电气控制线路设计、安装与调试教学课件作者鲁珊珊项目四运货小车工作过程控制.ppt 174页

项目四运货小车工作过程控制任务1PLC的认识任务2电动机控制任务3运货小车工作过程控制返回 任务1PLC的认识☆引言继电接触器控制系统结构简单、价格便宜,已广泛应用于工业生产的各个领域,在一定范围内起着不可替代的作用。该系统通常是针对某一固定的动作顺序或生产工艺而设计的,它的控制功能也局限于逻辑控制、定时、计数等一些简单的控制,一旦动作顺序或生产工艺发生变化,就必须重新进行设计、布线、装配和调试,造成时间和资金的严重浪费。因此,随着生产规模的逐步扩大,继电器控制系统已越来越难以适应现代工业生产的要求。为了解决这一难题,可编程序控制器PLC(ProgrammableLogicController)应运而生。本任务以西门子S7-200系列PLC为例,重点学习PLC的基础知识。☆学习目标(1)PLC产生与发展。(2)PLC硬件组成。下一页返回 任务1PLC的认识(3)PLC软件组成及编程语言。(4)PLC工作原理。☆任务提出1.任务要求解释西门子S7-200系列PLC(见图4-1)各部分的具体名称,并说出PLC主要硬件组成及各部分的作用。2.硬件设备S7-200系列PLC。☆知识储备1.PLC的产生与发展上一页下一页返回 任务1PLC的认识20世纪20年代出现了将继电器、接触器、定时器、其他电器及其触点按一定逻辑关系连接的继电接触器控制系统。它的结构简单、价格便宜、便于掌握,在一定范围内能满足控制要求,在工业控制中一直占有主导地位,但也存在着设备体积大、动作速度慢、功能少而固定、可靠性差、难于实现较复杂控制的缺点。特别是由于它是靠硬件连线逻辑构成的系统,接线复杂,当生产工艺改变时,原有的接线和控制盘就要更换,缺乏通用性和灵活性。电器元件的复杂接线如图4-2所示。20世纪60年代末期,美国的汽车制造业竞争激烈,为了适应市场从少品种、大批量生产到多品种、少批量生产,尽可能减少设计时间,降低制造成本,抛弃传统继电接触器控制系统的束缚,以适应市场竞争需求,在1968年,美国通用汽车公司公开招标,提出要用新的控制系统取代生产线上的继电接触器控制系统。为此,提出了以下几条公开招标的技术指标。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(1)编程简单,可在现场修改程序。(2)维护方便,最好是插件式。(3)可靠性高于继电器控制柜。(4)体积小于继电器控制柜。(5)可将数据直接送入管理计算机。(6)价格便宜,在成本上可与继电器控制柜竞争。(7)输入可以是交流电115V。(8)在扩展时,原有系统只需做很小变更。(9)输出交流电电压在115V以上、电流在2A以上,能直接驱动电磁阀。(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。上一页下一页返回 任务1PLC的认识PLC发展至今已有近半个世纪的历史,随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展,工业控制领域已有翻天覆地的变化,PLC也一样,随着PLC应用领域日益扩大,PLC技术及其产品结构都在不断改进,功能日益强大,性价比越来越高。PLC的发展趋势:(1)PLC微型化发展。PLC的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的FX-IS系列PLC,最小的机种体积仅为60mm×90mm×75mm,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出以及16位四则运算等能力,同时还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力,如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说,PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别已经越来越小,用PLC同样可以构成一个过程控制系统。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(2)PLC网络技术化发展。PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间的联网通信已得到广泛应用。目前,PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准,以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统(DCS)不可缺少的组成部分。(3)PLC模块化、智能化发展。为满足工业自动化各种控制系统的需要,近年来,PLC厂家先后开发了不少新器件和模块,如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等,这些模块的开发和应用不仅增强了功能,扩展了PLC的应用范围,还提高了系统的可靠性。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(4)PLC操作向简易化方向发展。目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步,而且不同厂商PLC所用的编程语言也不尽相同,用户往往需要掌握更多种编程语言,难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点,用普通的方法对它们编程时,需要熟悉有关的特殊存储器的意义,在编程时对它们赋值,运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关,编程的过程既烦琐又容易出错,阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC必然朝着对复杂任务编程操作简化的方向发展,在这一点上西门子充当了先行者,西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导,只需要在对话框中输入一些参数,就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序,大大方便了用户的使用。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(5)编程语言和编程工具的多样化和标准化。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时,日益向MAP(制造自动化协议)靠拢,使PLC的基本部件,包括I/O模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。2.PLC的定义可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController),简称PLC。它是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成以微处理器为核心,集计算机技术、自动控制技术及通信技术于一体的一种新型工业控制装置。上一页下一页返回 任务1PLC的认识国际电工委员会IEC对PLC的定义做了多次修改后,于1987年2月颁布了第三稿。第三稿对PLC做出的明确定义是:PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,在其内部存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充功能的原则而设计。相对于普通计算机,可编程控制器并不仅仅具有计算机的内核,还配置了许多适应工业配置的器件。它实质上是经过一次开发的工业控制计算机,是一种通用机,不经过二次开发就不能在任何工业设备上使用。可编程控制器的二次开发编程十分容易,在很大程度上使工业自动化设计从专业设计院走进厂、矿企业,变成普通工程技术人员甚至普通电气工人都可掌握的技术。上一页下一页返回 任务1PLC的认识3.PLC的特点1)可靠性高、抗干扰能力强工业生产对电器控制设备的可靠性要求非常高,要求其需具有很强的抗干扰能力,能在很恶劣的环境下(如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离高压设备近、有较强的高频电磁干扰等)长期连续可靠地工作,平均无故障时间(MeanTimeBetweenFailure,简称为MTBF)长,故障修复时间短,能适应工业现场的恶劣环境。可以说,没有任何一种工业控制设备能够达到可编程控制器的可靠性。在PLC的设计和制造过程中,采取了精选元器件及多层次抗干扰等措施,使PLC的MTBF通常在10万小时以上,有些PLC的MTBF可以达到几十万小时以上,如三菱公司的F1、F2系列的MTBF可达到30万小时,有些高档的MTBF还要比这些高得多,这是其他电器设备根本做不到的。上一页下一页返回 任务1PLC的认识绝大多数用户将可靠性作为选取控制装置的首要条件,为满足高可靠性需求,PLC在硬件和软件方面均采取一系列的抗干扰措施。在硬件方面,首先选用优质器件,并采用合理的系统结构,加固、简化安装,使其能抗震动冲击。印刷电路板的设计、加工及焊接也采取极为严格的工艺措施。对于工业生产过程中最常见的瞬间干扰,采取的措施主要是隔离和滤波技术。PLC的输入和输出电路一般都用光电耦合器传递信号,并做到电浮空,使CPU与外部电路能完全切断电的联系,有效地抑制了外部干扰对PLC的影响。在PLC的电源电路和I/O接口中,还设置多种耦波电路,除了采用常规的模拟耦波器(如LC耦波和n型耦波)外,还加上了数字耦波,以消除和抑制高频干扰信号,削弱各种模板之间的相互干扰。用集成电压调整器对微处理器的+5V电源进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。