plc课程教学课件

精品课程教学课件PLC工业自动化核心技术的全面掌握之路第一章基础与工作原理PLC是什么？PLC可编程逻辑控制器工业自动化的大脑Programmable LogicController的缩写，是专门为在工业环境下应用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，实现设而设计的数字运算操作电子系统备的智能控制和精确管理的主要组成PLC中央处理单元存储器系统CPU作为PLC的核心，负责执行用户程序、处理逻辑运算、协调各模包括系统程序存储器和用户程序存储器，分为RAM、ROM、块工作现代CPU集成了高性能微处理器，运算速度快，处理能EEPROM等类型存储用户程序、数据和系统配置信息力强输入输出接口电源模块/I/O模块是PLC与外部设备连接的桥梁，负责信号采集与控制输出支持数字量、模拟量等多种信号类型的处理的工作过程PLC输入采样阶段PLC首先读取所有输入端的信号状态，包括开关量、传感器信号等，将这些信号状态存储到输入映像寄存器中，为程序执行做准备程序执行阶段CPU按照用户程序的逻辑顺序，对输入信号进行逻辑运算处理执行各种控制算法，计算出相应的输出结果，存储到输出映像寄存器输出刷新阶段将输出映像寄存器中的数据传送到输出锁存电路，驱动外部执行机构动作，如启动电机、开关阀门等，完成一个完整的扫描周期这种循环扫描的工作方式保证了PLC系统的实时性和可靠性，扫描周期通常在几毫秒到几十毫秒之间内部结构示意图PLC核心部件说明系统特点•CPU模块程序执行与逻辑处理中心模块化设计便于系统扩展和维护，各模块之间通过内部总线进行高速数据传•输入模块外部信号采集与隔离输，确保系统的稳定性和实时性•输出模块控制信号输出与驱动•通信模块网络连接与数据交换品牌介绍与市场应用PLC西门子系列三菱系列台达S7FX Delta PLC德国西门子公司的旗舰产品，包括S7-

200、日本三菱电机的经典产品线，FX3U、台湾台达集团的工业自动化产品，以高性价S7-

300、S7-

400、S7-

1200、S7-1500等型FX3G、FX5U等型号在中小型控制应用中表比著称，在制造业中有着广泛的应用，特别号在工业

4.0时代占据主流地位，以高性现优异，是入门学习和中小型项目的首选适合成本敏感型项目能、高可靠性著称•编程简单易学，适合初学者•产品线丰富，型号齐全•广泛应用于汽车制造、化工、电力等行•性价比高，维护方便•技术支持完善业•在亚洲市场占有率较高•在纺织、包装等行业应用广泛•支持多种工业通信协议•编程软件TIA Portal功能强大第二章编程语言与结构PLC掌握多种PLC编程语言，学会根据不同应用场景选择最适合的编程方法，构建高效可靠的控制程序常见编程语言PLC梯形图（）功能块图（）LD FBD最直观易懂的编程语言，类似电气原理图，电气工程师的首选使用采用模块化设计思想，适合复杂逻辑控制通过功能块的组合实现复触点和线圈来表示逻辑关系，便于理解和调试杂算法，提高程序的可读性和可维护性结构化文本（）其他语言ST类似高级编程语言的文本形式，适合算法运算和数据处理支持复杂指令列表（IL）适合底层编程，顺序功能图（SFC）适合步序控制，各的数学计算和字符串处理功能有特殊的应用场景IEC61131-3国际标准定义了这五种编程语言，现代PLC通常支持多种语言混合编程，提高开发效率程序结构与组织块组织块（）OB1程序入口点功能块（）FB2带数据存储的功能模块功能（）FC3无数据存储的纯功能模块数据块（）DB4全局数据存储区域程序组织优势最佳实践•模块化设计便于维护和复用合理规划程序结构，使用标准化的命名规则，添加必要的注释说明，定期进行代码优化和重构•结构化编程提高代码质量•分层设计降低系统复杂度基本编程元件详解输入模块（）计时器（）I Timer采集开关、传感器、按钮等外部输入信号，进行电气实现延时控制功能，包括接通延时、断开延时、脉冲隔离和信号调理，转换为PLC内部可识别的数字信号等类型，广泛用于时序控制和保护功能1234输出模块（）计数器（）Q Counter控制继电器、接触器、电机、阀门等执行器，将PLC内对外部事件进行计数，支持递增、递减计数，可设置部的控制指令转换为外部设备可执行的控制信号计数上限和下限，实现批量控制和生产统计这些基本元件是构成PLC程序的基础，掌握其工作原理和使用方法是编程的关键技能梯形图编程示例程序说明编程要点这是一个简单的灯光控制梯形图程序，梯形图从左到右、从上到下执行，每一演示了基本的逻辑控制原理输入I

