PLC的选型、配置及应用拟稿人\ue009董中林日期\ue0092009-12-15 一、工厂自动化及PLC发展简介 未来工厂自动化的趋势MIS级\ue009由中型机、小型机、微型机、网络组成\ue008主要实现数据管理与分析。SCC级\ue009由中/小型机、微型机、工业PC组成\ue008主要实现车间管理、设备产品的状况、各种生产参数等的监控。DDC级\ue009由PLC、单片单板机、智能控制器等组成\ue008工厂自动化最关键的一级\ue008要求最复杂,环境条件最恶劣。 各控制级工业控制机必备的特点MIS级\ue009要求处理能力强\ue008实时性要求不高SCC级\ue009要求处理能力较强\ue008实时性要求较高DDC级\ue009对实时性和速度要求很高\ue008具体如下\ue0061\ue007高可靠性\ue009提高产品的产量和质量的关键\ue0062\ue007高抗干扰能力\ue009工厂环境恶劣\ue008直流电机、电焊机、可控硅、电气设备的投切都会产生干扰\ue0063\ue007控制实时性\ue009一般要求输入/输出响应<0.1S\ue0064\ue007硬件配置灵活\ue009工业现场、控制对象、控制工艺的多样性。\ue0065\ue007可维护性高\ue009及时查找故障、迅速排除故障\ue0066\ue007指令系统易普及\ue008编程简单 工业控制机的类型•元件型\ue009单板机、单片机CPU、I/O设备等均为单一元件用户可根据需要进行配置•总线型\ue009STD总线把计算机制成符合某种电气机械规范的板件•可编程序控制器\ue009PLC1.2.3.4.5.6.可靠性差\ue00a抗干扰能力差\ue00a控制实时性较高\ue00a硬件配置不灵活\ue00a可维护性差\ue00a工艺适应性差。高可靠性\ue00a1.2.3.4.5.6.7.高抗干扰能力\ue00a控制实时性较高\ue00a硬件配置灵活\ue006采用板件结构\ue007\ue00a指令系统不易掌握\ue00a可维护性差\ue00a工艺适应性差。源于开关量控制\ue008但大超过开关量控制。是一种专为工业控制设计的通用自动控制设备。具有高可靠性、高性价比。 PLC的发展过程•二十世纪初\ue008工业领域引入自动控制概念。早期\ue009主要是继电器控制系统•1968年\ue008由美国通用汽车公司\ue006GM\ue007向全世界招标\ue008由美国数据设备公司\ue006DEC\ue007于1969年研制出第一台PLC\ue006PDP-14\ue007。•1971年\ue008日本研制其第一台PLC\ue006DSC-8\ue007。•1973-1974年\ue008德国、法国研制第一台。在这一阶段\ue008PLC的功能简单\ue008只有与、或和非等9种指令\ue008实现开关量控制\ue008称为可编程逻辑控制器。•1975-1976 PLC开始使用微处理器\ue008增强了数据处理能力\ue008具有实现顺序控制、逻辑控制、定时、计数等功能\ue008可处理数字量和模拟量\ue008因此\ue008更名为可编程序控制器\ue008简称PC。 PLC的正式定义1982年7月\ue008国际电工委员会\ue006IEC\ue007为PLC正式定义\ue009可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统\ue008专为在工业环境下应用而设计\ue008它采用了可编程序的存储器\ue008用来在其内部存储、执行逻辑运算、顺序控制\ue008定时、计数和运算等操作和指令\ue008并通过数字式和模拟式的输入/输出\ue008控制各种机械的生产过程。 二、PLC的特点、基本应用及分类 \ue006一\ue007、PLC的基本特点\ue0091. 高可靠性2. 高抗干扰能力3. 控制实时性好4. 硬件配置灵活5. 可维护性高能及时找出故障找出故障后\ue008能很快排除6. 指令系统易普及7. 使用灵活\ue008适应性强\ue006工艺适应性\ue007 \ue006二\ue007、PLC的其它特点\ue0091. 功能丰富A、指令多B、内部元件种类繁多\ue008容量大C、丰富的外部设备D、多种的通讯接口E、强大的自检功能 \ue006二\ue007、PLC的其它特点\ue0092.使用方便A、配置方便\ue009PLC的硬件高度集成化\ue008已集成为种种小型化的模块\ue008而且\ue008这些模块是配套的\ue008已实现了系列化与规格化。B、安装方便C、编程方便D、维修方便\ue009PLC工作可靠\ue008不易出故障\ue00aPLC自检功能强。