PLC的基本工作原理及其S编程.docx
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PLC的基本工作原理及其S编程.docx
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PLC的基本工作原理及其S编程
PLC的基本工作原理及其S7-200编程
导读:
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PLC的基本工作原理及其S7-200编程
第一章实验基础入门篇
1.1PLC入门知识
1.1.1概述
可编程序控制器是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充的原则设计
PLC与传统的继电器逻辑相比:
1、可靠性高、逻辑功能强、体积小。
2、在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合,PLC无需增加硬设备。
3、随着要求的变更PLC对程序修改方便。
继电器线路要想改变控制功能,必须变更硬接线,灵活性差。
4、具有网络通讯功能,可附加高性能模块对模拟量进行处理,实现各种复杂控制功能。
PLC与工业控制计算机相比
1、PLC继承了继电器系统的基本格式和习惯,对于有继电器系统方面知识和经验的人来说,尤其是现场的技术人员,学习起来十分方便。
2、PLC一般是由电气控制器的制造厂家研制生产,各厂家的产品不通用。
工业控制机是由通用计算机推广应用发展起来的,一般由微机厂、芯片及板卡制造厂开发生产。
它在硬件结构方面的突出优点是总线标准化程度高,产品兼容性强。
3、PLC的运行方式与工业控制机不同,微机的许多软件不能直接使用。
工业控制机可使用通用微机的各种编程语言,对要求快速、实时性强、模型复杂的工业对象的控制占有优势。
但它要求使用者具有一定的计算机专业知识。
1.2PLC各部分的作用
1.2.1CPU
●诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。
●采集现场的状态或数据,并送人PLC的寄存器中。
●逐条读取指令,完成各种运算和操作。
●将处理结果送至输出端。
●响应各种外部设备的工作请求。
1.2.1存储器
●系统程序存储器:
用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。
PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中,用户不能更改。
●用户存储器:
包括用户程序存储区及工作数据存储区。
这类存储器一
般由低功耗的CMOS-RAM构成,其中的存储内容可读出并更改。
注意:
PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户
程序存储器而言的。
1.1.1输入输出接口电路
●输入接口电路:
采用光电耦合电路,将限位开关、手动开关、编码器等
现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。
●输出接口电路:
采用光电耦合电路,将CPU处理过的信号转换成现场需
要的强电信号输出,以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。
1.2.2电源
PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。
许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源,不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用,而且还可为输入设备提供标准电源。
1.2.3输入输出I/0扩展接口
若主机单元的I/O点数不能满足需要时,可通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与主机相连,以增加I/O点数。
PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。
1.3PLC的基本工作原理
与微机等待命令的工作方式不同,PLC采用循环扫描的工作方式
CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描,如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。
一个扫描周期主要分为三个阶段:
1.输入刷新阶段
2.程序执行阶段
3.输出刷新阶段
由于输入刷新阶段是紧接输出刷新阶段后马上进行的,所以亦将这两个阶段统称为I/O刷新阶段。
实际上,除了执行程序和I/O刷新外,PLC还要进行各种错误检测(自诊断功能)并与编程工具通讯,这些操作统称为“监视服务”。
一般在程序执行后进行。
扫描周期的长短主要取决于程序的长短。
由于每一个扫描周期只进行一次I/0刷新,故使系统存在输入、输出滞后现象。
这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响,反而可以增强系统的抗干扰能力。
但对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统,就需要精心编制程序,必要时采用一些特殊功能,以减少因扫描周期造成的响应滞.
S7-200PLC系统是紧凑型可编程序控制器。
系统的硬件构架由成系统的CPU模块和丰富的扩展模块组成。
它能够满足各种设备的自动化控制需求。
S7-200除具有PLC基本的控制功能外,更在如下方面具有独到之处。
●功能强大的指令集
指令内容包括位逻辑指令、计数器、定时器、复杂数学运算指令、PID指令、字符串指令、时钟指令,以及和智能模块配合的专用指令等。
●丰富强大的通讯功能
S7-200提供了近10种通讯方式以满足不同的应用需求,从简单的S7-200之间的通讯到S7-200通过PROFIBUS-DP网络通讯,甚至到S7-200通过以太网通讯。
在联网需要已日益成为必需的今天,强大的通讯无疑会使S7-200为更多的用户服务。
可以说,S7-200的通讯功能已经远远超过了小型PLC的整体通讯水平。
●编程软件的易用性
STEP7-MICRO/WIN32编程软件为用户提供了开发、编辑和监控的良好编程环境。
全中文的界面、中文的在线帮助信息、WINDOWS的界面网络以及丰富的编程向导,能使用户快速进入状态,得心应手。
用户输入设备
1.4S7-200编程软件
1.4.1安装条件
STEP7-MICRO/WIN32V3.2可以在MICROSOFT公司出品的如下操作系统环境下安装:
●WINDOWS95
●WINDOWS98IIVISI/ON
●WINDOWSNT,VERSI/ON4.0,SP6
●WINDOWSMEEDITI/ON;
●WINDOWS2000,SP2;
●WINDOWSXPHOME(STEP7-MICRO/WIN32SP3以上版本)
●WINDOWSXPPROFESSI/ONAL(STEP7-MICRO/WIN32SP3以上版本)
硬件要求:
●任何能够运行上述操作系统的PC或PG(编程器)
●100M硬盘空间;
●WINDOWS系统支持的鼠标;
●推荐使用最小屏幕分辨率1024×768,小字体。
1.4.2安装步骤
关闭所有应用程序,包括MICROSOFTOFFICE快捷工具栏;在光盘驱动器内插入安装光盘。
如果没有禁止光盘插入自动运行,安装程序会自动运行;或者在WINDOWS资料管理器中打开安装光盘上的“SETUP.EXE”文件,然后按照安装程序的提示完成安装就行。
*具体操作详见《深入浅出西门子S7-200PLC》的P30-P34.
