可编程序控制器电子教案1可编程序控制器电子教案1第第1章章 概概述述1.1可编程序控制器的由来可编程序控制器的由来可编程序控制器可编程序控制器可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)(Programmable Controller)简称为简称为简称为简称为PC PC 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic (Programmable Logic Cntroller)Cntroller)。简称为。简称为。简称为。简称为PLC PLC 2第1章 概 述2 1968年年美美国国最最大大的的汽汽车车制制造造厂厂家家通通用用汽汽车车公公司司(GM)提提出出了了研研制制可可编编程程序序控控制制器的基本设想，即器的基本设想，即(1)能用于工业现场。能用于工业现场。 (2)能能改改变变其其控控制制“逻逻辑辑”，而而不不需需要要变动组成它的元件和修改内部接线。变动组成它的元件和修改内部接线。(3)出现故障时易于诊断和维修。出现故障时易于诊断和维修。 1969年年，美美国国数数字字设设备备公公司司(DEC)研研制制出了世界上第一台出了世界上第一台PLC。我国我国1974年研制，年研制，77年应用。年应用。3 1968年美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司(GM)1.2可编程序控制器的定义、特点可编程序控制器的定义、特点一一、定定义义：可可编编程程序序控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计。它它采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作的的指指令令，并并通通过过数数字字式式、模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程序序控控制制器器及及其其有有关关设设备备，都都应应按按易易于于使使工工业业控控制制系系统统形形成成一一个个整体，易于扩充其功能的原则设计整体，易于扩充其功能的原则设计。”41.2可编程序控制器的定义、特点一、定义：可编程序控制器是一二、特点二、特点1编程方法简单易学编程方法简单易学2功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高3硬件配套齐全用户使用方便。适应性强硬件配套齐全用户使用方便。适应性强4可靠性高。抗干扰能力强可靠性高。抗干扰能力强5系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少6维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便7体积小，能耗低体积小，能耗低5二、特点51.3 可编程序控制器的应用领域可编程序控制器的应用领域1.数字量逻辑控制数字量逻辑控制2.运动控制运动控制3.闭环过程控制闭环过程控制4.数据处理数据处理5.通信联网通信联网61.3 可编程序控制器的应用领域61.4可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 1 1向高性能，高速度、大容量发展向高性能，高速度、大容量发展向高性能，高速度、大容量发展向高性能，高速度、大容量发展 2 2大力发展微型可编程序控制器大力发展微型可编程序控制器大力发展微型可编程序控制器大力发展微型可编程序控制器 3. 3. 大力开发智能型大力开发智能型大力开发智能型大力开发智能型l lOO模块和分布式模块和分布式模块和分布式模块和分布式I IOO子系统子系统子系统子系统 4 4基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 5 5可编程序控制器编程语言的标准化可编程序控制器编程语言的标准化可编程序控制器编程语言的标准化可编程序控制器编程语言的标准化 6 6可编程序控制器通信的易用化和可编程序控制器通信的易用化和可编程序控制器通信的易用化和可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化傻瓜化傻瓜化傻瓜化” 7 7可编程序控制器的软件化与可编程序控制器的软件化与可编程序控制器的软件化与可编程序控制器的软件化与PcPc化化化化 8 8组态软件引发的七位计算机编程革命组态软件引发的七位计算机编程革命组态软件引发的七位计算机编程革命组态软件引发的七位计算机编程革命 9 9可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器与现场总线相结合71.4可编程序控制器的发展趋势 1向高性能，高速度、大容量第第2章章 可编程序控制器的硬件可编程序控制器的硬件结构与工作原理结构与工作原理2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构2.1.1基本结构基本结构组成：组成：CPU模块、输入模块、输出模块、模块、输入模块、输出模块、编编 程装置。程装置。 8第2章 可编程序控制器的硬件结构与工作原理2.1可编程序控99n n1 CPU1 CPU模块模块模块模块n n1 1）CPUCPU芯片芯片芯片芯片n n 作作作作用用用用： 在在在在可可可可编编编编程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器控控控控制制制制系系系系统统统统中中中中，CPUCPU模模模模块块块块相相相相当当当当于于于于人人人人的的的的大大大大脑脑脑脑，它它它它不不不不断断断断地地地地采采采采集集集集输输输输入入入入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。信号，执行用户程序，刷新系统的输出。信号，执行用户程序，刷新系统的输出。信号，执行用户程序，刷新系统的输出。n n2 2）存储器：存储器：存储器：存储器：n n作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。n n系系系系统统统统程程程程序序序序：决决决决定定定定PLCPLC的的的的基基基基本本本本智智智智能能能能，由由由由厂厂厂厂家家家家设设设设计计计计，并存入并存入并存入并存入ROMROM、EEPROMEEPROM。用户不能修改。用户不能修改。用户不能修改。用户不能修改。n n用用用用户户户户程程程程序序序序：根根根根据据据据要要要要求求求求，用用用用PLCPLC的的的的编编编编程程程程语语语语言言言言，编编编编制制制制 的的的的 程程程程 序序序序 ， 用用用用 户户户户 用用用用 编编编编 程程程程 器器器器 写写写写 入入入入 RAMRAM或或或或EEPROMEEPROM。101 CPU模块10类型类型(1)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)用用户户可可以以用用编编程程装装置置读读出出RAM中中的的内内容容，也也可可以以将将用用户户程程序序写写入入RAM，它它是是易易失失性性的的存存储储器器，它它的电源中断后，储存的信息将会丢失。的电源中断后，储存的信息将会丢失。(2)只读存储器只读存储器(ROM) ROM的的内内容容只只能能读读出出，不不能能写写入入。它它是是非非易易失失的的，它它的的电电源源消消失失后后，仍仍能能保保存存储储存存的的内内容容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序。一般用来存放可编程序控制器的系统程序。11类型11 (3)可可 电电 擦擦 除除 可可 编编 程程 的的 只只 读读 存存 储储 器器(EEPROM或或E2PROM) 它是非易失性的，但是可以用编程装置它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有对它编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比间比RAM长得多。长得多。