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1、 PLC应用技术 绪论一、电气控制技术的发展概况二、本课程的性质与任务一、电气控制技术的发展概况一、电气控制技术的发展概况l继电接触式控制系统 l顺序控制器 l可编程序控制器 二二、课程的目标是培养实际应用的能力，课程的目标是培养实际应用的能力，具体要求是具体要求是:l 1)熟悉常用低压电器的结构原理、用途和型号，具有合理选择、使用的能力。l 2)熟练掌握继电接触器控制线路的基本环节，具有阅读和初步分析电气控制线路的工作原理的能力。l 3)了解电气控制电路分析的方法和步骤，熟悉典型生产设备的电气控制电路。l 4)熟悉可编程序控制器的基本工作原理及应用发展概况。l 5)熟练掌握PLC的基本指令系
2、统和典型电路的编程，掌握可编程序控制器的程序设计方法。能够根据一般工艺过程和控制要求进行系统设计和编写应用程序。 l6)了解可编程控制器的网络和通信原理。l7)初步具有设计和改进一般安全机械设备电气控制线路的基本能力。第1章 常用低压电器 l作用与分类作用与分类l接触器接触器l继电器继电器l开关开关l熔断器熔断器1.1 概述概述l1.1.1 电器的定义电器定义：一种能控制电路的设备。电器定义：一种能控制电路的设备。l低压电器：用于交流低压电器：用于交流1200V、直流、直流1500V级以级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。电器产品。l高
3、压电器：交流高压电器：交流1200V以上、直流以上、直流1500V以上。以上。1.1.2 常用低压电器分类l1按工作电压分类（1）低压电器。工作电压在交流）低压电器。工作电压在交流1000V或直流或直流1200V以下的电器。生产机械大多用低压电器。以下的电器。生产机械大多用低压电器。（2）高压电器。工作电压在交流）高压电器。工作电压在交流1000V或直流或直流1200V以上的电器。以上的电器。2按动作方式分类（1）自动电器。按照信号或某个物理量的高低而自动动作的电器。（2）非自动电器。通过人力操作而动作的电器。3按作用分类 （1）执行电器。用来完成某种动作或传送功）执行电器。用来完成某种动作或
4、传送功率。率。（2）控制电器。用来控制电路的通断。（）控制电器。用来控制电路的通断。（3）主今电器。发出控制指令以控制其他电器的动主今电器。发出控制指令以控制其他电器的动作。作。（4）保护电器。用来保护电源、电路及用电）保护电器。用来保护电源、电路及用电设备，使它不致在短路、过载状态下运行，免设备，使它不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。遭损坏。1.2 接触器接触器l定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。器。l分：交流接触器、直流接触器。分：交流接触器、直流接触器。l组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。1.2.
5、1 接触器结构和工作原理接触器结构和工作原理1.电磁系统电器分感测部分和执行部分。电器分感测部分和执行部分。 组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空气气隙组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空气气隙。直动式电磁机构 拍合式电磁机构1-衔铁 2-铁心 3-吸引线圈 2、接触器的灭弧系统 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。一种带电质点的急流。电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。和密度很
6、大的电流。灭弧方法 :（1）电动力吹弧 （2）磁吹灭弧电动力灭弧示意图 磁吹灭弧示意图1静触点 2动触点 1-磁吹线圈 2-绝缘套 3-铁心 4-引弧角 5-导磁夹板 6-灭弧罩 7-动触点 8-静触点；（3）栅片灭弧 栅片灭弧示意图 1-灭弧栅片 2-触点 3-电弧 3、触点系统、触点系统 触点的作用触点的作用:接通或分断电路接通或分断电路触点的结构触点的结构:桥式、指式桥式、指式桥式触点分为桥式触点分为:点接触式和面接触式点接触式和面接触式 a）桥式触点 b）桥式触点 c）指形触点 触点结构型式4、接触器的工作原理CJ20交流接触器结构示意1-动触桥 2-静触点 3-衔铁 4-缓冲弹簧 5
7、-电磁线圈 6-静铁心 7-垫毡 8-触点弹簧 9-灭弧罩 10-触点压力簧片交流接触器a)线圈 b）主触点 c）动合（常开）辅助触点 d)动断（常闭）辅助触点接触器图形符号 1.2.2 接触器的型号及主要技术参数额定电压：指主触点的额定工作电压。额定电压：指主触点的额定工作电压。直流有：直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：交流有：36V、127V、220V、380V额定电流：主触点的额定电流。额定电流：主触点的额定电流。机械寿命（机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（万次以上）与电气寿命（100万次万次以上）以上）操作频率：每小时的操作次数操作频率：每小时的操作次数
8、一般：一般：300次次/h、 600次次/h、 1200次次/h接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。型号、含义l CJ20型号、含义 CZl接触器的选用接触器的选用 l(1)根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型；l(2)根据被控电路中电流大小和使用类别来选择接触器的额定电流；l(3)根据被控电路电压等级来选择接触器的额定电压；l(4)根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。1.3 继电器继电器继电器分类：继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器、中间用途分：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。继电器。原理分：电
9、磁式、感应式、热继电器等原理分：电磁式、感应式、热继电器等参数分：电流、电压、速度、压力继电器参数分：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器输出形式分：有触点、无触点继电器输出形式分：有触点、无触点继电器区别继电器：用于控制电路、电流小，没有灭继电器：用于控制电路、电流小，没有灭 弧装置，可在电量或非电量的作弧装置，可在电量或非电量的作 用下动作。用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一置，一 般只能在电压作用下动般只能在电压作用下动 作。作。电磁式继电器电磁式继电器:以电磁力为驱动力的
10、继电器以电磁力为驱动力的继电器分分:电流继电器、电流继电器、电压继电器、时电流继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器等。电器等。1.3.1 电磁式继电器1电流继电器电流继电器 根据线圈中电流大小通断电路的继电器称为电流继电器。 过电流、欠电流继电器图形符号 2.电压继电器电压继电器电压继电器 根据线圈两端电压的大小而接通或断开电根据线圈两端电压的大小而接通或断开电路继电器称为电流继电器路继电器称为电流继电器。 电压继电器图形符号 3中间继电器中间继电器在控制电路中主要用来传递信号，扩中间继电器在控制电路中主要用来传
11、递信号，扩大信号功率以及将一个输入信号变换成多个输大信号功率以及将一个输入信号变换成多个输出信号等。出信号等。中间继电器的基本结构及工作原理与接触器完全中间继电器的基本结构及工作原理与接触器完全相同。相同。 中间继电器图形符号a）线圈 b）常开触点 c）常闭触点1.3.2 热继电器l热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。l热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护。热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护。l结构结构:由热元件、双金属片、动作机构、触点、调整装置及由热元件、双金属片、动作机构、触点、调整装置及手动复位装置等组成。手动复
12、位装置等组成。 工作原理 热继电器工作原理示意图 1-凸轮 2a、2b簧片 3-手动复位按钮 4-弓簧 5-主双金属片 6-外导板 7-内导板 8-静触点 9-动触点 10-杠杆11-调节螺钉 12-补偿双金属片 13-推杆 14-连杆 15-压簧热继电器图形符号 1.4.3 时间继电器时间继电器l时间继电器:从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器，称为时间继电器。l时间继电器延时方式有两种：通电延时、断电延时。l分:电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等。 空气阻尼式空气阻尼式 JS7-A系列时间继电器1-线图；2-铁心；3-衔铁；4-
13、反力弹簧；5-推板；6-活塞杆；7-杠杆；8-塔形弹簧；9-弱弹簧；10-橡皮膜；11-空气室壁；12-活塞；13-调节螺钉；14-进气口；15、16-微动开关图形符号时间继电器图形及文字符号 1.3.4 速度继电器l速度继电器速度继电器:是当转速达到规定值时动作的继是当转速达到规定值时动作的继电器，其作用是与接触器配合实现对电动机的电器，其作用是与接触器配合实现对电动机的制动，所以又称为反制动继电器。制动，所以又称为反制动继电器。l结构结构:转子、定子和触点三部分组成转子、定子和触点三部分组成 结构原理图速度继电器的结构原理图。 速度继电器图形符号1-螺钉 2-反力弹簧 3-常闭触点 4-动
14、触点 5-常开触点 a）常开触点 b常闭触点6-返回杠杆 7-杠杆 8-定子导体 9-定子 10-转轴 11-转子1.4 熔断器熔断器l熔断器熔断器:是低压电路及电动机控制线路中主要用作短路保护是低压电路及电动机控制线路中主要用作短路保护的电器。的电器。l结构结构: 熔管（熔座）、熔体熔管（熔座）、熔体l分类分类:插入式熔断器插入式熔断器、螺旋式熔断器螺旋式熔断器、无填料封闭管式熔断无填料封闭管式熔断器器、有填料封闭管式熔断器有填料封闭管式熔断器 型号，图形符号熔断器图形符号 熔断器的时间电流特性 1.5 低压隔离开关低压隔离开关l1.5.1 刀开关l刀开关:是一种手动配电器，主要用来手动接通
15、或断开交、直流电路。l作用:通常只作隔离开关使用，也可用于不频繁地接通与分断额定电流以下的负载，如小容量电动机、电阻炉等。l结构:操作手柄、触刀、触点座和底座组成。1.5.2 自动空气开关低压断路器的工作原理示意图 低压断路器的图形、文字符号1-主触点 2-自由脱扣结构 3-过电流脱扣器 4-分磁脱扣器5-热脱扣器 6-欠电脱扣器 7-按钮 1.5.3组合开关组合开关 组合开关的图形符号和文字符号 l组合开关:是一种多触点、多位置式，可控制多个回路的电器。l作用:一般用于电气设备中非频繁地通断电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量电动机。l结构由动触点（动触片）、静触点（静触片）、转
16、轴、手柄、定位机构及外壳等部分组成。1.6 主令电器主令电器l主令电器主令电器:是主要用来发号施令，使接触器和是主要用来发号施令，使接触器和继电器动作，以达到接通与分断控制电路的目继电器动作，以达到接通与分断控制电路的目的。的。 l分分:按钮按钮 、行程开关与接近开关、行程开关与接近开关 1.6.1 按钮l按钮按钮:是一种手动且可以自是一种手动且可以自动复位的主令电器。动复位的主令电器。l作用作用:在控制电路中用于手在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接动发出控制信号以控制接触器、继电器等。触器、继电器等。l结构结构:钮帽、复位弹簧、桥钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。式触点和外壳等组成
17、。l分类分类:启动按钮、停止按钮启动按钮、停止按钮和复合按钮等。和复合按钮等。 控制按钮的图形及文字符号 1.6.2行程开关行程开关l行程开关l依照生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器，称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。l行程开关结构分为直动式（如LX1、JLXK1系列）、滚轮式（如LX2、JLXK2系列）和微动式（如LXW-11、JLXK1-11系列）三种。l行程开关的工作原理和按钮相同，区别在于它不靠手的按压，而是利用生产机械运动部件的档铁碰压而使触点动作。 行程开关的图形符号 第第2章章 电气控制线路的基本环
18、节电气控制线路的基本环节l 电气控制系统图及绘制原则 l 并励直流电动机的基本控制电路并励直流电动机的基本控制电路l 三相笼型异步电动机的控制电路三相笼型异步电动机的控制电路l 典型设备电气控制电路分析典型设备电气控制电路分析2.1 电气控制系统图及绘制原则电气控制系统图及绘制原则 电气控制系统图的定义电气控制系统是由电气控制元件按一定要求联接成为了清晰地表达生产机械电气控制系统的工作原理，便于系统的安装、调整、使用和维修，将电气控制系统中的各电气元件用一定的图形符号和文字符号表达出来，再将其连接情况用一定的图形表达出来，这种图形就是电气控制系统图。常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图
19、与安装接线图。2.1.1 电气图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记l1图形符号和文字符号电气控制系统图中，电气元件的图形符号、文字符号必须采用国家最新标准，即GBT472819962000“电气简图用图形符号”、GBT6988142002“电气技术文件的编制”、GBT69886-1993“控制系统功能图表的绘制”、GBT7159-1987“电气技术中的文字符号制定通则”，并按照GBT6988-1997“电气制图”要求来绘制电气控制系统图。 l2接线端子标记2.1.2 电气控制图绘制原则电气原理图电气原理图又称电路图，它是用图形符号和项目代号表示电路中各个电器元件连接关系和电气工作原理的。它
20、不反映电气元件的大小、安装位置，只用电气元件的导电部件及其接线端钮表示电气元件，用导线将这些导电部件连接起来，反映其连接关系。所以电气原理图结构简单、层次分明，关系明确，适用于分析研究电路的工作原理，且为其他电气图的依据，在设计部门和生产现场获得广泛的应用。 CW6132普通车床电气原理图普通车床电气原理图（1）绘制电气原理图的原则）绘制电气原理图的原则l1)图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。l2)电气原理图的组成 l3)电源线的画法 l4)原理图中电气元件的画法 l5)电气原理图中电气触头的画法 l6)原理图的布局 l7)线路连接点、交叉点的绘制 l8)原理图的绘制要
21、层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元器件最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。(2)关于电气原理图图面区域的划关于电气原理图图面区域的划分分 为了便于确定原理图的内容和组成部分在 图中的位置，可在各种幅面的图样区。每个分区内竖边方向用大写的拉丁字母号，横边方向用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角始，分区代号用该区的拉丁字母和阿拉伯数字表示。有时为了分析方便，也把数字区放在图的下面。为了方便读图，利于理解电路工作原理，常在图面区域对应的上方标明该区域的元件或电路的功能 (3)继电器、接触器触头位置的索继电器、接触器触头位置
22、的索引引 电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器触头所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在图区号，右栏为常闭触头所在图区号 (4)电气图中技术数据的标注 电气原理中电气元件的相关数据，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。2. 电器布置图电器元件的布置应注意以下几方面：l1)体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。l2)强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。l3)需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。l4)电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似
23、的电器安装在一起，以利安装和配线。l5)电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。CW6132车床电气设备安装及控制车床电气设备安装及控制盘电器布置图盘电器布置图3.电气安装接线图l电气安装接线图的绘制原则是： （1）外部单元同一电器的各部件应画在一起，其布置尽可能符合电器的实际情况。（2）各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电气原理图为准，并保持一致。（3）不在同一配电屏上和同一控制柜上的各个电器元件的连接，必须经接线端子板进行连接。互连图中的电气互连关系用线束表示。连接导线应注明导线的规格（数量、截面积等），一般不表示实际走线途径，施工时
24、由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。（4）对于控制装置的外部连接线，应在图上或用接线表表示清楚，同时还需标明电源的引入点。2.2并励直流电动机的基本控制电并励直流电动机的基本控制电路路l2.2.1启动控制电路并励直流电动机电枢回路串电阻2级启动控制线路。2.2.2正反转控制电路 改变直流电动机的旋转方向有两种方法：1）改变电枢电流方向，保持励磁磁场方向不变；2）改变励磁绕组电流方向，保持电枢电流方向不变。 并励直流电动机正反转控制线路2.2.3能耗制动控制电路 直流电动机的制动分为机械制动和电气制动。直流电动机进行电气制动时，励磁电源是不能切断的，同时为产生必要的制动转矩，还必须使励磁保持为
25、额定值。直流电动机的电气制动方式有能耗制动、反接制动和再生制动。 并励直流电动机带能耗制动的正反转控制线路2.2.4调速控制电路直流电动机的转速公式 式中U电枢回路的 电源电压； Ia电枢电流； Ra电枢绕组电阻； Rs电枢回路所串电阻。 Ce决定于电动机结构的常数； 电动机工磁通。1.电枢回路串电阻调速2. 改变励磁主磁通调速3. 改变电枢电压调速法l 人们以前常采用他励直流发电机作为调速电源，组成直流发电机一电动机组的调速系统。这种系统虽然有较好的调速性能，也可实现无级调速，同时也能很方便地进行电动机启动、制动和正反转的控制。但由于这种系统机组多，设备庞大，费用高，且效率较低，过渡时间较长
26、，渐渐被由晶闸管组成的整流装置的电动机直流调速系统所取代 2.3 三相笼型异步电动机的控制电三相笼型异步电动机的控制电路路l2.3.1三相异步电动机的基本控制电路1.1.全压启动控制电路全压启动控制电路2.2.正、反转控制电路正、反转控制电路3.3.顺序控制顺序控制4.4.行程控制行程控制1.全压启动控制电路l（1）开关控制线路（2）点动控制线路）点动控制线路 (3) 长动控制线路长动控制线路（4）长动及点动控制线路）长动及点动控制线路2.正、反转控制电路（1）接触器连锁正反转控制线路（2）双重连锁的正反转控制线路）双重连锁的正反转控制线路3.顺序控制4.行程控制2.3.2 三相异步电动机降压
27、启动控制电路l1.三相笼型异步电动机定子串电阻启动控制电路l2. 三相笼型异步电动机星-三角（Y-）形启动控制电路l 3.绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动控制电路1.三相笼型异步电动机定子串电阻启动控制电路l（1）手动控制（2）自动控制）自动控制2. 三相笼型异步电动机星-三角（Y-）形启动控制电路l（1）手动控制（2）自动控制）自动控制3.绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动控制电路l（1）按钮操作控制线路(2)自动控制自动控制2.3.3异步电动机的制动控制电路l1. 鼠笼型异步电动机能耗制动控制线路2. 鼠笼型异步电动机反接制动控制线路2.4 典型设备电气控制电路分析典型设备电气控制电路分
28、析 l机床电气控制系统图的分析方法及步骤：l1）了解金属切削机床的主要技术性能，了解其中机械、液压和气动各部分的分工、作用及工作原理。l2）分析并明确机床所具有的运动，各运动执行件的运动性质、规律以及对这些运动属性的控制要求。l3）主电路分析。根据对各运动的控制要求，对电气控制系统的主电路进行分析。包括用电设备的数目、线路的连接情况、各触点及保护环节的作用与功能等。l4）控制电路分析。包括控制线路各环节的构成、相互关系及控制功能的实现等进行分析。2.4.1 C650-2型普通车床电气控制线路 C650卧式车床电气控制原理图2. 机床控制电路l（1）主电动机的正、反转控制l（2）主电动机的点动控
29、制l（3）主电动机的停车制动控制l（4）机床快速移动电动机和冷却泵电动机 的控制 2.4.2 Z3040型摇臂钻床电气控制线路l 摇臂钻床的成形运动有：主轴的旋转(主运动)及垂直进给运动。l辅助运动有：主轴箱沿摇臂导轨的径向移动、摇臂沿外立柱的上下升降运动、摇臂随外立柱一起绕内立柱的转动。 对机床控制系统的控制要求：对机床控制系统的控制要求： l1)刀具主轴的正反转控制，以实现螺纹的加工及退刀。l 2)刀具主轴旋转及垂直进给速度的控制，以满足不同的工艺要求。l 3)外立柱、摇臂、主轴箱等部件位置的调整运动。l 4)为确保加工过程中刀具的径向位置不会发生变化，外立柱、摇臂、主轴箱等部件必须有夹紧
