圈触点，最后以继电器线圈(xinqun)结束。结

45、束。逻辑逻辑(lu j)行行第六十三页，共169页。5.指令表（指令表（IL）PLC指令表又称为语句表（指令表又称为语句表（Statement List）指指令令表表与与微微机机的的汇汇编编语语言言相相似似(xin s)，采采用用助助记记符符表表达达式式来来表表示示操操作作功功能能，若若干干条条指指令令组组成成了了指指令令表程序。表程序。指指令令表表比比较较适适合合(shh)经经验验丰丰富富的的程程序序员员，可可以以实实现某些不能用梯形图或功能块图实现的功能。现某些不能用梯形图或功能块图实现的功能。第六十四页，共169页。编程语言的相互编程语言的相互(xingh)转换和选用转换和选用 梯形图：

46、用于设计复杂的开关量控制程序。梯形图：用于设计复杂的开关量控制程序。指令表：处理指令表：处理(chl)某些不能用梯形图解决的问题。某些不能用梯形图解决的问题。如数学运算，通讯设计等。如数学运算，通讯设计等。梯形图编程的程序梯形图编程的程序(chngx)能转换成指令表；能转换成指令表；指令表编程的程序指令表编程的程序(chngx)不一定能转换成梯形图。不一定能转换成梯形图。第六十五页，共169页。6.4.2 S7-200编程的基本概念编程的基本概念西西门门子子S7-200系系列列采采用用梯梯形形图图、指指令令表表和和功功能能块块图图3种种编编程语言进行编程。程语言进行编程。通通过过(tnggu)

47、STEP7-Micro/WIN32编编程程软软件件提提供供的的菜菜单单选选项项，用用户户可可以以将将满满足足条条件件的的梯梯形形图图、指指令令表表和和功功能能块块图图3种编程语言所编写的程序进行相互转换。种编程语言所编写的程序进行相互转换。1.编程语言编程语言第六十六页，共169页。2.指令集指令集SIMATIC指指令令(zhlng)集集：由由西西门门子子公公司司提提供供，它它的的某某些些指指令令(zhlng)不不是是IEC1131-3中中的的标标准准指指令令(zhlng)。通通常常SIMATIC指指令令(zhlng)的的执执行行时时间间短短，可可使使用用梯形图、功能块图和语句表语言。梯形图、

48、功能块图和语句表语言。IEC1131指指令令集集：只只提提供供(tgng)梯梯形形图图、功功能能块块图图语言，且指令较少。语言，且指令较少。第六十七页，共169页。3.PLC的程序结构的程序结构S7-200的用户程序：包括的用户程序：包括(boku)主程序、子程序和中断程主程序、子程序和中断程序序3种。种。每每个个用用户户程程序序只只能能有有一一个个(y)主主程程序序，主主程程序序通通过过指指令令控控制制整整个个应应用用程程序序的的执执行行，每每次次CPU扫扫描描都都要要执执行行一一次主程序。次主程序。子子程程序序：只只在在被被其其它它(qt)程程序序调调用用时时执执行行，最最多多可可达达64

49、个（个（SBR0SBR63）。）。中中断断程程序序：可可达达128个个（INT0INT127），它它由由相相应应的中断事件触发，而不是被主程序调用。的中断事件触发，而不是被主程序调用。第六十八页，共169页。4.数据类型数据类型 位数据（位数据（bit）：通常用来表示）：通常用来表示(biosh)开关量的状态。开关量的状态。各继电器、计数器和定时器的状态都采用位数据表示。各继电器、计数器和定时器的状态都采用位数据表示。如：触点如：触点(ch din)的通和断、线圈的通电和断电。的通和断、线圈的通电和断电。其值为二进制数其值为二进制数“1”或或“0”。第六十九页，共169页。字节字节(z ji)

50、数据（数据（Byte）：）：8位二进制组成位二进制组成1个字节个字节(z ji)。MSB LSB76543210寄存器寄存器I0第七十页，共169页。16位整数位整数(zhngsh)（Word）：）：2个字节组成个字节组成1个个字字16位位有有符符号号整整数数(zhngsh)（INT）：二二进进制制补补码码表表示示有符号数，最高位为符号位。有符号数，最高位为符号位。MSB15141312111098VB100LSB76543210VB101V存储空间中编号为存储空间中编号为100、101的的2个字节个字节(z ji)数据。数据。VW100第七十一页，共169页。32位整数（位整数（Double