plc在砂處理生產(chǎn)線的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程序控制器(PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置.它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn),近年來在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面應(yīng)用越來越廣,成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一.PLC的最終目標(biāo)是用于實(shí)踐,提高生產(chǎn)力.如今,應(yīng)用P

2、LC已經(jīng)成為世界潮流,PLC將在我國得到更全面的推廣應(yīng)用.</p><p>　　砂處理生產(chǎn)線由混砂機(jī)、帶式輸送機(jī)及其配套設(shè)備、生產(chǎn)及除塵等用點(diǎn)設(shè)備，主要完成型砂、新砂及粘土、煤粉的輸送任務(wù)。砂處理生產(chǎn)線的主要用電設(shè)備是連續(xù)工作制，采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，需要采用大量的中間繼電器，可靠性差，難以保重系統(tǒng)長時(shí)間工作連續(xù)工作，采用PLC取代繼電器控制系統(tǒng)是合適的。 </p><p>　　本例文

3、論述采用PLC實(shí)現(xiàn)砂處理生產(chǎn)線的控制問題。主要在輸送帶的工藝流程系統(tǒng)中，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該逆工藝流程延時(shí)啟動(dòng)，停止時(shí)應(yīng)該順工藝延時(shí)停止。在型砂輸送系統(tǒng)中，啟動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)該逆工藝流程延時(shí)啟動(dòng)，但停止時(shí)，全部設(shè)備同時(shí)停機(jī)。</p><p>　　采用PLC來實(shí)現(xiàn)以上的控制要求，更利于提高設(shè)備的運(yùn)行率及其系統(tǒng)的調(diào)試，可靠性提高了，保重了系統(tǒng)的 長時(shí)間連續(xù)工作。</p><p>　　關(guān)鍵詞 PLC 西

4、門子S7-200 砂處理</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言……………………………………………………………..4</p><p>　　第一章 PLC的基本概述</p><p>　　第一節(jié) PLC的發(fā)展過程 ……………………………………..5</p><p&

5、gt;　　一、PLC的由來……………………………………………………5</p><p>　　二、PLC的定義…………………………………………………….5</p><p>　　第二節(jié) PLC的主要優(yōu)點(diǎn)……………………………………...8</p><p>　　第三節(jié) PLC的發(fā)展動(dòng)態(tài)和水平及未來前景…………………9</p><p>　　一、PL

6、C的應(yīng)用與發(fā)展概況………………………………………..9</p><p>　　二、PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)…………………………………….10</p><p>　　三、PLC的網(wǎng)絡(luò)及發(fā)展趨勢(shì)……………………………………….11</p><p>　　第二章 PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　第一節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)……………………

7、………………….13</p><p>　　第二節(jié) PLC的硬件和軟件…………………………………….14</p><p>　　一、PLC的分類…………………………………………………….14</p><p>　　二、PLC的硬件…………………………………………………….15</p><p>　　三、PLC的軟件………………………………………………

8、…….15</p><p>　　第三節(jié) PLC的基本原理……………………………………….15</p><p>　　一、PLC的等效電路……………………………………………….15</p><p>　　二、PLC的工作過程……………………………………………….17</p><p>　　第三章 S7-200可編程控制器</p>&l

9、t;p>　　第一節(jié) S7-200的概述…………………………………………19</p><p>　　第二節(jié) 基本邏輯指令………………………………………….21</p><p>　　編程語言……………………………………………….21</p><p>　　基本邏輯指令…………………………………………..21</p><p>　　第四章 砂處理生

10、產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)分析</p><p>　　第一節(jié) 砂處理的控制分析與程序設(shè)計(jì)……………………….23</p><p>　　一、系統(tǒng)的工藝流程圖……………………………………………..23</p><p>　　二、系統(tǒng)的基本控制要求…………………………………………..23</p><p>　　三、系統(tǒng)的選型及地址分配……………………………………

11、…..24</p><p>　　四、系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)與梯形圖…………………………………….25</p><p>　　致謝………………………………………………………………………30</p><p>　　主要參考文獻(xiàn)…………………………………………………..31</p><p><b>　　引 言</b></p>

12、;<p>　　可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十世紀(jì)70-80年代一直簡(jiǎn)稱為PC。由于到90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來，也簡(jiǎn)稱為PC;加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，為了方便，仍簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編

13、程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。</p><p>　　可編程序控制器(PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置.它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn),近年來在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面應(yīng)用越來越廣,成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一.PLC的最終目標(biāo)是用于實(shí)踐,提高生產(chǎn)力.如今,應(yīng)用PL

14、C已經(jīng)成為世界潮流,PLC將在我國得到更全面的推廣應(yīng)用.</p><p>　　目前,PLC產(chǎn)品大致可分為美國、歐洲國家、日本三大流派,由于PLC產(chǎn)品在不段斷的更新?lián)Q代,編寫反映新機(jī)型、新技術(shù)的書籍十分必要.現(xiàn)在流行的有較高性能價(jià)格比的NIEMENS S7-200系列小型PLC為背景,使你接觸到最新的PLC產(chǎn)品.</p><p>　　采用PLC來實(shí)現(xiàn)以上的控制要求，更利于提高設(shè)備的運(yùn)行率及其

15、系統(tǒng)的調(diào)試，可靠性提高了，保重了系統(tǒng)的 長時(shí)間連續(xù)工作。</p><p>　　第一章 PLC的基本概述</p><p>　　第一節(jié) PLC發(fā)展過程</p><p><b>　　一 PLC的由來</b></p><p>　　20世紀(jì)60年代末，由于市場(chǎng)的需要，工業(yè)生產(chǎn)從大批量、少品種的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨?、多品種的方式。但

16、是，當(dāng)時(shí)這種大規(guī)模生產(chǎn)線的控制大多是繼電器控制系統(tǒng)，體積大 、耗電多，改變生產(chǎn)程序非常困難。為了改變這種狀況，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品多樣性的要求，1968年美國通用汽車公司對(duì)外公開招標(biāo)，要求用新的電器控制裝置取代繼電器控制裝置，以適應(yīng)改變生產(chǎn)程序的需要。該公司提出下面10項(xiàng)指標(biāo)：</p><p>　?。?） 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；</p><p>　?。?） 修改方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；<

17、/p><p>　　（3） 可靠性高于繼電器控制結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?） 數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計(jì)算機(jī)中；</p><p>　　（5） 輸入電源可以為市電；</p><p>　?。?） 輸出電源可為市電，負(fù)載電流要求2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥和接觸器等；</p><p>　?。?） 蠅虎存儲(chǔ)器容量大于4KB；<