在PLC内部还采用了电磁屏蔽措施,对电源变压器、CPU、存储器、编程器等主要部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽,以防外界干扰。上一页下一页返回 任务1PLC的认识2)编程简单、使用方便PLC设计的最初目的是取代继电器控制逻辑,所以在PLC诞生之时,其设计者充分考虑到工业企业中工程技术人员的技能与习惯,采用易于理解和掌握的梯形图语言,以及面向工业控制的简单指令。梯形图语言继承了传统继电器控制线路的表达形式(如线圈、触点、动合、动断)和传统控制系统中电气原理图类似的梯形图程序,具有直观、清晰、修改方便、易掌握的特点。小型PLC的编程方法,不需专门的计算机知识,只需几天甚至几小时的培训即可掌握,因此,深受电气工程技术人员的欢迎。上一页下一页返回 任务1PLC的认识PLC设计趋于产品系列化和模板化。在软件设计方面,配有品种齐全的各种软件,用户可灵活组合成各种规模和要求不同的控制系统;在硬件设计方面,只需要确定PLC的硬件配件和I/O通道的外部接线。在PLC构成的控制系统中,只需在PLC的端子上接入相应的输入、输出信号,则不需诸如继电器之类的固体电子器件和大量繁杂的硬接线电路。在生产工艺流程改变、生产线设备更新或系统控制需改变从而导致控制系统的功能需变更时,一般不需改变或很少改变I/O通道的外部接线,只需改变存储器中的控制程序,PLC的输入、输出端子可直接与220VAC、24VDC等强电相连,有较强的带负载能力。上一页下一页返回 任务1PLC的认识3)控制功能强、通用性好现代的PLC几乎能满足所有工业控制领域的需要。PLC的控制系统可大可小,并且都具备很强的信息处理能力与输出控制能力。为实现某些特殊控制功能,PLC制造商开发出了许多智能化的I/O模块。这些模块本身带有CPU,减少了对PLC扫描速度的影响,并提高了PLC的控制性能和功能。典型的智能化模块有高速计数器模块、定位控制模块、温度控制模块、闭环控制模块、以太网通信模块和各种现场总线协议通信模块等。这些智能化模块能轻松完成单机控制、批量控制和组成通信网络的任务,并进行数据处理和管理等任务,同时可实现现场、远距离、简单系统、复杂系统等的控制。上一页下一页返回 任务1PLC的认识4)开发周期短、成功率高用可编程序控制器完成一项控制工程时,硬、软件齐全,设计和施工可同时进行,用软件编程取代继电器硬接线实现控制功能,使得控制柜的设计及安装接线工作量大为减少,缩短了施工周期。同时,用户程序大都可以在试验室模拟调试,模拟调试完成后再将PLC控制系统在生产现场进行联机统调,使得调试方便、快捷、安全,大大缩短设计和投运周期。5)维护简单、方便现代的PLC都具有相应的系统软件和自诊断功能,不仅能对PLC控制程序进行检测、修改,还能对PLC的工作过程进行监控。同时能随时检查出自身的故障,并显示给操作人员,如I/O通道的状态、RAM后备电池的状态、数据通信的异常、PLC内部电路异常等信息。上一页下一页返回 任务1PLC的认识正是通过PLC这种完善的诊断和显示能力,当PLC主机和外部的输入装置及执行机构发生故障时,操作人员能迅速检查、判断故障原因,确定故障位置,同时采取迅速有效的措施。如果是PLC本身的故障,在维修时只需要更换插入式模板或其他易损件即可完成,既方便又缩短了维护周期。6)易于实现机电一体化可编程控制器的结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高、抗振防潮和耐热能力强,使之易于安装在机器设备内部,制造出机电一体化产品。随着集成电路制造水平的不断提高,可编程序控制器体积将进一步缩小,功能进一步增强,与机械设备有机结合起来后,其在CNC和机器人的应用中必将更加普遍,以PLC作为控制器的CNC设备和机器人装置将成为典型的机电一体化产品。上一页下一页返回 任务1PLC的认识4.PLC的应用1)用于开关量逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域,即用PLC取代传统的继电器控制系统实现逻辑控制和顺序控制。PLC可用于单机控制或多机控制,又可用于自动化生产线的控制,根据操作按钮、限位开关及其他现场给出的指令信号,控制机械运动部件进行相应的操作。应用范围:机床电气控制、起重机控制、带运输机控制、包装机械的控制、注塑机的控制、自动洗车机的控制、电梯控制、自动装配生产线的控制等。上一页下一页返回 任务1PLC的认识2)用于闭环过程控制目前,大多数PLC都具有模拟量处理功能,通过模拟量I/O模块可以对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制,而且编程和使用都很方便。中、大型PLC还具有PID指令、PID模块,可实现闭环控制功能,甚至组成复杂的闭环控制系统。应用范围:锅炉温度控制、连轧机速度和位置控制、自动焊机控制、冷冻、反应堆、水处理、酿酒等闭环位置控制和速度控制。3)用于运动控制在机械加工行业,PLC与CNC集成在一起,用于完成机床的运动控制,最典型的如数控机床。很多PLC制造厂家已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴的位置控制模板。在多数情况下,PLC把描述目标位置的数据送给模板,模板移动一轴或数轴到目标位置。当每个轴移动时,位置控制模板保持适当的速度和加速度,确保运动平滑。目前已用于控制无芯磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削、磨削当中。上一页下一页返回 任务1PLC的认识4)用于步进控制PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器,并提供了步进指令、寄存器移位指令等,用这些指令可方便地完成步进控制功能。在一道工序完成之后,自动进行下一道工序。一个工作周期结束后,自动进入下一个工作周期。有些PLC还专门设有步进控制指令,使得步进控制更为方便。5)数据处理大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能,如F2系列、C系列、S7系列PLC等。PLC生产厂家提供了很多有关数据处理方面的指令,如算术运算类指令、逻辑运算类指令以及数据传送、移位、转换、查表、填表指令等,可方便地完成数据的采集、分析和处理等操作。数据处理通常用在中、大型控制系统中,如柔性制造系统、机器人控制系统等。上一页下一页返回 任务1PLC的认识6)通信及联网大部分PLC都具备通信能力,能够实现PLC与计算机、PLC与PLC之间的通信。通过这些通信技术,使PLC更容易构成工厂自动化(FA)系统。另外,也可与打印机、监视器等外部设备相连,记录和监视有关数据。5.PLC的分类1)按结构形式分类根据PLC结构形式不同,可分为整体式和模块式。(1)整体式PLC(单元式、箱体式)。上一页下一页返回 任务1PLC的认识微型、小型PLC一般采用整体式结构。其特点是将电源、CPU、存储器、I/O安装在一个标准机壳内,组成一个PLC的基本单元(主机)。基本单元上设有I/O扩展单元接口、通信接口等,并可以和扩展单元模块相连接。小型机系统还提供许多特殊功能模块,如I/O模块、热电偶模块、定位模块、通信模块等。通过不同的配置,可完成不同的控制任务。整体式PLC如图4-3所示。整体式PLC的特点是结构紧凑、体积小、价格低、容易装配在工业控制设备的内部,适用于生产机械的单机控制。(2)模块式PLC(积木式)。中、大型PLC多采用模块式结构。模块式结构的PLC,各个部分功能做成独立模块,如电源模块、CPU模块、I/O模块、各种功能模块等。使用时将这些模块插在导轨基架上即可。模块式PLC如图4-4所示。上一页下一页返回 任务1PLC的认识模块式PLC的特点是配置灵活、装配维护方便、易于扩展。2)按I/O点数和存储器容量分类PLC按照I/O点数的多少,可将PLC分为3类,即小型机、中型机和大型机。(1)小型机(I/O点数小于128点,存储器为2KB步)。小型机一般以开关量的逻辑控制为主,其I/O点数在128点以下。这类机型主要应用于逻辑控制、定时、计数、顺序控制,也具有一定的通信能力和模拟量处理功能,其特点是价格低廉、体积小,适用于单机设备中。(2)中型机(I/O点数为128~2048点,存储器2~8KB步)。中型机具有逻辑运算、算术运算、数据传送、中断、数据通信、模拟量处理等功能。它不仅具有较强的开关量控制能力,而且通信能力和模拟量处理功能也很强,指令群更丰富,因此,其适用于复杂的逻辑控制及连续生产线的过程控制中。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(3)大型机(I/O点数>2048点,存储器>8KB步)。大型PLC的程序存储器和数据存储器容量可达10MB,其性能已经与工业控制计算机相当。它具有数据运算、模拟调节、联网通信、监视记录、打印等功能,还有强大的网络结构和通信联网能力。它的监视系统能够表示过程的动态流程,记录各种曲线、PID调节参数等。它还可以构成多功能控制系统,与其他型号的控制器相连或与上位机相连组成集散控制系统。大型机适用于大规模控制、自动化网络控制、过程监控等系统中。6.PLC的硬件部分CPU22X系列CPU模块主要包括一个中央处理单元、存储器、电源及I/O端子,这些都被集成在一个紧凑、独立的盒体内。主机箱外部设有RS485通信接口、工作方式开关、模拟电位器、I/O扩展单元、PLC状态指示灯和存储卡、输入/输出接线端子排及发光指示等。PLC主机与其他通信设备或I/O扩展单元的连接如图4-5所示。上一页下一页返回 任务1PLC的认识1)主机外部结构及作用西门子S7-200系列PLC主机(CPU22X)的外形如图4-6所示。(1)输入接线端子。在底部端子盖下是PLC的输入接线端子和为传感器供电的24V直流电源。输入接线端子用于连接外部输入设备,以供CPU采集输入设备发出的控制信号。(2)输出接线端子。在顶部端子盖下是输出接线端子和PLC的工作电源。输出端子用于连接被控设备,以供CPU在输出刷新扫描阶段将输出信号准确地传递给被控设备。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(3)PLC状态指示灯。