0.0控行称为一个梯级触点代表输入条件，制输出Q

0.0，实现开关量控制线圈代表输出结果•常开触点信号为1时闭合程序执行遵循布尔代数运算规则，串联为与关系，并联为或关系•常闭触点信号为0时闭合•线圈输出控制元件编程实践案例灯光控制系统01硬件连接将按钮开关连接到输入端I

0.0，灯泡通过继电器连接到输出端Q

0.0，确保接线正确和电气安全02程序编写使用梯形图编程，创建简单的开关控制逻辑可以使用常开或常闭接点实现不同的控制逻辑03程序下载将编写好的程序下载到PLC中，确保通信连接正常，程序传输无误04调试运行在线监控程序运行状态，观察输入信号变化和输出动作，验证程序逻辑的正确性通过这个简单案例，学习者可以掌握PLC编程的基本流程，为更复杂的控制系统奠定基础第三章指令系统与高级应用PLC深入学习PLC指令系统的分类和应用，掌握高级编程技巧，提升程序设计能力和系统优化水平指令系统分类逻辑运算指令数据移动指令包括AND、OR、NOT等基本逻辑运算，以及异MOV传输指令、块传送指令等，实现数据在不或、同或等高级逻辑操作，是程序逻辑控制的同存储区域间的复制和转移，支持各种数据类基础型特殊功能指令算术运算指令PID控制、高速计数、脉冲输出、通信等高级加减乘除四则运算、开方、三角函数等数学功能指令，满足特殊应用需求计算指令，满足复杂控制算法的计算需求程序流程控制计时器计数器指令/跳转、循环、调用等指令控制程序执行流程，各种类型的定时器和计数器指令，实现精确的实现复杂的程序结构和逻辑分支时间控制和事件计数功能指令操作方式立即操作间接操作直接使用常数进行操作，如MOV#100,D0将常数100传送到数据寄存通过指针访问数据，如MOV@D0,D1表示将D0指向的地址中的数据器D0中操作数在程序中直接给出，执行效率高传送到D1提供了灵活的数据访问方式寄存器操作位操作对寄存器内的数据进行处理，支持各种数据类型和格式转换是最常对单个位进行设置、清除、测试等操作，实现精细的控制逻辑在状用的数据处理方式态控制中应用广泛熟练掌握不同的操作方式可以编写出更高效、更灵活的控制程序，提高系统的整体性能常用指令详解示例指令数据传送计时器延时开启1MOV2TON将源操作数的内容传送到目标操作数中，支持常数、寄存器、间接接通延时定时器，当输入条件为真时开始计时，到达设定时间后输寻址等多种方式语法MOV源操作数,目标操作数出为真广泛用于延时启动控制计数器递增计数跳转程序流程跳转3CTU4JMP递增计数器，每次输入脉冲上升沿时计数值加1，当计数值达到设无条件跳转指令，改变程序执行顺序配合标号使用，实现程序的定值时输出为真分支和循环结构调试与故障排除技巧PLC逐步执行调试在线监控调试通过单步执行、断点设置等方式逐行检查程序执行过程，发现逻辑错误和异常分使用编程软件的在线监控功能，实时观察变量和信号状态变化，快速定位程序逻辑支错误和硬件故障故障案例分析硬件连接检查建立故障案例库，总结常见故障类型和解决方法，提高故障排除的效率和准确性使用万用表、信号发生器等工具检测输入输出信号，验证硬件连接的正确性和可靠性常见故障类型调试工具•程序逻辑错误充分利用编程软件提供的调试功能，结合示波器、逻辑分析仪等专业设备，快速准确地定位和解决问题•硬件接线故障•通信连接问题•电源供电异常西门子实训系统介绍S7-1200硬件配置软件环境集成S7-1200CPU、数字量和模拟量I/O TIA Portal编程环境，集成了PLC编程、模块、触摸屏、变频器等完整的控制系HMI设计、网络配置等功能，提供完整统组件的开发平台实验项目电机正反转、交通灯控制、水位控制、温度PID调节等多个典型工业应用案例该实训系统支持从基础编程到高级应用的全方位学习，包括通信编程、工业以太网、PROFIBUS等多种工业协议的实践操作三菱系列项目实操FX3U PLC编程环境GX Works2三菱官方编程软件，支持梯形图、功能块图等多种编程语言，提供强大的仿真和调试功能实际项目案例•星形-三角形减压启动控制•自动混合液体装置控制•传送带分拣系统设计•多电机协调运行控制通过这些实际项目的实施，学员可以深入理解工业控制系统的设计思路和实现方法，掌握项目开发的完整流程每个项目都从需求分析开始，经过系统设计、程序编写、调试优化到最终验收的完整过程基础与应用DeltaPLC硬件组成与功能编程环境定时器与计数器应用瓶装机自动控制案例ISPSOFT包括CPU主机、扩展模块、通信模台达专用编程软件，界面友好，功详细介绍各种定时器和计数器的使完整的瓶装机控制系统设计，包括块等，采用模块化设计，便于系统能完善支持梯形图、功能块图等用方法，通过实际案例演示在自动输送、定位、灌装、封盖等全工艺扩展和维护支持多种规格的I/O配编程方式，内置丰富的功能块库化控制中的应用技巧流程的自动化控制实现置项目驱动教学模式知识点讲解任务分析围绕项目需求讲解相关理论知识，做到理论与实践紧密结合从实际工程项目中提取典型控制问题，分析系统需求和技术要点动手实践学员独立完成项目设计和实施，培养解决实际问题的能力互动交流课堂测试师生互动、同学讨论，分享经验和解决方案，提高学习效率通过测试验证学习效果，及时调整教学方法和内容这种教学模式由浅入深，逐步提升学员的PLC设计与调试能力结合实际工业案例，让学员在解决真实问题的过程中掌握核心技能，培养工程实践能力和创新思维在工业与智能制造中的角色PLC