EEPROM用来存放用户用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。程序和需长期保存的重要数据。 12 (3)可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM或E 2 I0模块模块 作作用用：是是系系统统的的眼眼、耳耳、手手、脚脚，是是联联系系外部现场和外部现场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。1）输入模块）输入模块作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。 输人电路：设有输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。 2）输出模块）输出模块作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，双向晶闸管，小型继电器。小型继电器。13 2 I0模块13 3、编程装置、编程装置作作用用： 编编程程装装置置用用来来生生成成用用户户程程序序，并并对它进行编辑、检查和修改。对它进行编辑、检查和修改。1）.手手持持式式编编程程器器：不不能能直直接接输输人人和和编编辑辑梯梯形形图图，只只能能输输入入和和编编辑辑指指令令表表程程序序，因因此此又又叫做指令编程器。叫做指令编程器。2）.编编程程软软件件编编程程：在在屏屏幕幕上上直直接接生生成成和和编编辑辑梯梯形形图图、指指令令表表、功功能能块块图图和和顺顺序序功功能能图图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。14 3、编程装置14 4、电源、电源可可编编程程序序控控制制器器使使用用220V交交流流电电源源或或24V直直流流电电源源。内内部部的的开开关关电电源源为为各各模模块块提提供供DC 5V、12V、24V等直流电源等直流电源。15 4、电源152.1.2 可编程序控制器的物理结构可编程序控制器的物理结构1整体式（整体式（ S7200）（图）（图2-2） 2模模块块式式 (s7300和和s7400系系列列)(图图2-3)。2.1.3 可编程序控制器的外部接线可编程序控制器的外部接线CPU222模块的外部接线图模块的外部接线图(见图见图2-6) 162.1.2 可编程序控制器的物理结构 16n nPIDPID温控模温控模块块n n运动控制运动控制模块模块n n称重模块称重模块 n nModemModem模模块块 n n以太网模以太网模块块 n nDP DP 模块模块 n n开关量模开关量模块块 n nHMIHMI模块模块 机架机架主模块主模块扩展功能模扩展功能模块块S7-300S7-300模模块块扩展功能模块扩展功能模块模块化模块化S7-200培训设备培训设备DemoLive足球生产线系统配置足球生产线系统配置模块化模块化S7-200S7-200培训培训2024/9/1817机架主模块扩展功能模块S7-300模块扩展功能模块模块化S7181819192020PLC工作原理 扫描工作方式扫描工作方式 当当PLC运行时，需要进行众多的操作运行时，需要进行众多的操作而而 PLC的的CPU不可能同时去执行多个操不可能同时去执行多个操作，作， 每一刻只能执行一个操作每一刻只能执行一个操作 。21PLC工作原理 扫描工作方式21PLC工作原理 扫描工作方式扫描工作方式 解决的办法：采用分时操作原理解决的办法：采用分时操作原理 由于由于CPU的运算处理速度很快，所的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。外部出现的结果似乎是同时完成的。这种分时操作的方法称为这种分时操作的方法称为扫描工作扫描工作方式方式 22PLC工作原理 扫描工作方式 解决的办法：采用PLC工作原理 扫描工作方式扫描工作方式 例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作过程）过程）过程）过程）扫描是从第一条程序开始，在无中断扫描是从第一条程序开始，在无中断扫描是从第一条程序开始，在无中断扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。开始扫描执行，并周而复始地重复进行。开始扫描执行，并周而复始地重复进行。开始扫描执行，并周而复始地重复进行。23PLC工作原理 扫描工作方式23可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作方式可编程序控制器的工作方式工作状态：工作状态：STOP：创创建建和和编编辑辑用用户户程程序序，设设置置PLC的的硬件功能，并可下栽到硬件功能，并可下栽到PLC。 RUN: 执行用户程序实现控制功能。执行用户程序实现控制功能。扫描工作方式。扫描工作方式。24可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作方式242525PLC工作原理 PLC的扫描工作过程 检查检查CPUCPU等内部硬件，对监视定等内部硬件，对监视定时器（时器（WDTWDT）复位以及其它工作）复位以及其它工作 与其它智能装置（如编程器、与其它智能装置（如编程器、计算机等）实现通信计算机等）实现通信按顺序对所有输入端的状态进按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器行采样，并存入相应寄存器对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行 ，并将，并将结果存入相应的寄存器结果存入相应的寄存器将寄存器中与输出有关状态，转到将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负载输出锁存器，输出驱动外部负载26PLC工作原理 PLC的扫描工作过程 检查CPU等内部PLC工作原理 PLC的扫描工作过程 整整整整个个个个过过过过程程程程包包包包括括括括内内内内部部部部处处处处理理理理、通通通通信信信信服服服服务务务务、输输输输入入入入处处处处理理理理、程程程程序序序序执执执执行行行行、输输输输出出出出处理五个阶段处理五个阶段处理五个阶段处理五个阶段 整整整整个个个个过过过过程程程程扫扫扫扫描描描描执执执执行行行行一一一一遍遍遍遍所所所所需需需需的的的的时时时时间称为间称为间称为间称为扫描周期扫描周期 扫扫扫扫描描描描周周周周期期期期与与与与CPUCPU运运运运行行行行速速速速度度度度、PLCPLC硬件配置及用户程序长短硬件配置及用户程序长短硬件配置及用户程序长短硬件配置及用户程序长短有关。有关。有关。有关。 典型值为典型值为典型值为典型值为1 1100ms100ms27PLC工作原理 PLC的扫描工作过程 整个过程包括PLC工作原理 PLC执行程序的过程28PLC工作原理 PLC执行程序的过程28PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点 集中采样：集中采样：集中采样：集中采样： 在在在在一一一一个个个个扫扫扫扫描描描描周周周周期期期期中中中中，对对对对输输输输入入入入状状状状态态态态的的的的采采采采样样样样只只只只在在在在输输输输入入入入处处处处理理理理阶阶阶阶段段段段进进进进行行行行。当当当当PLCPLC进进进进入入入入程程程程序序序序处处处处理理理理阶阶阶阶段段段段后后后后输输输输入入入入端端端端将将将将被被被被封封封封锁锁锁锁，直直直直到到到到下下下下一一一一个个个个扫扫扫扫描描描描周周周周期期期期的的的的输输输输入入入入处处处处理理理理阶阶阶阶段段段段才才才才对对对对输输输输入入入入状状状状态态态态进进进进行行行行重重重重新新新新采采采采样。样。样。样。集中输出：集中输出：集中输出：集中输出：在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。29PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点 集中采样：PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点(集中集中采样、集中输出的优点采样、集中输出的优点) 提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。30PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点(集中采样、集中2.2 PLC工作原理2.2.4 PLC扫描工作方式的特点(集中采样、集中输出的缺点集中采样、集中输出的缺点) 降低了系统的响应速度降低了系统的响应速度 PLC输入输出响应滞后输入输出响应滞后：当：当PLC输入端输入信号发生输入端输入信号发生变化到变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间。输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。注意：注意：注意：注意：这种响应滞后不仅是由于这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式扫描工作方式造成，更主要是造成，更主要是PLC输入接口滤波环节带来的输入延迟和输输入接口滤波环节带来的输入延迟和输出接口中驱动器件动作时间带来输出延迟出接口中驱动器件动作时间带来输出延迟，还与程序设计有，还与程序设计有关。关。312.2 PLC工作原理2.2.4 PLC扫描工作方式的 对于小型对于小型PLC: I/O点数较少、用户程序较短点数较少、用户程序较短一般采用一般采用集中采样、集中输出集中采样、集中输出集中采样、集中输出集中采样、集中输出的工作方的工作方式式 而对于大中型而对于大中型PLC: I/O点数较多，控制功能强点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，采用，用户程序较长，为提高系统响应速度，采用定期定期定期定期采样、定期输出方式采样、定期输出方式采样、定期输出方式采样、定期输出方式或中断输入、输出方式中断输入、输出方式中断输入、输出方式中断输入、输出方式以及采用智能以及采用智能I/O接口等多种方式接口等多种方式 PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点32 对于小型PLC: I/O点数较少、用户程序较短 而2.2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理1.读取输入读取输入2.执行用户程序执行用户程序3.通信处理通信处理4.自诊断测试自诊断测试5.修改输出修改输出6.中断程序的处理中断程序的处理7.立即立即IO处理处理332.2.2 可编程序控制器的工作原理1.读取输入 2.2.3 输人输出滞后时间输人输出滞后时间是是指指可可编编程程序序控控制制器器的的外外部部输输入入信信号号发发生生变变化化的的时时刻刻至至它它控控制制的的有有关关外外部部输输出出信信号号发发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。 342.2.3 输人输出滞后时间342.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介系列可编程序控制器性能简介2.3.1 CPU模块模块S7-200有有5种种CPU模块，。模块，。2.3.2数字量扩展模块数字量扩展模块当当CPU IO点点数数不不够够时时，必必须须使使用用扩扩展展模模块的块的IO点数点数2.3.3模拟量输入输出扩展模块模拟量输入输出扩展模块模拟量扩展模块有模拟量扩展模块有3种种。352.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介2.3.1 C2.3.4热电偶、热电阻扩展模块热电偶、热电阻扩展模块 EM231热热电电偶偶、热热电电阻阻模模块块. EM231热热电偶模块。电偶模块。 2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块通信模块 2.3.6 STEP 7-MicroWIN编编程程软软件件简简介介362.3.4热电偶、热电阻扩展模块362.4可编程序控制器的安装可编程序控制器的安装2.4.1模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸1.模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸2.现场接线端子排与可拆卸的现场接线端子排与可拆卸的端端 子连接器。子连接器。 372.4可编程序控制器的安装2.4.1模块的安装与拆卸372 2.4.2.4.2本机本机本机本机I I0 0与扩展与扩展与扩展与扩展l lOO本本本本机机机机I IOO有有有有固固固固定定定定的的的的地地地地址址址址，扩扩扩扩展展展展I I0 0点点点点的的的的地地地地址址址址由由由由模模模模块块块块的类型和模块在同类的类型和模块在同类的类型和模块在同类的类型和模块在同类I IOO模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。规规规规则则则则：1 1）同同同同类类类类型型型型输输输输入入入入或或或或输输输输出出出出点点点点的的的的模模模模块块块块进进进进行行行行顺顺顺顺序序序序编编编编址。址。址。址。 2 2）数数数数字字字字量量量量I I0 0模模模模块块块块的的的的地地地地址址址址以以以以字字字字节节节节(8(8位位位位) )为为为为单单单单位，未用的位不会分配给位，未用的位不会分配给位，未用的位不会分配给位，未用的位不会分配给I I0 0链中的后续模块。链中的后续模块。链中的后续模块。链中的后续模块。 3 3）模模模模拟拟拟拟量量量量扩扩扩扩展展展展模模模模块块块块以以以以2 2字字字字节节节节递递递递增增增增的的的的方方方方式式式式来来来来分分分分配地址。配地址。配地址。配地址。CPU224CPU224的的的的I I0 0地址分配举例。（图地址分配举例。（图地址分配举例。（图地址分配举例。（图212212）382.4.2本机I0与扩展lO383939第第3章可编程序控制器程序设计基础章可编程序控制器程序设计基础3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构可编程序控制器的编程语言与程序结构3.2 存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.4 定时器与计数器指令定时器与计数器指令40第3章可编程序控制器程序设计基础3.1 可编程序控制器的编3.1.1 可编程序控制器编程语言可编程序控制器编程语言的国际标准的国际标准19941994年年年年5 5月月月月可编程序控制器标准可编程序控制器标准可编程序控制器标准可编程序控制器标准(IECll31).(IECll31).组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。指南和通信。指南和通信。指南和通信。编程语言标准。编程语言标准。编程语言标准。编程语言标准。(IECll31(IECll313) 3) (1) (1)顺序功能图顺序功能图顺序功能图顺序功能图(Sequential Function Chart)(Sequential Function Chart)。(2)(2)梯形图梯形图梯形图梯形图(Ladder Diagram)(Ladder Diagram)。(3)(3)功能块图功能块图功能块图功能块图(Function Block Diagram)(Function Block Diagram)。(4)(4)指令表指令表指令表指令表(Instction List)(Instction List)。(5)(5)结构文本结构文本结构文本结构文本(structured Text(structured Text) ) 413.1.1 可编程序控制器编程语言 的国际标准411顺序功能图顺序功能图(SFC) 这这是是一一种种位位于于其其他他编编程程语语言言之之上上的的图图形形语语言，用来编制顺序控制程序。言，用来编制顺序控制程序。 顺顺序序功功能能图图提提供供了了一一种种组组织织程程序序的的图图形形方方法法，在在顺顺序序功功能能图图中中可可以以用用别别的的语语言言嵌嵌套套编编程程。