PLC編程與應(yīng)用技術(shù)西門子S7-1200（高職）全套教學(xué)課件

PLC編程與應(yīng)用技術(shù)全套可編輯PPT課件全課導(dǎo)航項目一PLC基礎(chǔ)

項目二位邏輯指令的應(yīng)用

項目三定時器指令和計數(shù)器指令的應(yīng)用

項目四功能指令的應(yīng)用

項目五PLC梯形圖程序的設(shè)計方法

項目六PID控制和運動控制的應(yīng)用

項目七PLC通信和人機界面的應(yīng)用

項目八PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用實例

項目一PLC基礎(chǔ)PLC自誕生以來，憑借其控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點，成為當(dāng)今工業(yè)自動化中重要的控制設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。本項目將介紹PLC的基礎(chǔ)知識和西門子S7-1200PLC的相關(guān)知識。項目導(dǎo)讀項目一PLC基礎(chǔ)了解PLC的產(chǎn)生、定義、組成和工作原理。了解PLC的特點、性能指標(biāo)、分類和應(yīng)用。了解西門子S7-1200PLC的特點和編程語言。了解西門子S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)和開發(fā)軟件。能夠完成西門子S7-1200PLC的安裝和接線。能夠正確安裝和使用TIA博途軟件。感受中國科技的騰飛，增強民族自信心。養(yǎng)成崇尚技藝、求實創(chuàng)新的職業(yè)品質(zhì)。知識目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)章節(jié)導(dǎo)航任務(wù)一認(rèn)識PLC任務(wù)二認(rèn)識西門子S7-1200PLC任務(wù)一認(rèn)識PLC什么是PLC？PLC有什么特點？PLC有什么用途？這些都是初學(xué)者較為關(guān)注的問題。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要初步了解PLC，這是學(xué)習(xí)本書后續(xù)內(nèi)容的基礎(chǔ)。請認(rèn)真學(xué)習(xí)本任務(wù)，并完成任務(wù)實施中的市場調(diào)查報告。任務(wù)引入1968年，美國通用汽車公司公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代生產(chǎn)線上的繼電器-接觸器控制裝置，要求新的控制裝置滿足以下要求：一、PLC的產(chǎn)生和定義1．PLC的產(chǎn)生①編程方便，可現(xiàn)場修改程序；②維護(hù)方便，最好是插件式；③可靠性高于繼電器-接觸器控制裝置；④體積小于繼電器-接觸器控制裝置；⑤數(shù)據(jù)可以直接送入管理計算機；⑥成本上可以和繼電器-接觸器控制裝置相競爭；⑦輸入可以是交流115V（美國的電網(wǎng)電壓）；⑧輸出為交流115V、2A以上，可以直接驅(qū)動電磁閥；⑨用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB；⑩系統(tǒng)功能擴展和升級方便。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，研制出了世界上第1臺可編程序控制器PDP-14，并在通用汽車公司的自動生產(chǎn)線上試用成功。從此這項研究技術(shù)迅速發(fā)展，從美國迅速普及至全世界。由于這種新型工業(yè)控制裝置可以通過編程改變控制方案，且專門用于邏輯控制，因此人們將其稱為可編程序邏輯控制器（programmablelogiccontroller,PLC）。一、PLC的產(chǎn)生和定義1．PLC的產(chǎn)生1980年，美國電氣制造商協(xié)會將可編程序邏輯控制器正式命名為可編程控制器（programmablecontroller），簡稱PC。但人們?yōu)榱伺c個人計算機相區(qū)別，仍稱它為PLC。一、PLC的產(chǎn)生和定義2．PLC的定義國際電工委員會（IEC）在1987年2月發(fā)布的可編程控制器第三稿標(biāo)準(zhǔn)草案中，對PLC做了如下定義：PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入、輸出來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。2021年6月17日，在第五屆未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大會期間，華為攜手紫金山實驗室、上海交通大學(xué)、寶信軟件正式發(fā)布了全球首個廣域云化PLC技術(shù)試驗成果。本次試驗基于確定性廣域網(wǎng)技術(shù)和下一代工業(yè)控制邊緣計算架構(gòu)，在未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施（CENI）上實現(xiàn)了滬寧兩地間傳輸距離近600千米的廣域云化PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的部署和穩(wěn)定運行，為廣域遠(yuǎn)程工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用鋪平了道路?？萍贾舛LC的組成和工作原理1．PLC的組成1）PLC的硬件系統(tǒng)PLC的種類繁多，但其硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)大致相同。PLC的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口、電源等組成，如圖所示。PLC的組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成（1）CPU。CPU的主要功能是完成PLC內(nèi)所有的控制和監(jiān)視操作。CPU一般由控制器、運算器和寄存器等組成，通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線與存儲器、輸入/輸出接口電路連接。PLC中的存儲器按照讀寫方式的不同只讀存儲器（ROM）隨機存儲器（RAM）按照用途和功能的不同系統(tǒng)程序存儲器主要用于存放PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序并固化在只讀存儲器（ROM）中，用戶不能訪問和修改。用戶存儲器主要用于存儲用戶的程序和數(shù)據(jù)，常存放在電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）和隨機存儲器（RAM）中。二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成（2）存儲器。知識鏈接由于系統(tǒng)程序存儲器與用戶無直接聯(lián)系，因此在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊中所列的存儲器形式及容量是指用戶存儲器。為避免出現(xiàn)用戶存儲器容量不夠用的情況，許多PLC提供了存儲器擴展功能。（3）輸入/輸出接口。輸入/輸出接口也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與被控設(shè)備相連接的端口。二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成輸入/輸出接口輸入接口的作用是將外部電路的信息，通過光電耦合電路送至PLC內(nèi)部電路中。輸出接口的作用是將PLC的輸出信號轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動外部電路的信號，以便控制執(zhí)行元件（如接觸器線圈、電機、閥門、水泵等）。（4）電源。電源將交流電轉(zhuǎn)換為CPU、存儲器等工作所需要的直流電。PLC內(nèi)部電路使用的電源是整機的能源供給中心，它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性。目前，大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成知識鏈接為了滿足較復(fù)雜的控制需求，PLC還有一些智能接口模塊，如高速計數(shù)器模塊、溫度控制模塊等。這些模塊大多帶有單獨的CPU，有一定的數(shù)據(jù)處理能力。PLC的軟件系統(tǒng)的組成系統(tǒng)程序用來控制和完成PLC各種功能的程序系統(tǒng)診斷程序輸入處理程序編譯程序信息傳送程序監(jiān)控程序等用戶程序用戶根據(jù)控制要求編寫的應(yīng)用程序開關(guān)量邏輯控制程序模擬量運算控制程序閉環(huán)控制程序工作站初始化程序等2）PLC的軟件系統(tǒng)二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成PLC采用周期性循環(huán)掃描的工作方式，即“順序掃描，循環(huán)工作”。在PLC中，用戶程序按照先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，遇到結(jié)束指令時又返回到第一條指令，完成一個掃描周期，如此周而復(fù)始地循環(huán)。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理

