第三章C系列P型机系统构成
单片机第一章第二章第三章
码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使
用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输
出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具
备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、
启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
整理课件
属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、 Atmel的AT90S系列、 Zilog的Z86系列、韩国三星 公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系 列等。
一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、 工业控制系统应采用CISC单片机。
整理课件
三、 单片机的特点、分类、及应用
1. 单片机的特点
（1）性价比高 （2）控制功能强 （3）高集成度、高可靠性、体积小 （4）低电压、低功耗
2. 单片机的分类
（1）按单片机内部程序存储器分类 片内无ROM型 片内带掩膜ROM（QTP）型、片内EPROM型、
片内一次可编写型（OTP型）和片内带Flash型等。 整理课件
（4）按单片机字长分类 4位、8位、16位、32位整理、课件和64位机
3. 单片机均可用单片机实现
四、MCS-51和8051、8031、89C51等的关系
MCS-51是指INTEL公司生产的一系列单片机的总称。
此系列包括好多品种，如8031，8051，8751， 8032，8052，8752等等。
系统。
单片机片内的各功能部件 通过内部总线相互连接，
集成在单片机内的这 些部件如何连接和进
3金属切削机床
在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度，称之为 精度保持性。影响精度保持性的主要因素是磨损。磨损的影 响因素十分复杂，如结构设计、工艺、材料、热处理、润滑 、防护、使用条件等。
第二节 金属切削机床部件
一、传动系统
1.主传动系统
交流电动机驱动和直流电动机驱动。
分级变速传动和无级变速传动。
电主轴一般工作在两个转速 范围内。在基本转速范围内 (0至额定转速)，驱动电机运 行在恒转矩状态，并且功率 随转速呈线性增长。超过了 额定转速，则电机工作在调 磁区以恒功率运行，转矩随 转速增加而下降。
主要特点
③ 在电主轴轴承及润滑方面，高速电主轴轴承已 经普遍采用先进的油汽润滑技术；对于超高速 电主轴采用动、静压液(气)浮轴承 (瑞士IBAG 等)和磁浮轴承，保证主轴的高速使用性能。
2.运动精度
运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部 件的几何位置精度。如高速回转主轴的回转精度。对于高速 精密机床，运动精度是评价机床质量的一个重要指标。它与 结构设计及制造等因素有关。
第一节 概述
3.传动精度
传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协 调性和均匀性。影响传动精度的主要因素是传动系统的设 计，传动元件的制造和装配精度。
主要特点
① 在电主轴的低转速大转矩方面，低速段的输出 转矩可以达到300Nm以上，有的更是高达 600Nm(如德国的CYTEC)，满足加工中对低速 扭矩的要求；
主要特点
② 在高速方面，用于加工中心电主轴的转速已达 到75000r/min(意大利CAMFIOR)，其它用途的 电主轴，已经达到了260000r/min(日本SEIKO SEIKI)，满足高速加工需要，提高生产率。
第3章 STC15F2K60S2单片机的基本结构
D5 F0
D4 D3 D2 RS1 RS0 OV
D1 F1
D0 P
AC（PSW.6）：辅助进位标志位 当执行加/减法指令时，如果低四位数向高 四位数产生进/借位，则AC置“1”，否则清 零。
10:15:52
11/109
位号 D7 D6 符号 CY AC
D5 F0
D4 D3 D2 RS1 RS0 OV
10:15:52
12/109
位号 D7 D6 符号 CY AC
D5 F0
D4 D3 D2 RS1 RS0 OV
D1 F1
D0 P
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RS1，RS0（PSW.4～PSW.3）：工作寄存 器组选择控制位，其详细介绍见后续内容。 OV（PSW.2）：溢出标志位。指示运算过 程中是否发生了溢出，在执行指令过程中 自动形成。
10:15:52
3/109
以目前市场上常见的8051内核单片机STC15F2K60S2为例， 说明单片机的内部结构。STC12C5A60S2单片机主要集成 了以下资源：
增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机 快8~12倍 60KB Flash程序存储器;1KB数据Flash;2048字节的SRAM 3个16位可自动重装载的定时/计数器（T0、T1、T2） 可编程时钟输出功能 至多42根I/O口线 2个全双工异步串行口（UART） 1个高速同步通信端口（SPI） 8通道10位ADC 3通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元 内部高可靠上电复位电路和硬件看门狗 内部集成高精度R/C时钟，常温工作时，可以省去外部晶振电路。
10:15:52
15/109
（2）控制器 控制器是CPU的大脑中枢，包括定时控 制逻辑、指令寄存器、译码器、地址指针 DPTR 及 程 序 计 数 器 PC 、 堆 栈 指 针 SP 、 RAM地址寄存器、16位地址缓冲器等。