步步、转转换换和和动动作作是是顺顺序序功功能能图图中中的的三三种种主主要要元元件件。可可以以用用顺顺序序功功能能图图来来描描述述系系统统的功能。的功能。421顺序功能图(SFC)42 2梯形图(LAD) 组组成成：由由触触点点、线线圈圈和和用用方方框框表表示示的的功功能能块块。（图（图3-3） 特特点点：1）沿沿用用继继电电器器这这一一名名称称，但但不不是是真真实继电器，而是软件中编程元件。实继电器，而是软件中编程元件。2）假假想想的的“能能流流”(POWeY Flow)，从从左左向向右右流动。流动。3）逻辑解算，从左至右，从上至下。）逻辑解算，从左至右，从上至下。4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。）线圈放在最右边，触点可无限次使用。43 2梯形图(LAD)434444n n 3功能块图功能块图(FBD)n n 4语句表（语句表（STL）n n指令表程序：一种与微机的汇编语言指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。中的指令相似的助记符表达式。n n5结构文本结构文本(sT)n n 结构文本结构文本(sT)是为是为IECll313标准创建标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。的程序非常简洁和紧凑。45 3功能块图(FBD)4546463.2存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式3.2.1数据在存储器中存取的方式数据在存储器中存取的方式1位、字节、字和双字位、字节、字和双字位位(bit)：二二进进制制数数的的1位位只只有有O和和1两两种种不不同同的的取值。取值。字节字节(Byte)：8位二进制数组成位二进制数组成1个字节。个字节。字字(Word)：两个字节。：两个字节。双字（双字（Double Word）：两个字。）：两个字。 473.2存储器的数据类型与寻址方式3.2.1数据在存储器中存取2数据的存取方式数据的存取方式I3. 2 IB3(图图3-5)。VBl00 VWl00 VDl00 (见图见图3-6)。322不同存储区的寻址不同存储区的寻址1输入映像寄存器输入映像寄存器(I)寻址寻址 输输入入映映像像寄寄存存器器的的标标识识符符为为I(I0.0-I15.7)，在在每每个个扫扫描描周周期期的的开开始始，CPU对对输输入入点点进进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。I、O、V、M、S、SM、L均可按位、均可按位、字节、字和双字来存取字节、字和双字来存取。482数据的存取方式484949n n2输出映像寄存器输出映像寄存器(Q)寻址寻址n n 输输出出映映像像寄寄存存器器的的标标识识符符为为Q(QO.OQ15.7)，在在扫扫描描周周期期的的末末尾尾，CPU将将输输出出映映像像寄寄存存器器的的数数据据传传送送给给输输出出模模块块，再由后者驱动外部负载。再由后者驱动外部负载。n n3变量存储器变量存储器(v)寻址寻址n n程序执行的过程中存放中间结果，或用程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。来保存与工序或任务有关的其他数据。 502输出映像寄存器(Q)寻址504位存储器位存储器(M)区寻址区寻址内内部部存存储储器器标标志志位位(MO.0M31.7)用用来来保保存存控控制制继继电电器器的的中中间间操操作作状状态态或或其其他他控控制制信息。信息。 5特殊存储器特殊存储器(SM)标志位寻址标志位寻址 特特殊殊存存储储器器用用于于CPU与与用用户户之之间间交交换换信息如信息如SMO.O、SMO.l、SMO.4和和SMO.5 514位存储器(M)区寻址51 6局部存储器局部存储器(L)区寻址区寻址 S7-200有有64个个字字节节的的局局部部存存储储器器，其其中中60个个可可以以作作为为暂暂时时存存储储器器，或或给给子子程程序传递参数。序传递参数。7定时器存储器定时器存储器(T)区寻址区寻址S7-200有三种时基增量分别为有三种时基增量分别为1ms、lOms和和lOOms定时器定时器。52 6局部存储器(L)区寻址528计数器存储器计数器存储器(c)区寻址区寻址计计数数器器用用来来累累计计其其计计数数输输入入端端脉脉冲冲电电平平由由低低到到高高的的次次数数，CPU提提供供加加计数器、减计数器和加减计数器。计数器、减计数器和加减计数器。9顺序控制继电器顺序控制继电器(s)寻址寻址顺顺序序控控制制继继电电器器(SCR)位位用用于于组组织织机机器器的的顺顺序序操操作作，SCR提提供供控控制制程程序的逻辑分段。序的逻辑分段。538计数器存储器(c)区寻址5310模拟量输入模拟量输入(AI)寻址寻址 S7-200将将现现实实世世界界连连续续变变化化的的模模拟拟量量(如如温温度度、压压力力、电电流流、电电压压等等)用用AD转转换换器器转转换换为为1个个字字长长(16位位)的的数数字字量量，用用区区域域标标识识符符AI、数数据据长长度度(w)和和字字节节的的起起始始地地址来表示模拟量输入的地址。址来表示模拟量输入的地址。5410模拟量输入(AI)寻址5411模拟量输出模拟量输出(AQ)寻址寻址 S7-200将将1个个字字长长的的数数字字用用DA转转换换器器转转换换为为现现实实世世界界的的模模拟拟量量，用用区区域域标标识识符符AQ、数数据据妊妊度度(w)和和字字节节的的起起始始地地址址来来表表示示存储模拟量输出的地址5511模拟量输出(AQ)寻址5512累加器累加器(AC)寻址寻址累加器是可以像存储器那样使累加器是可以像存储器那样使用的读写单元，例如可以用它向用的读写单元，例如可以用它向子程序传递参数，或从子程序返回子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间值。参数，以及用来存放计算的中间值。CPU提供了提供了4 个个32位累加器位累加器(AC0-AC3)，可以按字节、字和双字来，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据存取累加器中的数据 5612累加器(AC)寻址5613高速计数器高速计数器(HC)寻址寻址 高高速速计计数数器器用用来来累累计计比比CPU的的扫扫描描速速率率更更快快的的事事件件，其其当当前前值值和和设设定定值值为为32位位有符号整数，当前值为只读数据。有符号整数，当前值为只读数据。14常数的表示方法与范围常数的表示方法与范围常数值可以是字节、字或双字，常数值可以是字节、字或双字，CPU以二进制方式存储常数，常数也可以用十进以二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进制、十六进制、制、ASCII码或浮点数形式来码或浮点数形式来5713高速计数器(HC)寻址573.2.3直接寻址与间接寻址直接寻址与间接寻址1直接寻址直接寻址在在指指令令中中直直接接使使用用存存储储器器或或寄寄存存器器的的元元件件名名称称和和地地址址编编号号，直直接接查查找找数据，如数据，如VW790、VBl00。583.2.3直接寻址与间接寻址1直接寻址585959n n使使用用地地址址指指针针来来存存取取存存储储器器中中的的数数据据， 使使用用前前，首首先先将将数数据据所所在在单单元元的的内内存存地地址址放放入入地地址址指指针针寄寄存存器器中中，然然后后根根据据此此地址指针存取数据。地址指针存取数据。n n建立指针建立指针n n只能用只能用V、L或或ACl、AC2和和AC3作指针。作指针。n n例如：例如：MOVD VB200，AC1n nMOVD C3，VD6n nMOVD MB4，LD860使用地址指针来存取存储器中的数据， 使用前，首先将数据所在单 2）用指针来存取数据（图）用指针来存取数据（图3-7） 3）修改指针）修改指针例例：MOVD AC1 将将指指针针增增加两次，指向下一个字。加两次，指向下一个字。INCD AC1 MOVW *AC1,AC0 将将AC1所指所指向的字的数值送向的字的数值送AC0 61 2）用指针来存取数据（图3-7）6162623.3 位逻辑指令位逻辑指令3.3.1 触点指令触点指令1.