PLC的工作過程1）輸入采樣階段PLC在執(zhí)行程序之前，按照順序?qū)⑺休斎攵说男畔⒆x入輸入映像寄存器中，這一過程稱為采樣。采樣結(jié)果的內(nèi)容在本掃描周期內(nèi)不會改變，只有到下一個輸入采樣階段才會被刷新。PLC在運行程序時，所需要的輸入信息不是取現(xiàn)時輸入端上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理2）程序執(zhí)行階段PLC按照順序（從上到下、從左到右）逐條執(zhí)行用戶程序，并按照程序要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算和處理，再將程序執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映像寄存器中。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理3）輸出刷新階段PLC執(zhí)行完所有用戶程序后，將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出端中進(jìn)行輸出，以驅(qū)動被控設(shè)備。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理提示PLC在一個掃描周期內(nèi)，對輸入狀態(tài)的掃描只在輸入采樣階段進(jìn)行，輸出值也只在輸出刷新階段才能被送出去，而在程序執(zhí)行階段輸入端和輸出端均被封鎖。PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活及經(jīng)濟(jì)等方面的問題，其主要特點如下。三、PLC的特點和性能指標(biāo)1．PLC的特點1）編程簡單，容易掌握PLC一般采用梯形圖作為編程語言。梯形圖語言直觀、易懂、易掌握，其電路符號和表達(dá)式與繼電器電路圖很相似，熟悉繼電器電路圖的技術(shù)人員不需要學(xué)習(xí)專門的計算機知識和語言，很快就可以掌握梯形圖語言。2）安裝簡單，維護(hù)方便PLC不需要專門的機房，使用時只需要將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的接口相連接即可。PLC各模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況及查找故障。三、PLC的特點和性能指標(biāo)1．PLC的特點3）抗干擾能力強，可靠性高PLC在硬件和軟件方面都采取了措施，以提高其可靠性。硬件方面，PLC各接口都采用了光電隔離，使得外部電路與其內(nèi)部電路實現(xiàn)了物理隔離；各模塊都采用了屏蔽措施，以防止輻射干擾。軟件方面，PLC具有良好的自診斷功能，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，CPU會立即采取有效措施防止故障擴大。4）體積小、重量輕、功耗低PLC的各部件，如CPU、電源、I/O模塊等一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、功耗低。相對于通用工控機，PLC的體積和重量要小得多。三、PLC的特點和性能指標(biāo)1．PLC的特點5）擴展能力強PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備直接連接。此外，為了提高可操作性，PLC還有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局域網(wǎng)，它還有多種通信聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。各廠家的PLC雖然有所差異，但它們的主要性能指標(biāo)是相同的，大體如下。三、PLC的特點和性能指標(biāo)2．PLC的性能指標(biāo)1）輸入/輸出點數(shù)輸入/輸出點數(shù)是指PLC上可連接外部輸入和輸出的端子數(shù)，常稱為點數(shù)。點數(shù)越多，說明PLC可連接的輸入和輸出設(shè)備越多，控制規(guī)模越大。2）存儲器容量存儲器容量是指PLC可存儲的用戶程序的量，通常以字或千字為單位。存儲器容量大，可以編制出復(fù)雜的程序。有些PLC的存儲器容量可以根據(jù)需要配置，有些PLC的存儲器容量可以擴展。三、PLC的特點和性能指標(biāo)2．PLC的性能指標(biāo)3）掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，一般以ms/K為單位，即執(zhí)行一千字用戶程序所需要的時間。不同用戶程序的執(zhí)行速度差別較大，可以通過比較PLC執(zhí)行相同程序所用的時間來衡量CPU工作速度的快慢。4）內(nèi)部存儲器的種類和數(shù)量內(nèi)部存儲器的種類和數(shù)量是衡量PLC硬件功能的一個指標(biāo)。PLC內(nèi)部有許多寄存器用于存放變量、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還有許多輔助寄存器，如定時/計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等。這些存儲器的種類和數(shù)量越多，表示PLC存儲和處理各種信息的能力越強。三、PLC的特點和性能指標(biāo)2．PLC的性能指標(biāo)5）擴展能力PLC除了具有主控模塊外，還具有可以通過配置實現(xiàn)各種特殊功能的功能模塊，如信號模塊、通信模塊等。通過特殊功能模塊可以實現(xiàn)輸入/輸出點數(shù)的擴展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴展、存儲容量的擴展等。1）按照結(jié)構(gòu)形式分類四、PLC的分類和應(yīng)用1．PLC的分類（a）歐姆龍CPM1A系列PLC（b）西門子S7-200系列PLC（c）三菱FX2N系列PLC整體式PLC：將電源、CPU、存儲器、I/O模塊等集中在一個機殼內(nèi)，形成一個整體，如圖所示。PLC整體式模塊式模塊式PLC：按照各組成部分功能的不同分成若干個模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、通信模塊等。用戶可以根據(jù)系統(tǒng)要求，組合不同的模塊，形成不同用途的PLC系統(tǒng)，如圖所示。四、PLC的分類和應(yīng)用1．PLC的分類（a）歐姆龍CQM1H系列PLC（b）西門子S7-1200系列PLC（c）三菱Q系列PLCPLC整體式模塊式1）按照結(jié)構(gòu)形式分類PLC小型機將輸入/輸出點數(shù)在256點以下的PLC稱為小型PLC，如西門子S7-1200系列；中型機將輸入/輸出點數(shù)在256～2048之間的PLC稱為中型PLC，如西門子S7-300系列；大型機將輸入/輸出點數(shù)在2048以上的PLC稱為大型PLC，如西門子S7-400系列。2）按照輸入/輸出點數(shù)分類四、PLC的分類和應(yīng)用1．PLC的分類四、PLC的分類和應(yīng)用1．PLC的分類PLC低檔機小型PLC多為低檔機中檔機中型PLC多為中檔機高檔機大型PLC多為高檔機3）按照功能分類目前，PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，其應(yīng)用方向主要有以下幾類。四、PLC的分類和應(yīng)用2．PLC的應(yīng)用1）開關(guān)量邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。PLC可以取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制裝置，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制，它既可以用于單臺設(shè)備的控制，也可以用于多機群控及自動化流水線，如注塑機、數(shù)控機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC通常采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法來處理這些模擬量，完成閉環(huán)控制。PLC的模擬量控制功能廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。四、PLC的分類和應(yīng)用2．PLC的應(yīng)用3）運動控制目前，大多數(shù)PLC制造商都提供步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。在多數(shù)情況下，PLC將描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給位置控制模塊，位置控制模塊控制電機移動一軸或多軸到目標(biāo)位置。當(dāng)軸移動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運動平滑。PLC的運動控制功能廣泛應(yīng)用于機床、機器人、電梯等各種機械設(shè)備中。4）數(shù)據(jù)處理PLC具有數(shù)學(xué)運算（包含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信模塊傳送到指定的智能裝置中進(jìn)行處理。PLC的數(shù)據(jù)處理功能廣泛應(yīng)用于造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)中。四、PLC的分類和應(yīng)用2．PLC的應(yīng)用5）通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信通常包括PLC與PLC之間、PLC與上位機之間、PLC與其他智能設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能設(shè)備一起，可以構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡(luò)。本任務(wù)需要先學(xué)習(xí)PLC的基礎(chǔ)知識，包括PLC的產(chǎn)生、定義、組成、工作原理、特點、性能指標(biāo)、分類及主要應(yīng)用等，對PLC有一定的了解，然后在此基礎(chǔ)上收集、查找資料，深入了解PLC，以完成任務(wù)實施。任務(wù)分析1．實施目的任務(wù)實施——撰寫PLC市場調(diào)查報告通過撰寫PLC市場調(diào)查報告，讓學(xué)生了解市場中的主流PLC、了解國產(chǎn)PLC的優(yōu)勢和不足、了解各品牌PLC常用的編程軟件。任務(wù)實施——撰寫PLC市場調(diào)查報告2．實施內(nèi)容PLC市場調(diào)查報告的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面。（1）PLC市場發(fā)展現(xiàn)狀分析。（2）PLC應(yīng)用狀況分析。（3）國際主流PLC的主要性能及應(yīng)用。（4）國產(chǎn)PLC的主要產(chǎn)品及特點。（5）列舉各品牌PLC常用的編程軟件。任務(wù)實施——撰寫PLC市場調(diào)查報告3．實施流程（1）將全班學(xué)生分為4～6組，每組人數(shù)盡量一致，設(shè)組長1名。（2）組長組織小組成員搜集資料，并將市場調(diào)查報告制作成PPT。（3）每個小組選派一名代表上臺講解自己組的市場調(diào)查報告。（4）評選出PPT制作得最好和市場調(diào)查報告講解得最全面的小組進(jìn)行獎勵。什么是PLC？課堂訓(xùn)練課堂小結(jié)認(rèn)識PLCPLC的產(chǎn)生和定義PLC的組成和工作原理PLC的特點和性能指標(biāo)PLC的分類和應(yīng)用任務(wù)二認(rèn)識西門子S7-1200PLCS7-1200PLC是西門子公司在2009年5月正式推出的一款產(chǎn)品，經(jīng)過近幾年的推廣，在市場上的使用率很高，目前是西門子公司主推的一款產(chǎn)品。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要了解S7-1200PLC的特點、編程語言、硬件系統(tǒng)和開發(fā)軟件等內(nèi)容。請認(rèn)真學(xué)習(xí)本任務(wù)，并完成任務(wù)實施中的安裝任務(wù)。任務(wù)引入S7-1200PLC作為西門子公司在小型PLC領(lǐng)域的主打產(chǎn)品，吸納了S7-200PLC和S7-300PLC的優(yōu)點，將邏輯控制、人機接口和網(wǎng)絡(luò)控制等功能集成于一體，可滿足小型獨立離散控制系統(tǒng)處理復(fù)雜控制任務(wù)的需求。S7-1200PLC的主要特點如下。一、S7-1200PLC概述1．S7-1200PLC的特點1）集成了PROFINET接口S7-1200PLC集成的PROFINET接口用于編程、HMI通信和PLC之間的通信。此外，PROFINET接口還支持使用開放以太網(wǎng)協(xié)議的第三方設(shè)備。該接口帶有一個具有自動交叉網(wǎng)線功能的RJ-45連接器，可提供10/100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，且支持以下協(xié)議：TCP/IP、ISO-on-TCP和S7通信。一、S7-1200PLC概述1．S7-1200PLC的特點2）集成技術(shù)強S7-1200PLC具有進(jìn)行計算和測量、閉環(huán)回路控制、運動控制的集成技術(shù)，是一個功能非常強大的系統(tǒng)，可以完成多種類型的自動化任務(wù)。3）存儲器容量大S7-1200PLC為用戶程序和用戶數(shù)據(jù)提供了高達(dá)150KB的工作內(nèi)存，同時還提供了高達(dá)4MB的集成裝載內(nèi)存和10KB的掉電保持內(nèi)存。SIMATIC存儲卡是一種由西門子預(yù)先格式化的SD存儲卡，是可選件，可用于轉(zhuǎn)移程序，也可用于存儲其他文件或更新系統(tǒng)固件。一、S7-1200PLC概述1．S7-1200PLC的特點4）組態(tài)靈活通過簡單的組態(tài)，S7-1200PLC通過對輸入和輸出映像寄存器的讀寫操作，可以實現(xiàn)主從架構(gòu)的分布式I/O應(yīng)用。5）通信方便S7-1200PLC提供了各種各樣的通信選項以滿足網(wǎng)絡(luò)通信的要求，可支持的通信協(xié)議有I-Device、PROFINET、PROFIBUS、USS通信、AS-i、ModbusRTU等，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制通信、點對點通信。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言其中，S7-1200PLC使用的編程語言只有梯形圖和功能塊圖兩種。PLC的5種編程語言梯形圖（LAD）語句表（STL）功能塊圖（FBD）順序功能圖（SFC）結(jié)構(gòu)文本（ST）1）梯形圖梯形圖是一種圖形編程語言，它使用基于電路圖的表示方法。梯形圖與繼電器電路圖相似，很容易被技術(shù)人員理解和掌握。在梯形圖中，程序由一個或多個程序段構(gòu)成，每個程序段由左、右兩條垂直線之間的觸點、線圈和功能塊有序組合而成。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言S7-1200PLC的梯形圖程序左、右垂直線稱為左、右母線觸點表示邏輯輸入條件，如開關(guān)、按鈕和寄存器等線圈通常表示邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、接觸器、電磁閥和寄存器等功能塊包括定時器、計數(shù)器及數(shù)學(xué)運算等用梯形圖編寫程序時，應(yīng)遵循以下規(guī)則。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言（1）梯形圖常采用程序段結(jié)構(gòu)。清晰的程序段結(jié)構(gòu)有利于程序的調(diào)試，編譯時能夠明確指出錯誤語句所在的程序段，且不增加程序的長度。（2）梯形圖必須遵循順序執(zhí)行的原則，即從左到右、從上到下執(zhí)行，每行都是從左母線開始，到右母線結(jié)束。（3）觸點不能放在線圈的右側(cè)，且不能與右母線直接相連。（4）線圈不允許串聯(lián)，且同一個編號的線圈不能多次使用。S7-1200PLC的梯形圖程序提示PLC循環(huán)掃描程序，將同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出寄存器中，所以輸出點的值在用戶程序中可以作為條件使用。2）功能塊圖功能塊圖采用類似于數(shù)學(xué)邏輯門電路的圖形符號，在該編程語言中，方框左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，方框右側(cè)為邏輯運算的輸出變量，輸入端和輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號從左向右流動。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言功能塊圖功能塊圖具有以下特點。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言（1）功能塊圖以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易。（2）功能塊圖是用圖形化的方法描述功能，邏輯直觀，大大方便了技術(shù)人員的編程和組態(tài)，易于操作。（3）由于控制功能的邏輯關(guān)系易于表達(dá)，因此對于控制規(guī)模較大、邏輯關(guān)系較復(fù)雜的系統(tǒng)，使用功能塊圖編程和組態(tài)的時間可以縮短。S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，將主要模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌或面板上。用戶可以根據(jù)自身的需求確定PLC的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)擴展方便。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)S7-1200PLC硬件系統(tǒng)的組成S7-1200PLC的CPU模塊將微處理器、電源、數(shù)字量I/O電路、模擬量I/O電路、PROFINET接口、高速運動控制I/O等組合到一個設(shè)計緊湊的外殼中，形成功能強大的控制器。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)1．CPU模塊不同型號S7-1200PLC的CPU技術(shù)規(guī)范