30、与松开控制。l 5)冷却泵及液压泵电动机的起停控制。l 6)必要的保护环节及照明指示电路。l 7)摇臂钻床的主轴旋转与摇臂的升降不允许同时进行，它们之间应互锁，以确保安全。 Z3040摇臂钻床电气控制原理图摇臂钻床电气控制原理图1主电动机的控制 2摇臂的升降控制3立柱和主轴箱的松开与夹紧控制第第3章章 可编程序控制器及其工作原理可编程序控制器及其工作原理 3.1 可编程控制器的基本概念可编程控制器的基本概念 3.2可编程控制器的硬件组成及各部分功能可编程控制器的硬件组成及各部分功能 3.3 可编程序控制器的软件组成及编程语言可编程序控制器的软件组成及编程语言 3.4 可编程控制器的工作原理可编
31、程控制器的工作原理 3.5 可编程序控制器的主要性能指标可编程序控制器的主要性能指标 3.1 可编程控制器的基本概念可编程控制器的基本概念l国际电工委员会(International Electrical Committee)在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原
32、则而设计。” 3.1.1可编程控制器的特点及应用可编程控制器的特点及应用 l1PLC的特点l（1） 可靠性高，抗干扰能力强 （2）编程简单、直观l（3）控制功能强l（4）易于安装，便于维护2PLC的应用领域的应用领域l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、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类。l(1)顺序控制l (2)运动控制l(3)闭环过程控制l(4)数据处理 l(5)通信和联网3.1.2可编程序控制器的产生与发展可编程序控制器的产生与发展l世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的PDP-1
33、4，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果。可编程自问世以来，发展极为迅速。l20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用。l这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。l如美国Rockwell自动化公司所属的A-B(Allen-Bradley)公司，GE-Fanuc公司，日本的三菱公司和立石公司，德国的西门子(Siemens)公司等。可编程控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。l中国是20世纪80年代初引进、应用、研制、生产可编程控制器的。目前，中国已能够生产中小
34、型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模，并在工业产品中获得了应用。 3.1.3 可编程控制器的分类可编程控制器的分类l1、按硬件结构类型分类l(1) 整体式结构l整体式又叫单元式或箱体式，它的特点是将PLC的基本部件，如 CPU模块，I/O模块和电源等紧凑地安装在一个标准机壳内，组成PLC的一个基本单元或扩展单元。 l(2) 模块式结构l模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元l都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、通
35、讯模块等等。另外用一块带有插槽的母板(实质上就是计算机总线)把这些模块按控制系统需要选取后插到母板上，就构成了一个完整的PLC。这种结构的PLC的特点是系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便。缺点是体积比较大。（3）叠装式结构）叠装式结构 l图示 叠装式可编程控制器l叠装式结构是单元式和模块式相结合的产物。把某个系列的PLC工作单元的外形都制作成一致的外观尺寸，CPU、I/O口及电源也可做成独立的，不使用模块式PLC中的母板，采用电缆连接各个单元，在控制设备中安装时可以一层层地叠装，就成了叠装式PLC。图示是一款西门子S7-200叠装式PLC示意图。二、按运用规模及功能分类二、按运用规模及
36、功能分类lPLC按规模分类l超小型64点以下,小型64128点,中型128512点,大型5128192点,超大型8192点以上.l可编程控制器还可以按功能分为低档机、中档机及高档机。 3.2可编程控制器的硬件组成及各部分功能可编程控制器的硬件组成及各部分功能l主要由中央处理器(CPU)，存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I/O接口，智能单元等组成。PLC的硬件结构框图如图所示。l中央处理器中央处理器(CPU)l主要作用l1.接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。l2.诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。l3.用扫描的方式通入I/O部件接收现场的状态或
37、数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。l4.PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。l存储器存储器 l PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分 l系统存储器一般存放系统程序。l用户存储器主要用于存放用户程序、逻辑变量和其它一些信息l输入输入/输出接口输出接口l输入/输出接口是PLC与外界连接的接口。lI/O单元实际上是PC与被控对象间传递输入、输出信号的接口部件。 lPLC开关量输出接口按输出开关器件种类不同常有
38、三种形式：一是继电器输出型l第二种是晶体管输出型，通过光耦合使开关晶体管截止或饱和导通以控制外部电路；l第三种是双向晶闸管输出型.l按照负载使用电源不同，分为直流输出接口、交流输出接口和交直流输出接口。 l通常PLC的开关量输入接口按使用的电源不同有三种类型：直流1224V输入接口，交流100120V或200240V输入接口与交直流(AC/DC)1224V输入接口。输入开关可以是无源触点或传感器的集电极开路的晶体管。 .开关量输入接口电路开关量输入接口电路l（1）直流输入接口电路l（2）交流输入接口电路l（3）交、直流输入接口电路l2.输出接口单元l图（a）输出接口为继电器型； 图（b）输出接
39、口为晶体管型； 图（c）输出接口为可控硅型。l 电源单元 lPLC一般使用220V单相交流电源，电源部件将交流电转换成中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电，保证PLC的正常工作。l对于整体式结构的PLC，电源通常封装在机箱内部；对于组合式PLC，有的采用单独电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。l外部设备 l1编程设备l一般有两类：一类是专用的编程器l另一类是个人计算机l2其他外部设备l(1)盒式磁带机 用以记录程序或信息。l(2)打印机 用以打印程序或制表。l(3)EPROM写入器 用以将程序写入到用户EPROM中。l(4)高分辨率大屏幕彩色图形监控系统 用以显示或监视有关部分的
40、运行状态。3.3 可编程序控制器的软件组成及编程语可编程序控制器的软件组成及编程语言言l可编程序控制器的软件由系统软件和用户程序两大部分组成。系统软件由PLC制造商 固化在机内，用以控制可编程序控制器本身的运作；用户程序则是由使用者编制并输入的， 用来控制外部对象的运作。3.3.1可可 编编 程程 控控 制制 器器 的的 软软 件件 分分 类类 可编程控制器的软件包含可编程控制器的软件包含系统软件系统软件和和应用软件应用软件两大部分两大部分 l系统软件l系统软件包含系统的管理程序，用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间
41、分配管理及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成用户指令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程控制器之前就已装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。l应用软件l应用软件也叫用户软件。是用户针对具体控制对象，采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。它是一定控制功能的表述，同一台PLC用于不同的控制目的时，需编制不同的应用程序，相当于改变可编程序控制器的用途，也相当于继电接触器控制设备的硬接线线路进行重设计和重接线，这就是所谓的“可编程序”。程序既可由编程器方便地送人PLC内部的存储器中，也能通过它方便地读出、检查与修改。3.3.2 PLC的编程语言的编程语言l应用
42、程序的编制需使用可编程控制器生产厂方提供的编程语言。至今为止还没有一种能适合于各种可编程序控制器的通用编程语言。但由于各国可编程控制器的发展过程有类似之处，可编程序控制器的编程语言及编程工具都大体差不多。一般常见的有如下几种编程语言的表达方式。l1梯形图(LAD) l2.指令表(STL)编程l3功能块图(Functionblockdiagram)l4顺序功能图(Sequential FunctiOn Chart)l5结构文体(Structuredtext)1梯形图梯形图(LAD) 。l梯形图(LAD)编程语言是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器控制系统原理图的
43、基础上演变而来的。它的许多图形符号与继电器控制系统电路图有对应关系见表lPLC梯形图的一个关键概念是“能流”，是一种假想的“能量流”。l要强调的是，引入“能流”概念，仅仅是为了和继电接触器控制系统相比较，告诉人们如何来理解梯形图各输出点的动作，实际上并不存在这种“能流”。 2.指令表指令表(STL)编程编程l指令表也叫语句(Statement List)，它类似于计算机中的助记符语言，是可编程序控制器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一系列的指令表达程序的控制要求。l一条典型指令往往由两部分组成：一是用来代表可编程序控制器的某种操作功能的特定字符，如图中的“LD”，称为助记符；另一部分为操
44、作数或称为操作数的地址如“I0.1”。指令与梯形图有一定的对应关系 l图右边是指令表编程举例。图中LD指令为常开触点与左侧母线相连接， O指令为常开触点与其他程序段相并联， AN指令为常闭触点与其他程序段相串联， “=”指令为将运算结果输出到某个继电器，I00、I0I02中I为输入继电器，后面数字为编号，Q11中Q为输出继电器，后面数字为编号，M03中M为内部标志位，也称位存储区，类似于继电接触器系统中的中间继电器。3功能块功能块(Functionblockdiagram)l功能块图与语句表l功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的
45、方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，信号自左向右流动。就像电路图一样，它们被“导线”连接在一起.在与控制元件之间的信息、数据流动有关的高级应用场合，FBD是很有用的。4顺序功能图顺序功能图(SequentialFunctiOn Chart)l顺序功能图（SFC）常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，对这些小的工作状态的功能分别处理后再依一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。 顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。 5结构文体结构文体(Structured
46、text)l随着PLC的飞速发展，如果许多高级功能还使用梯形图来表示，会很不方便。为了增强PLC的数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，许多大中型PLC都配备了PASCAL、BASIC、C语言等高级编程语言。这种编程方式叫作结构文本。与梯形图相比，结构文本有两个很大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常简洁和紧凑，用结构文本编制极其复杂的数学运算程序是相当简洁的。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。3.4 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理l可编程控制器的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地表述为在系 统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户所规定的
47、任务。但个人计算机与PLC的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式。如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式。当键盘有键按下或I/O口有信号时则中断转入相应的子程序。因此，当控制软件发生故障时，会一直等待键盘或I/O命令，可能发生死机现象。而PLC作为工业专用控制机，采用循环扫描用户程序工作方式，即系统工作任务管理及应用程序执行全部都是以循环扫描方式完成的。当软件发生故障时，可以定时执行下一轮扫描，避免了死机现象，因此可靠性更高。3.4.1分时处理及扫描工作方式分时处理及扫描工作方式l1.PLC输入信号传送方式lPLC采集现场信息即采样输入信号有两种方式：l（1）集中采样输入方式。一般
48、在扫描周期的开始或结束将所有输入信号（输入元件的通/断状态）采集并存放到输入映像寄存器（PII）中。执行用户程序所需输入状态均在输入映像寄存器中取用，而不直接到输入端或输入模块中去取用。l（2）立即输入方式。随程序的执行需要哪一个输入信息就直接从输入端或输入模块取用这个输入状态,同样，PLC对外部的输出控制也有集中输出和立即输出两种方式。此时输入映像寄存器的内容不变，到下一次集中采样输入时才变化。lPLC对输入、输出信号一般采用集中输入、输出的传送方式，在有特殊要求的地方执行立即输入/输出指令，此时全部或部分的输入点信号读入一次，以刷新输入映像寄存器内容，或将此时的输出结果立即向输出端或输出模
49、块输出。 2.PLC工作全过程工作全过程lPLC工作的全过程可用图所示的运行框图来表示。整个运行可分为三部分：l第一部分是上电处理。机器上电后对PLC系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。l 第二部分是扫描过程。 PLC上电处理完成以后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当CPU处于STOP方式时，转人执行自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，还要完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。l 第三部分是出错处理。 PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动
50、作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通信等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描停止。 PLC运行框图运行框图 3.从输入到输出信号传递过程从输入到输出信号传递过程l(1)输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存人内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段，在程序执行阶段或输出阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写
51、入输入端的新内容。l (2)程序执行阶段 根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右，先上后下的步序语句逐句扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映像寄存器“读入”对应元件映像寄存器的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(输出“软继电器”的状态)会随着程序执行过程而变化。l (3)输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中
52、，通过一定方式输出，驱动外部负载。3.4.2输入输出滞后时间输入输出滞后时间l输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间间隔。它由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。 3.4.3 PLC的中断处理的中断处理l由于PLC的循环扫描工作方式不可避免地带来了“逻辑滞后”。那么，PLC能不能象计算机那样采用中断输入的方法，即当有中断申请信号输入后，系统会中断正在执行的程序而转去执行相关的中断子程序；系统若有多个中断源时，它们之间按重要性是否有一个先后顺序的排队；系统能否由程
53、序设定允许中断或禁止中断等等。PLC关于中断的概念及处理思路与一般微机系统基本是一样的，但也有特殊之处。 (1).PLC的中断响应问题的中断响应问题 l一般微机系统的CPU，在执行每一条指令结束时去查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请和在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结构组成，则在每块结束或实行块调用时处理中断。 (2).中断源先后顺序及中断嵌套问题中断源先后顺序及中断嵌套问题 l在PLC中，中断源的信息是通过输入点而进入系统的，PLC扫描输入点是按输入点编号的先后顺序进行的，因此中断源的先后J
54、顷序只要按输入点编号的顺序排列即可。系统接到中断申请后，顺序扫描中断源，它可能只有一个中断源申请中断，也可能同时有多个中断源申请中断。系统在扫描中断源的过程中，就在存储器的一个特定区域建立起“中断处理表”，按顺序存放中断信息，中断源被扫描过后，中断处理表亦已建立完毕，系统就按该表J顷序先后转至相应的中断子程序人口地址去工作。l必须说明的是，多中断源可以有优先顺序，但无嵌套关系。即中断程序执行中，若有新的中断发生，不论新中断的优先顺序如何，都要等执行中的中断处理结束后，再进行新的中断处理。所以在PLC系统工作中，当转入下一中断服务子程序时，并不自动关闭中断，所以也没有必要去开启中断。(3).中断
55、服务程序执行结果信息中断服务程序执行结果信息输出问题输出问题 lPLC按巡回扫描方式工作，正常的输入、输出在扫描周期的一定阶段进行，这给外设希望及时响应带来了困难。采用中断输入，解决了对输入信号的高速响应。当中断申请被响应，在执行中断子程序后有关信息应当尽早送到相关外设，而不希望等到扫描周期的输出传送阶段，就是说对部分信息的输入或输出要与系统CPU的周期扫描脱离，可利用专门的硬件模块(如快速响应I/0模块)或通过软件利用专门指令使某些I/O立即执行来解决 3.4.4可编程控制器系统与继电接可编程控制器系统与继电接触器系统工作原理的差别触器系统工作原理的差别l继电接触器指以电磁开关为主体的低压电
56、器元件，用导线依一定的规律将它们连接起来得到的继电器控制系统，接线表达了各元器件之间的关系。要想改变逻辑关系就要改变接线关系，显然是比较麻烦的。而可编程控制器是计算机。在它的接口上接有各种元器件，而各种元器件之间的逻辑关系是通过程序来表达的，改变这种关系只要重新编排原来的程序就行了，比较方便。l从工业应用来看，可编程控制器的前身是继电接触器系统。在逻辑控制场合，可编程控制器的梯形图和继电器线路图非常相似。但是这二者之间在运行时序问题上，有着根本的不同。对于继电器的所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同时发生的。但在PLC中，由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它的各个触点的动作并不同
57、时发生。这就是所谓的继电接触器系统的并行工作方式和PLC的串行工作方式的差改变这种关系只要重新编排原来的程序就行了，比较方便。3.5 可编程序控制器的主要性能可编程序控制器的主要性能指标指标l3.5.1描述PLC性能的几个术语l l描述PLC性能时，经常用到位、数字、字节及字等术语。 l位 指二进制的一位，仅有1、0两种取值。一个位对应PLC一个继电器，某位的状态为1或0，分别对应继电器线圈通电或断电。l数字 4位二进制数构成一个数字，这个数字可以是00001001(十进制)，也可以是00001111(十六进制)。l字节 两个数字或8位二进制数构成一个字节。l字 两个字节构成一个字。在PLC术
58、语中，字称为通道。一个字含16位，或者说一个通道含16个继电器。3.5.2 PLC的主要性能指标的主要性能指标l1.存储容量l2.输入输出点数l3.扫描速度 l4.编程指令的种类和数量l5.扩展能力l6.智能单元的数量1.存储容量存储容量l系统程序存放在系统程序存储器中。这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量，用户程序存储器容量决定了PLC可以容纳的用户程序的长短，一般以字为单位来计算。每1024个字节为1KB。中、小型PLC的存储容量一般在8KB以下，大型PLC的存储容量可达到256KB2MB。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。1024个字节为1KB。中、小型PLC的存储容
