08可编程序控制器的基础-3教程优秀PPT.ppt
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1、电气限制及电气限制及PLCPLC技术技术电气工程学院电气工程学院 自动化系自动化系杨霞杨霞20142014年年1 1月月电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术3 可编程序限制器的基础学问点:学问点:学问点:学问点:3.PLC3.PLC可编程序限制器的基础基础、组成、原理可编程序限制器的基础基础、组成、原理可编程序限制器的基础基础、组成、原理可编程序限制器的基础基础、组成、原理 PLC PLC的基础的基础的基础的基础 PLC PLC的由来、功能、特点与分类;的由来、功能、特点与分类;的由来、功能、特点与分类;的由来、功能、特点与分类;PLCPLC的应用状况的应用状况的应用状况的应用状况和发展趋
2、势和发展趋势和发展趋势和发展趋势 PLC PLC的组成的组成的组成的组成 硬件结构组成、软件组成硬件结构组成、软件组成硬件结构组成、软件组成硬件结构组成、软件组成 PLC PLC的原理的原理的原理的原理 PLC PLC的工作原理与技术指标;的工作原理与技术指标;的工作原理与技术指标;的工作原理与技术指标;PLCPLC的内部元器件;的内部元器件;的内部元器件;的内部元器件;PLCPLC的梯形图语言的梯形图语言的梯形图语言的梯形图语言 STEP7-Micro/WIN32 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍编程软件介绍编程软件介绍编程软件介绍学习重点学习重点学习重点学习重点 :本章是学习
3、本章是学习本章是学习本章是学习PLCPLC的基础学问。重点驾驭:的基础学问。重点驾驭:的基础学问。重点驾驭:的基础学问。重点驾驭:1.PLC 1.PLC的产生、特点、功能、运用方法及的产生、特点、功能、运用方法及的产生、特点、功能、运用方法及的产生、特点、功能、运用方法及PLCPLC的应用的应用的应用的应用状况。状况。状况。状况。2.PLC 2.PLC的硬件组成、软件组成、工作原理及主要性能的硬件组成、软件组成、工作原理及主要性能的硬件组成、软件组成、工作原理及主要性能的硬件组成、软件组成、工作原理及主要性能技术指标。技术指标。技术指标。技术指标。3.PLC 3.PLC的内部元器件(的内部元器
4、件(的内部元器件(的内部元器件(11 11个:符号、梯形图中绘法、个:符号、梯形图中绘法、个:符号、梯形图中绘法、个:符号、梯形图中绘法、工作原理)工作原理)工作原理)工作原理)。4.PLC 4.PLC的梯形图的梯形图的梯形图的梯形图 :要素:要素:要素:要素4 4个,连接原则个,连接原则个,连接原则个,连接原则 。5.STEP7 5.STEP7编程软件的安装、基本功能、编程、调试、编程软件的安装、基本功能、编程、调试、编程软件的安装、基本功能、编程、调试、编程软件的安装、基本功能、编程、调试、运行监控方法。运行监控方法。运行监控方法。运行监控方法。电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术工作
5、方式:工作方式:周期循环扫描工作方式周期循环扫描工作方式工工作作过过程程:自自诊诊断断、输输入入采采样样、程程序序扫扫描描、输输出出刷新几个阶段。刷新几个阶段。扫描周期扫描周期 T T=自自检检时时间间+读读入入一一点点时时间间输输入入点点数数+程程序序步数步数运算速度运算速度+输出一点时间输出一点时间输出点数。输出点数。T T=内内部部处处理理时时间间(固固定定的的)+)+通通信信服服务务时时间间(假假如如有有外外设设是是固固定定的的,否否则则为为0)+0)+输输入入刷刷新新时时间间+用户程序时间用户程序时间+输出刷新时间。输出刷新时间。PLC PLC的基本原理及主要性能指标的基本原理及主要
6、性能指标一、一、PLC PLC的基本原理的基本原理电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术PLC的工作原理的工作原理建立建立I/O映像区映像区输入点总有输入映象区的某一位输入点总有输入映象区的某一位与之相对应与之相对应 I/O映象区的大小与系统限映象区的大小与系统限制的规模有关制的规模有关 PLC工作时,将采集到的输入信号状态存放在输入映象区工作时,将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对应的位上;将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。对应的位上;将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继电输出继电器器”的数据取用
