《PLC控制技術(shù)AR版》 中職配套PPT課件,PLC控制技術(shù)AR版,《PLC控制技術(shù)AR版》,中職配套PPT課件,PLC,控制,技術(shù),AR,配套,PPT,課件 任務(wù)一 PLC介紹 一、 教學(xué)目標(biāo) 1、學(xué)會(huì)PLC硬件組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 2、掌握PLC工作原理和工作過(guò)程。 3、熟知V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9軟件界面。 4、學(xué)會(huì)西門子S7-200PLC與電腦間的通信連接、程序上傳、下載、運(yùn)行監(jiān)控方法。 二、課時(shí)分配 本任務(wù)安排2課時(shí)。 三、教學(xué)重點(diǎn) 通過(guò)本任務(wù)的學(xué)習(xí)，讓同學(xué)們學(xué)習(xí)知道什么是PLC以及PLC硬件組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。熟知PLC的工作原理和工作過(guò)程，以及V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9軟件界面。 四、教學(xué)難點(diǎn) 1、 熟悉并掌握PLC的工作原理和工作過(guò)程。 2、學(xué)會(huì)使用西門子S7-200PLC與電腦間的通信連接、程序上傳、下載、運(yùn)行監(jiān)控方法。 五、教學(xué)內(nèi)容 （一）可編程邏輯控制器(PLC)簡(jiǎn)介 可編程邏輯控制器：英文名為Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱PLC。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 2、配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。 4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是，使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 5、體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近生產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 （二）S7-200硬件組成 PLC通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。 1、主機(jī) 主機(jī)部分包括中央處理器(CPU)、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序，監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)，作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即讀取輸入變量，完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。 （1） PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器 1)一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改； 2)另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。 2、輸入/輸出(I/O)接口 I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。 1) 輸入接口接受輸入設(shè)備的控制信號(hào)，輸入接口分為干節(jié)點(diǎn)式、直流輸入式、交流輸入式三大類。 2) 輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載(如接觸器、繼電器、電磁閥、指示燈等) 3、電源 電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。 4、編程器 編程器是PLC的一種主要的外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。 5、輸入/輸出擴(kuò)展單元 I/O擴(kuò)展接口用于連接擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元(即主機(jī))。 S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配。 類型 型號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM221 8 無(wú) EM222 無(wú) 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴(kuò)展模塊 EM231 4 無(wú) EM232 無(wú) 2 EM235 4 1 6、外部設(shè)備接口 此接口可將編程器、存儲(chǔ)卡、文本顯示器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相連，以完成相應(yīng)的操作。 1） 編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。 