西门子PLC概述

模块5 EM235 AI4/AQ1 X12位
扩展连接图
电 源
编程 器接 口 通信接口用于
通信 接口
中央 PLC 与 计 算 机 、 PLC 、 变频器、 触摸屏等智 系 统 处理 能设备之间的连接 ， 以实现PLC与智能设备 单元 编 之间的数据传送。 输入 程 输出 器 接口
总 I/O 扩 展 接 口
编 程 器
单元
液晶显示窗 工作方式开关
通 信 电 缆
指令键
数字键
PLC手持编程器
编辑键
PLC的电源
电 源
编程 通信 器接 接口 口 电源部件将交流电源转 中央 换成供PLC的中央处理器、 系 统 总 线 处理 存储器等电子电路工作所需 单元 要的直流电源，同时还向各 种扩展模块提供24V直流电 输入 I/O 扩 源。输出 展 接 接口 口
FR
KM2 KM1
M 3~
KM1 KM2
PLC电动机正反转控制程序
I0.0
Q0.0
I0.1
I0.2
Q0.1
Q0.0
(
)
I0.1
I0.0
I0.2
Q0.0
(
Q0.1
)
Q0.1
来自百度文库
PLC从产生到现在经 历了几代的发展过程？ 从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基 本可分为： 第一代PLC（1969～1972年）：大多用一位机开发， 用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种 单一，没有形成系列化。 第二代PLC（1973～1975年）：采用了8位微处理器及 半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实 现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。
中 央 处 理 单 元
状态显示 存储器卡
顶部端子盖 电源及输出端子 前盖 方式开关、 电位器、扩展I/O连接 底部端子盖 输入端子、传感器电源
通信口
• 4种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种 类型，具有不同电源电压和控制电压。各类 型的型号如表所示。
输 入 输 出 接 口
电 源
编 程 器
这是PLC与被控设备相连接的接 口电路。 用户设备需输入PLC的各种控制 编程 通信 信号，如限位开关、操作按钮、选 器接 接口 择开关、行程开关以及其它一些传 口 感器输出的开关量或模拟量(要通过 中央 模数变换进入机内)等，通过输入接 口电路将这些信号转换成中央处理 系 统 总 线 处理 单元能够接收和处理的信号。 输出接口电路将中央处理单元送 单元 输入 I/O 扩 出的弱电控制信号转换成现场需要 输出 展 接 的强电信号输出，以驱动电磁阀、 接口 口 接触器、电机等被控设备的执行元 件。
Q FU SB3 KM1 FR SB1 FR KM2 KM1
KM2 KM1 SB2
KM1 KM2
M 3~
KM2
~~
PLC电动机正反转控制线路
Q
FU
SB1 SB2 SB3
M+
0V
M1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4… S7-200CPU 0.0 0.1 0.2 0.3…
KM1
KM2 L N COM0
4.PLC的I/O接口的作用是什么？ 5.PLC的通信接口的作用是什么？ 6.PLC电源的作用是什么？ 7.试画出用西门子PLC控制电动机正反转的原理图和 梯形图。
8.区分西门子S7-200系列PLC的输入输出点数 及扩展模块数，并完成下表
9.画出CPU224和CPU226的继电器输入输出电路 的接线图
第三代PLC（1976～1983年）：随着高性能微处理器及 位片式CPU在PLC中大量的使用，PLC的处理速度大大提高， 从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊 功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出 等，自诊断功能及容错技术发展迅速。
第四代PLC（1983年～现在）：不仅全面使用16位、32 位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reduced instruction set computer)精简指令系统CPU等高级CPU，而 且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时 生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLC产品 成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数 据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。
教学 方法
讲授法、识图法
知识点1：PLC的产生和发展
二十世纪六十年代末期，美 国汽车制造工业竞争十分激烈， 为了适应市场从少品种大批量生 产向多品种小批量生产的转变， 为了尽可能减少转变过程中控制 系统的设计制造时间，减少经济 成本，1968年美国通用汽车公司 GM（GenerlMotors）公开招标， 要求用新的控制装置取代生产线 上的继电接触器控制系统。
输出LED 内 部 电 路
L+
OUT L OUT L COM
晶体管输出接口电路示意图
