過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用2016第五章

1、第五章 可編程控制器5.1 繼電器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)5.1.1 5.1.1 常用元件常用元件1 1、檢測元件（輸入部分）、檢測元件（輸入部分） 用于操作指令及受控量的檢測，并將其轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號。1) 1) 按鈕和手動(dòng)開關(guān)按鈕和手動(dòng)開關(guān)作用：用于操作指令的檢測常開型按鈕NONO常閉型按鈕NCNC復(fù)合型按鈕按鈕開關(guān)(帶鎖/自鎖型按鈕) )手動(dòng)開關(guān)2)自動(dòng)檢測開關(guān)作用：用于工藝信號檢測,并將其轉(zhuǎn)換為開關(guān)量動(dòng)作.分類及表示符號： 行程開關(guān)（限位開關(guān)）、接近開關(guān) 信號檢測開關(guān) 例如溫度、壓力、流量、液位檢測開關(guān)；電流、電壓、轉(zhuǎn)速檢測開關(guān)等。過熱開關(guān)nn速度開關(guān)TT溫度開關(guān)PP壓力開關(guān)2 2、控制元件（邏輯部

2、分）、控制元件（邏輯部分） 按照控制要求，對檢測部分送來的開關(guān)量信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算或延時(shí)等操作，并將結(jié)果送至執(zhí)行部分。1)1) 中間繼電器中間繼電器作用：用于邏輯運(yùn)算及觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展與驅(qū)動(dòng)。構(gòu)成：由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)部分等組成。 構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理示意圖中為1對常開（NO）和1對常閉（NC）觸點(diǎn)。橋式動(dòng)觸頭靜觸頭靜觸頭 構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理i / I線圈控制可以是24VDC、220VAC、380VAC。 構(gòu)成及工作原理構(gòu)成及工作原理i / I 表示符號：R繼電器線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)l構(gòu)成及工作原理2) 時(shí)間繼電器作用：用于延時(shí)操作。 構(gòu)成：由電磁機(jī)構(gòu)、延時(shí)裝置和觸點(diǎn)等部分組成。

3、表示符號：TR繼電器線圈延時(shí)閉合，瞬時(shí)斷開延時(shí)斷開，瞬時(shí)閉合瞬時(shí)閉合，延時(shí)斷開瞬時(shí)斷開，延時(shí)閉合KT繼電器觸點(diǎn)3 3、執(zhí)行元件（輸出部分）、執(zhí)行元件（輸出部分） 作用：用于驅(qū)動(dòng)受控對象動(dòng)作。 1) 接觸器作用：用于接通或斷開主電路或大容量控制電路。線圈電壓：DC24V，AC220V，AC380V。表示符號：K接觸器線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)主觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn) 2) 電磁閥 作用：用于流體管路的控制。 分類：按動(dòng)作形式分為帶電打開和帶電關(guān)閉。 線圈電壓：DC24V，AC220V 表示符號：帶電關(guān)閉，失電打開帶電打開，失電關(guān)閉電磁線圈閥門FOFC5.1.2 5.1.2 繼電器式控制系統(tǒng)簡介繼電器式控制系統(tǒng)簡

4、介1 1、報(bào)警系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng) 主要起自動(dòng)監(jiān)視作用。當(dāng)工藝參數(shù)偏離規(guī)定值或運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出聲光信號，以便提醒操作人員采取措施，使生產(chǎn)正常進(jìn)行。2 2、聯(lián)鎖系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)1) 作用 實(shí)現(xiàn)異常情況的自動(dòng)處理及特定過程的順序操作。2) 分類 由工藝參數(shù)偏離規(guī)定范圍引發(fā)的聯(lián)鎖；保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備之間正常聯(lián)絡(luò)所需的聯(lián)鎖。5.1.35.1.3 繼電器式控制線路分析方法繼電器式控制線路分析方法11直觀分析法直觀分析法 1 1、分析步驟：、分析步驟： 1）了解動(dòng)作要求，即輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系； 2）分清輸入、輸出及中間環(huán)節(jié)； 3）分析線路（直接讀圖）； 4）繪制圖表。 一、組合型線路的分析一、組合型線

5、路的分析 2 2、分析舉例（、分析舉例（1 1）：）： 某控制系統(tǒng)的動(dòng)作要求如下： 1）開關(guān)SW1閉合時(shí)，關(guān)閉A閥和B閥； 2）檢測開關(guān)SW2閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 3）檢測開關(guān)SW3閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 同時(shí)要求開關(guān)閉合時(shí)時(shí)，相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。 注：A、B兩閥均為帶電關(guān)閉。 控制系統(tǒng)線路圖如下圖(自然狀態(tài)未上電)：R1、R2、R3不帶電，AL1、AL2、AL3不亮，VS1、VS2、不帶電，A、B閥打開。R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥SW1SW2LSW3n 1 1）系統(tǒng)上電，各元件狀態(tài)無變化。）系統(tǒng)上電，各元件狀態(tài)無變化

6、。R1、R2、R3不帶電，AL1、AL2、AL3不亮，VS1、VS2、不帶電，A、B閥打開。即狀態(tài)未改變。R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 2）SW1閉合時(shí)：閉合時(shí)：R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n AL1亮、亮、R1帶電帶電R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n R1的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(R1-1閉合閉合)R1AL1R2AL2R3AL3VS2

7、VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n VS2帶電，帶電，B閥關(guān)閉閥關(guān)閉R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 同時(shí)經(jīng)同時(shí)經(jīng)R2-1、R3-1使使VS1帶電，帶電，A閥關(guān)閉閥關(guān)閉R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 3）SW1斷開，斷開，AL1滅，滅，R1失電失電R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n R1-1復(fù)原斷開，

8、復(fù)原斷開，VS1、VS2失電，失電，A、B閥打閥打開開R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 4）SW2閉合時(shí)：閉合時(shí)：AL1R1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n AL2亮、亮、R2帶電帶電R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n R2的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(R2-1斷開，斷開，R2-2閉合閉合)R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R

9、2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n R2-2閉合使閉合使VS1帶電，帶電，A閥關(guān)閉閥關(guān)閉R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 5）SW2斷開，系統(tǒng)復(fù)原。斷開，系統(tǒng)復(fù)原。R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 6）SW3閉合時(shí)：閉合時(shí)：R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n AL3亮、亮、R3帶電帶電R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1