7、于的数据取用于I/O映象区,而不干脆与外部设备发生映象区,而不干脆与外部设备发生关系关系。电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术PLC工作过程工作过程定期检查用户程序存储器、定期检查用户程序存储器、I/O单元的连接、单元的连接、I/O总线是否正常,定期复位监控定时器总线是否正常,定期复位监控定时器WDTPLC之间以及之间以及PLC与与PC之间;之间;PLC与其他带与其他带微处理器的智能装置通信微处理器的智能装置通信编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机 以扫描的方式按依次逐句扫描处理,运算结果存以扫描的方式按依次逐句扫描处理,运算结果存入输出映象区对
8、应位中入输出映象区对应位中 扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区;结扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区;结果存入输出映象区,直至传送到外部被控设备。果存入输出映象区,直至传送到外部被控设备。清除内部继电器区,复位定时器等,并进行自诊清除内部继电器区,复位定时器等,并进行自诊断,对电源、断,对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进内部电路、用户程序的语法进行检查。行检查。开机开机内部处理内部处理通讯服务通讯服务输入刷新输入刷新程序执行程序执行输出刷新输出刷新电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术用户程序的循环扫描过程用户程序的循环扫描过程 信号传递过程信号传递过程(从输入到输出从输入到输
9、出)输输输输入入入入端端端端输输输输入入入入电电电电路路路路输输输输入入入入映映映映像像像像寄寄寄寄存存存存器器器器a.输入刷新阶段-CPU从输入电路的输出端读出各路状态,并将其写入输入映像寄存器;X0X1b.b.b.b.程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段-CPU-CPU-CPU-CPU从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元 件映像寄存器中读出各继电器的状态,并依据件映像寄存器中读出各继电器的状态,并依据件映像寄存器中读出各继电器的状态,并依据件映像寄存器中读出各继电器的状态,并依据 此状态执行用户程序,执行结果再写入元件映此状态执行用户
10、程序,执行结果再写入元件映此状态执行用户程序,执行结果再写入元件映此状态执行用户程序,执行结果再写入元件映 像寄存器中;像寄存器中;像寄存器中;像寄存器中;c.c.c.c.紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段-将输出映像寄存将输出映像寄存将输出映像寄存将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路,再经输出电路器的状态写入输出锁存电路,再经输出电路器的状态写入输出锁存电路,再经输出电路器的状态写入输出锁存电路,再经输出电路传递输出端子,从而限制外接器件动作。传递输出端子,从而限制外接器件动作。传递输出端子,从而限制外接器件动作。传递输出端子,从而限制外接器件
11、动作。X0Y0Y0Y1元元元元件件件件映映映映像像像像寄寄寄寄存存存存器器器器读读写写输输输输出出出出锁锁锁锁存存存存器器器器输输输输出出出出电电电电路路路路输输输输出出出出端端端端Y0Y1读读写写电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术I/O滞后现象的缘由滞后现象的缘由 (1)输入滤波器有时间常数 (2)输出继电器有机械滞后 (3)PC循环操作时,进行公共处理、I/O刷新和执行用户程序等产生扫描周期 (4)程序语句的支配,也影响响应时间电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术PLC输入输出响应时间输入输出响应时间说明说明:输入信号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现,故在第一个扫描输入信
12、号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现,故在第一个扫描周期内,各映像寄存器的均为周期内,各映像寄存器的均为“0”状态,使状态,使Y0、Y1、Y2输出端的状态为输出端的状态为OFF(“0”)状态)状态Y1Y0X0Y1Y0Y2输入信号输入信号X0Y1Y2Y0输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理出现信号出现信号第一周期第一周期说明说明:在其次个扫描周期的输入采样阶段,输入继电器在其次个扫描周期的输入采样阶段,输入继电器X0的状态为的状态为ON(“1”)状态,程序执行阶段,)状态,程序执行阶段,Y1、Y2没有接通,故没有接通,故Y1、Y2输出端的状输出端的状态为态为OFF(“0”)
