控制基礎(chǔ)及技術(shù)應(yīng)用 2

PLC控制技術(shù)應(yīng)用工作手冊式教程項目1PLC控制電動機(jī)啟保停項目1

PLC控制電動機(jī)啟保停PLC控制技術(shù)應(yīng)用工作手冊式教程項目1PLC控制電動機(jī)啟保停項目1

PLC控制電動機(jī)啟保停知識目標(biāo)：1.了解可編程控制器的應(yīng)用及發(fā)展；2.掌握可編程控制器的組成結(jié)構(gòu)及特點；3.理解PLC的工作原理；4.掌握PLC的工作方式。5.認(rèn)識S7-300/400硬件系統(tǒng)的各個模塊的基本知識；6.掌握S7-300/400硬件系統(tǒng)的各個模塊的特性和技術(shù)規(guī)范；7.了解TIA博途軟件對計算機(jī)的要求；S7-300/400是國內(nèi)應(yīng)用最廣、市場占有率最高的大中型PLC。使用S7-300/400，需要掌握以下技能：

（1）了解S7-300/400的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信功能。

（2）熟練操作S7-300/400的編程軟件TIA博途，用它完成對硬件和網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)、編程、調(diào)試和故障診斷等操作。

（3）熟悉S7-300/400的指令系統(tǒng)和程序結(jié)構(gòu)，能閱讀和理解PLC的用戶程序。

（4）能編寫、修改和調(diào)試用戶程序。怎樣學(xué)習(xí)S7-300/400PLC?強(qiáng)調(diào)動手，強(qiáng)調(diào)實際操作！KM2SB1SB3FRQFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1

繼電接觸器電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路1.1PLC的基礎(chǔ)知識QFRFUM3

~~~KM1KM2M+0VM10.00.10.20.30.4…S7-200CPULNCOM00.00.10.20.3…SB1SB2SB3KM1KM2KM1KM2PLC電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路I0.0Q0.0I0.1I0.2Q0.1Q0.0I0.1Q0.1I0.0I0.2Q0.0Q0.1PLC電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序()()繼電器控制線路的缺點（1）

繼電器接點間、接點與線圈間存在著大量的連接導(dǎo)線，因而使控制功能單一，更改困難。（2）

大量的繼電器元器件需集中安裝在控制柜內(nèi)，因而使設(shè)備體積龐大，不宜搬運。（3）

繼電器接點的接觸不良、導(dǎo)線的連接不牢等會導(dǎo)致設(shè)備故障的大量存在，且查找、排除故障困難，使系統(tǒng)的可靠性降低。繼電器動作時固有的電磁時間，使系統(tǒng)的動作速度較慢。20世紀(jì)60年代末期，美國汽車制造工業(yè)競爭十分激烈，為了適應(yīng)市場從少品種大批量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，為了盡可能減少轉(zhuǎn)變過程中控制系統(tǒng)的設(shè)計制造時間，減少經(jīng)濟(jì)成本，1968年美國通用汽車公司（GeneralMotors,GM）公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代生產(chǎn)線上的繼電接觸器控制系統(tǒng)1969年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，首先研制出了世界上第一臺可編程序控制器PDP-14，用于通用汽車公司的生產(chǎn)線，取得了滿意的效果。由于這種新型工業(yè)控制裝置可以通過編程改變控制方案，且專門用于邏輯控制，所以人們稱這種新的工業(yè)控制裝置為可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱為PLC。PLC的產(chǎn)生：PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在經(jīng)歷了幾代的發(fā)展過程？

第二代PLC（1973～1975年）：采用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，增加了數(shù)字運算、傳送、比較等功能，能實現(xiàn)模擬量的控制，開始具備自診斷功能，初步形成系列化。

從PLC產(chǎn)生到現(xiàn)在，已發(fā)展到第四代產(chǎn)品。其過程基本可分為：

第一代PLC（1969～1972年）：大多用一位機(jī)開發(fā)，用磁芯存儲器存儲，只具有單一的邏輯控制功能，機(jī)種單一，沒有形成系列化。