59、量一般在8KB以下，大型PLC的存储容量可达到256KB2MB。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。 2.输入输出点数输入输出点数lI/O点数即PLC面板上连接输入、输出信号用的端子的个数，常称为“点数”，用输入点数与输出点数的和来表示。I/O点数越多，外部可接人的器件和输出的器件就越多，控制规模就越大。因此，I/O点数是衡量PLC性能的重要指标之一。国际上流行将PLC的点数作为PLC规模分类的标准，I/O总点数在256点以下为小型PLC，64点及64点以下的为微型PLC，总点数在2562048点之间的为中型PLC，总点数在2048点以上的为大型机等。l3.扫描速度 l扫描速度是指
60、PLC执行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标，一般以执行1KB所用的时间采衡量扫描速度。 PLC用户手册一般给出执行各条程序所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。l4.编程指令的种类和数量l这也是衡量PLC能力强弱的主要指标。编程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力和控制能力也就越强。l5.扩展能力lPLC的扩展能力反映在以下两个方面。大部分PLC用I/O扩展单元进行I/O点数的扩展，有的PLC可以使用各种功能模块进行功能的扩展。l6.智能单元的数量lPLC不仅能够完成开关量的逻辑控制，而且利用智能单元可以完成模拟量控制、位置和速度控制以及
61、通信联网等功能。智能单元种类的多少和功能的强弱是衡量PLC产品水平的一个重要指标。各个生产厂家都非常重视智能单元的开发，近年来智能单元的种类日益增多，功能也越来越强。44 梯形图的编程规则梯形图的编程规则l1梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上 l2在串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。 l3梯形图中不能将触点画在线圈右边 l4一般不应出现双线圈输出l5所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的。 l 6注意触点组(块)的排列顺序，以简化程序 l7注意梯级的先后顺序。 l8遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于
62、正确进行编程。 1梯形图的触点应画在水平线上，梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上不能画在垂直分支上 2在串联电路相并联时，应将触点在串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最最多的那个串联回路放在梯形图最上面上面 3梯形图中不能将触点画在线圈梯形图中不能将触点画在线圈右边右边 4一般不应出现双线圈输出一般不应出现双线圈输出5所有的输出继电器都可用作内所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的是无限的 6注意触点组注意触点组(块块)的排列顺序，的排列顺序，以简化程序以简化程序 遇到不可编程的梯形图时，可根遇到不可编程的
63、梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程以便于正确进行编程 45 FX2N系列步进梯形指令及状态系列步进梯形指令及状态编程法编程法l4.5.1顺序功能图的组成1步2有向连线3转换条件4驱动处理l452步进梯形指令 步进指令又称STL指令。在FX系列PLC中还有一条使STL复位的RET指令。利用这两条指令就可以很方便地对顺序控制系统的功能图进行编程 步进指令执行的过程是：当进入某一状态(例如S21)时，S21的STL接点接通，输出继电器线圈Y0接通，执行操作处理。如果转移条件满足(例如X1接通)，下一步的状态继电器S22被置位，则下一步的步进接
64、点(S22)接通，转移到下一步状态，同时将自动复位原状态S21(即自动断开)。453状态转移图状态转移图4.5.4状态转移图状态转移图(SFC)的建立及其特的建立及其特点点 1.了解控制要求 2. 建立SFC图3.SFC转换成状态梯形图(STL)、指令表程 序STL指令除具有的特点指令除具有的特点 l(1)STL触点后直接相连的触点必须使用LD或LDI指令。使用STL指令相当于另设了一条子母线，连续使用STL指令后；最终必须使用使STL指令复位的RET指令使LD点回到原来的母线。这一点和MC、MCR指令颇为相似。正因为如此，STL触点驱动的电路块中，不能使用主控及主控复位指令。l(2)因为可编
65、程控制器只执行活动步对应的程序，所以不同的STL触点可以驱动同一个编程元件的线圈。也就是说，STL指令对应的梯形图是允许双线圈输出的。l(3)中断程序以及子程序内，不能使用STL指令。因为过于复杂，STL触点后的电路中尽可能不要使用跳步指令。l(4)在最后一步返回初始步时，既可以对初始状态器使用OUT指令，也可以使用SET指令。l(5)在转换过程中，后续步和本步同时为一个周期，设计时应特别注意。台车自动往返控制的状态梯形图台车自动往返控制的状态梯形图(STL图图)和指令表和指令表4.5.5 多流程步进顺序控制简介多流程步进顺序控制简介 l1.单流程结构程序l2.选择性分支与汇合及其编程l3.并
66、行分支与汇合l4.设计顺序功能图时应该注意的问题l5.跳转、重复与循环结构l(1)两个步之间必须有转换条件。 l(2)从生产实际考虑，顺序功能图必须设置初始步 l(3)完成生产工艺的一个全过程以后，最后一步必须有条件地返回到初始步 l(4)要想能够正确地按顺序功能图顺序运行，必须用适当的方式将初始步置为活动步 l(5)在个人计算机上使用支持SFC的编程软件进行编程时，顺序功能图可以自动生成梯形图或指令表 46 FX2N系列系列PLC的功能指令及的功能指令及编程编程l4.6.1功能指令的基本格式1.表示形式2数据长度和指令类型3指令类型4指令的操作数5.变址寄存器V、Za) 基本格式基本格式 b
67、) 数据传送类指令的使用数据传送类指令的使用 c) 脉冲执行方式脉冲执行方式d) V和和Z变址寄存器的使用变址寄存器的使用. FX2N系列系列PLC常用功能常用功能指令指令l1条件跳转指令l2中断指令(EIDI)l3主程序结束指令(FEND)l4比较和传送指令l5警戒时钟指令(WDT)l6循环指令FOR、NEXTl7数制变换指令l8.四则运算指令l9初始状态指令IST 1条件跳转指令条件跳转指令l1)指针允许重复使用，但标号不允许重复使用l2)包含在跳过程序中的Y、M、S线圈，一旦被OUT、SET、RST指令驱动，即使在跳转过程中输入发生变化，但仍能保持跳转前的状态。若定时器、计数器在发生跳转
68、时正在计时、计数，则立即中断工作，直至跳转结束后再继续进行计时、计数。但是正在工作的高速计数器不管有无跳转仍然工作。图4-45 CJ指令的使用l3)在跳转指令之前的执行条件若用M8000时，则称为无条件跳转，因为PLC运行时M8000总是ON。2中断指令中断指令(EIDI)l1)有关的特殊辅助继电器为ON状态，响应的中断子程序不能执行。l2)一个中断程序执行时，其他中断被禁止。但是在中断程序中编人EI和DI指令时，可实现中断嵌套。多个中断信号产生的顺序，遵照中断指针号较低的有优先权的规定。图4-47 FEND指令的使用l3)中断信号的脉宽必须大于200s(FX2N-40M型PLC的脉宽要求大于
69、100s)。l4)如果中断信号产生禁止中断区间(DIEI之 间)，这个中断信号被存储，并在EI指令后执行。3主程序结束指令主程序结束指令(FEND)lFEND指令表示主程序结束。程序执行到FEND时，进行输出处理、输入处理、监视定时器和计数器刷新，全部完成以后返回到程序的第00步。lFEND主程序结束指令使用时应注意，子程序和中断子程序必须写在主程序结束指令FEND和END之间。 4比较和传送指令比较和传送指令l1)比较指令中的所有的源操作数据都按二进制数值处理。l2)对于多个比较指令，其目标操作数D也可以指定为同一个元件；但每执行一次比较指令其D的内容随之而变化。l3) MOV传送指令是将源
70、操作数送到指定的目的操作数去，即SD。5警戒时钟指令警戒时钟指令(WDT)l警戒时钟指令用于控制程序中的监视定时器刷新。在程序的执行过程中，如果扫描的时间(从第0步到END或FEND语句)超过了200ms，则PLC将停止运行。在这种情况下，使用WDT指令可以刷新监视定时器，使程序执行到END或FEND。6循环指令循环指令FOR、NEXT循环指令使用说明： l1)FX系列PLC的循环 指令最多允许5级嵌套。l2)FOR、NEXT在成对使用。要求FOR在前， NEXT在后。l3)NEXT指令不允许写在END、FEND指令的后面。7数制变换指令数制变换指令l(1)BCD变换指令 BCD变换指令是将源
71、地址中的二进制数转换成BCD码送到目标地址中去 .注意： BCD转换的结果超过09 999(16位运算)或099 999 999(32位运算)时，则出错；BCD变换指令用于将PLC中的二进制数据变换成BCD码输出，用于驱动七段显示。l(2)BIN变换指令 BIN变换指令是将源地址中的BCD数据变换成二进制数据送到目标地址去BIN指令常用于将BCD数字开关串的设定值输入到PLC中。常数K不能作为本指令的操作元件，因为在任何处理之前它会被转换成二进制数。 8.四则运算指令四则运算指令l加法指令使用说明：1)每个数据的最高位作为符号位，0表示为正，1表示为负。ADD为二进制代数法运算，例如，5+(-
72、8)=-3，5-(-8)=13。2)当执行条件X000=OFF时，不执行运算，(D)中的内容不变。3)设有3个操作数标志：M8020为零标志；M8021为借位标志；M8022为进位标志。运算结果为0时，则零标志M8020闭合；如果运算结果超过32 767(十六进制运算)或2147483 647(32位运算)，则进位标志M8022闭合；如果运算结果小于-32767(十六进制运算)或-2147 483 647(32位运算)，则借位标志M8021闭合。 9初始状态指令初始状态指令IST l该指令的名称、助记符、指令代码和操作数 如下：44 梯形图的编程规则梯形图的编程规则1梯形图的触点应画在水平线上
73、，不能画在垂直分支上，如图 (a)所示的触点3，既难以正确识别它与其他触点的关系，也难于判断通过触点E对输出线图的控制方向。根据触点自左至右，自上而下流动的原则和输出线圈3的几种可能控制路径可画成图(b)形式。 l2在串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。有并联电路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左边。这种安排程序简洁，语句也少，如图所示。 3梯形图中不能将触点画在线圈右边梯形图中不能将触点画在线圈右边 l因为梯形图的每个梯级都是从左母线开始，以继电器线圈或功能指令结束。也就是说，在继电器线圈与右母线之间不能再接任何继电器的触点。 l4如果在同一个程序中，
74、同一元件的线圈使用了两次或多次，称为双线圈输出。这时前面的输出无效，最后一次输出才是有效的如图 (a)。一般不应出现双线圈输出，可改为图(b)。 l5所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的。但输入继电器不能作为内部辅助继电器使用。如图所示，因为00100是输入继电器线圈，其状态不能由程序写入，只能由输入电器决定，应改用内部辅助继电器线圈01600。 l 6注意触点组(块)的排列顺序，以简化程序。l 7注意梯级的先后顺序。由于PLC的程序是按从上到下、从左到右的顺序执行的，所以在设计梯形图程序时，最好应考虑梯级的先后顺序，以缩短I/O响应时间 l8遇到不可编程的梯形图时
75、，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。图中举了几个实例，将不可编程梯形图重新编排成了可编程的梯形图。45 FX2N系列步进梯形指令及状态编程法系列步进梯形指令及状态编程法l451顺序功能图的组成l452步进梯形指令 l453状态转移图l454状态转移图(SFC)的建立及其特点l455 多流程步进顺序控制简介 4.5.1顺序功能图的组成顺序功能图的组成l顺序功能图用来设计执行机构自动有顺序工作的控制系统，此类系统的动作是循环的动作。这种图形语言将一个动作周期按动作的不同及顺序划分为若干相连的阶段，每个阶段称为一步，用状态器S或辅助继电器M表示。动作的顺序进行对语言来说意味着状态
76、的顺序 转移，故顺序功能图又习惯上叫作状态转移图。l顺序功能图主要由步、有向连线、转换条件和所驱动的负载几部分组成。452步进梯形指令步进梯形指令l步进指令又称STL指令。在FX系列PLC中还有一条使STL复位的RET指令。利用这两条指令就可以很方便地对顺序控制系统的功能图进行编程。l步进指令执行的过程是：当进入某一状态(例如S21)时，S21的STL接点接通，输出继电器线圈Y0接通，执行操作处理。如果转移条件满足(例如X1接通)，下一步的状态继电器S22被置位，则下一步的步进接点(S22)接通，转移到下一步状态，同时将自动复位原状态S21(即自动断开)。453状态转移图状态转移图l 状态转移
77、图SFC(SegUential FUnction Chart)也叫功能图。一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态。状态与状态之间由转换分隔。 4.5.4状态转移图状态转移图(SFC)的建立及其特的建立及其特点点l状态转移图是状态编程法的重要工具。状态编程的一般设计思想是：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各工作状态的工作细节(状态功能、转移条件和转移方向)，再依据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，就构成了状态转移图，简称为SFC图。SFC图可以在备有A7PHPHGP等图示图像外围设备和与其对应编程软件的个人计算机上编程。根据SFC图进而可以编绘出状态梯形图。 .了
78、解控制要求了解控制要求l如图所示，台车自动往返一个工作周期的控制工艺要求如下。l (1)按下启动钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQl后，电机M反转，台车后退。l (2)台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停车5s后，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。l(3)当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止 2. 建立建立SFC图图l（1）整个过程按工序要求分解，由PLC的输出点Y021控制电机M正转驱动台车(前进)，反转(后退)由Y023控制。为了解决延时5s，选用定时器T0。将启动按钮SB及限位开关SQl、SQ2、SQ3分别接于X000、X011、X012、X013
79、。分析其一个工作周期的控制要求，有五个工序要顺序控制， 2）对每个工序分配状态元件，说）对每个工序分配状态元件，说明每个状态的，明每个状态的， l采用步进指令进行程序设计时，首先要设计系统的功能图，然后再将功能图转换成梯形图，写出相应的指令表程序。图中的双矩形块表示初始步，即初始状态S0要用双框，初始步的激活是由循环最后一步完成后激活，但是，在刚开始工作时初始步的激活是在开始时加一个短信号，专门激活初始步。 3.SFC转换成状态梯形图转换成状态梯形图 lSTL指令l具有以下几个特点：l1)STL触点后直接相连的触点必须使用LD或LDI指令。l(2)因为可编程控制器只执行活动步对应的程序，所以不
80、同的STL触点可以驱动同一个编程元件的线圈。l(5)在转换过程中，后续步和本步同时为一个周期，设计时应特别注意。l(4)在最后一步返回初始步时，既可以对初始状态器使用OUT指令，也可以使用SET指令。l(3)中断程序以及子程序内，不能使用STL指令。因为过于复杂，STL触点后的电路中尽可能不要使用跳步指令。4.5.5 多流程步进顺序控制简介多流程步进顺序控制简介 l1.单流程结构程序l所谓单流程结构，就是由一系列相继执行的工步组成的单条流程。其特点是：每一个工步的后面只能有一个转移的条件，且转向仅有一个工步；状态不必按顺序编号，其他流程的状态也可以作为状态转移的条件。上节中讨论的台车自动往返控
81、制SFC就是这类结构。 2.选择性分支与汇合及其编程选择性分支与汇合及其编程l如果某一步的转换条件需要超过一个，每个转换条件都有自己的后续步，而转换条件每时每刻只能有一个满足，这就存在选择的问题了，从多个分支流程中根据条件选择某一分支，状态转移到该分支执行，其他分支的转移条件不能同时满足，即每次只满足一个分支转移条件，称为选择性分支。选择的开始称为分支，选择的结束称为合并。分支、合并处的转换条件应该标在分支序列上。 l图中有三个分支流程顺序。选择性分支SFC图对应的状态梯形图lS20为分支状态。根据不同的条件(X000、X010、X020)，选择执行其中的一个分支流程。当X000为ON时执行第
82、一分支流程；X010为ON时执行第二分支流程；X020为ON时执行第三分支流程。X000，X010，X020不能同时为ON。S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。3.并行分支与汇合并行分支与汇合l（1）并行分支状态转移图及其特点l当满足某个条件后使多个流程分支同时被激活，也就是说需要几个状态同时工作，这就是并行分支状态转移了。在并行序列的开始处(亦称为分支)，几个分支序列的首步是同时被置为活动步的，为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示，转换条件应该标注在双线之上，并且只允许有一个条件。 l如图所示。图中当X000接通时，状态同时转移，使S21、S31和S41同时置位，
83、三个分支同时运行，S30为汇合状态。只有在S22、S32和S42三个状态都运行结束后，若X002接通，才能使S30置位，并使S22、S32和S42同时复位。这种汇合，又叫排队汇合（即先执行完的流程保持动作，直到全部流程执行完成，汇合才结束）。为了表示同步实现，合并处也用水平双线表示。4.设计顺序功能图时应该注意的问题设计顺序功能图时应该注意的问题l(1)两个步之间必须有转换条件。如果没有，则应该将这两步合为一步处理。l(2)从生产实际考虑，顺序功能图必须设置初始步，否则，系统没有停止状态。l(3)完成生产工艺的一个全过程以后，最后一步必须有条件地返回到初始步，这是单周期工作方式，也是一种回原点
84、式的停止。如果系统还具有连续工作方式，还应该将最后一步有条件地返回到第一步。总之，顺序功能图应该是一个或两个由方框和有向线段组成的闭环。l(4)要想能够正确地按顺序功能图顺序运行，必须用适当的方式将初始步置为活动步。一般用初始化脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步置为活动步。在手动工作方式转入自动工作方式时，也应该用一个适当的信号将初始步置为活动步。l(5)在个人计算机上使用支持SFC的编程软件进行编程时，顺序功能图可以自动生成梯形图或指令表。如果编程软件不支持SFC语言，则需要将设计好的顺序功能图转化为梯形图程序，然后再写入可编程控制器。5.跳转、重复与循环结构跳转、重复与循环结构
85、l在实际系统中经常使用跳步、重复和循环序列。这些序列实际上都是选择序列的特殊形式。l如图a所示为跳步序列。当步3为活动步时，若转换条件X005成立，则跳过步4和步5直接进入步6。l图b所示为重复序列。当步6为活动步时，若转换条件X004不成立而X005成立， 则重新返回步5，重复执行步5和步6。直到转换条件X004成立，重复结束，转入步7。 l图c所示为循环序列，即在序列结束后，用重复的方式直接返回初始步0，形成序列的循环。 46 FX2N系列系列PLC的功能指令及编程的功能指令及编程lFX2N系列PLC除了有27条基本指令、2条步进指令外，还有丰富的功能指令。功能指令实际上就是许多功能不同的
86、子程序调用，既能简化程序设计，又能完成复杂的数据处理、数值运算、提升控制功能和信息化处理能力。lFX2N系列PLC的功能指令已达128条，通过不同组合最多可用298功能指令。这100多条功能指令可分为程序流向控制、数据传送与比较、算术与逻辑运算、数据移位与循环、数据处理、高速处理、方便指令、外部设备通信(IO模块、功能模块等)、浮点运算、定位运算、时钟运算、触点比较等几大类。4.6.1功能指令的基本格式功能指令的基本格式l功能指令和基本逻辑指令的形式不同，基本逻辑指令用助记符或逻辑操作符表示，其梯形图就是继电器触点、线圈的连接图，直观易懂。功能指令用功能符号表示，FX2N系列PLC功能指令用功
87、能编号FNC00FNC口口口指定。各指令给出表示其内容的符号(助记符)。1.表示形式表示形式l图4-43 功能指令举例lFX2N系列PLC功能指令格式采用梯形图和指令助记符相结合的形式。如图所示，这是一条传送功能指令。K125是源操作数，D20是目标操作数，X0是执行条件，MOV是指令助记符。当X0满足条件(接通)时，MOV指令执行，就把常数K125送到数据寄存器D20中去。l功能指令的基本形式la) 基本格式 b) 数据传送类指令的使用 c) 脉冲执行方式ld) V和Z变址寄存器的使用l功能指令的基本形式如图所示。图中的前一部分表示指令的代码和助记符，后一部分(S)表示源操作数，当源操作数不
88、止一个时，可以用(S1)、(S2)表示；(D)表示目的操作数，当目的操作数不止一个时，可以用(D1)、(D2)表示。2数据长度和指令类型数据长度和指令类型l功能指令可以处理16位数据和32位数据。例如上图为数据传送指令的使用，图中MOV为指令的助记符，表示数据传送功能指令，指令的代码是12(用编程器编程时输人代码“12”而非“MOV”)。功能指令中有符号(D)表示处理32位数据。处理32位数据时，用元件号相邻的两个元件组成元件对。元件对的首位地址用奇数、偶数均可以(建议元件对首位地址统一用偶数编号)。l3指令类型lFX系列PLC的功能指令有连续执行型和脉冲执行型两种形式 l4指令的操指令的操作
