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1、西门子S7-200PLC应用教程,授课人：张琳邮箱:,第1章 可编程控制器概述1.1 PLC的产生和定义1.2 PLC的特点及分类1.3 可编程控制器的应用范围1.4 可编程控制器的发展趋势1.5 可编程控制器与继电器控制的区别1.6 可编程控制器的编程语言和程序结构1.7 可编程控制器的性能指标,1.1 PLC的产生和定义1.1.1 PLC的产生过程 在可编程控制器问世以前，人们利用电磁继电器来控制顺序型的设备和生产过程。20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业控制领域，人们试图用小型计算机来实现工业控制，但因种种原因，一直未能得到推广应用。1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（G
2、M）为了适应生产工艺不断更新的需要，开始寻求一种比继电器更可靠、功能更完善、响应速度更高的新型工业控制器。1969年美国数字设备公司（DEC公司）根据上述要求研制出了第一台PLC（PDP-14），并在美国通用汽车公司的生产线上试用成功。,20世纪70年代，随着微电子技术的发展，出现了微处理器和微型计算机。微机技术被应用到PLC中，计算机的功能得到了充分发挥，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的快速发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了迅猛发展，使PLC在各个方面都有了新的突破 PLC在我国的研制、生产和应用也获
3、得迅猛发展，尤其在应用方面更为突出。目前，我国不少科研单位和工厂也在积极研制和生产PLC。,1.1.2 PLC的定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其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，并通过数字式或模拟式的输入/输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于和工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。,1.2 PLC的特点及分类1.2.1 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，适应性强4.可靠性高，抗干扰能力强5.体积小，能耗
4、低6.系统的设计、安装、调试工作量小7.维修工作量小，维修方便,1.2.2 PLC的分类PLC的形式有多种，功能也不尽相同，对PLC进行分类时一般按照以下原则分类：1.按硬件结构形式分类根据硬件结构形式的不同，可大致将PLC分为整体式和模块式。2.按功能分类 根据PLC的功能强弱不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。3.按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型机、中型机和大型机三类。,1.3 可编程控制器的应用范围PLC通常被应用在以下几个方面：1.开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域。用它取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制。2.运动控
5、制 PLC可用于直线运动或圆周运动的控制。3.闭环过程控制PLC通过模拟量的I/O模块实现模拟量与数字量的A/D、D/A转换。可实现对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的PID控制。,4.数据处理 现代的PLC具有数学运算、数据传递、排序、查表以及位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。5.联网通讯 PLC的通讯包括PLC与PLC之间、PLC与上位机之间以及PLC与它的智能设备之间的通讯。,1.4 可编程控制器的发展趋势1.4.1 国外PLC发展概况 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美国、德国、日本等工业发达国家已成为重要的产业之一。1.4.2 技术发展动向 PLC在技术方面总的
6、发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面：,1.产品规模向大、小两个方向发展所谓大，即大容量、高速度。所谓小，即由PLC的整体结构向小型模块化结构发展。2.PLC编程语言的标准化国际电工协会（IEC）制订了可编程逻辑控制器标准（IEC1131），其中第3部分（IEC1131-3）是PLC的语言标准。标准中共有五种编程语言，它们是顺序功能图（SFC）、梯形图和、功能块图、指令表和结构文本。,3.智能型I/O模块的发展智能型I/O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，它们本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块
7、甚至可以自成系统，单独工作。4.组态软件与PLC的软件化利用组态软件可以方便地进行工业控制流程的实时和动态监控，完成各种复杂的控制功能，并且同时提高系统可靠性，节约控制系统的设计时间。,5.PLC与现场总线相结合现场总线是指安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它与PLC可以组成廉价的DCS系统（分布式控制系统）。6.基于个人计算机的编程软件取代编程器随着计算机的日益普及，越来越多的用户使用基于个人计算机的编程软件进行编程。编程软件可以对PLC控制系统的硬件结构和参数进行设置。此外，编程软件在屏幕上可直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图
8、和顺序功能图等，并可以实现不同编程语言的相互转换。,1.5 可编程控制器与继电器控制的区别1.5.1 继电器控制系统的组成一个继电器控制系统，由输入部分、输出部分和控制部分组成。1.5.2 PLC控制系统的组成由PLC构成的控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成。1.5.3 PLC控制系统与继电器控制系统的区别1.组成器件不同继电器控制系统由许多真正的硬件继电器组成，而PLC的控制系统由许多所谓的“软继电器”组成。2.触点数量不同硬件继电器的触点数量有限，而PLC中每只“软继电器”供编程使用的触点数有无数对。,3.实施控制的方法不同在继电器控制线路中，要实现某种控制是通过各种继电器之间的硬接
9、线解决的，它的功能专一，不够灵活。而PLC控制是通过梯形图（软件功能）解决的，所以其灵活多变。4.工作方式不同继电器控制系统采用硬逻辑的并行工作方式，而PLC采用扫描工作方式。,1.6 可编程控制器的编程语言和程序结构1.6.1 可编程控制器的编程语言PLC为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序的需求。它提供的编程语言通常有以下几种：梯形图（LAD）、语句表（STL）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）和结构文本（ST）等几种。1.梯形图（LAD）梯形图是用的最多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似。2.语句表（STL）语句表编程，是用一个或几个容易记忆的字符
10、来代表可编程控制器的某中操作功能。每个语句由地址（步序号）、操作码（指令）和操作数（数据）三部分组成。,3.顺序功能图（SFC）顺序功能图是一种位于其它编程语言之上的图形语言，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。4.功能块图（FBD）功能块图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，它由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。5.结构文本（ST）结构文本是为IEC1131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简捷和紧凑。,传统继电器控制线路图与PLC梯形图,顺序功能图,1.6.2 编程语言的相互转换和选用语句表中
11、的逻辑关系很难一眼看出，程序比较难阅读，所以在设计由复杂的开关量控制的程序时，一般使用梯形图，语句表可在处理某些不能用梯形图处理的问题时使用。1.6.3 可编程控制器的程序结构广义上的可编程控制器程序由三部分组成：用户程序、数据块和参数块。,1.7 可编程控制器的性能指标PLC的性能指标是用户评价和选购机型的依据，可以从以下几个方面进行考虑：1.处理器性能指标 主要反映出CPU的类型、用户程序存储器容量、可连接的I/O总点数、指令长度、指令条数、扫描速度等。2.存储容量存储容量是指用户程序存储器的容量。3.I/O点数及I/O模板技术指标输入/输出（I/O）点数是PLC所支持的输入信号和输出信号的总和,4.扫描速度扫描速度是指PLC执行用户程序的速度。5.指令的功能和数量 指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标，指令的功能越强、数量越多，PLC的处理能力和控制能力也越强。6.内部元件的种类与数量 在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。7.特殊功能单元特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。8.可扩展能力PLC的可扩展性是指PLC的主机配置扩展模块的能力。,
