機床電氣及PLC控制（第三版） 課件 課題12 交通燈的控制；課題13 交通燈的控制

高等教育出版社教學(xué)課件內(nèi)容提要

本書是“十四五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材。本書編寫按照當(dāng)前職業(yè)教育教學(xué)改革和教材建設(shè)的總體目標(biāo)，落實“立德樹人、德技并修”，并努力體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進性和前瞻性，突出專業(yè)領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。

本書包括7個學(xué)習(xí)項目：常用電動機控制電路，機床電氣控制，認(rèn)識PLC，機床的PLC控制，交通燈的控制，運料小車呼叫系統(tǒng)的控制，裝配生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)。本書按照任務(wù)驅(qū)動、項目式教學(xué)方式組織教學(xué)，以工作頁的形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，具有鮮明的職教特色。

本書以三菱的FX3U系列PLC作為教學(xué)用機型，可以作為全國高等職業(yè)院校機電類專業(yè)的專業(yè)課程教材，也可用于職業(yè)技能培訓(xùn)和供從事電氣自動控制技術(shù)工作的人員學(xué)習(xí)參考。“十四五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材《機床電氣及PLC控制》（第三版）主編李乃夫副主編吳淑娟高等教育出版社2024年8月第3版【項目分析】

通過用PLC實現(xiàn)對交通燈系統(tǒng)的控制，掌握步進指令的編程及程序輸入、運行調(diào)試的方法。項目5

交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【學(xué)習(xí)目標(biāo)】應(yīng)知1.掌握步進指令的功能。2.理解順序功能圖（SFC）的含義。應(yīng)會1.掌握順序功能圖的編寫，學(xué)會利用順序功能圖編寫步進程序。2學(xué)會運用步進指令實現(xiàn)控制功能。3.進一步熟悉編程軟件的使用。項目5交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社任務(wù)5.1PLC步進指令的編程項目5

交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導(dǎo)入】1.簡略復(fù)習(xí)“項目4”的內(nèi)容；2.簡略介紹教材“項目5”的主要教學(xué)內(nèi)容與10～16學(xué)時的教學(xué)安排。3.簡略介紹本次課（任務(wù)5.1）的主要教學(xué)內(nèi)容與6～10學(xué)時的教學(xué)安排。

在生產(chǎn)過程控制中，常見的一類控制是順序控制，為了能簡單、快捷的編寫順序控制程序，在PLC中設(shè)置了步進指令(stepladderinstruction，簡稱STL指令)，以完成步進控制。步進順序控制編程的思路就是將一個復(fù)雜的順序控制過程分解為若干個工作步，弄清各個步的工作細(xì)節(jié)，再依據(jù)總的控制順序要求，將這些步聯(lián)系起來，形成功能圖，進而編制梯形圖程序。

一、狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存器已在“閱讀材料FX3U系列PLC簡介”及表3-9中介紹。狀態(tài)寄存器是用于編制順序控制程序的一種編程元件，常與步進指令配合使用，通常將S0～S9用于初始過程（初始步），將S10～S19用于自動返回工作原點。此外，在步進控制結(jié)束處，須用RET指令使STL指令復(fù)位。STL觸點用符號“”或符號“┨STL┠”表示?！净A(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖

順序功能圖（SFC）是一種通用的PLC程序設(shè)計語言，它主要由步、動作、有向線段、轉(zhuǎn)移條件組成，如圖5-1所示。

1.順序功能圖的組成(1)步——將一個復(fù)雜的順序程序分解成若干個狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為步。步用單線框表示，框中編號可以是PLC中的輔助繼電器M或狀態(tài)寄存器S的編號。注意：任何一個步進控制系統(tǒng)必須要有一個初始狀態(tài)步，用雙線框表示，初始狀態(tài)步的寄存器編號為S0～S9。當(dāng)前運行的步稱為活動步，不運行的步稱為靜止步。(2)動作——工作步的右邊所連接的即本步的工作對象，簡稱動作，當(dāng)該步為活動步時，工作對象動作?！净A(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社（P142）圖5-1SFC的組成

