ch1SPLC的硬件与硬件组态PPT资料.ppt
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,PLC的起源-2,6,1987年2月,国际电工委员会(IEC)对可编程控制器的定义是:
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,是专为在工业环境下的应用而设计的。
它采用一类可编程序的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令,并通过数字式或模拟式输入/输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。
PLC的定义,7,什么是PLC?
是一种工业控制装置。
是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成为以微处理器为核心,将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。
通用叫法中文名称为可编程控制器;
英文名称为ProgrammableLogicController,简称PLC。
8,PLC的基本结构,PLC是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。
其硬件组成与微型计算机相似。
工业自动控制中使用的可编程控制器的种类很多,不同类型的产品各有特点,但可编程控制器在组成、工作原理及编程方法等许多方面是基本相同的。
9,PLC控制系统示意图,10,11,12,PLC的特点,1.编程方法简单易学2.功能强,性能价格比高3.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强4.可靠性高,抗干扰能力强5.系统的设计、安装、调试工作量少6.维修工作量小,维修方便7.体积小,能耗低,13,PLC软件系统组成,系统监控程序,运行管理,生成用户元件,系统内部自检,管理程序,解释程序,标准程序模块、系统调用,用户程序,自动化系统控制程序,数据表格,软件系统,14,系统程序系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的,固化于ROM型系统程序存储器中,用于控制PLC本身的运行,用户不能更改。
系统程序分为:
1.系统管理程序2.用户指令解释程序3.标准程序模块和系统调用程序,15,用户程序用户程序又称为应用程序,是用户为完成某一控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。
用户程序是线性地存储在系统程序制定的存储区内。
1用户环境用户环境是由系统程序生成的,它包括用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。
2用户程序结构用户程序结构大致可以分为三种:
(1)线性程序
(2)分块程序(3)结构化程序3用户程序语言PLC的编程语言有多种,其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。
16,PLC的工作原理,一、工作方式周期循环扫描二、工作过程自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。
三、扫描周期T=自检时间+读入一点时间输入点数+程序步数运算速度+输出一点时间输出点数。
17,PLC的工作原理,扫描过程,18,读,读,读,写,写,执行用户程序,19,扫描周期,PLC在RUN工作状态时,执行一次扫描过程所需的时间称为扫描周期,典型值为1100ms。
20,I/O的存取通过I/O映像寄存器,而不是实际I/O,优点:
1、程序执行阶段输入固定,执行完后再用输出映像寄存器的值更新输出点,使系统运行稳定;
2、用户程序读写I/O映像寄存器比读写I/O点快得多,可以提高程序的执行速度。
过程映像寄存器,21,立即I/O的处理,在程序执行的过程中使用立即I/O指令可以直接存取I/O点。
用立即I/O指令读输入点时,相应的输入过程映像寄存器的值未被更新。
用立即I/O指令写输出点时,相应的输出过程映像寄存器的值被更新。
22,S7-1200PLC(ProgrammableLogicController)是西门子公司推出的一款PLC,主要面向简单而高精度的自动化任务。
S7-1200设计紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集,这些特点的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。
CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个设计紧凑的外壳中以形成功能强大的PLC。
CPU根据用户程序逻辑监视输入并更改输出,用户程序可以包含布尔逻辑、计数、定时、复杂数学运算以及与其它智能设备的通信。
1.1S7-1200PLC简介,23,1.1S7-1200PLC简介S7-1200PLC在西门子PLC系列产品中的定位,24,1.2S7-1200的硬件,25,电源接口,可拆卸用户接线连接器(保护盖下面),板载I/O的状态LED,PROFINET连接器(CPU的底部),1.2S7-1200的硬件CPU模块,指示CPU运行状态的LED,26,1.2S7-1200的硬件CPU模块技术规范,27,CPU的共性:
集成的24V传感器/负载电源可供传感器和编码器使用,也可以用做输入回路的电源。
集成的2点模拟量输入(010V),输入电阻100k,10位分辨率。
2点脉冲列输出(PTO)或脉宽调制(PWM)输出,最高频率为100kHz。
有16个参数自整定的PID控制器。
4个时间延迟与循环中断,分辨率为1ms。
可以扩展3块通信模块和一块信号板,CPU可以用信号板扩展一路模拟量输出或高速数字量输入/输出。
1.2S7-1200的硬件CPU模块技术规范,28,1.2S7-1200的硬件CPU模块技术规范,CPU的3种版本:
29,1.2S7-1200的硬件CPU1214CAC/DC/Relay的外部接线图,30,1.2S7-1200的硬件CPU1214CDC/DC/DC的外部接线图,31,1.2S7-1200的硬件CPU1214CDC/DC/Relay的外部接线图,32,1.2S7-1200的硬件信号板SB(signalboard),通过信号板可以给CPU增加I/O。
SB连接在CPU的前端。
具有4个数字量I/O(2xDC输入和2xDC输出)的SB具有1路模拟量输出的SB,33,1.2S7-1200的硬件信号板SB1221接线图,34,1.2S7-1200的硬件信号板SB1222接线图,35,1.2S7-1200的硬件信号板SB1223接线图,36,1.2S7-1200的硬件信号板SB12321x模拟量输出接线图,37,1.2S7-1200的硬件信号模块SM(signalmodule),可以使用信号模块给CPU增加附加功能。
信号模块连接在CPU右侧。
38,1.2S7-1200的硬件数字量I/O,可以选用8点、16点和32点的数字量输入/输出模块,来满足不同的控制需要。
39,1.2S7-1200的硬件模拟量I/O,在工业控制中,某些输入量(温度、压力、流量、转速等)是模拟量,某些执行机构(例如电动调节阀和变频器等)要求PLC输出模拟量信号,而PLC的CPU只能处理数字量。
模拟量I/O模块的任务就是实现A/D和D/A。
模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电压或电流,例如420mA,15V,010V,PLC用模拟量输入模块的A/D转换器将它们转换成数字量。
带正负号的电流或电压在A/D转换后用二进制补码来表示。
模拟量输出模块的D/A转换器将PLC中的数字量转换为模拟电压或电流,再去控制执行机构。
A/D和D/A的二进制位数反映了它们的分辨率,位数越多,分辨率越高。
40,1.2S7-1200的硬件集成的PROFINET接口1/3,实时工业以太网是现场总线发展的趋势,PROFINET是基于工业以太网的现场总线,是开放式的工业以太网标准,它使工业以太网的应用扩展到了控制网络最底层的现场设备。
S7-1200与编程计算机的通信,41,1.2S7-1200的硬件集成的PROFINET接口2/3,S7-1200与精简系列面板的通信,42,1.2S7-1200的硬件集成的PROFINET接口3/3,利用工业以太网交换机CSM1277进行多设备的连接,43,1.2S7-1200的硬件通信模块(Communicationmodule)1/2,有两种通信模块:
CM1241RS232和CM1241RS485CPU最多支持3个通信模块各CM连接在CPU的左侧(或连接到另一CM的左侧),44,1.2S7-1200的硬件通信模块(Communicationmodule)2/2,在编程接口模式下利用CM1241进行点对点连接,45,SIMATICSTEP7Basic是西门子公司开发的高集成度工程组态系统,包括面向任务的HMI智能组态软件SIMATICWinccBasic。
上述两个软件集成在一起,也称为TIA(TotallyIntegratedAutomation,全集成自动化)Portal,它提供了直观易用的编辑器,用于对S7-1200和精简系列面板进行高效组态。
除了支持编程以外,STEP7Basic还为硬件和网络组态、诊断等提供通用的工程组态框架。
STEP7Basic提供了两种编程语言(LAD和FBD)。
有两种视图:
Portal(门户)视图,可以概览自动化项目的所有任务;
项目视图,将整个项目(包括PLC和HMI)按多层结构显示在项目树中。
1.3编程工具STEP7Basic特点,46,1.3编程工具STEP7Basic典型的自动化系统1/2,典型的自动化系统包含以下内容:
借助程序来控制过程的PLC;
用来操作和可视化过程的HMI设备。
47,1.3编程工具STEP7Basic典型的自动化系统2/2,TIAPortal可用来帮助您创建自动化系统,关键的组态步骤为:
创建项目配置硬件联网设备对PLC编程组态可视化加载组态数据使用在线和诊断功能,48,1.3编程工具STEP7Basic工程组态系统,可以使用TIAPortal在同一个工程组态系统中组态PLC和可视化。
所有数据均存储在一个项目中,STEP7和WinCC不是单独的程序,而是可以访问公共数据库。
所有数据均存储在一个公共的项目文件中。
49,1.3编程工具STEP7Basic数据管理,在TIAPortal中,所有数据都存储在一个项目中。
修改后的应用程序数据(如变量)会在整个项目内(甚至跨越多台设备)自动更新。
50,1.3编程工具STEP7Basic界面总览,51,1.3编程工具STEP7Basic界面总览,任务卡,详细视图,工作区,巡视区
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- ch1SPLC 硬件 组态