第四代PLC（1983年～現(xiàn)在）：不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC(reducedinstructionsetcomputer)精簡指令系統(tǒng)CPU等高級CPU，而且在一臺PLC中配置多個微處理器，進(jìn)行多通道處理，同時生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模塊，使得第四代PLC產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正名符其實的多功能控制器。

第三代PLC（1976～1983年）：隨著高性能微處理器及位片式CPU在PLC中大量的使用，PLC的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展，增加了多種特殊功能，如浮點數(shù)的運算、三角函數(shù)、表處理、脈寬調(diào)制輸出等，自診斷功能及容錯技術(shù)發(fā)展迅速。

由于PLC的發(fā)展，使其功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍，因而用“PLC”已不能描述其多功能的特點。1980年，美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)給它起了一個新的名稱，叫"programmablecontroller”，簡稱PC。由于PC這一縮寫在我國早已成為個人計算機(jī)(personalcomputer)的代名詞，為避免造成名詞術(shù)語混亂，因此在我國仍沿用PLC表示可編程控制器。

正是由于PLC具有多種功能，并集三電（電控裝置、電儀裝置、電氣傳動控制裝置）于一體，使得PLC在工廠中備受歡迎，用量高居首位，成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。硬件軟件+1.1.1PLC的組成中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴(kuò)展接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口1.PLC的硬件系統(tǒng)(一)PLC的硬件系統(tǒng)中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴(kuò)展接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口中央處理單元PLC的中央處理單元主要由微處理器CPU、存儲器ROM/RAM和微處理器I/O接口組成。

⑴微處理器CPUCPU作為整個PLC的核心起著總指揮的作用，是PLC的運算和控制中心。。

⑵存儲器RAM/ROM

存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其它一些信息。

⑶微處理器I/O接口它一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)微處理器及存儲器與外部設(shè)備的信息交換。中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴(kuò)展接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口

這是PLC與被控設(shè)備相連接的接口電路。用戶設(shè)備需輸入PLC的各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)以及其它一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量(要通過模數(shù)變換進(jìn)入機(jī)內(nèi))等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理單元能夠接收和處理的信號。

輸出接口電路將中央處理單元送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸入輸出接口

PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁開關(guān)量輸入單元開關(guān)量輸出單元直流輸入單元交流輸入單元晶體管輸出單元晶閘管輸出單元繼電器輸出單元

I/O單元

輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾。COM光電三極管發(fā)光二極管直流電源輸入端子+–PLCIn+24V–發(fā)光二極管直流輸入電路M+5VLEDSR3R1AR2C→→T

內(nèi)部電路濾波→→→→光電耦合

外部開關(guān)輸入點的狀態(tài)顯示

輸入點公共端交流輸入電路LED+5VA→→R2～MSCR1內(nèi)部電路R3濾波→→→→光電耦合

輸入點的狀態(tài)顯示

外部開關(guān)輸入點繼電器輸出（2）輸出接口電路：以繼電器形式為例：PLC內(nèi)部電路內(nèi)部電路K+交流電源或直流電源QL+-晶體管輸出電路T2LED→→DFU+5V內(nèi)部電路T1R1R2R3負(fù)載→→光電耦合

輸出點的狀態(tài)顯示

公共端輸出點晶閘管輸出電路LEDR2

C→→

TFU～內(nèi)部電路R1負(fù)載→→光電耦合

輸出點的狀態(tài)顯示

公共端輸出點繼電器輸出電路LED

K～

R內(nèi)部電路→→負(fù)載輸出點的狀態(tài)顯示

繼電器

機(jī)械觸點

