PLC机电控制系统应用设计技术(版)电子教案_269课件

china_,PLC机电控制系统应用设计技术(版)电子教案,PLC机电控制系统应用设计技术(版)电子教案,PLC,机电控制系统设计与应用技术,知识点：,PLC,的基本组成,PLC,的工作原理,PLC,的分类、特点和发展趋势,西门子,PLC,的简单介绍,本章导读：,可编程控制器（,Programmable Logic Controller,PLC,）是以计算机技术、通信技术、微电子技术和继电器控制技术为基础而发展起来的一种新型技术。它广泛应用于机械制造、冶金工业、化工、电力、交通、采矿、建材、轻工、环保、食品等各行各业。本章主要对,PLC,的基本组成、工作原理、特点和发展应用，以及西门子公司的,PLC,作简单介绍。,PLC机电控制系统设计与应用技术知识点：,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.1 PLC,的基本组成,2.1.1 PLC,的硬件组成,PLC,一般由,CPU,（中央处理器）、存储器、输入,/,输出模块、电源、各种智能模块以及外围设备组成。,PLC,的硬件组成,PLC机电控制系统设计与应用技术2.1 PLC的基本组成 2,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.1.2 PLC,的软件组成,PLC,的软件主要包括系统软件和用户程序。,1.,系统软件,系统软件由,PLC,制造商固化在机内，用于控制,PLC,的运作。系统软件主要包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块及系统调用。,2.,用户程序,用户程序即应用程序，是针对具体控制对象所编制的程序。程序既可以由编程器方便地送入到,PLC,内部的存储器中，也能方便的通过编程器读出、检查与修改。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.1.2 PLC的软件组,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.2 PLC,的定义及工作原理,2.2.1 PLC,的定义,1987,年,2,月颁布了第三稿。该草案通过了,PLC,的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入,/,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外部设备都按照易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”,PLC机电控制系统设计与应用技术2.2 PLC的定义及工作,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.2.2 PLC,的工作原理,PLC,控制系统原理,1.PLC,扫描周期的三个阶段,PLC,的扫描工作主要分为三个阶段：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.2.2 PLC的工作原,PLC,机电控制系统设计与应用技术,PLC,的扫描工作过程,PLC机电控制系统设计与应用技术PLC的扫描工作过程,PLC,机电控制系统设计与应用技术,PLC,执行程序过程示意图,输入采样阶段：在输入采样阶段，,PLC,扫描所有输入端子并且把所有输入端的信号状态存入对应的输入元件映像寄存器，即刷新输入信号的原有状态。然后进入程序执行阶段。在之后的两个阶段输入元件映像寄存器的内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入采样阶段才将输入端子的内容重新写入。,程序执行阶段：,PLC,以先左后右、先上后下的步序逐句扫描用户程序，根据,PLC,上周期输出信号的状态以及本周期输入信号的状态，进行相应的运算，再将运算结果存入元件映像寄存器中。在该阶段除了具体执行程序外，还要执行监视操作。,PLC,中一般设置有监视定时器（,Watchdog Timer,WDT,），即“看门狗”，用来监视程序执行是否正常。每次执行程序前复位,WDT,并开始计时。正常时，扫描执行一遍用户程序时所需时间不会超过某一定值。当程序执行过程中扫描失控或者进入死循环时，则,WDT,会发出超时复位信号，使程序重新开始执行。,输出刷新阶段：在输出刷新阶段，将输出缓冲区各输出点的状态通过输出接口电路全部送到,PLC,的输出端子，继而驱动外部负载。,PLC机电控制系统设计与应用技术PLC执行程序过程示意图 输,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.,关于,PLC,工作原理的几点说明,PLC,以循环扫描的方式工作，输入,/,输出的逻辑关系上存在滞后现象。扫描周期越长，滞后现象就越严重。,输入映像寄存器的数据取决于各输入点在上一个刷新期间的通,/,断状态。,程序如何执行取决于用户所编程序和输入,/,输出映像寄存器的内容及各元件映像寄存器的内容。,除了执行用户程序所占用的时间外，扫描周期还包括管理操作所占用的时间。前者与程序的长短及所用指令有关，后者基本不变。,输出映像寄存器的数据，取决于输出指令的执行结果。,输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器的内容决定。,输出锁存器决定输出端子的通,/,断状态。,输入,/,输出响应的滞后不仅与扫描方式和硬件电路的延时有关，还与程序设计的指令有关。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.关于PLC工作原理的几,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.3 PLC,的特点及发展趋势,2.3.1 PLC,的特点,可靠性高，抗干扰能力强,2.,编程简单易学,3.,功能强，性价比高,4.,系统的设计、安装、调试工作量少,5.,维修工作量小，维修方便,6.,接口模块丰富，用户使用方便，适应性强,7.,体积小，能耗低,PLC机电控制系统设计与应用技术2.3 PLC的特点及发展,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.3.2 PLC,的分类,1.,根据,I/O,点数分类,I/O,点数决定了,PLC,的,I/O,端子数。