第十一章可编程控制器及其应用.docx
- 文档编号:8622810
- 上传时间:2023-02-01
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:152.45KB
第十一章可编程控制器及其应用.docx
《第十一章可编程控制器及其应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第十一章可编程控制器及其应用.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第十一章可编程控制器及其应用
第十一章可编程控制器及其应用(补充讲义)
-----关于西门子S7-200可编程控制器
PLC经过几十年的发展,逐渐形成3大流派:
美国派、欧洲派和日本派。
美国和欧洲派主要针对大中型PLC市场,日本派主要针对中小型PLC市场。
目前PLC产品主要有:
美国RockwellAllen-Bradley公司的PLC-3、PLC-5及SLC系列,德国西门子公司的S5、S7系列,日本三菱公司的F1系列、立石公司的欧姆龙系列。
本讲义重点介绍德国西门子小型PLC产品S7-200系列中的CPU224。
第一节S7-200硬件系统
西门子S7-200系列PLC共有5种不同结构配置的CPU单元:
CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226(见表12-1)。
目前在中国市场上的S7-200系列产品的型号均以“CN”为结尾,如CPU224CN。
表12-1S7-200CPU模块主要技术参数
特性
CPU221
CPU222
CPU224
CPU224XP
CPU226
外形尺寸/mm
90×80×62
90×80×62
120.5×80×62
120.5×80×62
190×80×62
数字量I/O口
6/4
8/6
14/10
14/10
24/16
模拟量I/O口
无
无
无
2/1
无
高速计数器
4
4
6
6
6
RS-485通信口
1
1
1
2
2
扩展模块
无
2
7
7
7
西门子S7-200系列CPU224的内存分配与I/O口配置见表12-2。
表12-2CPU224内存分配与I/O配置
元件名称
代表字母
编号范围
功能说明
输入寄存器
I
I0.0-I0.7,I1.0-I1.5共14点
接受外部输入设备的信号
输出寄存器
Q
Q0.0-Q0.7,Q1.0-1.1共10点
输出程序执行结果驱动外部设备
位存储器(辅助继电器)
M
M0.0-M31.7共256个
程序内部使用,不提供输出
定时器
T
T0,T64共2个
通电延时,保持型,1ms
T1~T4,T65~T68共8个
通电延时,保持型,10ms
T5~T31,T69~T95共54个
通电延时,保持型,100ms
T32,T96共2个
通电延时,1ms
T33~T36,T97~T100共8个
通电延时,10ms
T37~T63,T101~T255共182个
通电延时,100ms
计数器
C
C0~C255共256个
累加计数
高速计数器
HC
HC0~HC5共6个
用来累计比CPU速率更快的脉冲
顺序控制器
S
S0.0~31.7共256个
提供控制程序的逻辑分段
变量存储器
V
VB0.0~VB5119.7共40960个
数据处理用的数值存储元件
局部存储器
L
LB0.0~LB63.7共512个
暂时寄存器
特殊存储器
SM
SM0.0~SM549.7共4400个
用于CPU与用户交换信息
(只读)特殊存储器
SM(只读)
SM0.0~SM29.7共240个
CPU执行时标志位的状态
累加器
AC
AC0~AC3共4个
用来存放计算的中间值
西门子S7-200系列CPU224的外部输入/输出及电源部分的接线见图12-1。
图12-1西门子S7-200系列CPU224的外部输入/输出及电源部分的接线
输入部分的电源可以外部提供,也可以使用PLC本身提供的传感器电源,单需要考虑电源的容量是否足够。
输出部分的电源必须使用外部电源,以免用CPU部分共用电源造成干扰。
PLC的工作电源可以是交流电源也可以是直流电源,要根据PLC的型号参考使用说明。
第二节S7-200软件系统
S7-200系列PLC的基本指令共有42条,其中逻辑指令27条、控制指令15条。
主要指令介绍如表12-3。
表12-3S7-200系列PLC的主要指令
序号
指令代码(指令名称)
图形符号
含义
1
LD(取指令)
表示某个继电器的常开触点,并且对应的逻辑行从这个指令开始。
2
LDN(取非指令)