标准触点指令标准触点指令 LD(Load装装载载)、A(And，与与)和和0(Or，或或) 。2.堆栈的基本概念堆栈的基本概念S7200有有1个个9位的堆栈，栈顶用来存位的堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果下面的储逻辑运算的结果下面的8位用来存储中间位用来存储中间运算结果。堆栈中的数据一般按运算结果。堆栈中的数据一般按“先进后出先进后出”的原则存取。的原则存取。633.3 位逻辑指令3.3.1 触点指令63n n3 OLD(0r Load)指令指令n n串联电路块的并联连接。串联电路块的并联连接。n n OLD指指令令不不需需要要地地址址，它它相相当当于于需需并联的两块电路右端的一段垂直连线。并联的两块电路右端的一段垂直连线。n n4 ALD(And Load)指令指令n n 图图3-9中中OLD后后面面的的两两条条指指令令将将两两个个触点并联。触点并联。643 OLD(0r Load)指令646565n n5其他堆栈操作指令其他堆栈操作指令n n入栈入栈(LPS，Logic Push)（见图（见图3-11）。）。n n读栈读栈(LRD，Logic Read) n n出栈出栈(LPP，Logic Pop)n n装载堆栈装载堆栈(LDS n，Load Stack，n=18) 665其他堆栈操作指令66 6立即触点立即触点立立即即(Immediate)触触点点指指令令只只能能用用于于输输入入I，执执行行立立即即触触点点指指令令时时，立立即即读读人人物物理理输输人人点点的的值值，根根据据该该值值决决定定触触点点的的接接通通断断开开状状态态，但但是是并并不不更更新新该该物物理理输输人人点点对对应应的映像寄存器。的映像寄存器。67 6立即触点6768683.3.3输出指令输出指令1输出输出(=) 2立即输出立即输出(=I) 只只能能用用于于输输出出量量(Q)，执执行行该该指指令令时时，将将栈栈顶顶值值立立即即写写入入指指定定的的物物理理输输出出位位和对应的输出映像寄存器。和对应的输出映像寄存器。693.3.3输出指令693置位与复位（置位与复位（S、R）4立即置位与立即复位（立即置位与立即复位（Sl、Rl）3.3.4其他指令其他指令1取反取反(NOT)2跳变触点跳变触点3空操作指令空操作指令703置位与复位（S、R）7071713.4定时器与计数器指令定时器与计数器指令3.4.1定时器指令定时器指令 分分类类：通通电电延延时时定定时时器器(TON)、断断电电延延时时定定时时器器(TOF)、保保持持型型通通电电延延时时定时器定时器(TONR)分辨率：分辨率：lms、lOms和和lOOms723.4定时器与计数器指令3.4.1定时器指令72 1. 通电延时定时器通电延时定时器(TON)73 1. 通电延时定时器(TON)732. 断电延时定时器断电延时定时器(TOF)。742. 断电延时定时器(TOF)。741.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.050.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA1.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压 3保持型通电延时定时器保持型通电延时定时器(TONR)(图图3-18)。 76 3保持型通电延时定时器(TONR)(图3-18)。764定时器当前值刷新的方法定时器当前值刷新的方法1).1ms定时器定时器2) 10ms定时器定时器3 100ms定时器定时器774定时器当前值刷新的方法773.4.2计数器指令计数器指令1.加计数器加计数器CTU 。783.4.2计数器指令1.加计数器CTU 。 78 2减计数器减计数器GTD79 2减计数器GTD793加减计数器加减计数器CTUD。803加减计数器CTUD。80第第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法章数字量控制系统梯形图程序设计方法4 .1梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法 经经验验设设计计法法:在在典典型型电电路路的的基基础础上上，根根据据对对控控制制系系统统要要求求，不不断断地地修修改改和和完完善善梯梯形形图图。设设计计所所用用的的时时间间、设设计计的的质质量量与与设设计计者者的的经经验验有有很很大大的的关关系系，它它可可以以用用于于较较简简单单的的梯梯形形图图(如手动程序如手动程序)的设计。的设计。81第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法4 .1梯形图的经4.1.1梯形图的基本电路梯形图的基本电路1.起动保持和停止电路起动保持和停止电路824.1.1梯形图的基本电路822.延时接通延时接通/短开电路短开电路832.延时接通/短开电路833.闪烁电路（闪烁电路（ 图图4-4）。）。 843.闪烁电路（ 图4-4）。 844.1.2.小车自动往返运动的梯形图设小车自动往返运动的梯形图设计计854.1.2.小车自动往返运动的梯形图设计85868687874.2根据继电器电路图设计梯形图的方法根据继电器电路图设计梯形图的方法4.2.1 概述概述用用PLC的的外外部部硬硬件件接接线线和和梯梯形形图图软软件件来来实现继电器控制系统的功能。实现继电器控制系统的功能。特特点点：不不需需要要改改动动控控制制面面板板，操操作作人人员员不用改变长期形成的操作习惯。不用改变长期形成的操作习惯。884.2根据继电器电路图设计梯形图的方法4.2.1 概述884.2.2基本方法基本方法 1)了了解解和和熟熟悉悉被被控控设设备备的的工工艺艺过过程程和和机机械械的的动动作作情情况况，根根据据继继电电器器电电路路图图分分析析和和掌掌握控制系统的工作原理。握控制系统的工作原理。 2)确确定定可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入信信号号和和输输出出负负载载，对对应应的的梯梯形形图图中中的的输输入入位位和和输输出出位位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。 3)确确定定与与继继电电器器电电路路图图的的中中间间继继电电器器、时时间间继继电电器器对对应应的的梯梯形形图图中中的的存存储储器器位位(M)和和定定时器时器(T)的地址。的地址。 4)根据上述对应关系画出梯形图。根据上述对应关系画出梯形图。 894.2.2基本方法89 例例：是是某某三三速速异异步步电电动动机机起起动动和和自自动动加加速速的的继继电电器器控控制制电电路路图图，图图4-8、图、图4-9、图、图4-10。90 例：是某三速异步电动机起动和自动加速的继电器控制电路图，图91919292n n4.3.3注意事项注意事项n n遵守梯形图语言中的语法规定。遵守梯形图语言中的语法规定。n n置中间单元。置中间单元。n n 3)尽尽量量减减少少可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入信信号和输出信号。号和输出信号。n n4)外部联锁电路的设立。外部联锁电路的设立。n n5)在在串串联联电电路路中中单单个个触触点点应应放放在在右右边边，在并联电路中单个触点应放在下向。在并联电路中单个触点应放在下向。n n6)外部负载的额定电压。外部负载的额定电压。934.3.3注意事项934.3顺序控制设计法与顺序功能图顺序控制设计法与顺序功能图4.3.1顺序控制设计法顺序控制设计法1 用经验设计法设计梯形图时，没有用经验设计法设计梯形图时，没有一套同定的方法和步骤可以遵循，具有很大一套同定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯形没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进困难图往往很难阅读，系统的维修和改进困难。