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可编程控制器原理与应用复习资料
第1章可编程控制器概论
1、PLC的定义和发展史【识记】
定义:
PLC是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
发展史:
1968年,美国最大的汽车制造商----通用汽车(GM)公司,招标方式寻找一种新的工业控制器;
1969年,美国数字设备公司(DEC)研制成功世界上第一台可编程控制器(PLC)。
2、PLC的典型结构组成【识记】
中央处理单元(CPU模块)、输入模块、输出模块、电源模块
3、中央处理器(CPU)主要完成的功能【领会】
1)、接收并存储从编程器输入的用户程序和数据;
2)、用扫描方式接收现场输入装置的状态或数据,并存入输入映像寄存器或数据寄存器;
3)、执行用户程序,进行数据处理,根据运算结果,更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容,实行输出控制;
4)、诊断电源和PLC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误。
4、存储器(RAM、ROM)的结构、工作过程【领会】
RAM随机存储器:
掉电后数据丢失,可写可读,且读写速度非常快,存放用户数据;
ROM只读存储器:
能读不能写,数据不会丢失,用于生产厂商存放系统程序;
EEPROM电可擦写只读存储器:
可存可写,数据不会丢失,用于存储用户程序和需要长期保存的数据。
5、光耦合电路、输入接口电路的种类【识记】
直流输入接口电路交流输入接口电路
输入接口类型分为模拟量和开关量两大类,模拟量接收电位器和各种变送器传过来的模拟量信号,开关量接收按键、行程开关、转换开关、接近开关、继电器送来的开关量信号;
光耦起到防止干扰和隔离的作用。
6、输出接口电路的种类【识记】
输出模块类型有模拟量和开关量两大类,开关量输出输出模块有:
继电器、晶体管、晶闸管三种输出接口类型。
7、PLC的功能【识记】
1)、开关量的逻辑控制功能;2)、运动控制功能;3)、闭环过程控制功能;
4)、数据处理功能;5)、通信联网功能。
8、PLC的分类【识记】
1)、按结构分为:
整体式和模块式;
2)、按模块大小分类:
小型PLC:
I/O点数小于等于256点;
中型PLC:
I/O点数在256到2048之间;
大型PLC:
I/O点数在2048以上。
9、PLC的特点和工作原理【识记与领会】
PLC特点:
1)、可靠性高,维护方便;2)、通用性强,使用灵活;3)、功能完善,适应面广4)、编程简单,容易掌握;5)、体积小巧,结构紧凑;
PLC工作原理:
1)、初始化:
确定自身的完好性,检查电源系统是否正确,消除各零件的随机状态,进行清零或复位处理;
2)、扫描工作:
每个扫描周期分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新阶段。
10、PLC与继电器控制系统的区别【识记】
PLC有以下优点:
1)、软件控制,速度提高(采用软继电器,开关速度快,没有磨损);
2)、使用灵活,适应性强;3)、接线简单、调试快捷;4)、串行工作,可靠性高(采用循环扫描方式);5)、体积小巧,能耗降低。
11、微机控制与PLC控制系统的区别【识记】
微机控制特点:
运算速度快、存储和处理数据与信息量大、有丰富的应用软件和实时操作系统;
PLC控制系统特点:
抗干扰能力强、各种功能模块齐全、设计安装维护方便、编程简单。
12、PLC的发展现状与趋势【识记】
PLC的发展现状:
功能起来超强,品种不断翻新,性价比不断提高,全世界销售量不断提升,已成为重要的产业之一;
