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第一节可编程控制器概述一、可编程序拄制器的产生各种电器能完成简单的逻辑与、或、非等运算，实现弱电对强电的控制。但继电接触器控制存在如下缺点：设备体积大，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触点易损坏，改接麻烦，灵活性较差等。PLC是美国汽车制造工业激烈竞争的结果。更新汽车型号必然要求加工生产线改变。正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。1968年美国GeneralMotors公司，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出10项招标指标。这就是著名的GM10条。可编程序控制器问世于1969年。GM10条是可编程序控制器出现的直接原因：1.编程简单，可在现场修改程序；2.可靠性高于继电器控制柜；3.体积小于继电器控制柜；4.维护方便，最好是插件式；5.可将数据直接送入管理计算机；6.在成本上可与继电器控制柜竞争；7.输入可以是交流115V；8.输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等；9.在扩展时，原系统只需很小变更；10.用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。二、PLC的主要功能特点功能：•逻辑控制功能•定时／计数控制功能•数据处理功能•步进控制功能•A／D与D／A转换功能•远程I／0功能（通信联网功能）•监控功能•特点1.编程简单2.可靠性高3.通用性好4.功能强5.使用方便6.设计施工和调试周期短将继电接触器控制的硬件连线逻辑转变为的软件编程控制。二、PLC的主要功能特点三、PLC的发展•引入微处理器技术，功能大大增强•工业控制的三大支柱之一(PLC、机器人、CAD／CAM)•世界著名的plc生产厂家：美国：AB，德州仪器，哥德，通用电气德国：西门子日本：三菱，东芝，富士和立石等。•发展方向：小型化、廉价化、标准化、系列化、智能化、高速化、大容量化、网络化。第二节PLC基本结构一、PLC基本结构1、微处理器2、存储器3、现场信号的输入输出接口4、I/O扩展接口5、通信接口6、电源•1、微处理器（cpu）•随机型的不同而不同，还有多处理器系统，承担不同的信息的处理工作，以提高实时控制能力。•任务：•编程时：接受并存储输入进来的用户程序（包括修改）•运行状态：扫瞄输入状态，形成内存映像•从存储器读程序，处理数据，产生控制信号•根据程序运算的结果更新输出•刷新输出状态•同时：每个工作循环中对PLC自我诊断及故障处理2、存储器存放PLC系统程序、用户程序和工作数据。常见的存储器有:ROM:EPROM(可擦除可编程ROM))EEPROM(电可擦可编程只读存储器):一种掉电后数据不丢失的存储芯片)和RAM等。不同型号的PLC配的存储器的类型有所不同。3、现场信号的输入输出接口•PLC与外界被控对象联系的接口•能处理的信号形式：数字、开关或模拟量（1）开关输入（2）开关输出4、I/O扩展接口•用于扩展PLC的功能•一般模块：增加I/O点数和特殊模块：实现特殊参量5、通信接口编程器通用计算机PLC打印机等6、电源交流单相220v或直流24v较强的抗干扰能力有些PLC还提供24vDC的输出，备用二、工作方式1、扫描工作方式依次对种规定的操作项目进行访问和处理，称为扫描工作方式，周而复始无限循环，每扫描一次成为一个扫描周期。特点：滞后性，抗干扰中断方式提高实时控制能力2、工作过程（1）公共操作（2）I/O操作（3）执行用户程序（4）执行外设指令三、编程设备•手持编程器•专用编程器•计算机：主流四、PLC的外部接线图•输入电路：连接方法：汇点式（如图中所示），分隔式作用：是收集被控设备的信息或操作指令•输出部分：驱动外部负载连接方法：汇点式，分隔式•内部控制程序的作用：是对从输入部分得到的信息进行运算、处埋，并控制输出。