10、R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n R3的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(R3-1斷開，斷開，R3-2閉合閉合)R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n R3-2閉合使閉合使VS1帶電，帶電，A閥關(guān)閉閥關(guān)閉R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 7）SW3斷開，系統(tǒng)復(fù)原。斷開，系統(tǒng)復(fù)原。R1AL1R2AL2R3AL3VS2VS1R1-1R2-2R3-2R2-1R3-1B閥A閥LNSW1SW2LSW3n 動(dòng)作表動(dòng)作表

11、VS2VS1AL3AL2AL1R3R2R1SW3SW2SW1說 明AL3亮A開、B關(guān)01100100100AL2亮A開、B關(guān)01010010010AL1亮A、B全關(guān)11001001001燈全滅A、B全開00000000000SW3閉合SW2閉合SW1閉合正常執(zhí)行中間輸入狀態(tài)元件l 加熱槽溫度報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)控制要求：當(dāng)溫度超限時(shí)發(fā)出報(bào)警信號（燈亮及鈴響），同時(shí)有聯(lián)鎖動(dòng)作，即關(guān)閉VS閥。按PB按鈕確認(rèn)后，鈴消音。待溫度正常后，VS重新打開，同時(shí)報(bào)警燈滅。l注：VS為帶電關(guān)閉。3、分析舉例（2）：TS加熱槽VS控制箱蒸汽 控制系統(tǒng)線路圖（自然狀態(tài)）控制系統(tǒng)線路圖（自然狀態(tài)）R1VSBL TSR1-2閥

12、R2ALR1-1R2-1R2-2PBTR2-1為自鎖點(diǎn) 1) 系統(tǒng)上電：各部件無動(dòng)作系統(tǒng)上電：各部件無動(dòng)作R1VSBL TSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PBTLN 2) 溫度超限時(shí)：溫度超限時(shí)：TS閉合閉合R1VSBL TSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PBTLN TS閉合使閉合使R1帶電帶電R1VSBL TSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PBTLN R1的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（R1-1、R1-2閉合）閉合）R1VSBL TSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PBTLN R1-1閉合使閉合使VS帶電，閥關(guān)閉帶電，閥關(guān)閉R1VSBL TSR1

13、-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PBTLNR1VSBL TSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PB R1-2閉合使閉合使AL燈亮、燈亮、BL 帶電鈴響帶電鈴響TLN 3) 按按PB后，后，R2帶電帶電R1VSBL TSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PBTLNR1VSBLTSR1-2閥R2ALR1-1R2-1R2-2PB R2帶電，觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（帶電，觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（R2-1閉，閉，R2-2斷斷 ）鈴消音）鈴消音TLN 4) PB按鈕復(fù)原后，因按鈕復(fù)原后，因R2-1自鎖作用，自鎖作用，R2仍帶電仍帶電R1VSBLTSR1-2閥ALR1-1R2-1R2-2PBR2TLN 5

14、) 溫度正常后，溫度正常后，TS斷開，斷開，R1失電失電R1VSBL TSR1-2閥ALR1-1R2-1R2-2PBR2TLN R1的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原（的觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原（R1-1、R1-2斷開）斷開）R1VSBL TSR1-2閥ALR1-1R2-1R2-2PBR2TLN R2失電，失電， AL燈滅燈滅R1VSBL TSR1-2閥ALR1-1R2-1R2-2PBR2TLN R2失電使其觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原，全系統(tǒng)復(fù)原。失電使其觸點(diǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)復(fù)原，全系統(tǒng)復(fù)原。R1VSBL TSR1-2閥ALR1-1R2-1R2-2PBR2TLN 繪制動(dòng)作順序表：繪制動(dòng)作順序表：VSBLALR2R1PBTS燈滅鈴不響閥

15、打開燈亮鈴?fù)ｉy關(guān)閉燈亮鈴響閥關(guān)閉燈不亮鈴不響閥打開說 明執(zhí)行中間輸入 TS 1 PB 1 TS 0復(fù)原確認(rèn)報(bào)警正常狀態(tài)元件條件轉(zhuǎn)步動(dòng)作順序表動(dòng)作表表達(dá)方式有自鎖點(diǎn)無自鎖點(diǎn) 線路特征與當(dāng)前輸入及上一周期的各元件狀態(tài)有關(guān) 只與當(dāng)前輸入狀態(tài)有關(guān) 輸出狀態(tài)時(shí)序型線路組合型線路類型項(xiàng)目三、三、組合型線路與組合型線路與時(shí)序型線路比較時(shí)序型線路比較l 加熱槽溫度報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)控制要求：當(dāng)溫度超限時(shí)發(fā)出報(bào)警信號（燈亮及鈴響），同時(shí)有聯(lián)鎖動(dòng)作，即關(guān)閉VS閥。按PB按鈕確認(rèn)后，鈴消音。待溫度正常后，VS重新打開，同時(shí)報(bào)警燈滅。l注：VS為帶電開通。分析設(shè)計(jì)（1）：TS加熱槽VS控制箱蒸汽 分析設(shè)計(jì)（2）： 某控制系

16、統(tǒng)的動(dòng)作要求如下： 1）開關(guān)SW1閉合時(shí)，關(guān)閉A閥和B閥； 2）檢測開關(guān)SW2閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 3）檢測開關(guān)SW3閉合時(shí)，關(guān)閉A閥，只開B閥； 同時(shí)要求閥開通時(shí)，相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。 注：A、B兩閥均為帶電開通。一、可編程控制器的產(chǎn)生一、可編程控制器的產(chǎn)生 上個(gè)世紀(jì)上個(gè)世紀(jì)6060年代末期開始研制。年代末期開始研制。1968年，通用汽車(Gener Motors)公司根據(jù)汽車生產(chǎn)流水線改造需要，面向社會(huì)進(jìn)行招標(biāo)提出了相應(yīng)的招標(biāo)條件，即：“GM10條” 。5.2 可編程控制器的構(gòu)成及工作原理可編程控制器的構(gòu)成及工作原理5.2.15.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)

