1 PLC的基础知识
PLC的产生和定义
1968年美国通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号的不断更新,生产工艺不断变化的需要,实现小批量、多品种生产,希望能有一种新型工业控制器,它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线,以降低成本,缩短周期。
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。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,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设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
PLC的发展和应用领域
1988年全世界总销售量达370亿美元。年产量150万台,目前世界上先进工业国家。PLC已成为工业控制的标准设备。它的应用几乎覆盖了所有的工业、企业。
近10年,我国的PLC研制,生产、发展很快、上海宝钢第一期工程,采用了250台。第二期采用了108台,获得了令人瞩目的经济效益和社会效益。
PLC应用越来越广泛,工业自动化程序提高一个新水平。目前,PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格比的不断提高,其应用领域不断扩大。从PLC应用类型看,大致可归纳为以下几个方面:开关量逻辑控制运动控制过程控制(PID闭环控制)数据处理通信联网(构成DCS、FCS系统)
plc的特点
1可靠性高、抗干扰的主要措施之一。输入输出接口电路采用光电耦合器来传递信号。使外部电路和内部电路之间避免电的联系。
2编程简单、使用方便、控制程序可变。
3采用自然语言:梯形图
4功能完善、扩充方便、组合灵活、实用性强。
5体积小、重量轻、功耗低。
plc的组成及工作原理
PLC的组成
PLC的基本组成包括硬件与软件两部分:
PLC的硬件:中央处理器(CPU)、存储器、输入接口、
输出接口、通信接口、电源等
PLC的软件:系统程序和用户程序
PLC的工作原理
当PLC运行时,需要进行众多的操作而 PLC的CPU不可能同时去执行多个操作, 每一刻只能执行一个操作。解决的办法:采用分时操作原理由于CPU的运算处理速度很快,所以从宏观上来看,PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。这种分时操作的方法称为扫描工作方式
扫描是从第一条程序开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储顺序的先后,逐条执行执行程序,直到程序结束。然后再从头开始扫描执行,并周而复始地重复进行。
集中采样:在一个扫描周期中,对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁,直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。集中输出:在用户程序中如果对输出结果多次赋值,则最后一次有效。在一个扫描周期内,只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出,对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。
2 S7200—PLC控制系统
S7200系列PLC的硬件系统
S7200系列PLC系统基本构成
SIMATIC S7—200硬件系统的配置方式采用整体式加积木式,即主机中包含一定数量的本机I/O,同时还可以扩展各种功能模块。一个完整的PLC系统如图所示。
CPU模块又称为主机是系统的核心,它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统,可以单独完成一定的控制任务。
主机I/O数量不能满足控制系统的要求时,用户可以根据需要扩展各种I/O模块,所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时,可扩展特殊功能模块,以完成某种特殊的控制任务。利用网络接口,可以充分和方便地利用为SIMATICS7—200系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备,主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。
所有以上这些硬件设备,都在一个统一的工业软件平台上编程和运行,为了更好地管理和使用这些设备,S7—200PLC配备了许多功能强大的专用功能指令,方便地实现各种控制目的。
CPU模块
S7—200CPU模块包括一个中央处理单元、存储器、电源以及数字I/O点,这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序,以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。输人部分从现场设备中采集信号,输出部分则输出控制信号,控制工业过程中的设备。
从CPU模块的功能来看,SIMATICS7
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