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PLC基础培训第一章 可编程控制器工作原理Ø可编程控制器的产生、发展及特点Ø可编程控制器的工作原理Ø可编程控制器的控制控制举例第二章 Allen­Bradley PLC的硬件结构ØPLC 控制系统的基本结构ØControlLogix 系列可编程控制器硬件简介第三章 Allen­Bradley PLC的编程简介Ø可编程序控制器的编程方式Ø可编程序控制器的通信软件RSLinx的使用Ø可编程序控制器的编程软件RSLogix5000的使用可编程控制器的产生ü可编程序控制器系统的产生与定义 一.传统的继电接触器控制系统及其存在的问题(20世纪20年代） 1.继电接触器控制系统定义: 用导线将各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统的继电接触器控制系统 2.继电接触器控制系统特点： 由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，能在一定范围内（特别是在工作模式固定、工作方式简单的场合）满足自动控制的需要，因而使用面甚广，在一定时期内在工业控制领域中曾占主导地位 3.继电接触器控制系统存在的问题: （1）随着生产的发展，控制要求愈来愈复杂，采用继电器的类型和数量就不得不大量增加，电器之间的连接也就非常复杂，使控制柜的体积非常庞大，大大增加了生产控制柜的难度； （2）在继电接触器控制系统中，一个继电器或一条连线出现故障，都会造成整个系统运行的不正常，而且由于系统的复杂，给查找和排除故障带来困难，维修非常不便； (3)当生产工艺或对象改变时，原来的接线和控制柜就要改接或更换，因此继电接触器控制系统的通用性和灵活性都远远不够。

因此，为了满足现代生产的需求，人们自然对控制系统提出了更可靠、更经济、更通用、更灵活、易维修等要求二.其他控制装置 （20世纪60年代） 1.半导体逻辑元件控制装置 半导体逻辑元件：是一种由半导体电子器件（各种晶体管、电阻、电容和硅可控整流元件等）组成的自动化元件，它种类很多，如各种逻辑门（与、或、非）、触发器、延时元件、振荡器、开关放大器、电平检测器、接近开关、交流可控硅开关等 半导体逻辑元件控制装置：用半导体逻辑元件控制元件，按某种控制需要构成相应的无触点逻辑控制系统及控制装置；也可用逻辑元件组成通用的顺序控制装置最常用的一种顺序控制装置就是利用二极管矩阵来实现输入输出逻辑关系，只要改变矩阵板上二极管插头的位置就可以改变动作的顺序，从而大大增加了控制系统的灵活性  2.用小型计算机来实现工业控制 : 由于价格昂贵，输入、输出电路的不匹配及编程技术复杂等原因（因为当时计算机的接口技术、编程技术还远远没有达到目前的水平），因而并未得到推广应用三.PLC控制系统的提出 六十年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家汽车型号不断更新，其加工的生产线亦必须随之改变，对整个控制系统要重新配置，因此，1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标，对控制系统提出具体要求：（1）编程简单，可在现场修改程序；（2）维修方便，采用模块化结构，即插件式；（3）可靠性高于继电器控制系统，能在恶劣环境下工作；（4）体积小于继电器控制柜；（5）价格便宜，成本应可与继电器控制系统竞争；（6）输入、输出可以采用市电，电流达到一定 要求（2A以上），可直接驱动继电器和电磁阀；（7）具有数据通讯功能，数据可直接送入管理计算机；（8）易于系统扩展，在扩展系统时只要很小变更；（9）用户程序存储器容量至少能扩展到4K以上。

 这些要求实际上提出了将继电器控制系统的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的特点结合起来，将继电接触器控制硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想四.PLC的历史u1969年美国数字设备公司（DEC）根据上述要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功当时人们把它称为可编程序逻辑控制器PLC（Progrmmable Logic Controller），只是用它取代继电接触器控制，功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等可编程序控制器问世后，发展极为迅速u1971年 日本开始生产可编程控制器u1973年 欧洲开始生产可编程控制器u可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪七十至八十年代一直简称为PC由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。

u在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%由于PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业 近年来在电力行业PLC逐渐显示出了其他产品不可替代的优势u在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入我国市场上流行的 有如下几家PLC产品： 施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；     罗 克 韦 尔 公 司 （ 包 括 AB公 司 ） PLC产 品 ， 目 前 有 SLC、MicroLogix、 CompactLogix、 ControlLogix等产品； 西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；     GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。