17、展GM10條：1）編程簡單：一般電氣工程師不需特殊的計(jì)算機(jī)知識即可編程，且可現(xiàn)場修改；2）維護(hù)方便：最好采用插件式結(jié)構(gòu)；3）可靠性高：優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng)；4）體積小：小于繼電器控制系統(tǒng)；5）成本低：性價(jià)比高于繼電器控制系統(tǒng)；6）可與計(jì)算機(jī)通信：數(shù)據(jù)直接傳給計(jì)算機(jī)；7）輸入可以是115VAC：可直接接收交流信號；8）輸出也可以用115VAC：可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等；9）具有可擴(kuò)展性：采用模塊化結(jié)構(gòu)；10）用戶程序存儲器容量：4K以上。美國PLC發(fā)展得最快200余家： A-B（AllenBradley）艾倫一布拉德利公司 MODICON莫迪康公司； GEFSNUC公司；歐洲PLC的廠家有60余

18、家: 西門子（Siemens）于1973年研制出第一臺PLC。 法國的TE(Telemecanique）(施耐德） 瑞士的Selectron公司等。日本生產(chǎn)PLC的廠家有40余家： 三菱電機(jī)(MITSUBISHI),歐姆龍(OMRON), 富士電機(jī)（Fuji Electric）,東芝（TOSHIBA）國內(nèi)： 北京和利時(shí) 大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制有限公司 可編程控制器的應(yīng)用可編程控制器的應(yīng)用1 1）開關(guān)量邏輯控制）開關(guān)量邏輯控制 主要用于生產(chǎn)流水線控制及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等；主要用于生產(chǎn)流水線控制及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等；2 2）運(yùn)動(dòng)控制）運(yùn)動(dòng)控制 主要用于加工機(jī)械、吊車、工業(yè)機(jī)器人、電梯主要用于加工機(jī)械、吊車

19、、工業(yè)機(jī)器人、電梯等控制；等控制；3 3）過程控制）過程控制 主要用于連續(xù)變化的模擬量（如溫度、壓力、主要用于連續(xù)變化的模擬量（如溫度、壓力、流量等）的閉環(huán)控制；流量等）的閉環(huán)控制；4 4）通信聯(lián)網(wǎng)及多級控制）通信聯(lián)網(wǎng)及多級控制 主要用于網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。主要用于網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。5.2.2 可編程控制器的構(gòu)成及工作過程可編程控制器的構(gòu)成及工作過程一、一、可編程控制器的構(gòu)成可編程控制器的構(gòu)成 構(gòu)成與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。構(gòu)成與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。輸入接口輸入/輸出數(shù)據(jù)存儲中央處理器單元輸出接口存儲器編程接口電源單元各種輸入信號各種執(zhí)行元件二二 、可編程控制器的

20、分類可編程控制器的分類 1 1、按、按I/OI/O點(diǎn)數(shù)分類點(diǎn)數(shù)分類 分為微型、小型、中型及大型等。分為微型、小型、中型及大型等。 微型：一般微型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在128128點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 小型：一般小型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在512512點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 中型：一般中型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在20482048點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 大型：一般大型：一般I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在20482048以上。以上。 2 2、按結(jié)構(gòu)型式分類、按結(jié)構(gòu)型式分類 常用的常用的PLCPLC可分為整體式和模塊式可分為整體式和模塊式PLCPLC。 1)1)整體式整體式PLCPLC：各組成部分集成在

21、一起，封裝為單一整體，各組成部分集成在一起，封裝為單一整體，單臺主機(jī)具備一定的控制能力。通常微型及小型單臺主機(jī)具備一定的控制能力。通常微型及小型PLCPLC采用采用此結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)。 2)2)模塊式模塊式PLCPLC：各組成部分按其功能制成獨(dú)立的模塊，如各組成部分按其功能制成獨(dú)立的模塊，如CPUCPU模塊、電源模塊、輸入模塊、輸出模塊等，并按需要模塊、電源模塊、輸入模塊、輸出模塊等，并按需要選擇某些模塊組合在一起，構(gòu)成各種規(guī)模或用途的系統(tǒng)。選擇某些模塊組合在一起，構(gòu)成各種規(guī)模或用途的系統(tǒng)。通常中大型通常中大型PLCPLC采用此結(jié)構(gòu)。采用此結(jié)構(gòu)。 此外，還有基于PC的PLC，包括PCI卡式和軟PL

22、C。三、三、可編程控制器的工作過程可編程控制器的工作過程 1 1、小型、小型PLCPLC工作過程工作過程 分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)過分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)過程。程。輸入信號輸入端子輸入映像區(qū)用戶程序輸出映像區(qū)輸出鎖存輸出端子輸出信號輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新 2 2、中大型、中大型PLCPLC工作過程工作過程上電復(fù)位操作硬件檢查WDT復(fù)位自診斷與外部信息交換執(zhí)行用戶程序輸入/輸出操作四、四、可編程控制器的編程語言可編程控制器的編程語言 1 1 、梯形圖編程、梯形圖編程 梯形圖編程語言是借鑒繼電器控制線路的特梯形圖編程語言是借鑒繼電器控制線路的特點(diǎn)而形成的，因此與繼電器控

23、制線路非常相似。點(diǎn)而形成的，因此與繼電器控制線路非常相似。繼電器控制線路繼電器控制線路RQTR梯形圖編程語言梯形圖編程語言I0.0I0.1Q0.0Q0.0( ) 2 2、指令語句編程、指令語句編程 在計(jì)算機(jī)匯編語言基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)生的，因此在計(jì)算機(jī)匯編語言基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)生的，因此與計(jì)算機(jī)匯編語言非常相似。其它編程語言均與計(jì)算機(jī)匯編語言非常相似。其它編程語言均可轉(zhuǎn)化為指令語句?？赊D(zhuǎn)化為指令語句。 A( O I 0.0 O Q 0.0 ) AN I 0.1 = Q 0.0指令語句編程語言指令語句編程語言梯形圖編程語言梯形圖編程語言I0.0I0.1Q0.0Q0.0( ) 3 3、邏輯符號圖編程、邏輯符號圖

24、編程 邏輯符號圖編程語言是在數(shù)字電路邏輯符號邏輯符號圖編程語言是在數(shù)字電路邏輯符號圖基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，與數(shù)字電路中的邏輯圖非常圖基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，與數(shù)字電路中的邏輯圖非常相似。相似。繼電器控制線路繼電器控制線路RQTR邏輯符號圖編程語言邏輯符號圖編程語言=1I0.0Q0.0&I0.1=Q0.0 4 4、順序功能圖編程、順序功能圖編程 主要用于順序控制。主要用于順序控制。初始步第1步第2步轉(zhuǎn)步條件控制操作控制操作轉(zhuǎn)步條件轉(zhuǎn)步條件 PLCPLC與其它控制系統(tǒng)比較與其它控制系統(tǒng)比較一、一、PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較與繼電器控制系統(tǒng)比較 PLC取代以繼電器控制系統(tǒng)的原因是:現(xiàn)代生產(chǎn)線要求的時(shí)間響應(yīng)快,控制精度

