plc机械滑台控制.docx

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plc机械滑台控制

第一章PLC简介

PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业装置。

在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC下定义：

“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。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”

1.1PLC的特点

1.1.1可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低,此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

1.1.2配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合.除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

1.1.3易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事打开了方便之门。

1.1.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

这很适合多品种,小批量的生产场合。

1.1.5体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。

由于体积小很机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

1.2PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1.2.1开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

1.2.2模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。

PLC产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

1.2.3运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控

世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合.

1.2.4过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样控制算法程序，完成闭环控制。

PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。

PID处理一般是运行专用的PID子程序。

过程控制在冶金、化工、热炉控制等场合有非常广泛的应用。

1.2.5数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定

控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

数据处理一般用于大型控制系统控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

1.2.6通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。

随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。

新近生产的PLC都具有通信接接口,通信非常方便。

1.3plc的工作原理和结构

1.3.1PLC的工作原理：

采用循环扫描方式。

在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

注意：

由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。

1.3.2结构：

plc实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机再结构上分为固定式和组合式（模块式）两种，固定式plc包括CPU板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式plc包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架。

这些模块可以按照一定的规则组合配置。

PLC基本结构图

1.4PLC系统的其它设备

1.4.1编程设备：

编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。

小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

也就是我们系统的上位机。

1.4.2人机界面：

最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

第二章S7-200系列编程软（STEP7-Micro/WIN）编程软件

2.1STEP7-Micro/WIN窗口界面

主界面一般可以分为以下几个部分：

菜单条、工具条、浏览条、指令树、用户窗籍口、输出窗口和状态条。

除菜单条外，用户可以根据需要通过检视菜单和窗口菜单决定其它窗口的取舍和样式的设置。

STEP7-Micro/WIN32的主界面如图1.71所示。

图1.71STEP7-Micro/WIN32的主界面

2.1.1、主菜单

主菜单包括：

文件、编辑、检视、PLC、调试、工具、窗口、帮助8个主菜单项.

2.1.2编程准备

（一）、指令集和编辑器的选择

写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。

在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。

SIMATIC是专为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LAD、STL、FBD三种编辑器。

IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。

有些SIMATIC所包含的指令，在IEC1131-3中不是标准指令。

IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。

本教材主要用SIMATIC编程模式。

1、单命令“工具”→“选项”→“一般”标签→“编程模式”→选SIMATIC。

程序编辑器有LAD、STL、FBD三种。

本论文主要用LAD和STL。

2、择编辑器的方法如下：

用菜单命令“检视”→LAD或STL。

或者菜单命令“工具”→“选项”→“一般”标签→“默认编辑器”。

（二）、根据PLC类型进行参数检查

在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行范围检查。

必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。

方法如下：

1、菜单命令“PLC”→“类型”→“读取PLC”。

2、在指令树→“项目”名称→“类型”→“读取PLC”

2.1.3STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载

（一）、下载

如果已经成功地在运行STEP7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC。

如果PLC中已经有内容将被覆盖。

下载步骤如下：

（1）、下载之前，PLC必须位于“停止”的工作方式。

检查PLC上的工作方式指示灯，如果PLC没有在“停止”，单击工具条中的“停止”按钮，将PLC至于停止方式。

（2）、单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”→“下载”。

出现“下载”对话框。

（3）、根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。

如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。

（4）、单击“确定”，开始下载程序。

如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下信息：

下载成功。

（5）、如果STEP7-Micro/WIN32中的CPU类型与实际的PLC不匹配，会显示以下警告信息：

“为项目所选的PLC类型与远程PLC类型不匹配。

继续下载吗？

”

（6）、此时应纠正PLC类型选项，选择“否”，终止下载程序。

（7）、用菜单命令“PLC”→“类型”，调出“PLC类型”对话框。

单击“读取PLC”按钮，由STEP7-Micro/WIN32自动读取正确的数值。

单击“确定”，确认PLC类型。

（8）、单击工具条中的“下载”按钮，重新开始下载程序，或用菜单命令“文件”→“下载”。

下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC”→“运行”，PLC进入RUN（运行）工作方式。

（二）、上载

用下面的方法从PLC将项目元件上载到STEP7-Micro/WIN32程序编辑器：

⏹单击“上载”按钮。

⏹选择菜单命令“文件”→“上载”。

⏹按快捷键组合Ctrl+U。

执行的步骤与下载基本相同，选择需的上载的块（程序块、数据块或系统块），单击“上载”按钮，上载的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上载的程序。

2.1.4程序的调试与监控

在运行STEP7-Micro/WIN32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。

（一）、选择工作方式

PLC有运行和停止两种工作方式。

在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。

单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式.

（1）、选择STOP工作方式

在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：

停止用户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。

PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP7-Micro/WIN32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。

当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：

1、使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。

（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）

2、可以使用图状态或程序状态强制数值。

使用图状态写入数值。

3、写入或强制输出。

4、执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。

（二）、选择运行工作方式

当PLC位于RUN（运行）工作方式时，不能使用“首次扫描”或“多次扫描”功能。

可以在状态图表中写入和强制数值，或使用LAD或FBD程序编辑器强制数值，方法与在STOP（停止）工作方式中强制数值相同。

还可以执行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：

1、使用图状态收集PLC数据值的连续更新。

如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。

2、使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。

3、使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。