PLC的发展趋势:
1)、产品规模向大、小两个方向发展;2)、PLC在闭环过程控制中的应用日益广泛;3)、加强集中控制和网络连接能力;4)、不断开发适应不同控制要求的特殊功能模块;5)、编程工具丰富多样,功能不断提高,语言趋向标准化;6)、发展容错技术7)、追求软硬件标准化。
第2章S7-200PLC的结构与编程基础
1、S7-200PLC系统的构成【识记】
1)、状态LED;2)、外接卡插槽;3)、通信口;4)、电源及输出端子;
5)、输入端子;6)、传感器电源;7)、I/OLED指示灯;8)、RUN/STOP开关;
9)、模拟量电位器;10)、扩展模块连接电缆接口。
2、S7-200PLC的五种CPU模块【识记】
3、S7-200PLC的三种数字量I/O扩展模块【识记】
(1)、EM221数字量输入扩展模块:
1)、8路DC24V(直流输入);
2)、8路AC24V(交流输入);
3)、16路DC24V(直流输入)。
(2)、EM222数字量输出扩展模块:
1)、8路DC24V(晶体管输出);
2)、8路DC24V/AC120~230V(继电器输出);
3)、8路AC120~230V(晶闸管输出);
4)、4路DC24V(晶体管输出);
5)、4路DC24V/AC120~230V(继电器输出)。
(3)、EM223数字量输入/输出混合扩展模块:
1)、4路DC24V(直流输入)、4路DC24V(晶体管输出);
2)、4路DC24V(直流输入)、4路DC24V/AC120~230V(继电器输出);
3)、8路DC24V(直流输入)、8路DC24V(晶体管输出);
4)、8路DC24V(直流输入)、8路DC24V/AC120~230V(继电器输出);
5)、16路DC24V(直流输入)、16路DC24V(晶体管输出);
6)、16路DC24V(直流输入)、16路DC24V/AC120~230V(继电器输出);
4、S7-200PLC的三种模拟量I/O扩展模块【识记】
(1)、EM2314路模拟量输入模块;
(2)、EM231TC4路热电偶温度输入模块;
(3)、EM231RTC2路热电阻温度输入模块;
(4)、EM2322路模拟量输出模块;
(5)、EM2354路模拟量输入/1路模拟量输出模块;
5、S7-200PLC的温度扩展模块【识记】
同4的
(2)(3)
6、S7-200PLC的四种通信扩展模块【识记】
(1)、EM277Profibus_DP从站模块,同时也支持MPI从站通信;
(2)、EM241调制解调器(Modem)通信模块;
(3)、EM243-1工业以太网通信模块;
(4)、EM243-2AS-Interface主站模块,可以连接62个Interface从站。
7、S7-200PLC的控制系统的配置结构与原则【领会】
(1)、系统的完整性;
(2)、系统的可靠性;(3)、系统的可扩展性;(4)、经济性;
8、PLC的编程语言【识记】
(1)、梯形图(LAD):
1)、有独立回路的网络标号;2)、左右各一条垂直母线,每一行由左开始;3)、梯形图由触点、线圈和功能块组成。
(2)、语句表(STL):
用指令助记符进行编程的语言,类似于汇编语言,直观性差;
(3)、功能块图(FBD):
类似于数字逻辑图,将与、或、非等各种逻辑关系的功能块按一定的控制逻辑组合起来,具有逻辑直观,使用方便等优点;
(4)、顺序功能图(SFC):
称为流程图或状态转移图,对于具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程,特别适用于工业顺序控制系统;
(5)、结构文本(ST):
较高的PLC高级编程语言,可以实现复杂的数据处理和控制运算。
9、数制的表示与转换方法【领会】
(1)、二进制:
在数据前加2#表示二进制,如2#1010,