25、高,可靠性好,控制程序可隨工藝改變,易與計(jì)算機(jī)接口,維修方便等諸多高品質(zhì)與功能,繼電器控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上PLC控制系統(tǒng)。 但對于一些簡單的系統(tǒng)，由于其控制邏輯簡單，采用繼電器系統(tǒng)時(shí)，成本較低。所以，目前仍有大量的繼電器系統(tǒng)在使用。二、二、PLCPLC與集散控制系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)（DCSDCS）比較比較 可編程序控制器與集散系統(tǒng)(分布式控制系統(tǒng))都是自動(dòng)化控制設(shè)備,它們分別由兩個(gè)不同的古典設(shè)備發(fā)展而來。可編程序控制器是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來,所以它在數(shù)字處理、順序控制方面具有優(yōu)勢,發(fā)展初期主要側(cè)重于數(shù)字量順序控制方面的應(yīng)用。在此之后,其模擬量處理功能也得到了迅速的發(fā)展。 集散控制系統(tǒng)是由回

26、路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來, 它在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢,發(fā)展初期主要側(cè)重于回路調(diào)節(jié)功能。與PLC系統(tǒng)相比，功能較為完善，但成本較高。目前，大多用于中、大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中。 這兩種設(shè)備都在隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路芯片、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的發(fā)展而發(fā)展,同時(shí)都向?qū)Ψ綌U(kuò)展自己的技術(shù)功能。 特別是大型PLC出現(xiàn)后，由于其運(yùn)算速度快，存儲器容量大，處理功能完善，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形式多樣，現(xiàn)已在中、大型系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。三、三、PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)比較與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)比較 這兩種設(shè)備都適合于工業(yè)控制應(yīng)用。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是由通用微機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來的,在硬件結(jié)構(gòu)方面,總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高,品種兼容

27、性強(qiáng),是微機(jī)廠及芯片制造廠開發(fā)的?？删幊绦蚩刂破魇怯呻姎饪刂茝S家研制生產(chǎn)的,從開始就是針對工業(yè)順序控制而發(fā)展起來的。因此硬件結(jié)構(gòu)專用、各廠家產(chǎn)品不兼容。 工業(yè)控制機(jī)由于直接由通用微機(jī)而來,采用板卡結(jié)構(gòu)，軟件資源較為豐富,特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持,故在要求快速,實(shí)時(shí)性強(qiáng),運(yùn)算復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。 可編程序控制器非常適合于邏輯及順序控制。編程時(shí)使用的梯形圖編程語言直觀易懂，很受熟悉電器控制人員歡迎。 目前，可編程序控制器其功能已進(jìn)一步擴(kuò)充,，其模擬量控制功能也已較為完善，提高了很多的處理指令，如數(shù)據(jù)運(yùn)算,PID調(diào)節(jié)等功能，可滿足一般模擬量控制系統(tǒng)的需要。 5.3 西門子S7-200 PLC系統(tǒng)組

28、成 德國的西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。1975年 SIMATIC S3系列。 1979年，SIMATIC S5系列。20世紀(jì)末又推出了S7系列。最新產(chǎn)品為SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。 5.3.1S7-200系統(tǒng)基本構(gòu)成 SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成EM1擴(kuò)展模塊EM2擴(kuò)展模塊EMn擴(kuò)展模塊TD200文本顯示器TP系列觸摸屏通信及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算機(jī)工業(yè)軟件CPU主 機(jī)其他設(shè)備系統(tǒng)基本構(gòu)成1. 硬件（1）基本單元 （2）擴(kuò)展單元 （3）特殊功能模塊 （4）相關(guān)設(shè)備 2. 工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好地管

29、理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。5.3.2主機(jī)結(jié)構(gòu) 1. 各CPU介紹及I/O系統(tǒng)（1）主機(jī)外形SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖所示：狀態(tài)顯示通信口頂部端子蓋電 源及輸出端子前蓋 方式開關(guān)、電位器、擴(kuò)展I/O連接底部端子蓋輸入端子、傳感器電源存儲器卡（2）基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輸出信號類型電源輸出 基本I/O 存儲安全 高速反應(yīng) 模擬電位器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 輸入輸出可擴(kuò)展性 4種CPU各有晶體管輸出和8繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和控制電壓。各類型的型號如表所示

30、。 CPU型號SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表所示。主機(jī)及I/O特性存儲系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲器卡用戶程序CPU 組態(tài)V 存儲器M 存儲器用戶程序CPU 組態(tài)V 存儲器M 存儲器定時(shí)器和計(jì)數(shù)器當(dāng)前值CPURAMEPROM2. 存儲系統(tǒng)（1）存儲系統(tǒng)（2）存儲器及使用（3）存儲安全 （2）存儲器及使用 上裝和下裝用戶程序 定義存儲器保持范圍 用程序永久保存數(shù)據(jù) 存儲器卡的使用 （3）存儲安全1）主機(jī)CPU模塊內(nèi)部配備的EEPROM，上裝程序時(shí)，可自動(dòng)裝入并永久保存用戶程序、數(shù)據(jù)和CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。2）用戶可以用程序?qū)⒋鎯υ赗AM中的數(shù)據(jù)備份到EEPROM存

31、儲器。3）主機(jī)CPU提供一個(gè)超級電容器，可使RAM中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后保持幾天之久。4）CPU提供一個(gè)可選的電池卡，可在斷電后超級電容器中的電量完全耗盡時(shí)，繼續(xù)為內(nèi)部RAM存儲器供電，以延長數(shù)據(jù)所存的時(shí)間。5）可選的存儲器卡可使用戶像使用計(jì)算機(jī)磁盤一樣來方便地備份和裝載程序和數(shù)據(jù)。5.3.3掃描周期及工作方式 1. 掃描周期 2. 工作方式 3. 改變CPU工作方式的方法 CPU的掃描周期 一個(gè)掃描周期 讀輸入 執(zhí)行程序 處理通信請求 寫輸出 執(zhí)行 CPU 自診斷 1. 掃描周期 （1）輸入處理 （2）執(zhí)行程序 （3）處理通信請求 （4）執(zhí)行CPU自診斷測試 （5）寫數(shù)字輸出 2. 工作方式