89、数作数l有些功能指令要求在助记符的后面提供14个操作数，这些操作数的形式如下：l1)位元件X、Y、M和S；l2)常数K、H或指针P；l3)字元件T、C、D、V、Z(T、C分别表示定时器和计数器的当前值寄存器)；l4)由位元件X、Y、M和S的位指定组成字元件。5.变址寄存器变址寄存器V、Zl变址寄存器在传送、比较指令中用来修改操作对象的元件号，其操作方式与普通数据寄存器一样。 4.5.2 FX2N系列系列PLC常用功能指常用功能指令令l1条件跳转指令条件跳转指令l CJ和和CJ(P)为条件跳转指令，在某种条件下需要跳过一部分程序为条件跳转指令，在某种条件下需要跳过一部分程序时，采用跳转指令，这样
90、可以减少扫描时间，提高程序执行速度。时，采用跳转指令，这样可以减少扫描时间，提高程序执行速度。CJ条件跳转指令使用说明：条件跳转指令使用说明：l1)指针允许重复使用，但标号不允许重复使用，两次都可以跳到指针允许重复使用，但标号不允许重复使用，两次都可以跳到相同处，但是在程序中不允许使用标号相同处，但是在程序中不允许使用标号P9，若出现多于一次的使，若出现多于一次的使用，则程序执行会出错。用，则程序执行会出错。l2)包含在跳过程序中的包含在跳过程序中的Y、M、S线圈，一旦被线圈，一旦被OUT、SET、RST指令驱动，即使在跳转过程中输入发生变化，但仍能保持跳转前指令驱动，即使在跳转过程中输入发生
91、变化，但仍能保持跳转前的状态。若定时器、计数器在发生跳转时正在计时、计数，则立的状态。若定时器、计数器在发生跳转时正在计时、计数，则立即中断工作，直至跳转结束后再继续进行计时、计数。但是正在即中断工作，直至跳转结束后再继续进行计时、计数。但是正在工作的高速计数器不管有无跳转仍然工作。工作的高速计数器不管有无跳转仍然工作。l3)在跳转指令之前的执行条件若用在跳转指令之前的执行条件若用M8000时，则称为无条件跳转，时，则称为无条件跳转，因为因为PLC运行时运行时M8000总是总是ON。 2中断指令中断指令(EIDI)l允许中断指令EI与禁止中断指令DI之间的程序段为允许中断区间。当程序处理到允许
92、中断的区间，出现中断信号时，则停止执行主程序，去执行相应的中断子程序。处理到中断返回指令IRET时再返回断点，继续执行主程序。l图中断指令的使用lEIDI中断指令的使用如图所示，图中程序处理到允许中断区间时，出现X000或X001为ON状态，则转而处理相应的中断子程序(1)或(2)。中断标号的含义：中断指令使用说明：中断指令使用说明：l1)有关的特殊辅助继有关的特殊辅助继电器为电器为ON状态，响应状态，响应的中断子程序不能执的中断子程序不能执行。行。l 2)一个中断程序执行一个中断程序执行时，其他中断被禁止。时，其他中断被禁止。但是在中断程序中编但是在中断程序中编人人EI和和DI指令时，可指令
93、时，可实现中断嵌套。实现中断嵌套。 l3)中断信号的脉宽必须大于200s(FX2N-40M型PLC的脉宽要求大于100s)。l4)如果中断信号产生禁止中断区间(DIEI之间)，这个中断信号被存储，并在EI指令后执行。3主程序结束指令主程序结束指令(FEND)l(1)比较指令(CMP) 比较指令是将源操作数S1、S2的数据，按照代数规则进行大小比较，并将比较结果送到目的操作数D中.它的使用如图所示5警戒时钟指令警戒时钟指令(WDT)l警戒时钟指令用于控制程序中的监视定时器刷新。在程序的执行过程中，如果扫描的时间(从第0步到END或FEND语句)超过了200ms，则PLC将停止运行。在这种情况下，
94、使用WDT指令可以刷新监视定时器，使程序执行到END或FEND。 6循环指令循环指令FOR、NEXTlFOR、NEXT为循环开始和循环结束指令。循环指令的使用如图所示，在程序运行时，位于FORNEXT之间的程序可循环执行n次后，再执行NEXT指令后的程序。循环次数n由操作数指定，循环次数设定范围为132 767。图4-50 FOR、NEXT指令的使用lFOR、NEXT指令内允许加嵌套使用。l循环指令使用说明： l1)FX系列PLC的循环 指令最多允许5级嵌套。l2)FOR、NEXT在成对使用。要求FOR在前， NEXT在后。l3)NEXT指令不允许写在END、FEND指令的后面 7数制变换指令
95、数制变换指令l(1)BCD变换指令 BCD变换指令是将源地址中的二进制数转换成BCD码送到目标地址中去。BCD变换指令的使用如图所示，X000是指令的执行条件。当X000=ON时，源地址D12中的二进制数转换成BCD码送到Y000Y007的目标地址去；X000=OFF的指令不执行。lBCD指令使用说明：lBCD转换的结果超过09 999(16位运算)或099 999 999(32位运算)时，则出错；lBCD变换指令用于将PLC中的二进制数据变换成BCD码输出，用于驱动七段显示。l(2)BIN变换指令 BIN变换指令是将源地址中的BCD数据变换成二进制数据送到目标地址去。BIN变换指令的作用如图
96、所示，图中的X000是执行条件。当X000=ON时，将D12中的BCD数据变换成二进制数据，送到Y000Y007目标地址去。图 数值变换指令的使用la)BCD指令 b)BIN指令lBIN指令常用于将BCD数字开关串的设定值输入到PLC中。常数K不能作为本指令的操作元件，因为在任何处理之前它会被转换成二进制数。8.四则运算指令四则运算指令l(1)加法指令ADD ADD加法指令是将指定源地址中的二进制数相加，结果送到指定目的地址去。 l加法指令使用说明：l1)每个数据的最高位作为符号位，0表示为正，1表示为负。l3)设有3个操作数标志：M8020为零标志；M8021为借位标志；M8022为进位标志
97、。l2)当执行条件X000=OFF时，不执行运算，(D)中的内容不变。l(2)减法指令SUB SUB减法指令有两个源操作数，当执行条件X000=ON时，SUB指令执行，将(S1)指定的源地址中的数减去(S2)指定的源地址中数，结果送到(D)指定的目的地址中去。 lSUB指令是执行二进制代数法运算，例如5-(-8)=13。lSUB减法指令的操作标志和加法指令的操作标志的说明相同，这里不再叙述 l (3)乘法指令MUL 16位乘法运算如图所示，X000为乘法执行条件，满足执行条件则将两个源地址(S1)、(S2)中的数相乘，并以32位的形式送到指定目标数据寄存器(D)。32位数据结果的低16位存放在
98、指定目的地址(134)，高16位存放在相连的下一个目标元件(D5)中。若(DO)=5， (D2)=7，则相乘的结果35存人(D5，D4)，最高位是符号位(0表示正、1表示负)。l(4)除法运算DIV 16位除法运算如图所示，X000为除法执行条件，在(S1)中存放的是被除数，(S2)中存放的是除数，商存放于(D)中，余数存放于紧靠(D)的下一地址号的元件中。若位组合指定元件为(D)，则余数就会被丢失。当除数为0时，则运算出错，且不执行运算。 9初始状态指令初始状态指令IST初始状态指令IST用于自动设置初始状态和特殊辅助继电器。该指令的使用如图所示。lS指定操作方式输入的首元件，一共是8个连号
99、的元件。这些元件可以是X、Y、M和S。本例中8个连号的元件是：图4-54 IST指令的使用lX020：手动 lX021：回原点lX022：单步运行 lX023：一个周期运行(半自动) lX024：全自动运行 lX025：回原点起动 lX026：全自动运行起动 lX027：停止l为了使X020X024不会同时接通，应采用选择开关。lD1指定在自动操作中实际用到的最小状态号。lD2指定在自动操作中实际用到的最大状态号。l当M8000由OFFON时，下列元件自动受控；若其后执行条件M8000变为OFF，这些元件的状态仍然保持不变。lS0：手动操作初始状态lS1：回原点初始状态lS2：自动操作初始状态
100、lM8040：禁止转移lM8041：转移开始lM8042：启动脉冲lM8047：STL步进指令，监控有效l由初始状态指令IST自动指定的初始状态S0S2，根据运行方式的切换，按照图的形式进行。l单步自动梯形图l根据置初始状态IST指令自动动作的特殊辅助继电器M8040M8042和M8047的动作内容可用图所示的梯形图来说明。M8040是禁止转移用辅助继电器，当M8040=ON时，就禁止所有状态转移。手动状态下，M8040总是接通的。在回原点、单周期运行时，按下停止按钮后一直到再按启动按钮期间，M8040一直保持为ON。单步执行时，M8040常通，但是在按下启动按钮时，M8040=OFF，使状态
101、可以顺序转移一步。其他，当PLC由STOPRUN切换时，M8040保持ON，按下启动按钮后M8040=OFF。l 转移开始辅助继电器M8040，是从初始状态S2向另一状态转移的转移条件辅助继电器。手动回原点M8041不动作；步进、单周期时，仅在按下起动按钮时动作，自动时，按起动按钮后保持为M8041=ON，按停止按钮后M8041=OFF。l 起动脉冲辅助继电器M8042，是在按下起动按钮的瞬间接通。l 特殊辅助继电器M8044是原点条件，M8043是回原点结束，这两个原点由用户程序控制。l 在图中，当M8047=ON时，状态S0S899中正在动作的继电器从最低号开始顺序存入特殊数据寄存器D80
102、40D8047，最多可存8个状态。l若选择开关在回原点完成辅助继电器M8043未置1之前改变运行方式，则所有输出将变为OFF状态。第第5章章 S7-200系列可编程控制器系列可编程控制器l5.1 S7-200系系列列可可编编程程序序控控制制器器结结构构及及主主要要性性能指标能指标l5.2 基本逻辑指令基本逻辑指令l5.3 S7-200系列功能指令系列功能指令l5.4 程序控制类指令程序控制类指令5.1.1 S7-200(CPU22X)系列系列PLC的的结构特点结构特点l1.PLC的外形结构的外形结构2.工作模式工作模式lSTOP模式时，CPU不执行程序，此时可向CPU下载程序或用编程设备对CP
103、U进行配置、检查和改变部分用户存储器(V存储器)的内容。 lRUN模式时，CPU运行程序。 lTERM模式时，PLC的“STOP”和“RUN”可由编程设备经通信方式输入命令来改变。这种模式多用于连网的PLC网络或用编程设备调试程序时使用。5.1.2 S7-200(CPU22X)系列系列PLC的主要性能指标的主要性能指标lSIMATICS7-200包括CPU221、CPU222、CPU224和CPU226等4种型号的CPU，SIMATIC S7-200 CPU模块的主要性能指标见表 性能指性能指标CPU221CPU222CPU224CPU226外形尺寸908062908062120.580621
104、908062本机数字量I/O6个输入/4个输出8个输入/6个输出14个输入/10个输出6个输入/4个输出程序空间2048字2048字4096字4096字数据空间1024字1024字2560字2560字用户存储器类型E2pROME2pROME2pROME2pROM扩展模块数量不能扩展2个模块7个模块7个模块数字量I/O128输入/128输出128输入/128输出128输入/128输出128输入/128输出模拟量I/O无16输入/16输出32输入/32输出32输入/32输出定时器/计数器256/256256/256256/256256/256内部继电器256256256256布尔指令执行速度0.3
105、71s/指令0.371s/指令0.371s/指令0.371s/指令通信口数量1(RS-485)1(RS-485)1(RS-485)1(RS-485)5.1.3 S7-200系列系列PLC数据类型及数据类型及寻址方式寻址方式1.数据类型 2.PLC的存储器区域 3.CPU存储器区域的寻址方式 4.S7-200 CPU的间接寻址方式 l S7-200系列PLC的CPU用以存取信息的数据类型，可以是位(bit)、字节(B Byte，8位)、字(W Word，16位)和双字(D Double，32位)，还有实数(R Real或浮点数，也是32位的数据)，以双字长度存取，可以指定为十进制数、十六进制数或
106、ASCII字符。 3.CPU存储器区域的寻址方式存储器区域的寻址方式l （1）数据存储器的寻址1）数据地址位寻址(字节、位寻址)格式： A a1 .a2其中，A为该数据在数据存储器中的区域标识，可以是以下几类中的一种。 I 输入映像区 S 顺序控制继电器区Q 输出映像区 SM 特殊标志位区M 内部标志位区 V 变量存储区 a1字节地址 a2该数据在字节中的位置(或位号)l（2）数据地址的字节、字、双字寻址格式： A ala2 其中，A该数据在数据存储器中的区域标 识(同上)； a1长度(数据类型)：B(字节)、W(字)、 D(双字)； a2(首)字节地址(可以是奇数，也可以是偶数)。l（3）数
107、据对象的寻址 基本格式： An其中，A 该数据对象所在的区域标识，可以是：T定时器 HC高速计数器 C计数器 AC累加器Al模拟量输入 AQ模拟量输出n 序号，指明是A区域的第n个器件， l1)定时器(T)寻址 格式：T定时器号l2)计数器(C)寻址 格式：C计数器号l3)模拟量输入出(AIAQ)寻址 格式：AIWAQW 起始字节地址。l4)高速计数器(HC)寻址 格式：HC 高速计数器号l5)累加器(AC)寻址 格式：AC 累加器号4.S7-200 CPU的间接寻址方式的间接寻址方式 l间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据 5.2 基本逻辑指令基本逻辑指令l5.2.1 基本位操作指令
108、l1.逻辑取及线圈驱动指令LD（Load）、LDN (Load Not)、= (Out) LD(Load)：装载指令，对应梯形图从左侧母线开始，连接动合触点。图5-12 LD、LDN、= 指令梯形图及语句表 LDN(Load Not)：装载指令，对应梯形图从左侧母线开始，连接动断触点。=(Out)：置位指令，线圈输出。 2.触点串联指令触点串联指令A（And）、）、AN（And Not） A(And)：与操作指令，用于动合触点的串联。 AN(And Not)：与操作指令，用于动断触点的串联。3.触点并联指令触点并联指令O（Or）、）、ON（Or Not） l O (0r)：或操作指令，用于动合
109、触点的并联。l ON (0r Not)：或操作指令，用于动断触点的并联。4.串联电路块的并联指令串联电路块的并联指令OLD(Or Load) lOLD(Or Load)是将梯形图中以LD起始的电路块和另一以LD起始的电路块并联起来。 5.并联电路块的串联指令并联电路块的串联指令ALD（And Load） lALD（And Load）是将梯形图中以LD起始的电路块与另一以LD起始的电路串联起来。 6. 置位置位S(Set)、复位、复位R(Reset)指指令令5.2.2 立即指令立即指令I（Immediate） 5.2.3 边沿脉冲指令边沿脉冲指令5.2.4栈操作指令栈操作指令LPS、LRD、LP
110、PlLPS：(LogicPush)逻辑堆栈操作指令(无操作元件)。l LRD：(LogicRead)逻辑读栈指令(无操作元件)。l LPP：(Logic Pop)逻辑弹栈指令(无操作元件)。5.2.5取反和空操作指令取反和空操作指令5.2.6 定时器定时器工作原理及其使用工作原理及其使用 l(1)编号、类型及分辨率。S7-200系列PLC配置了256个定时器（T0T255）。定时器有l、10、100ms三种分辨率，编号和类型与分辨率有关，选用前应先查表2-1以确定合适的编号。从表2-1中可知，有记忆的定时器均是接通延时型的，无记忆的定时器可通过指令指定为接通延时或关断延时型。l (2)预置值。
111、也叫设定值。预置值即编程时设定的延时时间的长短。PLC定时器采用时基计数及与预置值比较的方式确定延时时间是否到达。预置值在使用梯形图编程时，标在定时器功能框的“PT”端。定时器的定时时间为T=0.1PTS (秒)。式中：T为实际定时时间，PT为设定值，S为分辨率。l(3)一个定时器号不能同时用作TOF和TON。例如，不能既有TON：T32，又有TOF：T32。l(4)每个当前值的计数是多重时基的。例如，以10ms为时基，当前值50代表lOmsx50=500ms；以lOOms为时基，则当前值代表lOOmsx 50=5000ms。定时器可能在其时基(1ms、10ms或lOOms)内任何时间起动，由
112、于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，所以PT的预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如，使用l0ms定时器实现140ms的延时(时间间隔)，预置值应设为15(10msl5=150ms)；若使用lms定时器要确保56ms的时间间隔，预置值应设为57(1ms57=57ms)。5.2.7 计数器工作原理及其使用计数器工作原理及其使用 l梯形图指令符号中CU增1计数脉冲输入端；CD减1计数脉冲输人端；R复位脉冲输入端；LD减计数器的复位脉冲输入端。编程范围C0C255;PV预置值最大范围32767。5.3 S7-200系列功能指令系列功能指令l1.比较指令l2.传送类令返回5.4 程序控制类指令
113、程序控制类指令l5.4.1.跳转及标号指令（注意）（注意）l (1)由于跳转指令具有选择程序段的功能。在同一程序且位于因跳转而不会被同时执行程序段中的同一线圈不被视为双线圈。双线圈指同一程序中，出现对同一线圈的不同逻辑处理现象，这在编程中是不允许的。l (2)可以有多条跳转指令使用同一标号。但不允许一个跳转指令对应两个标号的情图5-29 跳转指令实例l况，即在同一程序中不允许存在两个相同的标号。l (3)在跳转条件中引入上升沿或下降沿脉冲指令时，跳转只执行一个扫描周期，但若用特殊辅助继电器SM0.0作为跳转指令的工作条件，跳转就成为无条件跳转。5.4.2 循环指令循环指令FOR和和NEXTl1
114、.循环指令功能 循环开始指令FOR：用来标记循环体的开始。 循环结束指令NEXT：用来标记循环体的结束。无操作数。l2.参数说明在使用时必须给FOR指令指定当前循环计数(INDX)、初值(INIT)和终值(FINAL)。 INDX操作数：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、*VD、*AC和*CD；属INT型。 INIT和FINAL操作数：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、常数、*VD、。AC和*CD；属INT型。说明l(1)FOR、NEXT指令必须成对使用。l(2)FOR和NEXT可以循环嵌套，嵌套最多为8层，但各个嵌套之间不可有交叉现象。l(3)
115、每次使能输入(EN)重新有效时，指令将自动复位各参数。l(4)初值大于终值时，循环体不被执行。5.4.3子程序指令子程序指令例子例子5.4.4 暂停、结束和看门狗复位指暂停、结束和看门狗复位指令指令令指令l1.结束指令ENDMEND 结束指令的功能是结束主程序，它只能在主程序中使结束指令的功能是结束主程序，它只能在主程序中使用，不能在子程序和中断服务程序中使用。用，不能在子程序和中断服务程序中使用。 梯形图结束指令直接连在左侧电源母线时，为无条件梯形图结束指令直接连在左侧电源母线时，为无条件结束指令结束指令(MEND)，不连在左侧母线时，为条件结束，不连在左侧母线时，为条件结束指今指今(END
116、)。 条件结束指令在使能输入有效时，终止用户程序的执条件结束指令在使能输入有效时，终止用户程序的执行返回主程序的第一条指令执行行返回主程序的第一条指令执行(循环扫描工作方式循环扫描工作方式)。 无条件结束指令执行时无条件结束指令执行时(指令直接连在左侧母线，无使指令直接连在左侧母线，无使能输入能输入)，立即终止用户程序的执行，返回主程序的第，立即终止用户程序的执行，返回主程序的第一条指令执行。一条指令执行。2.暂停指令暂停指令STOPl暂停指令的功能是使能输入有效时，立即终止程序的执行，CPU工作方式由RUN切换到STOP方式。在中断程序中执行STOP指令，该中断立即终止，并且忽略所有挂起的中
117、断，继续扫描程序的剩余部分，在本次扫描的最后，将CPU由RUN切换到STOP 3.看门狗复位指令看门狗复位指令WDR （Watch Dog Reset）l 看门狗复位指令的功能是使能输入有效时，将看门狗定时器复位。在没有看门狗错误的情况下，可以增加一次扫描允许的时间。若使能输入无效，看门狗定时器定时时间到，程序将中止当前指令的执行，重新启动，返回到第一条指令重新执行注意注意l使用WDR指令时，要防止过渡延迟扫描完成时间，否则，在终止本扫描之前，下列操作过程将被禁止(不予执行)：通信(自由端口方式除外)、IO更新(立即I/O除外)、强制更新、SM更新(SMO，SM5-SM29不能被更新)、运行时
118、间诊断、中断程序中的STOP指令。扫描时间超过25s，10ms和100ms定时器将不能正确计时。应用实例应用实例第第6章章 编程器的使用与计算机辅编程器的使用与计算机辅助编程助编程6.1三菱三菱FX系列系列PLC编程器及其应用编程器及其应用6.2 三菱三菱PLC的编程软件及其使用的编程软件及其使用6.3 STEP 7-Micro/WIN32编程软件的使用编程软件的使用61三菱三菱FX系列系列PLC编程器及其编程器及其应用应用l本书主要介绍简易编程器FX-20P-E、编程软件FX-PCSWIN-E-C及其应用。l FX-20P-E手持简易编程器是FX系列PLC的一种通用编程器，适用于早期的FX2
119、、FX2c、FXo、FXoN以及FX2N、FX2Nc、F1s、FX1N等型号PLC，使用转换器还可以用于早期的Fl与F2系列PLC。HPP编程器可以联机(在线)编程，也可以脱机(离线)方式编程。 6.1.1 FX-20P-E的操作面板的操作面板l 图示是FX-20P-E简易编程器的操作面板直观示意图。l(1)功能键 【RDWR】 ：读出写入；l 【INSDEL】 ：插入删除；l 【MINTEST】 ：监视测试。l(2)执行键【GO】：此键用于指令的确认、执行、显示画面和检索。 l (3)清除键【CLEAR】：按执行键【GO】之前按此键，则清除键入的数据。该键也可以用于清除显示屏上的错误信息或恢
120、复原来的画面。l (4)其他键【OTHER】：在任何情况下按此键将显示方式项目菜单。l (5)帮助键【HELP】：显示功能指令一览表。在监视时进行十进制数和十六进制的转换l (6)空格键【SP】：在输入时，用此键指定元件号和常数。l (7)步序键【STEP】：设定步序号。l(8)光标键【】或【】：用该键移动光标和提示符，指定当前元件的前一个或后一个元件，做行滚动。l(9)指令、元件符号及数字键：共24个，都是双功能复用键，用于程序输入、读出和监视。l在各个按键中，上、下功能是根据当前所执行的操作自动进行切换，其中ZV、KH、PI又是交替起作用，反复按键时互相交替切换。 FX-20P-E的操作面
