《电气控制与PLC》教案首页

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本学期授课次序 课 题 名 称 教学目的要求 了解PLC软硬件结构及系统组成;掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法及上位计算机与PLC通信参数的设置。 教学重点及难点 掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法。 次序 1 教2 学3 程序4 设计 内 容 明确实验目的及难点重点 对PLC的基本内容进行介绍 PLC I/O分配及梯形图的编写 动手接线并能简述其控制过程 计划时间 10min 120 min 10 min 120 min 1 授课班级 电气控制与PLC（S7-200） 作业及思考题： 完成实验报告 教学实施经验小记（请写后面）

讲解内容： PLC简介

1、PLC的定义：可编程控制器简称PLC（Programmable Logic Controller），定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 2、PLC的结构

PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。

可编程序控制器按 钮输选择开关限位开关电 源入模块CPU模块输出模块电 源电磁阀指示灯接触器编程装置

3、S7-200 PLC硬件系统

SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成。 硬件

（1）基本单元 （2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 工业软件

工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。

计算机工业软件CPU主机EM1扩展模块EM2扩展模块EMn扩展模块TD200文本显示器TP系列触摸屏通信及网络设备其他设备 3.2 S7-200 CPU模块

S7-200 CPU模块包括一个中央处理器（CPU）、电源以及I/O点，将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC，具体见下图：

4、I/O点的地址分配与接线

数字量输入输出地址都是以8位为1组。若一个模块I/O不是8的整数，余下的不会分配给下一模块。

I0.0，I0.1，??I1.0，?? Q0.0，Q0.1，??Q1.0，??

模拟量以16位存储，所以要从偶数号字节开始。如AIW0，AIW2，AIW4?? AQW0，AQW2，AQW4，?? 5、S7-200 PLC指令及其结构 5.1 S7-200系列PLC指令

S7-200系列PLC既可使用SIMATIC指令集，又可使用IEC1131-3指令集。SIMATIC指令集是西门子公司专为S7-200系列PLC设计的，在STEP7-Micro/WIN32编程软件中可选用梯形图LAD（ladder）、功能块图（Function Block Diagram）或语句表STL（Statement List）三种编程语言来编辑该指令集，而且指令的执行速度较快。 以梯形图为例介绍： 1）左母线

在梯形图程序的左边，有一条从上到下的竖线，称为左母线。所有的程序支路都连接在左母线上，并起始于左母线。

左母线上有一个始终存在，由上而下从左到右的电流（能流），称为假象电流。触点导通“能流”通过，触点断开，“能流”不能通过。今后我们将利用能流概念进行梯形图程序的分析。 2）触点

触点符号代表输入条件如外部开关，按钮及内部条件等。bit位对应PLC内部的各个编程元件，该位数据（状态）为１时，表示“能流”能通过，即该点接通。由于计算机读操作的次数不受限制，用户程序中，常开触点，常闭触点可以使用无数次。 3）线圈

线圈表示输出结果，通过输出接口电路来控制外部的指示灯、接触器等。线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为1时，“能流”可以达到线圈，使线圈得电动作，PLC将bit位地址指定的编程元件置位为1；逻辑运算结果为0，线圈不通电，编程元件的位置0。即线圈代表PLC对编程元件的写操作。PLC采用循环扫描的工作方式，所以在用户程序中，每个线圈只允许使用一次。 4）功能块

功能块代表一些较复杂的功能。如定时器、计数器或数据传输指令等。当“能流”通过功能块时，执行功能块的功能。 5.2 基本逻辑指令

位操作指令是PLC的基本指令，有梯形图和语句表两种指令形式。梯形图由常开触点和常闭触点和线圈组成；语句表有与、或以及输出等逻辑关系。

1. 逻辑装载及线圈驱动指令LD/LDN ；2. 与指令A(And)、AN(And not)；3. 或指令：O（Or）/ON（Or not）；4. 电路块的串联指令ALD；5. 电路块的并联指令OLD；6. 逻辑堆栈的操作；7. 置位/复位指令 S/R；8. 脉冲生成指令 EU/ED。