;
(2)、十六进制:
在数据前加16#表示二进制,如16#AF,
;
(3)、BCD码:
都采用8421BCD编码,每四位表示一位10进制数;
(4)、有符号整数:
负数的最高位为1;
(5)、实数:
也称浮点数,由数符、尾数、阶符和阶码组成;
(6)、字符串:
均以字节形式存储,最大长度为255个字节。
10、S7-200PLC的程序结构【识记】
(1)、主程序:
每一个项目只能有一个,主程序中可以调用中断程序与子程序;
(2)、子程序:
可选,被其它程序调用;
(3)、中断服务程序:
用来处理不能预测的突发事件,由操作系统调用,S7-200PLC最多128个。
11、S7-200PLC的数据存储区及每个区的作用【识记】
(1)、输入映像寄存器I(输入继电器):
I0~I15,128个输入点,只能由外部信号驱动;
(2)、输出映像寄存器Q(输出继电器):
Q0~Q15,128个输出点,只能由指令驱动;
(3)、变量寄存器V(变量存储器):
存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果;
(4)、位寄存器M(辅助继电器):
不能驱动负载,M0.0~M31.7;
(5)、特殊寄存器SM(特殊继电器):
用来存储系统的变量及有关的控制参数,SM0.0~SM299.7;
(6)、定时器T:
T0~T255;
(7)、计数器C:
对输入脉冲个数进行累计,实现计数操作,C0~C255;
(8)、高速计数器HC:
用来累计比PUC扫描频率更快的事件,其值为32位有符号整数;
(9)、模拟输入寄存器AIW:
将输入模拟量通过A/D转换为1个字长数字量,存放到AIW中;
(10)、模拟输出寄存器AQW:
将数字量通过D/A转换为模拟量,存放于AQW中,位址为偶;
(11)、累加器AC:
用来暂存数据的寄存器,4个累加器,为32位数据;
(12)、局部变量寄存器L(局部变量存储器):
64个,60个可以暂时用作存储器或给子程序传送参数;
(13)、顺序控制继电器S:
用于在顺序控制中组织设备的顺序操作。
12、S7-200PLC的寻址方式【领会】
(1)、立即寻址:
操作数本身便是操作码所需要的数据,如:
MOVW16#2A06VW30,把16进制数2A06传送到VW30寄存器中;
(2)、直接寻址:
操作数是以其地址编号形式出现,如:
MOVBVB30VB40,把VB30寄存器的数据传送到VB40寄存器中;
(3)、间接寻址:
操作数是以其所在的地址的地址形式出现的,如MOVW2000*VD40,VD40中存放的是一个地址,该地址是源操作数2000要存放的地址。
第3章S7-200PLC的指令系统
1、位逻辑指令
(1)、取指令:
LDb--用于网络开始的常开触点,b为位址;
取反指令:
LDNb--用于网络开始的常闭触点,b为位址;
(2)
、常开触点串联指令:
Ab--常开触点‘与’功能,b为位址;
常闭触点串联指令:
ANb--常闭触点‘与’功能,b为位址;
(3)、常开触点并联指令:
Ob--常开触点‘或’功能,b为位址;
常闭触点并联指令:
ONb--常闭触点‘或’功能,b为位址;
(4)、输出指令:
=b--b为驱动线圈的位址;
(5)、电路块并联指令:
OLD--将多个触点串联后形成的电路并联;
电路块串联指令:
ALD--将多个触点并联后形成的电路串联;
(6)、逻辑入栈指令:
LPS--复制栈顶的值压住堆栈,原栈底值丢失;
逻辑出栈指令:
LPP--栈顶数据被弹出,原堆栈数据依次上弹,
栈底填入随机数值。
逻辑读栈指令:
LRD--第二位数据复制到栈顶,堆栈中其余数据不变;
(7)、置位指令:
Sb,N--将存储区b开始的N个寄存器置1;
复位指令:
Rb,N--将存储区b开始的N个寄存器清零;