üPLC 的特点u可靠性高，抗干扰能力强u适应性强，应用灵活u编程方便，易于使用u控制系统设计、安装、调试方便u维修方便，维修工作量小u功能完善可编程控制器PLC工作原理l可编程控制器的基本组成编程设备外部设备输入模块CPU模块微处理器存贮器输出模块外部设备电 源 模 块电源 ON内部处理输入处理通信服务更新时钟、特殊寄存器检查CPU运行方式执行用户程序输出处理执行自诊断PLC正常存放自诊断结果致命错误CPU强制为STOPRUNSTOPYNYNPLC循环扫描工作原理lPLC工作过程输入端子1输入映像寄存器（）（）D0M0M0M0Q0元件映像寄存器输出锁存器输出端子2345输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段扫描周期可编程控制器PLC控制举例一、电动机的连续运转一、电动机的连续运转v控制思路控制思路Ø电动机的额定电流较大，电动机的额定电流较大，PLCPLC不能用直接控制主电路，不能用直接控制主电路，需要需要主电路主电路Ø找出所有输入量和输出量，接入找出所有输入量和输出量，接入I/OI/O接线图接线图Ø为了扩大输出电流，采用继电器为了扩大输出电流，采用继电器输出方式输出方式。

Ø热继电器的常闭触点可以作为输入信号进行过载保护，热继电器的常闭触点可以作为输入信号进行过载保护，也可以在输出进行保护也可以在输出进行保护Ø梯形图和指令表梯形图和指令表FRFUKMQSM3 ~电源开关电源开关接触器主触点接触器主触点热继电器热元件热继电器热元件熔断器熔断器三相异步电动机三相异步电动机L1L2L3v主电路主电路vI/OI/O接线图接线图启动按钮启动按钮SB1－－X1停止按钮停止按钮SB2－－X2SB1KM1SB2COM1Y1COMX1X2FR运行接触器运行接触器KM－－Y1FRX3热继电器的常闭热继电器的常闭触点可以作为输触点可以作为输入信号进行过载入信号进行过载保护，也可以在保护，也可以在输出进行保护输出进行保护热继电器热继电器电源电源v梯形图梯形图X1X1X2X2Y1Y1v指令表程序指令表程序启动启动自锁自锁停止停止X1X1Y1Y1Y1Y1X2X2END步序步序 指令指令 地址地址0 LD X10 LD X1 1 OR Y1 1 OR Y1 2 ANI X2 2 ANI X2 3 3 OUT Y1OUT Y1 4 END 4 END时序图时序图输出线圈输出线圈电动机的连续运转电动机的连续运转二、电动机的正反转控制二、电动机的正反转控制FUKM1QS正转正转接触器接触器反转接触器反转接触器L1L2L3v主电路主电路KM2FRMM3 ~3 ~注意调相注意调相注意调相注意调相vI/OI/O接线图接线图正转启动正转启动SB2-X0反转启动反转启动SB3-X1 停止停止SB1-X2KM2SB2KM1SB3SB1KM2KM2KM1KM1电源电源FRFR正转接触器正转接触器KM1-YI反转接触器反转接触器KM2-Y2正转互锁正转互锁反转互锁反转互锁Y1COMX0X1X2Y2COM1l梯形图梯形图v指令表指令表 0 LD X10 LD X1 1 OR Y1 1 OR Y1 2 ANI X2 2 ANI X2 3 3 ANI ANI X1X1 4 4 ANIANI Y2Y2 5 OUT Y1 5 OUT Y1 6 LD X1 6 LD X1 7 OR Y2 7 OR Y2 8 ANI X2 8 ANI X2 9 9 ANIANI X0X0 10 10 ANI ANI Y1 Y1 11 OUT Y2 11 OUT Y2 12 END 12 END正转正转反转反转X0Y1Y1X2Y2X1X1Y2Y2X2Y1X0END电动机的正反转控制电动机的正反转控制三、电动机的顺序控制三、电动机的顺序控制v主电路主电路FR1FUKM2QSM13 ~M23 ~M33 ~KM1KM3FR2FR3L1L2L3vI/OI/O接线图接线图M1M1启动启动M1M1停止停止M2M2启动启动M2M2停止停止M3M3启动启动M3M3停止停止M3M3运行运行M2M2运行运行M1M1运行运行SB2SB3SB1SB4SB5SB6COM1Y1COMKM2X0KM1X1X2Y2FR1AC X3Y3KM3FR2FR3X4X5v梯形图梯形图X0Y1Y1X1ENDX2Y2X3X4Y3X5Y2Y3电动机的顺序控制电动机的顺序控制请分析以下电路设计请分析以下电路设计PLCPLC程序程序通过对题目要求的分析，不难写出如下所示程序：对控制要求和程序进一步研讨优化：：根据原理进一步优化： A I0.0 FP M0.0 X Q0.0 = Q0.0通过对各品牌PLC指令系统学习研讨，再次简化为（三菱）： LDP X0 ALT Y0 举这个例子是说明，对专业技术问题，应深入剖析、切实掌握、举一反三。