944.3顺序控制设计法与顺序功能图4.3.1顺序控制设计法94 2定定义义： 所所谓谓顺顺序序控控制制，就就是是按按照照生生产产工工艺艺预预先先规规定定的的顺顺序序，在在各各个个输输入入信信号号的的作作用用F，根根据据内内部部状状态态和和时时间间的的顺顺序序，在在生生产产过过程程中中各各个个执执行行机机构构自自动动地地有秩序地进行操作。有秩序地进行操作。95 2定义： 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序， 3.顺顺序序控控制制设设计计法法的的基基本本思思想想：将将系系统统的的一一个个工工作作周周期期划划分分为为若若干干个个顺顺序序相相连连的的阶阶段段，这这些些阶阶段段称称为为步步(step)，并并用用编编程程元元件件(M和和S)来代表各步。来代表各步。a.步步的的划划分分:根根据据输输出出量量的的状状态态,在在任任何何一一步步之之内内，各各输输出出量量的的ONOFF状状态态不不变变，但但是相邻两步输出量的状态是不同的。是相邻两步输出量的状态是不同的。b. 转转换换条条件件:使使系系统统由由当当前前步步进进入入下下一一步步的的信号。信号。96 3.顺序控制设计法的基本思想：将系统的一个工作周期划分为若432顺序功能图顺序功能图1顺序功能图的由来顺序功能图的由来功功用用：描描述述控控制制系系统统的的控控制制过过程程、功功能能和和特特性性的的一一种种图图形形，也也是是设设计计可可编编程程序序控制器的顺序控制程序的有力工具。控制器的顺序控制程序的有力工具。组组成成：步步、有有向向连连线线、转转换换、转转换换条条件件、动作动作97432顺序功能图972.步步 1）表表示示方方法法： 用用矩矩形形方方框框，方方框框中中可可以以用用数数字字，编编程程元元件件的的地地址址作作为为步步的的编编号号。图图4-12是是某某组组合合机机床床动动力力头头的的进进给给运运动动示示意意图图和输入输出信号时序图。和输入输出信号时序图。 2）初初始始步步： 与与系系统统的的初初始始状状态态相相对对应应的的步称为初始步，初始步用双线方框表示。步称为初始步，初始步用双线方框表示。3）与步对应的动作或命令。）与步对应的动作或命令。 4）活活动动步步：系系统统正正处处于于某某一一步步所所在在的的阶阶段时该步处于活动状态段时该步处于活动状态。982.步983有向连线与转换条件有向连线与转换条件 1）有有向向连连线线：从从上上到到下下或或从从左左至至右右箭箭头不标，反之标出。头不标，反之标出。 2）转转换换：用用有有向向连连线线上上与与有有向向连连线线垂垂直的短划线来表示，将相邻两步隔开。直的短划线来表示，将相邻两步隔开。 3）转转换换条条件件： 转转换换条条件件是是与与转转换换相相关关的的逻逻辑辑命命题题，转转换换条条件件可可以以用用文文字字语语言言、布布尔尔代代数数表表达达式式或或图图形形符符号号标标注注在在表表示示转转换换的的短短线的旁边。线的旁边。993有向连线与转换条件99 4基本结构基本结构1）单序列）单序列2）选择序列）选择序列3）并列序列）并列序列4）顺序功能图举例）顺序功能图举例100 4基本结构100101101n n5转换实现的基本规则转换实现的基本规则n n1）转换实现的条件）转换实现的条件 n n(1)该转换所有的前级步都是活动步。该转换所有的前级步都是活动步。n n(2)相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。n n2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作n n (1)使使所所有有由由有有向向连连线线与与相相应应转转换换符符号相连的后续步都变为活动步。号相连的后续步都变为活动步。n n (2)使使所所有有由由有有向向连连线线与与相相应应转转换换符符号相连的前级步都变为不活动步。号相连的前级步都变为不活动步。1025转换实现的基本规则1026注意事项注意事项 (1)两两个个步步绝绝对对不不能能直直接接相相连连必必须须用用一一个个转换将它们隔开。转换将它们隔开。 (2)两两个个转转换换也也不不能能直直接接相相连连必必须须用用一一个个步将它们隔开。步将它们隔开。 (3)初初始始步步一一般般对对应应于于系系统统等等待待起起动动的的初初始状态，始步是必不可少始状态，始步是必不可少。1036注意事项103(4)自自动动控控制制系系统统应应能能多多次次重重复复执执行行同同一一工工艺艺过过程程，一一般般应应有有由由步步和和有有向向连连线线组组成成的的闭闭环环，即即在在完完成成一一次次工工艺艺过过程程的的全全部部操操作作之之后后，应应从从最最后后一一步步返返回回初初始始步步，系系统统停停留留在在初初始始状状态态(单单周周期期，图图4-12)，在在连连续续循循环环工工作作方方式式时时，将将从从最最后后一一步步返返回回下下一一工工作作周周期期开开始始运运行行的的第第一一步步(图图4-17)。(5)只有当某一步的前级步是活动步时，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步该步才有可能变成活动步 104(4)自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，一般应有由步第第5章章顺序控制梯形图的设计顺序控制梯形图的设计方法方法 定定义义:根根据据顺顺序序功功能能图图设设计计梯梯形形图图的的方方法法。方方法法:使使用用起起保保停停电电路路；以以转转换换为为中中心心；使使用控制继电器用控制继电器。105第5章 顺序控制梯形图的设计方法 定义:根据顺序功能图设5.1 使用起保停电路设计顺序使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法控制梯形图的方法1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计1065.1 使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法1.锅炉的107107n n2.输出电路的设计方法。：输出电路的设计方法。：n n 1）某某一一输输出出量量仅仅在在某某一一步步中中为为ON，将将它它的的线线圈圈与与对对应应步步的的存存储储器器位位（M0.2）的线圈并联。）的线圈并联。n n2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将，将代表各有关步的存储器位的常开触点并代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（联后，驱动该输出的线圈。（M0.1MO.3的常开触点并联驱动的常开触点并联驱动Q0.O的线圈）的线圈） 1082.输出电路的设计方法。：1085.2以转换为中心的顺序控制梯形图以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法设计方法1.梯形图与顺序功能图的对应关系梯形图与顺序功能图的对应关系特特点点：这这种种设设计计方方法法特特别别有有规规律律。在在设设计计复复杂杂的的顺顺序序功功能能图图的的梯梯形形图图时时既既容容易易掌掌握握，又不容易出错。又不容易出错。 1095.2以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法1.梯形图与顺序功2.某某组组合合机机床床的的动动力力头头控控制制系系统统梯梯形形图图设设计（图计（图5-8） 注注意意：使使用用这这种种编编程程方方法法时时，不不能能将将输输出出位的线圈与置位指令和复位指令并联。位的线圈与置位指令和复位指令并联。1102.某组合机床的动力头控制系统梯形图设计（图5-8） 1101111115.3使用使用SCR指令的顺序控制梯形图设指令的顺序控制梯形图设计方法计方法5.3.1顺序控制继电器指令顺序控制继电器指令顺序控制继电器顺序控制继电器s专门用于编制专门用于编制顺序控制程序。顺序控制程序。1125.3使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法5.3.1顺序控装装载载顺顺序序控控制制继继电电器器(Load Sequence Control Relay)指指令令LSCR n：表表示示一一个个SCR段即顺序功能图中的步的开始。