二、順序功能圖

1.順序功能圖的組成(3)有向線段——有向線段表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方向，在順序功能圖上，將代表各步的方框按先后順序排列，并用有向線段將它們連接起來，表示從上到下或從左到右這兩個方向的有向連線的箭頭可以不畫。(4)轉(zhuǎn)移條件——轉(zhuǎn)移用與有向連線垂直的短線來表示，將相鄰的兩狀態(tài)隔開。轉(zhuǎn)移條件標(biāo)注在轉(zhuǎn)移短線旁邊。轉(zhuǎn)移條件是與轉(zhuǎn)移邏輯相關(guān)的觸點，可以是動合觸點，也可以是動斷觸點及它們的組合。

2.順序功能圖的分類

根據(jù)生產(chǎn)工藝和復(fù)雜程度的不同，SFC的基本結(jié)構(gòu)可以分為單一順序、選擇性分支、并行性分支、循環(huán)分支4種?！净A(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖

P143圖5-2順序功能圖的分類【基礎(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖2.順序功能圖的分類(1)單一順序——如圖5-2(a)圖所示，單一順序是由一系列相繼激活的步組成，每個步后面僅有一個轉(zhuǎn)移，每個轉(zhuǎn)移之后只有一個步。(2)選擇分支——如圖5-2(b)所示的選擇分支中共有兩個分支，根據(jù)分支轉(zhuǎn)移條件a、e來決定究竟選擇哪一個分支。(3)并行分支——如圖5-2(c)圖所示，若在某一步執(zhí)行完后，需要同時啟動若干條分支，那么這種結(jié)構(gòu)稱為并行分支。分支開始時采用雙水平線與各分支相連，雙水平線上需要一個轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移對應(yīng)的條件稱為公共轉(zhuǎn)移條件。(4)循環(huán)分支——如圖5-2(d)循環(huán)分支用一個個順序控制過程的反復(fù)執(zhí)行。在活動步S21，只要轉(zhuǎn)移條件C滿足時，就回到S20開始循環(huán)?！净A(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

三、步進指令STL、RETFX系列PLC的步進指令可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。步進指令STL、RET的助記符、邏輯功能屬性見表5-1。P143表5-1STL、RET的助記符、邏輯功能屬性

說明如下：(1)STL指令稱為“步進開始”指令。功能是將步進觸點接到左母線。其操作元件是狀態(tài)器S。(2)步進梯形圖指令具有主控功能。步進觸點接通，與之相連的電路被驅(qū)動；步進觸點斷開，與之相連的電路停止。若要在步進觸點斷開時仍然保持線圈輸出，則要使用SET指令。(3)RET指令稱為“步進返回”指令，其功能是返回到原來的左母線位置。RET指令沒有操作數(shù)，僅在最后一步的末行使用，否則程序不能運行。機床電氣及PLC控制高等教育出版社助記符邏輯功能梯形圖表示操作元件STL步進開始在左母線上連接S的動合觸點SRET步進返回返回左母線

四、順序功能圖與步進梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

使用步進指令STL和步進返回指令RET可以將順序功能圖轉(zhuǎn)為步進梯形圖，其對應(yīng)關(guān)系如圖5-3所示。順序功能圖轉(zhuǎn)為步進梯形圖時，編程順序為先進行負(fù)載的驅(qū)動處理，然后進行轉(zhuǎn)移處理。沒有負(fù)載的狀態(tài)則不必進行負(fù)載驅(qū)動處理。每步的狀態(tài)寄存器S在梯形圖中用STL的觸點表示，STL指令為與主母線連接的動合觸點指令，它在梯形圖中占一行。然后進行驅(qū)動處理，它可以直接驅(qū)動各種線圈（可以是Y、M、S、T、C的線圈）及應(yīng)用指令或通過觸點驅(qū)動線圈，若通過觸點驅(qū)動線圈，開始的觸點使用LD、LDI指令；轉(zhuǎn)移條件可用單觸點，也可以用組合觸點。轉(zhuǎn)移目標(biāo)用SET或OUT實現(xiàn)，最后使用RET指令返回原來的主母線。【基礎(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