4.0PLC作为工业

4.0的重要组成部分，承担着连接物理世界和数字世界的桥梁作用通过边缘计算、云端互联等技术，实现生产过程的数字化、网络化和智能化设备互联实现设备间的无缝连接和数据交换数据采集编程软件介绍与安装PLC西门子软件系列TIAPortal新一代集成开发环境，支持S7-1200/1500系列STEP7MicroWIN S7-200系列专用编程软件三菱GX Works2支持FX系列和Q系列PLC的统一编程平台，提供强大的程序开发和调试功能，集成仿真环境Delta ISPSOFT台达PLC专用编程软件，界面简洁易用，支持多种编程语言，内置丰富的应用实例和功能块库仿真与调试功能所有主流编程软件都提供离线仿真功能，可以在没有硬件的情况下进行程序测试和逻辑验证软件安装需要注意版本兼容性和授权问题，建议使用正版软件以获得完整功能和技术支持学习的必备基础知识PLC电工基础计算机基础工控数据基础网络通信基础具体知识要求学习建议电工基础低压电器知识、电气原理图识读、基本接线技能建议按照从基础到高级的顺序系统学习，每个阶段都要有足够的实践练习特别注重动手能力的培养，多做实验和项目练习计算机基础Windows操作、软件安装配置、文件管理数据处理二进制、十六进制转换，数据类型理解网络知识以太网原理、TCP/IP协议基础课程考核与能力提升路径123平时考核阶段考核综合评价在线学习记录、任务完成质量、同学互评参与度，占总成绩的40%项目实施完成度、技术文档撰写质量、创新设计亮点，占总成绩的35%课堂参与度、创新能力展示、实际操作技能考核，占总成绩的25%真实案例分享某工厂改造项PLC目项目背景1某制造企业原有继电器控制系统老化，故障频繁，维护成本高，方案设计需要升级为现代化的PLC控制系2统选用西门子S7-1500控制系统，配实施过程置冗余CPU、分布式I/O、工业以3太网通信等先进技术分阶段实施改造，确保生产不中断团队协作完成硬件安装、软项目成果4件编程、系统调试等工作生产效率提升30%，设备故障率降低50%，年节约维护成本100万元，获得企业高度评价该项目的成功实施展现了PLC技术在工业升级改造中的巨大价值，也为学员提供了宝贵的实践经验和项目管理启发现代工业自动化生产线控制核心地位技术特点PLC在现代化生产线中，PLC作为控制核心，协调各个工位的协同工作，实现集成了运动控制、安全控制、通信网络等多种先进技术，实现了生产过高效、精确的自动化生产程的全面自动化和信息化管理•多工位协调控制通过HMI人机界面，操作人员可以直观地监控生产状态，快速响应异常情况，提高生产效率和产品质量•实时数据采集与处理•故障诊断与报警•生产管理系统集成未来展望技术发展趋势PLC智能化与自学习控制边缘计算与云端集成融合人工智能算法，实现自适应参数调整、预测性维护、智能故障诊断PLC与云计算平台深度融合，实现数据上云、远程运维、协同优化等新等高级功能型应用模式人机界面革新开放式编程平台虚拟现实、增强现实技术的应用，创造更直观、更沉浸式的人机交互体支持多种编程语言，跨平台开发，标准化接口，降低开发门槛和维护成验本PLC技术将继续向智能化、网络化、标准化方向发展，为工业

4.0和智能制造提供更强有力的技术支撑掌握这些发展趋势，有助于在技术竞争中保持优势地位结语掌握，开启智能制造新时代PLC理论与实践并重通过系统的理论学习和丰富的实践操作，全面提升PLC技术技能，培养解决复杂工程问题的能力项目驱动学习以实际项目为载体，在解决真实问题的过程中掌握核心技能，积累宝贵的工程实践经验成为技术骨干立足工业自动化领域，成长为企业技术骨干和行业专家，引领智能制造技术发展未来属于懂的你PLC在工业

4.0时代，PLC技术人才需求旺盛掌握这项核心技能，就掌握了通往成功的钥匙！智能制造，从学好开始！PLC。