CPU状态指示灯:绿色灯点亮表示CPU处于RUN(运行)模式,橙色灯点亮表示CPU处于STOP(停止)模式,红色灯点亮表示CPU处于系统故障状态。输入/输出接线端子状态指示灯:PLC的每个输入或输出端子都有一个状态指示灯,指示灯点亮,表示该端子状态为ON(打开),指示灯熄灭表示该端子状态为OFF(关闭)。(4)通信接口。用于连接计算机、手持式编程器、PLC等。(5)I/O扩展单元。用于连接各种I/O扩展单元模块、功能模块等。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(6)模拟电位器。模拟电位器用来改变程序运行时的参数,如过程量的控制参数、定时器的预置值等。(7)工作方式开关。工作方式开关是用来手动切换CPU工作方式的。开关切换到STOP模式(停止模式):CPU不执行程序,而可下载程序、改变程序、传递程序。开关切换到RUN模式(运行模式):运行程序。开关切换到TERM模式(暂态模式):允许通过软件来控制CPU处于STOP模式还是RUN模式。这种模式多用于联网的PLC网络或在用编程设备调试程序时使用。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(8)存储卡。该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡、电池和时钟卡等模块。EEPROM存储模块用于用户程序的复制。电池模块用于长时间保存数据,使用CPU224内部存储电容数据,存储时间为190h,而使用电池模块,存储时间可达200天。2)主要硬件组成PLC系统的主要硬件组成有中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口、电源和外部设备及接口五部分,其硬件结构如图4-7所示。(1)中央处理器。中央处理器一般由运算器、控制器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。CPU是PLC的运算与控制中心,即核心部件,它主要完成的任务包括以下几个方面:上一页下一页返回 任务1PLC的认识①检查编程中的语法错误,诊断电源、内部电路故障。②用扫描方式接收输入设备的状态和数据,并将其存入输入映像寄存器或数据寄存器中。③当运行时,从存储器中逐条读取并执行用户程序,完成用户程序中规定的逻辑运算、算术运算和数据处理等操作。④根据运算结果更新标志位数据寄存器,刷新输出映像寄存器内容,由输出寄存器的位状态或寄存器的有关内容实现输出控制。⑤响应外部设备的工作请求,如打印机、上位机、条形码判读器和图形监控系统等。(2)存储器。PLC存储器系统包含存放系统程序的系统程序存储器和存放用户程序的用户程序存储器。①系统程序存储器(PROM或EPROM)。上一页下一页返回 任务1PLC的认识系统程序存储器一般采用PROM或EPROM,这两种存储器都是只读型的,具有掉电保持功能。系统程序存储器主要用来存放PLC的系统程序。系统程序是PLC生产厂家固化在ROM中的,用户不能更改。系统程序一般是由PLC生产厂家编写的系统监控程序,主要由系统管理、指令解释、标准程序以及系统调用等程序组成。②用户程序存储器(RAM)。RAM称为随机存取存储器,它的特点是“掉电失忆”,即电源关断后,存储的信息将会丢失。随机存取存储器主要用来存放用户程序、逻辑变量和其他一些信息。为了保证RAM中的信息不丢失,一般可用锂电池或大电容作为后备电源。上一页下一页返回 任务1PLC的认识用户程序存储器又分成两个区,用户程序存储区和数据存储区。用户程序存储区一般用于存放用户程序。数据存储区用于存放CPU采样的数据和程序执行时的中间结果及内部编程元件的状态。(3)输入/输出接口。输入/输出接口是PLC与外界连接的接口,除此之外,接口电路的功能还包括电平变换、速度匹配、驱动功率放大、信号隔离等。一般对接口电路的两个主要要求是接口有良好的抗干扰能力且能满足工业现场各类信号的匹配要求。①输入接口。输入接口用来接收和采集两种类型的信号:一类是按钮、开关、继电器触点等开关量信号;一类是由电位器、测速发电机和各种变换器等传来的模拟量信号。上一页下一页返回 任务1PLC的认识通常PLC的开关量输入接口按使用的电源分为三种类型:直流12~24V输入接口、交流100~120V或200~240V输入接口、交直流12~24V输入接口。输入开关可以是无源触点或传感器的集电极开路的晶体管。数字量输入接口的任务是把现场的数字量信号变成PLC内部处理的标准信号。输入接口电路通常有两类:一类为直流输入型,如图4-8所示;一类为交流输入型,如图4-9所示。输入接口中都有滤波电路及光耦合电路,滤波电路有抗干扰的作用,光耦合电路的关键器件是由发光二极管和光电三极管组成的光耦合器,其他具有抗干扰及产生标准信号的作用。模拟量输入接口的任务是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC内部处理的由若干位二进制数字表示的信号。上一页下一页返回 任务1PLC的认识②输出接口。PLC数字量输出接口的任务是把PLC内部的标准信号转换成现场执行机构所需的数字量信号。按输出开关器件不同分类,其有三种形式:继电器输出型、晶体管输出型和双向晶闸管输出型。继电器输出型:在CPU输出数据时接通或断开继电器的线圈,使继电器触点闭合或断开,再去控制外部电路的通断,具体如图4-10所示。晶体管输出型:通过光耦合电路使开关晶体管截止或饱和导通以控制外部电路,具体如图4-11所示。晶闸管输出型:采用光触发性双向晶闸管,具体如图4-12所示。上一页下一页返回 任务1PLC的认识(4)电源。PLC的电源分成两大类:外部工作电源和内部电源。PLC的外部工作电源一般使用220V的交流电源或24V直流电源。PLC内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供的5V、±12V、±24V等直流电。(5)外部设备及接口。①外部设备。编程设备:个人计算机、专用编程器。其他外部设备:盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、高分辨率大屏幕彩色图形监控系统等。②外部接口。I/O扩展单元接口:通过数据线可与I/O扩展单元模块相连接。上一页下一页返回 任务1PLC的认识通信接口:用于实现与其他PLC、计算机及现场网络总线的连接。7.PLC的软件部分PLC的软件也可分为系统软件和应用软件。1)系统软件系统软件就是PLC的系统监控程序,也称为PLC的操作系统。系统软件在用户使用可编程序控制器之前就已经装入机内,并永久封存,在各种控制工作中不需要做调整。系统监控程序通常可分为3部分,即系统管理程序、用户指令解释程序及标准程序模块和系统调用。系统管理程序:监控程序中最重要的部分,主要负责完成系统的运行管理、存储空间的管理以及系统自检。上一页下一页返回 任务1PLC的认识用户指令解释程序:在PLC中采用简单、易懂的梯形图语言编程,再通过用户指令解释程序将梯形图语言一条条地翻译成机器语言。标准程序模块和系统调用:这部分是由许多独立的程序块组成的,各自能完成不同的功能,如输入、输出、运算或特殊运算等。2)应用软件PLC的应用软件是指用户采用PLC厂家提供的编程语言,根据自己的控制要求编写的用户程序。同一台PLC用于不同的控制目的时,需编制不同的应用程序,因为这相当于改变可编程序控制器的用途,也相当于对继电接触器控制设备的硬接线线路进行重新设计和重接线,即所谓的“可编程”。程序既可由编程器方便地送入PLC内部的存储器中,也能通过编程器方便地读出、检查与修改。上一页下一页返回 任务1PLC的认识8.PLC的工作原理1)PLC控制系统的等效工作电路PLC控制系统等效工作电路可分为3个部分,即输入部分、逻辑部分和输出部分。输入部分和输出部分与继电器控制电路相同,逻辑部分是通过编程方法实现的控制逻辑,用软件编程代替继电器电路的功能。PLC系统等效工作电路如图4-13所示。(1)输入部分。输入部分由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入接线端子驱动输入继电器线圈。每个输入端子与其相同编号的输入继电器有着唯一确定的对应关系。当外部输入元件处于接通状态时,对应的输入继电器线圈“得电”(注意:这个输入继电器是PLC内部的“软继电器”,即PLC内部存储单元中的某个位)。上一页下一页返回 任务1PLC的认识为使输入继电器的线圈“得电”,即让外部输入元件的接通状态写入与其对应的基本单元中去,输入回路要有电源。输入回路所使用的电源,可以是PLC内部提供的24V直流电源(其负载能力有限),也可以是PLC外部的独立交流或直流电源。需要注意的是:输入继电器的线圈只能由来自现场的输入元件(如按钮、传感器、行程开关的触点以及各种检测和保护器件的触点或动作信号等)驱动,而不能用编程的方式去控制。所以,在梯形图程序中,只能使用输入继电器的触点,不能使用输入继电器的线圈。(2)逻辑部分。内部控制逻辑是指由用户程序规定的逻辑关系对输入/输出信号的状态进行监测、判断、运算和处理,然后得到相应的输出。上一页下一页返回 任务1PLC的认识一般用户常使用梯形图语言编程。(3)输出部分。输出部分是由PLC内部以及与内部相隔离的输出继电器的外部动合触点、输出接线端子、外部驱动电路组成,用来驱动外部负载。PLC的内部控制电路中有许多输出继电器,每个输出继电器除了为内部控制电路提供编程用的任意多个动合、动断触点外,还为外部输出电路提供一个实际的与输出接线端子相连的动合触点。驱动外部负载电路的电源必须由外部电源提供,电源种类及规格可根据负载要求去配备。2)PLC的工作过程PLC的工作过程与微型计算机有很大的差别。小型PLC的工作过程有两个显著特点:一个是周期性扫描;另一个是集中批处理。上一页下一页返回 任务1PLC的认识PLC在运行过程中总是处于不断循环的顺序扫描过程中。