電氣控制與PLC原理

1、電氣控制與PLC原理杭州電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第五講 主講：周亞軍第四章 PLC基礎(chǔ) PLC的編程基礎(chǔ)4.3 內(nèi)部資源（編程元件及表示形式）特點(diǎn)：實(shí)際上是由寄存器及存儲(chǔ)單元等組成。有繼電器特性，但沒(méi)有機(jī)械觸點(diǎn)?？商峁o(wú)限多個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)每個(gè)軟元件有一個(gè)地址與之對(duì)應(yīng)軟元件（決定了PLC的規(guī)模）4.3 內(nèi)部資源（編程元件及表示形式）7種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型、12種編程元件、直接尋址、間接尋址。在S7-200的編程語(yǔ)言中，操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型可以是位元件、字節(jié)型、字型、雙字型、整形、雙整形和實(shí)數(shù)型，其地址包括區(qū)域標(biāo)志符、數(shù)據(jù)大小及起始地址。編程元件：輸入繼電器（I）、輸出繼電器（Q）、輔助繼電器（M）、變

2、量寄存器（V）、特殊存儲(chǔ)器（SM）、局部寄存器（L）、定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）、順序控制繼電器（S）、模擬量輸入輸出（AI AQ）、高速計(jì)數(shù)器（HC）、累加器（AC）等。輸入繼電器S7-200:為I，為八進(jìn)制，如I0.0-I0.7擴(kuò)展單元情況同上。FX: 為X，按八進(jìn)制格式編碼，如X000-X007擴(kuò)展單元接著基本單元的輸入點(diǎn)順序進(jìn)行編號(hào)。映像寄存器輸出繼電器S7-200:為Q，也為八進(jìn)制，如Q0.0-Q0.7擴(kuò)展單元情況同上。FX: 為Y，按八進(jìn)制格式編碼，如Y000-Y007擴(kuò)展單元接著基本單元的輸入點(diǎn)順序進(jìn)行編號(hào)。映像寄存器 S7-200 CPU執(zhí)行有關(guān)輸入輸出程序時(shí)的操作過(guò)程。 內(nèi)部

3、繼電器（中間繼電器、輔助繼電器）S7-200: M，為八進(jìn)制，如M0.0-M0.7FX: M，十進(jìn)制格式編碼 功能：用于中間狀態(tài)暫存、移位、輔助運(yùn)算或賦予特別用途、普通型M：不具備掉電保護(hù)功能、掉電保持型：具備掉電保持功能、特殊功能型SM：如SM0.0RUN監(jiān)控始終接通、SM0.1上電脈沖、SM0.51s脈沖。輔助繼電器(SM)(舉例) 變量存儲(chǔ)器V：存放中間結(jié)果局部變量存儲(chǔ)器L：存放中間結(jié)果，局部有效只和特定程序（主程序、子程序、中斷程序）相關(guān)聯(lián)順序控制繼電器 S7-200:S，常用于步進(jìn)順控指令，也可做中間繼電器使用。 FX: 為S，用法類(lèi)似。狀態(tài)（S） 順序控制編程元件； 與STL指令一

4、起使用。 定時(shí)器 T S7-200: 定時(shí)器時(shí)鐘脈沖為1ms，10ms，100ms三類(lèi)，只是分為通電延時(shí)型（TON）、帶掉電保護(hù)的通電延時(shí)型（TONR）和斷電延時(shí)型（TOF）三類(lèi) 。工作方式時(shí)鐘脈沖最大定時(shí)值定時(shí)器號(hào)TONR1ms32.767sT0、T6410ms327.67sT1T4、T65T68100ms3276.7sT5 T31、T69T95TON/TOF1ms32.767sT32、T9610ms327.67sT33T36、T97T100100ms3276.7sT37T63、T101T255FX: 10進(jìn)制編碼，加法計(jì)數(shù)方式，時(shí)鐘脈沖分別為1ms，10ms，100ms，均為通電延時(shí)型，沒(méi)

5、有專門(mén)斷電延時(shí)指令，斷電延時(shí)是通過(guò)常閉觸點(diǎn)編程實(shí)現(xiàn)的。定時(shí)器（T） 通用定時(shí)器定時(shí)器（T） 積分定時(shí)器計(jì)數(shù)器CS7-200: 利用輸入脈沖的上升沿計(jì)數(shù) 分為遞增計(jì)數(shù)（CTU）預(yù)設(shè)值時(shí)接通 增/減計(jì)數(shù)（CTUD）預(yù)設(shè)值時(shí)接通 遞減計(jì)數(shù)（CTD）當(dāng)前值=0時(shí)接通。 FX: 十進(jìn)制編碼 加法計(jì)數(shù)型（有別減法計(jì)數(shù)型） 可逆計(jì)數(shù)型當(dāng)計(jì)數(shù)值加1當(dāng)前值時(shí)接通、計(jì)數(shù)值減1當(dāng)前值時(shí)斷開(kāi) 高速可逆計(jì)數(shù)型。計(jì)數(shù)器（C）內(nèi)部計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器： 雙字長(zhǎng)（32位整數(shù)），只讀。累加器：4個(gè)32位累加器，AC0 AC1 AC2 AC3，暫存數(shù)據(jù)的寄存器 4.4 尋址方式數(shù)據(jù)類(lèi)型（1）數(shù)據(jù)類(lèi)型及范圍SIMATIC S