表示某个继电器的常闭触点,并且对应的逻辑行从这个指令开始。
3
=(输出指令)
输出逻辑结果,驱动一个指定的继电器。
可用于输出继电器、辅助继电器,但不能用于输入继电器。
4
A(与指令)
串联一个常开触点。
5
AN(与非指令)
串联一个常闭触点。
6
O(或指令)
并联一个常开触点。
7
ON(或非指令)
并联一个常闭触点。
8
ALD(电路块串联指令)
串联联接一个电路块。
9
OLD(电路块并联指令)
并联联接一个电路块。
10
TON(通电延时指令)
实现导通延时操作(相当于通电延时继电器)。
当输入端IN接通时,定时器T##开始计时,当定时器当前值大于、等于预置值(PT)时,定时器触点动作,当IN断开时,定时器复位。
定时器的定时精度分别为1ms、10ms、100ms(详见此表下面的注释1)。
11
TONR(保持型通电延时指令)
保持型通电延时继电器实现导通延时操作(同上述通电延时指令TON)。
当输入端IN断开时,定时器暂停计时,但是不复位。
12
CTU(加计数指令)
进行加法计数操作。
计数器的计数范围为-32768~32768(计数值变化详见此表下面的注释2)。
CU端是计数脉冲输入端,每输入一个计数脉冲,计数值加1,PV为设定值,当计数值大于、等于设定值PV时,计数器C##ON。
R端是复位输入端,当R端为0时计数、为1时恢复为初始计数值0。
如果R端的信号和CU端的信号同时到来,R端的信号优先起作用。
13
CTUD(加、减计数指令)
进行加法、减法计数操作。
计数器的计数范围为-32768~32768。
CU端是加计数脉冲输入端,每输入一个计数脉冲,计数值加1,CD端是减计数脉冲输入端,每输入一个计数脉冲,计数值减1,PV为设定值,当计数值大于设定值PV时,计数器C##ON。
R端是复位输入端,当R端为0时计数、为1时恢复为初始计数值。
14
SHRBDATA,S_BIT,N(移位寄存器指令)
移位寄存器指令,当EN接通时,将DATA的值移入移位寄存器。
S_BIT指定移位寄存器的起始位,N指定移位寄存器的长度和移位方向,当N>0时左移(向高位移位),当N<0时右移(向低位移位)。
15
SRBIN,N(右移指令)
字节右移指令。
当EN接通时,将字节IN向右移N位。
EN每接通一次右移1位,最左边的位用0填充,移位结果存放在OUT中。
16
SLBIN,N(左移指令)
字节左移指令。
当EN接通时,将字节IN向左移N位。
EN每接通一次左移1位,最右边的位用0填充,移位结果存放在OUT中。
17
NOT(取反指令)*
逻辑结果取反指令。
当左侧接通母线时输出线圈断开,当左侧与母线断开时,输出线圈接通。
18
EU(上升沿微分指令)
EU是上升沿微分指令,用于在左侧接通母线时,对应输入信号脉冲的上升沿,产生一个扫描周期的脉冲。
19
ED(下降沿微分指令)*
ED是下降沿微分指令,用于在在左侧接通母线时,对应输入信号脉冲的下降沿,产生一个扫描周期的脉冲。
20
SS-BIT,N(置位指令)
置位一个区域指令,对从S-BIT开始的N个元件置1并保持。
21
RS-BIT,N(复位指令)
复位一个区域指令,对从S-BIT开始的N个元件置0并保持。
22
END(结束指令)
表示程序的结束。
注释:
1、定时器的定时精度分别为1ms、10ms、100ms
1ms定时器由系统每隔1ms刷新一次,与扫描周期及程序无关,即采用中断刷新方式。
定时最大值32.767s。
10ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。
定时最大值327.67s。
100ms定时器则只有在该指令执行时被刷新。
定时最大值3276.7s。
2、计数器计数值的变化
计数器计数值的范围为-32768~32768,当达到最大值32768时,再来一个加计数脉冲,则当前值变为-32768。
同样到达最小值-32768时,再来一个减计数脉冲,则当前值变为32768。
指令应用举例:
例1:
EU指令和ED指令的使用举例,如图12-2所示。
图12-2EU指令和ED指令的使用
在例1中,当输入继电器常开触点I0.0闭合瞬间(即上升沿)时,EU指令产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲,驱动输出线圈Q0.0接通一个扫描周期。
当I0.0断电瞬间(即下降沿)时,ED指令产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲,驱动Q0.1接通一个扫描周期。
例2:
电动机正反转控制
