
江蘇省西門子電源中國一級代理商
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言。為功能相同的梯形圖和功能塊圖,在功能塊圖中,左端為輸入端,右端為輸出端,輸入、輸出端的小圓圈表示“非運算”。端子→I0.0線圈→1M端子→24V負端),I0.0線圈得電會使用戶程序中的I0.0常開觸點(軟件觸點)閉合,輸出繼電器Q0.0線圈得電(得電途徑:左等效電源線→已閉合的I0.0常開觸點→I0.1、I0.2常閉觸點→Q0.0線圈→右等效電源線),Q0.0線圈得電一方面使用戶程序中的Q0.0常開自鎖觸點閉合,對Q0.0線圈供電進行鎖定,另一方面使輸出端的Q0.0硬件常開觸點閉合(Q0.0硬件觸點又稱物理觸點,實際是繼電器的觸點或晶體管),接觸器KM線圈得電(電流途徑:AC220V一端→KM線圈→Q0.0端子→內部Q0.0硬件觸點→1L端子→AC220V另一端),主電路中的接觸器KM主觸點閉合,電動機得電運轉。
當按下停止按鈕SB2時,輸入繼電器I0.1線圈得電,使用戶程序中的I0.1常閉觸點斷開,輸出繼電器Q0.0線圈失電,一方面使用戶程序中的Q0.0常開自鎖觸點斷開,解除自鎖,另一方面使輸出端的Q0.0硬件常開觸點斷開,接觸器KM線圈失電,KM主觸點斷開,電動機失電停轉。
若電動機在運行過程中長時間電流過大,熱繼電器FR動作,使PLC的I0.2端子外接的FR觸機等設備進行通信。PLC與編程器或寫入器連接,可以接收編程器或寫入器輸入的程序;PLC與打印機連接,可將過程信息、系統參數等打印出來;PLC與人機界面(如觸摸屏)連接,可以在人機界面直接操作PLC或監視PLC工作狀態;PLC與其他PLC連接,可組成多機系統或連接成網絡,實現更大規模的控制;與計算機連接,可組成多級分布式控制系統,實現控制與管理相結合。2.擴展接口為了提升PLC的性能,增強PLC控制功能,可以通過擴展接口給PLC加接一些專用功能模塊,如高速計數模塊、閉環控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。3.電源
PLC一般采用開關電源供電,與普通電源相比,PLC電源的穩定性好、抗干擾能力強。PLC的電源對電網提供的電源穩定度要求不高,一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內波動。有些PLC還可以通過端子向外提供24V直流電源。1.3.6 PLC的工作方式
PLC是一種由程序控制運行的設備,其工作方式與微型計算機不同,微型計算機運行到結束指令END時,程序運行結束。PLC運行程序時,會按順序依次逐條執行存儲器中的程序指令,當執行完最后的指令后,并不會馬上停止,而是又重新開始再次執行存儲器中的程序,如此周而復始。PLC的這種工作方式稱為循環掃描方式。PLC的工作過程關量(又稱數字量)輸出接口電路和模擬量輸出接口電路。模擬量輸出接口電路采用D/A轉換電路,將數字量信號轉換成模擬量信號。開關量輸出接口電路主要有三種類型:繼電器輸出型接口電路、晶體管輸出型接口電路和晶閘管(也稱雙向可控硅)輸出型接口電路。1.繼電器輸出型接口電路
圖1-7為繼電器輸出型接口電路。繼電器輸出型接口電路的特點是可驅動交流或直流負載,允許通過的電流大,但其觸點通斷速度慢,不適合輸出頻率高的脈沖信號。來存儲系統程序,RAM用來存儲用戶程序和程序運行時產生的數據。
系統程序由廠商編寫并固化在ROM中,用戶無法訪問和修改系統程序。系統程序主要包括系統管理程序和指令解釋程序。系統管理程序的功能是管理整個PLC,讓內部各個電路能有條不紊地工作。指令解釋程序的功能是將用戶編寫的程序翻譯成CPU可以識別和執行的代碼。
用戶程序是用戶通過編程器輸入存儲器的程序,為了方便調試和修改,用戶程序通常存放在RAM中,由于斷電后RAM中的程序會丟失,所以RAM專門配有后備電池供電。有些PLC采用EEPROM(電可擦寫只讀存儲器)來存儲用戶程序,由于EEPROM中的內容可用電信號擦寫,并且掉電后內容不會丟失,因此采用這種存儲器可不要備用電池供電。1.3.3 輸入接口電路
