西门子CPU414-3模块

PLC应用人才的关键是自主学习

可编程控制器（PLC）具有结构灵巧，硬件配置灵活方便、可靠性高、抗能力强，易学易用的特点，已作为普遍的自动化控制器件广泛应用于各行各业。《PLC原理及应用》课程已成为工科院校一门覆盖面较广的专业课，作为学校如何出高素质应用型PLC人才，这成为社会、学校、与家长关注的焦点。根据多年的教学实践，就影响PLC人才的各个因素的与协同，我提出以下几点建议以供参考：

可编程控制器与继电器控制的区别在PLC的编程语言中，梯形图是为广泛使用的语言，通过PLC的指令将梯形图变成PLC能接受程序，由编程器键入到PLC用户存储区去。 　　而梯形图与继电器控制原理图十分相似，主要原因是PLC梯形图的发明大致上沿用户继电器控制电路的元件符号，仅个别处有些不同。PLC与继电器控制的主要区别有以下几点：（1）组成器件不同继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成的。 　　而PLC是由许多“软继电器”组成的，这些“继电器”实际上是存储器中的触发器，可以置“0”或置“1”。（2）触点的数量不同硬继电器的触点数有限，一般只有4至8对；而“软继电器”可供编程的触点数有无限对，因为触发器状态可取用任意次。 　　（3）控制不同继电器控制是通过元件之间的硬接线来实现的，因此其控制功能就固定在线路中了，因此功能专一，不灵活；而PLC控制是通过编程来解决的，只要程序改变，功能可跟着改变，控制很灵活。又因PLC是通过循环扫描工作的，不存在继电器控制线路中的联锁与互锁电路，控制设计大大简化了。 　　（4）工作不同在继电器控制线路中，当电源接通时，线路中各继电器都处于受制约状态，该合的合，该断的断。而在PLC的梯形图中，各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中，从客观上看，每个“软继电器”受条件制约，接通时间是短暂的。 　　也就是说继电器在控制的工作是并行的，而PLC的工作是串行的。

PLC的应用分类介绍目前，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、环保及文化等各个行业，随着其性能价格比的不断，应用的范围还在不断扩大，PLC的应用大致可归纳为以下几类。 　　1)、开关量的逻辑控制这是PLC基本、广泛的应用领域。PLC的逻辑控制取代的继电控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单机控制，也可用于多机群控及自动化生产线的控制等。如机床电气控制、装配生产线、电梯控制、冶金的高炉上料以及各种生产线的控制。 　　2)、运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。目前，大多数的PLC制造商都提供拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，这一功能可广泛用于各种机械，如金属切削机床、金属成型机床、机器人、电梯等。 　　3)、控制控制是指对温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。现代的大、中型PLC一般都有闭环PID控制模块，这一功能可以用PID子程序来实现，而更多的是使用**PID模块来实现。 　　4)、数据处理PLC具有数算（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。这些数据可以通过通信接口传送到的智能装置进行处理，或将它们打印备用。 　　数据处理一般用于大型控制，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制。5）、通信及联网PLC通信括PLC相互之间、PLC与机、PLC与其它智能设备间的通信。PLC与其它智能控制设备一起，可以构成“集中、分散控制”的分布式控制，工厂自动化发展的需要。 　　●PLC控制与继电器控制的区别：⑴组成器件不同：继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成，而梯形图则由许多所谓“软继电器”组成。⑵触点数量不同：硬继电器的触点数量有限，用于控制的继电器的触点数一般只有4～8对；而梯形图中每个“软继电器”供编程使用的触点数有无限对。 　　⑶实施控制的不同：在继电器控制线路中，实现某种控制是通过各种继电器之间硬接线解决的。而PLC控制是通过梯形图即编程解决的。⑷工作不同：在继电器控制线路中，采用并行工作；而在梯形图的控制线路中，采用串行工作。 　　