2.5.3STEP-MICRO/WIN32简介
STEP-MICRO/WIN32窗口元素如下图所示:
浏览条指令树交叉引用数据块状态图符号表
输出窗口状态条程序编辑器局部变量表
“浏览条”——显示编程特性的按钮控制群组:
“视图”——选择该类别,为程序块、符号表,状态图,数据块,系统块,交叉引用及通讯显示按钮控制。
“工具”——选择该类别,显示指令向导、TD200向导、位置控制向导、EM253控制面板和调制解调器扩充向导的按钮控制。
注释:
当浏览条包含的对象因为当前窗口大小无法显示时,浏览条显示滚动按钮,使您能向上或向下移动至其他对象。
“指令树”——提供所有项目对象和为当前程序编辑器(LAD、FBD或STL)提供的所有指令的树型视图。
您可以用滑鼠右键单击树中“项目”部分的文件夹,插入附加程序组织单元(POU);您可以用滑鼠右键单击单个POU,打开、删除、编辑其属性表,用密码保护或重新命名子例行程序及中断例行程序。
您可以用滑鼠右键单击树中“指令”部分的一个文件夹或单个指令,以便隐藏整个树。
您一旦打开指令文件夹,就可以拖放单个指令或双击,按照需要自动将所选指令插入
程序编辑器窗口中的光标位置。
您可以将指令拖放在“偏好”文件夹中,排列经常使用的指令。
“交叉引用”——允许您检视程序的交叉引用和组件使用信息。
“数据块”——允许您显示和编辑数据块内容。
“状态图窗口”——允许您将程序输入、输出或变量置入图表中,以便追踪其状态。
您可以建立多个状态图,以便从程序的不同部分检视组件。
每个状态图在状态图窗口中有自己的标记。
“符号表/全局变量表窗口”——允许您分配和编辑全局符号(即可在任何POU中使用的符号值,不只是建立符号的POU)。
您可以建立多个符号表。
可在项目中增加一个S7-200系统符号预定义表。
“输出窗口”——在您编译程序时提供讯息。
当输出窗口列出程序错误时,可双击错误讯息,会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。
当您编译程序或指令库时,提供讯息。
当输出窗口列出程序错误时,您可以双击错误讯息,会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。
“状态条”——提供您在STEP7-MICRO/WIN32中操作时的操作状态信息。
“程序编辑器窗口”——包含用于该项目的编辑器(LAD、FBD或STL)的局部变量表和程序视图。
如果需要,您可以拖动分割条,扩充程序视图,并覆盖局部变量表。
当您在主程序一节(OB1)之外,建立子例行程序或中断例行程序时,标记出现在程序编辑器窗口的底部。
可单击该标记,在子例行程序、中断和OB1之间移动。
“局部变量表”——包含您对局部变量所作的赋值(即子例行程序和中断例行程序使用的变量)。
在局部变量表中建立的变量使用暂时内存;地址赋值由系统处理;变量的使用仅限于建立此变量的POU。
“菜单条”——允许您使用滑鼠或键击执行操作。
您可以定制“工具”菜单,在该菜单中增加自己的工具。
“工具条”——最常用的STEP7-MICRO/WIN32操作提供便利的滑鼠存取。
您可以定制每个工具条的内容和外观。
1.4.4编程计算机与CPU通讯
与CPU通讯,通常需要下列条件之一:
(1)PC/PPI(RS-232/PPI)电缆,连接PG/PC的串行通讯口(COM口)和CPU
通讯口;
(2)PG/PC上安装CP(通讯处理器)卡,通过MPI电缆连接CPU通讯口(CP5611
卡配合台式PC,CP5511卡配合便携机使用)。
最简单的编程通讯需要
(1)带串行RS-232C端口的PG/PC,并已正确安装了STEP7-MICRO/WIN32的有
效版本;
(2)PC/PPI编程电缆(或USB/PPI电缆)。
1.4.5设置通讯
设置PC/PPI电缆小盒中的DIP开关,设定通讯电缆的通讯波特率为9.6K波特。
用PC/PPI电缆连接PG/PC和CPU,将CPU前盖内的模式选择开关设置为STOP,给CPU上电。
用鼠标单击浏览条上的“通讯”图标出现通讯设置窗口,如下图所示:
编程计算
机与CPU
窗口右侧显示编程计算机将通过PC/PPI电缆尝试与CPU通讯,并且本地编程计算机的网络通讯地址是0。
用鼠标双击PC/PPI电缆的图标,出现如下窗口:
单击PC/PPI电缆旁边的PROPERTIES(属性)控制,可以杳看PC/PPI电缆连接参数。
在PPI窗口中设置通讯速度
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- PLC 基本 工作 原理 及其 编程