2） 程序存儲(chǔ)卡保證了程序及重要參數(shù)的安全。 3） 文本顯示器不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。 7、西門子S7-200系列PLC硬件功能特點(diǎn) (1) 高速處理能力 (2) 強(qiáng)大靈活的通訊功能 (3)CPU內(nèi)置最多六路高速計(jì)數(shù)器(30kHz)。 (4)CPU內(nèi)置兩路高速脈沖輸出。 (5)CPU內(nèi)置脈沖捕捉功能。 (6)立即輸入/輸出功能。 (7)高速中斷響應(yīng)(中斷觸發(fā)后200μs)。 (8)8路PID回路控制。 （三）PLC工作原理 PLC是按照集中采樣、集中掃描的工作方式工作的。整個(gè)工作過(guò)程可分為自診斷、通信處理、讀取輸入、執(zhí)行程序、改寫輸出5個(gè)階段。這種周而復(fù)始的循環(huán)工作模式稱為掃描工作模式。 1、自診斷：每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行自診斷測(cè)試。 （1） 定期檢查CPU模塊的操作 （2） 檢查擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些其他的內(nèi)部工作。 2、 通信處理 在通信處理階段，CPU處理從通信接口和智能模塊接收到的信息。 3、 讀取輸入 在PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，他們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。 4、 執(zhí)行程序 LC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。在RUN工作模式程序執(zhí)行階段和沒(méi)有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開(kāi)始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。 執(zhí)行程序時(shí)，對(duì)輸入/輸出的存取通常是通過(guò)映像寄存器，而不是實(shí)際的I/O點(diǎn)，這樣做有以下好處： (1)程序執(zhí)行階段的輸入值是固定的，程序執(zhí)行完畢再用輸出映像寄存器的值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。 (2)用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點(diǎn)快得多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。 5、改寫輸出 CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出映像寄存器的2進(jìn)制數(shù)0/1輸出映像寄存器的2進(jìn)制數(shù)0/1狀態(tài)，傳送到輸出模塊并鎖存起來(lái)。 （1） 梯形圖中某一輸出位的線圈通電時(shí)，對(duì)應(yīng)的映像寄存器的2進(jìn)制數(shù)為1狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。 （2） 若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈斷電，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器中存放的2進(jìn)制數(shù)為0狀態(tài)，將它送到繼電器型輸出模塊，對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，外部負(fù)載斷電，停止工作。 掃描周期：PLC經(jīng)過(guò)以上階段的工作過(guò)程稱為1個(gè)掃描周期，完成一個(gè)掃描周期后，又從新執(zhí)行上述過(guò)程，掃描周而復(fù)始的進(jìn)行，在不考慮通信處理時(shí)，掃描周期T的大小為 T=(輸入/點(diǎn)時(shí)間×輸入點(diǎn)數(shù))+(運(yùn)算速度×程序步)+(輸出/點(diǎn)時(shí)間×輸出點(diǎn)數(shù))+故障診斷時(shí)間 （四）編程軟件 1、軟件界面 我們采用的編程軟件是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9，其工作界面主要由引導(dǎo)條、指令樹(shù)、符號(hào)表、功能區(qū)、狀態(tài)表、編程器、輸出窗口、狀態(tài)條等組成。 (1)引導(dǎo)條:在引導(dǎo)條內(nèi)部選擇“查看”類別，顯示程序塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、交叉引用和通信顯示控制按鈕。 (2)指令樹(shù):提供所有項(xiàng)目對(duì)象和為當(dāng)前程序編輯器提供的所有指令的樹(shù)形視圖。 2、工具條 ①標(biāo)準(zhǔn)工具條 各鍵從左到右分別為：新建項(xiàng)目、打開(kāi)項(xiàng)目、打印、打印預(yù)覽、剪切選項(xiàng)并修復(fù)至剪切板、將任意選項(xiàng)復(fù)制至剪切板、在光標(biāo)位置粘貼剪切板內(nèi)容、撤銷最后一個(gè)條目、編譯程序塊或數(shù)據(jù)塊、全部編譯、將項(xiàng)目從PLC上載至STEP7Micro/WIN、將STEP7Micro/WIN中項(xiàng)目下載至PLC、符號(hào)表名稱按A～Z從小至大排序、符號(hào)表名稱按Z～A排序、選項(xiàng)。 ②調(diào)試工具條 各鍵從左到右分別為：將PLC設(shè)為運(yùn)行模式、將PLC設(shè)為停止模式、程序狀態(tài)監(jiān)控、暫停程序狀態(tài)監(jiān)控、狀態(tài)表監(jiān)控、暫停狀態(tài)監(jiān)控、趨勢(shì)圖、暫停趨勢(shì)圖、單次讀取、全部寫入、強(qiáng)制PLC數(shù)據(jù)、取消強(qiáng)制PLC數(shù)據(jù)、狀態(tài)圖表全部取消強(qiáng)制、狀態(tài)圖表全部讀取強(qiáng)制數(shù)值。 ③公用工具條 各鍵從左到右分別為：插入網(wǎng)絡(luò)、刪除網(wǎng)絡(luò)、程序注解顯示/隱藏、網(wǎng)絡(luò)注釋顯示/隱藏、切換符號(hào)信息表、切換書簽、下一個(gè)書簽、上一個(gè)書簽、清除全部書簽、在項(xiàng)目中應(yīng)用所有符號(hào)、建立未定義符號(hào)表。 ④LAD指令工具條 各鍵從左到右分別為：向下連線、向上連線、向左連線、向右連線、編輯觸點(diǎn)、編輯線圈、編輯指令盒。 (4)數(shù)據(jù)塊 可以設(shè)置和修改變量存儲(chǔ)器的初始值和常數(shù)值，并加注必要的注釋說(shuō)明。 (5)狀態(tài)表 窗口允許將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，以便追蹤狀態(tài)。 (6)符號(hào)表/全局變量表 允許分配和編輯全局符號(hào)。用戶可建立多個(gè)符號(hào)表，也能在項(xiàng)目中增加S7200系統(tǒng)符號(hào)預(yù)定義表。 (7)輸出窗口 在編譯程序時(shí)提供信息，如輸出窗口列出程序出錯(cuò)時(shí)，可雙擊錯(cuò)誤信息，會(huì)在程序編輯器窗口中顯示錯(cuò)誤程序所在網(wǎng)絡(luò)。 (8)狀態(tài)條 提供在STEP7Micro/WIN中的操作狀態(tài)信息。 (9)程序編輯器 包括編輯器、局部變量表和程序視圖。可拖動(dòng)分割條，擴(kuò)展程序視圖。 (10)局部變量表 包含對(duì)局部變量所作的賦值。在局部變量表中，建立的變量使用暫時(shí)內(nèi)存；地址賦值由系統(tǒng)處理；變量的使用權(quán)限僅限于建立此變量的POU。 (11)菜單條 允許使用鼠標(biāo)或鍵盤執(zhí)行操作。 (12)工具條 為最常用的STEP7Micro/WIN操作提供便利的鼠標(biāo)訪問(wèn)。 2、與上位計(jì)算機(jī)通信設(shè)置 用PC/PPI通信電纜連接上位計(jì)算機(jī)與PLC。 ①打開(kāi)軟件，點(diǎn)擊位于引導(dǎo)條中的。 ②在彈出的對(duì)話框中選擇“PC/PPI通信方式”，點(diǎn)擊，設(shè)置PC/PPI屬性。 ③點(diǎn)擊位于引導(dǎo)條中的，在彈出的對(duì)話框中，雙擊，搜尋PLC，尋找到PLC后，選擇該P(yáng)LC，完成PLC與上位計(jì)算機(jī)通信參數(shù)設(shè)置。 （五）S7-200內(nèi)部執(zhí)行元件 1、輸入映像寄存器 （1）S7200PLC編址范圍(I0.0～I(xiàn)15.7)：輸入映像寄存器，又稱輸入繼電器，該區(qū)域可以按位操作，輸入繼電器線圈由外部開(kāi)關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)，常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供用戶編程使用。 （2）輸入繼電器是PLC用來(lái)接收用戶設(shè)備輸入信號(hào)的接口。PLC中的“繼電器”與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質(zhì)上的區(qū)別，實(shí)質(zhì)是存儲(chǔ)單元。由于存儲(chǔ)單元可以無(wú)限次地讀取，所以可以在程序中體現(xiàn)無(wú)限次的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)為編程時(shí)使用。但是，需要注意的是“輸入繼電器”線圈只能靠外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能在程序內(nèi)部使用指令驅(qū)動(dòng)。 2、輸出映像寄存器 (1) S7-200PLC的編址范圍(Q0.0～Q15.7)：輸出映像寄存器，又稱輸出繼電器，是用來(lái)將PLC的輸出信號(hào)傳遞給負(fù)載，線圈用程序指令驅(qū)動(dòng)。 (2) 輸出映像寄存器是用來(lái)將輸出信號(hào)傳送到負(fù)載的接口，每一個(gè)“輸出繼電器”線圈都與PLC的輸出端相連，當(dāng)“輸出繼電器”線圈被程序驅(qū)動(dòng)得電時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出接口在內(nèi)部被PLC連接至對(duì)應(yīng)的公共端，用以接通外部負(fù)載電路。“輸出繼電器”同樣可以提供無(wú)數(shù)對(duì)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)供編程時(shí)使用。 六、課后習(xí)題 完成任務(wù)后面的課后思考。