每次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始,按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束,然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描工作的。每个扫描周期长短不一,这主要取决于程序的长短、复杂程度、扫描速度、每一个扫描周期不同的执行情况等。小型PLC的工作过程大致可以分为4个扫描阶段:公共处理扫描阶段、输入采样扫描阶段、执行用户程序扫描阶段以及输出刷新扫描阶段。PLC一上电,即对系统进行一次初始化,其包括硬件初始化、I/O模块配置检查、停电保持范围设定、系统通信参数配置及其他初始化处理等。上电处理结束即进入扫描阶段。公共处理扫描阶段:其包括PLC自检、执行来自外设的命令以及对警戒时钟(即看门狗定时器)清零。上一页下一页返回 任务1PLC的认识输入采样扫描阶段:这是第一个集中批处理阶段。在这个阶段,PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号,而不管端子上是否接线。CPU顺序读取全部输入端,并将所有采集到的信号写到输入映像寄存器中,此时输入映像寄存器被刷新。输入采样阶段结束后,在当前扫描周期内,输入映像寄存器中的内容不变,所以,一般来说,输入信号的宽度要大于一个扫描周期或者说输入信号的频率不能太高,否则很可能造成信号的丢失。执行用户程序扫描阶段:本阶段PLC对用户程序按从左到右、自上而下的顺序进行扫描,逐个采集所有输入端子上的信号,每扫描到一条指令,所需要的信息从输入映像寄存器或元件映像寄存器中去读取。每一次运算结果,都立即写入元件映像寄存器中,以备后边扫描时所利用。对输出继电器的扫描结果,不是马上去驱动外部负载,而是将结果写入元件映像寄存器中的输出映像寄存器中,待输出刷新阶段集中进行批处理。上一页下一页返回 任务1PLC的认识3)PLC对输入/输出的处理规则由PLC的工作特点可知,PLC对输入/输出的处理规则如下:(1)输入映像寄存器中的数据是在输入采样扫描阶段扫描到的输入信号的状态,在本扫描周期内,这些数据不随外部信号的变化而变化。(2)输出映像寄存器(包含在元件映像寄存器中)的数据取决于输出指令的执行结果。(3)输出锁存器的数据,由上一次输出刷新期间从输出映像寄存器中集中写入。(4)输出端子的接通和断开状态,由输出锁存器中的数据决定。(5)执行程序中所需要的数据是从输入映像寄存器和输出映像寄存器及其他各元件映像寄存器中读取的。PLC对输入/输出的处理规则如图4-14所示。上一页下一页返回 任务1PLC的认识9.PLC的编程语言1)梯形图梯形图(LadderDiagram)是最常用的一种简单明了、易于理解的编程语言。它是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的,它继承了继电器控制系统中的基本工作原理和电气逻辑关系的表示方法,梯形图与继电器控制系统控制电路的基本思想是一致的,只是使用符号和表达方式有一定区别。其符号对照如图4-15所示。图4-16所示为电气原理图转换为梯形图。在梯形图程序中的一个关键概念是能流。可以把左侧逻辑母线假想成电源线,右侧母线假想为零线(右母线可省略)。如果有能流从左至右流向线圈,则线圈被激励;如果没有能流,则线圈未被激励。例如,对于图4-16所示的网络,在分析时常说:“若编号为I0.1的常开触点闭合,则编号为Q0.1的线圈得电。”值得注意的是,能流的方向只能是自左向右、自上而下的。上一页下一页返回 任务1PLC的认识2)指令表语句指令表(StatementList)简称指令表,类似于计算机中的助记符语言,是可编程序控制器最基础的语言。它是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能,按照一定的语法和句法编写出的程序。典型的指令通常由两部分构成:用来代表可编程序控制器的某种操作功能的特定字符;操作数或称为操作数的地址。与图4-16所示梯形图相对应的指令表见表4-1。3)功能块图功能块图(FunctionBlockDiagram)又称为逻辑功能图,它是一种类似于数字逻辑电路的编程语言。它是将输入、输出几个编程元件之间的逻辑关系用逻辑门电路的形式表达出来,信号自左向右流动,与图4-16所示梯形图相对应的功能块如图4-17所示。上一页下一页返回 任务1PLC的认识4)顺序功能图顺序功能图(SequentialFunctionChart,SFC)常用来编制顺序控制类程序,其包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态,对这些小的工作状态的功能分别处理后再按一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。顺序功能如图4-18所示。5)结构文本为了增强PLC的数学运算、数据处理、图标显示、报表打印等功能,许多大、中型PLC都配备了PASCAl、BASIC、C语言等高级编程语言,这种结构方式称为结构文本。结构文本不仅能实现复杂的数学运算,而且具有简洁紧凑的优点。上一页下一页返回 任务1PLC的认识10.PLC的主要性能指标1)存储容量系统程序存放在系统程序存储器中。这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量,用户程序存储器容量决定了PLC可以容纳的用户程序的长短,一般以字节为单位来计算。每1024个字节为1KB。中、小型PLC的存储容量一般在8KB以下,大型PLC的存储容量可达到256KB~2MB。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。2)输入/输出(I/O)点数I/O点数即PLC面板上用来连接输入、输出信号的端子的个数,用输入点数与输出点数的和来表示,常称为点数。I/O点数越多,外部可接入的器件和输出的器件就越多,控制规模就越大。因此,I/O点数是衡量PLC性能的重要指标之一。上一页下一页返回 任务1PLC的认识3)扫描速度扫描速度是指PLC执行程序的速度,是衡量PLC性能的重要指标,一般以执行1KB所用的时间来衡量扫描速度。PLC用户手册一般给出了执行各条程序所用的时间,可以通过比较各种PLC执行相同操作所用的时间来衡量扫描速度的快慢。4)编程指令的种类和数量这也是衡量PLC能力强弱的主要指标。编程指令种类及条数越多,其功能就越强,即处理能力和控制能力越强。5)扩展能力PLC的扩展能力反映在两个方面:大部分PLC用I/O扩展单元进行I/O点数的扩展,也有部分PLC可以使用各种功能模块进行功能的扩展。上一页下一页返回 任务1PLC的认识6)智能单元的数量PLC不仅能够完成开关量的逻辑控制,而且利用智能单元可以完成模拟量控制、位置和速度控制以及通信联网等功能。智能单元种类的多少和功能的强弱是衡量PLC产品水平的一个重要指标。各个生产厂家都非常重视智能单元的开发,近年来智能单元的种类日益增多,功能也越来越强。11.PLC控制与继电接触器控制的主要区别1)组成器件不同继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成的,而PLC是由许多“软继电器”组成的,这些“继电器”实际上是存储器中的触发器,其可以置“0”或置“1”。上一页下一页返回 任务1PLC的认识2)触点的数量不同硬继电器的触点数有限,一般只有4~8对,而“软继电器”可供编程的触点数有无数对,因为触发器状态可取用任意次。3)控制方法不同继电器控制是通过元件之间的硬接线来实现的,其控制功能固定在线路中,因此功能专一、不灵活,而PLC控制是通过软件编程来解决的,只要程序改变,功能可跟着改变,控制很灵活。4)工作方式不同在继电器控制线路中,当电源接通时,线路中各继电器都处于受制约状态,该合的合,该断的断。而在PLC的梯形图中,各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中,从客观上看,每个“软继电器”因受条件制约,接通时间短暂。也就是说,继电器控制的工作方式是并行的,而PLC的工作方式是串行的。上一页下一页返回 任务1PLC的认识☆任务实施(1)根据PLC实物解释各部分的具体名称。(2)PLC主要硬件组成及各部分的作用。☆任务完成按班级人数情况将学生分组,每组3人。每个小组学生根据该任务的学习情况选出一位组长,由组长带领该小组全体成员解释西门子S7-200系列PLC各部分的具体名称,并说出PLC主要硬件组成及各部分的作用,并完成本任务的学习总结记录。☆任务评价本任务建议评分标准和能力、素质评价标准见表4-2、表4-3。上一页返回 任务2电动机控制☆引言工业生产中大多数机械的工作都是靠电动机来完成的。前面已经学过如何使用继电接触器控制电路实现电动机的控制,在本任务中将学习如何使用可编程序控制器PLC完成对控制电动机的控制。☆学习目标(1)内部编程软件。(2)位操作类指令。(3)定时器指令。(4)PLC寻址方式。下一页返回 任务2电动机控制☆任务提出1.任务要求应用PLC设计并完成对电动机的控制,要求写出I/O口的分配、给出梯形图并画出接线图,控制要求如下:(1)对两台电动机分别设置启动、停止控制按钮:电动机M1的启动按钮SB1、停止控制按钮SB2;电动机M2的启动控制按钮SB3、停止控制按钮SB4。(2)按下电动机M1启动按钮SB1,M1启动运行,按下电动机M1停止控制按钮SB2,M1停止运行。(3)按下电动机M2启动按钮SB3,M2启动运行,按下电动机M2停止控制按钮SB4,M2停止运行。(4)要求具有互锁控制,即电动机M1运行时,M2不能运行;反之电动机M2运行时,M1不能运行。上一页下一页返回 任务2电动机控制2.硬件设备PLC实训装置、计算机。☆知识储备1.PLC的内部编程软件CPU22X系列PLC内部元件有很多,它们在功能上是相互独立的,常见内部元件见表4-4。为了有效地进行编程及对PLC的存储器进行管理,则将存储器中的数据按照功能或用途分类存放,形成了若干个特定的存储区域。每一个特定的区域构成PLC的一种内部编程元件,每一种编程元件用一组字母表示,字母加数字表示数据的存储地址。