PLC课程设计s7-200

1、PLC课程设计机械手的模拟控制2008年5月7日课程设计目的1、熟练掌握常用低压电器、电气控制基本线路和可编程序控制器的应用。2、掌握可编程序控制器操作使用方法。3、用PLC构成机械手控制系统。课程设计题目描述和要求机械手控制示意图控制要求说明l按起动后，传送带A运行直到按一下光电开关才停止，同时机械手下降。l下降到位后机械手夹紧物体，2s后开始上升，而机械手保持夹紧。上升到位左转，左转到位下降，下降到位机械手松开，2s后机械手上升。l上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A运行直到按一下光电开关才停止循环 可编程控制器S7-200介绍l基本单元（ C

2、PU模块）、扩展单元、个人计算机（PC）或编程器、STEP7-Micro/WIN32编程软件、通信电缆等。基本组成 工作原理工作过程 uPLC的工作过程以循环扫描的方式进行，当的工作过程以循环扫描的方式进行，当PLC处于运行处于运行状态时，它的运行周期可以划分为状态时，它的运行周期可以划分为3个基本阶段：个基本阶段：输入采样阶段；输入采样阶段；PLCPLC逐个扫描每个输入端口，将所有输逐个扫描每个输入端口，将所有输入设备的当前状态保存到相应的存储区。入设备的当前状态保存到相应的存储区。程序执行阶段；在系统程序的指示下，程序执行阶段；在系统程序的指示下，CPUCPU从用户程序从用户程序存储区逐条

3、读取用户指令，经解释后执行相应动作，产存储区逐条读取用户指令，经解释后执行相应动作，产生相应结果，刷新相应的输出映像寄存器，期间需要用生相应结果，刷新相应的输出映像寄存器，期间需要用到输入映像寄存器、输出映像寄存器的相应状态。到输入映像寄存器、输出映像寄存器的相应状态。 输出刷新阶段。系统程序将输出映像寄存器中的内容传输出刷新阶段。系统程序将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中，经过输出接口、输出端子输出，驱送到输出锁存器中，经过输出接口、输出端子输出，驱动外部负载。动外部负载。 项项 目目CPU221CPU222CPU224CPU226本机数字本机数字量输入量输入地址分配地址分配6输入输

4、入I0.0I0.58输入输入I0.0I0.714输入输入I0.0I0.7I1.0I1.524输入输入I0.0I0.7I1.0I1.7I2.0I2.7本机数字本机数字量输出量输出地址分配地址分配4输出输出Q0.0Q0.36输出输出Q0.0Q0.510输出输出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.116输出输出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.7本机模拟本机模拟量量输入输入/输出输出无无无无无无无无扩展模块扩展模块数量数量无无2个模块个模块7个模块个模块7个模块个模块基本配置 指令系统 1. 梯形图（LAD）编程语言梯形图（LAD） 梯形图（梯形图（LAD）是与电气控制电路相呼应的图形语言，）是与电气控制电路

5、相呼应的图形语言，简化了符号，增加了一些功能性的指令。简化了符号，增加了一些功能性的指令。最左边的竖线称为起始母线也叫左母线，然后按一定的最左边的竖线称为起始母线也叫左母线，然后按一定的控制要求和规则连接各个接点，最后以继电器线圈（或再控制要求和规则连接各个接点，最后以继电器线圈（或再接右母线）结束，称为一逻辑行或叫一接右母线）结束，称为一逻辑行或叫一“梯级梯级”。右母线省略右母线省略2. 语句表（语句表（STL）编程语言）编程语言l 语句表（STL）是用助记符来表达PLC的各种控制功能的。l 类似于计算机的汇编语言，一般与梯形图语言配合使用，互为补充。语句表（STL）l通常可方便地转换（以网

6、络为单位转换）。存储器区域 程序区程序区 用于存放用户程序，存储器为用于存放用户程序，存储器为EEPROMEEPROM。 系统区系统区 用于存放有关用于存放有关PLCPLC配置结构的参数，如配置结构的参数，如PLCPLC主机及主机及扩展模块的扩展模块的I/OI/O配置和编址、配置配置和编址、配置PLCPLC站地址，设置保护口令、站地址，设置保护口令、停电记忆保持区、软件滤波功能等，存储器为停电记忆保持区、软件滤波功能等，存储器为EEPROMEEPROM。 数据区数据区 S7-200 CPUS7-200 CPU提供的存储器的特定区域。它包括输提供的存储器的特定区域。它包括输入映象寄存器（入映象寄