32、 （1）STOP方式 （2）RUN方式 3. 改變CPU工作方式的方法 1）用PLC上的方式開關(guān)來手動(dòng)切換，方式開關(guān)有3個(gè)擋位 。2）用STEP 7-Micro/Win32編程軟件，應(yīng)首先把主機(jī)的方式開關(guān)置于TERM或RUN位置，然后在此軟件平臺用鼠標(biāo)單擊STOP和RUN方式按鈕即可。3）在用戶程序中用指令由RUN方式轉(zhuǎn)換到STOP方式，前提是程序邏輯允許中斷程序的執(zhí)行。返回本節(jié)5.3.4輸入輸出擴(kuò)展 1. 設(shè)備連接 2. 最大I/O配置的預(yù)算 3. 輸入輸出及CPU組態(tài) 1. 設(shè)備連接 I/O擴(kuò)展示意圖 (a) 面板安裝 (b) 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝 2 S7-200 CN 2 S7-200 CN

33、系列系列PLCPLC硬件系統(tǒng)配置硬件系統(tǒng)配置 1 1配置的模塊數(shù)量配置的模塊數(shù)量 1) CPU2211) CPU221不能擴(kuò)展。不能擴(kuò)展。 2) CPU2222) CPU222最多只能擴(kuò)展兩個(gè)模塊。最多只能擴(kuò)展兩個(gè)模塊。 3) CPU2243) CPU224和和CPU226CPU226最多可擴(kuò)展最多可擴(kuò)展7 7個(gè)模塊。個(gè)模塊。2 2CPUCPU模塊提供的電流不能超過額定值模塊提供的電流不能超過額定值 每個(gè)每個(gè)CPUCPU模塊所提供的模塊所提供的5V5V電流電流。在一個(gè)系統(tǒng)中所有擴(kuò)展模塊的電流總和不能超。在一個(gè)系統(tǒng)中所有擴(kuò)展模塊的電流總和不能超過過CPUCPU模塊的額定值。如果超過，需要另外配一

34、個(gè)模塊的額定值。如果超過，需要另外配一個(gè)24V24V直流電源。直流電源。 3. 輸入輸出及CPU組態(tài) （1）I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址 （2）設(shè)置輸入濾波 （3）設(shè)置脈沖捕捉 （4）輸出表配置 （5）定義存儲器保持范圍 例如，某一控制系統(tǒng)選用CPU 224，系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)各為：數(shù)字量輸入24點(diǎn)、數(shù)字量輸出20點(diǎn)、模擬量輸入6點(diǎn)、模擬量輸出2點(diǎn)。本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，表3.6所示為其中的一種可行的系統(tǒng)輸入輸出組態(tài)狀況。若按表的擴(kuò)展方式，各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可以有多種，圖為其中的一種模塊連接形式。擴(kuò)展連接圖主機(jī)CPU224模塊1EM221DI8XDC24V模塊2EM22

35、2DO8XDC24V模塊3EM235AI4/AQ1X12 位模塊4EM223DI4/DQ4XDC24V/繼電器模塊 5EM235AI4/AQ1X12 位5.3.5 S7-200PLC的系統(tǒng)配置S7-200 CPU1.基本單元 (S7-200 CPU模塊) 基本單元（S7-200CPU模塊）也稱為主機(jī)，它包括一個(gè)中央處理單元（CPU）、電源、數(shù)字量輸入輸出單元。基本單元可以構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。組成 CPU模塊的頂部端子蓋內(nèi) ：電源及輸出端子 底部端子蓋內(nèi) ：輸入端子及傳感器電源 中部右側(cè)前蓋內(nèi) ：CPU工作方式開關(guān)（RUN/STOP）、模擬調(diào)節(jié)電位器和擴(kuò)展I/O接口 左側(cè) ：狀態(tài)指示燈LED

36、、存儲卡、及通訊 口 狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈 顯示CPU的工作方式、本機(jī)I/O的狀態(tài)、系統(tǒng)錯(cuò)誤狀態(tài)。存儲卡（EEPOM卡）可以存儲CPU程序。RS-485RS-485的串行通訊端口的串行通訊端口 PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人一機(jī)對話、機(jī)機(jī)對話的通道。實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。 擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口 PLC主機(jī)與輸入、輸出擴(kuò)展模塊的接口，作擴(kuò)展系統(tǒng)之用。主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間由導(dǎo)軌固定，并用擴(kuò)展電纜連接。2. 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）或編程器 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）或編程器需裝上STEP7-Micro/WIN32編程軟件后，才可供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、

37、調(diào)試和監(jiān)視等。 要求個(gè)人計(jì)算機(jī)CPU為80586或更高的處理器，16M內(nèi)存（最低要求為：CPU80486，8M內(nèi)存）。3STEP7-Micro/WIN32編程軟件 STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能基本功能是創(chuàng)建、編輯、調(diào)試用戶程序、組態(tài)系統(tǒng)等。 編程軟件的使用環(huán)境使用環(huán)境：支持Windows的應(yīng)用軟件。4 4通訊電纜通訊電纜 通訊電纜是PLC用來與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）實(shí)現(xiàn)通訊的。可以用PC/PPI電纜（RS232RS485），也可用一個(gè)通訊處理器（CP）和多點(diǎn)接口（MP1）電纜，或者用一塊MPI卡及隨MP1卡提供的一根通訊電纜。5人機(jī)界面人機(jī)界面 人機(jī)界面人機(jī)界面主要指專用操

38、作員界面，例如操作員面板、觸摸屏、文本顯示器等，這些設(shè)備可以使用戶通過友好的操作界面輕松地完成各種調(diào)整和控制的任務(wù)。基本功能 操作員面板和觸摸屏 ：過程狀態(tài)和過程控制的可視化。可以用Protool軟件組態(tài)它們的顯 示與控制功能 文本顯示器：文本顯示和實(shí)施操作。 還可以擴(kuò)展PLC的輸入、輸出端子數(shù)5.3.6s7-200主機(jī)及性能指標(biāo) S7-200 CPU22XS7-200 CPU22X系列產(chǎn)品：系列產(chǎn)品： CPU221模塊、CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模塊、CUP226XM模塊。 CPU226模塊I/OI/O總點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)（24/ 16 點(diǎn)），可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊； 用戶程