设计用PLC控制的硬件接线图和控制梯形图,写出指令编码表。
1、I/O口分配表
进行PLC设备I/O口的分配即将控制设备、被控设备分配到PLC输入、输出接口,得到PLC外接元件与PLC接口的对照关系。
正转按钮SBF----I0.0
反转按钮SBR----I0.1
停止按钮SB------I0.2
正转接触器线圈KMF----Q0.1
反转接触器线圈KMR----Q0.2
2、PLC硬件接线图
根据I/O口分配表连接PLC硬件,接线结果如图12-3。
必须注意,在连接PLC外接按钮时,若使用常开按钮,则内部输入继电器线圈正常情况下不带电,这些继电器相应的常开、常闭触点分别处于断开、接通状态,若使用了常闭按钮,则内部输入继电器线圈直接带电,这些继电器相应的常开、常闭触点分别处于接通、断开状态,这样在设计梯形图时就必须注意。
另外,由于在PLC输出电路中串联了熔断器FU和热继电器FR的常闭触点,所以该电路的控制还具有短路和过载保护。
图12-3PLC控制电动机正反转的外部接线图
3、梯形图参考程序
设计梯形图如图12-4所示。
本设计的控制结果是:
按下正转起动按钮SBF,电动机正转起动并连续运行,按下反转起动按钮SBR电动机反转起动并连续运行,按下停止按钮SB,电动机停止运转。
该电路具有电器互锁功能。
图12-4三相异步电动机正反转控制梯形图
4、指令编码程序
根据图12-4写出指令编码如表12-4所示。
表12-4PLC的指令编码表
指令地址
指令代码
数据
0000
LD
I0.0
0001
O
Q0.0
0002
AN
I0.2
0003
AN
Q0.1
0004
=
Q0.0
0005
LD
I0.1
0006
O
Q0.1
0007
AN
I0.2
0008
AN
Q0.0
0009
=
Q0.1
0010
END
例3:
电动机星形---三角形起动控制
图12-5所示为一个继电-接触控制器控制的鼠笼型三相异步电动机Y-Δ起动的电路。
起动时,按下按钮SB1,接触器KM、KT、KMY线圈通电,其常开主触头闭合,电动机绕组Y接起动,经过时间继电器KT的延时,接触器KMY线圈断电,断开电动机绕组Y接,接触器KMΔ线圈通电,电动机绕组三角形连接正常运行。
图12-5继电-接触控制器控制的鼠笼型三相异步电动机Y-Δ起动的电路
现在要将图12-5电路改为PLC控制,电动机的主电路不需要改变。
设计用PLC控制的硬件接线图和控制梯形图,写出指令编码表。
1、I/O口分配表
将控制设备、被控设备分配到PLC输入、输出接口,得到PLC外接元件与PLC接口的对照关系。
起动按钮SB1----------I0.0
停止按钮SB------------I0.1
接触器KM线圈------Q0.0
接触器KMY线圈----Q0.1
接触器KMΔ线圈----Q0.2
2、PLC硬件接线图
按照PLC的I/O口分配结果,连接PLC的外部接线,见图12-6。
图12-6PLC的外部接线图
3、梯形图参考程序
按照图12-6设计梯形图程序如图12-7所示。
本设计的控制结果是:
按下起动按钮SB1,电动机Y接起动,起动5秒钟后改为Δ接运行。
按下停止按钮SB,电动机停止运转。
图12-7鼠笼型三相异步电动机Y-Δ起动控制梯形图
4、指令编码程序
按照图12-7梯形图编写语句表,指令编码见表12-5。
表12-5PLC的指令编码表
指令地址
指令代码
数据
0000
LD
I0.0
0001
O
Q0.0
0002
AN
I0.1
0003
=
Q0.0
0004
LD
Q0.0
0005
TON
T37,50
0006
LD
Q0.0
0007
AN
T37
0008
=
Q0.1
0009
LD
T37
0010
=
Q0.2
0011
END
例4:
十字路口交通灯控制
接通启动开关信号灯系统开始工作:
先南北红灯亮25秒,同时东西绿灯亮20秒,东西绿灯亮20秒后闪烁3秒并熄灭,之后东西黄灯亮2秒熄灭,然后南北红灯熄灭绿灯亮,同时东西红灯亮。
东西红灯亮25秒,同时南北绿灯亮20秒,南北绿灯亮20秒后闪烁3秒并熄灭,之后南北黄灯亮2秒熄灭,然后东西红灯熄灭绿灯亮,同时南北红灯亮。
循环往复直到断开启动开关,所有信号灯都熄灭。
设计用PLC控制的硬件接线图和控制梯形图。
1、I/O口分配表
启动开关-----I0.0
南北红灯----Q0.2
南北黄灯----Q0.1
南北绿灯----Q0.0
东西红灯----Q0.5
东西黄灯----Q0.4
东西绿灯----Q0.3
2、PLC硬件接线图
图12-8十字路口交通灯控制PLC硬件接线图
3、时序图
图12-9十字路口交通灯控制PLC时序图