121、板的操作面板2. 液晶显示屏液晶显示屏l FX-20P-E编程器的液晶显示屏很小，能同时显示4行，每行16个字符并带有背景照明。在编程操作时，显示屏上显示的画面如图所示。液晶显示屏左上角的黑三角形提示符是功能方式说明，下面分别予以介绍。l R(Read)-读出。l W(Write)-写入。l I(1nsert)-插入。l D(Delete)-删除。l M(Monitor)-监视。l T(Test)-测试。 6.1.2 FX-20P-E型简易编程器的型简易编程器的使用使用l1FX-20P-E编程器的联机操作l 如图所示，打开PLC主机上面的插座盖板，用电缆把主机和编程器连接起来，为编程做准备。简
122、易编程器本身不带电源，是由主机PLC供电的。在主机的输入端子X0X7与COM间接上开关；在电源端子“L”和“N”端接上AC220V电源。 2编程准备编程准备l (1)将编程器与主机连接。l (2)将主机运行开关断开，使主机处于“停机”状态。l(3)接通电源，主机面板上的“POWER灯亮，可进行编程。l(4) 启动系统。接通电源，主机面板上的“POWER灯亮，简易编程器复位，同时按下【RST】+【GO】键。l(5) 设定联机方式。选择联机方式按【GO】键，脱机方式【】+【GO】键，即可进行编程。3编程操作编程操作l（1）程序清零 写入程序之前，要将PLC内部存储器的程序全部清除(清零)，其按键操
123、作如下：显示屏上全为“NOP指令表明RAM中的程序已被清零。l(2)程序写入 l1)基本指令的写入。基本指令有3种，一是仅有指令助记符，不带元件；二是有指令助记符和一个元件；三是指令助记符带两个元件。在选择写入功能的前提下，写入上述3种基本指令操作顺序如下：l指令+【GO】 仅有指令助记符，不带元件l指令+元件符号 + 【GO】 有指令助记符和一个元件l指令+元件符号+元件号+SP+元件符号+【GO】 指令助记符带两个元件l基本指令写入例子l图所示为把梯形图程序写入到PLC中，图下部为按键操作，右上部为屏幕显示。l每键入一条完整指令后，必须按一下【GO】键确认，输人才有效，步序号才自动增1；每
124、写完一条指令时，显示屏上将显示出步序号、指令及元件号。l若输入出错，按【GO】键前，可用【CLEAR】键自动清除，重新输入；按【GO】键后，可用【】或【】键将光标移至出错指令前，重新输入，或删除错误指令后，再插入正确指令。2)功能指令的写入。功能指令的写入。l写入功能指令时，按【FNC】键后再输入功能指令号。它有两种操作方法：一是直接输入指令号，二是借助于HELP键的功能，在所显示的指令一览表上搜索指令编号后再输入。l例l写入功能指令（D） MOV （P） D0 D2，其操作如下 l按【FNC】键，选择功能指令；l指定32位指令时，在键入指令号之前或之后，按【D】键；l键入指令号；l在指定脉冲
125、指令时，键入指令号后按【P】键；l写入元件时，按【SP】键，再依次键入元件符号和元件号；l按【GO】，确认输入。上述操作完成后，显示屏显示： lW 10 DMOVP 12l D 0l D 2l 15 NOPl键入图所示的梯形图的操作如下：(3) 程序的读出程序的读出l从PLC中读出程序，根据步序号、指令、元件等有几种方式读出。在联机方式下，PLC在运行状态时要读出指令，只能根据步序号读出；当PLC在停止状态时，还可根据指令、元件等读出。l 1)根据步序号读出。先指定步序号，然后从PLC中读出并显示程序。例如，要读出第20步的程序，按【STEP】键，键入指定的步序号20，按【GO】健，执行读出。
126、l(2)根据指令读出。先使PLC处于STOP状态，然后输入指令，即可从PLC中读出并显示程序。例如，要读出指令PLS Ml04，操作如下： l l (3)根据元件读出。先使PLC处于STOP状态，然后指定元件符号和元件号，即可从PLC中读出并显示程序。例如，要读出Y100，操作如下：(4)程序编辑程序编辑 1）程序的改写 在指定的步序上改写指令。如果要将原100步上的指令改写为OUT T50 K123，其键操作如下：如只需要改写读出步数中的某些内容，可将光标直接移到需要改写的地方，重新键入新的内容即可。例如将第10步的MOV（P）指令元件K2X11改写为K1X0的键操作如下： l 2）程序的插
127、入l 插入程序操作是根据步序号读出程序，然后在指定位置插入指令。例如，要在30步前插入ANI M7，操作如下：l 根据步序号读出的程序，按【INS】键，设定在行光标指定步序处插入。无步序号的行不能插入；l 键入指令、元件符号和元件号；l按【GO】键后，就完成指令的插入。l 3）程序的删除la逐条删除。先读出指令，再逐条删除光标指定的指令。例如，要删除第50步的AND指令，操作如下l根据步序号读出相应程序，按INS键和DEL键。l按【GO】键后，即删除了行光标所指定的指令或指针，而且以后各步的步序号自动向前提。lb指定范围的删除 从指定的起始步序号到终止步序号之间的程序，成批删除的键操 作如下。
128、lcNOP式的成批删除 将程序中所有的NOP一起删除的键操作是4监控操作监控操作l监视功能是通过显示屏监视和确认在联机方式下PLC的动作和控制状态，包括元件的监视、导通检查和动作状态的监视等内容。测试功能是编程器对PLC位元件的触点和线圈进行强制ONOFFl)以及常数修改。包括强制ONOFF，修改T、C、D、Z、V的当前值和T、C的设定值，文件寄存器的写入等内容。l（1）元件监视。元件监视就是监视指定元件的ONOFF状态、设定值及当前值。例如，监视T100和C99的键操作如下：ll此时，显示屏上的显示如图所示。根据有无标记，监视输出触点和复位线圈的ONOFF状态。l (2)导通检查。根据步序号
129、或指令读出程序，监视元件触点的导通及线圈动作。例如，读出第20步做导通检查的操作如下：l 读出从第20步开始的4行指令后，根据显示在元件左侧的标记，可监视触点的导通和线圈的动作状态。还可利用、键进行滚动监视。l (3)动作状态的监视。利用步进指令监视S的动作状态(状态号从小到大，最多为8点)，操作如下：l (4)强制ONOFF。l要进行元件强制ONOFF的操作，先进入元件监视，再强制操作。例如，要对Y7进行强制ONOFF，操作如下：l 利用监视功能，对Y7元件进行监视；l 按TEST键后，若元件Y7为OFF状态，可按SET键，强制其处于ON状态。若Y7为ON状态，可按RST键，强制其处于OFF
130、状态。强制ONOFF操作只在一个扫描周期内有效。l (5)修改定时器/计数器及寄存器(T、C、D、Z、V)的当前值。先进入元件监视，按测试键后再进行修改。例如，要将32位计数器当前值寄存器(D1、DO)的当前值K1200修改为K25，操作如下：l 应用监视功能，对设定值寄存器进行监视；l 按TEST键后按 sP，键，再按 K 或 K 、 H键(常数K为十进制数设定，H为十六进制数设定)，键人新的当前值；l 按【GO】键，当前值变更结束。l (6)修改T、C设定值。元件监视或导通检查后，转到测试功能，可修改T、C的设定值。例如，要将T1的设定值K20修改为K30，操作如下：l利用监控功能对T1进
131、行监视；l按TEST键后，再按一次 sP，键，则提示符出现在当前值的显示位置上；l再按一次sP键，提示符移到设定值的显示位置上；l键人新的设定值，按【GO】键，设定值修改完毕。l如，要将T7的设定值D100变更为D200，操作如下：l 应用监视功能对T7进行监视；l 按TEST键后，再按两1sP键，提示符移动到设定值用数据寄存器地址号的位置上，键入变更的数据寄存器地址号；l按【GO】键，变更完毕。6.2 STEP 7-Micro/WIN32编程软编程软件的使用件的使用l6.3.1 软件安装与硬件连接l6.3.2编程软件的功能及其主界面l6.3.3 编程及运行操作6.2.1 软件安装与硬件连接软
132、件安装与硬件连接l1. 软件安装l2.硬件连接l3.参数设置 l4.建立在线联系1. 软件安装软件安装lSETP7-Micro/WIN 32编程软件安装与一般软件的安装大体差不多，一般有以下步骤：l (1)将SETP7-Micro/WIN 32 CD放入CD-ROM驱动器，系统自动进入安装向导；如果安装程序没有自动启动，可在CD-ROM的F：（光盘）/STEP7/DISK1/setup.exe找到安装程序。l (2)在安装目录里双击setup，进入安装向导。l (3)在安装向导的提示下完成软件的安装。l (4)首次安装完成后，会出现一个“浏览Readme文件”选项对话框，你可以选择使用德语、英
133、语、法语、西班牙语和意大利语阅读“Readme”文件。图6-23 PLC与计算机连接示意图l(a)计算机与PLC的连接 (b)PCPPI电缆上的DIP开关l(c)DIP开关的设置l一旦安装完成并已重新启动计算机， “SIMATIC Manager（SIMATIC管理器）” 图标将显示在你的Windows桌面上。2.硬件连接硬件连接l单台PLC与个人计算机的连接或通信，只需要一根PC/PPI电缆，如图所示。首先设置PC/PPI电缆上的选择通信波特率及帧模式的DIP开关DIP开关，DIP开关的第1，2，3位用于设定波特率，初学者可选通信速率为默认值96Kbits，开关4、5均应设置为0。在不使用调
134、制解调器时，单主机硬件连接及CPU组态如图6-23所示。把PCPPI电缆的PC端连接到计算机的RS-232通讯口(一般是COM1),另一端连接到PLC的RS-485通讯口即可。3.参数设置参数设置 l 安装完软件并且连接好硬件之后，可以按下面的步骤设置参数： l(1) 运行STEP7-MicroWIN 32软件，进入其主界面。在引导条中单击通讯图标 ，或从“视图(View)”菜单中选择 “通讯(Communications)” 选项，则会出现一个通讯对话框，如图所示。l(2)在对话框中双击PC/PPI或CP5611(PROFIBUS)电缆的图标，系统将出现Set PG/PC接口的对话框，如图所
135、示。l(3)单击Properties按钮，将出现接口属性对话框，检查各参数的属性是否正确。在图6-24中，早期单主机组态系统默认设置为：远程设备站地址为2，通信波特率为96Kbits，采用PCPPI电缆通信，使用计算机的COMl口，PPI协议，传送字符数据格式（Mode）11位。4.建立在线联系建立在线联系l前几步如果都顺利完成，则可以建立与西门子S7-200CPU的在线联系，步骤如下；单击 通讯图标，或从“视图(View)”菜单中选择“通讯 (Communications)”选项，则会出现一个通讯建立结果对话框，显示是否连接了CPU主机。双击通讯建立对话框中的刷新图标，STEP 7-Micr
136、o/WIN 32将检查所连接的所有 S7-200CPU站，并为每个站建立一个CPU图标。 l双击要进行通讯的站，在通讯建立对话框中可以显示所选的通讯参数。此时，可以建立与S7-200CPU主机的在线联系，如主机组态、上装和下装用户程序等。6.2.2编程软件的功能及其主界面编程软件的功能及其主界面l1.STEP7-MicroWIN32的基本功能lSTEP 7-Micro/WIN 32的基本功能是在Windows平台编制用户应用程序，它主要完成下列任务：l在离线（脱机）方式下创建、编辑和修改用户程序。在离线方式下，计算机不直接与PLC联系，可以实现对程序的编辑、编译、调试和系统组态，此时所有的程序
137、和参数都存储在计算机的存储器中。l在在线（联机）方式下通过联机通信的方式上装和下装用户程序及组态数据，编辑和修改用户程序.可以直接对PLC进行各种操作。l在编辑程序过程中具有简单语法检查功能。利用此功能可提前避免一些语法和数据类型方面的错误；它主要在梯形图错误处下方自动加红色曲线或在语句表中错误行前加注红色叉，且错误处下方加红色曲线。l具有用户程序的文档管理和加密等一些工具功能。l此外，还可直接用编程软件设置PLC的工作方式、运行参数以及进行运行监控和强制操作等。2.软件主界面组件及功能软件主界面组件及功能l启动STEP 7-Micro/WIN 32编程软件，其主界面外观如图所示。它采用了标准
138、的Windows程序界面，如标题栏、主菜单栏等，熟悉Windows的用户可以非常容易地掌握。l 编程器窗口包含的各组件名称及功能如下：l(1)浏览条l位于软件窗口的左方是浏览条，能为编程提供按钮控制的快速窗口切换功能。包含程序块(ProgramBlock)、符号表(Symbol Table)、状态图表(Status Chart)、数据块(Data Block)、系统块(System Block)、交叉索引(CrossReference)和通讯(Communication)等图标按钮。在济览条中单击任何一个按钮，则主窗口切换成此按钮对应的窗口。 l(2)指令树l指令树提供所有项目对象和为当前程序
139、编辑器（LAD、FBD或STL）的所有指令的树型视图。您可以用鼠标右键单击树中“项目”部分的文件夹，插入附加程序组织单元（POU）；您一旦打开指令文件夹，就可以拖放单个指令或双击，按照需要自动将所选指令插入程序编辑器窗口中的光标位置。您可以将指令拖放在“偏好”文件夹中，排列经常使用的指令。 (3)主窗口主窗口l 主窗口用来显示编程操作的工作对象。可以以程序编辑器、符号表、状态图、数据块及交叉引用等5种方式进行程序的编辑工作。 l1)程序编辑器。程序编辑器是编程的主要界面。可以以梯形图、指令表及FBD编程三种主要编辑方式完成程序的编辑工作。点击菜单栏中视图项下，可以实现梯形图、指令表及FBD编程
140、方式的转换，还可在联机状态下从PLC上装用户程序进行读程序或修改程序。l2)交叉索引。交叉索引提供3个方面的索引信息，即交叉索引信息、字节使用情况信息和位使用情况信息。使编程已用的及可用的PLC资源一目了然。l 3)数据块。数据块窗口可以设置和修改变量存储区内各种类型存储区的一个或多个 变量值，并加注必要的注释说明。l 4)状态图表。状态图表可将程序输入、输出其他变量在该图中显示，在联机调试时监视各变量的值和状态。l 5) 符号表/全局变量表l实际编程时为了增加程序的可读性，常用带有实际含义的符号作为编程元件代号，而不是直接用元件在主机中的直接地址。例如编程中的Start作为编程元件代号，而不
141、用IO.3。符号表是允许程序员使用符号编址的一种工具，它可用来建立自定义符号与直接地址之间的对应，并可附加注释，有利于程序结构清晰易读。下载至PLC的编译程序将所有的符号转换为绝对地址，符号表信息不下载至PLC。l6)局部变量表l每个程序块都对应一个局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递就是通过局部变量表进行的。局部变量表包含对局部变量所作的赋值（即子例行程序和中断例行程序使用的变量）。在局部变量表中建立的变量使用暂时内存；地址赋值由系统处理；变量的使用仅限于建立此变量的POU。l另外，主窗口的下部设有主程序、子程序及中断子程序的选择按钮。(4)输出窗口输出窗口l该窗口用来显示程序编译
142、的结果信息。如各程序块(主程序、子程序的数量及子程序号、中断程序的数量及中断程序号)及各块的大小、编译结果有无错误以及错误编码及其位置等。当输出窗口列出程序错误时，可双击错误讯息，会在程序编辑器窗口中显示对应的网络。(5)状态条状态条l位于窗口底部的状态条提供有关在STEP 7-Micro/WIN 32中操作的信息。如在编辑模式中工作时，它会显示简要状态说明、当前网络号码光标位置（用于STL编辑器的行和列；用于LAD或FBD编辑器的行和列）等编辑器信息。(6)帮助帮助(Help)l它通过过帮助菜单上的目录和索引检阅几乎所有的相关的使用帮助信息，帮助菜单还提供网上查询功能。在软件操作过程中的任何
143、步骤或任何位置都可以按n键来显示在线的帮助，大大方便了用户的使用。(7)工具条工具条 在STEP 7-Micro/wIN 32编程软件中，将各种最常用的操作以按钮形式设定到工具条。可以用“检视(View)”菜单中的“工具条（Toolbars）”选项来显示或隐藏工具条。常用的有标准（Standard）、调试（Debug）、和公用（Instructions）三种,标准工具条与基于WINDOWS其它应用软件功能差不多，图6-28、6-29所示为调试（Debug）、和公用（Instructions）工具条所含快捷按钮及功能简介，供大家速查。 6.2.3 编程及运行操作编程及运行操作l 1. 新建项目l
144、 2. 编辑程序 l 3.程序的调试及运行监控 l4运行模式下的编辑l5程序监视 (1)新建项目新建项目l双击STEP 7-Micro/WIN32图标，或从“开始”菜单选择SimaticSTEP 7 Micro/WIN32，启动应用程序，会打开一个新STEP 7-Micro/WIN32项目。建立一个程序文件，可用“文件(File)”菜单中的“新建(New)”命令，在主窗口将显示新建程序文件的主程序区，也可用工具条中的新建按钮来完成 l。如图所示为一个新建程序文件的指令树，系统默认初始设置如下：新建的程序文件以“项目1(CPU221)”命名，括号内为系统默认PLC的型号。项目包含7个相关的块（程
145、序块、符号表、状态图表、数据块、系统块、交叉索引及通信）。其中程序块中有1个主程序，1个子程序SBR_0和1个中断程序INT_0。l用户可以根据实际编程需要做以下操作：l1)确定CPU主机型号 l确定主机型号的具体操作如下：右击“项目1（ Project1 CPU 221）”图标，在弹出的按钮中单击“类型(Type)”，或用菜单命令PLC/Type来选择CPU型号。l通过选择PLC类型，可帮助执行指令和参数检查，防止在建立程序时发生错误。此外，在您为项目指定PLC类型后，指令树用红色标记 x: 表示对PLC无效的任何指令。以免下载项目时，会被PLC拒绝。l2)程序更名l新生成的子程序和中断程序
146、根据已有子程序和中断程序的数目，默认名称分别为SBR_n和INT_n，用户可以自行更名。更名时，可用“文件(File)”菜单中“另存为(S)”命令，然后在弹出的对话框中键入希望的子程序或中断程序名称，也右以在指令树窗口中，右击要更名的子程序或中断程序名称，在弹出的选择按钮中单击“重命名(Rename)”，然后键人名称。l3)添加一个子程序或一个中断程序l方法1：在指令树窗口中，右击“程序块(Program Block)”图标，在弹出的选择按钮中单击“插入子程序(1nsert Subroutine)”或“插人中断程序(1nsert Interrupt)”项。l(2)打开已有项目文件l打开一个磁盘
147、中已有的程序文件，可用“文件(File)”菜单中的“打开(Open)”命令，在弹出的对话框中选择打开的程序文件；也可用工具条中的按钮来完成。l如果你最近在某一项目中工作过，该项目就会在“文件”菜单下列出，可直接选择，不必使用“打开”对话框。l(3)上装和下装程序文件 l在已经与PLC建立通讯的前提下，上装程序文件是指将存储在PLC主机中的程序文件装入到编程器（计算机）中。可用菜单命令FileUpload，或者用工具条中的Upload 按钮来完成操作。下装程序文件是指将存储在编程器（计算机）中的程序文件装入到PLC主机中。可用菜单命令FileUpload,或者用工具条中的Download按钮完成
148、下装程序文件的操作。2 编辑程序编辑程序 l(1)输入编程元件l在使用STEP 7-MicroWIN 32编程软件中，一般采用梯形图编程，编程元件有线圈、触点、指令盒、标号及连接线。触点 代表电源可通过的开关，电源仅在触点关闭时通过正常打开的触点（逻辑值零）；线圈 代表由功率流充电的中继或输出。指令盒 代表当功率流到达方框时执行的一项功能（例如，计时器、计数器或数学运算）。l输入编程元件的方法有两种：l方法1：从指令树中双击或拖放l在程序编辑器窗口中将光标放在所需的位置。一个选择方框在该位置周围出现。l在指令树中，浏览至所需的指令双击或拖放该指令到程序编辑器窗口。l方法2：工具条按钮l单击图所
149、示的指令工具条上的触点、线圈或指令盒等相应编程按钮，从弹出的下拉菜单中选择要输入的指令单击即可，也可使用功能键（F4=触点、F6=线圈、F9=指令盒）插入一个类属指令，图6-32为触点、线圈和指令盒类属指令l列表。 图 指令工具条编程按钮 图 类属指令列表l在指令工具条上，编程元件输入有7个按钮。下行线、上行线、左行线和右行线按钮，用于输入连接线，可形成复杂梯形图结构。输入触点、输入线圈和输入指令盒按钮用于输入编程元件。 (2)元件间的连接元件间的连接l在一个梯形图支路中，如果只有编程元件的串联连接，输入和输出都无分叉，只需从网络的开始依次输入各编程元件即可，每输入一个元件，光标自动向后移动到
150、下一列。但对于较复杂的梯形图结构，如并联触点或触点块，或梯形图分支，则要用到工具条中线按钮。 l用指令工具条中的编程按钮 ，可编辑复杂结构的梯形图，例如，在图6-33中，单击图中第一行下方的编程区域，则在本行下一行的开始处显示光标(图中方框)，然后输入触点，生成新的一行，输入完成后将光标移到要合并的触点处，单击按钮 即可，网络1的分支1就是在M0.0处后单击 按钮的结果。l(3)输入操作数l图中的元件上方均有红色的“?.?”，须点击“?.?”，将光标移到该入，输入触点名称或操作数值，元件的输入才算完整。l(4)插入和删除l编程中经常用到插入和删除一行、一列、一个网络、一个子程序或中断程序等。方
151、法有两种：在编程区右击要进行操作的位置，弹出下拉单，选择“插入(工nsert)”或“删除(Delete)”选项，再弹出子菜单，单击要插入或删除的操作。 对于元件剪切、复制和粘贴等方法也与上述操作相似 l(5)块操作l利用块操作对程序进行大面积删除、移动、复制十分方便。块操作包括块选图 顺序程序结构输入l择、块剪切、块复制和块粘贴。这些操作非常简单，与一般字处理软件中的相应操作方法完全相同。 l除了梯形图编程，STEP7-MicroWIN 32编程软件还提供指令表编程，并可以方便地将LAD与STL进行转换。此外，编程操作中还有符号表、局部变量表、注释等操作是方便程序的编制与阅读的。在此不再详述。
152、l(6)局部变量表 l打开局部变量表的方法是，将光标移到程序编辑区的上边缘，拖动上边缘向下，则自动显露出局部变量表，此时即可设置局部变量。使用带参数的子程序调用指令时会用到局部变量表，在此不再详述。 l(7)注 释l梯形图编程器中的“网络n(Network n)”标志每个梯级，同时又是标题栏，可在此为该梯级加标题或必要的注释说明，使程序清晰易读。方法：双击“网络n”区域，弹出对话框，此时可以在“题目(Title)”文本框键入标题，在“注释(Comment)”文本框中键入注释。l (8)编程语言转换 l软件可实现三种编程语言(编辑器)之间的任意切换。选择“视图(View)”菜单，单击 STL、L