39、序存儲器容量容量為6.6K字； 內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制的功能； 有2個(gè)高速脈沖輸出端和2個(gè)RS-485通訊口； 具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由口協(xié)議的通訊能力。 CPU226AC/DC/繼電器模塊輸入、輸出單元的接線圖S7-200 22X各主機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)如下表所示。5.3.7 S7-200 PLC5.3.7 S7-200 PLC的接口模塊的接口模塊 S7-200 PLC的接口模塊有數(shù)字量模塊、模擬量模塊、智能模塊等。一、數(shù)字量模塊數(shù)字量模塊1.數(shù)字量輸入模塊分為直流輸入模塊和交流輸入模塊。 每一個(gè)輸入點(diǎn)可接收一個(gè)來自用戶設(shè)備的離散信號（ON/OFF）。 輸入設(shè)備輸入設(shè)

40、備：按鈕、限位開關(guān)、選擇開關(guān)、 繼電器觸點(diǎn)等。a.直流輸入模塊外部接線圖：.2 .3.6 .71M .0 .12M .4 .5.+ 直流輸入模塊（EM221 824VDC）有8個(gè)數(shù)字量輸入端子。接線圖中，8個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)分成2組。1M、2M分別是2組輸入點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端，每組需用戶提供一個(gè)24VDC電源。 b交流輸入模塊外部接線圖：ON 0N4NNL1NL1.0 1N 1N .1 2N 2N .2 3N 3N .3.4 5N 5N .5 6N 6N .6 7N 7N .7有8個(gè)分隔式數(shù)字量輸入端子，每個(gè)輸入點(diǎn)都占用二個(gè)接線端子。它們各自使用1個(gè)獨(dú)立的交流電源（由用戶提供）。這些交流電源可以不

41、同相。（交流I/O都是分隔式的）2.數(shù)字量輸出模塊 分為直流輸出模塊、交流輸出模塊、交直流輸出模塊三種（晶體管、晶閘管、繼電器輸出方式）。 數(shù)字量輸出模塊的每一個(gè)輸出點(diǎn)能控制一個(gè)用戶的離散型（ON/OFF）負(fù)載。典型的負(fù)載包括：繼電器線圈，接觸器線圈、電磁閥線圈、指示燈等。 每一個(gè)輸出點(diǎn)與一個(gè)且僅與一個(gè)輸出電路相連，輸出電路把CPU運(yùn)算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種大功率的開關(guān)信號。PLC的輸出端子是PLC向外部負(fù)載發(fā)出控制命令的窗口。a. 直流輸出模塊外部接線圖：. .1M 1L+ .0 .1 .2 .32M 2L+ .4 .5 .6 .7+ + + 直流輸出模塊（EM222 8

42、24VDC），有8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，接線圖中8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)分成2組。1L+、2L+分別是兩組輸出點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端，每組需用戶提供一個(gè)DC24V的電流。b交流輸出模塊 外部接線圖：NL1OLL1N.0.44-11OL4L1L1L.I2L2L.23L5L5L.56L6L.67L 交流輸出模塊交流輸出模塊（EM2228120V/230VAC），有8個(gè)分隔式數(shù)字量輸出點(diǎn)，接線圖中每個(gè)輸出點(diǎn)占用二個(gè)接線端子，且它們各自都由用戶提供一個(gè)獨(dú)立的交流電源，這些交流電源可以不同相。c. 交、直流輸出模塊（繼電器輸出方式）外部接線圖： 交直流輸出模塊（EM222 8繼電器）有8個(gè)輸出點(diǎn)，分成2組，1L、2L是每

43、組輸出點(diǎn)的公共端。每組需用戶提供一個(gè)外部電源（可以是直流或交流電源）。M.3.7.2.6L(+)N(-). .1L.0.1L+2L.4.5L(+)N(-)二、模擬量模塊（二、模擬量模塊（A/DA/D） 模擬量模塊有模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊。1.模擬量輸入模塊（A/D） 作用作用：PLC只能接收數(shù)字量信號，模擬量信號是一種連續(xù)變化的物理量。為實(shí)現(xiàn)模擬量控制，必須先對模擬量進(jìn)行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC所能接受的數(shù)字信號。模擬量輸入模塊的功能就是實(shí)現(xiàn)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。使用及特性使用及特性 一般先用信號變送器把它們變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號（如4-20mA的

44、直流電流信號，1-5V的直流電壓信號等），然后再送入模擬量輸入模塊 。 模擬量輸入模塊（EM231）具有4個(gè)模擬量輸入通道。 外部接線圖：外部接線圖： 2. 模擬量輸出模塊（D/A） 模擬量輸出模塊由光電耦合器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A和信號驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)組成。光電耦合器防止電磁干擾。外部接線圖： 左端起的每3個(gè)點(diǎn)為一組，共二組。每組可作為一路模擬量輸出（電壓或電流信號）。 第一組V0端接電壓負(fù)載、I0端接電流負(fù)載，M0為公共端。 第二組的接法與第一組類同。 該模塊需要直流24V供電。5.4 可編程序控制器程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) PLCPLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu)的編程語言與程序結(jié)構(gòu) 存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式存儲器

45、的數(shù)據(jù)類型與尋址方式 位邏輯指令位邏輯指令 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令5.4.1 5.4.1 可編程序控制器的編程語言與程序結(jié)構(gòu)可編程序控制器的編程語言與程序結(jié)構(gòu)5.4.1.1 5.4.1.1 可編程序控制器編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)可編程序控制器編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)19941994年年5 5月月 可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)(IECll31).(IECll31).組成：通用信息，設(shè)備與測試要求，編程語言，用戶組成：通用信息，設(shè)備與測試要求，編程語言，用戶指南和通信。指南和通信。編程語言標(biāo)準(zhǔn)。編程語言標(biāo)準(zhǔn)。(IECll31(IECll313)3) (1)(1)順序功能圖順序功能圖(Se

46、quential Function Chart)(Sequential Function Chart)。 (2)(2)梯形圖梯形圖(Ladder Diagram)(Ladder Diagram)。 (3)(3)功能塊圖功能塊圖(Function Block Diagram)(Function Block Diagram)。 (4)(4)指令表指令表(Instruction List)(Instruction List)。 (5)(5)結(jié)構(gòu)文本結(jié)構(gòu)文本(structured Text(structured Text) 5.4.25.4.2存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式 3