中小型的PLC输入输出接口都是 编程 通信 与中央处理单元CPU制造在一起的， 电 器接 接口 为了满足被控设备输入输出点数较多 源 口 的要求，常需要扩展数字量输入输出 模块；为了满足模拟量控制的需要， 中央 常需要扩展模拟量输入输出模块，如 系 统 总 线 处理 A/D、D/A转换模块等；I/O扩展接口 就是为连接各种扩展模块而设计的。 单元 编 输入 I/O 扩 程 输出 展 接 器 接口 口
1.1 PLC的结构与接线
时间 10月26日 第9周 教学 目标
教学 重点 教学 难点
星期三
课型
新授
教时
4
1.了解S7-200的硬件组成及功能特性 2.熟悉PLC端子配线
S7-200的硬件组成及功能特性
S7-200系列PLC安装配线
课 前 准 备
制作PPT 查找资料
探究 目标
教学 模式
讲授模式
了解S7-200系列PLC的安装配线
知识点2：PLC的组成和基本工作原理 一、PLC的组成
硬 件
+
软 件
1.PLC的硬件系统
电 源 编程 器接 口 通信 接口
中央
处理 系 输入 输出 接口 统 总 线 I/O 扩 展 接 口
编 程 器
单元
PLC的中央处理单元主要由微处理器CPU、 (一)PLC的硬件系统
存储器ROM/RAM和微处理器I/O接口组成。 编程 通信 ⑴微处理器CPU 电 器接 接口 CPU作为整个PLC的核心起着总指挥的作用， 源 口 是PLC的运算和控制中心。。 ⑵存储器RAM/ROM 中央 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来 系 统 总 线 处理 存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些 信息。 单元 编 ⑶微处理器I/O接口 输入 I/O 扩 程 它一般由数据输入寄存器、选通电路和中断 输出 展 接 器 请求逻辑电路构成，负责微处理器及存储器与外 接口 口 部设备的信息交换。
线
通信接口的连接
电 源 中央 用于将编 程器与PLC进 处理 行连接，以实 单元 编 现编程器对 程 PLC的操作。 器
编程 器接 口 系 输入 输出 接口 统
通信 接口
总 I/O 扩 展 接 口
线
电 源 中央
处理
编程 编程器用作用户 通信 器接 接口 程序的编制、编辑、调试 口 和监视，还可以通过其键 盘去调用和显示PLC的一 些内部状态和系统参数， 系 统 总 线 它经过编程器接口与中央 处理器单元联系，完成人 机对话操作。 扩 输入 I/O 输出 展 接 接口 口
IN
IN
输入LED 内 部 电 路
COM
直流输入接口电路示意图
IN
IN ～
输入LED
内 部 电 路
COM
交流输入接口电路示意图
OUT L 输出LED 内 部 电 路 OUT L COM ～
继电器输出接口电路示意图
OUT
L
输出LED OUT
内 部 电 路
L
～ COM
双向晶闸管输出接口电路示意图
I/O扩展接口的连接
S7-200常用I/O扩展单元型号及输入、输出端子分配
类型
型号
输入端子数 输出端子数
数字量 扩展模 块
模拟量 扩展模 块
EM221
EM222
8
0
0
8
EM223
EM231 EM232
4/8/16
4 0
4/8/16
0 2
EM235
4
1
例如，某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出 点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输 入6点、模拟量输出2点。 本系统可有多种不同模块的选取组合，下表所示为其中的 一种可行的系统输入输出组态状况。
什么时 间？谁提出 要造PLC？
1969年美国数字设备公 司DEC（DIGTAL）根据上述 要求，首先研制出了世界上 第一台可编程控制器PDP-14， 用于通用汽车公司的生产线， 取得了满意的效果。 什么时间？谁 最先造出世界上的 第一台PLC？
案例一：正反转电路
~~
继电接触器电动机正反转控制线路
编 程 器
二、PLC接线 1．输入接线
CPU224输入电路接线图
2．输出接线
⑴晶体管输出电路接线图
CPU224晶体管输出电路接线图
⑵继电器输出电路接线图
CPU224继电器输出电路的接线图
CPU226继电器输入输出电路的接线图
作业：
2.PLC的硬件系统有哪些部分组成？
3.PLC的中央处理器由哪些部分组成？核心是什么？
正是由于PLC具有多种功能，并集三电（电控装 置、电仪装置、电气传动控制装置）于一体，使得 PLC在工厂中备受欢迎，用量高居首位，成为现代工 业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM） 之一。 由于PLC的发展，使其功能已经远远超出了逻辑控 制的范围，因而用“PLC”已不能描述其多功能的特点。 1980年，美国电气制造商协会(NEMA)给它起了一个新 的名称，叫"programmable controller”，简称PC。由于 PC 这 一 缩 写 在 我 国 早 已 成 为 个 人 计 算 机 (personal computer)的代名词，为避免造成名词术语混乱，因此在 我国仍沿用PLC表示可编程控制器。
1.某一控制系统选用CPU 226，系统所需的输 入输出点数各为：数字量输入30点、数字量输 出20点、模拟量输入3点、模拟量输出1点。 （1）试写出一种可行的系统输入输出组态状 况，用表格形式表示
（2）画出对应的扩展模块连接图
• 若按表的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排 列方式也可以有多种，如图所示为其中的一种 模块连接形式。
主机 CP U224
模块1 EM221 DI8X DC24V
模块2 EM222 DO8X DC24V
模块3 EM235 AI4/AQ1 X12位
模块4 EM223 DI4/DQ4 XDC24V /继电器