上一页下一页返回 任务2电动机控制1)输入映像寄存器I输入映像寄存器又称为输入继电器,其外部有一对物理输入端子与之对应,该端子用于接收外部输入信号,所以,输入继电器线圈只能由外部输入信号驱动,不能用程序指令驱动,同时提供动合触点和动断触点供用户编程使用。输入映像寄存器是以字节为单位的寄存器,每个字节中的每一位对应一个数字量输入点。该寄存器可按位、字节、字和双字等方式寻址存取数据。2)输出映像寄存器Q输出映像寄存器又称为输出继电器。输出继电器是用来将PLC的输出信号传递给负载,只能用程序指令驱动。它也提供动断触点和动合触点供用户编程使用。上一页下一页返回 任务2电动机控制输出映像寄存器也是以字节为单位的寄存器,每个字节中的每一位对应一个数字量输出点。实际未用的输出映像寄存器可以作其他编程元件使用。该寄存器可以按位、字节、字和双字等寻址方式存取数据。3)内部标志位存储区M(辅助继电器)内部标志位存储器又可称为辅助继电器,所起作用类似于继电接触器控制系统中的中间继电器。它没有外部I/O端子与之对应,所以不能反映输入设备的状态,也不能驱动负载。它可用来存储中间操作状态和控制信息。该寄存器可以按位、字节、字和双字等寻址方式存取数据。地址编号范围为M0.0~M31.7。4)特殊标志位存储器SM(专用辅助继电器)SM用来存储系统的状态变量和有关的控制参数和信息。它可以通过特殊标志位来传递PLC与被控对象之间的信息,也可通过直接设置某些特殊标志继电器位来使设备实现某种功能。该寄存器可以按位、字节、字和双字等寻址方式存取数据。SM按存取方式不同可分为只读型SM和可写型SM。上一页下一页返回 任务2电动机控制(1)只读型:如SM0.1,首次扫描为1,以后为0,常用来对子程序进行初始化。(2)可写型:如SM36.5,用于HSC0当前计数方向的控制,置位时为递增计数。5)定时器T工作原理:需提前输入时间预设值,当定时器的始能输入条件满足时,当前值从0开始对PLC内部时基脉冲加1计数从而实现延时,当定时器的当前值达到预设值时,延时结束,定时器动作,从而利用定时器的触点或当前值实现相应的控制。按照工作方式分类,其可分为接通延时型定时器(TON)、断开延时型定时器(TOF)和有记忆接通延时型定时器(TONR)3种;按照时基分类,可分为1ms时基、10ms时基和100ms时基3种。上一页下一页返回 任务2电动机控制它的寻址形式有两种:(1)当前值:16位整数,存储定时器当前所累计的时间。(2)定时器位:当前值和预设值的比较结果相等,则该位被置为“1”。两种形式的寻址格式是相同的,表达方式如T37。指令中所存取的是当前值还是定时器的位,取决于所用指令。带位操作的指令存取的是定时器的位,带字操作的指令存取的是定时器的当前值。地址编号范围为T0~T255。6)计数器C工作原理:对外部输入的脉冲计数,它具有设定值寄存器和当前值寄存器,当始能输入端脉冲上升沿到来时,计数器当前值加1计数一次,当计数器计数达到预定值时,计数器动作,利用定时器的触点或当前值可实现相应的控制。计数器类型有3种:递增计数器(CTU)、递减计数器(CTD)和增减计数器(CTUD)。它的寻址形式有两种:上一页下一页返回 任务2电动机控制(1)当前值:16位整数,存储累计值。(2)计数器位:当前值和预设值的比较结果相等,则该位被置为“1”。两种形式的寻址格式是相同的,表达方式如C1。指令中所存取的是当前值还是计数器的位,取决于所用指令。带位操作的指令存取的是计数器的位,带字操作的指令存取的是计数器的当前值。地址编号范围为C0~C255。7)高速计数器HC高速计数器用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲。高速计数器的当前值是一个双字长32位的整数。要存取高速计数器中的值,则应给出高速计数器的地址,即存储器类型(HC)和计数器号,如HC0。上一页下一页返回 任务2电动机控制8)变量存储器V(存储区)变量存储器用来存储变量,可以用V存储器存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果,也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。该寄存器可以按位、字节、字和双字等寻址方式存取数据。地址编号范围为VB0~VB10239(CPU224XP型)。9)累加器AC累加器是用来暂时存放数据的寄存器。S7-200PLC提供了4个32位累加器:AC0、AC1、AC2、AC3。存取形式可按字节、字和双字。被操作数的长度取决于访问累加器时所使用的指令。上一页下一页返回 任务2电动机控制10)模拟量输入映像寄存器AI模拟量输入电路用来实现模拟量到数字量(A/D)的转换,而该映像寄存器只能进行读取操作。S7-200系列PLC将模拟量值转换成1个字长(16位)数据,同时可以用区域标志符(AI)、数据长度(W)及字节的起始地址来存取这些值。模拟量输入值为只读数据。模拟量转换的实际精度是12位。注意:因为模拟量输入为1个字长,所以必须用偶数字节地址(如AIW0、AIW2、AIW4)来存取这些值。11)模拟量输出映像寄存器AQPLC内部只处理数字量,而模拟量输出电路则用来实现数字量到模拟量(D/A)的转换,该映像寄存器只能进行写入操作。S7-200系列PLC将1个字长(16位)数字值按比例转换为电流或电压,同时可以用区域标志符(AQ)、数据长度(W)及字节的起始地址来输出。模拟量输出值为只写数据。模拟量转换的实际精度是12位。注意:因为模拟量输出为1个字长,所以必须用偶数字节地址(如AQW0、AQW2、AQW4)来输出这些值。上一页下一页返回 任务2电动机控制12)顺序控制继电器S该寄存器适用于顺序控制和步进控制等场合。可以按位、字节、字和双字等寻址方式来存取数据。地址编号范围为S0.0~S31.7。2.位操作类指令在PLC的控制电路中也有与继电器控制电路相似的触点和线圈。它的触点和线圈是以指令的形式出现的。触点和线圈的指令格式见表4-5。梯形图的触点代表CPU对存储器的读操作,由于计算机系统读操作的次数不受限制,所以在用户程序中,常开、常闭触点使用的次数不受限制。梯形图的线圈符号表示CPU对存储器的写操作,由于PLC采用自上而下的扫描方式工作,所以在用户程序中,每个线圈只能使用一次,若使用次数(存储器写入次数)多于一次时,则其状态以最后一次为准。上一页下一页返回 任务2电动机控制3.定时器指令1)定时器指令格式及功能S7-200系列PLC(CPU22X)共有256个定时器,编号范围为T0~T255,其均为增量型定时器,用于实现时间的控制。定时器的定时精度及编号见表4-6,定时器格式及功能见表4-7。2)指令说明(1)定时器的时基。定时器有3种时基,即1ms时基、10ms时基和100ms时基。不同的时基标准,定时精度、定时范围和定时器刷新的方式不同。上一页下一页返回 任务2电动机控制定时器的工作原理是:使能输入有效后,当前值寄存器对PLC内部的时基脉冲增1计数,如1ms时基的定时器是每隔1ms增1计数,当计数当前值不小于定时器的设定值时,定时器的状态位置位。其中,最小计时单位为时基脉冲的周期宽度,所以时基代表着定时器的定时精度,其又称为分辨率。从定时器输入有效到状态位输出有效经过的时间称为延时时间,延时时间=设定值×时基,时基越大,延时范围就越大,但精度也就越低。(2)定时器的编号。定时器的编号包含两方面信息,即定时器状态位和定时器当前值。定时器状态位即定时器的触点(包括常开触点和常闭触点)。定时器的当前值是指当前值寄存器累积的时基脉冲的个数,因为当前值寄存器为一个16位寄存器,所以最大当前计数值为32767,由此可推算出不同分辨率的定时器的延时范围。定时器的编号一旦确定,其相应的分辨率就随之而定,且同一个定时器编号不能重复使用。上一页下一页返回 任务2电动机控制(3)定时器的刷新方式。定时器的时基不同,其刷新方式也不同。要正确使用定时器,首先要知道定时器的刷新方式,保证定时器在每个扫描周期都能刷新1次,并能执行1次定时器指令。①1ms定时器的刷新方式。1ms定时器采用中断刷新的方式,系统每隔1ms刷新1次,与扫描周期及程序处理无关。但扫描周期较长时,1ms定时器在1个扫描周期内将多次被刷新,其当前值在每个扫描周期内可能不一致。②10ms定时器的刷新方式。10ms定时器是由系统在每个扫描周期的开始时自动刷新。由于在每个扫描周期开始时刷新,所以在一个扫描周期内定时器的状态位和当前值保持不变。上一页下一页返回 任务2电动机控制③100ms定时器的刷新方式。100ms定时器是在该定时器指令执行时被刷新。需要注意的是:如果该定时器线圈被激励而该定时器指令并不是每个扫描周期都执行,那么该定时器不能及时刷新,因此可能会丢失时基脉冲,造成计时失准。若同一个100ms定时器在一个扫描周期中多次被执行,则该定时器就会丢失多数时基脉冲,相当于时钟走快了。(4)正确使用定时器。在PLC的应用中,经常使用定时器的自复位功能,即利用定时器自己的动断触点使定时器复位。这里需要注意,要使用定时器的自复位功能,必须考虑定时器的刷新方式。一般情况下,100ms时基的定时器常采用自复位逻辑,而1ms和10ms时基的定时器不可采用自复位逻辑。定时器举例如图4-19所示,与图4-19对应的时序如图4-20所示。上一页下一页返回 任务2电动机控制4.PLC的寻址方式S7-200系列PLC将信息存于不同的存储单元,每个单元有一个唯一的地址,系统允许用户以字节、字、双字为单位存取信息。提供参与操作的数据地址的方法,称为寻址方式。S7-200系列PLC数据寻址方式有立即寻址、直接寻址和间接寻址3大类。立即寻址的数据在指令中以常数形式出现。直接寻址又包括位、字节、字和双字4种寻址格式。存储器的常用单位有位、字节、字、双字等。一位二进制数称为1个位(bit),每一位即一个存储单元。每个区域的存储单元按字节(Byte,B)编址,每个字节由8个位组成。比字节大的单位为字(Word)和双字(DoubleWord),这几种常用单位的换算关系是:1DW=2W=4B=32bit。上一页下一页返回 任务2电动机控制1)直接寻址直接寻址方式是指在指令中明确指出了存取数据的存储器地址,允许用户程序直接存取信息。数据的直接地址包括内存区域标志符、数据大小、字节的地址或字、双字的起始地址、位分隔符以及位地址。