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项目二PLC基本指令的应用任务一PLC系统简介任务二STEP7—Micro/WIN编程软件的使用任务三三相异步电动机连续运行控制线路任务四三相异步电动机的正反转控制线路任务五两台电动机顺序启动控制线路任务六顺序相连的传送带控制系统任务七轧钢机的控制线路任务八十字路口交通信号灯PLC控制系统项目小结任务一PLC系统简介知识点：·了解PLC的产生、定义、特点、应用范围及发展趋势·了解PLC的基本组成、工作原理、编程语言·S7-200PLC的硬件系统配置技能点：·PLC输入/输出接线任务一PLC系统简介●任务提出●知识链接●任务实施●思考与练习任务提出PLC系统是由继电器接触器控制系统发展而来的，怎样把一个简单的继电器接触器控制系统——异步电动机点动运行控制电路，改造成PLC控制系统呢？本任务研究用S7-200PLC来实现点动控制电路，达到掌握S7—200系列PLC的硬件接线的目的。知识链接一、PLC的产生、定义及应用领域二、PLC的发展趋势三、PLC的特点四、PLC控制系统五、PLC的基本组成六、PLC的基本工作原理七、编程语言八、S7-200系列PLC系统概述九、CPU224输入/输出接线十、取、取反指令和输出指令一、PLC的产生、定义及应用领域1、PLC定义：ProgrammableLogicalController2、应用领域：开关量逻辑控制运动控制闭环过程控制数据处理和通信联网等二、PLC的发展趋势1、产品规模向大、小两个方向发展2、编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化3、PLC发展的多样化主要体现在三个方面：产品类型、编程语言和应用领域4、模块化：PLC的扩展模块发展迅速，明确化、专业化的复杂功能由专门模块来完成5、网络与通讯功能增强计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通讯的能力不断增强，使工业网络可以有效地节省资源，降低成本，提高系统的可靠性和灵活性。6、工业软件发展迅速三、PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强(1)硬件措施(2)软件措施2、通用性强，使用方便3、采用模块化结构，使系统组合灵活方便4、编程语言简单、易学，便于掌握5、系统设计周期短6、安装简单、调试方便、维护工作量小四、PLC的控制系统图2—2PLC控制系统的示意图五、PLC的基本组成1、中央处理单元(CPU)2、存储器（系统程序存储器、用户程序存储器）3、输入／输出模块4、编程器(简易编程器、图形编程器、通用计算机编程）5、电源单元输入／输出模块也称I／O接口、I／O部件或I／O单元，作为CPU与工业生产现场的桥梁，进行信号电平的转换（1）数字量（开关量）输入模块（2）数字量（开关量）输出模块（3）模拟量输入模块（4）模拟量输出模块开关量输入接口开关量输出接口1、直流输出接口——晶体管型2、交直流输出接口——继电器型图2—3直流输出接口图2—4交直流输出接口六、PLC的基本工作原理微型计算机：执行到END指令，程序运行结束PLC：循环扫描工作方式图2—6PLC基本的工作模式图2—7程序执行过程PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样，称输入刷新。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。PLC完成了输入采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理，再将程序执行的结果写入输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完之前不会送到输出端子上。执行完用户所有程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。六．PLC的编程语言和程序结构（1）编程语言：梯形图语句表顺序功能图功能块图（2）程序结构：主程序、子程序、中断（a）梯形图（b）语句表七、S7-200系列PLC系统概述1．S7-200CPU模块特性CPU221CPU222CPU224CPU226外形尺寸(mm)90×80×6290×80×62120.5×80×62196×80×62程序存储区(字)2048204840968192数据存储区(字)1024102440965120掉电保持时间(h)5050190190本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量(个)0277高速计数器：单相双相4路30kHz2路20kHz4路30kHz2路20kHz6路30kHz4路20kHz6路30kHz4路20kHz脉冲输出(DC)2路20kHz2路20kHz2路20kHz2路20kHz模拟电位器(个)1122实时时钟配时钟卡配时钟卡内置内置通信口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-485浮点数运算有I/O映像区256(128入/128出)布尔指令执行速度0.37μS/指令2．S7-200扩展模块例：数字量输入/出模块EM221/EM222模拟量输入/出模块EM231/EM232工业以太网通信模块CP243-1等。3．通信方式一种是直接使用PC/PPI电缆；另一种是用通信卡（CP）和MPI电缆。PC/PPI电缆将S7-200的编程口与计算机的RS-232相连接。PC/PPI电缆也可用于其他设备与S7-200的连接。如果使用MPI电缆，必须先在计算机上安装通信卡。使用这种方式时，可以用较高的波特率进行通信。4．