四、順序功能圖與步進梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

P144圖5-3順序功能圖與步進梯形圖的轉(zhuǎn)換【基礎(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進梯形圖編程的規(guī)則(1)初始步在程序運行開始前必須先用其它方法進行驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進行。一般用系統(tǒng)的初始條件驅(qū)動，如果沒有初始條件，則可用M8002進行驅(qū)動。M8002為PLC的初始化脈沖。(2)步進梯形圖的編程順序：先進行驅(qū)動處理，后進行轉(zhuǎn)移。(3)編程時必須使用STL指令對應(yīng)功能圖上的每一步。(4)各STL觸點的驅(qū)動電路一般放在一起，最后一個STL電路結(jié)束時，一定要使用步進返回指令RET使其返回主母線。(5)STL觸點可以直接驅(qū)動，也可以通過別的觸點驅(qū)動。如Y、M、S、T、C等元件的線圈或應(yīng)用指令。與STL觸點相連的觸點應(yīng)使用LD或LDI指令，STL觸點的右邊不能使用MPS指令。在轉(zhuǎn)移條件對應(yīng)的電路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。【基礎(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進梯形圖編程的規(guī)則(6)驅(qū)動負(fù)載使用OUT指令。當(dāng)同一個負(fù)載需要連續(xù)多步驅(qū)動時，可使用多重輸出，也可使用SET指令將負(fù)載置位，等負(fù)載不需要驅(qū)動時，再用RST指令將其復(fù)位。(7)由于CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，因此使用STL指令時允許“雙線圈”輸出，即不同的STL觸點可以分別驅(qū)動同一編程元件的一個線圈，如圖5-4所示，S20和S22驅(qū)動的是同一個線圈，但是同一元件的線圈在同一個活動步中不能重復(fù)出現(xiàn)。另外，相鄰的活動步不能重復(fù)使用同一個定時時器T和計數(shù)器C，因為指令會互相影響，導(dǎo)致定時器和講數(shù)器無法復(fù)位。對于分隔的兩個狀態(tài)，可以使用同一個定時器T或計數(shù)器C?！净A(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進梯形圖編程的規(guī)則(8)在步的活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過程中，相鄰兩步的狀態(tài)器會同時接通一個掃描周期，此時可能會引發(fā)瞬間的雙線圈問題，為了避免不能同時接通的兩個線圈同時動作，一般會在梯形圖中設(shè)置軟件互鎖電路，還可以在PLC的外部設(shè)置由動斷觸點組成的硬件互鎖電路。(9)SET指令和OUT指令均可以用于步的活動狀態(tài)轉(zhuǎn)移，可將原來的活動步對應(yīng)原狀態(tài)寄存器復(fù)位，將后續(xù)步置為活動步，此外還有自保持功能。(10)并行分支和選擇分支的分支處的支路數(shù)不能超過8。

P145圖5-4雙線圈輸出【基礎(chǔ)知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟步驟一：實訓(xùn)準(zhǔn)備

按表5-2準(zhǔn)備完成本任務(wù)所需的工具、器材和設(shè)備。P145表5-2完成任務(wù)5.1所需的設(shè)備、工具、器材明細(xì)表機床電氣及PLC控制高等教育出版社序號名稱型

號規(guī)

格單位數(shù)量1單相交流電源

220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主機FX3U-32MR/ES

臺13計算機

裝有GX–Works2PLC編程軟件臺14實驗開關(guān)板

塊15塑料軟銅線

若干6電工和PLC實訓(xùn)通用工具

試電筆、榔頭、螺絲刀、電工刀、電工鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、活絡(luò)扳手等（詳見表1-1）套1

步驟二：單一順序功能圖編程練習(xí)

圖5-5所示為單一順序功能圖及程序梯形圖，圖中S3步轉(zhuǎn)換到S22步必須滿足兩個條件：前級步S3是活動步（即S3為“ON”）且轉(zhuǎn)換條件滿足（即T0為“ON”）。同樣，在S22步轉(zhuǎn)換到S23步之前，S22及T1必須同時為“ON”。(1)輸入如圖5-5所示的程序。(2)運行程序，啟動編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23及T0、T1、T2中的當(dāng)前值進行監(jiān)控，觀察Y000、Y001及Y002的輸出是否正確。(3)將定時器（T0、T1、T2）的定時時間常數(shù)K10改為K20，再次運行程序，觀察并記錄Y000、Y001及Y002的輸出情況。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟二：單一順序功能圖編程練習(xí)

P146圖5-5單一順序功能圖及程序梯形圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟三：選擇分支順序功能編程練習(xí)