单片机原理及应用课后习题参考答案1~6章
第一章计算机基础知识1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。
CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。
存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。
按其功能可分为RAM和ROM。
输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。
总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。
1-3 什么叫单片机？其主要由哪几部分组成？答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。
1-4 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品；（4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。
1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：000，：：第二章 MCS-51单片机的硬件结构2-1 8052单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件？答：8052单片机片内包括：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。
④8KB片内程序存储空间ROM⑤21个特殊功能寄存器SFR⑥4个8位并行I/O端口（32条线）⑦1个可编程全双工串行口⑧可寻址64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间⑨3个16位的定时器/计数器⑩6个中断源、2个优先级嵌套中断结构2-2 8052的存储器分哪几个空间？如何区别不同空间的寻址？答：⑴8052的存储器分为6个编址空间：①片内ROM的容量为8KB，其地址为0000H~1FFFH；②可扩展片外ROM的容量为64KB，其地址为0000H~FFFFH；片内RAM的容量为256B，其地址为00H~FFH分为二块：③地址00H~7FH共128B为片内RAM低区，④另128B为片内RAM高区，其地址空间为80H`FFH，其地址空间与SFR功能寄存器地址重叠；⑤可扩展片外RAM的容量为64KB，其地址为0000H~1FFFH；⑥特殊功能寄存器SFR的空间为128B，其地址为80H~FFH，但实际只定义了26B单元，这26B单元分散在80H`F0H。
发动机机体组(思维导图)
功用
水冷式气缸体 风冷式气缸体
类型
直列式 L型
对置式P型
排列形式
V型式V型
不直接与冷却液接触壁厚1-3mm 直接与冷却液接触壁厚5-9mm（顶面高出气缸体上平面0.05-0.15mm）
干式 湿式
气缸套（合金铸铁、合金钢）
整体式 镶套式
制造形式
铸铁 铝合金（轻量化）
材料
机械应力和热应力过大 发生在主轴承隔墙、气缸套承孔、缸盖螺栓孔等处
裂纹
气缸磨损是不均匀的，在气缸轴线方向上呈上大下小的不规则锥形磨损
第一道活塞环上止点顶部稍下处磨损最大，行程缸肩。 在断面上，磨损呈不规则椭圆形，与活塞销垂直方向磨损大。
磨损
耗损形式
气缸体和气缸盖密封平面的变形，会造成气缸密封不严：漏气、漏水、甚至燃气 冲坏汽缸垫
气缸平面度 气缸的镗削
贮存机油并封闭曲轴箱
功用
防止汽车行驶时油面波动大
挡油板
有的放油塞装有永久磁铁，起到清洁机油作用
放油塞
结构组成
油底壳后部做得较深
薄钢板冲压成型
材料
油底壳
机体组
气缸盖 气缸垫
功用
封闭气缸上部，与活塞顶部及气缸壁共同构成燃烧室
楔形
燃烧室形状
盆形 半球形（汽油机常用）
w形
材料
铸铁 铝合金（常用）冷态一次拧紧
一缸一盖
为减少缸盖变形、缸径较大的柴油机采用
二缸一盖
形式
三缸一盖
缸径小、负荷轻的汽柴油机采用一机一盖
气缸盖螺栓拆装顺序
安装时，由中央到四周，分次逐步拧紧到规定力矩 拆卸时，由四周到中央分次逐步拧松
第3章OMRONPLC简介
一类是外部的输入/输出通道，简称I/O通道，它对应于PLC机外部的接线端 子，直接与PLC外部的设备打交道，也有人称之为输入/输出继电器。
另一类是内部通道，或称内部继电器，它不直接与外部设备打交道，而是作 为控制其他继电器的数据存储单元或数据处理区，在功能上相当于继电控制系 统的内部继电器，即所谓的"内部输出"，这类继电器的种类和功能稍复杂一些。
CQM1H
PMCR 指令 串行 通信板
RS -232C 信息
具有 串行口 的设 备
在协 议宏中设 置所需的 通信规 格
第3章 OMRON公司PLC简介
多种传感器单元
主机
光电 传感器
传感模块
E3X-MA11
CQM1H CQM1-SEN01
传感模块
E2C-MA11
传感 器
传感 器
E39-M11
C3C-M11
第3章 OMRON公司PLC简介
3.4 系统的配置及通道分配
3.4.1 系统的配置
1．C20型PLC的配置
C20采用的是单元式结构，用户可以根据实际需要选用相应的单元或箱体。 C20可以根据选用的单元构成5种I/O点数不同的系统。它们配置情况如下：
①16点输入、12点输出：选用主机单元即可。
②32点输入、24点输出：选用主机单元+28点I/O扩展单元。
01200～01207
00300～00311 输入12点 输出8点
01300～01307
00300～00311 输入12点 输出8点
01300～01307
00400～00411 输入12点 输出8点
01400～01407
00400～00411 输入12点 输出8点
基于PLC的电机故障诊断系统设计毕业论文