PLC 控制系统的基本结构ControlLogix系列硬件简介ØCPU 模块Ø电源模块Ø网络接口通信模块Ø开关量输入输出模块Ø模拟量输入输出模块指示灯颜色说明RunOFFG没有任务运行控制器处于RUN模式I/OOFFGGFRF没有组态的I/O或通讯与所有组态的设备通信正常有一个或多个设备未相应PLC故障RS232OFFG未激活正在接受数据或传送数据BatOFFR电池可以支持内存电池不能支持内存没有电池需要更换电池OKOFF可恢复故障电源未接通RFR控制器故障，清除故障清除内存，更换控制器G控制器OKLogix5561 CPURS­232 串口标签电池背板连接器卡槽卡槽LED指示灯钥匙门电池标签L1L2/NL1,L2 为 AC220V 交流电压输入ONPOWEROFF电源开关1756-PA72BABreversionok模块状态文字显示通道状态显示模块状态显示通道A的连接口通道B的连接口1756-CNBR数字量I/O模块1756 – X X X X电压等级: B–24V DC 灌电流(Sinking) V-24V DC 拉电流(Sourcing) A-110V AC M-220V AC W- AC/DC 触点I/O点数 8,16,32输入/输出标识: I-输入,O-输出E­电子保险, I­隔离,D­带诊断1757-IB321756-IB32接线图现场PLC输出隔离继电器1756-OB32接线图 模拟量I/O模块1756 – X XX XF –模拟量, R­热电阻, T­热电偶 输入/输出标识: I-输入,O-输出 E­电子保险, I­隔离,D­带诊断I/O点数 8,16差分模式—4通道在IN­x和iRTN­x之间有一个249欧姆的电流环电阻1756-IF8(隔离式电压/电流模拟量输入模块)差分模式—8通道所有标有 iRTN 的连接端必须和 RTN 相连1756-IF8非隔离式模拟量输出模块1756-OF4/OF81756-IR6I(RTD)可编程序控制器的编程方式可编程序控制器的编程方式 RS5000系列处理器支持三种编程方式： ——梯形图（Ladder） ——结构文本及（Struct Text） ——顺序功能图（SFC） 一一. .梯形图梯形图（Ladder）梯形图的描述梯形图的描述：是一种最典型、也是最基本的编程方式，它采用图形符号，沿用了继电器的触点、线圈、串联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触控制没有的符号。

