西門子S7-200PLC應(yīng)用教程.ppt

西門子S7-200PLC 應(yīng)用教程,授課人：張琳 郵箱:,第1章 可編程控制器概述 1.1 PLC的產(chǎn)生和定義 1.2 PLC的特點(diǎn)及分類 1.3 可編程控制器的應(yīng)用范圍 1.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢 1.5 可編程控制器與繼電器控制的區(qū)別 1.6 可編程控制器的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 1.7 可編程控制器的性能指標(biāo),1.1 PLC的產(chǎn)生和定義 1.1.1 PLC的產(chǎn)生過程 在可編程控制器問世以前，人們利用電磁繼電器來控制順序型的設(shè)備和生產(chǎn)過程。 20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，人們試圖用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，但因種種原因，一直未能得到推廣應(yīng)用 。 1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，開始尋求一種比繼電器更可靠、功能更完善、響應(yīng)速度更高的新型工業(yè)控制器 。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）根據(jù)上述要求研制出了第一臺PLC（PDP-14），并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功。,20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)。微機(jī)技術(shù)被應(yīng)用到PLC中，計(jì)算機(jī)的功能得到了充分發(fā)揮，使其真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。 進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC得到了迅猛發(fā)展，使PLC在各個(gè)方面都有了新的突破 PLC在我國的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也獲得迅猛發(fā)展，尤其在應(yīng)用方面更為突出。目前，我國不少科研單位和工廠也在積極研制和生產(chǎn)PLC 。,1.1.2 PLC的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于和工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。,1.2 PLC的特點(diǎn)及分類 1.2.1 PLC的特點(diǎn) 1. 編程方法簡單易學(xué) 2. 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 3. 硬件配套齊全，適應(yīng)性強(qiáng) 4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 5. 體積小，能耗低 6. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小 7. 維修工作量小，維修方便,1.2.2 PLC的分類 PLC的形式有多種，功能也不盡相同，對PLC進(jìn)行分類時(shí)一般按照以下原則分類： 1. 按硬件結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)形式的不同，可大致將PLC分為整體式和模塊式。 2. 按功能分類 根據(jù)PLC的功能強(qiáng)弱不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。 3. 按I/O點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)三類。,1.3 可編程控制器的應(yīng)用范圍 PLC通常被應(yīng)用在以下幾個(gè)方面： 1. 開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制。 2. 運(yùn)動控制 PLC可用于直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動的控制。 3. 閉環(huán)過程控制 PLC通過模擬量的I/O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的A/D、D/A轉(zhuǎn)換?？蓪?shí)現(xiàn)對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的PID控制。,4. 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、排序、查表以及位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 5. 聯(lián)網(wǎng)通訊 PLC的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位機(jī)之間以及PLC與它的智能設(shè)備之間的通訊。,1.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢 1.4.1 國外PLC發(fā)展概況 PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。 1.4.2 技術(shù)發(fā)展動向 PLC在技術(shù)方面總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：,1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 所謂大，即大容量、高速度。所謂小，即由PLC的整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展 。 2. PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 國際電工協(xié)會（IEC）制訂了可編程邏輯控制器標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131），其中第3部分（IEC1131-3）是PLC的語言標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有五種編程語言，它們是順序功能圖（SFC）、梯形圖和、功能塊圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本。,3. 智能型I/O模塊的發(fā)展 智能型I/O模塊是以微處理器和存儲器為基礎(chǔ)的功能部件，它們本身就是一個(gè)小的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，有的模塊甚至可以自成系統(tǒng)，單獨(dú)工作 。 4. 組態(tài)軟件與PLC的軟件化 利用組態(tài)軟件可以方便地進(jìn)行工業(yè)控制流程的實(shí)時(shí)和動態(tài)監(jiān)控，完成各種復(fù)雜的控制功能，并且同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性，節(jié)約控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)間。,5. PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合 現(xiàn)場總線是指安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。它與PLC可以組成廉價(jià)的DCS系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng) ）。 6. 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的編程軟件取代編程器 隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來越多的用戶使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的編程軟件進(jìn)行編程。編程軟件可以對PLC控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 。此外，編程軟件在屏幕上可直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖等，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。,1.5 可編程控制器與繼電器控制的區(qū)別 1.5.1 繼電器控制系統(tǒng)的組成 一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)，由輸入部分、輸出部分和控制部分組成 。 1.5.2 PLC控制系統(tǒng)的組成 由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成 。 1.5.3 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 1. 組成器件不同 繼電器控制系統(tǒng)由許多真正的硬件繼電器組成，而PLC的控制系統(tǒng)由許多所謂的“軟繼電器”組成。 2. 觸點(diǎn)數(shù)量不同 硬件繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，而PLC中每只“軟繼電器”供編程使用的觸點(diǎn)數(shù)有無數(shù)對。,3. 實(shí)施控制的方法不同 在繼電器控制線路中，要實(shí)現(xiàn)某種控制是通過各種繼電器之間的硬接線解決的 ，它的功能專一，不夠靈活。而PLC控制是通過梯形圖（軟件功能）解決的，所以其靈活多變。 4. 工作方式不同 繼電器控制系統(tǒng)采用硬邏輯的并行工作方式，而PLC采用掃描工作方式 。,1.6 可編程控制器的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 1.6.1 可編程控制器的編程語言 PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序的需求。它提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）等幾種。 1. 梯形圖（LAD） 梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似 。 2. 語句表（STL） 語句表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表可編程控制器的某中操作功能。每個(gè)語句由地址（步序號）、操作碼（指令）和操作數(shù)（數(shù)據(jù)）三部分組成。,3. 順序功能圖（SFC） 順序功能圖是一種位于其它編程語言之上的圖形語言，使用它可以對具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。 4. 功能塊圖（FBD） 功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程語言，它由與門、或門、非門、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器等邏輯符號組成。 5. 結(jié)構(gòu)文本（ST） 結(jié)構(gòu)文本是為IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡捷和緊湊。,傳統(tǒng)繼電器控制線路圖與PLC梯形圖,順序功能圖,1.6.2 編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用 語句表中的邏輯關(guān)系很難一眼看出，程序比較難閱讀，所以在設(shè)計(jì)由復(fù)雜的開關(guān)量控制的程序時(shí)，一般使用梯形圖，語句表可在處理某些不能用梯形圖處理的問題時(shí)使用。 1.6.3 可編程控制器的程序結(jié)構(gòu) 廣義上的可編程控制器程序由三部分組成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊。,1.7 可編程控制器的性能指標(biāo) PLC的性能指標(biāo)是用戶評價(jià)和選購機(jī)型的依據(jù) ，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮： 1. 處理器性能指標(biāo) 主要反映出CPU的類型、用戶程序存儲器容量、可連接的I/O總點(diǎn)數(shù)、指令長度、指令條數(shù)、掃描速度等。 2. 存儲容量 存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。 3. I/O點(diǎn)數(shù)及I/O模板技術(shù)指標(biāo) 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)是PLC所支持的輸入信號和輸出信號的總和,4. 掃描速度 掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度 。 5.指令的功能和數(shù)量 指令功能的強(qiáng)弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標(biāo)