E、改用方便\ue009采用模块组件组合功能\ue00a使用软件程序代替硬线逻辑 \ue006二\ue007、PLC的其它特点\ue0093.工作可靠硬件\ue003PLC的输入/输出电路与内部CPU是隔离的\ue008其信息靠光耦器件或电磁器件传递\ue00a而且\ue008CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施\ue008故而确保了PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰。PLC使用的元器件多为无触点的\ue008而且为高度集成的\ue008数量不多\ue008也为其可靠地工作提供了物资基础。在机械结构和制造工艺上\ue008为使PLC能安全可靠地工作\ue008也采取了很多措施\ue008可确保PLC耐振动\ue008耐冲击\ue008使用温度可达50℃\ue008甚至高达100℃。另外\ue008热备、冗余等系统配置也提高了其可靠性。软件\ue003软件设置有看门狗\ue00aPLC每次上电后\ue008都要运行自检程序及对系统进行初始化\ue00aPLC有很多防止及检测故障的指令\ue008以及各重要模块工作正常与否的提示信号。 \ue006二\ue007、PLC的其它特点\ue0094. 经济合理高的性能价格比。 \ue006三\ue007、PLC的基本应用\ue009\ue0061\ue007开关量的逻辑控制\ue0062\ue007模拟量的闭环控制控制\ue0063\ue007数字量的智能控制\ue006脉冲、高速计数\ue007\ue0064\ue007数据采集与监控\ue0065\ue007通信、联网及集散控制 \ue006四\ue007、PLC的编程语言\ue009采用梯形图(LAD),控制系统流程图(SFL),语句表\ue006STL\ue007三种方式.具有如下特点:(1)易普及性(2)灵活性(3)扩展性(4)延续性 \ue006五\ue007、PLC的性能指标\ue009\ue0061\ue007I/O点数\ue009即输入、输出端子的个数\ue008它决定系统的控制规模\ue00a\ue0062\ue007用户程序存储器容量\ue009决定了可容纳用户程序的长短\ue00a\ue0063\ue007扫描速度\ue009衡量PLC的控制速度\ue00a\ue0064\ue007指令种类及条数\ue009衡量PLC编程能力的强弱\ue00a\ue0065\ue007内部器件的种类和数量\ue009反映其控制功能的强弱\ue0066\ue007智能单元\ue009衡量PLC产品水平的指标。 \ue006六\ue007、PLC的分类\ue0091. 按结构分\ue009整体式\ue009OMRON CPM1\ue008CPM2西门子S7-200系列组全式\ue009OMRON CQM1H\ue008C200Hα西门子S7-300\ue008S7-400\ue008S5 \ue006六\ue007、PLC的分类\ue0092. 按I/O点数\ue006控制规模\ue007分\ue009微型机\ue009控制点数仅几十点\ue00aCPM1\ue008S7-200小型机\ue009控制点数100—500点\ue00aCQM1H\ue008CJ1M中型机\ue009控制点数500—1000点\ue00aS7-300\ue008C200Hα大型机\ue009控制点数1000点以上。 S7-400\ue008S5\ue008CS1 \ue006六\ue007、PLC的分类\ue0093. 按生产产家分PLC的主要生产厂家西门子\ue008A-B\ue008MODICON\ue008TITE\ue008金钟\ue008GE\ue008DEC\ue008东芝\ue008WEST HOUSEOMRON\ue008三菱\ue008FUJI\ue008日立\ue008松下\ue008光洋\ue008华光 三、PLC的选型及配置\ue001以西门子S7-200为例\ue002 一、选型依据1、I/O规模根据相应的I/O规模选择合适的PLC类型微型机\ue009控制点数仅几十点\ue00aCPM1\ue008S7-200小型机\ue009控制点数100—500点\ue00aCQM1H\ue008CJ1M中型机\ue009控制点数500—1000点\ue00aS7-300\ue008C200Hα大型机\ue009控制点数1000点以上。 