适用于顺序逻辑控制、离散量控制、定时／计数控制等梯形图的组成梯形图的组成：梯形图一般由多个不同的阶梯（RUNG）组成，每一阶梯由输入及输出指令组成在一个阶梯中，输出指令应出现在阶梯的最右边，输入指令则出现在输出指令的左边输入指令输出指令•梯形图举例梯形图举例: 二二. . 结构文本（结构文本（Struct TextStruct Text））•结构文本描述结构文本描述:结构文本类似于BASIC编程，利用它可以很方便地建立、编辑和实现复杂的算法，特别在数据处理、计算存储、决策判断、优化算法等涉及描述多种数据类型的变量应用中非常有效•结构文本举例结构文本举例: 如果有以下要求：如果判断条件如果有以下要求：如果判断条件tag1大于大于3，则停止运行设备，则停止运行设备run1并并且报警且报警alarm置位IF tag1>3 THEN; run1=0; alarm=1;END_ IF; 三三. .顺序功能图顺序功能图SFCSFC•顺序功能图顺序功能图SFC的描述：的描述：SFC是一种顺序控制语言，用这种语言可以对一个控制过程进行控制，并显示该过程的状态对于用户的应用，可将逻辑分成易于处理的步和转换来替代较长的梯形图或结构文本。

RsLinx (工业通信的枢纽）RsLinxRSLinxRSLinx为现场设备连接众多罗克韦尔软件提供全套的通讯服务，这些软件包括RSLogix5/500/5000、RSView32和RSNetworx等 RSLinx还提供了数种开放接口用于与第三方人机界面系统、数据采集/分析系统、客户应用程序软件进行通讯RSLinx支持多个应用软件同时与在不同网络上的不同设备进行通讯在RSLinx中集成了众多设备配置和监视工具，仅需要用鼠标选取和点击所需设备就可以完成相应的操作 RSLinx包括了完整的通讯驱动程序，为Allen-Bradley网络提供更新、更强的ControlLogix Gateway功能 RsLogix5000RsLogix 5000Ø RSLogix5000有以下特点：Ø灵活易用的编辑功能Ø通用的操作界面Ø诊断和纠错工具Ø强大、省时的其它功能 Ø向上兼容性下面我们来组态如下的硬件系统型号数量型号数量型号数量型号数量1756­A711756­PA7211756­L6111756­IB3211756­OF411756­ENBT11756­IF1611756­OB321选择File­>New 点OK按钮，建立项目文件，界面如下接下来开始添加IO模块在背板上按右键 选择 “New Module”,在弹出的模块窗口找到需要的IO模块，按确定输入模块名称等信息重复操作添加OB32,IF16,OF4,ENBT模块完成全部IO添加后界面如下： STEP 7 编程方法程序结构STEP 7为设计程序提供三种方法。

