西门子LCS图解教程课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,.,*,可编程控制器原理及应用,孙平 教授,1,.,介绍,教材以小型可编程控制器,S7-200,系列,PLC,为例,，介绍可编程控制器的基本结构，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和应用方法，熟练画出可编程控制器外部电路接线图，掌握可编程控制器应用的基本设计思想和设计方法。,2,.,可编程控制器原理及应用,第,1,章 概论,第,2,章 可编程控制器构成原理,第,3,章,S7-200,可编程控制器,第,4,章,SIMATIC S7-200,编程软件,第,5,章,S7-200 PLC,基本指令,5.2,算术、逻辑运算指令,3,.,第,1,章 概论,1.1,可编程控制器的产生及定义,1,、,PLC,的产生及定义,1968,年由美国通用汽车公司（,GE,）提出，,1969,年有美国数字设备公司（,DEC,）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为,PLC,（,programmable logic controller,）。,80,年代，由于计算机技术的发展，,PLC,采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，,PLC,运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为,PC,（,programmable controller,）即可编程控制器。,2,、,PLC,的产生及定义,国际电工委员会（,IEC,）,1987,年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：,“,可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计,”,。,本章叙述可编程控制器产生、定义及特点，分类和发展方向,4,.,1.3,可编程控制器的工作特点,1,、使用于工业环境，抗干扰能力强。,2,、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多机冗余系统。,3,、控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、,PID,运算、过程控制、通讯等。,4,、使用、编程方便。（,LAD,）梯形图、语句表（,STL,）、功能图（,FBD,）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。,5,、组成灵活。,小型,PLC,为整体结构，并可外接,I/O,扩展机箱构成,PLC,控制系统。中大型,PLC,采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。,所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。,5,.,1.4,可编程控制器的分类和发展,1,、,分类,按,I/O,点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：,小型：,I/O,点数在,256,点以下；,中型：,I/O,点数在,256,1024,点之间；,大型：,I/O,点数在,1024,点以上。,2,、应用,可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，,PLC,控制已成为工业控制的重要手段之一，与,CAD/CAM,，机器人技术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。,通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。,3,、发展方向,发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型,PLC,有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型,PLC,向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。,6,.,第,2,章 可编程控制器构成原理,可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。,输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到,PLC,的输入端点。,运算控制部分（,CPU,）：由可编程控制器内部,CPU,按照用户程序的设定，完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。,输出部分：由,PLC,输出接口及外围现场设备构成。,CPU,的运算结果通过,PLC,的输出电路，提供给被控制装置。,7,.,2.1,可编程控制器的基本组成,可编程控制器主机的硬件电路：,由,CPU,，存储器，基本,I/O,接口电路，外设接口，电源等五大部分组成。,8,.,2.1,可编程控制器的基本组成,基本,I/O,接口电路,可编程控制器输入电路原理图,PLC,内部输入电路作用是将,PLC,外部信号送至,PLC,内部电路。输入接点分为干接点式，直流输入式和交流输入式三大类。,9,.,2.1,可编程控制器的基本组成,可编程控制器输出电路原理图,PLC,输出电路用来驱动被控负载（电磁铁、继电、接触器线圈等）。,PLC,输出电路结构形式分为继电器式，双极型和晶闸管式等三种。,10,.,2.2,可编程控制器的工作原理,可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。,PLC,采用循环顺序扫描方式工作，,CPU,在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。