基于PLC的电机故障诊断系统设计毕业论文毕业设计论文题目基于PLC的电机故障诊断系统设计院系机电工程系专业机电一体化姓名 3学号 3指导教师 3任务与要求任务1明确控制要求确定控制方案2选择PLC类型3输入输出设备选择及输入输出点分配4设计调试5电机故障诊断控制系统的实现要求1介绍所使用PLC及控制系统涉及其它设备的基本情况2分析所设计控制系统的控制对象的工艺流程3确定IO表4设计硬件构成及接线5设计PLC控制程序6依照上述要求撰写毕业论文毕业设计论文进度计划表摘要本文介绍了国内电机故障诊断系统设计以及存在的问题同时介绍了可编程控制器的工作原理选型依据设计了一种基于PLC电机故障诊断系统并且详细介绍了所选用的西门子S7-200PLC以及同类型的S7-300S7-400PLC根据设计要求对PLC的输入输出IO进行了分配并且编写系统运行的梯形图准备开机时按下开机按钮后首先检测断路器状态如果断路器初始状态为闭合电机无法启动并且声光报警如果断路器初始状态为断开断路器合闸电机开始启动在启动过程中若发生一级故障PLC进行相应的保护动作启动完成后电机开关指示灯亮电机正常运行运行过程中PLC依次循环检测电机是否发生相间短路断相低电压单相接地过负荷过电流等故障若有发生PLC进行相应保护动作关机时PLC接到关机命令后断路器跳闸电机开关指示灯灭故障声光报警后按报警复位按钮复位本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计关键词故障诊断 PLC 电机AbstractThis paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300S7-400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC IO for distribution and preparation of the ladder diagram system operation．Prepared to boot press the button after boot the circuit breaker status is detected first．If the circuit breaker initial state is closed electrical doesnt start and sound and light alarm．If the circuit breaker initial state is disconnected the circuit breaker close and the electrical start．Start in the process if a failure occurred the protection PLC correspond action．Start after the completion of motor onoff indicator light on the electrical normal operate．Running process PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuitbreaking phaselow-voltage single-phase -to -ground overload over-current fault and so on．If occurred PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown orders tripping circuit breakersmotor on off indicator light eliminate． Fault sound and light alarm at the alarm reset button reset．This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design．KEY WORDFault DiagnosisPLC Motor目录第一章绪论 1第二章 PLC原理介绍及设备总体结构介绍 2 第一节 PLC发展历程 2第二节 PLC的分类3第三节 PLC的工作原理 4第四节 PLC的组成5第三章可编程控制器系统设计8第一节可编程控制器系统设计原则8第二节可编程控制器系统设计步骤8第三节可编程控制器控制系统的硬件设计 9 第四节 PLC的选取及介绍11第五节 S7-200系列PLC的硬件配置14第四章电机故障诊断系统设计18第一节电机的故障18第二节电机的保护19第三节故障诊断系统设计 21第五章系统电源设计33结论35致谢36参考文献37附录38第一章绪论可编程控制器在发展初期由于价格较高使它的应用受到了限制近年来PLC 应用范围迅速扩大主要原因是一方面由于微处理器芯片及相关元件的价格大大下降使得PLC的成本下降另一方面随着PLC的功能大幅度提高它能解决许多复杂的计算和通信问题使得PLC的应用范围日益扩大目前PLC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以及文化娱乐等行业PLC作为一种成熟稳定可靠的控制器目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行一个完善的PLC系统除了能够正常运行满足工业控制的要求还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志对于工业控制具有较高的意义和实用价值PLC是现在应用较多的一种控制装置利用PLC丰富的内部资源及强大的功能指令编制故障检测报警程序提高工作可靠性及其系统的灵活性第二章 PLC原理介绍及设备总体结构介绍第一节 