直接访问字节(8bit)、字(16bit)、双字(32bit)数据时,必须指明数据存储区域、数据长度及起始地址。当数据长度为字或双字时,最高有效字节为起始地址字节。直接寻址示意如图4-21所示,其中有些参数可以省略,详见图中说明。(1)按位寻址。按位寻址的格式为:Ax.y,在使用时必须指明元件名称、字节地址和位号。如I5.2,表示要访问的是输入寄存器区第5字节的第2位,位寻址示意如图4-22所示。上一页下一页返回 任务2电动机控制(2)按字节、字或双字寻址。当采用字节、字或双字寻址的方式存储数据时,需要指明编程元件名称、数据长度和首字节地址编号。应当注意:在按字或双字寻址时,首地址字节为最高有效字节。采用字节、字或双字寻址的格式和说明见表4-8。2)间接寻址方式间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据。在使用前,首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中,然后根据此地址指针存取数据。S7-200系列PLC的CPU中允许使用指针进行间接寻址的存储区域有I、Q、V、M、S、T、C。使用间接寻址的步骤如下:上一页下一页返回 任务2电动机控制(1)建立地址指针。建立内存地址的指针为双字长度(32位),故可以使用V、L、AC作为地址指针。必须采用双字传送指令(MOVD)将内存的某个地址移入到指针当中,以生成地址指针。指令中的操作数(内存地址)必须使用“&”符号表示内存某一位置的地址(32位)。例如:MOVD&VB200,AC1//将VB200这个32位地址值送AC1。注意:装入AC1中的是地址,而不是要访问的数据,间接寻址示意如图4-23所示。(2)用指针来存取数据。VB200是直接地址编号,&为地址符号,将本指令中&VB200改为&VW200或&VD200,指令功能不变。但在使用STEP7-Micro/WIN软件编译时会自动将其修正为&VB200。用指针存取数据的过程是:在使用指针存取数据的指令中,操作数前加有“*”表示该操作数为地址指针。上一页下一页返回 任务2电动机控制5.STEP7-Micro/WIN32编程软件STEP7-Micro/WIN32是基于Windows平台的应用软件,是SIEMENS公司专为SIMATIC系列S7-200系列PLC研制开发的编程软件,它可以使用通用的个人计算机作为图形编程器,用于在线(联机)或者离线(脱机)开发用户程序,并可以在线实时监控用户程序的执行状态。1)S7-200系列PLC的编程软件STEP7-Micro/WIN32功能STEP7-Micro/WIN32编辑软件的基本功能是在Windows平台上编制用户应用程序,它主要完成下列任务:(1)在离线方式下创建、编辑和修改用户程序。在离线方式下,计算机不直接与PLC联系,而可以实现对程序的编辑、编译、调试和系统组态,由于没有联机,所有的程序和参数都存储在计算机的存储器中。上一页下一页返回 任务2电动机控制(2)在在线方式下通过联机通信的方式上传和下载用户程序及组态数据,编辑和修改用户程序,也可以直接对PLC做各种操作。(3)在编辑程序过程中进行语法检查。为避免用户在编程过程中出现的一些语法错误和数据类型错误,要进行语法检查。在使用梯形图编程时,系统会在出现错误的地方自动加红色波浪线;在使用语句表编程时,在出现错误的语句行前会自动画上红色叉,且在错误处加上红色波浪线。(4)提供能实现用户程序文档管理、加密处理等功能的工具。(5)设置PLC的工作方式和运行参数,进行运行监控和强制操作等。2)STEP7-Micro/WIN32窗口组件STEP7-Micro/WIN32的窗口如图4-24所示。其一般可分为以下几部分:菜单栏(含有8个主菜单选项)、工具条(快捷按钮)、浏览条(快捷键操作窗口)、指令树、输出和用户窗口。上一页下一页返回 任务2电动机控制(1)各部分功能。①菜单栏。在菜单栏中有8个主菜单选项。文件(File):用鼠标单击菜单栏中的“文件(File)”选项,可出现一个下拉菜单,在菜单中可分别选择操作,如新建(New)、打开(Open)、关闭(Close)、保存(Save)、另存(Saveas)、导入(Inport)、导出(Export)、上载(Upload)、下载(Download)、打印(Print)、预览、页面设置(PageSetup)等命令。编辑(Edit):编辑(Edit)主菜单选项提供一般Windows平台下的程序编辑工具。用鼠标单击菜单栏中的编辑选项,可出现一个下拉菜单,可选择的操作项如撤销(Undo)、剪切(Cut)、复制(Copy)、粘贴(Paste)、查找(Find)、替换(Replace)、插入(Insert)、删除(Delete)和转至(GoTo)等。上一页下一页返回 任务2电动机控制查看(View):查看(View)主菜单选项用于设置STEP7-Micro/WIN32的开发环境,并打开和关闭其他辅助窗口。用鼠标单击菜单栏中的“查看”选项,可出现一个下拉菜单,可选择的操作项如编程语言的选择(STL、梯形图、FBD)、组件(程序编辑器、符号表、状态表、数据块、系统块、交叉引用等)、符号寻址、符号表、符号信息表、POP注释、网络注释、工具(标准、调试、公用、指令)、框架(浏览条、指令树、输出窗口)和书签等。工具(Tools):在工具(Tools)主菜单选项中,可以调用复杂指令向导,包括PID指令、NETR/NETW指令和HSC指令,安装文本显示器TD200,设置用户界面风格,在“选项”子菜单中也可以设置程序编辑器的风格,如字体大小和功能框的大小。窗口(Windows):窗口(Windows)主菜单选项的功能是单开一个或多个窗口,并进行窗口之间的切换。上一页下一页返回 任务2电动机控制帮助(Help):利用帮助主菜单,可以非常方便地检索各种相关的帮助信息。在软件操作过程中,可随时按F1键,显示在线帮助。②工具条。工具条的功能是提供简单的鼠标操作,将最常用的操作以按钮形式安放到工具条,可以用View→Toolbar命令自定义工具条。图4-25所示为标准工具条。从左到右各快捷按钮的功能依次为新建项目、打开项目、保存、打印、打印预览、剪切、复制、粘贴、恢复、编译、全部编译、上载、下载、将符号表名称按照A~Z从小到大排序、将符号表名称按照Z~A从大到小排序、选项等。上一页下一页返回 任务2电动机控制图4-26所示为调试工具条。在调试工具条中,从左到右各快捷按钮的功能依次为运行模式设置、停止模式设置、在程序状态监控打开/关闭之间切换、在触发暂停打开/关闭之间切换(只用于语句表)、在状态图打开/关闭之间切换、状态图表单次读取、状态图表全部写入、强制PLC数据、取消强制PLC数据、状态图表全部取消强制、状态图表全部读取强制数值等。图4-27所示为公用工具条。在公用工具条中,从左到右各快捷按钮的功能依次为插入网络、删除网络、POU注释、网络注解、检视或隐藏每个网络的符号信息表、切换书签、下一个书签、前一个书签、清除全部书签、在项目中应用所有的符号、建立表格未定义符号、常量说明符等。在编程过程中,用户可根据程序长短的需要,设置或删除书签,其方法是单击“切换书签”选项,在当前光标指定的程序网络中设置书签。在程序中设置书签可便于在较长程序指定的网络之间来回移动。不需要书签时,可单击“清除全部书签”选项,清除程序中的所有当前书签。上一页下一页返回 任务2电动机控制图4-28所示为LAD指令工具条。在该工具条中,从左到右各快捷按钮的功能依次为向下连线、向上连线、向左连线、向右连线、插入触点、插入线圈、插入指令盒等。③浏览条(NavigationBar)。浏览条的功能是在编程过程中进行编程窗口的快速切换。切换是由浏览条中的选项控制的,单击任何一个选项,即可将主窗口切换到该选项对应的编程窗口。浏览条如图4-29所示,浏览条中的快捷选项包括程序块(ProgramBlock)、符号表(SymbolTable)、状态表(StatusChart)、数据块(DataBlock)、系统块(SystemBlock)、交叉引用(CrossReference)、通信(Communications)等。上一页下一页返回 任务2电动机控制④指令树(InstructionTree)。指令树窗口的功能是提供编程时所用到的所有快捷操作命令和PLC指令,如图4-30所示,该窗口可分为项目模块和指令模块两部分。项目模块包含的快捷操作命令如下:程序块:单击其左侧的“+”号展开,从中可选择相应的程序编辑器窗口,如主程序、子程序、中断程序。符号表:在编程时经常用具有实际意义的符号名称代替编程元件的实际地址。例如,系统启动的输入地址是I0.0,如果在符号表中,将I0.0的地址定义为Start,这样在梯形图中,所有用地址I0.0的编程元件,都由Start替代。在符号表窗口中,还可以附加注释,使程序的可读性进一步增强。上一页下一页返回 任务2电动机控制状态表:状态表快捷操作用于联机调试时监视所选变量的状态及当前值。展开状态图表,双击“用户定义”选项,并在右侧窗口的状态表中的地址(Address)栏写入预监视的变量地址,在数据格式(Format)栏中注明所选变量的数据类型,如此则可在程序运行时监视这些变量的状态及当前值。数据块:在此窗口中,可以设置和修改变量寄存器(V)中的一个或多个变量值,要注意变量地址和变量类型及数据范围的匹配。系统块:主要用于系统组态。交叉引用:用户程序编译完成后,在交叉引用窗口中出现的索引信息有交叉引用信息、字节使用情况信息和位使用情况信息。上一页下一页返回 任务2电动机控制通信:该窗口主要用于建立计算机与PLC之间的通信连接及设置通信参数。单击通信选项,系统会出现通信、设置PG/PC接口和通信端口3个子项目,双击各子项目,可分别弹出相应的对话框,提醒进行通信连接及通信参数的设置。指令模块则提供编程时所需的指令。⑤用户窗口。用户窗口如图4-31所示,用户可根据需要,同时或分别打开6个用户窗口,其分别为交叉引用、数据块、状态表、符号表、程序编辑器、局部变量表。⑥输出窗口。输出窗口用来显示STEP7-Micro/WIN32程序编译的结果,如编译结果是否有错误、错误编码和位置等。