根据,PLC,的,I/O,点数的多少，可将,PLC,分为小型、中型和大型,3,类。,2.,根据结构分类,从结构形式上分，,PLC,可以分为整体式和模块式两类。,3,根据生产厂家分类,PLC,的生产厂家很多，各个厂家的产品在,I/O,点数、容量、功能等方面都有区别，因此选择,PLC,应选择同一系列的产品。目前使用较多的,PLC,有西门子公司的,S7,系列、三菱公司的,FX,系列以及欧姆龙和松下等公司的产品。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.3.2 PLC的分类,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.3.3 PLC,的发展趋势,1.,可编程控制器的产生及发展,1969,年，美国数字设备公司（,DEC,）研制出了世界上第一台可编程控制器,PDP-14,。,可编程控制器的发展大致分为三个阶段：,1,）早期的,PLC,（,20,世纪,60,年代末,20,世纪,70,年代中期）,2,）中期的,PLC,（,20,世纪,70,年代中期,20,世纪,80,年代中后期）,3,）近期的,PLC,（,20,世纪,80,年代中后期至今）,PLC机电控制系统设计与应用技术2.3.3 PLC的发展趋,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.,可编程控制器的发展趋势,1,）向高性能、高速度、大容量发展,2,）大力发展微型可编程控制器，不断增强微型可编程控制器的功能,3,）可编程序控制器编程语言的标准化与多样化,4,）可编程控制器与其他工业控制产品相互融合,5,）可编程序控制器与现场总线相结合,6,）大力开发智能型,I/O,模块,7,）增强通信联网能力,8,）增强外部故障的检测与处理能力,PLC机电控制系统设计与应用技术2.可编程控制器的发展趋势,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.3.4 PLC,的应用,1.,开关量逻辑控制,2.,运动控制,3.,闭环过程控制,4.,数据处理,5.,通信联网,6.,机器人控制,PLC机电控制系统设计与应用技术2.3.4 PLC的应用1,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.4 PLC,的功能与性能,2.4.1 PLC,的主要功能,1.,逻辑控制,2.,定时控制,3.,计数控制,4.,顺序控制,5.,模拟量处理与,PID,控制,6.,数据处理,7.,通信和联网功能,PLC机电控制系统设计与应用技术2.4 PLC的功能与性能2,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.4.2 PLC,的性能指标,1.I/O,点数,2.,处理速度,3.,存储器容量,4.,定时器,/,计数器的点数和精度,5.,可扩展能力,6.,处理数据的范围,7.,指令种类及条数,8.,智能模块的种类和功能,9.,内部元件的种类与数量,PLC机电控制系统设计与应用技术2.4.2 PLC的性能指标,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.5,西门子,PLC,简介,2.5.1 S7-200,系列,PLC,简介,S7-200,系列,PLC,是一种小型,PLC,系统，具有极高的性价比，它广泛的应用于各行各业的检测、监测以及自动化控制中，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等相关的控制领域。,S7-200,系列,PLC,具有功能强大、使用方便等优点，它既可以独立运行实现复杂的控制功能，也可以组成,PLC,控制网络实现更为复杂的自动化控制。,2.5.2 S7-300,系列,PLC,简介,S7-300,系列,PLC,是一种模块化的中型,PLC,，与,S7-200,系列,PLC,相比具有更强的扩展能力。它广泛的应用于各种工业控制领域，由于其自身的高电磁兼容性、高抗振能力等特性，它具有极高的工业环境适应性。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.5 西门子PLC简介2.,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.5.3 S7-400,系列,PLC,简介,S7-400,系列,PLC,是一种中、高档的可编程序控制器。它具有坚固耐用、扩展方便、无风扇设计、通信能力强等特点，广泛的应用于自动化工业、机械工程、仓储业、建筑系统自动化、钢铁工业、发电和配电、造纸和印刷业、木材加工业、纺织品生产、医药业、食品和饮料加工、工艺工程等多种领域中，是中、高档性能控制领域中首选的解决方案。,2.6,其他常用,PLC,简介,2.6.1,三菱公司的,PLC,三菱公司的,PLC,是较早进入中国市场的产品，三菱公司的,PLC,主要有,F,系列、,F1/F2,系列和,FX,系列。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.5.3 S7-400系列,PLC,机电控制系统设计与应用技术,2.6.2,欧姆龙公司的,PLC,欧姆龙（,OMRON,）公司的,PLC,产品性价比高，大、中、小、微型规格齐全，其主要应用于机械加工、自动化制造、材料处理和过程控制等领域。,2.6.3 A-B,公司的,PLC,A-B,公司是美国著名,PLC,生产厂商，其产品功能强大、种类丰富，该公司的主力机型是,PLC5,系列。,PLC5,系列采用了模块式结构，其中,PLC5/10,、,PLC5/12,、,PLC5/15,、,PLC5/25,为中型,PLC,，,I/O,点配置范围为,256,1024,点；,PLC5/11,、,PLC5/20,、,PLC5/30,、,PLC5/40,、,PLC5/60,、,PLC5/40L,、,PLC5/60L,为大型,PLC,，,I/O,点最多可配置到,3072,点。,A-B,公司的小型,PLC,产品为,SLC500,系列等。,PLC机电控制系统设计与应用技术2.6.2 欧姆龙公司的PL,