型號特征和功能CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217CCPU類型（電源信號/輸入信號/輸出信號）DC/DC/DC、DC/DC/RLY、AC/DC/RLYDC/DC/DC本機數(shù)字量I/O點數(shù)6/48/614/10本機模擬量I/O點數(shù)2/02/2輸入映像寄存器1024B輸出映像寄存器1024B注：DC表示直流電信號、AC表示交流電信號，RLY表示繼電器輸出。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)1．CPU模塊不同型號S7-1200PLC的CPU技術(shù)規(guī)范(續(xù)表）

型號特征和功能CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C工作存儲器50KB75KB100KB125KB150KB裝載存儲器1MB4MB位存儲器（M）4096B8192B信號模塊可擴展個數(shù)無2個8個信號板可擴展個數(shù)1個通信模塊可擴展個數(shù)3個（左側(cè)擴展）二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)1．CPU模塊不同型號S7-1200PLC的CPU技術(shù)規(guī)范(續(xù)表）

型號特征和功能CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C最大本地數(shù)字量I/O點數(shù)1482284最大本地模擬量I/O點數(shù)13196769高速計數(shù)器最多可組態(tài)6個使用任意內(nèi)置或信號板輸入的高速計數(shù)器脈沖輸出最多可組態(tài)4個使用任意內(nèi)置或信號板輸出的脈沖輸出上升沿/下降沿中斷點數(shù)6/68/812/1214/14PROFINET接口個數(shù)1個2個實時時鐘保持時間通常為20天，40℃時最少為12天外觀尺寸/mm90×100×75110×100×75130×100×75150×100×75知識鏈接CPU的3種工作模式STOP模式CPU不執(zhí)行任何程序，此時用戶可以編輯、修改、下載和上傳程序；STARTUP模式CPU將執(zhí)行一次“啟動OB”程序（如果存在）；RUN模式CPU重復(fù)執(zhí)行PLC程序。信號板（signalboard,SB）（見左圖）是S7-1200PLC特有的硬件設(shè)備，安裝時將信號板直接插入CPU正面的槽內(nèi)即可，信號板的安裝如右圖所示。信號板有可拆卸的端子，可以很容易地更換掉。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)2．信號板信號板信號板的安裝目前，S7-1200PLC有多種型號的信號板，主要包括數(shù)字量輸入/輸出（DI/DQ）板、模擬量輸入/輸出（AI/AQ）板和通信板等，如表所示。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)2．信號板信號板的型號型號名稱相關(guān)說明DI/DQSB12214點的數(shù)字量輸入信號板SB12224點的數(shù)字量輸出信號板SB12232點輸入/2點輸出的數(shù)字量輸入/輸出信號板AI/AQSB12311×12位的模擬量輸入信號板SB12321點的模擬量輸出信號板通信板CB1241RS-485接口和9針D-Sub插座信號模塊（signalmodule,SM），主要用于擴展PLC的輸入/輸出點數(shù)，增加PLC的附加功能。信號模塊通常安裝在CPU模塊的右側(cè)。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)3．信號模塊信號模塊按其信號類型的不同，可分為數(shù)字量模塊數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸入/輸出模塊模擬量模塊模擬量輸入模塊模擬量輸出模塊模擬量輸入/輸出模塊常見信號模塊的技術(shù)規(guī)范如A表和表B所示。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)3．信號模塊型號類型相關(guān)說明輸入/輸出點數(shù)及類型輸入/輸出電源類型SM1221數(shù)字量輸入模塊8/0DC24V16/0DC24VSM1222數(shù)字量輸出模塊0/8DC24V，0.5A0/16DC24V，0.5A0/8（RLY）2A0/16（RLY）2A0/8（RLY雙態(tài)）2ASM1223數(shù)字量輸入/

輸出模塊8/8DC24V，0.5A16/16DC24V，0.5A8/8（RLY）DC24V，2A16/16（RLY）DC24V，2A表A

數(shù)字量模塊注：RLY表示繼電器輸出。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)3．信號模塊表B模擬量模塊型號/類型相關(guān)說明SM1231模擬量輸入模塊包括4路、8路的13位模塊和4路的16位模塊，可選

±10V、±5V、0～20mA和4～20mA等多種量程SM1231熱電偶和熱電阻模擬量輸入模塊包括4路、8路的熱電偶模塊和4路、8路的熱電阻模塊，可選多種量程的傳感器SM1232模擬量輸出模塊包括2路和4路的模擬量輸出模塊，±10V電壓輸出為14位，0～20mA和4～20mA電流輸出為13位SM1234模擬量輸入/輸出模塊包括4路模擬量輸入和2路模擬量輸出，輸入為13位，輸出為14位通信模塊（communicationmodule,CM）安裝在CPU的左側(cè)，S7-1200PLC最多可安裝3個通信模塊。二、S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)4．通信模塊用戶可以使用通信模塊，通過TIA博途軟件提供的相關(guān)指令，實現(xiàn)PLC與計算機、PLC與PLC之間的通信。通信模塊還可以和其他控制部件或智能模塊通信或組成局部網(wǎng)絡(luò)。因此，可以說通信模塊的能力代表了PLC的組網(wǎng)能力。常用的通信模塊點對點通信模塊PROFIBUS通信模塊工業(yè)遠(yuǎn)程控制通信模塊AS-i接口模塊I/O-Link接口模塊TIA博途軟件是西門子推出的、面向工業(yè)自動化領(lǐng)域的新一代工程軟件平臺。TIA博途軟件將所有的自動化軟件工具都統(tǒng)一到一個開發(fā)環(huán)境中，是自動化行業(yè)內(nèi)首個采用統(tǒng)一工程組態(tài)和軟件項目環(huán)境的自動化軟件。三、S7-1200PLC的開發(fā)軟件自2009年發(fā)布第一款SIMATICSTEP7V10.5（STEP7Basic）以來，TIA博途軟件經(jīng)歷了V10.5、V11、V12、V13、V14、V15和V16等版本，它支持西門子最新的硬件S7-1200/1500系列PLC，并向下兼容S7-300/400等系列PLC。TIA博途軟件TIA博途STEP7TIA博途W(wǎng)inCCTIA博途StartdriveTIA博途Scout用戶可以根據(jù)實際應(yīng)用情況，購買一種或幾種軟件產(chǎn)品的組合。TIA博途STEP7是西門子PLC的一款編程軟件，用于西門子系列工控產(chǎn)品包括S7、M7、C7和基于PC的WinAC的編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置，是SIMATIC工業(yè)軟件的重要組成部分。TIA博途W(wǎng)inCC是西門子公司開發(fā)的一款可視化過程監(jiān)控軟件，它能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、處理等一系列操作。知識鏈接TIA博途Startdrive是西門子TIA博途軟件的一個組件，用于調(diào)試西門子的變頻器產(chǎn)品，主要完成聯(lián)網(wǎng)、配置參數(shù)（包括功率部件、電機、編碼器、自由功能塊和工藝控制器等）、配置控制方式和故障診斷等功能。TIA博途Scout是西門子公司開發(fā)的一款全集成自動化軟件，將運動控制任務(wù)、PLC任務(wù)、工藝功能和驅(qū)動組態(tài)組合在一個系統(tǒng)中，它通過一個用戶友好、組織清晰的“導(dǎo)航中心”開發(fā)和管理PLC項目所需要的全部工具。