使用菜单命令“查看”→“框架”→“输出窗口”可设置打开或关闭此窗口。上一页下一页返回 任务2电动机控制3)S7-200系列PLC的通信设置(1)S7-200系列PLC与PC的通信建立。可以采用PC/PPI电缆建立PC与PLC之间的通信,如前文中的图4-5所示。PC/PPI电缆的两端分别为RS232C和RS485接口。RS232C端连接到个人计算机的RS232C通信端口COM1或COM2上。RS485端接到S7200系列PLC的通信端口上。PC/PPI电缆中间有通信模块,模块外部设有波特率设置开关,同时有5种支持PPI协议的波特率可供选择,其分别为1.2Kb/s、2.4Kb/s、9.6Kb/s、19.2Kb/s、38.4Kb/s,系统默认值为9.6Kb/s,PC/PPI电缆波特率设置开关(DIP开关)的位置应与软件系统设置通信波特率的位置相一致。上一页下一页返回 任务2电动机控制(2)通信参数的设置。通信参数的设置步骤:①双击打开STEP7-Micro/WIN32编程软件,单击浏览条中的“通信”选项,此时会出现一个通信对话框。②在该对话框中双击PC/PPI电缆的图标,将出现PG/PC接口对话框。③单击属性窗口中的Properties按钮,在接口属性对话框中,检查各参数的属性是否正确,同时通过在PC/PPI性能设置的窗口中单击Default按钮,可获得默认的通信参数,其默认站地址为2,波特率为9600b/s。上一页下一页返回 任务2电动机控制(3)建立在线连接。在STEP7-Micro/WIN32运行时单击“通信”选项,出现“通信”对话框,在该对话框中将显示是否连接CPU。双击对话框中的“双击刷新”选项,STEP7-Micro/WIN32编程软件将自动检查连接的所有S7-200系列PLC的CPU站。并在对话框中显示已建立起连接的每个站的CPU图标、CPU型号和站地址。双击要进行通信的站,在通信建立对话框中,会显示所选的通信参数。4)程序的编辑(1)编程原件及项目组件。S7-200系列PLC的程序包括主程序、子程序和中断程序。STEP7-Micro/WIN32为每个控制程序提供不同的程序编辑器窗口。不同程序应在其相应的窗口中完成。上一页下一页返回 任务2电动机控制每一个项目(Project)包括的基本组件有程序块、数据块、系统块、符号表、状态表、交叉引用表等。程序块、数据块、系统块需被下载到PLC中,而符号表、状态表、交叉引用表则不需要下载到PLC。程序块由用户程序和程序注释组成,而用户程序又由主程序和可能存在的子程序、中断程序组成。程序将被编译并下载到PLC中,而程序注释将被忽略。数据块由数据(包括初始内存值和常数)和注释两部分组成。数据被编译后,下载到PLC,而注释将被忽略。系统块用来设置系统的参数,其包括设置数字量输入滤波、设置模拟量输入滤波、设置脉冲捕捉、定义存储器保持范围、设置CPU密码等。系统块的对话框如图4-32所示。上一页下一页返回 任务2电动机控制设置数字量输入滤波:其可通过对S7-200系列PLC的CPU单元上全部或部分数字量输入点合理地定义输入信号延迟时间,据此来有效地抑制或消除输入噪声。输入延迟时间为0.2~12.8ms,系统的默认值是6.4ms。设置模拟量输入滤波:对模拟量输入信号进行软件滤波。设置脉冲捕捉:如果在两次输入采样期间,出现一个小于一个扫描周期的短暂脉冲,在没有设置脉冲捕捉功能时,CPU则不能捕捉到这个脉冲信号。设置脉冲捕捉功能的方法是:先正确设置输入滤波器的延迟时间,使脉冲信号不能被滤波,然后再设置脉冲捕捉位。配置数字量输出表:其功能是在S7-200系列PLC由RUN模式切换到STOP模式后,可用配置好的数字量输出表改变各输出点的状态或保持转换前的状态。上一页下一页返回 任务2电动机控制定义存储器保持范围:在S7-200系列PLC中,可以用编程软件来设置需要保持数据的存储器,以防止因电源掉电意外情况而造成重要参数的丢失。设置CPU密码:CPU的密码保护作用是限制某些存取功能。符号表、状态表、交叉引用表在前面已经介绍过,这里不再介绍。(2)梯形图程序的输入。①建立项目。打开已有的项目文件:在菜单命令中,选择“文件”→“打开”命令,在出现的“打开文件”对话框中,选择项目的路径及名称,单击“确定”按钮,打开现有项目。创建项目:单击“新建”按钮即可。上一页下一页返回 任务2电动机控制②程序的编辑。在打开项目后就可以进行编程操作,本内容主要介绍梯形图的相关操作。输入编程元件操作:要输入梯形图指令首先要进入梯形图编辑器,梯形图的元素主要有触点、线圈和指令盒,梯形图的每个网络必须从触点开始,以线圈或指令盒结束。进入梯形图编辑器后,可用3种方法输入编程元件:用鼠标单击工具条上的一组编辑选项,编辑选项快捷键如图4-33所示;根据要输入的指令类别,用鼠标双击指令树中的该类别的选项,再选择相应的指令,指令树中的位逻辑如图4-34所示;使用功能键,F4=触点,F6=线圈,F9=指令盒,打开一个通用指令窗口,选择需要的编程元件。上一页下一页返回 任务2电动机控制输入编程元件的步骤:在Network1中,从梯级的开始依次输入各个编程元件,每输入一个编程元件,光标自动右移一列。在输入全部的编程元件之后,在出现红色“????”和“????”的地方,用键盘输入操作数。在编程过程中,任意添加编程元件的操作非常容易,只要在光标所在处输入编程元件,并根据它与其他编程元件的逻辑关系,在光标指示框的右侧用连接线连接则可。如有需要,还可以添加网络注释,方便用户阅读。a.使用快捷键:在程序编辑区单击鼠标右键,在弹出的下拉菜单中选择“插入(或删除)”命令,再在弹出的子菜单中选择要进行的操作。在删除时,还可使用键盘上的“Delete”键进行。b.使用菜单命令:将光标移到要操作的位置,使用菜单命令中的“编辑”→“插入(或删除)”,也可完成此操作。上一页下一页返回 任务2电动机控制剪切、复制、粘贴操作:可以用两种方法进行剪切、复制、粘贴操作。a.使用快捷键:在程序编辑区单击鼠标右键,在弹出的下拉菜单中选择“剪切(复制或粘贴)”操作即可。若要剪切、复制、粘贴或删除多个网络,可通过单击“Shift+鼠标”组合键,选择多个相邻的网络进行操作。b.使用菜单命令:将光标移到要操作的位置,使用菜单命令中的“编辑”→“剪切(复制或粘贴)”也可完成此操作。上一页下一页返回 任务2电动机控制5)符号表的编辑(1)使用符号表。使用符号表的方式有两种:一种是在编程时使用直接地址,然后打开符号表,编写与直接地址对应的符号名称,编译后由软件自动转换名称;另一种是在编程时直接使用符号名称,然后打开符号表,编写与符号名称对应的直接地址,编译后得到相同的结果。(2)编辑符号表。编辑符号表的方法是用鼠标单击浏览条中的符号表选项或者单击菜单命令中的“查看”→“符号表”选项进入符号表窗口,同时进行下列操作。①在符号表中进行赋值。赋值后的符号表如图4-35所示。上一页下一页返回 任务2电动机控制②在符号表中插入行。在进行符号表的编辑过程中,如果所给的行数不够用,可按照下述方法进行插入行的操作:单击菜单命令中的“编辑”→“插入”→“行”选项,此时会在符号表光标当前位置的上方插入新行。也可将光标放在最后一行的任意一个单元格中,按“下箭头”选项,此时将在符号表底部插入新行。③使用符号编址。在程序编辑器窗口中,对图4-36所示程序进行符号编址。进行符号编址的方法是:使用“查看”菜单命令,并选择“符号寻址”和“符号信息表”命令即可进行编址。建立符号表后的梯形图和符号如图4-37所示。上一页下一页返回 任务2电动机控制④建立多个符号表。在默认情况下,符号表窗口只显示一个符号名称(USR1)的标签。如有需要也可建立多个符号表。其方法是在指令树中用鼠标右键单击“符号表”文件夹,在弹出的快捷菜单中选择“插入符号表”命令即可。6)程序的下载与上传如果在安装有STEP7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间已经成功地建立了通信,则可将编译好的程序下载到该PLC中。如果PLC中已经有内容,则原内容将被覆盖。需要注意的是:在下载程序时,要将PLC设置成STOP模式。下载结束,开始调试时,需将PLC重新设置为RUN模式。STEP7-Micro/WIN32软件还允许用户将PLC中的程序上传至个人计算机。上一页下一页返回 任务2电动机控制下载和上传常用的方法有两种:(1)使用快捷键。在标准工具条中,可单击“上传”或“下载”选项实现相应的操作。(2)使用菜单命令。单击菜单命令中的“文件”→“上传”或“下载”选项即可进行操作。7)程序的调试与监控STEP7-Micro/WIN32允许用户在软件环境下直接进行用户程序调试和监控。(1)选择工作方式。单击工具栏中的“运行”或“停止”选项可进入相应的工作方式。上一页下一页返回 任务2电动机控制①选择STOP工作方式。在STOP工作方式中,可以创建和编辑程序,还可以进行下列操作:a.使用状态表或程序状态监视操作数的当前值,因为当程序未执行时,这一步骤等同于执行“单次读取”。b.可以使用状态表或程序状态强制数值,使用状态表写入数值。c.写入或强制输出。d.执行有限次扫描,并通过状态表或程序状态观察结果。在联机通信时,选择PLC的STOP工作模式,单击菜单命令中的“调试”→“首次扫描”或“多次扫描”选项,指定PLC的扫描次数,同时可以监控程序过程变量的改变。“单次扫描”的功能是使PLC从STOP工作模式转换成RUN工作模式,并执行单次扫描,然后再转回STOP工作模式。上一页下一页返回 任务2电动机控制“多次扫描”通过设置扫描次数以实现多次扫描。②选择运行模式。a.使用图状态或程序状态收集PLC数据值的连续更新。b.使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序,并将改动下载至PLC。(2)程序状态监控显示。程序下载至PLC后,可以用“开始程序状态监控”功能来实时监控和测试程序。①启动程序状态监控。启动程序状态监控的方法如下:a.使用快捷键。单击调试工具条中的“开始程序状态监控”选项即可。上一页下一页返回 任务2电动机控制b.使用菜单命令。将PLC设置成RUN模式,单击菜单命令中的“调试”→“开始程序状态监控”选项,此时在梯形图中将显示各编程元件的状态。②用程序状态模拟进程条件。