7、存器（I I）、输出映像寄存器（）、输出映像寄存器（Q Q）、内部标志位存）、内部标志位存储器（储器（M M）、定时器存储器（）、定时器存储器（T T）等。）等。MSBMSB表示最高位表示最高位 LSBLSB表示最低位表示最低位位地址格式位地址格式 数据区存储器区域的某一位的地址格式为：数据区存储器区域的某一位的地址格式为：Ax.yAx.y。 (1) (1)输入输入/ /输出映像寄存器（输出映像寄存器（I/QI/Q） 输入映像寄存器（输入映像寄存器（I I） 每一个输入端子与输入映像寄存器（每一个输入端子与输入映像寄存器（I I）的相应位相对应。）的相应位相对应。 输入点的状态，在每次扫描周期

8、开始时进行采样，并将采输入点的状态，在每次扫描周期开始时进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器，作为程序处理时输入点状态的依样值存于输入映像寄存器，作为程序处理时输入点状态的依据。据。 输入映像寄存器的状态只能由外部输入信号驱动，而不输入映像寄存器的状态只能由外部输入信号驱动，而不能在内部由程序指令来改变。能在内部由程序指令来改变。有效地址范围为：有效地址范围为：I I（0.00.0 15.715.7）位地址：位地址：II字节地址字节地址.位地址位地址 ，如，如I0.1I0.1。 输出映像寄存器（输出映像寄存器（Q Q） 每一个输出模块的端子与输出映像寄存器的相应位相对应。每一个输出模块的端子

9、与输出映像寄存器的相应位相对应。 CPUCPU将输出判断结果存放在输出映像寄存器中，在扫描周期将输出判断结果存放在输出映像寄存器中，在扫描周期的结尾，的结尾，CPUCPU以批处理方式将输出映像寄存器的数值复制到相以批处理方式将输出映像寄存器的数值复制到相应的输出端子上。应的输出端子上。 位地址：位地址：QQ字节地址字节地址.位地址位地址 ，如，如Q1.1Q1.1 有效地址范围为：有效地址范围为： Q Q（0.015.70.015.7）；。）；。 也称内部线圈，是模拟继电器控制系统中的中间继电器，也称内部线圈，是模拟继电器控制系统中的中间继电器，它存放中间操作状态，或其他相关的数据。它存放中间操

10、作状态，或其他相关的数据。 位地址格式：位地址格式：MM字节地址字节地址 . .位地址位地址 ，如，如M26.7M26.7。 有效地址范围为：有效地址范围为：M M（0.031.70.031.7）。）。 (2) (2)内部标志位存储器（内部标志位存储器（M M） (3) (3)定时器存储器（定时器存储器（T T） 模拟继电器控制系统中的时间继电器。模拟继电器控制系统中的时间继电器。S7-200 PLCS7-200 PLC定时器的定时器的时基有三种：时基有三种：1ms1ms、10ms10ms、100ms100ms。通常定时器的设定值由程序。通常定时器的设定值由程序赋予。赋予。 地址表示格式：地址

11、表示格式：TT定时器号定时器号 ，如，如T24T24。 有效地址范围为：有效地址范围为：T T（02550255）。）。 l 梯形图中左、右垂直线称为左、右母线。梯形图中左、右垂直线称为左、右母线。STEP7-Micro/WIN32梯形图编辑器在绘图时，通梯形图编辑器在绘图时，通常将右母线省略。在左、右母线之间是由触点、常将右母线省略。在左、右母线之间是由触点、线圈或功能框组合的有序排列。线圈或功能框组合的有序排列。l 在一个梯级中，左、右母线之间是一个完整的在一个梯级中，左、右母线之间是一个完整的“电路电路”，不允许，不允许“短路短路”、“开路开路”，也不允，也不允许许“能流能流”反向流动。

12、反向流动。l 功能块图中输入总是在框图的左边，输出总是功能块图中输入总是在框图的左边，输出总是在框图的右边。在框图的右边。 1. 标准触点指令 标准触点指令有LD、LDN、A、AN、O、ON、NOT、=指令（语句表）。基本逻辑指令 （1）装入常开指令：LD 在梯形图中，每个从左母线开始的单一逻辑行、每个程序在梯形图中，每个从左母线开始的单一逻辑行、每个程序块（逻辑梯级）的开始、指令盒的输入端都必须使用块（逻辑梯级）的开始、指令盒的输入端都必须使用LDLD和和LDNLDN这两条指令。以常开触点开始时用这两条指令。以常开触点开始时用LDLD指令，以常闭触点指令，以常闭触点开始时则用开始时则用LDN