18、/p><p>　?。?） 體積小于繼電器控制裝置；</p><p>　?。?） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)變更最少；</p><p>　?。?0） 成本與繼電器控制相比，有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）制成了世界上第一臺(tái)可編程序邏輯控制器（PLC），在美國通用汽車公司生產(chǎn)線上使用并取得了成功，從此開創(chuàng)了可編程序邏輯控

19、制器的時(shí)代。</p><p><b>　　二、 PLC的定義</b></p><p><b>　　PLC的定義</b></p><p>　　最初，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC，只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開關(guān)量的邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯控制器的功能不

20、斷擴(kuò)展和完善，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍，具有了PID、A/D、D/A算術(shù)運(yùn)算、數(shù)字量控制、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)等多方面的功能，它已變成了實(shí)際意義上的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。于是，美國電器制造商協(xié)會(huì)（NEMA）將其正式命名為可編程控制器（Programmable Controller），簡(jiǎn)稱PLC。由于它與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱PC相同，所以人們習(xí)慣上仍將其稱為PLC。</p><p&g

21、t;　　1987年2月，國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。</p><

22、p><b>　　PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　　（1） 可靠性該。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采用了光電隔離、濾波等多種措施。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用EPROM存儲(chǔ)，一般PLC的平均無故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上</p><p>　　（2） 控制功能強(qiáng)。PLC采用的CPU一般是具有較強(qiáng)位處理功能的位處理機(jī)，為了增強(qiáng)其復(fù)雜控制功能和聯(lián)網(wǎng)通信等管理功能，可

23、以采用雙CPU的運(yùn)行方式，使其功能得到極大的加強(qiáng)。</p><p>　　（3） 編程方便易學(xué)。第一編程語言（梯形圖）是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場(chǎng)人員學(xué)習(xí)。</p><p>　?。?） 適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　?。?） 與外部設(shè)備

24、連接方便。采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。</p><p>　?。?） 體積小、重量輕、功耗低。</p><p>　?。?） 性價(jià)比高。與其他控制方式相比，性價(jià)比較高。</p><p>　?。?） 模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行不同的擴(kuò)展和組裝，一種型號(hào)的PLC可用于控制從幾個(gè)I/O點(diǎn)到幾百個(gè)I/O點(diǎn)的控制系統(tǒng)。

25、</p><p>　?。?） 維修方便，功能更改靈活。程序的修改就意味著控制功能的修改，因此功能的改變非常靈活。</p><p>　　3 PLC的性能指標(biāo)</p><p>　　PLC的性能通?？梢圆捎靡韵逻@些指標(biāo)來綜合評(píng)述的。不同品種規(guī)格的PLC其性能指標(biāo)是不盡相同的。</p><p><b>　　1編程語言</b>&l

26、t;/p><p>　　PLC常用的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、流程圖語言及其些高級(jí)語言等，目前使用最多的是前兩者。不同的PLC可能采用不同的語言。</p><p>　　2指令種類數(shù)和總條數(shù)</p><p>　　用以表示PLC的編程和控制功能。</p><p><b>　　3 I/O總點(diǎn)數(shù)</b></p>

27、<p>　　PLC的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。對(duì)于開關(guān)量，I/O用大量I/O點(diǎn)數(shù)表示，而對(duì)模擬量，I/O點(diǎn)數(shù)則用最大I/O通道路數(shù)表示。</p><p>　　4 PLC內(nèi)部繼電器的種類和點(diǎn)數(shù)</p><p>　　包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)繼電器、數(shù)據(jù)寄存器等。而每種繼電器點(diǎn)數(shù)也不一樣。</p><p>

28、<b>　　5 用戶程序存儲(chǔ)量</b></p><p>　　用戶程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)通過編程器輸入的用戶程序，其存儲(chǔ)容量通常是已字為單位來計(jì)算的。約定16位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字（注意一般微處理機(jī)是以8位為一個(gè)字節(jié)的），每1024個(gè)字節(jié)為1K字。中小型PLC的存儲(chǔ)容量一般在8K以下，大型PLC的存儲(chǔ)量有的已達(dá)256K字節(jié)以上。編程時(shí)，通常對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占一個(gè)字節(jié)，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和移位指

29、令占2個(gè)字，對(duì)于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占2個(gè)字。須指出，有的PLC其用戶程序存儲(chǔ)容量是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步。</p><p><b>　　6 掃描速度</b></p><p>　　以ms/K字為單位表示。例如20m/K字表示掃描1K字的用戶程序需要的時(shí)間為20ms</p><p><b>　　7工作環(huán)境<

30、/b></p><p>　　一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度0~55攝濕度，濕度小于85%（無結(jié)露</p><p><b>　　8特種功能</b></p><p>　　有的PLC還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能，監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠(yuǎn)程I/O能力等。</p><p><b>　　9

31、其它</b></p><p>　　還能列出其他、一些指標(biāo)，比如輸入/輸出方式、某些主要硬件（如CPU、存儲(chǔ)器）的型號(hào)等。 </p><p><b>　　4． PLC的發(fā)展</b></p><p>　　PLC通常在兩個(gè)方向上發(fā)展：一是向體積小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的方向發(fā)展，使PLC的使用范圍不斷擴(kuò)大，達(dá)到了遍地開花的程度；而

32、是向大型化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能方向發(fā)展，不斷提高其功能，以便與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)相連接，組建大型的控制系統(tǒng)。</p><p>　　具體技術(shù)方面，PLC在以下幾個(gè)方面得到了發(fā)展：</p><p>　?。?） 在PLC編程語言方面。為了完成復(fù)雜的控制功能，發(fā)展了功能塊流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言、專用PLC語言等多種語言?，F(xiàn)在，大多數(shù)PLC公司已開發(fā)了圖形化編程組態(tài)軟件。該軟件提供了簡(jiǎn)潔、直觀的圖形符

33、號(hào)及注釋信息，使得用戶控制邏輯的表示更加直觀明了，操作和使用也更加方面。</p><p>　?。? ）I/O模塊智能化和專用化。各模塊本身具有CPU，能獨(dú)立工作，可與PLC主機(jī)并行操作，在可靠性、適應(yīng)性、掃描速度和控制精度等方面都對(duì)PLC做了補(bǔ)充。</p><p>　　（3） 網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。由于可用PLC構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，因此，各種PC、圖形工作站、小型機(jī)等都可以作為PLC的監(jiān)控主機(jī)和工作站