段即顺序功能图中的步的开始。 顺顺 序序 控控 制制 继继 电电 器器 结结 束束 (sequence Control Relay End)指指令令SCRE：表表示示SCR段的结束。段的结束。 顺顺 序序 控控 制制 继继 电电 器器 转转 换换 (sequence Control Relay Transition)指指令令SCRT n:表表示示SCR段段之之间间的的转转换换，即即步步的活动状态的转换。113装载顺序控制继电器(Load Sequence Contron n 使使用用SCR时时有有如如下下的的限限制制：不不能能在在不不同同的的程程序序中中使使用用相相同同的的s位位；不不能能在在SCR段段中中使使用用JMP及及LBL指指令令，即即不不允允许许用用跳跳转转的的方方法法跳跳人人或或跳跳出出SCR段段；不不能能在在SCR段中使用段中使用FOR、NEXT和和END指令。指令。114 使用SCR时有如下的限制：不能在不同的程序中使用相同的s位n n532 编程方法编程方法n n某小车运动的梯形图设计某小车运动的梯形图设计。115532 编程方法1151161165.4具有多种工作方式的系统的顺序控制梯具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法形图设计方法n n 概述概述n n多多种种工工作作方方式式：手手动动和和自自动动(包包括括连连续续、单单周周期期、单单步步、自自动动返返回回初初始始状状态态等等)手手动动程程序序比比较较简简单单，一一般般用用经经验验法法设设计计，复复杂杂的的自自动动程程序序一一般般根根据据系系统统的的顺顺序序功功能图用顺序控制法设计。能图用顺序控制法设计。1175.4具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法 概述1n n 梯梯形形图图总总体体结结构构：选选择择手手动动工工作作方方式式时时手手动动开开关关I2.0为为1状状态态，将将跳跳过过自自动动程程序序，执执行行公公用用程程序序和和手手动动程程序序。选选择择自自动动工工作作方方式式时时I2.0为为O状状态态，将将跳跳过过手手动动程程序序，执行公用程序和自动程序。执行公用程序和自动程序。n n例例：某某机机械械手手用用来来将将工工件件从从A点点搬搬运运到到B点点(图图5-16)，控控制制面面板板（图图5-17），外部接线图（图外部接线图（图5-18）。）。118 梯形图总体结构：选择手动工作方式时手动开关I2.0为1状态1191191201201211215.4.1 使用起保停电路的编程方法使用起保停电路的编程方法n n 1公用程序公用程序n n功用：功用：(见图见图5-19a)自动程序和手动程序自动程序和手动程序相互切换的处理相互切换的处理。n n2手动程序（图手动程序（图5-19b）n n3.自动程序自动程序n n顺序功能图（图顺序功能图（图5-20）n n梯形图（梯形图（ 图图5-21）n n4.自动回原点程序自动回原点程序1225.4.1 使用起保停电路的编程方法 1公用程序122123123n n 124 124125125126126第第6章章可编程序控制器的功能指令可编程序控制器的功能指令n n概述概述n n为为了了满满足足工工业业控控制制的的需需要要，PLC生生产产厂厂家家为为PLC 增增添添了了过过程程控控制制，数数据据处处理理和和特特殊殊功功能能指指令令，这这些些指指令令我我们们称称为为功功能能指令。指令。n n类类型型：传传送送、移移位位及及填填充充指指令令；算算术术运运算算及及逻逻辑辑运运算算指指令令；数数据据转转换换指指令令；高高速处理指令；通信指令；速处理指令；通信指令；PID指令指令。127第6章 可编程序控制器的功能指令概述1276.程序控制指令程序控制指令n n 6.1.16.1.1 循环指令循环指令循环指令循环指令n n FORFOR指指指指令令令令表表表表示示示示循循循循环环环环的的的的开开开开始始始始，NEXTNEXT指指指指令令令令表表表表示示示示循环的结束，循环的结束，循环的结束，循环的结束，n n注意事项：注意事项：注意事项：注意事项：n n (1)(1)如如如如果果果果启启启启动动动动了了了了FORFORNEXTNEXT循循循循环环环环，除除除除非非非非在在在在循循循循环环环环内内内内部部部部修修修修改改改改了了了了结结结结束束束束值值值值，否否否否则则则则循循循循环环环环就就就就一一一一直直直直进进进进行行行行，直到循环结束。直到循环结束。直到循环结束。直到循环结束。n n (2)(2)再再再再次次次次启启启启动动动动循循循循环环环环时时时时，它它它它将将将将初初初初始始始始值值值值INITINIT传传传传送送送送到指针到指针到指针到指针INDXINDX中。中。中。中。n n FORFOR指指指指令令令令必必必必须须须须与与与与NEXTNEXT指指指指令令令令配配配配套套套套使使使使用用用用。允允允允许循环嵌套，最多可嵌套许循环嵌套，最多可嵌套许循环嵌套，最多可嵌套许循环嵌套，最多可嵌套8 8层。（图层。（图层。（图层。（图6-36-3）1286.程序控制指令 6.1.1 循环指令128129129n n6.1.2跳转与标号指令跳转与标号指令n n跳转指令跳转指令JMP(Jump),标号标号LBL(Label)，标号指令用来指示跳转指，标号指令用来指示跳转指令的目的位置。令的目的位置。JMP与与LBL指令中的操指令中的操作数作数n为常数为常数0255。1306.1.2跳转与标号指令1306.数据处理指令数据处理指令n n6.3.2 SIMATIC数据传送指令数据传送指令n n1字节、字、双字和实数的传送字节、字、双字和实数的传送n n将将输输人人的的数数据据(IN)传传送送到到输输出出(OUT)，传传送过程中不改变数的大小。送过程中不改变数的大小。n n 2字节、字、双字的块传送指令字节、字、双字的块传送指令n n将从输入地址将从输入地址(JN)开始的开始的N个数据传个数据传送到输出地址送到输出地址(OUT)开始的开始的N个单个单-元，元，N=l 255，N为字节变量为字节变量 1316.数据处理指令 6.3.2 SIMATIC数据传送指令1n n3字节交换指令字节交换指令n n字字节节交交换换SWAP(swap Bytes)指指令令交交换换输输人人字字(IN)的高字节与低字节。的高字节与低字节。n n 4宇节立即读写指令宇节立即读写指令n n 字字 节节 立立 即即 读读 MOVBIR(Move Byte Immediate Read)指指令令读读取取IN输输入入端端给给出出的的1个个字字节节的的物物理理输输入入点点(IB)，并并将将结结果果写写入入OUT。n n 字字 节节 立立 即即 写写 MOV BIW(Move Byte Immediate Write)指指令令将将输输入入(IN)给给出出的的1字字节节数数值值写写入入OUT端端给给出出的的物物理理输输出出点点(0B)。两条指令的两条指令的IN和和OUT都是字节变量都是字节变量。1323字节交换指令132133133 6.3.3 移位与循环移位指令移位与循环移位指令 1.字节、字、双字右移位和左移位指令字节、字、双字右移位和左移位指令 2.字字节节、字字、双双宇宇循循环环右右移移位位和和循循环环左左移移位指令位指令 3.移位寄存器指令。移位寄存器指令。134 6.3.3 移位与循环移位指令 1.字节、字、双字1351351361366.数学运算指令数学运算指令n n6.5.1 SIMATIc整数数学运算指令整数数学运算指令n n 1整数与双整数加减法指令整数与双整数加减法指令n n 2整数乘除法指令整数乘除法指令n n 3加加1与减与减1指令指令1376.数学运算指令6.5.1 SIMATIc整数数学运算指令n n n n6.4.3 SIMATIC逻辑运算指令逻辑运算指令n n1.取反指令取反指令n n2.字节逻辑运算指令字节逻辑运算指令n n3.字逻辑运算指令字逻辑运算指令138 138第第7章可编程序控制器在工业应用中的章可编程序控制器在工业应用中的一些问题一些问题n n7.1 可编程序控制器控制系统的设可编程序控制器控制系统的设计与调试步骤计与调试步骤n n可编程序控制器控制系统的设计调试过可编程序控制器控制系统的设计调试过程如图所示。