知識鏈接本任務(wù)需要先學(xué)習(xí)S7-1200PLC的相關(guān)知識，包括S7-1200PLC的特點、編程語言、硬件系統(tǒng)和開發(fā)軟件等，對S7-1200PLC有一定的了解，在此基礎(chǔ)上，才能完成S7-1200PLC硬件電路的安裝和接線，以及TIA博途軟件的安裝和使用。任務(wù)分析1）CPU的安裝通過卡夾可以方便地將CPU安裝到DIN導(dǎo)軌或面板上，并且CPU可以采用水平或垂直兩種安裝方式，如圖所示。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）DIN導(dǎo)軌安裝方式（b）面板安裝方式（c）水平安裝方式（d）垂直安裝方式S7-1200PLC的安裝方式由于S7-1200PLC需要通過自然對流冷卻，所以在設(shè)備上方和下方必須留出至少25mm的空隙。此外，模塊前端與機柜內(nèi)壁間也至少應(yīng)留出25mm的深度。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC如果有通信模塊應(yīng)先將通信模塊連接到CPU模塊上，然后將整個組件作為一個單元安裝到DIN導(dǎo)軌或面板上，再安裝信號模塊。如果沒有通信模塊可直接安裝CPU模塊，再安裝信號模塊。安裝時，要注意幾點：提示①垂直安裝時，允許的最大環(huán)境溫度比水平安裝時低10℃；②在安裝或拆卸任何模塊（含引線）前，要確保電源處于斷開狀態(tài)；③S7-1200PLC必須安裝在外殼、控制柜或電控室內(nèi)；④S7-1200PLC必須與熱輻射、高壓和電噪聲隔離開。2）S7-1200PLC的接線（1）供電電源接線。S7-1200PLC有兩種供電方式，即DC24V和AC120～240V，供電電源的接線方法如圖所示。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）直流電源接線方法（b）交流電源接線方法供電電源接線方法其中，標(biāo)記為L+/M的電源端子為直流電源端，標(biāo)記為L1/N的電源端子為交流電源端，接線時必須先確認(rèn)CPU的類型及供電方式。2）S7-1200PLC的接線（2）數(shù)字量模塊接線。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）漏型輸入接線（b）源型輸入接線數(shù)字量輸入模塊接線數(shù)字量輸入模塊接線：S7-1200PLC的數(shù)字量輸入方式有DC24V漏型輸入和源型輸入兩種。漏型輸入時，數(shù)字量輸入公共端1M接24V直流電源的負(fù)極，如圖（a）所示；源型輸入時，數(shù)字量輸入公共端1M接24V直流電源的正極，如圖（b）所示。數(shù)字量模塊接線數(shù)字量輸入模塊接線數(shù)字量輸出模塊接線數(shù)字量輸出模塊接線：S7-1200PLC的數(shù)字量輸出方式有晶體管輸出和繼電器輸出兩種。其中，晶體管輸出的CPU只支持直流信號輸出，如圖（a）所示；繼電器輸出的CPU可以接直流信號，也可以接120～240V的交流信號，如圖（b）所示。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）晶體管輸出接線（b）繼電器輸出接線數(shù)字量輸出模塊接線（3）模擬量模塊接線。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）二線制接線（b）三線制接線模擬量輸入模塊接線（c）四線制接線模擬量輸入模塊接線：模擬量輸入模塊可以采用標(biāo)準(zhǔn)電流和電壓信號，其接線方式根據(jù)模擬量儀表或設(shè)備線纜個數(shù)分為二線制、三線制和四線制3種類型，如圖所示。模擬量模塊接線模擬量輸入模塊接線模擬量輸出模塊接線模擬量輸出模塊接線：模擬量輸出模塊可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電流和電壓信號，其接線方式（以SM1232模塊為例）如圖所示。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC模擬量輸出模塊接線經(jīng)驗傳承在對任何電氣設(shè)備進(jìn)行接線前，必須確保已切斷該設(shè)備的電源。同時，還要確保已切斷所有相關(guān)設(shè)備的電源。另外，在使用感性負(fù)載時，要加入抑制電路。抑制電路可以限制輸出通斷時的高壓瞬變，保護(hù)輸出，并可以限制感性負(fù)載開關(guān)時產(chǎn)生的電子噪聲。S7-1200PLC使用的軟件是TIA博途STEP7。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件2．安裝TIA博途軟件TIA博途STEP7基礎(chǔ)版（STEP7basic），用于組態(tài)S7-1200PLC；專業(yè)版（STEP7professional），用于組態(tài)目前西門子品牌中除S7-200之外所有的PLC及WinAC。1）安裝要求本教材所使用的軟件版本為TIA博途STEP7V15.1專業(yè)版。運行該軟件推薦的計算機配置如表所示。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件2．安裝TIA博途軟件配置要求操作系統(tǒng)MicrosoftWindows7或更高處理器Intel(R)Core(TM)i5-6440EQ2.7GHz或更高內(nèi)存16GB或更大（大型項目為32GB以上）硬盤50GB的固態(tài)硬盤或更大顯示器15.6″全高清顯示器（1920×1080或更高）運行TIA博途STEP7V15.1專業(yè)版推薦的計算機配置2）安裝步驟在安裝軟件前要檢查計算機的配置是否滿足系統(tǒng)要求，并確保具有管理員權(quán)限。滿足這兩點要求后，關(guān)閉所有正在運行的程序，準(zhǔn)備安裝軟件。具體步驟詳見教材。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件2．安裝TIA博途軟件任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件在桌面上雙擊圖標(biāo)，進(jìn)入TIA博途軟件開發(fā)界面。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件1）TIA博途軟件的視圖TIA博途軟件的視圖有兩種，可以單擊左下角的圖標(biāo)按鈕進(jìn)行切換，如圖所示。（a）Portal視圖（b）項目視圖TIA博途軟件的視圖項目視圖能顯示項目的全部組件，編輯器、參數(shù)和數(shù)據(jù)等全部顯示在一個視圖中，可以方便地訪問設(shè)備和塊。Portal視圖是面向任務(wù)的工作模式，使用簡單、直觀，可以很快地開始項目設(shè)計，適合初學(xué)者使用。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件2）創(chuàng)建新項目在Portal視圖和項目視圖中都可以創(chuàng)建新項目，此處介紹在Portal視圖中創(chuàng)建新項目的步驟。具體步驟詳見教材。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件3）硬件組態(tài)創(chuàng)建新項目后，需要對各硬件進(jìn)行組態(tài)、參數(shù)配置和通信互連。項目中的組態(tài)要與實際系統(tǒng)一致。系統(tǒng)啟動時，CPU會自動檢測軟件的預(yù)設(shè)組態(tài)與系統(tǒng)的實際組態(tài)是否一致，不一致則會報錯。下面介紹在Portal視圖中進(jìn)行項目硬件組態(tài)的步驟。具體步驟詳見教材。任務(wù)實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件4）程序設(shè)計與仿真硬件組態(tài)完成后，便可進(jìn)行PLC程序設(shè)計與仿真了。PLC支持梯形圖和功能塊圖語言，此處以梯形圖為例介紹PLC程序設(shè)計與仿真的步驟。具體步驟詳見教材。小試身手在硬件設(shè)備中，撥動輸入I0.0和I0.1的開關(guān)，查看輸出Q0.0的狀態(tài)，將結(jié)果填入表中。輸入輸出I0.0I0.1Q0.000