13、LDN指令。指令。指令格式：指令格式：LD bit； 例：例： LD I0.2（2）装入常闭指令：）装入常闭指令：LDN 每个以常闭触点开始的逻辑行都使用这一指令，各类内部每个以常闭触点开始的逻辑行都使用这一指令，各类内部编程元件的常闭触点都适用。编程元件的常闭触点都适用。指令格式：指令格式：LDN bit； 例：例： LDN I0.2 （3）与常开指令：）与常开指令：A 即串联一个常开触点。由于堆栈存储器数量的限制，梯形即串联一个常开触点。由于堆栈存储器数量的限制，梯形图中，一次最多可以有七个常开触点串联。图中，一次最多可以有七个常开触点串联。指令格式：指令格式：A bit； 例：例： A

14、M2.4 （4）与常闭指令：与常闭指令：AN 即在梯形图中串联一个常闭触点。在一个逻辑行中，最多即在梯形图中串联一个常闭触点。在一个逻辑行中，最多可以连用六次。可以连用六次。指令格式：指令格式：AN bit； 例：例： AN M2.4 （5）或常开指令：或常开指令：O 即并联一个常开触点。在梯形图中，一次最多可以有七个即并联一个常开触点。在梯形图中，一次最多可以有七个触点相互并联。触点相互并联。指令格式：指令格式：O bit； 例：例： O M2.6 （6）或常闭指令：ON 即并联一个常闭触点。在梯形图中，一次最多可以连用六即并联一个常闭触点。在梯形图中，一次最多可以连用六次。次。指令格式：指

15、令格式：ON bit； 例：例： ON M2.6 （7）输出指令：输出指令：= 将逻辑运算结果输出到指定存储器位或输出继电器对应的将逻辑运算结果输出到指定存储器位或输出继电器对应的映像寄存器位，以驱动本位线圈。映像寄存器位，以驱动本位线圈。指令格式：指令格式：= bit； 例：例： = Q2.6 LD I0.0 /装入常开触点O I0.1 /或常开触点A I0.2 /与常开触点= Q0.0 /输出触点， /如果本梯级中将I0.1的触点改 /为Q0.0的常开触点，则成为电 /机起动停止控制环节的梯形图 l程序实例：LDN I0.0 /装入常闭触点ON I0.0 /或常闭触点AN I0.2 /与常

16、闭触点= Q0.1 /输出触点LD I0.0 /O I0.1 /A I0.2 /NOT /取非，即输出反相= Q0.3 /2. 置位和复位指令 l置位即置1，复位即置0。置位和复位指令可以将位存储区的某一位开始的一个或多个（最多可达255个）同类存储器位置1或置0。这两条指令在使用时需指明三点：操作性质、开始位和位的数量。（1）置位指令：）置位指令：S 将位存储区的指定位（位将位存储区的指定位（位bit）开始的）开始的N个同类存储器位置个同类存储器位置位。位。指令格式：指令格式： S bit， N； 例：例： S Q0.0， 1 （2）复位指令：）复位指令：R 将位存储区的指定位（位将位存储区

17、的指定位（位bit）开始的）开始的N个同类存储器位复个同类存储器位复位。位。如果是对定时器如果是对定时器T位或计数器位或计数器C位进行复位，则定时器或计位进行复位，则定时器或计数器位被复位，同时，定时器或计数器的当前值被清零。数器位被复位，同时，定时器或计数器的当前值被清零。指令格式：指令格式： R bit， N； 例：例： R Q0.2， 3 可见这两条指令均有可见这两条指令均有“记忆记忆”功能。功能。复杂逻辑指令 l复杂逻辑指令用来描述对触点进行的复杂连接。复杂逻辑指令用来描述对触点进行的复杂连接。l本类指令包括：本类指令包括：ALDALD、OLDOLD等。等。 1与块与块指令 ALD2或

18、块或块指令 OLD用于将串联电路块进行并联连接。用于将串联电路块进行并联连接。 用于将并联电路块进行串联连接。用于将并联电路块进行串联连接。LD I0.0 /装入常开触点O I2.2 /或常开触点LD I0.1 /被串的块开始LD I2.0 /被并路开始A I2.1 /与常开触点OLD /栈装载或，并路结束ALD /栈装载与，串路结束= Q5.0 /输出触点定时器指令 定时器是由集成电路构成。定时器编程时提前输入时间预定时器是由集成电路构成。定时器编程时提前输入时间预设值，在运行时当定时器的输入条件满足时开始计时，当前设值，在运行时当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从值从0 0开始按一定

19、的时间单位增加，当定时器的当前值达到开始按一定的时间单位增加，当定时器的当前值达到预设值时，定时器发生动作，发出中断请求，此时它对应的预设值时，定时器发生动作，发出中断请求，此时它对应的常开触点闭合，常闭触点断开。常开触点闭合，常闭触点断开。S7-200S7-200定时器的分辨率（时间增量定时器的分辨率（时间增量/ /时间单位时间单位/ /分辨率）有分辨率）有3 3个等级：个等级：1ms1ms、10ms10ms和和100ms100ms，表5-11 定时器号和分辨率定时器类型分辩率/ms计时范围/s定时器号TON 132.767T32，T9610327.67T33T36，T97T10010032