通过在程序状态中从程序编辑器向操作数写入或强制新数值的方法,可以模拟进程条件。单击“开始程序状态监控”选项,开始监控数据状态,并启用调试工具。a.写入操作数。用鼠标右键直接单击操作数(不是指令),并在弹出的快捷菜单中选择“写入”命令。上一页下一页返回 任务2电动机控制b.强制和取消单个操作数。用鼠标右键单击操作数(不是指令),并在弹出的快捷菜单中选择“强制”命令。若要取消对单个操作数的强制操作,用鼠标右键单击操作数(不是指令),并在弹出的快捷菜单中选择“取消强制”命令。c.全部取消强制。强制数据用于立即读取或立即写入指令指定的I/O点,当CPU进入STOP模式时,输出的将为强制数值,而不是系统中设置的数值。注意:在程序中执行强制数值操作时,程序在每次扫描时会将操作数重设为该数值,此操作数的设置与I/O条件或其他正常情况下对操作数有影响的程序逻辑无关。强制操作可能导致程序操作无法预料,也可能导致设备损坏、人员严重伤害甚至死亡。强制功能只是调试程序的辅助工具,所以切勿在带负载的情况下进行。上一页下一页返回 任务2电动机控制(3)状态图的编辑和使用。在STEP7-Micro/WIN32软件环境下,可以通过设置一个或多个状态表来监控和调试程序操作。①状态表的编辑。打开状态表可以观察和编辑图的内容,打开方法:单击菜单命令中的“查看”→“组件”→“状态表”选项即可或者通过操作浏览条上的“状态表”选项。状态表打开后,用户则可进行编辑操作,状态表如图4-38所示。②状态表的启动与监视。a.状态表的启动与关闭。开启状态表可以收集实时数据。启动方法:单击菜单命令中的“调试”→“开始状态表监控”选项,若再操作一次,则可关闭监控状态或者通过操作调试工具条上的“开始状态表监控”选项来实现操作。上一页下一页返回 任务2电动机控制b.单次读取和连续表状态。当状态表处于关闭状态时,可以使用菜单命令中的“调试”→“单次读取”或使用调试工具条上的“单次读取”选项来实现操作。通过单次读取的数据,将在状态表中的当前值列显示出来,并且不会在程序的不断执行过程中实时更新。连续表状态是指在启动状态表监控后,系统将连续收集实时数据。c.写入与强制数值。全部写入:对状态表内的新数值改动完成后,可以利用“全部写入”命令将所有改动传送到PLC中。(注意:输入点不能使用此功能。)强制:在状态表的地址列中选中一个操作数,在新数值列写入模拟实际条件的数值,然后单击工具条中的“强制”选项。一旦执行“强制”后,每次扫描都会将强制数值赋予该地址,直到对该地址执行“取消强制”。上一页下一页返回 任务2电动机控制☆知识应用任务要求:应用PLC设计并完成对电动机的控制,要求写出I/O口的分配、给出梯形图并画出接线图,控制要求如下:(1)对两台电动机分别设置启动、停止控制按钮:电动机M1的启动按钮为SB1、停止控制按钮为SB2;电动机M2的启动控制按钮为SB3、停止控制按钮为SB4。(2)按下电动机M1的启动按钮SB1,M1启动运行;按下电动机M1的停止控制按钮SB2,M1停止运行。(3)按下电动机M2的启动按钮SB3,在M2启动运行;按下电动机M2的停止控制按钮SB4,M2停止运行。(4)要求具有互锁控制,即:在电动机M1运行时,M2不能运行;反之在电动机M2运行时,M1不能运行。上一页下一页返回 任务2电动机控制实施步骤:1.输入、输出口的分配(I/O口分配)I/O口的分配见表4-9。2.梯形图电动机控制梯形图如图4-39所示。3.接线图电动机控制接线如图4-40所示。☆知识提升1.任务要求。应用PLC设计并完成对电动机的控制,要求写出输入、输出口的分配、给出梯形图并画出接线图,控制要求如下:上一页下一页返回 任务2电动机控制在第一台电动机启动10s后,第二台电动机自行启动,并在运行5s后,第一台电动机停止的同时第三台电动机自行启动,再运行15s后,电动机全部停止。2.实施步骤(1)输入、输出口的分配(I/O口分配)。电动机控制I/O口的分配见表4-10。(2)梯形图。电动机控制梯形图如图4-41所示。(3)接线图。电动机控制接线如图4-42所示。上一页下一页返回 任务2电动机控制☆任务完成按班级人数情况将学生分组,每组3或4人。每个小组学生根据该任务的学习情况选出一位组长,由组长带领该小组全体成员完成用PLC控制电动机的任务,以及本任务的学习总结记录。☆任务评价本任务建议评分标准和能力、素质评价标准见表4-11、表4-12。上一页返回 任务3运货小车工作过程控制☆引言应用可编程序控制器能够完成复杂的控制过程。将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,弄清各工作状态的工作细节,再按照总的控制顺序要求将这些工作状态联系起来。本任务以运货小车工作过程为例,深入讲解PLC的实际应用。☆学习目标(1)运货小车工作过程分析。(2)输入、输出口(I/O口)的确定。(3)梯形图编程法。(4)接线图、说明书等资料的绘制、撰写与整理。下一页返回 任务3运货小车工作过程控制☆任务提出1.任务要求应用PLC设计并完成对运货小车的控制,运货小车往返示意如图4-43所示,要求写出输入、输出口的分配,给出梯形图并画出接线图,运货小车一个工作周期的动作如下:(1)按下启动按钮SB(I0.0),小车的电动机正转(Q1.0),小车第一次前进。碰到限位开关SQ1(I0.1)后小车的电动机反转(Q1.1),小车后退。(2)当小车后退碰到限位开关SQ2(I0.2)后,小车电动机M停转。停5s后,第二次前进,碰到限位开关SQ3(I0.3)后,再次后退。(3)当第二次后退碰到限位开关SQ2(I0.2)时,小车停止。上一页下一页返回 任务3运货小车工作过程控制2.硬件设备PLC实训装置、计算机。☆知识应用实施步骤:运货小车工作过程控制示意如图4-44所示。1.输入、输出口的分配(I/O口分配)运货小车工作过程控制I/O口的分配见表4-13。2.梯形图运货小车工作过程控制的第一次试编梯形图如图4-45所示。上一页下一页返回 任务3运货小车工作过程控制发现问题:梯形图思路正确,但同一个线圈在同一梯形图中是否能多次出现?如图4-45所示的试编梯形图中Q1.0和Q1.1均出现了两次,应如何解决?运货小车工作过程控制的第二次试编梯形图如图4-46所示。发现问题:(1)运货小车第二次碰到SQ1就会后退,如何解决?(2)运货小车第二次后退碰到SQ2还将启动定时器,小车将再次前进,如何解决?运货小车工作过程控制的第三次试编梯形图如图4-47所示。3.接线图运货小车工作过程控制接线如图4-48所示。上一页下一页返回 任务3运货小车工作过程控制☆知识拓展1.任务要求应用PLC设计并完成对三台通风机的控制,要求写出I/O口的分配、给出梯形图并画出接线图。通风机的控制要求:共有三台通风机,如果三台通风机全工作,信号灯EL1常亮;如果任意两台通风机工作,信号灯EL2实现亮1s、灭1s的闪烁;如果任意一台通风机工作,信号灯EL3实现亮3s、灭3s的闪烁;如果三台通风机全不工作,所有信号灯均不亮。2.实施步骤:(1)输入输出口的分配(I/O口分配)。通风机控制I/O口的分配见表4-14。上一页下一页返回 任务3运货小车工作过程控制(2)梯形图。通风机控制梯形图如图4-49所示。(3)接线图。通风机控制接线如图4-50所示。☆任务完成按班级人数情况将学生分组,每组4或5人。每个小组学生根据该任务的学习情况选出一位组长,由组长带领该小组全体成员完成运货小车工作过程的控制任务,资料整理以及本任务的学习总结记录。☆任务评价本任务建议评分标准和能力、素质评价标准见表4-15、表4-16。上一页返回 图4-1西门子57-200系列PLC外形结构返回 图4-2电器元件的复杂接线返回 图4-3整体式PLC返回 图4-4模块式PLC返回 图4-5计算机、PLC及扩展单元连接返回 图4-657-200系列PLC主机外形返回 图4-7PLC硬件结构返回 图4-8数字量直流输入型接口电路返回 图4-9数字量交流输入型接口电路返回 图4-10继电器输出型输出接口返回 图4-11晶体管输出型输出接口返回 图4-12晶闸管输出型输出接口返回 图4-13返回 图4-14PLC对输入/输出的处理规则返回 图4一15符号对照返回 图4-16电气原理图转换为梯形图返回 表4-1与图4-16所示梯形图相对应的指令表返回 图4-17图4-16梯形图对应的功能块返回 图4-18顺序功能返回 表4-2建议评分标准返回 表4-3能力、素质评价标准返回 表4-4PLC常见内部元件返回 表4-5触点和线圈的指令格式返回 表4-6定时器的定时精度及编号返回 表4一7定时器格式及功能返回 图4-19定时器举例返回 图4-20与图4-19对应的时序返回 图4-21直接寻址示意返回 图4-22位寻址示意返回 表4-8采用字节、字或双字寻址的格式和说明返回 图4-23间接寻址示意返回 图4-24STEY7-Vlicru/WIn32的窗口返回 图4-25标准工具条返回 图4-26调试工具条返回 图4-27公用工具条返回 图4-28LAD指令工具条返回 图4-29浏览条返回 图4-30指令树返回 图4-31用户窗口返回 图4-32系统块的对话框返回 图4-33编辑按钮快捷键返回 图4-34指令树中的位逻辑返回 图4-35赋值后的符号表返回 图4-36例程返回 图4-37建立符号表后的梯形图和符号表返回 图4-38状态表返回 表4-9电动机控制I/O口的分配表返回 图4-39电动机控制梯形图返回 图4-40电动机控制接线返回 表4-10电动机控制I/O口分配表返回 图4-41电动机控制梯形图返回 表4-11建议评分标准返回 表4-12能力、素质评价标准返回 图4-43运货小车往返示意返回 图4-44运货小车工作过程控制示意返回 表4-13运货小车工作过程控制I/O口分配表返回 图4-45运货小车工作过程控制的第一次试编梯形图返回 图4-46运货小车工作过程控制的第二次试编梯形图返回 图4-47运货小车工作过程控制的第三次试编梯形图返回 图4-48运货小车工作过程控制接线返回 表4-14通风机控制I/O口分配表返回 图4-49通风机控制梯形图下一页 图4-49通风机控制梯形图(续)返回 图4-50通风机控制接线返回 表4-15建议评分标准返回 表4-16能力、素质评价标准返回