圖5-6所示為選擇分支順序功能圖和程序梯形圖，圖中X001和X003為選擇轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)S3為活動步時，若X001為“ON”則狀態(tài)轉(zhuǎn)向S22；若X003為“ON”則狀態(tài)轉(zhuǎn)向S23，但X001和X003不能同時為“ON”。狀態(tài)寄存器S24由S22及X002或S23及X004置位。(1)輸入如圖5-6所示的程序。(2)運行程序，啟動編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23、S24進行監(jiān)控，令X001、X002、X004、X005先后接通，觀察并記錄Y001～Y004的狀態(tài)。(3)令X001斷開，X003、X002、X004、X005接通，觀察并記錄Y001～Y004的狀態(tài)。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟三：選擇分支順序功能編程練習(xí)

P147圖5-6選擇分支順序功能圖及程序梯形圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：并行分支順序功能圖編程練習(xí)

圖5-7所示為并行分支順序功能圖和程序梯形圖。當(dāng)S3為活動步時，只要X001轉(zhuǎn)換條件成立則S22及S24同時變?yōu)椤癘N”。在S26步之前有一個并行順序，該轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件是S23及S25都是活動步且X004轉(zhuǎn)換條件滿足，故將S23和S25串聯(lián)后作為啟動條件。(1)輸入如圖5-7所示的程序。(2)運行程序，啟動編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23、S24、S25、S26進行監(jiān)控，令X001接通，觀察并記錄Y001～Y006的狀態(tài)。(3)再令X002、X003及X004接通，觀察并記錄Y001～Y006的狀態(tài)。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：并行分支順序功能圖編程練習(xí)

P149圖5-7并行分支順序功能圖及程序梯形圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：實訓(xùn)總結(jié)

教師與學(xué)生一起對PLC步進指令的編程進行總結(jié)分析。

機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟【評價反饋】按照P148表5-3完成“任務(wù)5.1”的評價反饋?！緦W(xué)習(xí)記錄與分析】

完成實訓(xùn)的相關(guān)記錄。1.完成“任務(wù)5.1”的互動練習(xí)。P1482.選做教材P163～164“項目5”的“思考與練習(xí)題”。

機床電氣及PLC控制高等教育出版社【作業(yè)布置】高等教育出版社教學(xué)課件內(nèi)容提要

本書是“十四五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材。本書編寫按照當(dāng)前職業(yè)教育教學(xué)改革和教材建設(shè)的總體目標(biāo)，落實“立德樹人、德技并修”，并努力體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進性和前瞻性，突出專業(yè)領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。

本書包括7個學(xué)習(xí)項目：常用電動機控制電路，機床電氣控制，認(rèn)識PLC，機床的PLC控制，交通燈的控制，運料小車呼叫系統(tǒng)的控制，裝配生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)。本書按照任務(wù)驅(qū)動、項目式教學(xué)方式組織教學(xué)，以工作頁的形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，具有鮮明的職教特色。

本書以三菱的FX3U系列PLC作為教學(xué)用機型，可以作為全國高等職業(yè)院校機電類專業(yè)的專業(yè)課程教材，也可用于職業(yè)技能培訓(xùn)和供從事電氣自動控制技術(shù)工作的人員學(xué)習(xí)參考?！笆奈濉甭殬I(yè)教育國家規(guī)劃教材《機床電氣及PLC控制》（第三版）主編李乃夫副主編吳淑娟高等教育出版社2024年8月第3版【項目分析】

通過用PLC實現(xiàn)對交通燈系統(tǒng)的控制，掌握步進指令的編程及程序輸入、運行調(diào)試的方法。項目5

交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【學(xué)習(xí)目標(biāo)】應(yīng)知1.掌握步進指令的功能。2.理解順序功能圖（SFC）的含義。應(yīng)會1.掌握順序功能圖的編寫，學(xué)會利用順序功能圖編寫步進程序。2學(xué)會運用步進指令實現(xiàn)控制功能。3.進一步熟悉編程軟件的使用。項目5交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社任務(wù)5.2交通燈的PLC控制系統(tǒng)項目5

交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導(dǎo)入】1.簡略復(fù)習(xí)“任務(wù)5.1”的內(nèi)容；2.簡略介紹本次課（任務(wù)5.2）的主要教學(xué)內(nèi)容與4～12學(xué)時的教學(xué)安排。