20、76.7T37T63，T101T255定时时间的计算：定时时间的计算：T=PTT=PTS S （T T为实际定时时间，为实际定时时间，PTPT为预设值，为预设值，S S为分辨率等级）为分辨率等级）例如：例如：TONTON指令用定时器指令用定时器T33T33，预设值为，预设值为125125，则实际定时时，则实际定时时间间 T=125 T=125 10=1250ms 10=1250ms 定时器指令操作数有定时器指令操作数有3 3个：编号、预设值和使能输入。个：编号、预设值和使能输入。1 1）编号：用定时器的名称和它的常数编号（最大）编号：用定时器的名称和它的常数编号（最大255255）来表）来表示

21、，即示，即TxxxTxxx，如：，如：T4T4。T4T4不仅仅是定时器的编号，它还包含两方面的变量信息：定不仅仅是定时器的编号，它还包含两方面的变量信息：定时器位和定时器当前值。时器位和定时器当前值。定时器位：定时器位与时间继电器的输出相似，当定时器的定时器位：定时器位与时间继电器的输出相似，当定时器的当前值达到预设值当前值达到预设值PTPT时，该位被置为时，该位被置为“1”1”。定时器当前值：存储定时器当前所累计的时间，它用定时器当前值：存储定时器当前所累计的时间，它用1616位符位符号整数来表示，故最大计数值为号整数来表示，故最大计数值为3276732767。接通延时定时器指令：TON 用

22、于单一间隔定时。上电周期或用于单一间隔定时。上电周期或首次扫描，定时器位首次扫描，定时器位OFFOFF，当前值为，当前值为0 0。使能输入接通时，定时器位为。使能输入接通时，定时器位为OFFOFF，当前值从，当前值从0 0开始计数时间，当开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位为前值达到预设值时，定时器位为ONON，当前值连续计数到当前值连续计数到3276732767。使能输入。使能输入断开，定时器自动复位，即定时器断开，定时器自动复位，即定时器位位OFFOFF，当前值为，当前值为0 0。 填填“计计定时器号定时器号”, ,如：如：T35T35填填“预设值预设值”，如：，如：100指令格式：

23、指令格式：TON TxxxTON Txxx，P P例：例： TON T120TON T120，8 8 LD I0.0 /使能输入TON T35,+4 /通电延时定时器， 延时时间为40ms 应用举例 ：T35T35为通电延时定时器为通电延时定时器 l 上述梯形图程序中输入输出执行时序关系如图5-22所示。 图5-22 定时器时序 移位寄存器指令 SHRB，寄存器移位指令。，寄存器移位指令。有有3个数据输入端：个数据输入端：DATA为数值为数值输入，将该位的值移入移位寄存输入，将该位的值移入移位寄存器；器；S_BIT为移位寄存器的最低位为移位寄存器的最低位端；端；N指定移位寄存器的长度。每指定移

24、位寄存器的长度。每次使能输入有效时，整个移位寄次使能输入有效时，整个移位寄存器移动存器移动1位。位。 指令格式：指令格式： SHRB DATA， S BIT， N例：例： SHRB I0.5， M0.0， 5以本条指令为例，指令执行情况如表以本条指令为例，指令执行情况如表5-15所示。所示。 脉冲数脉冲数I0.5值值 M0内容内容 位位SM1.1说说 明明01101 10101X移位时，从移位时，从M0.0移入，从移入，从M0.4移出移出 11101 0101111 1移入移入SM1.1SM1.1，I0.5I0.5的脉冲前值进入右端的脉冲前值进入右端 21101 1011110 0移入移入SM

25、1.1SM1.1，I0.5I0.5的脉冲前值进入右端的脉冲前值进入右端 30101 0111001 1移入移入SM1.1SM1.1，I0.5I0.5的脉冲前值进入右端的脉冲前值进入右端 STEP7-Micro/WIN32编程软件 uSTEP7-Micro/WIN32窗口组件窗口组件 结构与按钮类似，但结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。其动作要由机械撞击。常开触点常开触点常闭触点常闭触点行程开关I/O分配输入 l起动按钮： I0.0l停止按钮： I0.5l上升限位SQ1： I0.1l下降限位SQ2： I0.2l左转限位SQ3： I0.3l右转限位SQ4： I0.4l光电开关PS: I0.6 输出l上升YV1：Q0.1 l下降YV2：Q0.