6、7-200系列PLC數(shù)據(jù)類(lèi)型可以是布爾型、整型和實(shí)型（浮點(diǎn)數(shù)）。實(shí)數(shù)采用32位單精度數(shù)來(lái)表示，其數(shù)值有較大的表示范圍：正數(shù)為+1.175495E-38+3.402823E+38；負(fù)數(shù)為-1.175495E38-3.402823E+38。（2）常數(shù)在編程中經(jīng)常會(huì)使用常數(shù)。常數(shù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可為字節(jié)、字和雙字，在機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制存儲(chǔ)，但常數(shù)的書(shū)寫(xiě)可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼或浮點(diǎn)數(shù)（實(shí)數(shù)）等多種形式。位元件的表示形式包括元件標(biāo)識(shí)符、字節(jié)地址及位號(hào)。存儲(chǔ)器標(biāo)識(shí)符指明編程元件類(lèi)型，字節(jié)地址和位號(hào)表明具體的元件號(hào)，用“”相隔開(kāi)，如下為輸入繼電器的表示方法。輸入繼電器（I）、輸出繼電器（

7、Q）、輔助繼電器（M）、變量寄存器（V）、特殊存儲(chǔ)器（SM）、局部寄存器（L）、定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）、順序控制繼電器（S）、模擬量輸入輸出（AI AQ）、高速計(jì)數(shù)器（HC）、累加器（AC） 。字節(jié)型、字型或雙字型元件的表示形式由元件標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)大小及該字節(jié)、字或雙字的起始字節(jié)地址組成，如下所示操作數(shù)分別為字節(jié)、字和雙字的變量寄存器的表示方法。變量寄存器的表示方法輸入繼電器（I）、輸出繼電器（Q）、輔助繼電器（M）、變量寄存器（V）、特殊存儲(chǔ)器（SM）、局部寄存器（L）、定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）、順序控制繼電器（S）、模擬量輸入輸出（AI AQ）、高速計(jì)數(shù)器（HC）、累加器（AC） 。

8、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的表示方法模擬量輸入、輸出表示方法輸入繼電器（I）、輸出繼電器（Q）、輔助繼電器（M）、變量寄存器（V）、特殊存儲(chǔ)器（SM）、局部寄存器（L）、定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）、順序控制繼電器（S）、模擬量輸入輸出（AI AQ）、高速計(jì)數(shù)器（HC）、累加器（AC） 。直接尋址方式 編址形式按位尋址的格式為：Ax.y （I0.1，Q1.2) 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件數(shù)量很少，所以不用指出元件所在存儲(chǔ)區(qū)域的字節(jié)，而是直接指出它的編號(hào)。其尋址格式為：Ay數(shù)據(jù)尋址格式為：ATx(VB33，IB12)直接使用編程元件地址來(lái)存取數(shù)據(jù)。CPU221CPU222CPU224C

9、PU224XPCPU226用戶程序大?。簬н\(yùn)行模式下編輯不帶運(yùn)行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)163846字節(jié)24576字節(jié)用戶數(shù)據(jù)大小2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)輸入映像寄存器I0.0I15.7輸出映像寄存器Q0.0Q15.7模擬量輸入（只讀）AIW0AIW30AIW0AIW62模擬量輸出（只寫(xiě)）AQW0AQW30AQW0AQW62變量存儲(chǔ)器（V）VB0VB2047VB0VB8191VB0VB10239局部存儲(chǔ)器（L）LB0LB63位存儲(chǔ)器（M）M0.0M31.7特殊存儲(chǔ)器（SM）只讀SM0.0SM179.7SM0.0SM2

10、9.7SM0.0SM299.7SM0.0SM29.7SM0.0SM549.7SM0.0SM29.7定時(shí)器有記憶接通延遲 1ms 10ms 100ms接通/關(guān)斷延遲 1ms 10ms 100ms256（T0T255）T0、T64T1T4、T65T68T5T31、T69T95T32、T96T33T36、T97T100T37T63、T101T255計(jì)數(shù)器C0C255高速計(jì)數(shù)器HC0HC5順序控制繼電器（S）S0.0S31.7累加寄存器AC0AC3跳轉(zhuǎn)/標(biāo)號(hào)0255調(diào)用/子程序0630127中斷程序0127正/負(fù)跳變256PID回路07端口端口0端口0、1S7-200編程元件及尋址范圍 按位尋址的格式