公共端輸出點中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴(kuò)展接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口

中小型的PLC輸入輸出接口都是與中央處理單元CPU制造在一起的，為了滿足被控設(shè)備輸入輸出點數(shù)較多的要求，常需要擴(kuò)展數(shù)字量輸入輸出模塊；為了滿足模擬量控制的需要，常需要擴(kuò)展模擬量輸入輸出模塊，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊等；I/O擴(kuò)展接口就是為連接各種擴(kuò)展模塊而設(shè)計的。I/O擴(kuò)展接口的連接中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴(kuò)展接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口

通信接口用于PLC與計算機(jī)、PLC、變頻器、觸摸屏等智能設(shè)備之間的連接，以實現(xiàn)PLC與智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。1.PLC的硬件系統(tǒng)通信接口的連接輸入輸出接口I/O擴(kuò)展接口中央處理單元編程器接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口

用于將編程器與PLC進(jìn)行連接，以實現(xiàn)編程器對PLC的操作。1.PLC的硬件系統(tǒng)中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴(kuò)展接口電源編程器系統(tǒng)總線通信接口

編程器用作用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)，它經(jīng)過編程器接口與中央處理器單元聯(lián)系，完成人機(jī)對話操作。

1.PLC的硬件系統(tǒng)1)系統(tǒng)程序

系統(tǒng)程序是用來控制和完成PLC各種功能的程序，這些程序是由PLC制造廠家用相應(yīng)CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM中。它包括

●系統(tǒng)管理程序

●用戶指令解釋程序

●供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊2.PLC的軟件組成●系統(tǒng)管理程序

系統(tǒng)管理程序主要功能是運行時序分配管理、存儲空間分配管理和系統(tǒng)自檢等。●用戶指令解釋程序

用戶指令解釋程序?qū)⒂脩艟幹频膽?yīng)用程序翻譯成機(jī)器指令供CPU執(zhí)行。●供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊

標(biāo)準(zhǔn)程序模塊具有獨立的功能，使系統(tǒng)只需調(diào)用輸入、輸出、特殊運算等程序模塊即可完成相應(yīng)的具體工作。2)用戶程序

用戶程序是用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求、使用PLC生產(chǎn)廠家提供的專門編程語言而自行編制的應(yīng)用程序。它包括：

●開關(guān)量邏輯控制程序

●模擬量運算控制程序

●閉環(huán)控制程序

●工作站初始化程序2.PLC的軟件組成

工作站初始化程序是用戶為PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息管理而編制的初化程序，在PLC廠商提供的通信程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，一般采用高級語言實現(xiàn)。●開關(guān)量邏輯控制程序

開關(guān)量邏輯控制程序一般采用PLC生產(chǎn)廠商提供的如梯形圖、語句表等編程語言編制。●模擬量運算控制和閉環(huán)控制程序

模擬量運算控制和閉環(huán)控制程序是大中型PLC系統(tǒng)的高級應(yīng)用程序，通常采用PLC廠商提供的相應(yīng)程序模塊及主機(jī)的匯編語言或高級語言編制。●工作站初始化程序

什么是可編程序控制器？它有哪些主要特點？簡述PLC的發(fā)展過程。簡述PLC的組成。簡述目前在我國應(yīng)用的PLC有哪些主流品牌。鞏固練習(xí)1.11.1.2PLC的工作原理PLC的循環(huán)掃描工作過程

接線程序控制與存儲程序控制

1.接線程序控制與存儲程序控制

繼電接觸器控制系統(tǒng)，又稱為接線程序控制系統(tǒng)，是通過電器元器件的固定接線來實現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。1.接線程序控制與存儲程序控制

在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應(yīng)的控制程序，并寫入PLC的程序存儲器中。系統(tǒng)運行時，PLC將程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制被控對象工作。這種控制稱為存儲程序控制。2

.