S7-400\ue008S5\ue008CS1 2、控制要求根据不同的控制要求配置相应的功能模块开关量扩展\ue006基本功能模块\ue007模拟量输入、输出\ue006特殊功能模块\ue007高速计数输入\ue006特殊功能模块\ue007脉冲输出\ue006特殊功能模块\ue007定位控制\ue006特殊功能模块\ue007联网功能\ue006特殊功能模块\ue007一、选型依据 二、西门子S7-200简介1、S7-200系列CPU有五种型号A、CPU221\ue009本机集成6DI/4DO\ue008无I/O扩展能力6KB程序和数据存储空间4路独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉冲输出1个RS485通讯/编程口\ue008支持PPI、MPI和自由口通讯方式。 1、S7-200系列CPU有五种型号B、CPU222\ue009本机集成8DI/6DO\ue008可连接2个扩展模块最大扩展至78路DI/DO\ue008或10路模拟I/O6KB程序和数据存储空间支持PID控制指令4路独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉冲输出1个RS485通讯/编程口\ue008支持PPI、MPI和自由口通讯方式。 1、S7-200系列CPU有五种型号C、CPU224\ue009本机集成14DI/10DO\ue008可连7个扩展模块最大扩展至168路数字I/O或35路模拟I/O13KB程序和数据存储空间支持PID控制指令6路独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉冲输出1个RS485通讯/编程口\ue008支持PPI、MPI和自由口通讯方式。I/O接线端子为可拆卸式。 1、S7-200系列CPU有五种型号D、CPU226\ue009本机集成24DI/16DO\ue008可连7个扩展模块最大扩展至248路DI/DO或35路模拟I/O13KB程序和数据存储空间支持PID控制指令6路独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉冲输出2个RS485通讯/编程口\ue008支持PPI、MPI和自由口通讯方式。I/O接线端子可拆卸。 1、S7-200系列CPU有五种型号E、CPU226XM\ue009本机集成24DI/16DO\ue008可连7个扩展模块最大扩展至248路DI/DO或35路模拟I/O26KB程序和数据存储空间支持PID控制指令6路独立30kHz高速计数器2路独立20kHz高速脉冲输出2个RS485通讯/编程口\ue008支持PPI、MPI和自由口通讯方式。I/O接线端子可拆卸。 2、丰富的扩展模块数字量扩展1、数字量输入扩展\ue006DI\ue007\ue009EM2212、数字量输出扩展\ue006DO\ue007\ue009EM2223、数字量输入/输出扩展\ue006DI/O\ue007\ue009EM223模拟量扩展1、模拟量输入扩展\ue006AI\ue007\ue009EM2312、模拟量输出扩展\ue006AO\ue007\ue009EM2323、模拟量输入/输出扩展\ue006AI/O\ue007\ue009EM235 2、丰富的扩展模块测温模块扩展1、4路热电偶输入扩展\ue006AI\ue007\ue009EM2312、2路热电阻输入扩展\ue006AI\ue007\ue009EM231网络接口模块1、PROFIBUS-DP模块\ue009EM2772、工业以太网模块\ue009CP243-1\ue008CP243-1 IT3、AS-i接口模块\ue009CP243-2 试一试\ue009某客户需要一套PLC系统\ue008要求如下\ue0091、数字量输入30点\ue008数字量输出20点\ue00a2、4路4-20mA模拟量输入\ue0081路热电阻输入\ue00a3、能上PROFIBUS-DP网\ue00a4、PLC电源电压是AC220V\ue008输入为DC24V\ue008输出为继电器型。请给出符合以上要求的配置清单。 配置参考\ue009序号名称型号品牌数量1CPU226\ue000AC/DC/ 继 电器\ue0016ES7216-1BD21-0XB0SIEMENS12数字量输入6ES7223-1PH22-0XA0SIEMENS13热电阻模块6ES7231-7PB22-0XA0SIEMENS14PROFIBUS-DP模块6ES7277-0AA22-0XA0SIEMENS15编程电缆6ES7901-3CB30-0XA0SIEMENS167微型断路器C65N-C10/2PS-100-24MGMW11开关电源