34、，能夠提供屏幕顯示、數(shù)據(jù)采集、記錄保持及信息打印功能。</p><p>　?。?） 控制技術(shù)冗余化。采用雙處理器或多處理器，有操作系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　?。?） 機(jī)電一體化?？煽啃愿?、功能強(qiáng)、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，這是PLC發(fā)展的重要方向。</p><p>　?。?） 控制與管理功能一體化。隨著VLSI技術(shù)

35、和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一臺(tái)控制器上可同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制功能和信息處理功能及網(wǎng)絡(luò)通信功能。采用分布式系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)廣泛意義上的控管一體化。</p><p>　　第二節(jié) PLC的主要優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　PLC有如下一些主要優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　編程簡(jiǎn)單 PLC的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)PLC時(shí)已充分考慮到使用者的習(xí)慣和技術(shù)水平及用戶的方便，構(gòu)成一個(gè)實(shí)際的PLC控制系統(tǒng)一般不需

36、要很多配套的外圍設(shè)備；PLC的基本指令不多；常用于編程的梯形圖與傳統(tǒng)的繼電控制線路圖有許多相似之處；編程器的使用簡(jiǎn)便；對(duì)程序進(jìn)行增減、修改和運(yùn)行監(jiān)視很方便。因此對(duì)編制程序的步驟和方法，容易理解和掌握，只要具有一定文化水平和電器知識(shí)，都可以在較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。</p><p>　　可靠性高 PLC是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)與制造過程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無觸點(diǎn)、精選元器件等多層次有效的抗干擾措施，

37、因此可靠性很高，其平均故障時(shí)間間隔為2萬小時(shí)以上。此外，PLC還具有很強(qiáng)的自診斷功能，可以迅速方便地檢查判斷出故障，縮短檢修時(shí)間。PLC可靠性高的原因在后面還會(huì)作較具體的介紹。</p><p>　　通用性好 PLC品種多，檔次也多，可由各種組件靈活組合成不同的控制系統(tǒng)，以滿足不同的控制要求。同一臺(tái)PLC只要改變軟件則可實(shí)現(xiàn)控制不同的對(duì)象或不同的控制要求。在構(gòu)成不同的PLC的控制系統(tǒng)時(shí)，只需在PLC的輸入輸出端子

38、上接上比同的相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)，PLC就能接收輸入信號(hào)?？梢?，PLC通用性好。</p><p>　　功能強(qiáng) 在前面已介紹過，PLC具有很強(qiáng)的功能，能進(jìn)行邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制，能完成A/D與D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。而且PLC技術(shù)發(fā)展很快，功能會(huì)不斷增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更廣。</p><p>　　使用方便 PLC體積小，重量輕，便于安裝。PLC編程簡(jiǎn)單，編程器使用簡(jiǎn)便。P

39、LC自診斷能力強(qiáng)，能判斷和顯示出自身故障，使操作人員檢查判斷故障方便迅速，而且接線少，維修時(shí)只需更換插入式模塊，維護(hù)方便。修改程序和監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)也容易。</p><p>　　設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試周期短 上面已介紹過，PLC在許多方面是以軟件編程來取帶硬件接線，用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，編程容易，安裝使用方便，目前的PLC已商品化，硬件軟件較齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，不需要很多配套的外圍設(shè)備和大量的復(fù)雜的接線，

40、程序調(diào)試修改也很方便。因此大大縮短PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)周期。</p><p>　　從上述PLC的功能特點(diǎn)可見，PLC控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，在許多方面可以取代繼電接觸控制。但是PLC也有缺點(diǎn)：目前價(jià)格還比較高；工作速度比計(jì)算機(jī)慢；使用中檔和個(gè)高檔PLC，要求使用者具有相當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)知識(shí)；PLC制造廠家和PLC品種類型很多，而指令系統(tǒng)和使用方法不盡相同，這給用戶帶來不便。</p

41、><p>　　第三節(jié) PLC的發(fā)展動(dòng)態(tài)和水平及未來前景</p><p>　　一．PLC的應(yīng)用與發(fā)展概況</p><p>　　自從美國研制出世界上第一臺(tái)PLC以后,日本、德國、法國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼研制出各自的PLC.20實(shí)際70年代中期在PLC中引進(jìn)了微機(jī)技術(shù)、使PLC的功能不斷增強(qiáng),質(zhì)量不斷提高,應(yīng)用日益廣泛.目前PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用與汽車知道、石油、冶金、輕工、機(jī)械

42、、電力等各行各業(yè),實(shí)現(xiàn)邏輯、步進(jìn)、數(shù)字、機(jī)器人、模擬量等的自動(dòng)控制,有人認(rèn)為PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域中站有主導(dǎo)地位的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備.具資料介紹,美國一家公司曾經(jīng)對(duì)美國石油化工、冶金、食品、制藥、機(jī)械等行業(yè)400多哥工廠企業(yè)進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果表明,PLC的需求量占各類自動(dòng)化儀表或自動(dòng)化控制設(shè)備之首,有82%的廠家使用PLC.</p><p>　　1971年日本從美國引進(jìn)PLC技術(shù), 很快就研制出日本第一臺(tái)DSC-8型

43、PLC，早在1984年日本就有30多個(gè)PLC的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品60種以上。西歐在1973年已經(jīng)研制出他們的第一臺(tái)PLC ，并且發(fā)展很快，年銷售增長率在20%以上。目前時(shí)間上眾多PLC制造廠家中，比較著名的幾個(gè)大公司有美國AB公司、歌德公司、德州儀表公司、通用儀表公司，德國的西門子公司，日本的三菱、東芝、富士和立石公司等。他們的產(chǎn)品控制這世界上大部分的PLC市場(chǎng)。PLC技術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化三大技術(shù)（PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析）

44、支柱之一</p><p>　　我國研制與應(yīng)用PLC起步比較晚，1973年開始研制，1977年開始應(yīng)用，20世紀(jì)80年代初期以前發(fā)展較慢，20世紀(jì)80年代隨著成套或?qū)Ｓ迷O(shè)備引進(jìn)了不少PLC，例如寶鋼一期工程整個(gè)生產(chǎn)線上就使用了數(shù)百臺(tái)的PLC，二期工程將使用更多的PLC。近幾年來國外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場(chǎng)，我國已有許多單位在消化吸收引進(jìn)PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上，仿制或研制了PLC產(chǎn)品。20世紀(jì)80年代中后期，我國開發(fā)使