,11,.,第,3,章,S7-200,可编程控制器,S7,系列,PLC,分为,S7-400,、,S7-300,和,S7-200,等,大、中、小（微）三个子系列。,本章以,S7-200,系列,PLC,为例，叙述小型,PLC,系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，,I/O,扩展，编程语言等,PLC,应用的基础知识。,3.1 S7-200,系列,PLC,的构成,S7-200,小型可编程控制系统由主机（基本单元）、,I/O,扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本图形显示器、编程器）等组成。,12,.,CPU 224,主机的结构外形,工作方式开关，模拟电位器，,I/O,扩展接口，工作状态指示和用户程序存储卡，,I/O,接线端子排及发光指示等。,主机箱体外部的,RS-485,通讯接口，用以连接编程器（手持式或,PC,机）、文本图形显示器、,PLC,网络等外部设备,。,13,.,CPU 224,外部电路接线电路图,输入电路采用了双向光电耦合器，,24V DC,极性可任意选择，,1M,、,2M,为输入端子的公共端。,1L,、,2L,为输出公共端。,CPU224,另,有,24,V,、,280mA,电源供,PLC,输入点使用。,14,.,（,2,）主机,I/O,及扩展,CPU 22X,系列,PLC,主机的,I/O,点数及可扩展的模块数目见表,3.2,。,15,.,S7-200 CPU,存储器系统,S7-200 CPU,存储器系统由,RAM,和,EEPROM,两种存储器构成。,系统掉电时，自动将,RAM,中,M,存储器的有关内容保存到,EEPROM,存储器。,16,.,3.1.2,扫描周期及工作方式,1,、,扫描周期,S7-200 CPU,连续执行用户任务的循环序列称为扫描。,一个机器扫描周期（用户程序运行一次），分为读输入（输入采样），执行程序，处理通讯请求，执行,CPU,自诊断，写输出（输出刷新）等五个阶段，,CPU,周而复始地循环扫描工作。也可以把扫描周期简化为读输入、执行用户程序和写输出三个阶段。,执行,CPU,自诊断,写输出,处理通讯请求,执行程序,一个扫描周期,读输入,17,.,3.2.1,数据存储类型及寻址方式,S7-200,数据寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类。,立即数寻址：,#100,直接寻址：位寻址如上图。,字节、字、双字寻址（直接寻址）,例：,VB100,、,VW100,、,VD100,存储器,位地址,字节地址,元件名称,18,.,3.2.1,数据存储类型及寻址方式,间接寻址：,例：,MOVW,AC1,，,AC0,时表示该操作数为地址指针。,指令功能：将,AC1,作为内存地址指针，把以,AC1,中内容为起始地址的内存单元的,16,位数据送到累加器,AC0,中。,19,.,3.2.2 S7-200,数据存储区及元件,(,内部资源,),的功能,1.,输入输出映像寄存器：,S7-200 PLC,编址范围,（,I0.0I15.7,）,输入映像寄存器（该区域可以按位操作又称输入继电器）,输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用。,外部输入点,输入端子,20,.,3.2.2,数据存储区及元件功能,输出映像寄存器：,S7-200 PLC,编址范围,（,Q0.0Q15.7,）,输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将,PLC,的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。,PLC,的每一个,I/O,点,都是一个确定的物理点。,CPU 224,主机有,I0.0,I0.7,，,I1.0,I1.5,共,14,个数字量输入端点，,Q0.0,Q0.7,、,Q1.0,、,Q1.1,共,10,个数字量输出端点。,Q0.0,L,负载,电源,21,.,3.2.2,数据存储区及元件功能,2.,变量存储器,V,用以存储运算的中间结果和其它数据。,CPU 224,有,VB0.0,VB5119.7,的,5K,存储字节。可按位、字节、字或双字使用。,3.,内部标志位（,M,）存储区,M,作为控制继电器（又称中间继电器），用来存储中间操作数或其它控制信息。,S7-200 PLC,编址范围,M0.0M31.7,，可以按位、字节、字或双字来存取存储区的数据。,4.,顺序控制继电器（,S,）存储区,S,又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制。,S7-200 PLC,编址范围,S0.0,S31.7,，可以按位、字节、字或双字来存取数据。,22,.,5.,特殊标志位（,SM,）存储器,CPU 224,编址范围,SM0.0,SM179.7,，共,180,个字节。其中,SM0.0,SM29.7,的,30,个字节为只读型区域。,SMB0,为状态位字节，在每次扫描循环结尾由,S7-200 CPU,更新，定义如下：,SM0.0 RUN,状态,监控，,PLC,在运行,RUN,状态，该位始终为,1,。,SM0.1,首次扫描时为,1,，,PLC,由,STOP,转为,RUN,状态时，,ON,（,1,态）一个扫描周期，用,于程序的初始化。,SM0.2,当,RAM,中数据丢失时，,ON,一个扫描周期，用于出错处理。,SM0.3 PLC,上电进入,RUN,方式，,ON,一个扫描周期。,SM0.4,分脉冲，该位输出一个占空比为,50,的分时钟脉冲。用作时间基准或简易延时。,SM0.5,秒脉冲，该位输出一个占空比为,50,的秒时钟脉冲。可用作时间基准。,SM0.6,扫描时钟，一个扫描周期为,ON,（高电平），另一为,OFF,（低电平）循环交替。,SM0.7,工作方式开关位置指示，,0,为,TERM,位置，,1,为,RUN,位置。为,1,时，使自由端口,通讯方式有效。,SMB1,为指令状态位字节，常用于表及数学操作，部分位定义如