PLC发展历程随着工业自动化程度的不断提高使用继电器构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来首先是复杂的系统使用成百上千各种各样的继电器成千上万根导线只要一个电器一根导线出现故障系统就不能正常工作这就大大降低了这种接线逻辑系统的可靠性且系统维修及改造很不容易到了20世纪60年代末人们设想能否把计算机的通用灵活功能完善与继电-接触器控制系统的简单易懂使用方便生产成本低等特点结合起来生产出一种面向生产过程顺序控制可利用简单语言编程能让完全不熟悉计算机的人也能方便使用的控制器这一设想最早由美国最大的汽车制造商通用汽车公司于1968年提出根据以上要求美国数字设备公司在1969年首先研制出了全世界第一台可编程序逻辑控制器并简称为可编程控制器1971年日本从美国引进这项技术开始生产可编程控制器1973年西德法国等西欧国家也开始研制生产可编程控制器1974年我国开始研制可编程控制器并在1977年应用于工业生产从第一台PLC诞生至今大致经历了如下四次更新换代第一代PLC多数用1位机开发采用磁芯存储器存储仅具有逻辑控制定时计数等功能第二代PLC使用了8位微处理器及半导体存储器其产品逐步系列化功能也有所增强已能实现数字运算传送比较等功能第三代PLC采用了高性能微处理器及位片式中央处理单元工作速度大幅度提高同时促使其向多功能和联网方向发展并具有较强的自诊断能力第四代PLC不仅全面使用16位32位微处理器作为CPU内存容量也更大可以直接用于一些规模较大的复杂控制系统而且编程语言除了可使用传统的梯形图流程图等还可以使用高级语言外设也更加多样化许多软件厂商正在考虑如何利用企业已经成型的控制系统及新建的厂级网络开发控制系统软件帮助企业实现工厂自动化信息化为企业提供控制系统与管理网络的集成目前PLC的功能增强结构优化IO模块趋向分散化智能化编程工具和编程语言更具标准化和高级化PLC的联网通信能力增强向高速度多层次大信息量高可靠性及开放式的通信发展第二节 PLC的分类一按结构形式分类按照结构形式的不同可分为整体式PLC和模块式PLC两种1．整体式PLC 整体式可编程控制器又称为单元式或箱体式它将中央处理单元存储器单元输入输出单元输入输出扩展接口单元和电源单元等集中安装在一个机箱内这种整体式结构的可编程控制器结构紧凑体积小价格低一般小型PLC 如单体设备的开关量自动控制和机电一体化产品都采用这种结构小型PLC的主要型号有三菱F1F2FX2FX0N等系列OMRON C系列P型袖珍机西门子S7系列等2．模块式PLC 模块结构形式将PLC各部分分成若干个单独的模块如CPU模块IO模块电源模块和各种其他功能模块然后组装在机架或母板上在机架或母板的底板上有若干个模块插座和连接这些插座的内部系统总线一些产品的机架或母板上还安装了与输入输出扩展机连接的接口插座这种模块式结构的可编程控制器配置灵活装配方便便于扩展和维修一般大中型PLC都采用这种结构适用于复杂过程控制系统的应用场合常见的有三菱公司的A1NA3N系列立石公司C系列C500C2000H和通用电气公司的90TM-7090TM-30等二按功能点数分类按功能输入输出点数和存储器容量不同可分为小型中型和大型PLC三类1小型PLC 小型PLC又称为低档PLC这类PLC的规模较小它的输入输出点数一般从20点到128点用户存储容量小于2KB具有逻辑运算定时计数移位及自诊断监控等功能有些还有少量的模拟量IO算术运算数据传送远程IO和通信等功能可用于开关量控制定时计数控制顺序控制及少量模拟量控制等场合通常用来代替继电器-接触器控制在单机或小规模生产过程中使用常见的小型PLC产品有三菱公司的F1FX0系列欧姆龙SP20系列和西门子公司的S5-100US7-200等2中型PLC 中型PLC的IO点数通常在128点至512点之间用户程序存储器的容量为2～8KB除具有小型机的功能外还具有较强的模拟量IO数字运算过程参数调节数据传送与比较数值转换中断控制远程IO及通信联网功能中型PLC适用于既有开关量又有模拟量的复杂控制系统如大型注塑机控制配料和称重等中小型连续生产过程控制常见的机型有三菱公司的A1S系列立石公司的C200HC500西门子公司的S5-115U等3大型PLC 大型PLC又称为高档PLCIO点数在512点以上其中IO点数大于8192点的又称为超大型PLC用户存储器容量在8KB以上除具有中型机的功能外还具有较强的数据处理模拟调节特殊功能函数运算监视记录打印以及强大的通信联网中断控制智能控制和远程控制等功能由于大型PLC具有比中小型PLC更强大的功能因此一般用于大规模过程控制分布式控制系统和工厂自动化网络等场合常见的如三菱公司的A3MA3N立石公司的C2000HAB公司的PLC-5以及西门子公司的S5-135US5-155US7-400等第三节 PLC的工作原理小型PLC的工作过程有两个显著特点周期性顺序扫描集中批处理周期性顺序扫描是可编程控制器特有的工作方式PLC在运行过程中总是处在不断循环的顺序扫描过程中由于可编程控制器的IO点数较多采用集中批处理的方法可以简化操作过程便于控制提高系统可靠性因此可编程控制器的另一个主要特点就是对输入采样执行用户程序输出刷新实施集中批处理一公共处理扫描阶段公共处理包括PLC自检执行来自外设命令对看门狗定时器清零等二输入采样扫描阶段这是第一个集中批处理过程在这个阶段中PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号不论输入端子上是否接线CPU顺序读取全部输入端将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中在当前的扫描周期内用户程序依据的输入信号状态均从输入映像寄存器中去取而不管此时外部输入信号的状态是否变化如果此时外部输入信号的状态发生了变化也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取三执行用户程序扫描阶段这是第二个集中批处理过程在执行用户程序阶段CPU对用户程序按顺序进行扫描每扫描到一条指令所需的输入信息状态均从输入映像寄存器中读取而不是直接使用现场的立即输入信号对其他信息则是从PLC的元件映像寄存器中读取在执行用户程序中每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中这样该状态马上就可以被后面将要扫描到的指令所利用对输出继电器的扫描结果也不是马上去驱动外部负载而是将其结果写入元件映像寄存器中的输出映像寄存器中待输出刷新阶段集中批处理所以执行用户程序阶段也是集中批处理过程四输出刷新扫描阶段这是第三个集中批处理过程当CPU对全部用户程序扫描结束后将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载在输出刷新阶段结束后CPU进入下一个扫描周期第四节 