45、用PLC技術(shù)發(fā)展迅速，例如資料介紹東風(fēng)汽車公司裝備系統(tǒng)從1986年起，全面采用PLC對(duì)老設(shè)備進(jìn)行更新改造，至1991年止一共改造設(shè)備1000多臺(tái)，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。1995年廣州第二電梯廠，已把PLC成功地應(yīng)用于技術(shù)要求復(fù)雜的高層電梯控制上，并已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。廣東佛山市聯(lián)自動(dòng)控制工程公司，近幾年來以為多個(gè)廠家設(shè)計(jì)制造了PLC控制裝置幾十套，成功應(yīng)用于陶瓷窯爐、瓷磚輸送線等生產(chǎn)線和其他自動(dòng)控制生產(chǎn)設(shè)備上。從近幾年召開的學(xué)術(shù)會(huì)議及有

46、關(guān)文獻(xiàn)介紹可見，我國研制尤其是應(yīng)用PLC技術(shù)日益廣泛，更加成熟。</p><p>　　目前PLC方向主要是朝著小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，這將是PLC功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用面更廣。</p><p>　　二．PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　PLC當(dāng)初是針對(duì)工業(yè)順序控制發(fā)展而研制的.經(jīng)過30幾年的迅速發(fā)展,

47、PLC已經(jīng)不僅能進(jìn)行開關(guān)量控制,而且還能進(jìn)行模擬量控制,位置控制.特別是PLC的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得PLC如虎添翼,由單機(jī)控制向多機(jī)控制,由集中控制向多層次分布式控制系統(tǒng)發(fā)展.現(xiàn)在PLC的足跡已經(jīng)遍布了國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,形成了滿足各種需要的PLC應(yīng)用系統(tǒng)</p><p>　　今后PLC控制系統(tǒng)將朝什么方向發(fā)展呢?在時(shí)常經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的今天,產(chǎn)品的發(fā)展取決于市場(chǎng)的需求.PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)化.不同的企業(yè)對(duì)自動(dòng)

48、化的要求,規(guī)模以及投資數(shù)額都不相同,存在著不同的層次的需要.從我國目前正在開展的以高新技術(shù)帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)來看,我們不僅要大力發(fā)展適合于大,中型企業(yè)的高水準(zhǔn)的PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù),而且也要發(fā)展適合小型企業(yè)技術(shù)改造的性能價(jià)格比高的小型PLC控制系統(tǒng).所以今后PLC控制系統(tǒng)將朝兩個(gè)方向發(fā)展,一是向小型化,微型化系統(tǒng)方向發(fā)展.作為控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,PLC將朝著體積小，速度快,性能更強(qiáng),價(jià)格更低的方向發(fā)展.二是向大型化,網(wǎng)絡(luò)化,多功能方向發(fā)展.

49、</p><p>　　1小型化 高性能 低成本 簡(jiǎn)單實(shí)用</p><p>　　近年來,小型PLC的應(yīng)用時(shí)分普遍,超小型PLC的需求日趨增多.據(jù)統(tǒng)計(jì),美國機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用超小型PLC幾乎占據(jù)市場(chǎng)的1/4,國外許多PLC廠家正在積極地研制開發(fā)各種超小型微型的PLC.例如德國西門子公司的S7-200既可以單機(jī)運(yùn)行也可以聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制.S7-200的最小配置是8個(gè)數(shù)字量輸入和6個(gè)數(shù)字量輸出,還可

50、以根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展2~7個(gè)模塊,最多可達(dá)128個(gè)輸入和120個(gè)輸出,此外S7-200還可以進(jìn)行模擬量控制,是一種性能價(jià)格比較好的微型PLC.</p><p>　　2大型化 網(wǎng)絡(luò)化 多功能</p><p>　　多層次分布式控制系統(tǒng)與集中型相比,具有更高的安全性和可靠性.系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)也為更為靈活方便,地域分布也廣,是當(dāng)前控制系統(tǒng)發(fā)展的主要潮流.為了適應(yīng)這種發(fā)展,實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化,世界上PLC生

51、產(chǎn)廠家不斷地研制開發(fā)功能更強(qiáng)的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).這種PLC網(wǎng)絡(luò)一般是多級(jí)的,網(wǎng)絡(luò)的最底層是現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí),中間是協(xié)調(diào)級(jí),網(wǎng)絡(luò)的最上層為組織管理級(jí).</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)可以由多個(gè)PLC或遠(yuǎn)程I/O工作站組成,中間一級(jí)由PLC或計(jì)算機(jī)構(gòu)成.最高一級(jí)一般由高性能的計(jì)算機(jī)組成.它們之間采用工業(yè)以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線相構(gòu)成一個(gè)多級(jí)分布式PLC.隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,這種多級(jí)分布式PLC控制系統(tǒng)功能不再是

52、單一的,除了控制功能外,還可以實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化、生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)調(diào)度,產(chǎn)品計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)管理等功能,成為一種測(cè)、控、管一體化的多功能綜合系統(tǒng).</p><p>　　3 PLC控制系統(tǒng)將與智能控制系統(tǒng)更進(jìn)一步地相互滲透和結(jié)合</p><p>　　目前,PLC與計(jì)算機(jī)已成功地結(jié)合并廣泛應(yīng)用,PLC不再是單獨(dú)的一個(gè)控制裝置,它已成為系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分和環(huán)節(jié).隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,今

53、后的PLC將更加注重它與其他智能控制系統(tǒng)的結(jié)合.許多PLC開發(fā)商已經(jīng)注意到了PLC的兼容性,不僅是PLC與PLC的兼容,而且還注意到PLC與計(jì)算機(jī)的兼容,使之可以充分地利用計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的軟件資源.例如西門子的S7-200采用SIMATIC S7的模塊,它的軟件編程、監(jiān)控都可在Windows操作平臺(tái)上操作和運(yùn)行.今后將采用速度更快、性能更強(qiáng)的CPU、容量更大的存儲(chǔ)器,并將更充分的利用計(jì)算機(jī)資源.PLC與工業(yè)計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)、嵌入式計(jì)算機(jī)

54、等系統(tǒng)還將進(jìn)一步滲透與結(jié)合,這必將更進(jìn)一步拓寬PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和空間.</p><p>　　4 實(shí)現(xiàn)軟、硬件的標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　長期以來,PLC走的是專門化的道路,使其在獲得成功的同時(shí)也帶來諸多的不便.例如各個(gè)公司的PLC都有通信聯(lián)網(wǎng)的能力,但各個(gè)公司的PLC之間還無法通信聯(lián)網(wǎng),因此制定PLC的國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是今后的發(fā)展趨勢(shì).從1978年起國際電工委員會(huì)IEC字其下設(shè)TC65的SC