47、32 21 1數(shù)據(jù)在存儲器中存取的方式數(shù)據(jù)在存儲器中存取的方式 位、字節(jié)、字和雙字位、字節(jié)、字和雙字 位位(bit)(bit)：二進(jìn)制數(shù)的：二進(jìn)制數(shù)的1 1位只有位只有O O和和1 1兩種不同兩種不同的取值。的取值。 字節(jié)字節(jié)(Byte)(Byte)：8 8位二進(jìn)制數(shù)組成位二進(jìn)制數(shù)組成1 1個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。 字字(Word)(Word)：兩個(gè)字節(jié)。：兩個(gè)字節(jié)。 雙字（雙字（Double WordDouble Word）：兩個(gè)字。）：兩個(gè)字。2 2數(shù)據(jù)的存取方式數(shù)據(jù)的存取方式 I3. 2 IB3(I3. 2 IB3(圖圖) )VBl00 VWl00 VDl00VBl00 VWl00 VDl005

48、.4.2.2 5.4.2.2 不同存儲區(qū)的尋址不同存儲區(qū)的尋址1 1輸入過程映像寄存器輸入過程映像寄存器(I)(I) (I0.0-I15.7)(I0.0-I15.7)，在每個(gè)掃描周期的開始，在每個(gè)掃描周期的開始，CPUCPU對輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并將采樣值存于輸入映對輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并將采樣值存于輸入映像寄存器中。像寄存器中。 I I、O O、V V、M M、S S、SMSM、L L均可按位、字節(jié)、均可按位、字節(jié)、字和雙字來存取字和雙字來存取2 2輸出過程映像寄存器輸出過程映像寄存器(Q)(Q)(QO.O(QO.OQ15.7)Q15.7)，在掃描周期的末尾，在掃描周期的末尾，CPUCPU將輸出將輸

49、出映像寄存器的數(shù)據(jù)傳送給輸出模塊，再由后者映像寄存器的數(shù)據(jù)傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3 3變量存儲區(qū)變量存儲區(qū)(v) (v) 程序執(zhí)行的過程中存放中間結(jié)果，或用來程序執(zhí)行的過程中存放中間結(jié)果，或用來保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。 4 4位存儲區(qū)位存儲區(qū)(M)(M) (MO.0(MO.0M31.7)M31.7)作為控制繼電器用來存儲中間作為控制繼電器用來存儲中間操作狀態(tài)或其他控制信息操作狀態(tài)或其他控制信息。5 5特殊存儲器特殊存儲器(SM)(SM) 特殊存儲器用于特殊存儲器用于CPUCPU與用戶之間交換信息與用戶之間交換信息，如，如SMO

50、.OSMO.O、SMO.lSMO.l、SMO.4SMO.4和和SMO.5 SMO.5 6 6局部存儲器局部存儲器(L)(L) S7-200S7-200有有6464個(gè)字節(jié)的局部存儲器，其中個(gè)字節(jié)的局部存儲器，其中6060個(gè)個(gè)可以作為暫時(shí)存儲器，或給子程序傳遞參數(shù)。可以作為暫時(shí)存儲器，或給子程序傳遞參數(shù)。7定時(shí)器存儲區(qū)(T) S7-200有三種時(shí)基增量分別為1ms、lOms和lOOms定時(shí)器，定時(shí)器的當(dāng)前值寄存器是16位有符號整數(shù)，用于存儲定時(shí)器累計(jì)的時(shí)基增量，定時(shí)器位用來描述定時(shí)器的延時(shí)動(dòng)作觸電狀態(tài)。8計(jì)數(shù)器存儲區(qū)(c) 計(jì)數(shù)器用來累計(jì)其計(jì)數(shù)輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)，CPU提供加計(jì)數(shù)器、減計(jì)

51、數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器。9順序控制繼電器(s) 順序控制繼電器(SCR)位用于組織機(jī)器的順序操作，SCR提供控制程序的邏輯分段。10 模擬量輸入(AI) S7-200將現(xiàn)實(shí)世界連續(xù)變化的模擬量(如溫度、壓力、電流、電壓等)用AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為1個(gè)字長(16位)的數(shù)字量，用區(qū)域標(biāo)識符AI、數(shù)據(jù)長度(w)和字節(jié)的起始字節(jié)地址來表示模擬量輸入的地址。 AIW211 模擬量輸出(AQ) S7-200將1個(gè)字長的數(shù)字用DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)世界的模擬量，用區(qū)域標(biāo)識符AQ、數(shù)據(jù)長度(w)和字節(jié)的起始地址來表示存儲模擬量輸出的地址。AQW212 累加器(AC) 累加器是可以像存儲器那樣使用的讀寫單元，例如可以用它向子

52、程序傳遞參數(shù)，或從子程序返回參數(shù)，以及用來存放計(jì)算的中間值。4 個(gè)32位累加器(AC0-AC3)，可以按字節(jié)、字和雙字來存取累加器中的數(shù)據(jù)13 高速計(jì)數(shù)器(HC) 高速計(jì)數(shù)器用來累計(jì)比CPU的掃描速率更快的事件，其當(dāng)前值和設(shè)定值為32位有符號整數(shù)，當(dāng)前值為只讀數(shù)據(jù)。14 常數(shù)的表示方法與范圍 常數(shù)值可以是字節(jié)、字或雙字，CPU以二進(jìn)制方式存儲常數(shù)，常數(shù)也可以用十進(jìn)制、十六進(jìn)制ASCII碼或浮點(diǎn)數(shù)形式來 5.4.2.3 直接尋址與間接尋址1 直接尋址 在指令中直接使用存儲器或寄存器的元件名稱和地址編號，直接查找數(shù)據(jù)，如VW790、VBl00。2.間接尋址 使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)， 使用

53、前，首先將數(shù)據(jù)所在單元的內(nèi)存地址放入地址指針寄存器中，然后根據(jù)此地址指針存取數(shù)據(jù)可間接尋址：I、Q、V、M、S、T（僅當(dāng)前值）、C （僅當(dāng)前值）、AI、AQ。不可間接尋址：位（bit)地址、HC、L存儲區(qū)。1）.建立指針只能用V、L或ACl、AC2和AC3作指針。例如：MOVD VB200，AC1MOVD C3，VD6MOVD MB4，LD8 2）用指針來存取數(shù)據(jù)例如：MOVD VB200，AC1 MOVW *AC1,AC0 3）修改指針例：INCD AC1 指針增加兩次，指向下一個(gè)字。 INCD AC1 MOVW *AC1,AC0 將AC1所指向的字的數(shù)值送AC0 5.4.3 位邏輯指令5.