PLC的循環(huán)掃描工作過程掃描工作分為5個階段自診斷階段通信處理階段掃描輸入階段

執(zhí)行程序階段刷新輸出階段

PLC的循環(huán)掃描工作過程

掃描工作一般分為：讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、自診斷檢查和寫輸出等過程，CPU反復(fù)不停地分階段處理上述各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為循環(huán)掃描。

執(zhí)行用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了執(zhí)行用戶程序和讀輸入、寫輸出的內(nèi)容。

PLC最主要的工作方式是循環(huán)掃描（周期掃描）

PLC在運行工作狀態(tài)，執(zhí)行如上所述的一次掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1～100ms。掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和CPU的運算速度有很大的關(guān)系。用戶程序較長時，指令執(zhí)行的時間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。設(shè)置各異常繼電器異常：(ERR/ALM)LED燈亮警告：(ERR/ALM)LED閃爍異常或警告？無有異常檢查結(jié)果正常？掃描周期監(jiān)視時間預(yù)置執(zhí)行用戶程序程序結(jié)束？(END命令？)NoYes掃描周期固定值設(shè)定檢查有固定值設(shè)置？等待設(shè)定掃描周期到計算掃描周期

I/O

刷新正常異常警告接通電源初始化I/O外設(shè)端口服務(wù)初始化I/O、內(nèi)部輔助、特殊輔助、輔助記憶繼電器區(qū)域清零定時器預(yù)置識別擴(kuò)展單元公共處理執(zhí)行用戶程序掃描周期計算處理刷新硬件、用戶程序內(nèi)存檢查外設(shè)端口服務(wù)循環(huán)掃描工作流程PLC接通電源

初始化硬件檢查正常？異常報警異常處理掃描周期監(jiān)視執(zhí)行用戶程序程序結(jié)束？掃描周期檢查有固定設(shè)置？等待掃描周期計算

I/O刷新外設(shè)端口服務(wù)異常

公共處理

執(zhí)行用戶程序掃描周期計算刷新端口服務(wù)

(1)PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能①PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。②按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果存入元件映象寄存器。③計算掃描周期。若正常，則進(jìn)行下一步；若不正常，則報警并作處理。母線④I/O刷新階段。⑤外設(shè)端口服務(wù)。讀輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。訪問外設(shè)端口連接的外部設(shè)備。讀讀讀寫寫執(zhí)行用戶程序

I/O刷新I/O刷新

I/O刷新I/O刷新

(2)PLC執(zhí)行用戶程序的過程(3)PLC控制的原理等效電路圖SB1SB2ST公共端公共端輸入部分輸出端子輸入端子用戶程序輸出部分主電路KMFUFR

M3~Q~KMPLC~SB1SB2KMSTI0.0I0.1I0.2Q0.01LL+~KM線圈通電SB1閉合I0.0

閉合接點閉合KMFUFR

M3~QKM通電KM通電觸點閉合電動機(jī)轉(zhuǎn)觸點閉合SB2STSB1KMPLC~SB2STI0.0I0.1I0.2Q0.01L1M~KM線圈斷電I0.1斷開接點斷開KMFUFR

M3~QKM通電KM斷電觸點斷開電動停轉(zhuǎn)觸點斷開SB2STSB2閉合PLC~SB2STI0.0I0.1I0.2Q0.01L1MKM鞏固練習(xí)1.21.I/O總點數(shù)

I/O總點數(shù)是衡量PLC接入信號和可輸出信號的數(shù)量。PLC的輸入輸出有開關(guān)量和模擬量兩種。其中開關(guān)量用最大I/O點數(shù)表示，模擬量用最大I/O通道數(shù)表示。2.存儲器容量

存儲器容量是衡量可存儲用戶應(yīng)用程序多少的指標(biāo)，通常以字或K字為單位。一般的邏輯操作指令每條占1個字，定時器、計數(shù)器移位操作等指令占2個字，而數(shù)據(jù)操作指令占2~4個字。1.PLC的性能指標(biāo)1.1.3PLC的性能、特點及分類3.編程語言

編程語言是可編程控制器廠家為用戶設(shè)計的用于實現(xiàn)各種控制功能的編程工具，它有多種形式，常見的是梯形圖編程語言及語句表編程語言，另還有邏輯圖編程語言、布爾代數(shù)編程語言等。4.掃描時間

掃描時間是指執(zhí)行1000條指令所需要的時間。一般為10ms左右，小型機(jī)可能大于40ms。5.內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量