13、状态。)状态。说明说明:在第三个扫描周期的程序执行阶段,由于的接通使接通,可见从在第三个扫描周期的程序执行阶段,由于的接通使接通,可见从外部输入触点接通到驱动的负载接通,程序执行阶段,响应延迟达两个多外部输入触点接通到驱动的负载接通,程序执行阶段,响应延迟达两个多扫描周期扫描周期输出处理输出处理输入采样输入采样 程序执行程序执行第二周期第二周期输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理第三周期第三周期电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术练习练习1依据依据PLC的循环扫描原理,分析以下的循环扫描原理,分析以下PLC梯形图程序,简梯形图程序,简述当述当I0.0为高电平后,其余元件:为
14、高电平后,其余元件:Q0.0、Q0.1、Q0.2得电得电的依次。的依次。答案答案答案答案:首先:首先:首先:首先:network2 network2 Q0.0Q0.0其次:其次:其次:其次:network3 network3 Q0.1Q0.1最终:最终:最终:最终:network1 network1 Q0.2 Q0.2 电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术练习练习2依据依据PLC的循环扫描原理,分析以下的循环扫描原理,分析以下PLC梯形图程序,简梯形图程序,简述当述当I0.0为高电平后,其余元件:为高电平后,其余元件:Q0.0、Q0.1、Q0.2得电得电的依次。的依次。答案答案答案答案:首
15、先:首先:首先:首先:network2 network2 Q0.0Q0.0其次:其次:其次:其次:network3 network3 Q0.2Q0.2最终:最终:最终:最终:network1 network1 Q0.1 Q0.1 电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术针对扫描周期循环工作制的优缺点提两点建议:针对扫描周期循环工作制的优缺点提两点建议:针对扫描周期循环工作制的优缺点提两点建议:针对扫描周期循环工作制的优缺点提两点建议:留意:留意:对于小型对于小型PLC:I/O点数较少、用户程序点数较少、用户程序较短一般接受集中采样、集中输出的工作方较短一般接受集中采样、集中输出的工作方式式 对
16、于大中型对于大中型PLC:I/O点数较多,限制功能强,点数较多,限制功能强,用户程序较长,为提高系统响应速度,接受用户程序较长,为提高系统响应速度,接受定期采样、定期输出方式或中断输入、输出定期采样、定期输出方式或中断输入、输出方式以及接受智能方式以及接受智能I/O接口等多种方式接口等多种方式电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术二、输出模块的主要技术指标有:二、输出模块的主要技术指标有:1)1)1)1)工作电压:指输出触点所能承受的外部负载电压。工作电压:指输出触点所能承受的外部负载电压。工作电压:指输出触点所能承受的外部负载电压。工作电压:指输出触点所能承受的外部负载电压。2)2)2)2
17、)最大通断实力最大通断实力最大通断实力最大通断实力 :指输出触点在确定的电压下,能通过的:指输出触点在确定的电压下,能通过的:指输出触点在确定的电压下,能通过的:指输出触点在确定的电压下,能通过的最大电流最大电流最大电流最大电流 。3)3)3)3)漏电流漏电流漏电流漏电流 :指当输出点断开时:指当输出点断开时:指当输出点断开时:指当输出点断开时(逻辑逻辑逻辑逻辑“O”)“O”)“O”)“O”),触点所流过,触点所流过,触点所流过,触点所流过的最大电流。的最大电流。的最大电流。的最大电流。4)4)4)4)回路数回路数回路数回路数 :等于公共点的个数。独立式模块,等于输出点:等于公共点的个数。独立
18、式模块,等于输出点:等于公共点的个数。独立式模块,等于输出点:等于公共点的个数。独立式模块,等于输出点数。数。数。数。5)5)5)5)接通压降接通压降接通压降接通压降6)6)6)6)OFFONOFFONOFFONOFFON响应时间响应时间响应时间响应时间 7)7)7)7)ONOFFONOFFONOFFONOFF响应时间响应时间响应时间响应时间8)8)8)8)内部功耗内部功耗内部功耗内部功耗同输入模块同输入模块同输入模块同输入模块 电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术三、三、PLC的运用和设计步骤的运用和设计步骤 一般是按限制要求,编写好梯形图程序,或写出一般是按限制要求,编写好梯形图程序,
19、或写出语句指令程序,用编程器(或计算机)将程序输入下语句指令程序,用编程器(或计算机)将程序输入下载到载到PLC中,接好中,接好PLC的外部输入输出电路,接通电的外部输入输出电路,接通电源,操纵相应的按钮或开关,源,操纵相应的按钮或开关,PLC就会依据预定的程就会依据预定的程序使输出点导通或关断,限制执行部件工作。序使输出点导通或关断,限制执行部件工作。PLCPLC的运用的运用的运用的运用电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术 1系统设计系统设计 通过系统设计确定被限制对象的动作及动作依次。通过系统设计确定被限制对象的动作及动作依次。2I/O支配支配 通过通过I/O支配确定哪些信号是送到支配