55、65B中專設(shè)WGT工作組制定PLC國際標(biāo)準(zhǔn).到目前為止已經(jīng)公布和制定的標(biāo)準(zhǔn)有如下5種.</p><p>　　1131-1: General Information (一般信息);</p><p>　　1131-2: Equipment Characteristics and Test Requirement (設(shè)備特性與測(cè)試要求);</p><p>　　1131

56、-3: Programming Language (編程語言);</p><p>　　1131-4: User Guidelines (用戶向?qū)?;</p><p>　　1131-5: MMS Companion Standard (制造信息規(guī)范伴隨標(biāo)準(zhǔn));</p><p>　　國內(nèi)也與1992年成立了PLC委員會(huì)制定PLC國家標(biāo)準(zhǔn).</p>&

57、lt;p>　　三．PLC的網(wǎng)絡(luò)及發(fā)展 一個(gè)或若干PLC與PC機(jī)聯(lián)出系統(tǒng)，PC機(jī)起到原編程器及人機(jī)界面操作站的作用，這20世紀(jì)90年代的新潮流，這樣為系統(tǒng)集成帶來了商機(jī)，同時(shí)編程軟件和人機(jī)界面軟件(監(jiān)控軟件或稱組態(tài)軟件)及軟件接口(或稱驅(qū)動(dòng)軟件)也得到了發(fā)展。 近年來，PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)

58、展很快，用戶對(duì)開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展，所以PLC構(gòu)成的PCS系統(tǒng)比DCS的開放性所處的現(xiàn)狀稍好一些。目前羅克韋爾AB公司已形成了多層結(jié)構(gòu)體系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等現(xiàn)場(chǎng)總線(原DH+網(wǎng)也可兼容)。西門子公司在Profibus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)及Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)以外，提出了S7 Routing網(wǎng)絡(luò)，即Profibus-DP和Industrial E

59、nternet兩層結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)還在發(fā)展，我國應(yīng)已積極的姿態(tài)投入其中。 2001年我國機(jī)械工業(yè)成為工業(yè)發(fā)展新亮點(diǎn)，總產(chǎn)值比上年增長1</p><p>　　第二章 PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　第一節(jié) PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)通常由輸入設(shè)備,控制線路和輸出設(shè)備三大部分組成,如圖1所示這是一種有許多硬的元器

60、件連接起來組成的控制系統(tǒng),PLC及其控制系統(tǒng)是從繼電器接觸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展而來的,因此PLC與這兩種控制系統(tǒng)有許多相同或相似之處,PLC的輸入輸出部分與繼電接觸控制系統(tǒng)的大致相同,PLC的控制部分用微處理器和存儲(chǔ)器取代了繼電器控制線路,其控制作用是通過用戶軟件來實(shí)現(xiàn)的.PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示 </p><p>　　圖1 繼電接觸控制系統(tǒng)</p><p><b>　　1

61、輸入與輸出部件</b></p><p>　　這是PLC與輸入控制信號(hào)和控制設(shè)備連接起來的部件,輸入設(shè)備接受從開關(guān),按紐,繼電</p><p>　　器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào),并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能接受和處理的數(shù)字信號(hào).輸出部件接收經(jīng)過中央處理器處理過的輸出數(shù)字信號(hào),并把它轉(zhuǎn)換成控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號(hào),以驅(qū)動(dòng)接觸器,電磁閥和指示器件等.<

62、/p><p><b>　　2中央處理單元</b></p><p>　　中央處理單元包括微處理器,系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器.微處理器是PLC的核心部分,</p><p>　　整個(gè)PLC的工作過程都是在中央處理器的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的,它的主要任務(wù)是按一定的規(guī)律和要求讀入被控對(duì)象的各種工作狀態(tài),然后根據(jù)用戶所編程的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù),最后

63、在向被控對(duì)象送出相應(yīng)的控制(驅(qū)動(dòng))信號(hào).</p><p>　　存儲(chǔ)器是保存系統(tǒng)程序和用戶程序的器件.系統(tǒng)存儲(chǔ)器主要存放系統(tǒng)正常工作所必須的程序,如管理,監(jiān)控,指令解釋程序,這些程序與用戶無直接關(guān)系,已由廠家直接固化進(jìn)EPROM中.用戶存儲(chǔ)器主要用于存放用戶按控制要求所編制的程序,可通過編程器進(jìn)行必要的修改.</p><p><b>　　3電源部件</b></p&

64、gt;<p>　　電源部件是把交流點(diǎn)轉(zhuǎn)換成直流電的裝置,它向PLC提供所需要的高質(zhì)量直流電源.</p><p><b>　　4編程器</b></p><p>　　編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備.它主要用于對(duì)用戶編程進(jìn)行輸入,檢查,調(diào)試和修</p><p>　　改,并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài).</p><p

65、>　　第二節(jié) PLC的硬件和軟件 一、 PLC的分類PLC在90年代已經(jīng)形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點(diǎn)數(shù)分，可分為: * 微型PLC: 32 I/O* 小型PLC: 256 I/O * 中型PLC: 1024 I/O * 大型PLC: 4096 I/O * 巨型PLC: 8195 I/O 近年來有單機(jī)支持300回路和65000點(diǎn)I/O的大型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微

66、、小型PLC原采用8位CPU，現(xiàn)在根據(jù)通訊等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)位整個(gè)PLC銷售額的78%，所以對(duì)微、小型PLC應(yīng)多加研究。二、 PLC的硬件 PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結(jié)構(gòu)，基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板;如果

67、I/O模板多時(shí)，可由CPU母板經(jīng)I/O擴(kuò)展電纜連接I/O擴(kuò)展母板，在其上裝I/O模板;另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。這些都說明了</p><p>　　第三節(jié) PLC的基本工作原理</p><p>　　一、 PLC的等效電路</p><p>　　從上面介紹的PLC基本組成電路中可見，PLC的等效電路可用圖3來表示。它主要由輸入部分、輸出部分和內(nèi)部控制電路組成。&l