內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量是衡量PLC硬件功能的一個指標(biāo)。它主要用于存放變量的狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還提供大量的輔助寄存器如定時器/計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)寄存器等，以便用戶編程使用。6.通訊能力

通訊能力是指可編程控制器與可編程控制器、可編程控制器與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送及交換能力，它是工廠自動化的必備基礎(chǔ)。目前生產(chǎn)的可編程控制器不論是小型機(jī)還是中大型機(jī)，都配有一至兩個、甚至更多個通訊端口。7.智能模塊

智能模塊是指具有自己的CPU和系統(tǒng)的模塊。它作為PLC中央處理單元的下位機(jī)，不參與PLC的循環(huán)處理過程，但接受PLC的指揮，可獨立完成某些特殊的操作。如常見的位置控制模塊、溫度控制模塊、PID控制模塊、模糊控制模塊等等。2.PLC的特點PLC的特點可靠性多功能性模塊結(jié)構(gòu)易編程性3.PLC的分類按安裝結(jié)構(gòu)分模塊式一體式疊裝式按點數(shù)功能分中型機(jī)小型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)：128點以下中型機(jī)：128-512點大型機(jī)：512點以上根據(jù)其外形和安裝結(jié)構(gòu)分

單元式結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)非常緊湊。它把可編程控制器的三大組成部分都裝在一個金屬或塑料外殼之中，即它將所有的電路都裝入一個模塊內(nèi)，構(gòu)成一個整體。這樣，體積小，成本低，安裝方便。為了達(dá)到輸入／輸出點數(shù)靈活配置及易于擴(kuò)展的目的，某一系列的產(chǎn)品通常都由不同點數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元構(gòu)成。1）一體式結(jié)構(gòu)(單元式)2）模塊式結(jié)構(gòu)模塊式可編程控制器采用搭積木的方式組成系統(tǒng)，在一個機(jī)架上插上CPU、電源、I／O模塊及特殊功能模塊，構(gòu)成一個總I／O點數(shù)很多的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。3）疊裝式以上兩種結(jié)構(gòu)各有特色。前者結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，體積小巧，易于與機(jī)床、電控柜相聯(lián)成一體，但由于其點數(shù)有搭配關(guān)系，加之各單元尺寸大小不一致，因此不易安裝整齊。后者點數(shù)配置靈活，又易于構(gòu)成較多點數(shù)的大系統(tǒng)，但尺寸較大，難于與小型設(shè)備相聯(lián)。為此，有些公司開發(fā)出疊裝式結(jié)構(gòu)的PLC，它的結(jié)構(gòu)也是各種單元、CPU自成獨立的模塊，但安裝不用機(jī)架，僅用電纜進(jìn)行單元間聯(lián)接，且各單元可以一層層地疊裝。這樣，既達(dá)到了配置靈活的目的，又可以做得體積小巧。按點數(shù)、功能分1）小型PLC

小型PLC又稱為低檔PLC。這類PLC的規(guī)模較小，它的輸入輸出點數(shù)一般從20點到128點。其中輸入輸出點數(shù)小于64點的PLC又稱為超小型機(jī)。用戶存儲器容量小于2KB，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能，有些還有少量的模擬量I/O、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)程I/O和通信等功能，可用于開關(guān)量控制、定時／計數(shù)控制、順序控制及少量模擬量控制等場合，通常用來代替繼電器—接觸器控制，在單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程中使用。2）中型PLC

中型PLC的I/O點數(shù)通常在120點至512點之間，用戶程序存儲器的容量為2KB～8KB，除具有小型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、數(shù)字計算、過程參數(shù)調(diào)節(jié)如比例、積分、微分(PID)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程I/O及通信聯(lián)網(wǎng)功能。適用于既有開關(guān)量又有模擬量的較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如大型注塑機(jī)控制、配料和秤重等中小型連續(xù)生產(chǎn)過程控制3）大型PLC

大型PLC又稱為高檔PLC，I/O點數(shù)在512點以上，其中I/O點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，用戶程序存儲器容量在8KB以上，除具有中型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。由于大型PLC具有比中小型PLC更強(qiáng)大的功能，因此一般用于大規(guī)模過程控制、分布式控制系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)等場合。4.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域(1)邏輯量控制