(8)、取反指令:
NOT--将前面的逻辑功能取反;
(9)、立即触点命令立即取:
LDIb;b只能为I;立即取反:
LDNIb;b只能为I;
立即输出:
=Ib;b只能为Q;
立即与:
AIb;b只能为I;立即与反:
ANIb;b只能为I;
立即或:
OIb;b只能为I;立即或反:
ONIb;b只能为I;
立即置位:
SIb;b只能为Q;立即复位:
RIb;b只能为Q;
(10)、正向脉冲跳变指令:
EU--当输入为上升沿时,触点接通一个扫描周期;
负向脉冲跳变指令:
ED--当输入为下降沿时,触点接通一个扫描周期;
(11)、RS触发器指令:
无语句表,--SR是置位优先触发器,当置位与复位同时
有效时,OUT被置位1;
--RS是复位优先触发器,当置位与复位同时
有效时,OUT被复位0;
2、定时器和计数器指令
(1)、接通延时指令:
TONTxxx,PT--输入IN接通开始计时,当前值大于设定
值PT时,定时器位置1,当前值继续加大至32767停止计时,
当输入IN断开,计时器复位,当前值、定时器位清零。
(2)、断开延时指令:
TOFTxxx,PT--输入IN接通时,定时器位置1,当前值
清零,输入IN断开时,开始计时,当计数器等于设定值PT时,
定时器位清零,当前值保持不变,直到输入端IN接通。
(3)、保持型接通延时指令:
TONRTxxx,PT--接通时其功能同TON指令,当IN
断开时,当前值保持不变,若要全部清零,只能使用复位指令。
(4)、加计数器指令:
CTUCn,PV--当复位端R断开时,计数器对输入端CU的
每个上升沿计数,每个上升脉冲使当前值加1,当前值大于或
等于设定值PV时,计数器触点置1,直到32767,复位来清零。
(5)、减计数器指令:
CTDCn,PV--当装载输入端LD断开时,计数器对输入端
CU的每个上升沿计数,每个上升脉冲使当前值减1,当前值减到
0时,计数器触点置1,当LD接通时,把PV值装入当前寄存器。
(6)、加减计数器指令:
CTUDCn,PV--当复位端R断开时,每个CU上升沿使计
数器往上计数,每个CD上升沿使计数器往下计数,当前值大于
或等于PV时,计数器触点置1,最大值32767,往上变-32768。
3、数据处理指令
1、数据传送指令
(1)、字节传送:
MOVBIN,OUT把数据IN传送到OUT中,IN不变;
(2)、字传送:
MOVWIN,OUT把数据IN传送到OUT中,IN不变;
(3)、双字传送:
MOVDIN,OUT把数据IN传送到OUT中,IN不变;
(4)、实数传送:
MOVRIN,OUT把数据IN传送到OUT中,IN不变;
(5)、立即字节读:
BIRIN,OUT读IN值,并传送到OUT中,输入映像存储不刷新;
(6)、立即字节写:
BIWIN,OUT读IN值,并传送到OUT中,同时刷新输入映像存储的内容;
(7)、字节移动:
BMBIN,OUT,N从输入地址IN开始的N个数据传送到OUT开始的N个单元;
(8)、字移动:
BMWIN,OUT,N从输入地址IN开始的N个数据传送到OUT开始的N个单元;
(9)、双字移动:
BMDIN,OUT,N从输入地址IN开始的N个数据传送到OUT开始的N个单元;
(10)、交换:
SWAPIN交换输入数据IN的高字节与低字节,IN为字型数据;
2、比较指令
1)、指令中IN1及IN2为用于比较的两个操作数;
2)、B表示字节,W表示整数,D表示双字整数,R表示实数,S表示字符串;
3)、LD表示取比较触点,A表示串联比较触点,O表示并联比较触点;
4)、比较字符无符号,整数、双字、实数有符号,字符串即ASCII字符;
5)、当比较结果为真时,将1载入堆栈顶部,再将1与堆栈顶部值做“与”或“或”运算;
6)、梯形图中触点中间的B、I、D、R、S分别表示字节、整数、双字、实数、字符串比较;