PLC的组成一中央处理单元CPUPLC常用的CPU有通用微处理器单片机和位片式微处理器通用微处理器常用的是8位机和16位机如80808086M68008028680386等单片机常用的有803180518096等位片式微处理器常用的有AMD2901AMD2903等小型PLC大多采用8位微处理器或单片机中型PLC大多采用16位微处理器或单片机大型PLC大多采用高速位片式处理器PLC的档次越高所用的CPU的位数越多运算速度越快功能越强二存储器存储器主要用来存放系统程序用户程序和数据根据存储器在系统中的作用可将其分为系统程序存储器和用户存储器系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序模块化应用功能子程序命令解释程序故障诊断程序及其他管理程序用户存储器是专门提供给用户存放程序和数据的所以用户存储器通常又分为用户程序存储器和用户数据存储器两个部分用户存储器有RAMEPROMEEPROM三种类型用户程序存储器用来存放用户编写的应用程序数据存储器用来存放控制过程中不断改变的信息如输入输出信号各种工作状态计数值定时值运算的中间结果等三输入输出模块及特殊功能模块1输入模块用来接收和采集输入信号输入信号有两类一类是由按钮开关行程开关数字拨码开关接近开关光电开关压力继电器等提供的开关量输入信号另一类是从电位器热电测速电机各种变送器送来的连续变化的模拟量输入信号输入模块还需要将这些不同的电平信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号2输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号并把它转换成现场执行部件能接收的信号用来控制接触器电磁阀调节阀调速装置等控制的另一类负载是指示灯数字显示器和报警装置等3特殊功能模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展为了增强可编程控制器的功能扩大其应用范围生产厂家开发了许多供用户选用的特殊功能模块1 模拟量输入输出模块模拟量的输入在过程中应用很广泛如温度压力流量位移等工业检测都是对应电压电流大小的模拟量模拟量经传感器或变送器转换为标准信号输入模块用AD转换器将它们转换成数字量送给CPU进行处理因此模拟量输入模块又叫AD转换输入模块模拟量的输出模块是将CPU处理后的二进制数字信号转换为模拟电压或电流再去控制执行机构因此模拟量输出模块又叫DA 转换输出模块2 高速计数模块高速计数模块是工业控制中常用的智能模块之一它可以把过程控制变量如位置信号速度值流量值累计等送入可编程控制器这些参量的变化速度很快脉冲宽度小于可编程控制器扫描周期按正常扫描输入输出信号来处理会丢失部分参量因此使用脱离可编程控制器独立计数的高速计数器对这些参量进行计数高速计数模块可对几十kHz甚至上MHz的脉冲计数当计数器的当前值等于或大于预置值时输出被驱动3 PID过程控制模块比例积分微分控制模块是实现对连续变化的模拟量闭环控制的智能模块可将PID模块看作一个过程调节器在PID模块上有输入输出接口和进行闭环控制运算的CPU模块一般可以控制多个闭环4 通信模块可编程控制器的通信模块相当于局域网中的网络接口通过通信模块数据总线和可编程控制器的主机连接用硬件和软件一起来实现通信协议可编程控制器的通信模块一般配有几种接口可以通过通信模块上的选择开关进行接口选择实现与别的可编程控制器智能控制设备或计算机之间的通信四电源PLC配有开关式稳压电源模块用来将外部供电电源转换成使PLC内部的CPU 存储器和IO接口等电路工作所需的直流电源PLC的电源部件有很好的稳压措施因此对外部电源的稳定性要求不高小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体大中型PLC都有专用电源模块五外部设备接口外部设备接口是可编程控制器主机实现人－机对话机－机对话的通道通过它可编程控制器可以和编程器彩色图形显示器打印机IO扩展单元等相连也可以与其他可编程控制器或上位计算机连接外部设备接口一般是RS-232C或RS-422A 或RS-485串行通信接口该接口的功能是串行并行数据的转换通信格式的识别数据传输的出错校验信号电平的转换等六输入输出扩展单元输入输出扩展单元是可编程控制器输入输出单元的扩展部件当用户所需的输入输出点数或类型超出主机输入输出单元所允许的点数或类型时可以通过加接输入输出扩展单元来解决输入输出扩展单元与主机的输入输出扩展接口相连方式有两种类型简单型和智能型第三章可编程控制器系统设计第一节可编程控制器系统设计原则可编程控制器虽然是以微机技术为核心的一种控制装置但其工作方式与微机控制系统有很大的不同其主要区别是可编程控制器采用的是扫描工作方式和软继电器元件可编程控制器系统设计包括硬件设计与软件设计两个方面设计时可采用硬件与软件并行开发的方法这样可以加快整个系统的开发速度系统设计的主要内容及原则如下一硬件设计可编程控制系统硬件设计的内容主要包括PLC的选型输入输出设备选择控制柜的设计及各种图形的绘制等系统硬件设计应遵循的原则有如下几方面1充分发挥PLC的控制功能最大限度地满足控制系统的要求2力求控制系统经济实用操作方便3保证控制系统安全可靠4控制系统要具有可扩展性二软件设计可编程控制器系统软件设计的任务就是编写出能满足生产控制要求的PLC 用户应用程序即绘制出梯形图编制出指令语句表软件设计应遵循的原则有如下两方面1逻辑关系简明易读易改2少占内存空间减少扫描时间第二节可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计的一般方法和步骤的流程图如图31所示图31 