01

10

11

注：“1”表示開關(guān)閉合；“0”表示開關(guān)斷開。輸入與輸出的關(guān)系簡述西門子S7-1200PLC的工作原理。課堂訓(xùn)練課堂小結(jié)認(rèn)識西門子S7-1200PLCS7-1200PLC概述S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)S7-1200PLC的開發(fā)軟件學(xué)習(xí)成果評價指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)成果對其進(jìn)行評價，學(xué)生配合指導(dǎo)教師共同完成學(xué)習(xí)成果評價表，如表所示。班級

組號

日期

姓名

學(xué)號

指導(dǎo)教師

評價項目評價內(nèi)容滿分/分評分/分知識PLC的產(chǎn)生和定義5

PLC的組成和工作原理5

PLC的特點和性能指標(biāo)5

PLC的分類和應(yīng)用5

S7-1200PLC概述5

S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)5

S7-1200PLC的開發(fā)軟件5

技能能夠完成西門子S7-1200PLC的安裝和接線20

能夠正確安裝和使用TIA博途軟件20

素養(yǎng)積極參加教學(xué)活動，主動學(xué)習(xí)、思考、討論5

認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時完成學(xué)習(xí)、訓(xùn)練任務(wù)5

團(tuán)結(jié)協(xié)作，與組員之間密切配合5

服從指揮，遵守課堂和實訓(xùn)室紀(jì)律5

有競爭意識、勇于克服困難5

合計100

自我評價

教師評價

謝謝您的觀看PLC編程與應(yīng)用技術(shù)全課導(dǎo)航項目一PLC基礎(chǔ)

項目二位邏輯指令的應(yīng)用

項目三定時器指令和計數(shù)器指令的應(yīng)用

項目四功能指令的應(yīng)用

項目五PLC梯形圖程序的設(shè)計方法

項目六PID控制和運動控制的應(yīng)用

項目七PLC通信和人機界面的應(yīng)用

項目八PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用實例

項目二位邏輯指令的應(yīng)用S7-1200PLC通過指令控制繼電器、接觸器、電機等低壓電器，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。從本項目開始，將重點介紹PLC的編程指令。本項目主要介紹位邏輯指令，位邏輯指令屬于基本邏輯控制指令，是專門針對位邏輯量進(jìn)行處理的指令，它包括觸點指令、輸出指令、置復(fù)位指令和邊沿檢測指令等。項目導(dǎo)讀掌握觸點指令和輸出指令的基本用法。掌握置復(fù)位指令的基本用法。掌握邊沿檢測指令的基本用法。掌握故障報警指示燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。掌握四組搶答器控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。掌握電機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。能夠應(yīng)用位邏輯指令設(shè)計簡單的PLC控制程序。具備勇于探索的創(chuàng)新精神。增強遵守規(guī)章制度和安全生產(chǎn)的責(zé)任意識。領(lǐng)略工匠風(fēng)采，養(yǎng)成攻堅克難、兢兢業(yè)業(yè)的工匠精神。知識目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)項目二位邏輯指令的應(yīng)用章節(jié)導(dǎo)航任務(wù)一應(yīng)用觸點指令和輸出指令任務(wù)二應(yīng)用置復(fù)位指令任務(wù)三應(yīng)用邊沿檢測指令任務(wù)一應(yīng)用觸點指令和輸出指令故障報警指示燈，顧名思義，起著警示提醒的作用，它能有效減少安全事故的發(fā)生，保證生產(chǎn)和人員的安全，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、