68、t;/p><p>　　輸入部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作指令。圖中若干個(gè)輸入端外接按鈕、開關(guān)等的觸電，而內(nèi)連輸入繼電器X線圈（圖中X400為輸入繼電器）。輸入接線方式為兩種：一種是分隔式輸入接線方式，即每個(gè)輸入回路只有兩個(gè)接線端口，其中一個(gè)為輸入端公共端口COM，各個(gè)輸入點(diǎn)之間是相互隔離的；另一種是匯點(diǎn)接線方式，即所有輸入端只有一個(gè)公共點(diǎn)（匯集點(diǎn)），也可以是幾個(gè)端共用一個(gè)輸入公共點(diǎn)（COM）。</p>

69、;<p>　　輸出部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。圖中輸出端外接用戶設(shè)備，而內(nèi)連輸出繼電器Y的接點(diǎn)（圖中Y430為輸出繼電器）。輸出也有兩種接線方式：一是分隔式，即每個(gè)輸出回路彼此獨(dú)立，用戶提供工作電源，顯然分隔式接線方式輸出回路之間相互關(guān)聯(lián)與影響很小；二是匯點(diǎn)式，即所有輸出端點(diǎn)或幾個(gè)端點(diǎn)共用一個(gè)用戶提供的交流或直流電源。外部負(fù)載驅(qū)動(dòng)電源的一端接到輸出公共端子（COM）上。</p><p>　　內(nèi)部控制電

70、路的作用是對(duì)從輸入部分得到的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理，并判斷哪些功能應(yīng)輸出。圖中T450為定時(shí)器，M100為輔助繼電器，PLC內(nèi)部還有計(jì)數(shù)器C等。PLC內(nèi)部有許多“軟”繼電器或繼電器“軟”接點(diǎn)和“軟”接線，這些都是編程軟件來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　二、PLC的工作過程</p><p>　　PLC的工作過程一般可分為三個(gè)主要階段：輸入采樣（輸入掃描）階段、程序執(zhí)行（執(zhí)行掃描）階段和輸出刷新（

71、輸出掃描）階段，如圖4所式。</p><p><b>　　輸入采樣階段</b></p><p>　　PLC以掃描工作方式按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀入到寄存器輸入狀態(tài)的輸入印象寄存器中儲(chǔ)存，這一過程稱為采樣。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣的內(nèi)容不會(huì)改變，而且這個(gè)采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行過程時(shí)被使用。</p><p><b>　　程序執(zhí)行階段<

72、/b></p><p>　　PLC按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描，即從上到下、從左到右地掃描指令，并分別從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器中獲得所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、“處理”，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行的輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出的端口上。</p><p>　　(三) 輸出刷新階段</p><p>　　在執(zhí)行完用戶所有的程序后

73、，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容（存放執(zhí)行的結(jié)果）送入到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備，這就是輸出刷新。</p><p>　　PLC重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。PLC在一個(gè)工作周期中，輸入掃描和輸出刷新的時(shí)間一般為4ms左右，而程序執(zhí)行的時(shí)間可因?yàn)槌绦虻拈L度不同而不同。PLC一個(gè)掃描周期一般為40~100ms之間。</p><p>　　PLC的一個(gè)

74、工作周期主要有上述三個(gè)階段，但嚴(yán)格來說還包括下述四個(gè)過程，但這四個(gè)過程都是輸入掃描過程之后進(jìn)行的。</p><p>　　系統(tǒng)自監(jiān)測(cè)。檢查程序執(zhí)行的是否正確，如果超時(shí)則停止中央處理器工作</p><p>　　與編程器交換信息，這在使用編程器輸入和調(diào)試程序時(shí)才執(zhí)行。</p><p>　　與數(shù)字處理器交換信息，這只有在PLC中配置有專用數(shù)字處理器時(shí)才執(zhí)行。</p&g

75、t;<p>　　網(wǎng)絡(luò)通信，當(dāng)PLC配置有網(wǎng)絡(luò)通信模塊時(shí)，應(yīng)與通信對(duì)象（如磁帶機(jī)、其它PLC或計(jì)算機(jī)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　從上述PLC工作過程中可以看出：</p><p>　　PLC采用循環(huán)掃描工作方式。PLC工作的主要特點(diǎn)是輸入信號(hào)集中批處理，執(zhí)行過程集中批處理和輸出控制也集中批處理。PLC的這種“串行”工作方式，可以避免繼電接觸開展中觸電競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問

76、題。這是PLC可靠性的原因之一，但是又導(dǎo)致輸出對(duì)輸入在時(shí)間上的滯后，這是PLC的缺點(diǎn)之一。</p><p>　　PLC在執(zhí)行程序時(shí)所用到的狀態(tài)值不是直接從實(shí)際輸入端口所獲得的而是來源于輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。輸入映像的狀態(tài)值，取決于上一掃描周期從輸入端子中采樣取得的數(shù)據(jù)。并在程序執(zhí)行階段保持不變。輸出映像寄存器中的狀態(tài)值，取決于執(zhí)行程序輸出指令的結(jié)果。輸出鎖存器中的狀態(tài)值是由上一個(gè)掃描周期的刷新階段從輸出

77、端映像寄存器轉(zhuǎn)入的。</p><p>　　還需要指出一點(diǎn)：PLC中長采用一種稱之為“看門狗”（Watchdog）的定時(shí)監(jiān)視器來監(jiān)測(cè)PLC的實(shí)際工作時(shí)間周期是否超出預(yù)定的時(shí)間，以避免PLC在執(zhí)行過程中進(jìn)入死循環(huán)，或PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序而造成系統(tǒng)故障癱瘓。</p><p>　　第三章 S7-200可編程控制器</p><p>　　第一節(jié) S7-200的概述:<

78、/p><p>　　SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： </p><p>　　* 極高的可靠性 * 極豐富的指令集 * 易于掌握 </p><p>　

79、　* 便捷的操作 * 豐富的內(nèi)置集成功能 </p><p>　　* 實(shí)時(shí)特性 * 強(qiáng)勁的通訊能力 * 豐富的擴(kuò)展模塊 </p><p>　　S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)

80、床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供您使用。</p><p><b>　　CPU單元設(shè)計(jì) </b></p><p>　　集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 22

81、4，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。 </p><p><b>　　不同的設(shè)備類型 </b></p><p>　　CPU 221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 </p><p>　　本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn) </p><p>　　CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)

82、，CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)。CPU 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。 </p><p><b>　　中斷輸入 </b></p><p>　　允許以極快的速度對(duì)過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 </p><p><b>　　高速計(jì)數(shù)器 </b></p>