輸入接口電路是輸入設備與PLC內部電路之間的連接電路,用于將輸入設備的狀態或產生的信號傳送給PLC內部電路。PLC的輸入接口電路分為開關量(又稱數字量)輸入接口電路和模擬量輸入接口電路。數字量輸入接口電路用于接收開關通斷信號(或1、0信號),模擬量輸入接口電路用于接收模擬量信號(連續變化的電壓或電流)。模擬量輸入接口電路采用A/D轉換電路,將模擬量信號轉換成數字信號。開關量輸入接口電路示。再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后,在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下,無須大量改變PLC的硬件設備,只需更改程序即可滿足要求。3)功能強,適應范圍廣。現代的PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能,還具有數字量和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能,既可控制一臺生產機械、一條生產線,還可控制一個生產過程。4)編程簡單,易用易學。目前大多數PLC采用梯形圖編程方式,梯形圖語言的編程元件符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近,這樣使大多數工廠企業電氣技術人員非常容易接受和掌握。5)系統設計、調試和維修方便。PLC用軟件來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件,使控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。另外,PLC程序可以在計算機上調試,減少了現場的調試工作量。此外,由于PLC結構模塊化及很強的自我診斷能力,其維修也較為方便。1.3 PLC的組成與工作原理1.3.1 PLC的組成框圖
PLC種類很多,但結構大同小異,典型的PLC控制系統組成框圖操作面板。在組建PLC控制系統時,需要給PLC的輸入端子連接有關的輸入設備(如按鈕、觸點和行程開關等),給輸出端子連接有關的輸出設備(如指示燈、電磁線圈和電磁閥等);如果需要PLC與其他設備通信,可在PLC的通信接口連接其他設備;如果希望增強PLC的功能,可給PLC的擴展接口連接擴展單元。圖1-5 典型的PLC控制系統組成框圖1.3.2 CPU與存儲器為8~16KB3.按功能分類根據PLC具有的功能不同,可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。
1)低檔PLC,具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能,有些還有少量模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。低檔PLC主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。
2)中檔PLC,除了具有低檔PLC的功能外,還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能,有些還增設有中斷控制、PID控制等功能。中檔PLC適用于比較復雜的控制系統。
3)高檔PLC,除了具有中檔PLC的功能外,還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC具有很強的通信聯網功能,一般用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統,實現工廠控制自動化。組建PLC控制系統時,除了要進行硬件接線外,還要為PLC編寫控制程序,并將程序從計算機通過專用電纜傳送給PLC。PLC正轉控制電路的硬件接線如操作面示。PLC輸入端子連接SB1(起動)、SB2(停止)和電源,輸出端子連接接觸器線圈KM和電源,PLC本身也通過L、N端子獲得供電。
PLC正轉控制電路工作過程如下:
按下起動按鈕SB1,有電流流過I0.0端子(電流途徑:DC24V正端→閉合的SB1→I0.0端子→I0.0、1M端子之間的內部電路→1M端子→DC24V負端),PLC內部程序運行,運行結果使Q0.0、1L端子之間的內部觸點閉合,有電流流過接觸器線圈(電流途徑:AC220V一端→接觸器線圈→Q0.0端子→Q0.0、1L端子之間的內部觸點→1L端子→AC220V另一端),接觸器KM線圈得電,主電路中的KM主觸點閉合,電動機運轉,松開SB1后,I0.0端子無電流流過,PLC內部程序維持Q0.0、COM端子之間的內部觸點閉合,讓KM線圈繼續得電(自鎖)。
按下停止按鈕SB2,有電流流過I0.1端子(電流途徑:DC24V正端→閉合的SB2→I0.1端子→I0.1、1M端子之間的內部電路→1M端子→DC24V負端),PLC內部程序運行,運行結果使Q0.0、1L端子之間的內部觸點斷開,無電流流過接觸器KM線圈,線圈失電,主電路中的KM主觸點斷開,電動機停轉,松開SB2后,內部程序讓Q0.0、COM端子之間的內部觸點維持斷開狀態。
當I0.0、I0.1端子輸入信號(即輸入端子有電流流過)時,PLC輸出端會輸出何種控制是由寫入PLC內部的程序決定的,比如可通過修改PLC程序將SB1用作停轉控制,將SB2用作起動控制。1.2 PLC種類與特點立的位(BIT)值或模擬量值不能進行間接尋址,通常與步進指令一起使用,以實現順序功能流程圖的編程。
(11)模擬量輸入映像寄存器(AI)
模擬量輸入電路將外部輸入的模擬量信號轉換成1個字長的數字量,存入模擬量輸入映像寄存器區域。
(12)模擬量輸出映像寄存器(AQ)
CPU將運算的結果存放在模擬量輸出映像寄存器中,D/A轉換器將1個字長的數字量轉換為模擬量,以驅動外部模擬量控制設備。2.1.4 S7-200 SMART PLC的尋址方式
在執行程序的過程中,處理器根據指令中所給的地址信息來尋找操作數的存放地址的方式叫尋址方式。S7-200 SMART PLC的尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址。
(1)立即尋址
立即尋址是指指令直接給出操作數,操作數緊跟著操作碼。
(2)直接尋址
直接尋址是指指令直接使用存儲器或寄存器的元件名稱和地址編號。在指令中,數據類
一般計數器其計數頻率受掃描周期的影響,頻率不能太高,而高速計數器可用來累計比CPU的掃描速度更快的事件。
一般計數器有3種類型,即增計數器(CTU)、減計數器(CTD)、增減計數器(CTUD),共256個,用C0~C255表示。高速計數器的當前值是一個雙字長(32位)的整數,且為只讀值。
(6)全局變量存儲器(V)
全局變量存儲器主要用于存儲全局變量,或者存放數據運算的中間結果或設置參數。它具有保持功能,且長度完全夠用。它可以設置停機保持,如果不設置的話也可當作繼電器用,應用較為方便。它可以儲存程序執行過程中控制邏輯操作的中間結果,并且可以按位、字節、字或雙字來存取V存儲區中的數據。
(7)局部變量存儲器(L)
局部變量存儲器用來存放局部變量,即變量只能在特定的程序中使用。
(8)累加器(AC)理輸入端子。輸入映像寄存器的狀態只能由外部輸入信號驅動,而不能由程序來改變其狀態,即在程序中,只能出現輸入映像寄存器的觸點,而不能出現其線圈。
輸入映像寄存器用I0.0、I0.1、…、I0.7、I1.0、I1.1、…表示,其中符號以I表示。
(2)輸出映像寄存器(Q)
輸出映像寄存器是PLC用來向外部負載發送控制命令的窗口。每一個輸出端子與輸出映像寄存器(Q)的一個相應位相對應,并有無數對常開和常閉觸點供編程時使用。
PLC的輸出映像寄存器區實際上就是外部輸出設備的映像區,PLC通過輸出映像區與外部物理設備建立聯系。
執行程序時,對輸出點的改變通常是改變輸出映像寄存器區,而不是直接改變物理輸出端子。中定義的符號適用于全局。要打開STEP7-Micro/WIN SMART中的符號表,可使用以下方法。
①單擊導航欄中的“符號表”按鈕。
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