PLC的功能丰富体在什么地方PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的运算。 　　凡普通计算机能做到的，它也都可作到。它的内部器件，即内存中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。I/O继电器，可以用以存储入、出点信息的，少的几十、几百，多的可达几千、几万，以至10几万。这意味着它可进行这么多I/O点的入出信息变换，进行这么大规模的控制。 　　它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器，怎么不多。它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块，其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。 　　而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零的。以不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。它的数据存储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且，掉电后还不丢失。 　　PLC还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。可送入程序，送入数据，可读出程序，读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据送入可键入，可以读卡入，等等。 　　PLC还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也可联网，以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制。PLC还有强大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修了度，提供了方便。 　　丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能；同时，也为工业的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。像PLC这样集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是的继电控制电路所无法比拟的。

    一、教学与实习设备投入。在PLC课程的实践教学中，应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行**地联系，扩大实习实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，建立较为完备的PLC技术实训室，从而为“PLC项目”的实训教学创造良好条件。教学实践证明，只有通过PLC项目方面的实训，让学生亲自编程、实际接线和调试，并对运行中所遇到的问题进行分析和改进，才能真正学生创新思维和综合职业能力，真正实现学生后在PLC技术应用领域“**上岗”的终教学目标。

    二、理论、实验与实训教学。任何课程教学活动的首要任务都是激发学生的学习，同样在PLC教学中激发学生的并不难，重要的是让学生不断地，不断地到成功的喜悦，这样才能始终保持其浓厚的。

     1、理论课的首要任务是让学生明确PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？可以通过一个简单、形象实例（如：电机的长动控制）的完整讲解、操作与演示，先让学生了解PLC控制包括主电路与控制电路，PLC的外部硬件连线与内部编程两个基本的环节仅仅充当控制电路部分，让学生整体了解PLC控制的构成与工作，再以此为基础进行外部硬件连线与内部编程两个基本环节的深入讲解，这样便于学生对比继电器控制对本课程的整体把握，明确课程的中心任务，有了目标也就有了学习的动力。

PLC的基本应用初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与。 　　PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。。3.1用于开关量控制PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受，不管多少点都能控制。 　　所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。PLC的硬件结构是可变的，程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。 　　它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。 　　3.2用于模拟量控制模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产，常要对这些物理量进行控制。作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。 　　为此，各PLC厂家都在这方面进行大量的。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。 　　A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC。D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗、内外电路隔离，与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。 　　可读写）交换信息等等特点。这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有为温度。D/A中的A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA。有的还可处理正负值的。这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。 　　A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。 　　有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。 　　PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可很高的控制。用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。 　　当然，若纯为模拟量的，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。3.3用于运动控制实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。如机床部件的位移，常以数字量表示。运动控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。 　　这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进的金属切削机床，数控化的比率已**过40％～80％，有的甚至更高。PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。 　　PLC可接收计数脉冲，可高达几k到几十k赫兹。可用多种接收这脉冲，还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲也可达几十k。有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。 　　高、中档的PLC，还有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行数字量的控制。新的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。 　　3.4用于数据采集随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC，其数据存储区（DM区）可达到9999个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。数据采集可以用计数器，累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去。 　　数据采集也可用A/D单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中去。PLC还可配置上小型打印机，定期把DM区的数据打出来。PLC也可与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。 　　这时，PLC即成为计算机的数据终端。电力用户曾使用PLC，用以实时记录用户用电情况，以实现不同用电时间、不同计价的收费办法，鼓励用户在用电低谷时多用电，达到合理用电与节约用电的目的。3.5用于监控PLC自检很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。 　　其实，完全可利用它进行PLC自身工作的监控，或对控制对象进行监控。这里介绍一种用PLC定时器作，对控制对象工作情况进行监控的思路。如用PLC控制某运动部件，看施加控制后进行了没有，可用办法实现监控。 　　具体作法是在施加控制的同时，令定时器计时。如在规定的时间内完成，即定时器未**过警戒值的情况下，已收到完成，则说明控制对象工作正常，*。若**时，说明不正常，可作相应处理。如果控制对象的各重要控制环节，都用这样一些"看"着，那的工作将了如指掌，出现了问题，卡在什么环节上也很好查找。 　　还有其它一些监控工作可做。对一个复杂的控制，特别是自动控制，监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可的故障，出了故障也好查找，可累计平均无故障运行时间，故障修复时间，的可靠性。 　　3.6用于联网、通讯PLC联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。PLC可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对PLC进行控制的，使PLC用起来更方便。为了充分发挥计算机的作用，可实行一台计算机控制与多台PLC，多的可达32台。 　　也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯，交换信息，以实现多地对PLC控制的监控。PLC与PLC也可通讯。可一对一PLC通讯。可几个PLC通讯。可多到几十、几百。PLC与智能仪表、智能执行装置（如变频器），也可联网通讯，交换数据，相互操作。 　　可联接成远程控制，范围面可大到10公里或更大。可组成局部网，不仅PLC，而且计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网，也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中。 　　网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造（CIMS）及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点（Point）、到线（（Line）再到面（Aero），使设备级的控制、生产线的控制、工厂层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。 　　这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲，PLC有大、有小。所以，它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备，甚至一个部件，一个站点；大的可控制多台设备，一条生产线，以至于整个工厂。 　　可以说，工业控制的大小，都离不开PLC。一般讲，工业生产可分为两种类型；连续型生产（如化学工业）及非连续型，即离散型生产（如机械制造业）。前者生产对象是连续的，分不出件的；后者为离散的，一件件的。 　　由于PLC有上述几个方面的应用，而且，控制的规模又可大、可小，所以，这两种类型的生产都有其用武之地。事实上，PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，几乎没有不用到它的。 　　不仅工业生产用它，一些非工业，如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚参数调控，水利灌溉也用到它。PLC能有上述几个范围广泛的应用，是PLC自身特点决定的，也是PLC技术不断完善的结果。