步驟一：了解控制要求

十字路口交通燈示意圖如圖5-8所示，

控制要求如下：當(dāng)下起動按鈕SB1之后，南北方向

紅燈亮并保持，同時東西方向綠燈亮并保持20s；20s時間到，東西綠燈閃3s（每周期1s）后熄滅；隨即東西黃燈亮3s后熄滅，東西紅燈亮并保持；此時南北紅燈滅，南北綠燈亮，保持24s；24s時間到，南北綠燈閃3s（每周期1s）后熄滅；隨即南北黃燈亮3s后熄滅；此時南北紅燈亮，東西紅燈滅，綠燈亮，進入下一個循環(huán)。按下停止按鈕SB2，信號系統(tǒng)停止，所有信號燈滅。其波形圖如圖5-9所示。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟P150圖5-8交通燈示意圖

步驟一：了解控制要求

P150圖5-9交通燈控制波形圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟二：I/O端口分配與器材配置1.I/O端口分配I/O口地址分配見表5-4，需要連接到PLC的輸入端口只有2點，輸出端口有6點，因此可選用型號為FX3U-16MR的PLC（有輸入、輸出端口各8點，其地址分別為X000～X007，Y000～Y007）。P151表5-4交通燈控制系統(tǒng)I/O分配表機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟輸

入輸

出X000啟動按鈕SB1Y000東西綠燈X001停止按鈕SB2Y001東西黃燈

Y002東西紅燈

Y003南北綠燈

Y004南北黃燈

Y005南北紅燈

步驟二：I/O端口分配與器材配置2.配置器材

按表5-5準(zhǔn)備完成本任務(wù)需要使用的器材和設(shè)備：P151表5-5完成任務(wù)5.2所需的設(shè)備、工具、器材明細(xì)表機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟序號名

稱型號/規(guī)格單位數(shù)量1單相交流電源220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主機FX3U-32MR/ES型臺13計算機裝有GX–Works2PLC編程軟件臺14模擬交通燈控制系統(tǒng)實驗板

塊15萬用表MF-47型臺16塑料軟銅線

若干7電工和PLC實訓(xùn)通用工具

試電筆、榔頭、螺絲刀、電工刀、電工鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、活絡(luò)扳手等（詳見表1-1）套1

步驟三：PLC控制系統(tǒng)接線圖PLC控制系統(tǒng)接線圖如圖5-10所示。

P151圖5-10PLC控制系統(tǒng)接線圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：編制順序功能圖

交通燈控制系統(tǒng)是典型的時序控制系統(tǒng)，使用步進功能流程圖和順序控制指令能使控制程序的編寫思路清晰，程序更為簡明易懂。用單一順序功能圖編制控制程序如圖5-11所示。此外，由于東西方向和南北方向的燈是同時運行的，所以也可以采用并行分支的順序功能圖，兩個分支分別表示東西和南北方向，如圖5-12所示。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：編制順序功能圖

P152圖5-11用單一順序功能圖編制的控制程序機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：編制順序功能圖

P152圖5-12交通燈控制系統(tǒng)的并行分支順序功能圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：編制PLC控制梯形圖程序

⒈編制程序

用步進指令分別對圖5-11和5-12編制的梯形圖程序如圖5-13和5-14所示。(1)在圖5-13的程序中，按下停止按鈕SB2，程序中第68步利用區(qū)間復(fù)位指令ZRST指令將所有狀態(tài)器復(fù)位，即可實現(xiàn)系統(tǒng)停止運行功能。(2)在圖5-14的程序中，按下停止按鈕SB2，程序中第80步利用區(qū)間復(fù)位指令ZRST指令（可見“任務(wù)6.1五”）將所有狀態(tài)器復(fù)位，即可實現(xiàn)系統(tǒng)停止運行功能。2.用GX－Works2編程軟件輸入程序。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：編制PLC控制梯形圖程序

P153圖5-13用步進指令對圖5-11編制的梯形圖程序機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：編制PLC控制梯形圖程序

P154圖5-14用步進指令對圖5-12編制的梯形圖程序機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟六：調(diào)試運行

根據(jù)圖5-10電路圖接線，調(diào)試程序并試運行，觀察控制效果；作運行情況的記錄。

步驟七：實訓(xùn)總結(jié)

教師與學(xué)生一起對交通燈PLC控制系統(tǒng)的編程進行總結(jié)分析。P155機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)機床電氣及PLC控制高等教育出版社

