plc入门教程

第 1 页学习情境学习情境 1 电机控制系统编程与实现电机控制系统编程与实现工作任务描述：工作任务描述：以电机 PLC 控制系统编程与实现工作任务为载体，通过实施启动停止控制、正反转控制、自动往返可逆运行控制、降压启动控制、顺序控制等五项由简单到复杂的具体工作任务。引导讲授与本 5 项工作任务相关联的 PLC 的编程软件、基本逻辑指令、功能指令等，加强 PLC 硬件控制系统的设计、安装能力及控制程序的设计、调试能力。子项目一子项目一 三相笼型异步电动机的启动停止控制系统编程与实现三相笼型异步电动机的启动停止控制系统编程与实现一、项目训练目的：一、项目训练目的：1、使学生对 PLC 的发展史有初步的了解。2、使学生掌握 PLC 的分类、特点及 PLC 的应用与展望。3、使学生体会到 PLC 控制系统与继电接触器控制系统的区别、优点与缺点。4、使初步掌握 S7200PLC 编程软件 STEP7 MicroWIN_V40 的基本使用方法，能够建立工程项目并保存。同时熟悉软件的使用环境。5、通过本次实验内容使用清楚 PLC 控制与继电器接触器控制的区别及不同点，初步了解 PLC 基本功能。二、教学建议：二、教学建议：1、先讲授“PLC 的发展历史；PLC 的分类、特点；PLC 的应用”等内。2、然后演示讲解 S7200PLC 编程软件 STEP7 MicroWIN_V40 的基本使用方法。3、指导学生练习三相笼型异步电动机的启动停止控制线路实验，掌握西门子PLC 编程软件与 PLC 的通信及程序的调试方法。新授内容：新授内容：PLC 的基础知识的基础知识一、一、PLC 的产生（了解内容）在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电控制器占主导地位第 2 页的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，一旦生产任务和工艺发生 变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，这造成了时间和资金的严重浪费。20 世纪 60 年代末期，为了使汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接 线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，以满足生产的需求。美国通用汽车 公司(GM 公司) 1968 年提出了研制新型控制装置的十项指标，其主要内容如下：(1) 编程简单，可在现场修改和调试程序；(2) 价格便宜，性价比高于继电器控制系统；(3) 可靠性高于继电器控制系统；(4) 体积小于有继电器控制柜的体积，能耗少；(5) 能与计算机系统数据通信；(6) 输入量是交流 115 V 电压信号（美国电网电压是 110V） ；(7) 输出量是交流 115 V 电压信号、输出电流在 2 A 以上，能直接驱动电磁阀等；(8) 具有灵活的扩展能力；(9) 硬件维护方便，采用插入式模块结构；(10) 用户存储器容量至少在 4 KB 以上(根据当时的汽车装配过程的要求提出)。从上述 10 项指标可以看出，它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能，具备了可编程序控制器的特点。1969 年，美国数字设备公司（DEG）根据上述要求研制出第一台可编程序控制器，型号为 PDP-14，并在 GM 公司的汽车生产线上适用成功，于是第一台可编程序 控制器诞生了。二、二、PLC 与继电器控制的比较优点（掌握）与继电器控制的比较优点（掌握）1、没有复杂的接线第 3 页2、容易设计，能简单地改变程序3、维护管理容易4、可靠性高5、小型紧凑三、三、PLC 的定义：的定义：PLC 是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算 等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个 整体、易于扩展其功能的原则而设计。四、可编程序控制器的主要功能（掌握）四、可编程序控制器的主要功能（掌握）1、开关逻辑和顺序控制这是 PLC 应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种控制要求。2、模拟控制（A/D 和 D/A 控制） 在工业生产过程中，许多连续变化的需要进行控制的物理量，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。过去，PLC 长于逻辑运算控制，对于模拟量的控制主要靠仪表或分布式控制系统，目前大部分 PLC 产品都具备处理这类模拟量的功能，而且编程和使用方便。3、定时/计数控制PLC 具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时器与 计数器。对于定时器，定时间隔可以由用户加以设定；对于计数器，如果需要对频率 较高的信号进行计数，则可以选择高速计数器。4、步进控制PLC 为用户提供了一定数量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成第 4 页步进控制 功能。5、运动控制 在机械加工行业，可编程序控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动控制。6、数据处理大部分 PLC 都具有不同程度的数据处理能力，它不仅能进行算术运算、数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等操作，有些 PLC 还可以进行浮点运算和函数运算。7. 通信联网PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其 他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。五、可编程序控制器的分类五、可编程序控制器的分类目前 PLC 的种类非常多，型号和规格也不统一，了解 PLC 的分类有助于 PLC 的选型和应用。2、按结构形式分类通常从 PLC 硬件结构形式上分整体式结构和模块式结构。