PLC系统设计流程图第三节可编程控制器控制系统的硬件设计PLC的选择主要应从PLC的机型容量IO模块电源模块特殊功能模块通信联网能力等方面加以综合考虑一PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下保证可靠维护使用方便力争具有最佳的性能价格比具体选择时应主要考虑以下几个方面1结构合理机型统一PLC主要有整体式模块式叠装式几种结构形式整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜且体积相对较小因此在控制规模不大工艺过程固定环境条件较好的场合应优先考虑采用整体式PLC但模块式PLC在功能扩展方面优于整体式模块式PLC的选择余地都比整体式PLC大维修更换模块判断故障方面较方便因此一般用于控制功能较复杂的控制系统2功能与任务相适应对于只有开关量控制的场合当对控制速度要求不高时可选用一般的低档小型机具有逻辑运算定时计数等基本功能能满足相应的控制要求对于控制比较复杂控制要求较高的大中型控制系统例如要求实现闭环控制PID调节通信联网等功能时可视控制规模及复杂程度选用扫描速度快控制功能强联网通信能力强的中高档PLC3响应速度要求如果设备的实时性要求高或者某些功能或信号有特殊的速度要求时则应考虑PLC的响应速度或响应时间可选用扫描速度高的PLC或选用具有快速响应模块如高速计数模块和中断响应处理功能的PLC等二PLC容量的选择PLC的容量包括两个方面一是IO点数二是用户存储器容量1IO点数的选择首先根据被控对象的IO设备对所需的IO点数进行统计开关量输入点数与开关量输出点数之比可按32估算通常IO点数是根据统计的点数数据再加上10％～15％的裕量来确定以防系统方案的修改或功能的扩展2存储器容量的估算用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的IO点数运算处理量程序结构控制要求等因素有关而且还与功能实现的方法程序编写水平有关通常采用经验估算方法来估算经验估算方法是根据每个功能器件类型和IO点数统计所需程序容量的估算公式是存储容量字节开关量IO点数×10模拟量IO通道数×100三输入输出模块的选择输入模块的主要任务是将输入信号转换为合适的电平信号根据输入信号的类型不同输入模块分为直流5122448V等和交流115220V等形式一般情况下信号传输距离在10m以内的可选择直流5V的输入模块信号传输距离在10～30m可选用直流12V或24V的输入模块48V以上的适用于信号传输距离更远的情况输出模块的任务是将PLC内部信号转换为外部的控制信号输出模块的输出方式有继电器输出晶体管输出晶闸管输出三种可根据实际需要选取对开关频繁功率因数低的电感性负载可选用晶闸管输出方式其缺点是价格高过载能力差继电器输出方式适用于电压范围宽导通压降小的负载且价格便宜带载能力强其缺点是寿命短响应速度慢晶体管输出方式比较适合开关频繁功率因数低导通压降小的负载四电源模块的选择电源模块的选择仅对于模块式结构的PLC而言对于整体式PLC不存在电源的选择电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块IO模块和其他特殊模块等消耗电流的总和同时还考虑今后IO模块的扩展等因素电源输入电压一般根据现场的实际需要而定五模拟量IO模块及特殊功能模块的选择PLC的模拟量IO模块的主要功能是数据转换模拟量输出模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出至变频器阀门等装置典型模拟量IO模块的量程为-10～10V0～10V1～5V电压型及0～20mA4～20mA电流型等第四节 PLC的选取及介绍德国西门子公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛在冶金化工印刷生产线等领域都有应用西门子S7系列PLC体积小速度快标准化功能更强可靠性更高S7系列PLC 产品可分为微型PLC如S7-200小规模性能要求的PLC如S7-300和中高性能要求的PLC如S7-400等一SIMATIC S7-200 PLCS7-200PLC是超小型化的PLC它具有极高的可靠性丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通信能力丰富的扩展模块适用于各种场合中的检测监测及自动化控制的需要S7-200PLC的强大功能使其无论单。
欧姆龙C系列P型PLC简介
内部辅助继电器 (AR)
专用继电器(SR) 暂存继电器(TR) 保持继电器(HR) 定时/计数器 (TIM/CNT) 数据存储区(DM)
00～47
00～43
数据区通道号分配表
Page: 2
欧姆龙C系列P型PLC简介
1.1．输入继电器 输入继电器是用来接收PLC外部开关(或模拟)信号的“窗 口”，只能由外部信号驱动，不能被程序指令驱动。P型机的 输入继电器加装I/0 扩展后最多可占有5个通道，其编号为00～ 04，每个通道有16个继电器。如表所示。
Page: 25
Page: 6
欧姆龙C系列P型PLC简介
二 、欧姆龙C系列P型机的指令系统
1. 基本指令
LD：LD指令是常开(动合)触点与母线连接指令，也称为装载 或起始指令，程序的开始都要使用它。 LD-NOT：LD-NOT指令是常闭(动断)触点与母线连接指令 AND:AND指令是串联常开(动合)触点指令。 AND-NOT:AND-NOT 指令是串联常闭(动断)触点指令。 OR: OR指令是并联常开(动合)触点的指令。 OR-NOT：OR-NOT 指令是并联常闭（动断）触点指令。 OUT：OUT 指令是输出逻辑运算的结果, 它是将逻辑运算 的结果输出到一个指定的继电器。
Page: 17
欧姆龙C系列P型PLC简介
2 功能指令
IL和ILC指令编程格式如图所示。
0100
IL 0101
0101 0600
0104
HR001
0106 0700
ILC
0700 0601
图11.9
Page: 18
欧姆龙C系列P型PLC简介
第三章 LCD 主板部分_路分析
第三章主板部分电路分析由图3-1可知，主板是由PANEL控制逻辑，亮度控制逻辑，DC to DC转换逻辑，传输TTL电平信号到LCD显示模块电路等组成。
图3-1 主板框图1、主板上各主要IC芯片描述：①MCU：8051单片机，其主要作用有：电源控制，OSD控制，频率计算，RS232通信等。