基于这些方法，可以选择最适合于你的应用的程序设计方法线性化模块化结构化线性化编程：所有的指令都在一个块 （OB1） 内模块化编程：每个设备的控制指令都在各自的块内 OB1按顺序调用每个块结构化编程：不同的块调用可重复利用的代码OB1 (或其他块) 调用这些块并传递相应的参数OB1OB1OB1配方 A配方 B混合器排空泵排空线性化编程OB1Network 1Network 2Network 3电机控制信息取得操作的小时数线性编程实例 - 传送带控制模块化编程电机控制信息取得操作小时数OB 1FC 1FC 2FC 3主程序 子块程序处理程序处理g调用另一个块的指令块结束 OBFC/FB模块化程序的执行LT模块化编程实例 - 液位监视结构化编程OB 1电机 1FC 1电机 2FC 1电机 3FC 1ab罐选择开关拨码开关0000成分 A成分 BLTLTLTLTLT结构化编程实例 程序块类型故障FBFBFBFCSFCSFBFB 带背景数据块阴影: OB组织块循环定时过程OB = 组织块FB = 功能块FC = 功能SFB = 系统功能块SFC = 系统功能 操作系统 块类型 特性 组织块 ­ 操作系统和用户程序的接口 (OB) ­ 各层次的优先级 (1 ~ 26)­ 局部数据堆栈中的特殊启动信息 功能块 (FB) ­ 带参数 / 数据保持­ 不带参数 / 数据保持 ­ 不带参数 / 数据不保持 功能 (FC) ­ 只传递一个返回值 (调用时必须分配参数) ­ 数据不保持 ­ 可带参数 数据块 (DB)­ 结构化，局部存储 (背景 DB)­ 结构化，全局数据存储 (在整个程序中均有效)用户定义的块块类型 特点 系统功能­ 存储在CPU的操作系统中(SFC)­ 用户可以调用此功能 （不需要存储器）系统功能块­ 存储在CPU的操作系统中 (SFB)­ 用户可以调用此功能 （需要存储器）系统数据块­ 用于组态数据和参数的数据块 (SDB) 系统块数据块类型和结构数据字节 0 数据字节 81918 位CPU314中块的大小是8K字节 数据块提供的最大存储空间依赖于CPU的型号07调用程序块调用程序块被调用的块(OB, FB, FC)(FB, FC, SFB, SFC)程序执行程序执行调用另一个块的指令块结束执行OB1中的程序 (循环执行)事件 (日期时间中断、硬件中断等) 调用其他 OB，FB，FC输出模块A I 0.1A I 0.2= Q8.0块OB 1循环监视时间的开始启动块 (OB 100)上电后执行一次从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)把过程映象输出表(PIQ) 写到输出模块CPU 循环输入模块循环程序执行过程映象字节 0字节 1字节 2::: CPU 存储器区字节 0字节 1字节 2::: PIIPIQ 用户程序 CPU 存储器区 : :A I2.0= Q4.3 : : : :11顺序控制S1S2T1T2S4T3S6T4T5S5顺序控制任务传送带向前 钻 传送带向前 铣 传送带向前 终检 结束 S1S2S3S4S5S6S7 预备 钻 铣 终检顺序控制的结构启动停止自动方式单步方式键控方式方式选择应答故障信号和运行信号顺控器使能 初态状态转换条件命令输出手动控制互锁条件步序标志驱动执行机构顺控器顺控器的原理­SF7­SF1­Automatic ­Initial state&顺控器启动­Automatic&顺控器停止SRR­SF0­SF1­SF7置/复位步序标志最后一步的标志­SF2SR­SF3­SF2­ Transition from S2 to S3&­SF6S­SF7&­Final inspectionSF.. = Step flagS.. = Step StartR­SF7R­SF6S命令输出的原理>=1&&&­Output=­SFx­Automatic­>MANUAL< mode­Jog FORWARD­ Safety interlocks顺控器的表达和结构(1)生产线的功能方框图(符合 DIN 40 719, Part 6)AutomaticStep 11NSNSDQ 5.5 Conveyor motorMonitoring time 5 sI 1.7 STARTQ 5.1 Initial stateRStep 22NSNSDDrillingWaiting time 4 sI 8.6 Initiator 2RStep 33NSNSDQ 5.5 Conv.FORWARDMonitoring time 5 sT 108 Waiting time overRAutomaticStep 7 (last step)NSReset step 7顺控器的表达和结构(2)Step 44NSNSDMillingWaiting time 6 sI 8.1Initiator 3RStep 55NSNSDQ 5.5 Conv.FORWARDMonitoring time 5 sT 109Waiting time overRStep 66NSEnable final inspectionI 8.0Light barrier obstructedRStep 77NSEnd of sequencerI 8.4Final inspectionS顺序控制“加工流水线”的设计OB 1:JU FC 100FC 100 选择方式系统启动手动方式自动方式 (启动顺控器):::BEFC 106 顺序控制检查初始状态:JU FC 108 命令输出步序指示:BEFC 108 顺控器步序标志步序转换 等待时间监视时间:BE:JU FC 106:BES1S2S3S4S5S6S7T1T2T3T4T5T6EndS = StepT = TransitionT7练习: 编写顺序控制程序FC108 顺控器Step 1&SEQUENCER OFF&SRRRStep 2&SRStep 3&SR练习: 程序测试M 106.0M 106.2M 106.4>=1T 106S5T#5SI 1.6TVBIBCDRQ#M 107.0M 100.0&=Q 4.0S_ODTSS1•S7­GRAPH: 顺序控制的编程工具–兼容IEC 1131­3–为生产需要而设计–用图形将过程分解成步骤和转换条件–步骤中包含要执行的动作–转换器用于检查转换为下一步的条件•S7­GRAPH可以优化下列工作：–计划，配置–编程–调试–维护–诊断S2T1T2S4T3S6T4T5S5顺序控制小结•顺序控制的主要组成部分–运行方式部分–顺控器–命令输出•实现顺序控制的两种方法–将顺控器作为标志顺控器编程–用顺序控制软件包S7-GRAPH谢谢大家！。