图中T450为定时器，M100为辅助继电器，PLC内部还有计数器C等。PLC内部有许多软继电器或继电器“软”触点和“软”接线，这些都是用编程来实现的。第二节PLC的编程元件和语言一、编程元件和存储区域的分配•基于传统的继电器系统，采用了虚拟继电器的命名方法•但是，各种虚拟继电器虚拟的，没有物理实体，没有相应的电气参数•事实上，虚拟继电器对应着内部存储单元，虚拟继电器的开关状态对应着存储单元的状态（或叫数据1或0）•虚拟继电器有计算机特色：内部辅助继电器、暂存继电器或链接继电器都是传统系统中没有的。•特别注意：每个虚拟继电器对应着存储单元，都有一定的地址编号，代表这个虚拟继电器。1、编程元件：•输入继电器实际上是输入映像寄存器，用于存放PLC的输入信号状态值，与输入点相连。•输出继电器实际上是输入映像寄存器，用于存放PLC的输出信号状态值，与输出点相连•变量寄存器用于数据运算、数据传送和存储中间结果。•辅助继电器M，类似于传统的中间继电器，位元件，与外部设备没有直接联系。•特殊辅助继电器SM，自动存储系统的工作状态、进行控制参数设置以及产生特定信号的专用存储区。•定时器值由程序设定，由一个16位寄存器和一个表示定时器状态的位元件。•计数器计脉冲数，达到工作条件（触发），计数到触点动作2、寻址范围•说明书上可查•例如：CPU221输入继电器的寻址范围：I0.0---I15.7•I/O触点的扩展编址：基本模块自动设置，同类型的I/O模块以字节（8位）为单位，按顺序递增编址。注：当一个模块高位字节未满8位时，新模块不再使用剩余位数，后续扩展模块字节号递增后，进行分配。•举例：二、编程语言概述1、指令系统•所具有的指令集合，指令的多少代表的PLC的功能和性能。•发展：早期没有对各厂家产品兼容的编程语言制定了国际标准，5种通用语言2、梯形图语言类似于继电器系统的电气原理图，简单易懂，是应用最多的一种语言。是继电器接触器系统线路图演变而来，基本一致。文字、图形符号及本质的区别。2、梯形图语言（LD或LAD）梯形图语言的特点：（1）从上到下，从左到右顺序编写（2）左右垂直线-母线（3）最右侧必须放置输出元素（4）接点可以任意串并联，线圈只能并联不能串联（5）输出线圈只对应输出映像寄存器的状态，不能直接驱动外部设备，只有输出刷新后才能输出控制负载。（6）假设能量流概念3、指令表语言•也叫语句表，是助记符语言，用指令表达程序的控制要求。•组成：助记符（操作功能）+操作数（对象）•指令表和梯形图间有严格的对应关系，不同厂家的PLC不同。•梯形图元素：•接点：常开常闭•线圈：•功能和功能块第三节基本指令系统与梯形图•基本指令：逻辑运算功能指令•应用指令：完成特定功能的专业指令三、主要性能指标1、存储容量指用户程序的存储容量，单位字或指令条数；一般中小型的在8k以下，大型的可达几M。2、输入输出点数即点数，输入输出点数之和；64点以下为微型；64-256小型；256-2048以上为中型；2048以上为大型。3、扫描速度执行程序速度，1K字执行时间，手册说明。4、编程指令的种类和数量5、扩展能力6、功能单元数量S7-200编程元件及其寻址范围3.2定时器1、通电延时型2、断电延时型应用举例：举例：3、保持型：时间记忆累加举例：3.3计数器1、增计数器举例：2、减计数器举例：3、增减计数器举例：3.4应用实例1、三相电机单向运行（1）控制要求（2）设计思路（3）设备选择和地址分配（4）程序设计地址分配和外部接线：2、单按钮控制单向运行时序图：3、三台电机的顺序启动和顺序停止要求：电源接通，按下启动按钮，电机M1全压启动，延时10s后M2启动并运行，延时15s后第三台电机M3启动并运行；按下停止按钮后，M1停，延时5s后M2停，延时10s后M3停。3、三相电机正反转控制要求：按下正转按钮，正向启动运行按下反转按钮，由正转变为反转