54、4.3.1 觸點(diǎn)指令1.標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令 LD(Load裝載)、A(And，與)和0(Or，或) ： LDN(Load Not)、AN(And Not)和0N(Or Not)2.堆棧的基本概念 S7200有1個(gè)9位的堆棧，棧頂用來存儲邏輯運(yùn)算的結(jié)果下面的8位用來存儲中間運(yùn)算結(jié)果。堆棧中的數(shù)據(jù)一般按“先進(jìn)后出”的原則存取。(表3-6）1標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 梯形圖梯形圖 助記符助記符I0.0 I0.1LDI0.0AI0.1=Q0.0LDI0.0OI0.1=Q0.0LDN I0.1=Q0.0與與或或非非ANDORNOT當(dāng)當(dāng) I0.0與與 I0.1 都都 “ON” 時(shí)，時(shí)，則輸出則輸

55、出 Q0.0 “ON”(1)。當(dāng)當(dāng) I0.0 或或 I0.0 “ON” 時(shí)時(shí),則輸出則輸出 Y0 “ON”(1)當(dāng)當(dāng) I0.1 “OFF” 時(shí)時(shí)則輸出則輸出 Q0.0 “ON”(1)Q0.0I0.0I0.1Q0.0Q0.0I0.1I0.0*I0.1Q0.03 OLD(0r Load)指令 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接。（兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)形成的支路叫串聯(lián)電路塊） OLD指令不需要地址，它相當(dāng)于需并聯(lián)的兩塊電路右端的一段垂直連線。 4 ALD(And Load)指令 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接。（兩條以上支路并聯(lián)形成的電路叫并聯(lián)電路塊）邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 梯形圖梯形圖 助記助記符符LDX0OX1LDX2OX3AL

56、D=Y0LDX0AX1LDX2AN X3OLD=Y0當(dāng)當(dāng) “X0 或或 X1”與與“X2 或或X3” 都都 “ON” 時(shí)，時(shí)，則輸出則輸出 Y0 “ON”。區(qū)塊與區(qū)塊與ALD（And Stack）區(qū)塊或區(qū)塊或OLD（Or Stack）當(dāng)當(dāng) “X0 與與 X1”或或“X2 與與X3非非” “ON” 時(shí)，則輸時(shí)，則輸出出 Y0 “ON”。X0X1X2X3Y0X0X2X1X3Y0 5.4.3.2輸出指令1輸出(=) 驅(qū)動(dòng)線圈（S、M、Q)2 立即輸出(=I) 只能用于輸出量(Q)，執(zhí)行該指令時(shí)，將棧頂值立即寫入指定的物理輸出位和對應(yīng)的輸出映像寄存器。3 置位與復(fù)位（S、R）4 立即置位與立即復(fù)位（S

57、l、Rl）5 其他指令 1取反(NOT) 2跳變觸點(diǎn)(EU、ED) 3空操作指令(NOP)置位、復(fù)位指令空操作空操作正跳變正跳變負(fù)跳變負(fù)跳變能流到達(dá)取非觸點(diǎn)時(shí)，能流能流到達(dá)取非觸點(diǎn)時(shí)，能流就停止；能流未到達(dá)取非觸就停止；能流未到達(dá)取非觸點(diǎn)時(shí)，能流就通過。點(diǎn)時(shí)，能流就通過。檢測到每一次正跳變（檢測到每一次正跳變（信號后，讓能流通過一信號后，讓能流通過一個(gè)掃描周期的時(shí)間個(gè)掃描周期的時(shí)間 檢測到每一次負(fù)跳變檢測到每一次負(fù)跳變信號后，讓能流通過信號后，讓能流通過一個(gè)掃描周期的時(shí)間一個(gè)掃描周期的時(shí)間 取非取非輸入映象寄存器I0.0輸出映象寄存器Q0.0輸出映象寄存器Q0.2輸出映象寄存器Q0.1一個(gè)周期

58、一個(gè)周期空操作指令（空操作指令（NOP N）不）不影響程序的執(zhí)行。影響程序的執(zhí)行。操作數(shù)操作數(shù)N是常數(shù)是常數(shù) 0255編程中應(yīng)注意的編程中應(yīng)注意的幾個(gè)幾個(gè)問題問題X0X0Y0Y0X1X1Y0Y0X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0一、用電路變換簡化程序一、用電路變換簡化程序( (減少指令的條數(shù)）減少指令的條數(shù)）二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚( (避免左輕右重避免左輕右重) )X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9X5X5 X6X6X2X2X2X2LD X2LD X2AN X3AN

59、 X3A X4A X4LD X2LD X2A X5A X5AN X6AN X6A A X7X7LD X2LD X2A X5A X5AN X6AN X6A X8A X8AN X9AN X9OLDOLD= Y0= Y0EDED三、避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖三、避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖X5X5X1X1X3X3X2X2Y1Y1X4X4Y2Y2LD X3LD X3A X5A X5O X1O X1AN X2AN X2= Y1= Y1LD X1LD X1A X5A X5O X3O X3AN X4AN X4= Y2= Y2EDEDX1X1X3X3X2X2Y1Y1X5X5X3X3X1X1X4X4Y2Y2X5X55

60、.4.4.1 傳送類指令1.單一傳送指令此指令可用來進(jìn)行一個(gè)數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)類型可以是字節(jié)、字、雙字和實(shí)數(shù)。這類指令影響允許輸出ENO正常工作的出錯(cuò)條件為SM4.3（運(yùn)行時(shí)間），0006（間接尋址）。5.4.4 數(shù)據(jù)處理指令指令名稱指令名稱MOVBMOVBMOVWMOVWMOVDMOVDMOVRMOVRBIRBIRBIWBIW梯形圖梯形圖STLSTL格式格式MOVB IN1,OUTMOVB IN1,OUTMOVW IN1,OUTMOVW IN1,OUTMOVD IN1,OUTMOVD IN1,OUTMOVR IN1,OUTMOVR IN1,OUTBIR IN1,OUTBIR IN1,OUTBI