建筑安全、消防

安全、航空航天

等領(lǐng)域。任務(wù)引入請應(yīng)用觸點指令和輸出指令，設(shè)計一個故障報警指示燈控制系統(tǒng)，控制要求如下。（1）當(dāng)系統(tǒng)無故障時，綠燈常亮。（2）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)1處故障時，黃燈常亮。（3）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)2處故障時，紅燈常亮。（4）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)3處故障時，紅燈閃爍。（5）按下復(fù)位按鈕后，所有燈滅。任務(wù)引入任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)在位邏輯中，指令的基礎(chǔ)主要是觸點和線圈，觸點讀取位的狀態(tài)，線圈將狀態(tài)寫入位中。S7-1200PLC大部分位邏輯指令結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)輸入信號的狀態(tài)為“1”時，該指令被激活。任務(wù)工單位邏輯指令結(jié)構(gòu)一、觸點指令觸點指令常開觸點指令常開觸點指令的指令符號如圖A所示。當(dāng)操作數(shù)的狀態(tài)為“1”時，常開觸點將接通，輸出狀態(tài)為“1”；當(dāng)操作數(shù)的狀態(tài)為“0”時，常開觸點將斷開，輸出狀態(tài)為“0”。常閉觸點指令常閉觸點指令的指令符號如圖B所示。當(dāng)操作數(shù)的狀態(tài)為“1”時，常閉觸點將斷開，輸出狀態(tài)為“0”；當(dāng)操作數(shù)的狀態(tài)為“0”時，常閉觸點將接通，輸出狀態(tài)為“1”。取反指令取反指令的指令符號如圖C所示。當(dāng)觸點左邊輸入的狀態(tài)為“1”時，右邊輸出的狀態(tài)為“0”；當(dāng)觸點左邊輸入的狀態(tài)為“0”時，右邊輸出的狀態(tài)為“1”。圖A常開觸點指令的指令符號圖B常閉觸點指令的指令符號圖C取反指令的指令符號提示取反指令沒有操作數(shù)。二、輸出指令輸出指令線圈指令線圈指令的指令符號如圖A所示。當(dāng)線圈的輸入狀態(tài)為“1”時，操作數(shù)的狀態(tài)為“1”；當(dāng)線圈的輸入狀態(tài)為“0”時，操作數(shù)的狀態(tài)為“0”。取反線圈指令取反線圈指令的指令符號如圖B所示。當(dāng)線圈的輸入狀態(tài)為“1”時，操作數(shù)的狀態(tài)為“0”；當(dāng)線圈的輸入狀態(tài)為“0”時，操作數(shù)的狀態(tài)為“1”。圖A線圈指令的指令符號圖B取反線圈指令的指令符號【例2-1】請分析下圖所示梯形圖程序中Q0.0～Q0.3的狀態(tài)。二、輸出指令梯形圖程序解析題干分析：若輸入I0.0的狀態(tài)為“0”，程序段1中，Q0.0的輸入端（即I0.0的輸出端）斷開，其狀態(tài)為“0”；程序段2中，取反指令的輸入端斷開，輸出端接通，Q0.1的狀態(tài)為“1”；程序段3中，Q0.2的輸入端接通，其狀態(tài)為“1”；程序段4中，Q0.3的輸入端斷開，其輸出狀態(tài)為“1”。若輸入I0.0的狀態(tài)為“1”，程序段1中，Q0.0的輸入端接通，其狀態(tài)為“1”；程序段2中，取反指令的輸入端接通，輸出端斷開，Q0.1的狀態(tài)為“0”；程序段3中，Q0.2的輸入端斷開，其狀態(tài)為“0”；程序段4中，Q0.3的輸入端接通，其輸出狀態(tài)為“0”。故Q0.0～Q0.3的狀態(tài)如下表所示。輸入輸出I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.30011111000Q0.0～Q0.3的狀態(tài)二、輸出指令解析題干【例2-2】現(xiàn)有一臺水泵，請用梯形圖設(shè)計該水泵的控制程序，控制要求：開關(guān)按下后，水泵工作；開關(guān)抬起后，水泵停止工作。二、輸出指令分析：在傳統(tǒng)控制電路中，控制水泵的方法有很多，最簡單的是在水泵與供電電源之間接一只斷路器，通過斷路器的通斷來控制電機的運行和停止。因此，本例在設(shè)計梯形圖程序時，可采用斷路器作為開關(guān)。設(shè)斷路器與PLC的接口為I0.0，水泵的接觸器與PLC的接口為Q0.0，將I0.0的輸出送至輸出線圈Q0.0，即可得到控制水泵的梯形圖程序，如圖所示。控制水泵的梯形圖程序例2-3知識鏈接位邏輯指令按照控制要求進(jìn)行邏輯組合，便可構(gòu)成基本的邏輯控制，即“與”“或”及其組合。位邏輯指令使用“0”和“1”兩個布爾操作數(shù)對信號的狀態(tài)進(jìn)行邏輯操作，并將邏輯操作結(jié)果（RLO）送入存儲器的狀態(tài)位中。常用邏輯控制指令的符號及功能如下表所示。名稱指令符號功

能與指令操作數(shù)1和操作數(shù)2同時接通時，輸出端接通或指令操作數(shù)1或操作數(shù)2接通時，輸出端接通【例2-3】將例2-2中的主控元件斷路器改為按鈕，設(shè)計一個電機控制系統(tǒng)，控制要求：按下啟動按鈕，電機開始運轉(zhuǎn)，啟動按鈕彈起后，電機持續(xù)運轉(zhuǎn)；按下停止按鈕，電機停止運轉(zhuǎn)。二、輸出指令分析：設(shè)啟動按鈕與PLC的接口為I0.0，停止按鈕與PLC的接口為I0.1，電機的接觸器與PLC的接口為Q0.0。由控制要求可知，電機控制系統(tǒng)的時序圖如圖所示。解析梯形圖題干（1）按下啟動按鈕后，常開觸點I0.0的狀態(tài)為“1”，線圈Q0.0的狀態(tài)為“1”，電機啟動，因此I0.0的輸出最終送至Q0.0。（2）啟動按鈕彈起后，I0.0的狀態(tài)變?yōu)椤?”，Q0.0的狀態(tài)仍為“1”，電機保持運轉(zhuǎn)，因此需要將Q0.0的常開觸點與I0.0并聯(lián)，即Q0.0實現(xiàn)自鎖功能，保證此時電機仍運轉(zhuǎn)。（3）按下停止按鈕I0.1，I0.1的狀態(tài)變?yōu)椤?”，Q0.0的狀態(tài)變?yōu)椤?”，電機停止運轉(zhuǎn)，因此需要將常閉觸點I0.1的輸出送至Q0.0。由以上分析可知，I0.0由“0”變?yōu)椤?”時，Q0.0的狀態(tài)為“1”；I0.0由“1”變?yōu)椤?”時，Q0.0的狀態(tài)保持為“1”（自鎖）；I0.1由“0”變?yōu)椤?”時，Q0.0的狀態(tài)為“0”（停止）。故電機控制系統(tǒng)的邏輯表達(dá)式為二、輸出指令解析梯形圖題干二、輸出指令由電機控制系統(tǒng)的時序圖和邏輯表達(dá)式可知，其梯形圖程序如圖所示。電機控制系統(tǒng)的梯形圖程序解析梯形圖題干本任務(wù)需要先學(xué)習(xí)觸點指令和輸出指令的相關(guān)知識，在此基礎(chǔ)上，才能完成故障報警指示燈控制系統(tǒng)的設(shè)計。由控制要求可知，此故障報警指示燈控制系統(tǒng)有4個輸入和4個輸出，設(shè)輸入為SB0（復(fù)位按鈕）、SB1（故障1）、SB2（故障2）和SB3（故障3），輸出為Q1（綠燈常亮）、Q2（黃燈常亮）、Q3（紅燈常亮）和Q4（紅燈閃爍）。設(shè)系統(tǒng)無故障為“0”，有故障為“1”，則故障報警指示燈控制系統(tǒng)的工作過程：當(dāng)系統(tǒng)無故障時，Q1輸出為“1”；當(dāng)有1個故障時，Q2輸出為“1”；當(dāng)有2個故障時，Q3輸出為“1”；當(dāng)有3個故障時，Q4輸出為“1”；當(dāng)按下SB0（復(fù)位按鈕）時，輸出均為“0”。任務(wù)分析任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)故障報警指示燈控制系統(tǒng)輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系如表所示。任務(wù)分析輸入輸出SB0SB1SB2SB3Q1Q2Q3Q400001000000101000010010001000100001100100101001001100010011100011×××0000任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)輸入與輸出之間的邏輯表達(dá)式為任務(wù)分析完成該任務(wù)的主要步驟如下。（1）根據(jù)故障報警指示燈控制系統(tǒng)的工作過程，填寫I/O地址分配表。（2）根據(jù)I/O地址分配表，繪制PLC的硬件接線圖，并完成接線。（3）根據(jù)故障報警指示燈控制系統(tǒng)的工作過程和I/O地址分配表，設(shè)計梯形圖程序。（4）將梯形圖程序下載到PLC中，按照表(故障報警指示燈控制系統(tǒng)輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系)改變SB0、SB1、SB2和SB3的狀態(tài)，觀察指示燈的工作狀態(tài)。任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)1．I/O地址分配任務(wù)實施——設(shè)計故障報警指示燈控制系統(tǒng)根據(jù)工作過程分析，故障報警指示燈控制系統(tǒng)有4個輸入信號，即復(fù)位按鈕、故障1、故障2和故障3，3個輸出信號，即綠燈、黃燈和紅燈（常亮+閃爍），故其I/O地址分配表如下表所示。故障報警指示燈控制系統(tǒng)的I/O地址分配表輸入輸出元件I/O地址備注元件I/O地址備注SB0I0.0復(fù)位按鈕L1Q0.0綠燈SB1I0.1故障1L2Q0.1黃燈SB2I0.2故障2L3Q0.2紅燈SB3I0.3故障3