（1) 整体式结构一般的小型及超小型 PLC 多为整体式结构，这种可编程序控制器是把 CPU、RAM、ROM、I/O 接口及与编程器或 EPROM 写入器相连的接口、输入/输出端子、 电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。它的优点是结构紧凑，体积小，成本低， 安装方便，缺点是主机的 I/O 点数固定，使用不灵活。西门子公司的西门子公司的 S7-200 系列系列 PLC 为整体式结构。为整体式结构。 （2) 模块式结构模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把 PLC 的每个工作单元都制成独立的模块，如 CPU 模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模第 5 页块等。另外，机器上有一块带有插槽的母板，实质上就是计算机总线。把这些模块按控制系统需要 选取后，都插到母板上，就构成了一个完整的 PLC。这种结构的 PLC 的特点是系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便，缺点是体积比较大。常见产品有 OMRON 公司的 C200H、C1000H、C2000H，西门子公司的 S5-115U、S7-300、S7-400 系列等。3、按生产厂家分类PLC 的生产产家很多，国内国外都有，其点数、容量、功能各有差异，但都自成 系列，比较有影响的厂家有：（1）日本立石（OMRON）公司的 C 系列可编程序控制器；（2）日本三菱（MITSUBISHI）公司的 F、F1、F2、FX2 系列可编程序控制器；（3）日本松下（PANASONIC）电工公司的 FP1 系列可编程序控制器；（4）美国通用电气（GE）公司的 GE 系列可编程序控制器；（5）美国艾论布拉德利（A-B）公司的 PLC-5 系列可编程序控制器；（6）德国西门子（SIEMENS）公司的 S5、S7 系列可编程序控制器。六、可编程序控制器的发展趋势（了解）六、可编程序控制器的发展趋势（了解）随着 PLC 技术的推广、应用，PLC 将向两个方面发展：一方面向着大型化的方 向发展，另一方面则向着小型化的方向发展。PLC 向大型化方向发展，主要表现在大中型 PLC 高功能、大容量、智能化、网 络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合的自动控制。PLC 向小型化方向发展，主要表现在下列几个方面：为了减小体积、降低成本， 向高性能的整体型发展；在提高系统可靠性的基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；应用的专业性，使得控制质量大大提高。另外，PLC 在软件方面也将有较大的发展。系统的开放使第三方的软件第 6 页能方便地 在符合开放系统标准的 PLC 上得到移植。除了采用标准化的硬件外，采用标准化的软件也能大大缩短系统开发周期；同时，标准化的软件由于经受了实际应用的考验，它的可靠性也明显提高。总之，PLC 总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、容量大、体积小、成本低、通信联网功能强。项目训练指导：（利用项目训练指导：（利用 FLASH 动画及演示讲解）动画及演示讲解）实验一实验一 三相笼型异步电动机的启动停止控制系统调试实验三相笼型异步电动机的启动停止控制系统调试实验一、实验目的：一、实验目的：1、了解 PLC 软硬件结构及系统组成2、掌握 PLC 外围直流控制及负载线路的接法及上位计算机与 PLC 通信参数的设置。3、初步掌握 S7-200 PLC 编程软件 STEP 7 MicroWIN V4.0 的基本使用方法。二、实验设备二、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1可编程控制器实训装置THPFSM-1/212实验导线3 号若干3PC/PPI 通讯电缆1西门子4计算机1自备三、三、PLCPLC 外形图外形图四、控制要求四、控制要求1、认知西门子 S7-200 系列 PLC 的硬件结构，详细记录其各硬件部件的结第 14 页构及作用；2、打开编程软件，编译基本的与、或、非程序段，并下载至 PLC 中；3、能正确完成 PLC 端子与开关、指示灯接线端子之间的连接操作； 4、拨动 K0、K1，指示灯能正确显示；五、功能指令使用及程序流程图五、功能指令使用及程序流程图1、常用位逻辑指令使用位操作指令是 PLC 常用的基本指令，梯形图指令有触点和线圈两大类，触点又分常开触点和常闭触点两种形式；语句表指令有与、或以及输出等逻辑关系，位操作指令能够实现基本的位逻辑运算和控制。1、逻辑取（装载）及线圈驱动指令 LD/LDN（1）指令功能LD（load）：常开触点逻辑运算的开始。对应梯形图则为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常开触点。LDN（load not）：常闭触点逻辑运算的开始（即对操作数的状态取反） ，对应梯形图则为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常闭触点。=（OUT）：输出指令，对应梯形图则为线圈驱动。对同一元件只能使用一次。（2）指令格式如图 4 所示。 梯形图 语句表图 4 LD/LDN、OUT 指令的使用网络 1LD I0.0 /装载常开触点= Q0.0 /输出线圈网络 2LDN I0.0 /装载常闭触点= M0.0 /输出线圈第 14 页说明：1) 触点代表 CPU 对存储器的读操作，常开触点和存储器的位状态一致，常闭触点和存储器的位状态相反。用户程序中同一触点可使用无数次。如：存储器 I0.0 的状态为 1，则对应的常开触点 I0.0 接通，表示能流可以通过；而对应的常闭触点 I0.0 断开，表示能流不能通过。存储器 I0.0 的状态为 0，则对应的常开触点 I0.0 断开，表示能流不能通过；而对应的常闭触点 I0.0 接通，表示能流可以通过。2) 线圈代表 CPU 对存储器的写操作，若线圈左侧的逻辑运算结果为“1” ，表示能流能够达到线圈，CPU 将该线圈所对应的存储器的位置位为“1” ，若线圈左侧的逻辑运算结果为“0” ，表示能流不能够达到线圈，CPU 将该线圈所对应的存储器的位写入“0”用户程序中，同一线圈只能使用一次。3）LD/LDN， = 指令使用说明：LD 、LDN 指令用于与输入公共母线(输入母线)相联的接点,也可与OLD、ALD 指令配合