PLC原理及控制技术.doc

PLC原理及控制技术 1. 可编程控制器(PLC)基本原理 1.1. PLC的产生与发展 1.2. PLC的用途和特点 1.3. PLC的硬件结构组成 PLC的物理结构形式一般分为整体式和组合式两种。 不论物理结构如何，PLC的基本结构主要由以下部分构成： 中央处理器（CPU） 存储器 输入、输出接口 电源 扩展接口 通讯接口 智能I/O接口 编程工具 智能单元 1.4. PLC的软件结构和组成 PLC的软件一般包括系统软件和用户程序。 系统软件主要有三部分。 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。 用户程序是PLC的使用者针对具体控制对象编制的程序，即应用程序。可编程序控制器也就体现在这里了。 PLC应用程序的编制也是在PLC本身提供的资源下进行的，包括大量的软元件如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等，和编程语言如梯形图、语句表、功能图。 1.5. PLC的运行方式 PLC是一种工业用的计算机，因此和一般计算机一样是串行工作的。虽然我们用梯形图来进行程序的编制，似乎和继电器系统（并行工作）一样，但运行的本质是不同的。由于计算机的运行速度很快，实际处理的结果和并行的一样，这一点一定要能够理解。 PLC工作的全过程可以分为三个部分： 上电处理：系统初始化。 扫描过程：首先完成输入处理、其次进行通讯处理、时钟和特殊寄存器更新、用户程序的执行、输出处理以及自诊断检查。 出错处理：PLC每扫描一次就要执行一次自诊断检查，确定自身是否正常。 对于用户程序来说，PLC扫描过程包括：输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。 1.6. PLC的主要性能指标 要理解一些术语：位、数字、字节及字。 主要性能指标有： 存储容量：表明用户程序存储器的容量，以字为单位。 输入/输出点数：连接外部输入和输出信号端子的数量。 扫描速度：执行程序的速度，一般以执行1K字所用的时间来衡量。 编程指令的种类和数量：反映PLC能力的强弱的主要指标。 扩展能力：表明PLC的灵活性。 智能单元的数量：反映PLC产品水平高低的一个重要指标。 2. S7-200可编程控制器简介 S7-200系列PLC是Siemens公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程序控制器。其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用非常广泛。 2.1. 机器种类和系统结构 S7-22X系列 PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元。其系统构成除基本单元、扩展单元外，还有编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。 1）基本单元 基本单元有：CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等5种型号，外观布置大体相同。 基本单元CPU的基本配置：参见p:94。 2）扩展单元 主要对基本输入、输出口进行扩展。还有一些特殊功能单元，如模拟量输入/输出单元、定位单元、专用通讯单元等。 3）编程器 有简易型和智能型两种。 4）STEP7-Micro/WIN编程软件包 是Siemens公司提供的PLC编程环境。 5）程序存储卡 是EEPROM存储器，用于备份PLC程序和重要参数。 6）文本显示器 TD200是用于S7-200的文本显示器。它可以显示系统信息，可以作为操作控制单元，还可以在程序的执行过程中修改某个量的数值，也可以直接设置输入/输出量。 2.2. 技术规范 可编程控制器的技术规范是PLC设计及生产的技术标准。一般技术规范主要有： 环境条件：运输和存储。包括温度、湿度、跌落等运输及存储标准。 环境条件：工作。包括机械震动、正弦波振动、机械保护等工作条件。 电磁兼容性：抗干扰。包括PLC对静电、辐射式电磁场、传导干扰、瞬间电压、电流冲击及非周期过电压的抗御能力标准等。 详细的技术规范，参看书中有关内容 2.3. 外端子图 外端子是PLC输入、输出、外电源的连接点。大家一定要注意各种端子的意义，千万不能搞错。参看p96和p97。 2.4. S7-200系列PLC的编程软元件 PLC的编程软元件实质上为存储器单元，每个单元都有唯一的地址。 一、类型及功用 1）输入继电器（I） 输入继电器和PLC的输入端子相连，是专设的输入过程映像寄存器，用来接收外部传感或开关元件发来的信号，但机器读取这些信号时并不影响这些信号的状态。 要注意的是输入继电器不能由程序驱动，其触点也不能直接输出带动负载。 2）输出继电器（O） 输出继电器是PLC向外部负载发出控制命令的窗口，是专设的输出过程映像寄存器。输出继电器的外部输出触点接到输出端子上，以控制外部负载。 输出继电器的外部输出执行器件有三种：继电器、晶体管和晶闸管。 3）内部标志位（M） 内部标志位也称为存储区。主要用于存储程序运算过程的中间结果，只起中间状态的暂存