任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)2．硬件接線任務(wù)實施——設(shè)計故障報警指示燈控制系統(tǒng)根據(jù)左表繪制PLC的硬件接線圖（見右圖），并根據(jù)接線圖完成接線。PLC的硬件接線圖故障報警指示燈控制系統(tǒng)的I/O地址分配表輸入輸出元件I/O地址備注元件I/O地址備注SB0I0.0復(fù)位按鈕L1Q0.0綠燈SB1I0.1故障1L2Q0.1黃燈SB2I0.2故障2L3Q0.2紅燈SB3I0.3故障3

任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)3．程序設(shè)計與仿真任務(wù)實施——設(shè)計故障報警指示燈控制系統(tǒng)根據(jù)工作過程和I/O地址分配表，將邏輯表達(dá)式（見任務(wù)分析）轉(zhuǎn)換成梯形圖程序，如下圖所示。故障報警指示燈控制系統(tǒng)的梯形圖程序故障報警指示燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計與仿真步驟見教材。任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)課堂小結(jié)應(yīng)用觸點指令和輸出指令觸點指令常開觸點指令常閉觸點指令取反指令輸出指令線圈指令取反線圈指令任務(wù)二應(yīng)用置復(fù)位指令搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的電子設(shè)備，在各種搶答活動、知識競賽中，它能迅速客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手，為競賽增添了刺激性、娛樂性。任務(wù)引入請應(yīng)用置復(fù)位指令，設(shè)計一個四組搶答器控制系統(tǒng)，控制要求如下。（1）參賽者通過按下?lián)尨鸢粹o回答問題。（2）主持人按下開始按鈕后，各組才能搶答。（3）某組參賽者搶先按下?lián)尨鸢粹o，對應(yīng)按鈕的指示燈點亮，其他組參賽者再按下?lián)尨鸢粹o無效。（4）回答完畢后，主持人按下復(fù)位按鈕，所有指示燈熄滅。任務(wù)引入任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)任務(wù)工單置復(fù)位指令置位指令復(fù)位指令置位位域指令復(fù)位位域指令置位/復(fù)位觸發(fā)器指令復(fù)位/置位觸發(fā)器指令一、置位指令和復(fù)位指令1．置位指令置位指令的梯形圖程序當(dāng)按下按鈕I0.0時，Q0.0的狀態(tài)置為“1”；按鈕彈起后，I0.0斷開，Q0.0的狀態(tài)仍為“1”，從而實現(xiàn)了自鎖功能。置位指令的功能是使操作數(shù)的狀態(tài)置為“1”，其指令符號為。置位指令的梯形圖程序如圖所示。一、置位指令和復(fù)位指令2．復(fù)位指令當(dāng)按下按鈕I0.1時，Q0.0的狀態(tài)置為“0”；按鈕彈起后，I0.1斷開，Q0.0的狀態(tài)仍為“0”，直到有置位信號（使Q0.0置為“1”）出現(xiàn)。復(fù)位指令的梯形圖程序復(fù)位指令的功能是使操作數(shù)的狀態(tài)置為“0”，其指令符號為。復(fù)位指令的梯形圖程序如圖所示。置位指令和復(fù)位指令的主要特點是具有記憶保持功能，被置位或復(fù)位的操作數(shù)只能通過復(fù)位指令或置位指令還原。因此，置位指令和復(fù)位指令在大多數(shù)情況下都是成對出現(xiàn)的，在程序的一個地方使用了置位指令，在另一個地方就會使用復(fù)位指令。置位指令和復(fù)位指令的操作數(shù)可以多次使用。置位指令和復(fù)位指令的時序圖如下圖所示。一、置位指令和復(fù)位指令2．復(fù)位指令置位指令和復(fù)位指令的時序圖一、置位指令和復(fù)位指令2．復(fù)位指令置位指令和復(fù)位指令的時序圖對比以上兩圖可知，當(dāng)輸入條件相同時，其輸出狀態(tài)完全一致，即左圖對應(yīng)的梯形圖程序也能夠?qū)崿F(xiàn)電機的連續(xù)控制。電機控制系統(tǒng)的時序圖知類通達(dá)在梯形圖編程中，可以用基本觸點指令，也可以用置位指令、復(fù)位指令實現(xiàn)電機的啟?？刂啤Ｔ趯W(xué)習(xí)和工作中，在遇到問題時，要堅信辦法總比困難多，一條道路走不通時，換個思路，變個想法，或許能柳暗花明。單獨置位或復(fù)位一個位地址的變量時，通常使用置位指令或復(fù)位指令，而置位或復(fù)位多個位地址變量時，通常會使用置位位域指令或復(fù)位位域指令。二、置位位域指令和復(fù)位位域指令二、置位位域指令和復(fù)位位域指令1．置位位域指令置位位域指令的梯形圖程序置位位域指令的主要功能是為從地址“OUT”處開始的“n”位地址置位（變?yōu)椤?”并保持），其指令符號為。置位位域指令的梯形圖程序如圖所示。點擊此處返回內(nèi)容二、置位位域指令和復(fù)位位域指令2．復(fù)位位域指令復(fù)位位域指令的梯形圖程序說明：圖（置位位域指令的梯形圖程序）和圖（復(fù)位位域指令的梯形圖程序）中的上升沿檢測觸點指令（）、下降沿檢測觸點指令（）將在任務(wù)三中詳細(xì)介紹。復(fù)位位域指令的主要功能是為從地址“OUT”處開始的“n”位地址復(fù)位（變?yōu)椤?”并保持），其指令符號為。復(fù)位位域指令的梯形圖程序如圖所示。二、置位位域指令和復(fù)位位域指令2．復(fù)位位域指令置位位域指令和復(fù)位位域指令的時序圖如下圖所示，在I0.0的上升沿（從“0”變?yōu)椤?”）時，從Q0.0開始的連續(xù)8位數(shù)據(jù)，即Q0.0～Q0.7（QB0），全部置為“1”，即QB0FFH；在I0.0的下降沿（從“1”變?yōu)椤?”）時，QB0復(fù)位，即QB000H。置位位域指令和復(fù)位位域指令的時序圖三、置位/復(fù)位觸發(fā)器指令和復(fù)位/置位觸發(fā)器指令1．置位/復(fù)位觸發(fā)器指令置位/復(fù)位（SR）觸發(fā)器指令也稱復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器指令，其指令符號如下圖所示。如果S輸入端的狀態(tài)為“1”，R1輸入端的狀態(tài)為“0”，則置位觸發(fā)器；如果S輸入端的狀態(tài)為“0”，R1輸入端的狀態(tài)為“1”，則復(fù)位觸發(fā)器；如果兩個輸入端的狀態(tài)均為“1”，則復(fù)位觸發(fā)器；如果兩個輸入端的狀態(tài)均為“0”，則保持觸發(fā)器之前的狀態(tài)。SR觸發(fā)器指令輸入與輸出狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系如表所示。