②GMZAN1：集成ADC、OSD、SCALER，把计算机输入的RGB模拟视频信号转换为数字信号，并通过差补缩放处理，输出至液晶显示器PANEL时序控制电路。
③LM2596：直流电源变换器，用于将12V输入转变为5V的直流输出。
④AIC1084：也是直流电源变换器，用于将5V输入转变为3.3V的直流输出。
⑤24LC21：1KB EEPROM，用于存储表示显示设备标志的DDC数据，其中包含有：设备的基本参数，制造厂商，产品名称，最大行频，可支持的分辨率等等。
⑥24C04：4KB EEPROM，用于存储Auto Config数据，白平衡数据，POWER KEY状态及POWER ON计数数据等。
2、MCU控制电路MCU控制接口电路如附图1所示。
其中U302为8051系列单片机，其ROM的容量为64K，RAM容量为512Bytes。
用于计算频率，探测模式切换，RS232通讯，电源控制，屏幕显示菜单控制等，在软件控制下，MCU由P1.6和P1.7脚分别产生一个Backlight_EN和Panel_EN信号用于点亮PANEL上的背光灯和控制PANEL工作。
①MCU各主要引脚功能定义如下表3-1：②MCU项目定义：运行于微控制器上的GMZAN1控制软件，需要完成以下操作：1）初始化LCD控制板元件至用户定义的开机设定：a）把工厂缺省寄存器设定存在ROM中；b）用户设定存在内部EEPROM；c）用户设定初始化时设为工厂缺省值。
2）自动检测模式切换，在模式切换时对相应的元件编程。
3）如果视频模式是未知的，则显示错误信息。
4）检测输入视频线的正确连接，如果没有检测到有效连接，则对应输入视频源显示错误信息。
plc课件 plc-3 第三章 s7-300plc的编程基础及指令系统
2021/7/13
19
7、数据块DB
（1）共享数据块(Shared DB)
共享数据块为系统或用户自定义的数据结构（与 C语言中的结构类似），可供所有逻辑块使用。名 称为DBn，n为编号（一般为1～2047，具体可定义 的个数，视CPU型号而定），其属性Shared 。在 DB中可定义各种类型的数据变量，且可对变量赋初 值。支持DB绝对地址访问及变量形式访问。
本地数据
13
二、S7-300系列PLC的寻址（地址分配）
1、基于槽位的寻址
基于槽位的寻址为默认设置。
机架号为0～3，０号机架为CPU机架，其余 为扩展机架。
CPU机架上的槽号为1～11，槽号1放置电源 模块（PS），槽号2放置CPU模块（CPU）， 槽号3放置接口模块（IM），槽号4～11放置其 它模块(SM、FM、CP）
依CPU型号，存储器大小为128～2048B不等， 支持位寻址、字节寻址、字寻址和双字寻址。
位 存 储 区 以 M 标 识 ， 如 ： M0.0 、 MB0 、 MW0、MD0 (字地址为偶数地址0、2、4…， 双字地址为0、4、8…）等。
6、定时、计数器存储区寻址
依CPU型号不同，可有64～256个定时器， 32～256个计数器。定时器标识符为T，计数器 标识符为C。如：T0，C0等。
2021ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7/13
9
第6位和第7位（CC0、CC1）：条件码0和条件 码1。两位结合用于表示算术运算或逻辑运算的结 果与0的大小关系，以及比较指令的执行结果或移 位指令的移出状态。
第8位（BR）：二进制结果位。用于表示字操作 的结果是否正确。1—正确，0 — 错误。
3. 地址寄存器（AR1和AR2）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3--1 C系列P型机的结构及特性
一、结构：主箱体，扩展箱体，编程器三大部分。
1. 主箱体：也称为基本单元， CPU单元。
C系列P型机的基本单元主要有 20、28、40和60四种：
基本单元型号
输入点数
输出点数
C20P
12
8
C28P
16
12
C40P
24
C60P
32
个。所以 C系列P型机最大输出继电器的数目为 60。
可编程控制器 天津大学 李刚
13
输出继电器示意图
PLC
0000 0500
0001
0500
输出继电器 的外部触点
0500
0500 0500
内部常开触点 内部常闭触点
输出端
~ 外部电源 COM
可编程控制器 天津大学 李刚
14
三、内部继电器： PLC中除输入、输出继电器外还有很多内部继电器
输出继电器 只有一个对外部输出的常开 触点，内部有许
多常开、常闭触点供编程时使用。它们是按程序的执行
结果而被驱动的。 C系列 P型机提供 5个通道 （05CH —
09CH）作为输出通道。但每个输出通道 16个点中的 12号
到15号是用来执行 PLC内部操作的内部辅助继电器，因
此PLC实际能处理的每个输出通道中的输出继电器是 12
22
特别说明
? 第三章介绍的是 OMRON C系列P型机的系统构成。包 括机型结构 （主箱体、扩展箱体和编程器），I/O分配（通 道、点数和扩展规则），主要技术特性 （P18~20：型谱表、 CPU特性表、 I/O特性表 ）等。这些都是具有 OMRON C 系列P型机特色的，换一种机型就不一定是这样了。
2. 保持继电器 HR：也叫做断电保持内部辅助继电器。
当电源中断时，保持继电器能保持原来的状态，即具有
掉电保护的功能。如果某些控制对象需要保存掉电前的
状态，以使在 PLC恢复工作时再现这些状态，就要使用
保持继电器。保持继电器 HR共有160个，占用 HR0～HR9
共十个通道，其接点号为 HR000～HR915
。这些内部继电器不能直接驱动外部设备（外部负载只
能由输出继电器对外部输出的常开触点驱动）。内部继
电器可由 PLC中各种继电器的触点驱动，其作用与继电
接触器控制的中间继电器相似（中间继电器作为辅助运
算用，实现状态的暂存、移位运算等） 。每个内部继
电器有很多对常开常闭触点，供编程使用。
可编程控制器 天津大学 李刚
通道号 点号（00—15 ）
C系列P型机固定把 00—04五个通道定义为输入通道， 把其后的 05—09五个通道定义为输出通道。
可编程控制器 天津大学 李刚
7
每个输入通道最多能有16个输入点（00— 15 ） ；每个输出通道最多能有12个输出
