PLC和变频器综合实验2012.doc

《综合实验》指导书电气工程自动化专业适用( PLC 与变频器部分) 许如琴编写信息与控制工程学院 2012 年 12月 2 S7-200 型 PLC 预备知识一、 PLC 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、交通运输、环保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. 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。 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。为了使可编程控制器处理模拟量,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 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。 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 模块连接位置传感器和执行机构, 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制模块。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。 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 能编制各种各样的控制算法程序,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、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 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、位操作等功能, 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, 完成一定的控制操作, 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, 如无人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。 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 都具有通信接口,通信非常方便。二、 PLC 的结构与工作原理 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。 3 2. 主机主机部分包括中央处理器( CPU ) 、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。 CPU 是 PLC 的核心,它用以运行用户程序、监控输入/ 输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理,即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作, 将结果送到输出端, 并响应外部设备( 如编程器、电脑、打印机等) 的请求以及进行各种内部判断等。 PLC 的内部存储器有两类,一类是系统程序存储器,主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序, 系统程序已由厂家固定, 用户不能更改; 另一类是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 3. 输入/ 输出( I/O )接口 I/O 接口是 PLC 与输入/ 输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备(如按钮、传感器、触点、行程开关等)的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备(如接触器、电磁阀、指示灯等)。 I/O 接口一般采用光电耦合电路, 以减少电磁干扰, 从而提高了可靠性。 I/O 点数即输入/ 输出端子数是 PLC 的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点,中型机有几百个点,大型机将超过千点。 4. 电源图中电源是指为 CPU 、存储器、 I/O 接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源,通常也为输入设备提供直流电源。 5. 编程器编程器是 PLC 的一种主要的外部设备, 用于手持编程, 用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示 PLC 的工作情况。除手持编程器外, 还可通过适配器和专用电缆线将 PLC 与电脑联接, 并利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。 6. 输入/ 输出扩展单元 I/O 扩展接口用于连接扩充外部输入/ 输出端子数的扩展单元与基本单元