1PLC与变频器项目教程1.doc

绪论 可编程控制器简称PLC，是20世纪60年代以来发展极为迅速，应用面极为广泛的工业控制装置，是现代工业自动化的三大支柱之首。当今PLC吸取了微电子技术和计算机技术的最新成果，以单机自动化到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化；从柔性制造系统、工业机器人到大型分散控制系统，PLC均承担着重要角色。 在生产类产品中，PLC技术和变频调速技术已成为基本的通用技术。变频调速技术以其精度高、性能好、内部软件齐全、价格低、应用方便等优点替代了直流调速和电磁调速，占据了调速领域的主导地位。变频器与PLC通过软件来改变控制过程，具有编程简单、灵敏度高、可靠性高、体积小等优点。因此，被广泛应用于制造业、矿业、冶金等各个领域。 下面就部分PLC及变频器外形图作一简单介绍。 一、PLC及变频器外形图如下图所示。 三菱FX2N系列PLC 西门子 S7-200系列PLC施耐德变频器ATV11系列一、任务目标 二、任务分析 节日彩灯的亮暗变化，给节日带来无穷乐趣，现有一彩灯，通过PLC来实现它的亮暗控制。控制电路如图1-1所示。控制要求：1.按下按钮SB，彩灯HL亮。2.松开按钮SB，彩灯HL灭。 图1-1 彩灯控制电路 如何用PLC实现本任务呢？PLC是什么？其结构如何？通过本任务学习来解决这些问题。 三、背景知识 可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。传统的继电接触控制系统通常由输入设备、控制线路和输出设备三大部分组成，如图1-1所示。显然这是一种由许多“硬”的元器件连接起来组成的控制系统，PLC及其控制系统是从继电接触控制系统和计算机控制系统发展而来的，PLC的输入/输出部分与继电接触控制系统大致相同，PLC控制部分用微处理器和存储器取代了继电器控制线路，其控制作用是通过用户软件来实现的。PLC的基本结构如图1-2所示。PLC的基本组成部分包括微处理器（CPU）、存储器、I/O单元、电源单元和编程器等。 图1-2 继电接触控制系统 图1-3 PLC的基本结构 1．微处理器（CPU） CPU一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。与一般计算机一样， CPU 是可编程控制器的核心，它按系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有条不紊地进行工作。 不同型号可编程控制器的CPU芯片是不同的，有的采用通用 CPU 芯片，如 8031、 8051、8086、80826 等，也有采用厂家自行设计的专用 CPU 芯片（如西门子公司的 S7-200 系列可编程控制器均采用其自行研制的专用芯片），随着CPU芯片技术的不断发展，可编程控制器所用的CPU芯片也越来越高档。 CPU的主要功能： （1）接收并存储用户程序和数据； （2）诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误； （3）接收输入信号，送入数据寄存器并保存； （4）运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户程序的各种操作； （5）将用户程序的执行结果送至输出端。 注意： CPU 芯片的性能关系到可编程控制器处理控制信号的能力与速度，CPU 位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。 2．存储器 可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器等三种。 （1）系统程序存储器 系统程序存储器用来存放由可编程控制器生产厂家编写的系统程序，并固化在 ROM 内，用户不能直接更改。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了 PLC 的性能，其内容主要包括三部分：第一部分为系统管理程序，它主要控制可编程控制器的运行，使整个可编程控制器按部就班地工作；第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将可编程控制器的编程语言变为机器语言指令，再由 CPU 执行这些指令；第三部分为标准程序模块与系统调用程序，它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序，可编程控制器的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了可编程控制器性能的强弱。 （2）用户程序存储器 根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务，用规定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。目前较先进的的可编程控制器采用可随时读写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。 （3）工作数据存储器 工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等。 在工作数据区中开辟有元件映像