20、确定哪些信号是送到PLC的,并支配给相应的的,并支配给相应的输入端号,哪些信号是由输入端号,哪些信号是由PLC送到被控对象的,并支配给相应送到被控对象的,并支配给相应的输出端号。此外,对用到的的输出端号。此外,对用到的PLC内部的计数器、定时器等也内部的计数器、定时器等也要进行支配。要进行支配。PLC是通过编号来识别信号的。是通过编号来识别信号的。PLCPLC的设计步骤的设计步骤的设计步骤的设计步骤电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术QFRFUM3 KM1KM2+24V 0V COM I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 S7-200 PLC 100-240VAC OUT L
21、N COM0 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3SB1 SB2 SB3KM1KM2KM1KM2PLC电动机正反转限制线路电动机正反转限制线路电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术3 3梯形图和语句表程序梯形图和语句表程序梯形图和语句表程序梯形图和语句表程序PLCPLC电动机正反转限制梯形图程序电动机正反转限制梯形图程序I0.0Q0.0I0.1I0.2Q0.1Q0.0I0.1Q0.1I0.0I0.2Q0.0Q0.1()()正转正转正转正转反转反转反转反转电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术 4 4编辑程序编辑程序编辑程序编辑程序 编辑程序检查程序中每条语句是否有语法错误,若有则修改。编
22、辑程序检查程序中每条语句是否有语法错误,若有则修改。这项工作在编程器上进行。这项工作在编程器上进行。5 5调试程序调试程序调试程序调试程序 调试程序检查程序是否能正确完成逻辑要求,若不合要求,调试程序检查程序是否能正确完成逻辑要求,若不合要求,可以在编程器上修改。可以在编程器上修改。程序设计程序设计(包括画梯形图、写助记符程序、编辑、甚至调试包括画梯形图、写助记符程序、编辑、甚至调试)也可在别的工具上进行。如也可在别的工具上进行。如IBM-PLC机,只要这个计算机配有相机,只要这个计算机配有相应编程的软件。应编程的软件。6 6保存程序保存程序保存程序保存程序 调试通过的程序,可利用写入器固化在
23、调试通过的程序,可利用写入器固化在EPROM中或保存在磁中或保存在磁带上备用。带上备用。电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术四、四、PLC的基本安装与接线的基本安装与接线*一)系统的安装一)系统的安装一)系统的安装一)系统的安装1环境要求环境要求环境温度操作:045储存:-2065湿度相对温度35%85%(无凝固)空气远离以下物质腐蚀性气体温度的突变阳光直射聚集的灰尘、盐、金属微粒溅上水、油和其他化学物质振动X、Y、Z轴双振幅3mm,每个方向30分钟冲击X、Y、Z轴,10G,每个方向3次电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术 2静电 在低湿度环境下,静电可能会对PLC组件的工作产生影响。
24、因此在接触PLC之前,确定要先将手接触一下接地的金属物体,以便释放人体所带静电。3冷却 假如要将PLC安装在一个限制柜中,为了便于修理和通风,要赐予PLC足够的空间,避开将PLC装在热源上方,必要时在柜中装一通风扇。电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术 4干扰干扰 为了防止干扰,要留意以下几点:为了防止干扰,要留意以下几点:连接不同部件的双绞电缆每根至少要有连接不同部件的双绞电缆每根至少要有2 mm粗。粗。PLC应远离高压设备和输电线,至少要有应远离高压设备和输电线,至少要有200 mm。如有可能,将如有可能,将PLC的的I/O线放在金属槽内,但电源不能与它们放线放在金属槽内,但电源不能与
25、它们放在同一槽内。金属槽要接地。在同一槽内。金属槽要接地。当限制系统要求当限制系统要求400 V,10 A或或220 V、20 A的电源容量时,的电源容量时,I/O线与电源线的间距不能小于线与电源线的间距不能小于300 mm;若在设备连接点外,;若在设备连接点外,I/O线与线与电源线不行避开地放在同一走线槽内,这时必需用一接地的金属板将电源线不行避开地放在同一走线槽内,这时必需用一接地的金属板将其隔离开;走线金属槽要接地,接地电阻要小于其隔离开;走线金属槽要接地,接地电阻要小于100。电气控制及电气控制及PLCPLC技术技术 大型PLC的CPU机架和扩展机架可以水平安装或垂直安装。如界垂直安装
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