SR觸發(fā)器指令的指令符號三、置位/復(fù)位觸發(fā)器指令和復(fù)位/置位觸發(fā)器指令2．復(fù)位/置位觸發(fā)器指令復(fù)位/置位（RS）觸發(fā)器指令也稱置位優(yōu)先觸發(fā)器指令，其指令符號如下圖所示。如果R輸入端的狀態(tài)為“1”，S1輸入端的狀態(tài)為“0”，則復(fù)位觸發(fā)器；如果R輸入端的狀態(tài)為“0”，S1輸入端的狀態(tài)為“1”，則置位觸發(fā)器；如果兩個輸入端的狀態(tài)均為“1”，則置位觸發(fā)器；如果兩個輸入端的狀態(tài)均為“0”，則保持觸發(fā)器之前的狀態(tài)。SR觸發(fā)器指令輸入與輸出狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系如表所示。

RS觸發(fā)器指令的指令符號三、置位/復(fù)位觸發(fā)器指令和復(fù)位/置位觸發(fā)器指令SR觸發(fā)器指令RS觸發(fā)器指令輸入狀態(tài)輸出狀態(tài)輸入狀態(tài)輸出狀態(tài)SR1RS100保持之前的狀態(tài)00保持之前的狀態(tài)010011101100110111

SR觸發(fā)器指令和RS觸發(fā)器指令輸入與輸出狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系2．復(fù)位/置位觸發(fā)器指令點擊此處返回內(nèi)容三、置位/復(fù)位觸發(fā)器指令和復(fù)位/置位觸發(fā)器指令2．復(fù)位/置位觸發(fā)器指令【例2-4】如圖（a）和圖（b）所示為RS觸發(fā)器指令和SR觸發(fā)器指令的梯形圖程序，設(shè)I0.0和I0.1的狀態(tài)如圖（c）所示，Q0.0和Q0.1的初始狀態(tài)均為“0”，試分析Q0.0和Q0.1的狀態(tài)。（a）RS觸發(fā)器指令的梯形圖程序（b）SR觸發(fā)器指令的梯形圖程序（c）I0.0和I0.1的狀態(tài)RS和SR觸發(fā)器指令的梯形圖程序及I0.0和I0.1的狀態(tài)解析題干三、置位/復(fù)位觸發(fā)器指令和復(fù)位/置位觸發(fā)器指令2．復(fù)位/置位觸發(fā)器指令分析：在RS和SR觸發(fā)器指令中，若置位輸入端和復(fù)位輸入端的狀態(tài)均為“0”，則輸出狀態(tài)保持不變；若復(fù)位輸入端的狀態(tài)為“1”，則輸出狀態(tài)為“0”；若置位輸入端的狀態(tài)為“1”，則輸出狀態(tài)為“1”；若兩個輸入端的狀態(tài)均為“1”，將按照優(yōu)先級順序執(zhí)行置位或復(fù)位指令，即RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)為“1”，SR觸發(fā)器的輸出狀態(tài)為“0”，故圖（RS和SR觸發(fā)器指令的梯形圖程序及I0.0和I0.1的狀態(tài)）中Q0.0和Q0.1的狀態(tài)如下圖所示。RS和SR觸發(fā)器指令的時序圖解析題干本任務(wù)需要先學(xué)習(xí)置復(fù)位指令的相關(guān)知識，在此基礎(chǔ)上，才能完成四組搶答器控制系統(tǒng)的設(shè)計。四組搶答器控制系統(tǒng)的工作過程：按下開始按鈕（SB0）后，四組參賽者按下各自的搶答按鈕（SB1～SB4），搶先按下者，其對應(yīng)指示燈點亮（L1～L4），即指示燈的狀態(tài)變?yōu)椤?”；按下復(fù)位按鈕（SB5）后，指示燈熄滅（狀態(tài)變?yōu)椤?”）。任務(wù)分析任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)完成該任務(wù)的主要步驟如下。（1）根據(jù)四組搶答器控制系統(tǒng)的工作過程，填寫I/O地址分配表。（2）根據(jù)I/O地址分配表，繪制PLC的硬件接線圖，并完成接線。（3）根據(jù)四組搶答器控制系統(tǒng)的工作過程和I/O地址分配表，設(shè)計梯形圖程序。（4）將梯形圖程序下載到PLC中，根據(jù)控制要求改變SB0～SB5的狀態(tài)，觀察L1～L4的工作狀態(tài)。在設(shè)計時要注意：四組參賽隊伍的指示燈不能同時點亮，即它們之間必須進(jìn)行互鎖。任務(wù)分析任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)根據(jù)工作過程分析，四組搶答器控制系統(tǒng)有6個輸入信號，即開始按鈕、搶答按鈕（4組）和復(fù)位按鈕，有4個輸出信號，即每組搶答按鈕對應(yīng)的指示燈，故其I/O地址分配表如表所示。任務(wù)實施——設(shè)計四組搶答器控制系統(tǒng)1．I/O地址分配輸入輸出元件I/O地址備注元件I/O地址備注SB0I0.0開始按鈕L1Q0.1第一組的指示燈SB1I0.1第一組搶答按鈕L2Q0.2第二組的指示燈SB2I0.2第二組搶答按鈕L3Q0.3第三組的指示燈SB3I0.3第三組搶答按鈕L4Q0.4第四組的指示燈SB4I0.4第四組搶答按鈕

SB5I0.5復(fù)位按鈕

四組搶答器控制系統(tǒng)的I/O地址分配表點擊此處返回內(nèi)容任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)根據(jù)表（四組搶答器控制系統(tǒng)的I/O地址分配表）繪制PLC的硬件接線圖（見下圖），并根據(jù)接線圖完成接線。任務(wù)實施——設(shè)計四組搶答器控制系統(tǒng)2．硬件接線PLC的硬件接線圖任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)根據(jù)工作過程和I/O地址分配表，四組搶答器控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計思路如下。任務(wù)實施——設(shè)計四組搶答器控制系統(tǒng)3．程序設(shè)計與仿真（1）按下SB0（I0.0）后，搶答器進(jìn)入答題狀態(tài)；按下按鈕SB5（I0.5）后，答題狀態(tài)結(jié)束。因此，用SR觸發(fā)器指令控制M0.0（答題狀態(tài)）。（2）M0.0為“1”時，用置位指令和復(fù)位位域指令控制指示燈的狀態(tài)，且指示燈之間必須互鎖。任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)四組搶答器控制系統(tǒng)的梯形圖程序如圖所示。任務(wù)實施——設(shè)計四組搶答器控制系統(tǒng)3．程序設(shè)計與仿真四組搶答器控制系統(tǒng)的程序設(shè)計與仿真步驟見教材。任務(wù)分析任務(wù)實施任務(wù)課堂小結(jié)應(yīng)用置復(fù)位指令置位指令和復(fù)位指令置位位域指令和復(fù)位位域指令置位/復(fù)位觸發(fā)器指令和復(fù)位/置位觸發(fā)器指令