编程元件元件名称符号编号范围功能说明输入寄存器II0.0～I1.5共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器QQ0.0～Q1.1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备模拟量输入（只读）AIWAIW0～AIW62接收模拟量输入模块转换后的16位数字量模拟量输出（只写）AQWAQW0～AQW62暂存模拟量输出模块的输入值位存储器MM0.0～M31.7在程序内部使用，不能提供外部输出定时器256(T0～T255)T0、T64保持型通电延时1msT1～T4、T65～T68保持型通电延时10msT5～T31、T69～T95保持型通电延时100msT32、T96ON/OFF延时，1msT33～T36、T9～T100ON/OFF延时，10msT37～T63、T101～T255ON/OFF延时，100ms计数器CC0～C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HCHC0～HC5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺控继电器SS0.0～S31.7提供控制程序的逻辑分段变量存储器VVB0.0～VB5119.7数据处理用的数值存储元件局部存储器LLB0.0～LB63.7使用临时的寄存器，作为暂时存储器特殊存储器SMSM0.0～SM549.7CPU与用户之间交换信息特殊存储器SM(只读)SM0.0～SM29.7接受外部信号累加寄存器ACAC0～AC3用来存放计算的中间值5．指令寻址方式(1)编址方式在计算机中使用的数据均为二进制数，二进制数的基本单位是1个二进制位，8个二进制位组成1个字节，2个字节组成一个字，2个字组成一个双字。存储器的单位可以是位(bit)、字节(Byte)、字(Word)、双字(DoubleWord)，编址方式也可以是位、字节、字、双字。存储单元的地址由区域标识符、字节地址和位地址组成。位编址：寄存器标识符+字节地址+．+位地址，如I0.0、M0.1、Q0.2等。字节编址：寄存器标识符+字节长度B+字节号，如IB1、VB20、QB2等。字编址：寄存器标识符+字长度W+起始字节号，如VW20表示VB20和VB21这2个字节组成的字。双字编址：寄存器标识符+双字长度D+起始字节号，如VD20表示从VB20到VB23这4个字节组成的双字。(2)寻址方式（立即数寻址、直接寻址、间接寻址）①立即数寻址对立即数直接进行读写操作的寻址称为立即数寻址。二进制格式：用二进制数前加2#表示，如2#1001；十进制格式：直接用十进数表示，如20047；十六进制格式：用十六进制数前加16#表示，如16#4E4F；ASCII码格式：用单引号ASCII码文本表示，如‘goodby’。数据大小无符号整数范围有符号整数范围十进制十六进制十进制十六进制字节B(8位)0～2550～FF-128～+12780～7F字W(16位)0～65,5350～FFFF-32,768～+32,7678000～7FFF双字D(32位)0～4,294,967,2950～FFFFFFFF-2,147,483,648～+2,147,483,647800000000～7FFFFFFF图7．17CPU存储器中位数据表示方法(字节、位寻址)②直接寻址方式S7—200将信息存储在存储器中，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它所在存储区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，这种直接指出元件名称的寻址方式称为直接寻址。按位寻址时的格式为：Ax．y，使用时必须指定元件名称、字节地址和位号，如图7.17所示。③间接寻址间接寻址时操作数不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在S7-200系列PLC中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T(仅当前值)、C(仅当前值)寄存器进行间接寻址。MOVD&VB202，AC1MOVW*AC1，AC0图2-20使用指针的间接寻址八、CPU224输入/输出接线九、取、取反指令和输出指令LD(Load)：取指令，用于网络块逻辑运算开始的常开触点与母线的连接。LDN(LoadNot)：取反指令，用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接。=(Out)：线圈驱动指令。使用说明如下：LD/LDN可取I、Q、M、SM、T、C、V、S的触点。“=”可驱动Q、M、SM、T、C、V、S的线圈，但不能驱动输入映像寄存器I。当PLC输出端不带负载时，尽量使用M或其他控制线圈。“=”可以并联使用任意次，但不能串联。例2-1：合上电源开关，没有按下点动按钮时指示灯不亮；按下点动按钮时指示灯点亮。适用PLC实现上述功能。LDI0.0=Q0.0（a）梯形图（b）语句表解：点动按钮SB0与PLC输入端子I0.0连接，指示灯与PLC输出端子Q0.0连接。则可以通过图2-22所示的梯形图来实现上述功能。任务实施一、工具、材料准备二、任务分析三、操作方法四、注意事项任务分析图2—11电动机点动运行电路a)主电路b)控制电路c)时序图表2—1电动机点动运行控制电路中逻辑变量l触点动作(常开触点接通，常闭触点断开)输入变量SBO触点不动作(常开触点断开，常闭触点接通)1线圈通电吸合输出变量KMO线圈断电释放表2—2输入输出点分配表输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用I0.0SB启动按钮Q0.0KM控制电动机用交流接触器图2—12PLC控制器实现的异步电动机点动控制电路(a)PLC接线图(b)梯形图(c)指令表图2—13PLC实现的点动电路工作原理(a)主电路(b)控制电路思考与练习1．PLC有哪些特点?2．PLC内部结构有哪几部分构成?3．CPU芯片的作用是什么?CPU模块有哪几部分组成?4．开关量输入接口有哪几种类型?各有哪些特点?5．开关量输出接口有哪几种类型?各有哪些特点?6．请举例PLC控制系统中常用的输入输出设备?7．有哪些因素能影响PLC的输入／输出滞后时间。8．详细说明PLC的扫描工作原理。在扫描工作过程中，输入映像寄存器和输出映像寄存器各起什么作用？任务三三相异步电动机连续运行控制电路知识点：了解S7-200系列PLC编程软件的安装掌握STEP7-Micro/WIN编程软件的操作，会录入、修改、调试程序会连接PLC与计算机，会进行系统设置了解软元件常开、常闭触点的使用掌握触点串联、并联指令，置位、复位指令技能点：·会利用基本逻辑指令与输入、输出继电器编写梯形图程序·会对PLC进行输入、输出接线·会利用触点串并联指令和置位、复位指令编写“启—保—停”作用的梯形图。任务三三相异步电动机连续