83、<p>　　CPU 221/222 </p><p>　　4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器 </p><p>　　CPU224/226 ，6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 </p><p>　　CPU 222/

84、224/226 </p><p>　　可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可使用仿真器（選件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。 </p><p><b>　　模擬電位器 </b></p><p>　　CPU221/222 1個(gè)；CPU224/226 2個(gè)；CPU221/222/224/226還具有</p><

85、p><b>　　脈沖輸出 </b></p><p>　　2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 </p><p><b>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘 </b></p><p>　　例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^程進(jìn)行時(shí)間控制。 </p><p>　　E

86、EPROM存儲(chǔ)器模塊（選件） </p><p>　　可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 </p><p><b>　　電池模塊</b></p><p>　　用于長時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時(shí)間到200天（10年壽命）

87、。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。</p><p>　　第二節(jié) 基本邏輯指令</p><p><b>　　編程語言</b></p><p>　　梯形圖、指令表和功能圖是可編程控制器最基本的編程語言。梯形圖直接由傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而來。其符號(hào)和規(guī)則體現(xiàn)了電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。指令表類似計(jì)算機(jī)語言，熟練掌握，可以進(jìn)行較快的

88、程序輸入，同時(shí)可以進(jìn)行高級(jí)編程處理，如S7-300中程序加密等。</p><p>　　梯形圖一般由邏輯母線、支流線、節(jié)點(diǎn)和線圈（功能快）四部分組成。如圖，左邊的豎線稱為邏輯母線，每個(gè)梯形圖程序都要由母線開始。橫</p><p>　　I0.0 Q0.0 LD I0.0</p><p>　?。ǎ?= Q0.0</p><p&

89、gt;　　M0.0 = M0.0</p><p>　?。ǎ?LDN I0.1</p><p>　　I0.1 Q0.1 = Q0.1</p><p>　　（） 裝卸與驅(qū)動(dòng)圖</p><p>　　線稱為支流線，代表電流的流向，支流常閉觸點(diǎn)含義相同，閉合時(shí)為1，即導(dǎo)通狀態(tài)，常開時(shí)為0，即斷開狀態(tài)。支流線上可

90、以串、并多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)要有數(shù)據(jù)類型名稱。如圖中I0.0、I0.1。支流線的末端通常接線圈或功能塊。類似傳統(tǒng)的繼電器電路中的線圈，該支流一直導(dǎo)通時(shí)，線圈得電或功能塊工作。每個(gè)線圈或功能塊要有數(shù)據(jù)類型名稱，如圖中Q0.0、M0.0、Q0.1。</p><p><b>　　基本邏輯指令</b></p><p>　　（一）邏輯裝卸、輸出（驅(qū)動(dòng)）指令</p>

91、<p>　　LD：將常開節(jié)點(diǎn)與邏輯母線相連。常開點(diǎn)在不帶電時(shí)，節(jié)點(diǎn)是斷開的（狀態(tài)為OFF，或0），而帶電時(shí)，節(jié)點(diǎn)是閉合的（狀態(tài)為ON，或1）。</p><p>　　LDN：將常閉節(jié)點(diǎn)與邏輯母線相連。常閉點(diǎn)在不帶電時(shí)，節(jié)點(diǎn)是閉合的（狀態(tài)為ON，或1），而帶電時(shí)，節(jié)點(diǎn)是斷開的（狀態(tài)為OFF，或0）。</p><p>　　=：用于驅(qū)動(dòng)（輸出到）輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器或計(jì)數(shù)器等。

92、</p><p>　　（二）串、并聯(lián)指令 （如圖） I0.0 M0.0 I0.1 Q0.1 LD I0.0</p><p>　　A：將常開節(jié)點(diǎn)串聯(lián)在支流上。（） AN M0.0</p><p>　　AN：將常閉節(jié)點(diǎn)串聯(lián)在支流上。 I0.2A I0.1</p><p>　　O：將常開節(jié)點(diǎn)并聯(lián)在支流上。O I0

93、.2</p><p>　　ON：將常閉節(jié)點(diǎn)并聯(lián)在支流上。 I0.3ON I0.3</p><p>　?。ㄈ┒〞r(shí)器指令= Q0.0</p><p>　　定時(shí)器是可編程控制器的重要編程元件。編程時(shí)，在定時(shí)器指令中輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值?？删幊炭刂破鬟\(yùn)行后，當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)。當(dāng)前值從0開始按一定的時(shí)間單位遞增，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值與預(yù)設(shè)值相等時(shí)，定時(shí)器動(dòng)作，此時(shí)，該定

94、時(shí)器所對(duì)應(yīng)的常開節(jié)點(diǎn)閉合常閉節(jié)點(diǎn)斷開。定時(shí)器節(jié)點(diǎn)后的線圈或功能塊，可在預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作。</p><p>　　系統(tǒng)提供三種定時(shí)指令：TON（通電延時(shí)定時(shí)器）、TONR（有記憶通電延時(shí)定時(shí)器）、TOP（斷電延時(shí)定時(shí)器）。但本例文只用TON（通電延時(shí)定時(shí)器）。1.精度等級(jí)</p><p>　　S7-200定時(shí)器的精度（時(shí)間單位或分辨率）有三個(gè)等級(jí)1ms、10ms和100ms。定時(shí)時(shí)間的計(jì)算方法

95、是：T=PT*S（T為定時(shí)時(shí)間，PT為預(yù)設(shè)值，S為精度等級(jí)）。如TON指令用定時(shí)器T37，預(yù)設(shè)值為100，定時(shí)器T37精度等級(jí)為100ms，則實(shí)際定時(shí)時(shí)間為100*100ms=10s。</p><p><b>　　2. 指令操作數(shù)</b></p><p>　　指令操作數(shù)有3個(gè)：定時(shí)器編號(hào)，預(yù)設(shè)值，使能輸入。</p><p>　　定時(shí)器編號(hào)：用T

96、標(biāo)志，同時(shí)帶上常數(shù)，如T34?？梢噪S時(shí)讀取T34的當(dāng)前值。定時(shí)器T34的常開節(jié)點(diǎn)、常閉節(jié)點(diǎn)用于梯形圖時(shí)，當(dāng)前值與預(yù)設(shè)值相等時(shí)，定時(shí)器（常開節(jié)點(diǎn)）T34置1。</p><p>　　預(yù)設(shè)值PT：數(shù)據(jù)類型INT型</p><p>　　使能輸入：即導(dǎo)通條件，可以是I、Q、M、S、M、T、C、V、S等。 定時(shí)器的當(dāng)前值、設(shè)定值均為16位有符號(hào)整數(shù)（INT），允許的最大值為32767。可以用復(fù)位指令對(duì)