西門子S7-200系列的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)有較廣泛地使用，其早期的產(chǎn)品是S5系列，S7系列是S5系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品，有S7-200（小型）、S7-300（中型）和S7-400（大型）等，在此僅對S7-200系列（圖5-15）作簡單介紹。

(P156)圖5-15S7-200系列PLC【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成SIMATICS7-200系列PLC由主機(CPU單元)和各

種擴展單元所組成，其它配件包括有總線連接器和總線擴展口，如圖5-16所示。（P156）圖5-16S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成示意圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成(1)CPU單元S7-200作為一個產(chǎn)品系列，有多種型號的CPU單元，CPU單元的第一代產(chǎn)品為CPU21*(*為編號，下同)，有CPU212、CPU214、CPU215、CPU216四種型號；近年已更新?lián)Q代為第二代產(chǎn)品CPU22*，也有四種型號，分別為CPU221、CPU222、CPU224、CPU226。

①CPU221：CPU221單元有10點I/O(6/4)端，無I/O擴展能力；有4KB的程序存儲器容量；還有4個獨立的30kHz的高速計數(shù)器，兩路獨立的20kHz高速脈沖輸出端；1個RS-485接口；具有PPI、MPI通信協(xié)議和自由通信方式。該型號適合于I/O點數(shù)較少的控制系統(tǒng)。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成

②CPU222：CPU222單元有14點I/O(8/6)，可以連接兩個I/O擴展單元，最大I/O點數(shù)為40/32(數(shù)字量)或者8/6(數(shù)字量)＋8/2(模擬量)；其他功能與CPU221基本相同，適合于I/O點數(shù)較多的控制系統(tǒng)。

③CPU224：CPU224單元有24點I/O(14/10)，可連接的I/O擴展單元增加至7個，最大I/O點數(shù)為94/74(數(shù)字量)或者14/10(數(shù)字量)＋28/7(模擬量)；程序存儲器容量也增加至8KB；此外還增加了指令和高速計數(shù)器的數(shù)量，因此具有較強的控制能力。

④CPU226：CPU226單元在CPU224的基礎(chǔ)上功能又有進一步的提高：主機本身有40點I/O(24/16)，可以連接7個I/O擴展單元，最大I/O點數(shù)為128/120(數(shù)字量)或24/16(數(shù)字量)＋28/7(模擬量)；增加了通信口的數(shù)量，使通信能力大大增強。該型號適合于I/O點數(shù)較多且控制要求較高的中、小型控制系統(tǒng)。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成CPU221、CPU222、CPU224、CPU226的主要性能見（P157）表5-7。(2)I/O擴展單元

當(dāng)主機(CPU單元)的I/O端口不夠用時，與其他系列一樣，可擴接I/O擴展單元，（P158）表5-8為各CPU單元最大I/O配置表。S7-200的I/O擴展單元有兩種，一種是數(shù)字量I/O擴展單元，另一種是模擬量I/O擴展單元(即A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元)。

①數(shù)字量I/O擴展單元有三大類共9種數(shù)字量I/O擴展單元，見（P158）表5-9。

②模擬量I/O擴展單元有三種型號，分別為模擬量輸入(A/D)、模擬量輸出(D/A)和模擬量輸入/輸出(A/D、D/A)單元，見（P159）表5-10。

此外，S7-200系列還配有一些特殊功能單元(如溫度控制單元)等，若需要使用可查閱產(chǎn)品手冊等有關(guān)資料。機床電氣及PLC控制高等教育出版社機床電氣及PLC控制高等教育出版社2.S7-200系列內(nèi)部寄存器（P159）表5-11S7-200系列內(nèi)部寄存器配置一覽表【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(2)內(nèi)部寄存器的編址方法和尋址方式

①S7-200內(nèi)部寄存器的地址編號方法如下：

其中位地址編號為8進制數(shù)（每字有8位）。例如：“I1．2”表示數(shù)字量輸入映象存儲區(qū)的第二個（字節(jié)1）的第三位（位地址為2）。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(2)內(nèi)部寄存器的編址方法和尋址方式②S7-200內(nèi)部寄存器的尋址方式

由表5-11可知，S7-200內(nèi)部寄存器的尋址方式有四種：a.位尋址——上述的標(biāo)注方式即為位尋址的方式，可以進行位尋址的內(nèi)部寄存器有：I、Q、M、SM、L、V、S。在進行位尋址時沒有尋址類型的標(biāo)號“T”。