153、AD或FBD三种任何一种便可进入对应的编程环境。使用最多的是STL和LAD之间的互相切换，STL的编程可以按或不按网络块的结构顺序编程，但STL只有在严格按照网络块编程的格式编程才可切换到LAD，不然无法实现转换。l(9)编 译l程序编辑完成，可用PLC”菜单中的“编译(Compile)”命令进行离线编译。编译结束，在输出窗口显示编译结果信息。 l(10)程序的下载l编辑完成的程序可以点击工具条中的下载按钮 进行下载。下载前软件将对待下载的程序进行编译，编译中若发现错误，则在输出窗口给出提示，下载则暂停执行。编译无误的程序下载后会给出下载成功的提示。3.程序的调试及运行监控程序的调试及运行监控
154、l程序的调试及运行监控是程序开发的重要环节，很少有程序一经编制成就是完善的，只有经过试运行甚至现场运行才能发现程序中不合理的地方并且进行修改。STEP7-MicroWIN 32编程软件提供了一系列工具，可使用户直接在软件环境下调试并监视用户程序的执行。lPLC在连续循环中读取输入、执行程序逻辑、写入输出和执行系统操作和通讯。该扫描循环速度极快，每秒执行多次。 l(1)设置扫描次数l调试就是试运行，当某些程序需观察一定次数的扫描执行的结果时，设置用户程序试运行的扫描次数就很有意义。具体设置时将PLC置于STOP模式，使用“调试(Debug)”菜单中的“初次扫描(FirstScans)”命令及“多
155、次扫描(Multiple，Scans)命令，即可指定执行的扫描次数，然后单击确认(OK)按钮进行监视。l(2)状态图表监控状态图表的监视l程序调试中有时为了模拟运行中的一些工作条件的变化，需人为改变程序相关的一些变量，并观察相关编程器件的变化，这一工作可通过状态图表来完成。具体操作时在引导条窗口中单击“状态图(StatusChart)”或用“检视(View)”菜单中的“状态图”命令。l当程序运行时，可使用状态图来读、写和监视其中的变量，如图所示。并可以用强制表操作修改用户程序中的变量。当用状态图表时，可将光标移到某一个单元格，击右键，在弹出的下拉菜单中单击一项，可实现相应的编辑操作。l强制改变
156、的变量可以是一个Q位或所有的Q位，还可以强制改变最多16个V存储器或M存储器的数据，变量可以是字节、字或双字类型，强制改变模拟量印象存储器I0(AI或AQ)，变量类型为偶字节开始的字类型。l利用类似的操作可以解除有关器件的强制。4运行模式下的编辑运行模式下的编辑l在运行模式下编辑，可在对控制过程影响较小的情况下，对用户程序做少量的修改。修改后的程序下载时，将立即影响系统的控制运行，所以使用时应特别注意。可进行这种操作的PLC有CPU 224、CPU 226和CPU226XM等。l操作步骤： l(1) 选择菜单命令调试【Debug】 在运行模式中进行程序编辑（Program Edit in RU
157、N） 因为RUN模式下只能编辑主机中的程序，如果主机中的程序与编程软件窗口中的程序不同，系统会提示用户存盘。如果程序中有用STEP 7-Micro/WIN 32编写的尚未保存的程序，会提示您将程序保存。会出现警告对话框。选择【继续(Continue)】按钮，确认您希望继续在RUN（运行）模式中编辑程序。这会使程序从PLC上载至计算机STEP 7-Micro/WIN 32中，在此可以进行编辑改动。完成所需的改动后，需要将改动下载至PLC主机中，才会立即生效。l(2) 下载编辑l在RUN（运行）模式中执行程序编辑的过程中，您只能下载程序块（OB1），而不能下载系统块或数据块。开始下载后，不能在ST
158、EP 7-Micro/WIN 32中执行其他任务，直至下载完成。检查输出窗口是否存在任何编译错误（例如，重复EU或ED号码）。您可以双击错误讯息，在STEP 7-Micro/WIN 32程序编辑器窗口中调出出错的网络。l 在程序编译成功后，可用【文件(File) 】菜单中的【下载(Download) 】命令，或单击工具条中的下载按钮 ，将程序块下载到PLC主机。l(3)退出运行模式编辑使用【调试(Debug) 】菜单中的【RUN（运行）】中的【程序编辑(E) 】命令，然后根据需要选择【选项(Checkmark) 】中的内容。5程序监视程序监视l(1)梯形图监视l(2)语句表监视l(1)梯形图监
159、视l 利用梯形图编辑器可以监视在线程序状态，如图所示。图中被点亮的元件表示处于接通状态。 l实现方法是：用“工具(Tools)”菜单中的“选项(Options)”命令，打开选项对话框，选择“LAD状态(LADstatus)”选项卡，然后选择一种梯形图的样式。梯形图可选择的样式有3种：指令内部显示地址和外部显示值；指令外部显示地址和外部显示值；只显示状态值。打开梯形图窗口，在工具条中单击 序状态按钮即可。l梯形图中显示所有操作数的值，所有这些操作数状态都是PLC在扫描周期完成时的结果。在使用梯形图监控时，STEP 7-MicroWIN 32编程软件不是在每个扫描周期都采集状态值在屏幕上的梯形图中
160、显示，而是要间隔多个扫描周期采集一次状态值，然后刷新梯形图中各值的状态显示。在通常情况下，梯形图的状态显示不反映程序执行时的每个编程元素的实际状态。但这并不影响使用梯形图来监控程序状态，而且在大多数情况下，使用梯形图也是编程人员的首选。l(2)语句表监视l 用户可利用语句表编辑器监视在线程序状态。语句表程序状态按钮连续不断地更新屏幕上的数值，操作数按顺序显示在屏幕上，这个顺序与它们出现在指令中的顺序一致，当指令执行时，这些数值将被捕捉，它可以反映指令的实际运行状态。l 实现方法是：单击工具栏上的程序状态按钮 出现图6-33所示的显示界面。其中，语句表的程序代码出现在左侧的STL状态窗口里，包含
161、操作数的状态区显示在右侧。间接寻址的操作数将同时显示存储单元的值和它的指针。图6-33 语句表监视举例l可以利用工具栏中的 按钮暂停，将当前的状态数据保留在屏幕上，直到再次单击这个按钮。l图中状态数值的颜色表示指令执行状态：黑色表示指令正确执行；红色表示指令执行有错误；灰色表示指令由于栈顶值为。或由跳转指令使之跳过而没有执行；空白表示指令未执行。l 设置语句表状态窗口的样式：用工具(Tools)”菜单中的“选项(Options)”命令，打开选项对话框，选择STL状态(STLstatus)”的选项卡，然后进行设置。6.3 三菱三菱PLC的编程软件及其使用的编程软件及其使用lSWOPC-FXGPW
162、IN-C是日本三菱公司为其生产的FX系列可编程控制器使用的编程软件，可在Windows 95982000下运行。在SWOPC-FXGPWIN-C中，提供了梯形图方式、助记符方式和SFC三种编程方式创建程序，还可以在程序中加人中文、英文注释，它还能够监控PLC运行时的动作状态和数据变化情况，而且还具有程序和监控结果的打印功能。总之，SWOPCFXGP/WIN-C软件为用户提供了程序录入、编辑和监控手段，是功能较强的PLC上位编程软件。6.3.1 软件的启动软件的启动l图 PLC类型设置对话框 l用鼠标双击桌面上的图标 就可启动SWOPC-FXGPWIN-C，点击工具栏中的“新文件”图标 ，即出现
163、起始界面并弹出PLC机型选择对话窗，如图所示，选择相应的机型，即出现如图所示的编程界面。从界面可以看到最上面是主菜单栏，接着是工具栏和程序编辑区，窗口最下面分别是状态栏和功能键栏，界面右侧有功能图快捷按钮。各按钮的功能说明如图所示。6.3.2菜单介绍菜单介绍l1工具菜单l【触点】、【线圈】、【功能】、【连线】、【清除】、【变换】，这些功能是用于绘制梯形图和梯形图编辑的。如选中某梯形图符号选项，则弹出如图所示的输入元件对话框，输入元件编号并点击【确认】即可。如是输入功能元件，还可点击对话框底部的【参照】按钮,系统将显示指令表对话框,如图所示，在这个框里可以输入元件的参数，也可点击参照，显示对应的
164、备选元件选项，如图所示。 在元件列表框中选择，输入元件号并检查设数项或改变项，点击确认按钮或按Enter键即可。l 2【功能】子菜单是用于输入功能命令，例如，传送MOV、比较CMP等命令；【变换】子菜单是将创建的梯形图进行语法检查并转换格式存入计算机中。l工具菜单中的子菜单功能可以通过选中视图菜单中的“功能图”选项，而以梯形图符号的形式出现在编辑区右侧，在绘制梯形图时可方便选用。同样，可以选用界面最下一栏的功能键栏中的功能键来绘制梯形图。l2.编辑菜单l （1）“剪切”、 “拷贝”、 “粘贴”这些菜单命令功能与一般常用软件操作相同，在此也不再赘述。 （2）“行删除”功能是线路块删除，当光标指在
165、该行的最左端，执行该命令可将该行单元中线路块删除。“行插入”功能是在光标所指行的前面插入一行。l（3）“元件名”、 “元件注释”、 “线圈注释”、“块注释”是用于标注注释的功能选项。在使用前，首先要进行注释显示设置，点击视图菜单中的“显示注释”选项或工具栏中的“注释显示设置”按钮，出现如图所示的对话框，点中要注释的项目，并设置显示范围，确认即可。如选中“元件名注释”选项时，会弹出相应的注释对话框，输入对应的注释即可。l3.视图菜单l （1）“梯形图”、“指令表”、“SFC”、“注释视图”、“寄存器”这些子菜单是用于这几种编辑视图的转换。l（2）“触点线圈列表”、“已用元件列表”、“TC设置表显
166、示”分别显示触点及线圈的使用状态、显示程序中元件的使用状态、显示程序中计数器及定时器的设置表。 l（3）“显示注释”子菜单是进行注释显示设置的，点中要注释的项目，并设置显示范围。l （4）“显示比例”可以放大显示内容 l4. PLC菜单l单击菜单“PLC”，系统显示图6-14所示PLC菜单项的下拉菜单，各子菜单项的功能如下：图. PLC下拉菜单功能项l（1）“传送”子菜单是将已创建的顺控程序成批传送到可编程控制器中。传送功能包括“读入”、“写出”及“校验”。“读入”是将PLC中的程序传送到计算机中。“写出”是将计算机中的程序发送到PLC中。“校验”是将在计算机及可编程控制器中的程序加以比较校验
167、。l在执行传送操作时， 计算机的RS232C端口及PLC之间必须用指定的缆线及转换器连接；执行完读入后,计算机中的顺控程序将被丢失,PLC模式被改变成被设定的模式,现有的顺控程序被读入的程序替代。在写出时, PLC应停止运行，程序必须在RAM或EE-PROM内存保护关断的情况下写出. 然后机动进行校验。l（2）“寄存器数据传送”子菜单将已创建的寄存器数据成批传送到PLC中。其功能包括 “读入”、“写出”以及“校验”。“读入”是将设置在PLC中的寄存器数据读入计算机中。 “写出”是将计算机中的寄存器数据写入PLC中。“校验”将计算机中的数据与PLC中的数据进行校验。l（3）“PLC存储器清除”子
168、菜单功能是用于清除PLC储存器、数据元件存储器和位元件 存储器，操作时选中要清除的选项，并确认即可。l（4）“串口设置”是用于串行通信格式的设置，当用RS232C适配器及RS命令来进行串行通信时，首先要进行通信格式的设置，通过PLC的特殊数据寄存器D8120来设定，具体参数设置参见产品说明手册。l（5）“PLC当前口令或删除”选项可用于PLC口令的设置、改变或删除。l （6）“运行中程序更改”选项可以在程序运行时将PLC的程序作部分改变，但PLC程序内存必为RAM，可被改变的程序应仅为一个电路块，限于127步，被改变的电路块中应无高速计数器的应用指令。 l（7）“遥控运行/停止”选项可以遥控可
169、编程控制器进行运行/停止操作，而无须操作PLC主机上的开关。 l （8）“PLC诊断”选项是用于显示与计算机相连的PLC状况与出错信息相关的特殊数据寄存器以及内存的内容的。 图6-15 采样跟踪参数设置对话框l（9）“采样跟踪”子菜单的目的是用采样输入输出继电器及接点，辅助继电器及接点，数据寄存器、定时器的状态、通断情况及当前值，并将各元件数值变化在时间表中加以显示。“参数设置”点击后，弹出如图所示的参数设置对话框，在其中设置采样条件，设置采样的次数、时间、元件及触发条件。采样次数可设为l到512之间，采样时间为0到200(*10毫秒)之间。l （10）“端口设置”的功能是用计算机RS232C
170、端口与PLC相连，其操作方法即在弹出的通讯设置对话框中对各参数加以设置，这里使用何种端口跟具体使用的计算机的状况有关。5. 监控测试菜单监控测试菜单l监控测试各子菜单项如图6-16所示。图6-16监控/测试下拉菜单l（1）“开始监控”选项是用于进行监控程序运行情况或停止监控程序运行的，当程序运行并处于监控状态时，若梯形图程序中的某个接点接通，则该接点处的颜色变为绿色。l（2）“进入元件监控”菜单操作命令执行后，显示元件登录监控窗口，在此登录元件，双击鼠标或按Enter键显示元件登录对话框，在此设置元件登录监控中被显示的元件。l在元件设置对话框中设置以下各项并点击登录按钮或按Enter键，在元件
171、一栏中，设置待监控的起始元件. 有效的元件为X, Y, M及特殊的M, S, T, C, D,和特殊的D, V及Z。在显示点数一栏中设置由元件不断表示的显示点数，最大登录数为48点，选择刷新屏幕表示在清除已显示元件加以检查，显示新的指定元件。l（3）“强制Y输出” 的功能是强制PLC输出端口(Y)输出ON或者OFF。选择此项，屏幕弹出强制Y输出对话框，设置好元件地址及ON/ OFF后，点击运行按钮或按Enter键,即可完成强制输出。l（4）“强制ONOFF”的功能是强行设置或重新设置PLC的位元件。执行此子菜单项后，屏幕弹出强制设置、重置对话框，在此设置元件SET/RST，点击运行按钮或按En
172、ter键，使待强制的元件得到设置或重置。其中：l-SET有效元件：X, Y, M, 特殊元件 M, S, T, C；l-RST有效元件： X, Y, M,特殊元件 M, S, T, C, D, 特殊元件 D, V, Z；l当复位字元件时，如果T或C被复位，,其位信息被关闭，当前值被清零。 如果是D、V或Z，仅仅是当前值被清零。l（5）“改变当前值” 的功能是改变PLC字元件的当前值。选择此子菜单项后，屏幕显示改变当前值对话框，对对话框中选定元件及改变值，点击运行按钮或按Enter键，选定元件的当前值则被改变。.此操作仅对字元件T、C、D及特殊D、V、Z有效。被改变的当前值要加上前缀K、H、B、
173、A，分别表示十进制数、十六进制数、二进制数或ASCII码。 图6-17 选项下拉菜单l （6）“改变设置值”菜单操作仅仅在监控时有效，在电路监控中，如果光标所在位置为计 数器或定时器，执行该命令后屏幕显示改变设置值对话框，在此设置要改变的值并点击确认 按钮或按Enter键，指定元件的设置值被改变。l （7）“显示监控数据的变化值”，点击该菜单可改变监控数据的进制，十进制数或十六进制数。l6. 选项菜单l选项菜单的下拉子菜单项如图6-17所示。l（1）“程序检查” 子菜单是用于检查语法、双线圈及梯形图错误的，也即检验命令码及其格式，检查同一元件或线圈的重复使用状况，检查梯形图电路中的缺陷，并显示
174、检查结果，如图6-18所示。注意，如果在双线圈检查或线路检查检出错误,它并不一定导致PLC或操作方面的错误，特别的，在PLC方面，双线圈并不认为是错误的它在步进梯形图中它是被允许的或有特殊用途的。l（2）“参数设置”菜单操作用于设置用户程序储存器的容量和决定元件保存的锁存范围。图 程序检查对话框l（3）“口令设置”菜单是用于设置PLC新口令、改变老口令或取消口令的操作。l（4）“PLC模式设置”菜单是用于设置PLC模式，执行此菜单项后，弹出如图所示的在对话框，在对话框中完成无电池模式的ONOFF，调制解调器的初始化，是否由输入端来控制PLC运行以及控制运行的输入端编号的设置，确认即可。l（5）
175、“串行口设置”菜单操作命令用于通讯选项设置，设置内容是数据长度、奇偶校验、停止位、波特率、协议、数目校验、传送控制过程、设置站点号、剩余时间的判断标准时间。设置在相应的对话框中完成。设置好后，在运行PLC时，数据被拷贝到特殊数据寄存器D8120D1821、D8129中。 l（6）“元件范围设置”菜单操作时，屏幕显示“元件范围设置”对话框，在此可对每个元件范围加以设置。通常而言，由PLC允许范围决定元件最大设置范围，但每个元件还可以自行设置范围。l （7）“改变PLC类型”菜单操作命令可以改变程序应用于另外类型的PLC，仅允许从低级类型改动到高级类型，不允许改变为指定目录外的类型。l （8）“选
176、择”菜单操作命令是用于设置编程的环境。在“参照”对话框中依照显示的条目加以选择。l（9）“EPROM传送”菜单项用于把程序传送到与计算机RS232C端口相连的ROM写入器中，传送功能包括设置、 读入、 写出和校验。其中设置是设置与ROM写入器相连的跳向格式。注意它必须与ROM写入器方的设置相符；读入是将ROM写入器上磁带盒中的顺控程序读入到计算机中；写出是将存在计算机中的程序写入到ROM写入器上的磁带盒中；校验是将计算机中存储的顺控程序与ROM写入器上的磁带盒中的内容加以检验比较。l注意， ROM写入器的传送格式为十六进制，当使用EPROM-8型ROM磁带盒，需要ROM适配器l（10）“字体”
177、选项用于设置梯形图中显示的字体及大小。6.3.3 FXGPWIN-C软件编程的软件编程的应用实例应用实例l本例的梯形图如图1所示。l进入FXGPWIN-C工作界面后，单击新建，选择FX2型PLC并确认后，进入程序编辑窗口。l1.输入梯形图程序l单击功能图栏快捷按钮常开触点图标，在输入元件对话框中输入X0。黄色的大光标自动后移，单击向下连线图标，将光标移到第二行的开始处，单击，输入Y0，将光标移到第一行连线后，单击常闭触点图标，输入X1，再单击，输入X2，再同样输入常闭触点Y1，单击工具条输出线圈图标，输入Y0。同样输入余下的梯形图到直到输出线圈Y1。再将光标移至母线，单击工具条功能指令图标，输
178、入END。结果如图2所示。l2.程序保存l单击“保存”图标，在弹出的对话框中，选择保存的目标盘各个地方及文件夹，给出文件名（扩展名默认为pmv），单击确认键，通常将程序保存在D或E硬盘中，以加快程序运行速度。l3.语法检查l梯形图画完后，从选项下拉菜单中选择程序检查项，选择检查项目后点击确认键，检查结果应显示无错，则语法检查通过，否则应根据提示修改程序，重新进行语法检查。l单击菜单工具中的“转换”，进行编译，若编译通过，编辑窗由图示灰色变为白色。若编译失败，可从帮助菜单得到出错原因。l也可单击视图菜单下的指令表或SFC，系统自动弹出指令编辑窗或SFC编辑窗，自动将梯形图转换成指令表或SFC。l
179、4.将梯形图下载到PLCl（1）端口设置。从PLC下拉菜单中选择端口设置，则弹出端口设置对话框，若通信电缆插在COM1口，则选择COM1，点击确认键，关闭窗口。l（2）下载程序l检查计算机的RS-232口与PLC之间已用通信电缆的连接。再从PLC下拉菜单中选择传送，再选“写出”，弹出程序下载对话框，选择下载的范围后，点“确认”后，个人计算机上的梯形图程序就传到PLC中。l（3）PLC接线图 PLC外部接线图l进行PLC的外部接线。在PLC不通电的情况下，按照梯形图程序的输入/输出点分配，进行PLC输入端与输入电器之间的连接，如图6-22所示。输出电器可暂时不接，等模拟高度通过后再连接到输出模块
180、的对应端子上。检查无误后，接通PLC电源。l（4）运行并调试程序l接通PLC上的运行开关，PLC面板上的RUN指示灯亮，表示PLC已进入运行状态。从“监控/测试”下拉菜单中选“进入元件监控”，对照梯形图，按下SB2按钮，输入继电器X000接通，观察屏幕上X001、X002、Y001、Y002的ON/OFF是否达到控制要求。如果输出不对，应回到上面第（5）步，重新修改梯形图程序，再下载到PLC中调试，直至正确。模拟调试完成后，就可进行整个系统的现场运行调试了。本本 章章 小小 结结l l(1)用编程器及编程软件对PLC编程，首先要在计算机上安装相应的编程软件，然后建立硬件连接并对通讯参数进行设置
181、，最后建立与PLC的在线联系与测试。l (2编程器及编程软件功能丰富、界面友好，且有方便的联机帮助功能。应掌握各项常用的功能。l (3)程序编辑是学习编程器及编程软件的重点，可以用打开、新建、或从PLC上装程序文件，并对其编辑修改。编辑中应熟练使用菜单、常用按钮及各个功能窗口。符号表的应用可以使程序可读性大大提高，好的程序应加注必要的标题和注释。同一程序可以用梯形图、语句表和功能块图三种编辑器进行显示和编辑，并可直接切换。 l (4)使用状态图表可以强制设置和修改一些变量的值，实现程序调试。如果程序的改变对运行情况影响很小，可以在运行模式下编辑和修改程序及参数值。程序运行监控可用以下三种方法：
182、梯形图法、功能块图法和语句表法，其中语句表监视可以反映指令的实际运行状态。l本章重点应掌握用编程软件SWOPC-FXGPWIN-C、STEP7一MicroWin 32进行程序编程和程序调试的方法。 第7章 PLC指令编程方法及编程技巧7.1 常用基本环节的编程常用基本环节的编程7.2 梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法7.3 梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法设计法7.4 梯形图的时序设计法梯形图的时序设计法7.5 梯形图的顺序控制设计法梯形图的顺序控制设计法7.1 常用基本环节的编程常用基本环节的编程l l7.1.17.1.1三三相相异异步步电电动动机机单单向向运运转转控控制制：启启- -
183、保保- -停停电路电路 7.1.2三相异步电动机可逆运转控制：三相异步电动机可逆运转控制：互锁环节互锁环节 7.1.3两台电机延时启动的基本环节两台电机延时启动的基本环节 7.1.4定时器、计数器应用程序定时器、计数器应用程序 l l1 1、定时范围的扩展、定时范围的扩展l l2 2、闪烁电路、闪烁电路 l l3 3、分频电路、分频电路7.1.5 常闭触点输入信号的处理常闭触点输入信号的处理 l l 如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入全部为常开触点来设计，然后将梯形图中相应的全部为常开触点来设计，然后将梯形图中相应的输入继电器的触点改为相反的触
184、点，即常开触点输入继电器的触点改为相反的触点，即常开触点改为常闭触点，常闭触点改为常开触点。改为常闭触点，常闭触点改为常开触点。7.2梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法l l7.2.17.2.1运货小车的工作过程控制运货小车的工作过程控制 1.1.控制控制要求要求2.2.程序程序设计设计l(1)按下启动按钮SB(I00)，小车电机正转(Q10)，小车第一次前进，碰到限位开关SQl(I01)后小车电机反转(Q11)，小车后退。l(2)小车后退碰到限位开关SQ2(I02)后，小车电机M停转。停5s后，第二次前进，碰到限位开关SQ3(I03)，再次后退。l(3)第二次后退碰到限位开关SQ2(I02