点（00—11 ） ；由于输入、输出各自只有
五个通道，所以C系列P型机最多能有80 个输入点，最多能有60个输出点。
P型PLC通过加接 I/O扩展单元最多可提供 5个输入通 道（00CH～04CH）。由于一个通道有 16点，这就意味着 可将输入点数最多增加到 80个。
可编程控制器 天津大学 李刚
11
输入继电器示意图
Vcc
输入端
外部输入触点
0000
PLC
内部常开触点 内部常闭触点
可编程控制器 天津大学 李刚
12
二、 输出继电器： 输出继电器是 PLC用来传递信号到外部负载的器件。
0700—0707 0200—0211
可编程控制器 天津大学 李刚
10
3--3 C系列P型机的继电器（编程元件）和继电器编号
一、输入继电器：
输入继电器是 PLC接受来自外部开关信号的“窗口
”。输入继电器与 PLC的输入端子相连，有无数对常开和
常闭触点供编程时使用。 输入继电器只能由外部信号驱动
，不能被程序指令驱动。
17
3. 暂存继电器 TR：P型机有8个暂存继电器（ TR0～TR7 ）。暂存继电器用来暂存程序运行的当前状态，相同 的暂存继电器号在同一程序段内不得重复使用，但在 不同的程序段内可以重复使用。使用暂存继电器时必 须在继电器号之前冠以“ TR”如TR0、TR1等。 4. 数据存储继电器 DM：应叫做数据存储器。通道号为 DM00～DM63CH 。数据存储区（ DM）不能以单独的点来 使用，要以通道为单位来使用。指令中的 DM必须是完 整的通道。 DM区有掉电保护功能。
开。数值运算有进位或借位时为 ON。
10. 1905、1906和1907：比较两个操作数：
当第一个操作数 大于第二操作数时， 1905为ON；
当第一个操作数 等于第二操作数时， 1906为ON；
当第一个操作数 小于第二操作数时， 1907为ON；
另外，当运算结果为零时， 1906为ON。
21
五、定时器、计数器 P型机提供 48 个定时器 或48 个计数器，或者总数不
超过48个定时器与计数器的组合，其编号为： TIM00 ~TIM47 ，或CNT00 ~CNT47 。在分配定时器或计数 器编号时，定时器和计数器的编号不能相同，例如不能 既有TIM01定时器又有 CNT01计数器。如果使用高速计 数指令， CNT47这个计数器不能再单独使用，因为它在 高速计数指令中被用作存放计数的当前值。定时器、计 数器不能直接产生输出，若要输出需通过输出继电器。 当电源掉电时，定时器被复位（没有掉电保护功能）， 而计数器不复位，具有掉电保护功能。
开始执行程序
扫描周期
(a)
0.05S 0.05S
0.1s
0.1s
0.1S
0.2s
(b)
(c)
图2-7 定时器
0.5s
0.5s
1s
(d)
20
8. 1903 ：当算数运算结果不以 BCD码形式输出时，此
继电器接通。 BCD码是用十六位二进制代码
表示的 4位十进制数。
9. 1904 ：用做进位标志，根据算数运算结果接通或断
16
28
1
主箱体各部分的功能（P12）
输入输出端子及编号，状态指示灯，公共端 COM，编 程器接口，扩展接口，可编供程控电制器电天津源大学，李刚输出电源，接地端2。
2. 扩展箱体：也称为扩展单元，扩展 I/O单元。
C系列P型机的扩展单元主要有 20、28和40三种：
扩展单元型号
输入点数
输出点数
C20P
可编程控制器 天津大学 李刚
8
输入
机型
点数
通道编号
C20P
12
C28P
16
C40P
24
C60—0015 0000—0015 0100—0107 0000—0015 0100—0115
输出
点数
通道编号
8
0500—0507
12
0500—0511
16
0500—0511 0600—0603
28
0500—0511 0600—0611 0700—0703
二、 系统配置 P型机的 I/O点为开关量，可通过连接扩展箱体的方法 增加I/O点的数量：
C20P
0500—0507 0000—0011
C20P + C20P + C20P
0500—0507 0000—0011
0600—0607 0100—0111
器是如何编号的？每种组合各拥有多少个输入继电器、输出继 电器？每种组合各占用了几个输入通道、几个输出通道？
C20
C20
C20
C20
C28
C28
C28
24
休息一下
可编程控制器 天津大学 李刚
25
12
8
C28P
16
12
C40P
24
16
可编程控制器 天津大学 李刚
3
输入输出端子及编号，状态指示灯，公共端COM，供电电源，输出电源，接
地端，扩展接口及接口选择开关。
扩展箱体各部分的功能 可编程控制器 天津大学 李刚
（P13） 4
3. 编程器（ P13~17——作业）
可编程控制器 天津大学 李刚
端子收到复位信号时，它才 ON一个扫描周期。
4. 1811、 1812和1814为常OFF继电器。 5. 1813为常ON继电器。 6. 1815在程序起动后的第一个扫描周期内接通 (图a)。 7. 1900 、1901 和1902 ：方波信号发生器，分别产生
0.1s 、0.2s 和1s周期的时钟脉冲。在一个时钟周期内 ，接通时间分别是 50ms、100ms和500ms (图b~d) 。
? 本章介绍的一些编程元件虽然是针对 OMRON C系列P 型机的，其它机型也能找到相似的东西，虽然名称上 可能会有差异。
? 输入继电器只能被外部输入信号控制，输出继电器只 有一个常开触点与输出端子相连，这是普遍适用的。
思考题 1. C系列P型机中有哪几种继电器？
2. 输入、输出继电器是如何编号的？ 3. C系列P型机的计数器、定时器是如何编号的？ 4. 下图所示C系列P型机的主箱体和各扩展箱体的输入、输出继电
15
内部继电器示意图
PLC
0000 0001 1000
1000
1000 1000
常开触点 常闭触点
可编程控制器 天津大学 李刚
16
内部继电器分成以下四种： 1. 内部辅助继电器：也叫做通用辅助继电器。 P型机共 有136个内部辅助继电器，占用 10-18CH中的八个半通道 ，其接点编号为 1000～1807,它们没有掉电保护功能。
5
二、主要技术特性