這是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實例，如機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運輸機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)的控制、電梯的控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器(電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等)自動裝配線的控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動生產(chǎn)線的控制等。(2)模擬量控制

PLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量I／O模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能，運用PID子程序或使用專用的智能PID模塊，可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)過程控制。隨著PLC規(guī)模的擴(kuò)大，控制的回路己從幾個增加到幾十個甚至上百個，可以組成較復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC的模擬量控制功能已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個行業(yè)，例如自動焊機(jī)控制、鍋爐運行控制、連軋機(jī)的速度和位置控制等都是典型的閉環(huán)過程控制的應(yīng)用場合。(3)運動控制

運動控制是指PLC對直線運動或圓周運動的控制，也稱為位置控制，早期PLC通過開關(guān)量I/O模塊與位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接來實現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運動控制模塊來完成。目前，PLC的運動控制功能廣泛應(yīng)用在金屬切削機(jī)床、電梯、機(jī)器人等各種機(jī)械設(shè)備上，典型的如PLC和計算機(jī)數(shù)控裝置(CNC)組合成一體，構(gòu)成先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床。(4)數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學(xué)運算(函數(shù)運算、矩陣運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人的控制系統(tǒng)等。(5)通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)是指PLC與PLC之間、PLC與上位計算機(jī)或其他智能設(shè)備間的通信，利用PLC和計算機(jī)的RS-232或RS-422接口、PLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡(luò)。1.2.1LOGO!簡介1.2.2S7-200簡介1.2.3S7-1200簡介1.2.4S7-300/400簡介1.2.5S7-1500簡介任務(wù)1.2認(rèn)識西門子S7家族產(chǎn)品PLC控制技術(shù)應(yīng)用工作手冊式教程項目1PLC控制電動機(jī)啟保停【知識1.4】認(rèn)識S7-400硬件系統(tǒng)【知識1.3】認(rèn)識S7-300硬件系統(tǒng)

PLC控制技術(shù)應(yīng)用工作手冊式教程項目1PLC控制電動機(jī)啟保停一、硬件結(jié)構(gòu)S7-300/400PLC外型圖一、硬件結(jié)構(gòu)一、硬件結(jié)構(gòu)一、硬件結(jié)構(gòu)一、硬件結(jié)構(gòu)一、硬件結(jié)構(gòu)一、硬件結(jié)構(gòu)一、硬件結(jié)構(gòu)1.機(jī)架(RACK)

160毫米、482毫米、530毫米、830毫米、2000毫米

一、硬件結(jié)構(gòu)2．電源模塊(PS)

PS305電源模塊是直流供（24V)PS307交流供電220V輸出電流有2A、5A和10A

一、硬件結(jié)構(gòu)3．中央處理器(CPU)

（1）緊湊型CPUCPU313C、CPU314C集成了數(shù)字量和模擬量的I/O通道

CPU313C-2DP集成了DI/DO和一個PROFIBUS-DP接口

CPU314C-2DP集成了DI/DO、AI/AO和一個PROFIBUS-DP接口

一、硬件結(jié)構(gòu)3．中央處理器(CPU)

（2）標(biāo)準(zhǔn)型CPU