185、)时，小车停止。 7.2.2用用PLC实现对通风机的监视实现对通风机的监视 l l 用用PLCPLC设计一个对三台通风机选择运转装置设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。如果三台风机中有两台在工进行监视的系统。如果三台风机中有两台在工作，信号灯就持续发亮；如果只有一台风机工作，信号灯就持续发亮；如果只有一台风机工作，信号灯就以作，信号灯就以0 05Hz5Hz的频率闪光；如果三的频率闪光；如果三台风机都不工作，信号灯就以台风机都不工作，信号灯就以2Hz2Hz频率闪光；频率闪光；如果选择运转装置不运行，信号灯就熄灭。如果选择运转装置不运行，信号灯就熄灭。 l l根据要求，条件信号有三个，
186、即：根据要求，条件信号有三个，即：三台风机三台风机中至少有两台在运行，这时有中至少有两台在运行，这时有3 3种逻辑组合关种逻辑组合关系，如图系，如图(a)(a)所示；所示；只有一台风机在运行，只有一台风机在运行，逻辑关系如图逻辑关系如图(b)(b)所示。所示。 没有风机在运行，没有风机在运行，当这种逻辑至少有一种满足，信号灯发光，如当这种逻辑至少有一种满足，信号灯发光，如图图(c)(c)所示。所示。由以上三种逻辑关系可以绘出风机监视系统的梯由以上三种逻辑关系可以绘出风机监视系统的梯由以上三种逻辑关系可以绘出风机监视系统的梯由以上三种逻辑关系可以绘出风机监视系统的梯形图形图形图形图 7.2.3五
187、组抢答器控制设计五组抢答器控制设计1 1控制要求控制要求 设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。各队抢答必须在主持人给出题目，说了“开始”并同时按下开始控制钮后的l0s内进行，如提前抢答，抢答器将报出“违例”信号(违例扣分)。10s时间到，还无人抢答，抢答器将给出应答时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没有答完，则做答题超时处理。灯光及音响信号的意义安排如下。 音响及某台灯：正常抢答。 音响及某台灯加总台灯：违例。 音响加总台灯：无人应答及答题超时。 在一个题目回答终了后，
188、主持人按下复位按钮，抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答做好准备。l l2.2.元器件分配元器件分配输入器件输出器件其他机内器件X000：总台复位按钮Y000：总台音响M0：公共控制触点继电器X001X005：分台按钮Y001Y005：各台灯Ml：应答时间辅助继电器X010：总台开始按钮Y014总台灯M2：抢答辅助继电器M3：答题时间辅助继电器M4：音响启动信号继电器Tl：应答时限10sT2：答题时限30sT3：音响时限1s3.程序设计 7.3梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法设计法l用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器系统的功能，这种方法习惯上也称为翻翻译法译法。l将继电器控制系统电路
189、图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤 l1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。l2）确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。l3）确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位(M)和定时器(T)的地址。这两步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的位地址之间的对应关系。l4）根据上述对应关系画出梯形图。 7.4 梯形图的时序设计法梯形图的时序设计法l l7.4.1洗衣机电路设计l1.了解控制要求l
190、2.设置定时器 l3.根据上述时序图设计输出继电器的表达式 l4.设计梯形图 l此电路要求PLC的Y0输出端口控制电动机的转动和停止，Y1输出端口控制电动机的正转和反转。点动X0输入端口且在M0为ON期间，Y0、Y1变化时序如图(a)所示。l 一个周期内，Y0的时序图由2个为ON的时序图组成，前一个时序波形对应的M0为ON，T0为OFF，故表达式为 ,后一个波形对应的T1为ON，T2为OFF，故表达式为 ；这两个表达式为或的关系，所以。Y1时序图对应的M0为ON，T1为OFF，故表达式为 (其实对于洗衣机电路来说， 更加合理) 7.4.2 7.4.2简易交通灯电路设计简易交通灯电路设计简易交通
191、灯电路设计简易交通灯电路设计l1.了解控制要求 l2.设置定时器 l3.根据上述时序图设计输出继电器的表达式 l4.设计梯形图 Y0、Y1、Y2分别控制红灯、绿灯和黄灯。要求X0接通一个脉冲后，Y0Y2按图(a)所示的时序变化，10h后所有灯自动熄灭。试设计相应的梯形图程序 l一个周期内，Y0=M0T0，Y1=T0，Y2=T1 7.4.3三台电机的循环启停运转控制三台电机的循环启停运转控制 l l三台电机接三台电机接 Y001Y001、Y002Y002、Y003Y003。要求它们相隔。要求它们相隔5s5s启动，各运行启动，各运行10s10s停止。并循环。根据以上要求。绘停止。并循环。根据以上要
192、求。绘出电机工作时序图出电机工作时序图 三台电机控制梯形图三台电机控制梯形图 7.5 梯形图的顺序控制设计法梯形图的顺序控制设计法l7.5.1 S7-200系列PLC顺控制继电器指令l l7.5.2举例举例说明说明l1.程序分析l2.使用说明l3.注意事项l在该例中，初始化脉冲SM0.1用来置位S0.1，即把S0.1(步1)步激活；在步1的SCR段要做的工作是置位Q0.4、复位Q0.5和Q0.6。T37同时计时，1 s计时到后步发生转移，T37即为步转移条件，T37的常开触点将S0.2(步2)置位(激活)的同时，自动使原步S0.1复位。在步2的SCR段，要做的工作是置位Q0.2，同时T38计时
193、，20s计时到后，步从步2(S0.2)转移到步3(SO.3)。同时步2复位。l在SCR段输出时，常用特殊中间继电器SM0.0(常ON继电器)执行SCR段的输出操作。因为线圈不能直接和母线相连，所以必须借助于一个常ON的SM0.0来完成任务。 l(1) 顺控指令仅对元件S有效，状态继电器S也具有一般继电器的功能，所以对它能够使用其他指令。l(2) SCR段程序能否执行取决于该步(S)是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行。l(1)不能把同一个S位用于不同程序中，例如：如果在主程序中用了S0.1，则在子程序中就不能再使用它。l(2)在SCR段中不能使用JM
194、P和LBL指令，就是说不允许跳入、跳出或在内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令。l(3)在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。 (a)梯行图 (b)语句表l 图7-22 顺序控制指令应用程序 l(4) 在步发生转移后，所有的SCR段的元器件一般也要复位，如果希望继续输出，可使用置位/复位指令，如图中的Q0.4。l (5) 在使用功能图时，状态器的编号可以不按顺序安排 7.5.3 十字路口交通信号灯控制设计十字路口交通信号灯控制设计1.控制要求 2.输入输出地址分配 3.解决方案 （1 1）用单序列顺序功能图编程）用单序列顺序功能图编程）用单序列顺序功能图编程）用单序列顺
195、序功能图编程 （2 2）用并行序列顺序功能图编程）用并行序列顺序功能图编程）用并行序列顺序功能图编程）用并行序列顺序功能图编程l南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并立即报警。l南北红灯亮维持25s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s。20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。l东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s，再熄灭。同时南北黄灯亮， 维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。图7-24 十字路交通信号灯工作时序图l周而复始，循
196、环往复。l涉及的输入输出继电器、定时器及顺控继电器的用途及地址如表l十字路交通灯并行序列状态流程图 l十字路交通灯并形序列控制方案梯形图输入端子输出端子机内器件机内器件交通灯启动按钮：I00交通灯停止按钮I01南北红灯：Q01东西绿灯：Q02东西黄灯：Q03东西红灯：Q04南北绿灯：Q05南北黄灯：Q06S20：准备S01：南北红S02：南北绿S03、S04：南北绿闪烁S05：南北黄S11：东西绿S12、S13：东西绿闪烁S14：东西黄S15：东西红T33：南北绿灯工作25sT32、T96：南北绿灯闪烁05sT35：南北黄灯工作2sT99：东西绿灯工作20sT34、T97：东西绿灯闪烁05sT
197、98：东西黄灯工作2sC48：南北绿灯闪烁3次C49：东西绿灯闪烁3次M101：启停辅助继电器M02、M04：南北绿灯辅助继电器M11、M13：东西绿灯辅助继电器第第8章章PLC控制系统的设计与应用控制系统的设计与应用8.1 PLC应用系统设计8.2 减少减少PLC输入和输出点数的方输入和输出点数的方8.3 PLC控制系统应用实例控制系统应用实例8.4 PLC应用中的若干问题应用中的若干问题8.1 PLC应用系统设计应用系统设计l8.1.1 PLC应用系统设计的内容和原则lPLC应用系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的控制要求
198、和工艺需要，从而提高产品质量和生产效率。因此在进行PLC应用系统的设计开发过程中，应遵循以下原则：l1.硬件设计lPLC应用系统硬件设计的主要内容包括PLC机型的选择、输入输出设备的选择、控制柜的设计和控制系统各种技术文件的编写。在进行硬件设计时应注意：在满足生产工艺控制的前提下，尽可能使PLC控制系统结构简单、经济实用、维护方便。 l2.软件设计lPLC应用系统软件设计的主要内容就是编写PLC用户程序，即绘制梯形图或编写语句表。其设计的基本原则是：l(1)PLC的用户程序要做到网络段结构简明，逻辑关系清晰，注释明了，动作可靠。l(2)程序简短，占用内存少，扫描周期短。这样可以提高PLC对输入
199、的响应速度。l(3)可读性l程序可读性好，不仅可以方便设计者对程序的理解、调试，而且便于他人阅读。要做到这一点，所设计的程序要注意层次结构，尽可能清晰，采用标准化模块设计，并加注释 8.1.2 PLC系统设计调试步骤系统设计调试步骤l设计一个PLC应用系统，关键要解决的第一个问题是进行PLC应用系统的功能设计，即根据受控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。第二个问题是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。第三个问题是根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。PLC控制系
200、统设计可以按如下步骤进行。控制系统设计可以按如下步骤进行。l1.熟悉被控对象，制定控制方案l在进行系统设计之前，要深入控制现场，熟悉被控对象。l全面详细地了解被控对象的机械工作性能、基本结构特点、生产工艺和生产过程。l在分析被控对象的基础上，根据PLC的技术特点，与继电接触器控制系统、DCS系统、微机控制系统进行比较，优选控制方案。l2.确定IO点数l根据被控对象对PLC控制系统的技术指标和要求，确定用户所需的输人、输出设备，据此确定PLC的IO点数。在估算系统的IO点数和种类时，要全面考虑输入、输出信号的个数，IO信号类型(数字量模拟量)，电流、电压等级，是否有其他特殊控制要求等因素。以上统
201、计的数据是一台PLC完成系统功能所必须满足的，但具体要确定I0点数时则要按实际I0点数再向上附加20-30的备用量。PLC控制系统设计可以按如下步骤进行。控制系统设计可以按如下步骤进行。l3.选择PLC机型l选择PLC机型时应考虑厂家、性能结构、I0点数、存储容量、特殊功能等方面。l在选择过程中应注意：CPU功能要强，结构要合理，I0控制规模要适当，输入、输出功能及负载能力要匹配以及对通信、系统响应速度的要求。还要考虑电源的匹配等问题。 输入、输出点数多少是选择PLC规模大小的依据。如果是为了单机自动化或机电一体化产品可选用小型机；若控制系统较大，输入、输出点数较多，控制要求比较复杂，则可选用
202、中型或大型机。l在选择PLC IO点数的同时，还必须考虑用户存储器的存储容量。l4.选择输入输出设备，分配PLC的IO地址l根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号，列出输人输出设备与PLC的IO端子的对照表，以便绘制PLC外部I0接线图和编制程序。 PLC控制系统设计可以按如下步骤进行。控制系统设计可以按如下步骤进行。l5.设计PLC应用系统电气图纸lPLC应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路、PLC外部IO电路图、系统电源供电线路、电气元件清单以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工艺设计。
203、 l6.程序设计lPLC的程序设计，就是以生产工艺要求和现场信号与PLC编程元件的对照表为依据，根据程序设计思想，绘出程序流程框图，然后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程序注释。 编程时要注意：(1)认真分析被控对象工艺过程的控制要求，用功能流程图的形式，表示程序设计的思想，为编程做好准备。(2)根据现场信号与PLC外部电路图或PLC软继电器编号对照表以及程序功能流程图进行编程。(3)要严格遵守梯形图、指令语句表的格式规则，编写程序。PLC控制系统设计可以按如下步骤进行。控制系统设计可以按如下步骤进行。l7.系统调试l根据电气接线图安装接线，用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编辑、
204、编译、下载、调试、运行，直至运行正确。l8.建立文档l整理全部电路设计图，程序流程框图，程序清单，元器件参数计算公式、结果，列出元件清单，编写系统的技术说明书及用户使用、维护说明书。 8.2 减少减少PLC输入和输出点数的方法输入和输出点数的方法l8.2.1 减少PLC输入点数的方法l1.分时分组输入l一般控制系统都存在多种工作方式，但各种工作方式又不可能同时运行。所以可将这几种工作方式分别使用的输入信号分成若干组，PLC运行时只会用到其中的一组信号。因此，各组输入可共用PLC的输入点，这样就使所需的PLC输入点数减少。l分时分组输入l如图所示，系统有“自动”和“手动”两种工作方式。将这两种工
205、作方式分别使用的输入信号分成两组：“自动输入信号“S1S8”、 “手动”输入信号“Q1Q8”两组输入信号共用PLC输入点I00I07(如S1与Q1共用PLC输入点I00)。用“工作方式”选择开关SA来切换“自动”和“手动”信号输入电路，并通过I10让PLC识别是“自动”信号，还是“手动”信号，从而执行自动程序或手动程序。图2 输入触点的合并l图中的二极管是为了防止出现寄生电路，产生错误输入信号而设置的。假设图中没有这些二极管，当系统处于“自动”状态，若Ql、Q2、S1闭合，S2断开，这时电流从L+端子流出，经Sl、Q1、Q2形成寄生回路流人I01端子，使输入继电器I01错误地接通。因此，必须串
206、入二极管切断寄生回路，避免错误输入信号的产生。l2.输入触点的合并l 如果某些外部输入信号总是以某种“与或非”组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的触点在可编程序控制器外部串、并联后作为一个整体输入可编程序控制器，只占可编程序控制器的一个输入点。l3.将信号设置在可编程序控制器之外l系统的某些输入信号，如手动操作按钮、保护动作后需手动复位的电动机热继电器FR的常闭触点提供的信号，可以设置在可编程序控制器外部的硬件电路中。某些手动按钮需要串接一些安全联锁触点，如果外部硬件联锁电路过于复杂，则应考虑仍将有关信号送人可编程序控制器，用梯形图实现联锁。8.2.3 减少减少PLC输出点数的方法输
207、出点数的方法l1.矩阵输出l图中采用8个输出组成4x4矩阵，可接16个输出设备。要使某个负载接通工作，只要控制它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。要使负载KMl得电，必须控制QO0和QO4输出接通。因此，在程序中要使某一负载工作均要使其对应的行与列输出继电器都要接通。这样用8个输出点就可控制16个不同控制要求的负载。l应该特别注意：当只有某一行对应的输出继电器接通，各列对应的输出继电器才可任意接通； 或者当只有某一列对应的输出继电器接通，各行对应的输出继电器才可任意接通的。否则将会出现错误接通负载。因此，采用矩阵输出时，必须要将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中，否则无法控制。l2
208、.分组输出l 当两组负载不会同时工作，可通过外部转换开关或通过受PLC控制的电器触点进行切换，这样PLC的每个输出点可以控制两个不同时工作的负载，如图所示。 KMl、KM3、KM5，KM2、KM4、KM6这两个组不会同时接通，可用外部转换开关SA进行切换。l3.并联输出l 当两个通断状态完全相同的负载，可并联后共用PLC的一个输出点。但要注意PLC输出点同时驱动多个负载时，应考虑PLC点的驱动能力是否足够。l4.负载多功能化l 一个负载实现多种用途。例如在传统的继电器电路中，一个指示灯只指示一种状态。而在PLC系统中，利用PLC编程功能，很容易实现用一个输出点控制指示灯的常亮和闪烁，这样一个指
209、示灯就可表示两种不同的信息，从而节省了输出点数。l5.某些输出设备可不用PLC控制l 系统中某些相对独立、比较简单的部分可考虑直接用继电器电路控制。l 8.3 PLC控制系统应用实例控制系统应用实例l8.3.1 PLC在控制驱动进给装置中的应用l8.3.2 可编程控制器在电镀生产线上的应用8.3.1 PLC在控制驱动进给装置中的应用在控制驱动进给装置中的应用l1.工艺要求l一由交流电机驱动的往复运行进给装置，由PLC控制，其工艺要求如下。分自动运行和手动操作两种情况。当自动运行时，选择开关打在自动档，按下运行键，电机运转使进给装置自动右行，碰右限位SQl后，再延时3s，掉头返回左行。碰左限位S
210、Q2后，再延时5s，掉头右行，自动循环，直到按下“停止”按钮后停止。手动时，有两个按钮，分别负责点动左行、点动右行。即按钮按下电机运行，手放掉即停止。l自动或手动状态时另有指示灯显示，且要求手动和自动互锁。 l2.设计主电路原理图lFU：熔断器，一般为防止过载电流、短路电流用，其容量可取比额定电流大一些。l QS：隔离开关或闸刀开关。l QF：自动空气开关，也称低压断路器，过流或短路时自动跳闸，容量选择应小于FU。l lKM：正转用交流接触器。l 2KM：反转用交流接触器。l M：这里的主控对象是交流电动机。l FR：热继电器，以检测电机是否过热。l 一个电机要正反转，必须有两个接触器分别控制
211、，在这个简单的系统中，只有电机的正反转受PLC的控制，故1KM、2KM由PLC输出点驱动。热继电器作为检测电机是否过热的电器，用来保护电机不致烧坏，作为PLC的一个输入点。图中的各种其他电器均按M的功率大小选取。l3设计PLC输入输出原理图l我们先列出所有PLC输入点、输出点。注意，驱动1KM、2KM的PLC输出点一般用继电器隔离。但如果1KM、2KM功率较小，其线圈工作电流小于lA，则PLC输出(继电器方式)触点可直接驱动1KM、2KM，如图所示。l注意，输入点采取直流输入方式，使用PLC内部24V电源。一般24V正端接输入公共端，24V负端接直流输入COM端。但各生产厂家以及不同型号的PL
212、C不尽相同，读者要看该PLC的内部接线原理图，才能确定。l 输出点采用相同电源的输出，如1KM、2KM的线圈，均采用AC220V电源，可合用一个COM端。另外，如该系统所用交流接触器均为小功率的，可直接由PLC输出点驱动。Ll、L2为显示灯，用6V直流电源。l4梯形图的设计l梯形图的编制，一般以一个输出编一个子梯形图。每个输出点只能输出一次(在步进指令中除外)，因此，使用过的输出点不能重复使用。复杂的大系统中所使用过的中间继电器、定时器、计数器等必须列出清单，以防止今后修改程序时，因重复使用而出现故障。l (1)Y31：电机正转右行，1KM工作，其梯形图如图8-9所示。l 电机正转（Y31为1
213、）分两方面内容：自动状态和手动状态。l SA1是自动/手动选择开关，输入点为PLC的X7。当X71时，选择自动状态，X70时，为手动状态。在梯形图中分别代表自动、手动两条不同的支路。l 自动时，按开始健X11运行，且由Y31自保，第二次及以后的循环时，则由左限位经T50延时5s后再输出信号，代替Xll，因此并联在Xl的位置下。手动时，只要按下按钮SB3，即X31，则电机右行，手放，即停。图 电机正转（右行）梯形图l不管是手动还是自动状态时，以下三种情况电机都将停转，所以他们串联在Y31之前。l其一，当电机过热时，热继电器FR动作，X8l，使Y3l0，电机停转。其二，当电机右行碰右限位SQl时，
214、X51，电机停转。其三，电机可逆运行时，正反接触器必须互锁，所以Y32l时，Y31必须为零。l(2)Y32：电机反转左行，2KM工作，其梯形图如图所示 l电机反转左行梯形图同右行类似，也分为自动、手动两条支路，最终汇合。热继电器动作、正反转的互锁、碰左限位等这些动作均要求绝对停车。要单独左行时，可选择手动，再用点动方式左行。当自动状态时，则由右限位得电后延时3s再左行。l(3)Y33、Y34：分别代表自动灯显示Ll、手动灯显示L2,梯形图如图 .l Ll灯亮表示选择自动运行，L2灯亮表示选择手动工作，它们的输出仅与选择开关X7的取向有关。l (4)最后是将以上梯形图译成语句，通过编程器输入PL
215、C中。 8.3.2 可编程控制器在电镀生产线上的应可编程控制器在电镀生产线上的应用用l1.电镀工艺要求l2.控制流程1电镀工艺要求电镀工艺要求l电镀生产线有三个槽，工件由可升降吊钩的行车移动，经过电镀、镀液回收、清洗工序，实现对工件的电镀。工艺要求是：工件放人电镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回电镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，再放人清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。2.控制流程控制流程l电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行。同时行车和吊钩的正反向运行均能实现点动控制，以便对设备进行调整和检修