7)、运算符号有:
=(等于)、<>(不等于)、<(小于)、>(大于)、<=(小于等于)、>=(大于等于)。
3、移位指令
1)、字节左移:
SLBOUT,N--将字节型数据OUT左移N位,结果送入OUT中;
2)、字形左移:
SLWOUT,N--将字型数据OUT左移N位,结果送入OUT中;
3)、双字形左移:
SLDOUT,N--将双字型数据OUT左移N位,结果送入OUT中;
4)、字节右移:
SRBOUT,N--将字节型数据OUT右移N位,结果送入OUT中;
5)、字右移:
SRWOUT,N--将字型数据OUT右移N位,结果送入OUT中;
6)、双字形右移:
SRDOUT,N--将双字型数据OUT右移N位,结果送入OUT中;
7)、字节循环左移:
RLBOUT,N--将字节型数据OUT循环左移N位,结果送入OUT中;
8)、字形循环左移:
RLWOUT,N--将字型数据OUT循环左移N位,结果送入OUT中;
9)、双字循环形左移:
RLDOUT,N--将双字型数据OUT循环左移N位,结果送入OUT中;
10)、字节循环右移:
RRBOUT,N--将字节型数据OUT循环右移N位,结果送入OUT中;
11)、字形循环右移:
RRWOUT,N--将字型数据OUT循环右移N位,结果送入OUT中;
12)、双字循环形右移:
RRDOUT,N--将双字型数据OUT循环右移N位,结果送入OUT中;
4、移位寄存器指令
(1)语句表:
SHRBDATA,S_BIT,N
(2)梯形图:
如右;
(3)、功能:
将DATA端输入的数据移入移位寄存器中;
(4)、指令说明:
1)、S_BIT用于指定移位寄存器的最低位地址;
2)、N用于指定用于指定移位寄存器的长度和移位方向,N为正时,数据由低位向高位移动,N为负时,反向移动,由高位地址向低位地址移动;
3、寄存器移位指令操作数为字节型数据。
第4章PLC编程软件STEP7-Micro/WIN的应用
1、程序设计语言的种类【识记】
2、编程的规则与步骤【识记】
3、利用STEP7-Micro/WIN进行梯形图编程方法【应用】
4、程序的下载、上传和调试【应用】
5、利用STEP7-Micro/WIN进行PLC程序运行监控【应用】
1)、梯形图监控
2)、语句表监控,状态图表监控;
第五章S7-200PLC的典型控制系统设计与应用实例
1、PLC常用输入元件的接线方法【应用】
(1)、按钮:
1)最常用的主令电器,其结构简单,控制方便;
2)触点分为常开触点与常闭触点;
3)按钮从外形分为平钮与急停按钮;
4)与PLC连接方法:
S7-200PLC接线方式有源型(输入公共端接正极)和漏形(输入公
共端接负极)。
(2)、行程开关:
1)是位置开关,是小电流主令电器;
2)按结构分为直动式、滚轮式、微动式与组合式;
3)控制方式为运动部件撞块碰撞,通常控制电机位置;
4)与PLC连接方式有源型和漏形。
(3)、传感器:
1)是检测装置,可以将被测量物按照一定规律转换电信号;
2)电容式传感器:
电容器的一个极板,而另一个极板是传感器外壳;
3)霍尔传感器:
磁敏感元件,当碰性物体靠近,里面开关状态变化;
4)电感式传感器:
电路振荡产生磁场,当有金属靠近,振荡停止;
5)光电式传感器:
光电效应,当物体反光面接近时,信号变化;
6)连接方式:
两线式分为源型和漏型;三线式分为NPN型和PNP型;
(4)、转换开关:
1)多档位、多触点、能够控制多路回路的主令电器;
2)用于各种控制设备中线路的换接,遥控和电流表、电压表的换相测量等;
2、PLC常用输出元件的接线方法【应用】
(1)、接触器:
1)控制电动机、电热设备、电焊机等大功率器件;
2)组成:
电磁系统、触点系统、灭弧装置、绝缘外壳及附件;
3)连接方式:
直流在KM旁并联续流二极管,抑制接触器反电动势,保护晶体管不被击穿;
交流在KM旁并联阻容吸收回路,用来吸收接触器的瞬间感应高压,降低干扰。
(2)、电磁阀:
1)一种用电磁控制的工业设备,用来控制流体的自动化基础元件,属于执行器;
2)常用的有单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等;
3)连接方式,一端接输出控制端,另一端接电源0V端;
(3)、信号灯:
1)又称指示灯,是PLC中常用的执行元件,用于电源指示、状态指示、报警指示;
2)分为平光灯和闪光灯;
3)连接方式可根据实际情况连接,一般一端接输出端,另一端接地端;
(4)、蜂鸣器:
1)是控制系统的报警器,电路中符号为HA或H表示;
2)连接方式,正接输出,负接地;
3、典型控制系统系统的PLC选型【应用】
PLC的选型主要从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面综合考虑。
(1)、PLC机型选择:
1)结构形式的合理:
整体式与模块式,整体式便宜,用于小系统,模块式扩展灵活,维修方便;
2)安装方式的选择:
集中式、远程I/O式、多台PCL联网分布式,集中式不需要驱动远程I/O的
硬件,系统反应快,成本低;远程I/O式常用于大型系统,需要增加驱动器和远程I/O电源;
多台PLC联网的分布式用于多台设备分别独立控制,又相互联系的地方;
3)功能符合控制要求:
对于只需要开关量控制的设备,小型PLC即可;对于带少量的模拟量控制的
系统,可选通带A-D和D-A转换单元,增强型低档PLC;对于控制系统复杂的可选用中型或大型。
4)响应时间满足要求;
5)系统可靠性的要求:
对于可靠性要求很高的系统,可以考虑冗余系统;
6)机型尽量统一:
机型统一,模块可互为备用;其功能和使用方法统一;其外部设备通用,资源
可共享,易于通信联网。
(2)、PLC容量选择:
是指I/O端子的数量和用户的存储容量,选择时,不要过高追求性能,但也是能达到刚好,而是要
留有一定余量,以便后续控制系统的扩展使用。
(3)、I/O模块和电源模块的选择:
1)输入模块的选择:
考虑输入设备的工作特性,包括工作电源和工作电压的大小;
2)输出模块的选择:
继电器、晶体管、晶闸管,首先继电器,有高速选晶体管,频繁起停的感性
负载可选晶闸管;
3)电源模块的选择:
要考虑输出电流的大小,额定输出电源必须大于所有模块的消耗的电流总和。
(4)、特殊功能模块的选择:
控制对象如胡PID闭环控制、高速计数、运动控制等特殊要求时,可以选择功能的PLC或特殊
功能扩展模块。
(5)、联网通信能力:
有利于实现工业自动化、智能化组网。
4、典型控制系统的电气图绘制【应用】
5、常用控制程序的编写方法和典型控制系统的设计方法与应用【应用】
(1)、起、保、停程序
I/O分配表
SB2常开触点梯形图
1)
按下SB1后,Q0.0线圈通电,常开触点接通;
2)抬起SB1后,I0.0断开,Q0.0通过自身继续保持1状态,
这是自保持功能,也称为自锁功能;
3)按下SB2后,I0.1常闭触点断开,使Q0.0为0状态。
(2)、单按钮起、停程序
1)第一次按下:
第一个扫描周期:
I0.0接通,M0.0为1,M0.1为1;--》网络3第一支路导通,Q0.0输出为1;
第二个扫描周期:
I0.0接通,M0.0为0,M0.1为1;--》网络3第二支路导通,Q0.0输出为1;
第一次松开:
第一个扫描周期:
I0.0断开,M0.0为0,M0.1为0;--》网络3第二支路导通,Q0.0输出为1;
第二个扫描周期:
I0.0断开,M0.0为0,M0.1为0;--
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