4、梯形图参考程序
十字路口交通灯控制梯形图设计如图12-10所示。
图12-10十字路口交通灯控制梯形图
5、指令编码程序(本例略)
梯形图如图12-10所示,分析如下:
网络14和网络15可以形成振荡脉冲波形。
合上开关I0.0闭合,定时器T59通电到0.5秒常开触点T59闭合,启动定时器T60通电,0.5秒后常闭触点T60打开,定时器T59断电恢复,定时器T60也断电恢复,定时器T59再次通电,循环开始。
每次循环时间为1秒,每次循环中,定时器T59线圈通电1.0秒,T60线圈通电0.5秒,T59触点通断各0.5秒。
在网络8~网络13可知,南北红灯(Q0.2)、东西红灯(Q0.5)受定时器T37控制;东西绿灯(Q0.3)受定时器T43控制;东西黄灯(Q0.4)受定时器T44控制;南北绿灯(Q0.0)受定时器T38控制;南北黄灯(Q0.1)受定时器T39控制。
在网络1中,Q合上瞬间定时器T37通电,T37通电25s后,在网络8中的T37延时常闭触点打开,即南北红灯亮25s后熄灭;在网络2中T37延时常开触点闭合,即东西红灯亮。
在网络2中,T37通电25s后,T37延时常开触点闭合,定时器T41通电,25s后在网络1中的T41延时常闭触点打开,使定时器T37断电,在网络2中的T37延时常开触点恢复打开,定时器T41断电,网络1中的T41延时常闭触点恢复闭合,计时器T37再次通电计时,循环开始。
每次循环中定时器T37通电50s,T41通电25s。
这样在网络9中的T37延时常开闭合25s后恢复打开,所以东西红灯也亮25s。
在网络3中,Q合上瞬间I0.0闭合定时器T43通电,20s后网络4中的T43延时常开触点闭合,定时器T44通电。
在网络10中,东西绿灯受T43延时常闭触点控制持续亮20s,20s后T43延时常闭触点断开,T43延时常开触点闭合,由T59延时常开触点控制东西绿灯闪烁,定时器T44通电3s后,在网络10中的T44延时常闭触点打开,东西绿灯熄灭,同时在网络11中的T44延时常开触点闭合,启动东西黄灯亮。
此时计时器T37通电已经50s,所以一次通电结束,循环开始。
如上同样分析网络5、6、7、12、13可知南北绿灯和南北黄灯的控制情况。
PLC作业
1、设计3台电动机顺序启动、停车程序。
控制要求:
启动时,按下启动按钮SB,电动机M1立即启动,5秒后电动机M2自行启动,10秒后电动机M3自行启动(三台电动机启动间隔5秒钟)。
停车时,按下停车按钮SB1,M3立即停车,8秒后M2自动停车,再过15秒后M1自动停车。
2、编写彩灯控制程序。
控制要求:
有16个彩灯从左到右以0.5秒的间隔速度依次点亮,然后再从右到左以1秒间隔速度依次点亮,需要保持任何时刻只有一个彩灯亮。
3、画出下列编码表对应的梯形图。
TITLE=程序注释
Network1//网络标题//网络注释
LDI0.2
AI0.4
ANM10.1
ANM10.2
ANM10.3
ANM10.4
ANM10.5
ANM10.6
ANM10.7
ANM11.0
ANM11.1
=M10.0
Network2
LDI0.4
AM11.1
LDI0.0
ED
OLD
RM10.1,9
RM20.0,1
Network3
LDM10.0
AI0.0
LDM10.1
AI0.1
OLD
LDM10.2
AT37
OLD
LDM10.3
AI0.2
OLD
LDM10.4
AI0.3
OLD
LDM10.5
AI0.1
OLD
LDM10.6
AT38
OLD
LDM10.7
AI0.2
OLD
LDM11.0
AI0.4
OLD
SHRBM10.0,M10.1,+9
Network4
LDM10.0
=Q0.5
Network5
LDM10.1
OM10.5
=Q0.0
Network6
LDM10.2
SM20.0,1
TONT37,+17
Network7
LDM20.0
=Q0.1
Network8
LDM10.3
OM10.7
=Q0.2
Network9
LDM10.4
=Q0.3
Network10
LDM11.0
=Q0.4
Network11
LDM10.6
RM20.0,1
TONT38,+15
4、试分析如下梯形图,当输入口I0.0闭合后经过多长时间输出Q0.0被接通。
习题4图
5、如下为电动机星形---三角形转换PLC控制梯形图,试写出其控制过程,并说明定时器T38的作用。
习题5图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十一章 可编程控制器及其应用 第十一 可编程控制器 及其 应用