程如图所示。 139第7章可编程序控制器在工业应用中的一些问题7.1 可编程序140140n n7.1.17.1.1深人了解被控制系统深人了解被控制系统深人了解被控制系统深人了解被控制系统。n n7.1.27.1.2与硬件有关的设计与硬件有关的设计与硬件有关的设计与硬件有关的设计n n (1)(1)确确确确定定定定系系系系统统统统输输输输入入入入元元元元件件件件( (如如如如按按按按钮钮钮钮、指指指指令令令令开开开开关关关关、限限限限位位位位开开开开关关关关、接接接接近近近近开开开开关关关关、传传传传感感感感器器器器、变变变变送送送送器器器器等等等等) )和和和和输输输输出出出出元元元元件件件件( (如如如如继继继继电电电电器器器器、接接接接触触触触器器器器、电电电电磁磁磁磁阀阀阀阀、指指指指示示示示灯灯灯灯等等等等) )的的的的型型型型号。号。号。号。n n (2)(2)根根根根据据据据设设设设备备备备的的的的操操操操作作作作任任任任务务务务和和和和操操操操作作作作方方方方式式式式，确确确确定定定定操操操操作作作作面面面面板板板板所所所所需需需需的的的的元元元元件件件件，如如如如指指指指示示示示灯灯灯灯、数数数数字字字字显显显显示示示示装装装装置置置置、开开开开关关关关和和和和按按按按钮钮钮钮等等等等，有有有有的的的的系系系系统统统统可可可可能能能能需需需需要要要要智智智智能能能能的的的的操操操操作作作作员员员员面面面面板板板板，如如如如与与与与S7-200S7-200配配配配套套套套的的的的TD200TD200文文文文本本本本显显显显示示示示器器器器或或或或有有有有图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。1417.1.1深人了解被控制系统。141n n(3)确确定定可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入点点和和输输出出点点。列列表表统统计计可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入信信号号和和输输出出信信号号在在表表中中标标明明各各信信号号的的意意义义和和类类型型，如如信信号号是是数数字字量量还还是是模模拟拟量量，模拟信号的范围等。模拟信号的范围等。n n (4)确确定定可可编编程程序序控控制制器器的的型型号号和和硬硬件件配配置置。如如确确定定CPU模模块块的的型型号号，扩扩展展模模块的型号和块数。块的型号和块数。142(3)确定可编程序控制器的输入点和输出点。列表统计可编程序控n n(5)给给各各输输入入、输输出出变变量量分分配配地地址址，梯梯形形图图中中变变量量的的地地址址与与可可编编程程序序控控制制器器的的外外部部接接线线端端子子号号是是一一致致的的。这这一一步步为为绘绘制制硬硬件件接接线线图图作作好好了了准准备备，也也为为梯梯形形图图的的设设计计作作好了准备。好了准备。n n(6)画画出出可可编编程程序序控控制制器器的的外外部部硬硬件件接接线线图图。给给输输入入输输出出变变量量分分配配好好地地址址后后，画画出出可可编编程程序序控控制制器器的的外外部部硬硬件件接接线线图图，以以及其他电气原理图和接线图。及其他电气原理图和接线图。143(5)给各输入、输出变量分配地址，梯形图中变量的地址与可编程n n(7)画画出出操操作作站站和和控控制制柜柜面面板板的的机机械械布布置置图和内部的机械安装图。图和内部的机械安装图。n n(8)建立符号表。符号表用来给存储器内建立符号表。符号表用来给存储器内的绝对地址命名，可对物理输人输出的绝对地址命名，可对物理输人输出信号和程序中用到的其他存储单元命名。信号和程序中用到的其他存储单元命名。建立符号表后可以在程序中显示各绝对建立符号表后可以在程序中显示各绝对地址的符号名，有利于程序的设计和阅地址的符号名，有利于程序的设计和阅读读。144(7)画出操作站和控制柜面板的机械布置图和内部的机械安装图。n n7.1.3设计梯形图程序设计梯形图程序n n 首首先先应应根根据据总总体体要要求求和和控控制制系系统统的的具具体体情情况况，确确定定用用户户程程序序的的基基本本结结构构，画画出出程程序序流流程程图图或或数数字字量量控控制制系系统统的的顺顺序序功功能能图图。它它们们是是编编程程的的主主要要依依据据，应应尽可能地准确和详细。尽可能地准确和详细。n n 较较简简单单的的系系统统的的梯梯形形图图可可以以用用经经验验法法设设计计，复复杂杂的的系系统统一一般般采采用用顺顺序序控控制制设计法。设计法。1457.1.3设计梯形图程序145n n7.1.4梯形图程序的模拟调试梯形图程序的模拟调试n n根根据据顺顺序序功功能能图图，用用小小开开关关和和按按钮钮来来模模拟拟可可编编程程序序控控制制器器实实际际的的输输人人信信号号，通通过过模模块块上上各各输输出出位位对对应应的的发发光光二二极极管管，观观察察各各输输出出信信号号的的变变化化是是否否满满足足设设计计的的要求。要求。1467.1.4梯形图程序的模拟调试146n n 7.1.5现场调试现场调试n n完成上述工作后，将可编程序控制完成上述工作后，将可编程序控制器安装在控制现场，接人实际的输入信器安装在控制现场，接人实际的输入信号和负载。在联机总调试过程中将暴露号和负载。在联机总调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和出系统中可能存在的传感器、执行器和接线等硬件方面的问题，以及可编程序接线等硬件方面的问题，以及可编程序控制器的外部接线图和梯形图设计中的控制器的外部接线图和梯形图设计中的问题，发现问题后在现场加以解决，直问题，发现问题后在现场加以解决，直到完全符合要求。到完全符合要求。 147 7.1.5现场调试147n n7.1.6编写技术文件编写技术文件n n技术文件应包括：技术文件应包括：n n (1)可可编编程程序序控控制制器器的的外外部部接接线线图图和和其其他电气图纸。他电气图纸。n n (2)可可编编程程序序控控制制器器的的编编程程元元件件表表，包包括括程程序序中中使使用用的的输输入入输输出出位位、存存储储器器位位、定定时时器器计计数数器器、顺顺序序控控制制继继电电器器等等的的地地址址、名名称称、功功能能，以以及及定定时时器器、计计数数器器的的设设定定值等。值等。n n (3)顺顺序序功功能能图图、带带注注释释的的梯梯形形图图和和必必要的总体文字说明。要的总体文字说明。1487.1.6编写技术文件1487.3可编程序控制器控制系统的可靠性措施可编程序控制器控制系统的可靠性措施7.3.17.3.1外部干扰的来源外部干扰的来源外部干扰的来源外部干扰的来源 (1)(1)控控控控制制制制系系系系统统统统供供供供电电电电电电电电源源源源的的的的波波波波动动动动以以以以及及及及电电电电源源源源电电电电压压压压中中中中高次谐波产生的干扰。高次谐波产生的干扰。高次谐波产生的干扰。高次谐波产生的干扰。 (2)(2)其其其其他他他他设设设设备备备备或或或或空空空空中中中中强强强强电电电电场场场场通通通通过过过过分分分分布布布布电电电电容容容容的的的的耦耦耦耦合合合合窜人控制系统引起的干扰。窜人控制系统引起的干扰。窜人控制系统引起的干扰。窜人控制系统引起的干扰。 (3)(3)邻邻邻邻近近近近的的的的大大大大容容容容量量量量电电电电气气气气设设设设备备备备起起起起动动动动和和和和停停停停机机机机时时时时，因因因因电电电电磁感应引起的干扰。磁感应引起的干扰。磁感应引起的干扰。磁感应引起的干扰。 (4)(4)相相相相邻邻邻邻信信信信号号号号线线线线绝绝绝绝缘缘缘缘降降降降低低低低，通通通通过过过过导导导导线线线线绝绝绝绝缘缘缘缘电电电电阻阻阻阻引引引引起的干扰。起的干扰。起的干扰。起的干扰。1497.3可编程序控制器控制系统的可靠性措施7.3.1外部干扰的n n7.3.2对电源的处理对电源的处理n n7.3.3安装与布线的注意事项安装与布线的注意事项n n7.3.4可编程序控制器的接地可编程序控制器的接地n n7.3.5强烈干扰环境中的隔离措施强烈干扰环境中的隔离措施n n7.3.6可编程序控制器输出的可靠性措施可编程序控制器输出的可靠性措施n n7.3.7故障的检测与诊断故障的检测与诊断1507.3.2对电源的处理150