11、為：Ax.y必須指定元件名稱、字節(jié)地址和位號(hào)，如圖 所示。圖中MSB表示最高位，LSB表示最低位。 圖位尋址格式間接尋址方式 間接尋址方式是，在指令中只出現(xiàn)所需數(shù)據(jù)所在單元的內(nèi)存地址的地址。存儲(chǔ)單元地址的地址又稱為地址指針。這種間接尋址方式與計(jì)算機(jī)的間接尋址方式相同。間接尋址在處理內(nèi)存連續(xù)地址中的數(shù)據(jù)時(shí)非常方便，而且可以縮短程序所生成的代碼的長(zhǎng)度，使編程更加靈活。用間接尋址方式存取數(shù)據(jù)需要作的工作有3種： 建立指針、間接存取和修改指針。 地址指針：變量存儲(chǔ)器（V)、局部存儲(chǔ)器（L）、累加器（AC）的內(nèi)容值為地址進(jìn)行間接尋址。（1）建立指針 建立指針必須用雙字傳送指令（MOVD），將存儲(chǔ)器所要訪

12、問(wèn)的單元的地址裝入用來(lái)作為指針的存儲(chǔ)器單元或寄存器，裝入的是地址而不是數(shù)據(jù)本身，格式如下：例：MOVD&VB200,VD302 MOVD&MB10,AC2 MOVD&AC2,LD14注意：建立指針用MOVD指令。 &是地址符號(hào)（2）間接存取 指令中在操作數(shù)的前面加“*”表示該操作數(shù)為一個(gè)指針。下面兩條指令是建立指針和間接存取的應(yīng)用方法：MOVD&VW200，AC0MOVW*AC0，AC1指針為雙字型，只能使用變量存儲(chǔ)器（V）、局部存儲(chǔ)器（L）或累加器（AC1、AC2、AC3）作為指針。編程時(shí)，利用雙字傳送指令（MOVD）將存儲(chǔ)器某個(gè)位置的地址賦值給指針存儲(chǔ)器，操作數(shù)必須使用“&”符號(hào)表示。MO

13、VD&VW200，AC0MOVW*AC0，AC1（3）修改指針 下面的兩條指令可以修改指針的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1S7-200將編程元件統(tǒng)一歸為存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)單元按字節(jié)進(jìn)行編址，無(wú)論所尋址的是何種數(shù)據(jù)類(lèi)型，通常應(yīng)指出它在所在存儲(chǔ)區(qū)域和在區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。每個(gè)單元都有惟一的地址，地址用名稱和編號(hào)兩部分組成，元件名稱（區(qū)域地址符號(hào)）。4.5 PLC的編程語(yǔ)言可編程序控制器編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)梯形圖 (Ladder diagram)功能塊圖 (Function block diagram)指令表 (Instruction list)順序功能圖 (Sequentia

14、l function chart)結(jié)構(gòu)文本 (Structured text)控制電路圖SB1SB2KMKMPLC外部接線圖X1X0梯形圖Y0Y0X1X0COMY0COMKMSB2SB1梯形圖 (Ladder diagram)梯形圖與繼電器控制電路相似直觀、易懂I/O分配： X0：?jiǎn)?dòng) X1：停車(chē) Y0：KM梯形圖的主要特點(diǎn)某些編程元件沿用繼電器名稱梯形圖兩側(cè)的垂直公共線為公共母線（Bus bar）邏輯求解順序：從上到下，從左到右編程元件的常開(kāi)觸電和常閉觸電可以無(wú)限次使用梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但他們不是物理繼電器（即硬件繼電器）

15、，而是軟件中使用的編程元件，每個(gè)繼電器和PLC存儲(chǔ)器中元件映象寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)，因此稱為“軟繼電器”。相應(yīng)位的狀態(tài)為“1”，表示該繼電器線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；相應(yīng)位的狀態(tài)為“0”，表示該繼電器線圈失電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。梯形圖主要特點(diǎn)梯形圖主要特點(diǎn) 梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)有常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)，它可以是PLC輸入點(diǎn)接的外部開(kāi)關(guān)(如啟動(dòng)按鈕、行程開(kāi)關(guān)等)觸點(diǎn)，也可以是PLC內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器以及各種算術(shù)運(yùn)算結(jié)果等的狀態(tài)。 輸入繼電器供PC接受外部輸入信號(hào)，因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 輸出繼電器供PC作輸出控制用。 梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)原則上說(shuō)可在編制用戶程序時(shí)無(wú)限引用。功能塊圖 (Function block diagram)功能塊