97、三種定時(shí)器復(fù)位。復(fù)位后，定時(shí)器常開節(jié)點(diǎn)斷開，常閉節(jié)點(diǎn)閉合，當(dāng)前值為0。下表1是S7-200的定時(shí)精度與可用的定時(shí)器號(hào) 表1 定時(shí)精度與定時(shí)器等級(jí)</p><p>　　TON（通電延時(shí)定時(shí)器）的符號(hào)</p><p><b>　　通電延時(shí)器符號(hào)</b></p><p>　　第四章 砂處理生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)分析</p>

98、;<p>　　砂處理的控制分析與程序設(shè)計(jì)</p><p>　　砂處理生產(chǎn)線的主要用電設(shè)備是連續(xù)工作制，采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，需要采用大量的中間繼電器，可靠性差，難以保重系統(tǒng)長時(shí)間工作連續(xù)工作，采用PLC取代繼電器控制系統(tǒng)是合適的。以下就是采用PLC實(shí)現(xiàn)砂處理生產(chǎn)線的控制問題。</p><p>　　一．系統(tǒng)的工藝流程圖</p><p>　　型砂輸送系

99、統(tǒng)中，輸送帶的工藝流程圖，如圖5所示</p><p>　　圖5 輸送帶的工藝流程</p><p>　　砂處理輸送系統(tǒng)中，輸送帶的工藝流程圖，如圖6所示</p><p>　　圖6輸送帶的工藝流程</p><p>　　二. 系統(tǒng)的基本控制要求</p><p>　　在型砂輸送系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的基本控制要求是：</p>

100、;<p>　　·啟動(dòng)時(shí)應(yīng)逆工藝流程延時(shí)啟動(dòng)，其啟動(dòng)順序如圖7所示</p><p>　　·停止時(shí)，全部設(shè)備同時(shí)停機(jī)。</p><p>　　延時(shí)5s延時(shí)5s 延時(shí)5s延時(shí)5s</p><p>　　圖7 型砂輸送帶的啟動(dòng)順</p><p>　　2. 在砂處理輸送系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的基本控制要求是：</p&

101、gt;<p>　　·啟動(dòng)時(shí)應(yīng)逆工藝流程延時(shí)啟動(dòng)，其啟動(dòng)順序如圖8所示</p><p>　　·停止時(shí)應(yīng)順工藝流程延時(shí)啟動(dòng)，其啟動(dòng)順序如圖9所示</p><p>　　延時(shí)5s延時(shí)5s延時(shí)5s延時(shí)5s</p><p>　　延時(shí)5s延時(shí)5s延時(shí)5s</p><p>　　圖8 砂處理輸送帶延時(shí)啟動(dòng)順序

102、</p><p>　　延時(shí)5s延時(shí)55s延時(shí)10s</p><p>　　延時(shí)10s 延時(shí)15s</p><p>　　圖9 砂處理輸送帶的延時(shí)停止順序</p><p>　　三. 系統(tǒng)的選型及地址分配</p><p>　　1.在型砂輸送系統(tǒng)中，該系統(tǒng)沒有特殊的控制要求，開關(guān)量輸入點(diǎn)有2個(gè)（起動(dòng)、停

103、止），開關(guān)量輸出點(diǎn)有5個(gè)，輸入輸出點(diǎn)總共為7個(gè)。據(jù)此，可以選用一般中小型控制器（S7-200CPU221~226）。現(xiàn)假設(shè)選用S7-200的CPU222，輸入輸出點(diǎn)總共為14個(gè)，其中輸入點(diǎn)為8個(gè)，輸出點(diǎn)為6個(gè)，地址分配如表2所示。</p><p>　　表2 型砂輸送系統(tǒng)的地址分配表</p><p>　　2.在砂處理輸送系統(tǒng)中，該系統(tǒng)沒有特殊的控制要求，開關(guān)量輸入點(diǎn)有2個(gè)（起動(dòng)、停止），開

104、關(guān)量輸出點(diǎn)有8個(gè)，輸入輸出點(diǎn)總共為10個(gè)。據(jù)此，可以選用一般中小型控制器（S7-200CPU221~226）。現(xiàn)假設(shè)選用S7-200的CPU224，輸入輸出點(diǎn)總共為24個(gè)，其中輸入點(diǎn)為14個(gè)，輸出點(diǎn)為10個(gè)，地址分配如表3所示</p><p>　　表3 砂處理輸送系統(tǒng)的地址分配表</p><p>　　系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)與梯形圖</p><p>　　1. 型砂輸送的梯形

105、圖</p><p>　　I0.0 I0.1 M1.0</p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　　M1.0</b></p><p>　　M1.0 Q0.0</p><p><b>　　

106、（ ） </b></p><p><b>　　T37</b></p><p>　　50 </p><p>　　T37 Q0.1</p><p><b>　　( )</b></p><p>

107、<b>　　T38</b></p><p><b>　　50 </b></p><p><b>　　T38Q0.2</b></p><p><b>　　( )</b></p><p><b>　　T39 </b></p

108、><p><b>　　50</b></p><p><b>　　T39Q0.3</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　T40</b></p><p><b>　　T40</

109、b></p><p><b>　　50 </b></p><p><b>　　T40Q0.4</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　2.型砂輸送的程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　LD I

110、0.0</b></p><p><b>　　AN I0.1</b></p><p><b>　　O M1.0</b></p><p><b>　　= M1.0</b></p><p><b>　　LD M1.0</b><

111、;/p><p>　　= Q0.0</p><p>　　TON T37，+50</p><p><b>　　LD T37</b></p><p>　　= Q0.1</p><p>　　TON T38，+50</p><p><b>　　LD

112、T38</b></p><p>　　= Q0.2</p><p>　　TON T39，+50</p><p><b>　　LD T39</b></p><p>　　= Q0.3</p><p>　　TON T40，+50</p><p>

113、<b>　　LD T40</b></p><p>　　= Q0.4</p><p>　　3. 砂處理輸送的梯形圖</p><p>　　I1.0 T52 Q1.0</p><p><b>　　（ ）</b></p><p>　　Q1.0T41

114、 </p><p><b>　　50 </b></p><p>　　T41 T51 Q1.1 </p><p><b>　　（ ）</b></p><p><b>　　T42</b></p&g