西门子S7PLC的符号编程基础介绍一、存储区S7的存储区集成在CPU中，不能被扩展。 　　存储区根据功能分为不同的区域供用户使用。在用户程序中使用相应的指令可以在相应的地址区内直接对数据进行寻址。1．输入暂存区（I）2．输出暂存区（Q）3．位存储区（M）4．外部输入输出（PI/PQ）5．计时器（T）6．计数器（C）7．数据块（DB）8．局部数据（L）二、地址寻址什么是地址寻址。 　　1.位寻址2.字节寻址3.字寻址4.双字寻址三、符号地址寻址1.全局符号在符号编辑器中定义的符号。2.局部符号局部符号是在程序块中变量申明区中定义，定义的对象也只限于本块的块参数、静态数据和临时数据等，且所定义的符号只在本程序块中有效。 　　

PLC的等效电路从PLC控制与电器控制比较可知，PLC的用户程序（）代替了继电器控制电路（硬件）。 　　因此，对于使用者来说，可以将PLC等效成是许许多多各种各样的“软继电器”和“软接线”的，而用户程序就是用“软接线”将“软继电器”及其“触点”按一定要求连接起来的“控制电路”。为了更好的理解这种等效关系，下面通过一个例子来说明。 　　图1三相异步电动机单向运行电器控制a）主电路b）控制电路如果用PLC来控制这台三相异步电动机，组成一个PLC控制，根据上述分析可知，主电路不变，只要将输入设备1、2、FR的触点与PLC的输入端连接，输出设备KM线圈与PLC的输出端连接，就构成PLC控制的输入、输出硬件线路。 　　如图1所示为三相异步电动机单向起动运行的电器控制。其中，由输入设备1、2、FR的触点构成的输入部分，由输出设备KM构成的输出部分。而控制部分的功能则由PLC的用户程序来实现，其等效电路如图2所示。 　　图2PLC的等效电路图中，输入设备1、2、FR与PLC内部的“软继电器”X0、X1、X2的“线圈”对应，由输入设备控制相对应的“软继电器”的状态，即通过这些“软继电器”将外部输入设备状态变成PLC内部的状态，这类“软继电器”称为输入继电器；同理，输出设备KM与PLC内部的“软继电器”Y0对应。 　　因此，PLC用户程序要实现的是：如何用输入继电器X0、X1、X2来控制输出继电器Y0。当控制要求复杂时，程序中还要采用PLC内部的其它类型的“软继电器”，如辅助继电器、定时器、计数器等，以达到控制要求。 　　要注意的是，PLC等效电路中的继电器并不是实际的物理继电器，它实质上是存储器单元的状态。单元状态为“１”，相当于继电器接通；单元状态为“０”，则相当于继电器断开。因此，我们称这些继电器为“软继电器”。

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