標(biāo)準(zhǔn)型CPU為模塊式結(jié)構(gòu)，未集成I/O功能，標(biāo)準(zhǔn)型CPU有CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/DP

I/O模塊PSCPU一、硬件結(jié)構(gòu)3．中央處理器(CPU)

（3）故障安全型CPU故障安全型CPU適用于對安全要求極高的場合，它可在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時立即進(jìn)入安全模式，保證人與設(shè)備的安全，不需要對故障安全I(xiàn)/O進(jìn)行額外的布線，就可以實現(xiàn)與故障安全有關(guān)的通信；故障安全型CPU有CPU3-15F-2DP、CPU315F-2PN/DP、CPU317F-2DP、CPU317F-2PN/DP等。技術(shù)功能型CPU具有智能技術(shù)與運動控制功能，可滿足能滿足系列化機(jī)床、特殊機(jī)床以及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動化系統(tǒng)，控制任務(wù)和運動控制任務(wù)；與集中式I/O和分布式I/O一起，可用作生產(chǎn)線上的中央控制器；運動控制型CPU有CPU315T-2DP、CPU317T-DP等。（4）技術(shù)功能型CPU（5）SIPLUS寬溫度型CPUSIPLUSS7-300寬溫度型用于惡劣環(huán)境條件下的PLC，擴(kuò)展溫度范圍從-25°C到+70°C，SIPLUSS7-300寬溫度型CPU有

SIPLUSCPU312C、SIPLUSCPU313C、SIPLUSCPU314、SIPLUSCPU315-2DP、SIPLUSCPU315-2PN/DP、SIPLUSCPU317-2PN/DP、SIPLUSCPU315F-2DP、SIPLUSCPU317F-2DP等。一、硬件結(jié)構(gòu)3．中央處理器(CPU)

訂貨號CPU型號STEP7

硬件組態(tài)一、硬件結(jié)構(gòu)3．中央處理器(CPU)

CPU模塊操作

RUN-P:可編程運行模式

RUN:運行模式

STOP:停機(jī)模式

MRES:存儲器復(fù)位模式

使CPU回到初始狀態(tài)

出錯／故障燈

電池不足強(qiáng)置狀態(tài)停止電源運行一、硬件結(jié)構(gòu)3．中央處理器(CPU)

存儲卡MCC作用：存儲PLC程序和數(shù)據(jù)選擇：MMC卡容量>CPU的內(nèi)存容量

256KB、1MB、2MB、4MB、8MB

注意：①CPU本身不帶MMC卡，需另外購買

②不能帶電插拔一、硬件結(jié)構(gòu)4．信號模塊(SM)

DI：數(shù)字量輸入模塊------SM321DO：數(shù)字量輸出模塊-----SM322AI：模擬量輸入模塊------SM331AO：模擬量輸出模塊------SM332DI/DO：數(shù)入/數(shù)出------SM323AI/AO：模入/模出------SM3344個模擬量輸入2個模擬量輸出一、硬件結(jié)構(gòu)（1）數(shù)字量輸入模塊SM3214．信號模塊(SM)

直流輸入：24V電源交流輸入：220V注意：SM321不同類型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與接線方式有一定的區(qū)別。接線時看要實際面板接線圖（2）數(shù)字量輸出模SM331繼電器輸出型晶體管輸出型可控硅輸出型繼電器輸出型模塊既可驅(qū)動直流負(fù)載也可驅(qū)動交流負(fù)載，其導(dǎo)通電阻小，過載能力強(qiáng)，但響應(yīng)速度慢，不適宜動作頻繁的場合；晶體管輸出型模塊只能驅(qū)動直流負(fù)載，過載能力差，響應(yīng)速度快，利用高速計數(shù)器時必須用晶體管輸出型模塊；晶閘管輸出型模塊只能驅(qū)動交流負(fù)載，過載能力差，響應(yīng)速度快。輸入/輸出接線輸入/輸出接線一、硬件結(jié)構(gòu)5．功能模塊(FM)

6．通信模塊(CP)

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的CP342-5；工業(yè)以太網(wǎng)的CP343-1一、硬件結(jié)構(gòu)7．接口模塊(IM)

●IM360連接在主機(jī)架，IM361裝在擴(kuò)展機(jī)架上

●PLC通過主機(jī)架和3個擴(kuò)展機(jī)架，最多可以配置32個模塊●PLC通過主機(jī)架可以配置8個模塊

I/O模塊地址的確定數(shù)字I/O模塊每個槽劃占4B（等于32個I/O點）模擬I/O模塊每個槽劃占16B（等于8個模擬量通道），每個模擬量輸入通道或輸出通道的地址總是一個字地址。模擬量I/O模塊地址的確定鞏固練習(xí)2二、S7-300安裝

1號槽電源

2號槽CPU

3號槽空

4號～８槽不作規(guī)定二.S7-300安裝

安裝導(dǎo)軌

安裝電源和CPU模塊安裝信號模塊

安裝前連接器

插入標(biāo)簽條和槽號標(biāo)簽接線