216、。l 行车自动运行的控制过程是：行车在原位，吊钩下降在最下方时，行车左限位开关SQ4、吊钩下限开关SQ6被压下动作，操作人员将电镀工件放在挂具上，即准备开始进行电镀。电镀生产线的自动工作状态流程图如图所示。l (1)吊钩上升l (2)行车前进l(3)吊钩下降l(4)定时电镀 l(5)吊钩上升 l(6)定时滴液 l(7)行车后退 3.PLC的选型的选型l 根据上图的自动工作状态流程图，PLC控制系统的输入信号有14个，均为开关量。其中各种单操作按钮开关6个，行程开关6个，自动、手动选择开关2个(占两个输入接点)。lPLC控制系统的输出信号有5个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KMl、KM2
217、，2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4，1个用于原位指示。控制系统选用FX2N-32MR-00l，I/O点数各为16点，可以满足控制要求，且留有一定裕量。4.I/O地址编号及接线图地址编号及接线图l将14个输入信号、5个输出信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址。表8-3是外部I/O信号与PLC的I/O接点地址编号对照表。l可绘出I/O接线图 如下图示，5.程序设计程序设计l电镀生产线的PLC控制程序包括点动操作和自动操作两部分。 l（1）点动操作l点动操作有行车的进、退操作，吊钩的升、降操作。点动操作程序如图所示梯形图的起始处至标号PO之间的程序段 l（2
218、）自动控制l图示其工作过程是典型的顺序控制，主要由单序列构成，一般采用移位指令来实现顺序控制较为方便。另外，考虑到生产中急停或停电后，希望能通过点动操作来完成剩下的工序或者返回原位，因此辅助继电器采用非停电保持型的通用继电器即可。定时器也采用普通型定时器。自动控制程序如图所示梯形图中条件跳转指令CJ P1P1程序段。8.4 PLC应用中的若干问题应用中的若干问题l8.4.1 PLC的工作环境l1.温度 PLC要求环境温度在055。安装时不能把发热量大的元件放在PLC下面。 PLC四周通风散热的空间应足够大。开关柜上、下部应有通风的百叶窗。l2.湿度 为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度一般
219、应小于85%(无疑露)。l3.振动 应使PLC远离强烈的振动源。可以用减振橡胶来减轻柜内和柜外产生的振 动的影响。 l4.空气 如果空气中有较浓的粉尘、腐蚀性气体和盐雾，在温度允许时可以将PLC封闭，或者将PLC安装在密闭性较好的控制室内，并安装空气l净化装置。l8.4.2 对电源的处理l电源是干扰进入可编程序控制器的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗 耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在可编程序控制器的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，如图所示。隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰，提高抗高频共模干扰能力，
220、屏蔽层应可靠接地。l在电力系统中，使用220V的直流电源(蓄电池)给PLC供电，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能保证PLC的正常工作；动力部分、控制部分、PLC、IO电源应分别配线，隔离变压器与PLC和与I0电源之间应采用双绞线连接；外部输入电路用的外接直流电源最好采用稳压电源，那种仅将交流电压整流滤波的电源含有较强的纹波，可能使PLC接收到错误的信息。 PLC的供电系统一般采用下列几种方案。的供电系统一般采用下列几种方案。 l1.使用隔离变压器的供电系统l图所示为使用隔离变压器的供电系统图，控制器和IO系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。这样当某一部分
221、电源出了故障时，而不会影响其它部分，如输入、输出供电中断时控制器仍能继续供电，提高了供电的可靠性。l2.使用UPS供电系统l间断电源UPS是电子计算机的有效保护装置，当输入交流电失电时，UPS能自动切换到输出状态继续向控制器供电。 l3.双路供电系统l为了提高供电系统的可靠性，交流供电最好采用双路，其电源应分别来自两个不同的变电站。当一路电路出现故障时，能自动切换到另一路供电。 图8-23 双路供电系统8.4.4 安装与布线的注意事项安装与布线的注意事项 l数字量信号一般对信号电缆无严格的要求，可选用一般电缆，信号传输距离较远时，可选用屏蔽电缆。模拟信号和高速信号线(如脉冲传感器、计数码盘等提
222、供的信号)应选择屏蔽电缆。通信电缆对可靠性的要求高，有的通信电缆的信号频率很高(如大于等于10MHz)，一般应选用专用电缆(如光纤电缆)，在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。图8-24 感性输入/输出的处理lPLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、变频器、高频焊机和大型动力设备等。PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLC应远离动力线(二者之间的距离应大于200mm)。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。l 信号线与功率线应分开走线，电力电缆应单独走线，不同类型的线应分别装入不同的电缆管或电缆槽中，并
223、使其有尽可能大的空间距离，信号线应尽量靠近地线或接地的金属导体。 8.4.4 安装与布线的注意事项安装与布线的注意事项l 当数字量输入、输出线不能与动力线分开布线时，可用继电器来隔离输入输出线上的干扰。当信号线距离超过300m时，应采用中间继电器来转接信号，或使用PLC的远程I0模块。l IO线与电源线应分开走线，并保持一定的距离。如不得已要在同一线槽中布线，应使用屏蔽电缆。交流线与直流线应分别使用不同的电缆；如IO线的长度超过300m时，输入线与输出线应分别使用不同的电缆；数字量、模拟量I0线应分开敷设，后者应采用屏蔽线。如果模拟量输入输出信号距离PLC较远，应采用420mA或010mA的电
224、流传输方式，而不是易受干扰的电压传输方式 l 传送模拟信号的屏蔽线，其屏蔽层应一端接地，为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽层电阻的110，并将屏蔽层两端接地。如果无法设置电位均衡线，或只考虑抑制低频干扰时，也可以一端接地。l 不同的信号线最好不用同一个插接件转接，如必须用同一个插接件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰 。8.4.5 PLC的接地的接地l良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件，PLC一般应最好单独接地，与其它设备分别采用各自独立的接地装置（见图a）。如果实在做不到，也可以采用公共接地方式，可与其它弱电设备共用一个接地装置（如
225、图b）。但是，禁止使用串联接地的方式（见图c），或者把接地端子接到一个建筑物的大型金属框架上，因为这种接地方式会在各设备间产生电位差，可能会对PLC产生不利影响。PLC接地导线的截面应大于2mm2，接地电阻应小于100。8.4.6 冗余系统与热备用系统冗余系统与热备用系统 l 在冗余控制系统中，整个PLC控制系统(或系统中最重要的部分，如CPU模块)由两套完全相同的“双胞胎”组成。是否使用备用的IO系统取决于系统对可靠性的要求。两块CPU模块使用相同的用户程序并行工作。其中一块是主CPU，另一块是备用CPU。后者的输出是被禁止的。当主CPU失效时，马上投入备用CPU。这一切换过程是用所谓冗余处
226、理单元RPU(Redundant Processing Unit)控制的(见图a)。IO系统的切换也是用RPU完成的。在系统正常运行时，由主CPU控制系统的工作，备用CPU的IO映象表和寄存器通过RPU被主CPU同步地刷新。接到主CPU的故障信息后，RPU在13个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。l另一类系统没有冗余处理单元RPU。两台CPU用通信接口连在一起(见图b)。当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU。这一切换过程一般不是太快。这种结构较简单的系统叫做热备用系统。8.4.7输入输出端口的保护输入输出端口的保护l PLC自带的输入口电源一般为直流24V，技术手册提供的输入口可承受
227、的浪涌电压一 般为35V0.5s，这是直流输入的情况。交流输入时输入额定电压一般为数十伏，因而当输入口接有电感类器件，有可能感应生成大于输入口可承受的电压，或输入口有可能窜入高于输入口能承受的电压时，应当考虑输入口保护。在直流输入时，可在需保护的输入口上反并接稳压二极管，稳压值应低于输入口的电压额定值。在交流输入时，可在输入口并入电阻与电容串联的组合。l。在直流输入时，可在需保护的输入口上反并接稳压二极管，稳压值应低于输入口的电压额定值。在交流输入时，可在输入口并入电阻与电容串联的组合。l输出口的保护与PLC的输出器件类型及负载电源的类型有关。保护主要针对输出为电感性负载时，负载关断产生的可能
228、损害可编程控制器输出口的高电压。保护电路的主要作用是抑制高电压的产生。当负载为交流感性负载时，可在负载两端并联压敏电阻，或者并联阻容吸收电路 l如图示8.4.7 PLC用于继电器用于继电器-接触器控制系统改造中对若干接触器控制系统改造中对若干技术问题的处理技术问题的处理l 1输入电路处理l (1)停车按钮用常闭输入，PLC内部用常开，以缩短响应时间。l (2)将热继电器的触点与相应的停车按钮串联后一同作为停车信号，以减少输入点。系 统中的电机负载较多时，输入点节约潜力很大。l 2输出电路处理l (1)负载容量不能超过允许承受能力，否则一会损坏输出器件，二会降低寿命。l (2)输出回路加装熔断器
229、。l (3)输出回路中重要互锁关系，除软件互锁外，硬件必须同时互锁。l 3程序设计中要充分考虑PLC串行扫描方式与继电器接触器并行运行方式上的差异，要以满足原系统的控制功能和目标为原则，在应用时不要将原继电控制线路生搬硬套。以免不能正常运行。8.4.7 PLC用于继电器用于继电器-接触器控制系统改造中对接触器控制系统改造中对若干技术问题的处理若干技术问题的处理l 4延时断开时间继电器的处理。实际控制中，延时有通电延时，也有断电延时。但PLC的定时器为通电延时，要实现断电延时，还必须对定时器进行必要的处理，具体方法可参见相关内容。l 5现场调试前的模拟调试运行。用PLC改造继电器控制，并非两种控
230、制装置的简单代换。由于原理结构上的差异，仅仅根据对逻辑关系的理解编制的程序不一定正确，更谈不上是完善的。能否完全取代原系统的功能，必须由实验验证。因此，现场调试前的模拟调试运行是不可缺少的环节。 l 6改造后试运转期间的跟踪监测、程序的优化和资料整理。仅仅通过调试试车还不足以暴露所有的问题，因此，设备投入运行后，负责改造的技术人员应跟班作业，对设备运行跟踪监测，一方面可及时处理突发事件，另一方面可发现程序设计中的不足，对程序进行修l改、完善和优化，提高系统的可靠性。第第9章章 PLC的网络通讯的网络通讯l9.1 PLC网络通讯概述网络通讯概述l9.2 S7200系列系列PLC与计算机设备的通信
231、与计算机设备的通信l9.3 S7-200系列系列PLC自由口通信自由口通信l9.4 网络通信运行网络通信运行9.1.1 网络通讯的基本概念网络通讯的基本概念1.网络结构（1）链接结构 链接结构按信息在设备间的传送方向可分 为单工通信、半双工通信、全双工通信三种l（2）联网结构 2. 并行通信与串行通信并行通信与串行通信 l并行通信是指所传送数据的各位同时发送或接收 .特点是数据传送速度快。但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。l串行通信是指所传送的数据按顺序一位一位地发送或接收远的场合特点是通信线路简单，需要的信号线少，最少的只需要两根线(双绞线)，故成本低，但是传送速度比并行
232、通信慢，适用于距离较远的场合 3传输速率传输速率l数据在网络中的传输速度称为波特率，波特率测量在某一特定时间内传输的数据量。它用每秒传送的二进制位数表示，其符号为bits或bps。通常以千波特（kbps）、兆波特（Mbps）为单位。9.1.2 网络配置网络配置1硬件配置 (1)通信接口 RS232接口 RS422接口 RS485接口 (2)通信介质 数据传送的介质主要有双绞线、同轴电缆和光 缆，如果传送距离较远，还可以利用电话线，其他介质如电磁波、红外线、微波等应用较少。l2软件配置 软件一般分为两类，一类是系统编程软件，用以实现计算机编程，并把程序下载到PLC，且监控PLC的工作状态。如西门
233、子公司的STEP7-MicroWIN编程软件。另一类为应用软件，各用户根据不同的开发环境和具体要求，用不同的编程语言编写的通信程序。 92 S7200系列系列PLC与计算与计算 机设备的通信机设备的通信l9.2.1 S7-200系列CPU的通信性能 1.SIEMENS公司的网络层次结 2.S7-200系列的通信协议 3.通信设备 （1）通信端口 （2）网络连接器 （3）通信电缆(1)PPI协议（点对点接口协议）lPPI(Point-to-PointInterface)协议是SIEMENS公司专门为S7-200系列PLC开发的通信协议，是主/从协议，即主站可对网络中的其他设备发出初始化请求，从站
234、只是响应来自主站的初始化请求，不能对网络中的其他设备发出初始化请求。(2)自由口协议l自由口协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式，可以用自定义的通信协议连接多种智能设备。 针脚号脚号 PROFIBUS名称名称 端口端口0端口端口11屏蔽逻辑地224V地逻辑地3RS-485信号BRS-485信号B4发送申请RTS(TTL)55V地逻辑地6+5V+5V，100串联电阻7+24V+24V8RS-485信号ARS-485信号A9不用10位信号选择连接器外壳屏蔽机壳接地PLC与计算机通信示意图 (a)计算机与PLC的连接 (b)PC/PPI电缆上的DIP开关 (c)DIP开关的设置92
235、2 个人计算机与个人计算机与S7-200CPU之间的联网通信之间的联网通信l1建立通信方案 （1）主站与从站之间的连接形式：单主站还是多主站，可通过软件组态进行设置 （2）站号：站号是网络中各个站的编号，网络中的每个设备(PC，PLC，HMI等)都要分配惟一的编号(站地址)。 l2参数组态 在自动控制领域中指控制系统硬、软件的配置过程。在编程软件STEP 7 MicroWIN32中，对通信硬件参数进行设置，即通信参数组态 9.3 S7-200系列系列PLC自由口通信自由口通信l9.3.1 相关的特殊功能寄存器l1.自由端口的初始化l2.自由口通信时的中断事件端口0端口1描述SMB30的数据格式
236、SMB130的数据格式SM30.6和SM30.7奇偶校验选择SM130.6和SM130.7奇偶校验选择PP: 00 = 无校验01 = 偶检验10 = 无校验11 = 奇校验SM30.5每个字符的有效数据位SM130.5每个字符的有效数据位D： 0 = 每字符8位1 = 每字符7位SM30.2SM30.4波特率选择SM130.2SM130.4波特率选择BBB： 000 = 38400(CPU212为19200)001 = 192000 010 = 9600011 = 4800 100=2400101 = 1200 110 = 600111 = 300SM30.0和SM30.1通信协议选择SM1
237、30.0和SM130.1信协议选择Mm 00 = PPI协议（PPI/从站模式）01 = 自由口通信协议10 = PPI主站模式11 = 保留（缺省PPI/从站模式）每种设置有1个停止位l(1)中断标志位 lSM45和SM46分别表示H O和H I处于发送空闲状态。l(2)中断事件l在S7-200的中断事件中，与自由口通信有关的中断事 件如下。l 中断事件8：通信端口0单字符接收中断。l 中断事件9：通信端口0发送完成中断。l 中断事件23：通信端口0接收完成中断。l 中断事件25：通信端口1单字符接收中断。l 中断事件26：通信端口1发送完成中断。l 中断事件24：通信端口1接收完成中断。9
238、.3.2.自由口通信指令自由口通信指令1.数据接收指令RCV 在梯形图中，数据接收指令以功能框的形式表示，指令名称为RCV。在语句表中，数据接收指令的指令格式为：RCV TBL，PORTl可以通过中断的方式接收数据，在接收字符数据时，有如下两种中断事件产生。(1)利用字符中断控制接收数据(2)利用接收结束中断控制接收数据 注意：如果出现超时和奇偶校验错误，则自 动结束接收过程。l2数据发送指令XMTl在梯形图中，数据发送指令以功能框的形式编程，指令的名称为XMT。在语句表中，数据接收指令的指令格式为：XMT TABLE，PORT。 9.3.3自由口通信的应用举例自由口通信的应用举例l 如图所示
239、，用 S7-200CPU222接收来自条码阅读器的数据 l通信要求 l来自条码阅读器的数据(ASCII码)，经条码解码器翻译后，通过自由口通信模式将数据传送到CPU222，以便程序调用。l在CPU222内设置两个数据接收缓冲区：缓冲区0和缓冲区1，用于存储条码信息。在接收到回车键的字符(编码为16#10)后，向另一个缓冲区存储新读入的条码信息。l用Q0.0和Q0.1指示新读入的条码所在的缓冲区。l 通信参数设定：波特率为9600bps，无奇偶校验，每个字符8位。l程序框图如图所示 l 主程序：初始化程序。l 子程序0：SBR0接收条码信息。l 中断程序0：INT0在数据缓冲区0接收。 l 中断
240、程序1：INTl在数据缓冲区1接收。l 主程序的STL为：l LD SM0.1 第一次扫描SM0.1=1l CALL 0 调子程序0l LD SM0.7 如果工作方式开关在TERM位置，则设置PPI通信协议l = SM30.0 如果工作方式开关在RUN位置，则设置自由口通信协议l MEND 主程序结束l子程序0的STL为：l SBR0 准备接收条码l MOVB +9，SMB30 设置通信参数：9600bps，无奇偶校 验，8位字符l MOVD &VBl00，VD50 指针指向数据缓冲区0l MOVD &VB200，VD60 指针指向数据缓冲区ll MOVD VD50，VD56 VD56也指向缓
241、冲区0l MOVW +0，VW54 清除数据缓冲区0的字符计数器(VW54作为字符计数器)l ATCH +0，8 建立单字符接收中断事件8与中断程序0的连接l MOVB +1，QB0 置Q0.1=0，Q0.0=1l ENI 开中断l RET 结束子程序0l 中断程序0的STL为；l INT 0 数据缓冲区0接收l MOVB SMB2，*VD56 字符装入缓冲区0l 1NCD VD56 指针加1l 1NCW VW54 字符计数器加1l LDB= SMB2，16#10 如果字符是LF(回车符，编码为16#10)，则l MOVD VD60，VD66 使指针VD66指向数据缓冲区1l MOVW +0，
242、VW64 清除数据缓冲区1的字符计数器(VW64作为字符计数器)l ATCH +1，8 建立单字符接收中断事件8与中断程序1的连接l MOVB +2，QB0 置QO.1=1，Q0.0=0l RETI 中断程序0结束l 中断程序1的STL为：l INT 1 数据缓冲区1接收l MOVB SMB2，*VD56 字符装入数据缓冲区1l 1NCD VD66 指针加1l 1NCW VW64 字符计数器加1l LDB= SMB2，16#10 如果字符是LF，则l MOVD VD50，VD56 使指针VD56指向数据缓冲区0.l MOVW +0，VW54 清除数据缓冲区0的字符计数器l ATCH +0，8
243、建立单字符接收中断事件8与中断程序0的连接l MOVB +1，QB0 置Q0.1=0，Q0.0=1 l RETI 中断程序1结束9.4 网络通信运行网络通信运行l9.4.1 控制寄存器和传送数据表l1控制寄存器l2传递数据表的格式及定义l在S7-200的特殊继电器SM中，SMB30（SMBl30）用于设定通信端口0（通信端口1）的通信方式。由SMB30（SMBl30）的低2位决定通信端口0（通信端口1）的通信协议（PPI从站、自由口、PPI主站）。只要将SMB30（SMBl30）的低2位设置为2#10，就允许该PLC主机为PPI主站模式，可以执行网络读写指令。9.4.2网络运行指令网络运行指令
244、l说明：l(1)数据表最多可以有16个字节的信息，同时最多可激活8条NETR和NETW指令l(2)操作数类型：l TABLE：VB，MB，*VD，*AC；l PORT：0，1l(3)设定ENO=0的错误条件：SM43(运行时间)，0006(间接寻址错误)。9.4.3 网络读写举例网络读写举例 l1系统功能描述 如图所示，某产品自动装箱生产线将产品送到4台包装机中的一台上，包装机把每10 个产品装到一个纸板箱中，一个分流机控制着产品流向各个包装机(4个)。CPU 221模块用于控制打包机。一个CPU 222模块安装了TD 200文本显示器，用来控制分流机 2操作控制要求 站点6要读写4个远程站(站2、站3、站4、站5)的状态字和计数值。CPU222通信端口号为00从VB200开始设置接收和发送缓冲区。接收缓冲区从VB200开始，发送缓冲区从VB 300开始，具体分区见表 lCPU 222用NETR指令连续地读取每个打包机的控制和状态信息。每当某个打包机装完100箱，分流机(CPU222）会用NETW指令发送一条信息清除状态字。下面以站2打包机为例，编制其对单个打包机需要读取的控制字节、包装完的箱数和复位包装完的箱数的管理程序。分流机CPU 222与站2打包机进行通信的接受发送缓冲区划分见表 l3程序设计 网络站6通过网络读写指令管理站2的程序及其注释