除了位尋址外，還有字節(jié)、單字和雙字尋址三種方式，下面以變量存儲器V為例來說明這三種尋址方式。b.字節(jié)尋址——尋址類型標(biāo)號為“B”

機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(2)內(nèi)部寄存器的編址方法和尋址方式②S7-200內(nèi)部寄存器的尋址方式

c.單字尋址——尋址類型標(biāo)號為“W”

d.雙字尋址——尋址類型標(biāo)號為“D”

由表5-11可知，可以進行位尋址的都可以進行字節(jié)、字和雙字尋址，此外還有累加器AC。至于模擬量輸入、輸出映象寄存器和定時器、計數(shù)器的編址方式，將在下面結(jié)合其功能一起介紹。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(3)內(nèi)部寄存器簡介

①I、Q寄存器

由表5-11可見，S7-200系列PLC的I、Q寄存器各有128點(0～15共16字節(jié)，每字節(jié)8位，8×16＝128點)。但實際上每種CPU單元的最大I/O配置如前所述（可見表5-8），均不大于128/128（最大的CPU226為128/120）。最大I/O配置主要受到CPU單元帶擴展單元的最大電流，以及I、Q寄存器總數(shù)的限制，未被使用的I、Q寄存器可作為通用輔助寄存器(M)等使用(注意只有整個字寄存器的所有位都未被占用的情況下才能另作他用)。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(3)內(nèi)部寄存器簡介

②AI、AQ寄存器

由表5-11可見，S7-200系列PLC的AI、AQ寄存器是按字

尋址的，每字2字節(jié)，16位，因此字地址編號從0～62按偶數(shù)編號，如AIW0、AIW2、AIW4……，

這樣AI、AQ寄存器各有32字。同數(shù)字量的I/O寄

存一樣，實際使用的模擬量最大I/O點數(shù)≤32/32。

但是與I、Q寄存器不同的是，未被使用的AI、AQ寄存器不可以另作他用。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)

【例5-1】

S7-200系列PLC的CPU單元和I/O擴展單元地址編號舉例

某一控制系統(tǒng)使用CPU224單元，系統(tǒng)所需I/O點數(shù)為：數(shù)字量26/22，模擬量8/4，其I/O地址編號見表5-12。（P161）表5-12【例5-1】表單

元地

址主機：CPU224，數(shù)字量I/O＝14/10I0．0～I(xiàn)0．7，I1．0～I(xiàn)1．5；Q0．0～Q0．7，Q1．0～Q1．1第一級I/O擴展單元：EM221，數(shù)字量I＝8I2．0～I(xiàn)2．7第二級I/O擴展單元：EM222，數(shù)字量O=8Q2．0～Q2．7第三級I/O擴展單元：EM235，模擬量I/O=4/2AIW0、AIW2、AIW4、AIW6；AQW0、AQW2第四級I/O擴展單元：EM223，數(shù)字量I/O=4/4I3．0～I(xiàn)3．3；Q3．0～Q3．3第五級I/O擴展單元：EM235，模擬量I/O=4/2AIW8、AIW10、AIW12、AIW14；AQW4、AQW6機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)

【例5-1】

由表5-12可見I/O地址編號的規(guī)律為：a,同一類型的輸入或O輸出點，按各單元的順序進行編址；b.數(shù)字量I、Q寄存器每個字節(jié)為8位，在本單元實際位數(shù)未用完8位的，剩余的位不能分配給下一個單元使用。c.模擬量AI、AQ寄存器按偶數(shù)(1字=2字節(jié))遞增編號。

③通用輔助寄存器（M）和特殊標(biāo)志寄存器（SM）M和SM的功能分別類似于松下電工FP1的內(nèi)部繼電器和特殊內(nèi)部繼電器。

④變量寄存器（V）和局部變量寄存器（L）V和L寄存器都是用作存儲變量，區(qū)別是V存儲的是全局變量，適用于任何程序(包括主程序、子程序和中斷程序)；而L存儲的是局部變量，只適用于特定的程序。機床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(3)內(nèi)部寄存器簡介

⑤定時器（T）S7-200系列PLC提供三種類型的定時器：接通延時定時器TON、有記憶的接通延時定時器TONR和斷開延時定時器TOF。定時器的編號由T0～T255，共256個，見表5-13。

（P162）表5-13S7-200系列PLC定時器