（1）安裝導(dǎo)軌將導(dǎo)軌用螺釘固定在機(jī)柜的合適位置上，安裝導(dǎo)軌時應(yīng)留有足夠的空間用于安裝模塊和散熱（模板上下至少應(yīng)有40mm的空間，左右至少20mm空間）（2）安裝電源和CPU模塊將電源模塊（PS）安裝在導(dǎo)軌的最左端，接著在其右側(cè)安裝CPU模塊。①電源模塊安裝在導(dǎo)軌上，用螺釘旋具擰緊電源模塊上的螺釘，將電源模塊固定在導(dǎo)軌上。②總線連接器插入CPU模塊背部的總線連接插槽中，將CPU模塊安裝在導(dǎo)軌上電源模塊的旁邊，用螺釘旋具擰緊CPU模塊的螺釘，將CPU模塊固定在導(dǎo)軌上。③將SIYIATIC微存儲卡（MMC）插人CPU模塊的插槽中。（3）安裝信號模塊說明：每個模塊（除CPU外）都有一個總線連接器。在插入總線連接器時，必須從CPU開始。為此，應(yīng)取出最后一個模塊的總線連接器，將總線連接器插入另一個模塊；最后一個模塊不用安裝總線連接器。按照接口模塊（如果不需要擴(kuò)展機(jī)架可以不接）、信號模塊（一般先接輸入模塊再接輸出模塊）和功能模塊的順序，將所有模塊懸掛在導(dǎo)軌上，將模塊滑到左邊的導(dǎo)軌上，然后向下回轉(zhuǎn)模塊，再擰緊模塊上的螺釘將其固定在導(dǎo)軌上。（4）安裝前連接器打開信號模塊的前蓋板，將前連接器置于接線位置。將前連接器推入正確的位置，擰緊連接器中心的固定螺釘。（5）插入標(biāo)簽條和槽號標(biāo)簽槽號標(biāo)簽（7）機(jī)柜選型與安裝（6）接線S7-300一般結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)供電和接地安裝注意事項①不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；

②接地端子應(yīng)獨立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線截面不小于2mm2；③輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；④一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；⑤輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時宜選用），輸出可直接帶輕負(fù)載（LED指示燈等）；⑥PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞PLC;⑦輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)生誤動作；信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；為保證信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi)；擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離動力線、高壓設(shè)備等。⑧接通/斷開的時間要大于PLC掃描時間；⑨PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。三.S7-４00認(rèn)知

●機(jī)架：18個插槽

●電源：一定要西門子電源,

備用電池3.6V

●CPU：多個CPU●I/O：多個I/O●通信模塊：多個●IM接口：1個S7-400PLC硬件系統(tǒng)1--電源模塊2--備用電源模塊3--模式開關(guān)4--指示燈5--存儲卡6--前連接器7-CPU18-CPU29一擴(kuò)展模塊10-1/0模塊11--IM接口模塊

S7-400PLC有3大類：標(biāo)準(zhǔn)S7-400PLC、S7-400H硬件冗余系統(tǒng)和S7-400F/FH系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)S7-400PLC廣泛適用于過程工業(yè)和制造業(yè)，具有大數(shù)據(jù)量的處理能力，能協(xié)調(diào)整個生產(chǎn)系統(tǒng)，支持等時模式，可靈活、自由地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，支持帶電熱插拔，具有不停機(jī)添加/修改分布式I/0等特點。S7-400H硬件冗余系統(tǒng)非常適用于過程工業(yè)，可降低故障停機(jī)成本，具有雙機(jī)熱備份，避免停機(jī)；可無人值守運行，且雙CPU切換時間低于100ms，同時還有先進(jìn)的事件同步冗余機(jī)制。S7-400F/FH系統(tǒng)是基于S7-400H硬件冗余系統(tǒng)的，實現(xiàn)了對人身、機(jī)器和環(huán)境的最高安全性，符合IEC61508SIL3安全規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)程序與故障安全程序在CPU中同時運行。CPU412-1、CPU412-2和CPU412-2PN適用于中等性能范圍的小型自動化系統(tǒng)。CPU414-2、CPU414-3和CPU412-3PN/DP適用于中等性能范圍的小型自動化系統(tǒng)，它滿足對程序規(guī)模和指令處理速度及通信要求高的場合。S7-400系列PLC分類：（1）機(jī)架

機(jī)架上已含有背板總線，模塊安裝在機(jī)架上后，機(jī)架上的總線會將各模塊連接起來。為各模塊提供電源。S7-400PLC有7種類型的機(jī)架，分別是UR1、UR2、ER1、ER2、C