可编程序控制器电子教案

1、可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案第第1章章 概概 述述1.1可编程序控制器的由来可编程序控制器的由来可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)简称为简称为PC 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为。简称为PLC 可编程序控制器电子教案 1968年美国最大的汽车制造厂家年美国最大的汽车制造厂家通用汽车通用汽车公司公司(GM)提出了研制可编程序控制器的基本设想，提出了研制可编程序控制器的基本设想，即即 (1)能用于工业现场。能用于工业现场。 (2)能改变其控制能

2、改变其控制“逻辑逻辑”，而不需要变动组，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。成它的元件和修改内部接线。 (3)出现故障时易于诊断和维修。出现故障时易于诊断和维修。 1969年，美国数字设备公司年，美国数字设备公司(DEC)研制出了研制出了世界上第一台世界上第一台PLC。我国我国1974年研制，年研制，77年应用。年应用。可编程序控制器电子教案1.2可编程序控制器的定义、特点可编程序控制器的定义、特点一、定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的一、定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，

3、用来在其内部存储执行逻辑运可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计易于扩充其功能的原则设计。” 可编程序控制器电子教案二、特点二、特点1编程方法简单易学编程方法简单易学2功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高3硬件

4、配套齐全用户使用方便。适应性强硬件配套齐全用户使用方便。适应性强4可靠性高。抗干扰能力强可靠性高。抗干扰能力强 5系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少 6维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便7体积小，能耗低体积小，能耗低 可编程序控制器电子教案1.3 可编程序控制器的应用领域可编程序控制器的应用领域1.数字量逻辑控制数字量逻辑控制2.运动控制运动控制3.闭环过程控制闭环过程控制4.数据处理数据处理5.通信联网通信联网可编程序控制器电子教案1.4可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 1向高性能，高速度、大容量发展向高性能，高速度、大容量发展 2大力发展

5、微型可编程序控制器大力发展微型可编程序控制器 3. 大力开发智能型大力开发智能型lO模块和分布式模块和分布式IO子系统子系统 4基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 5可编程序控制器编程语言的标准化可编程序控制器编程语言的标准化 6可编程序控制器通信的易用化和可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化傻瓜化” 7可编程序控制器的软件化与可编程序控制器的软件化与Pc化化 8组态软件引发的七位计算机编程革命组态软件引发的七位计算机编程革命 9可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器电子教案第第2章章 可编程序控制器的硬件结可编

6、程序控制器的硬件结构与工作原理构与工作原理2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构2.1.1基本结构基本结构 组成：组成：CPU模块、输入模块、输出模块、模块、输入模块、输出模块、编编 程装置。程装置。 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案1 CPU模块模块1）CPU芯片芯片 作用：作用： 在可编程序控制器控制系统中，在可编程序控制器控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。信号，执行用户程序，刷新系统的输出。2）存储器：）存储器：作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用

7、户程序和数据。系统程序：决定系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家设计，的基本智能，由厂家设计，并存入并存入ROM、EEPROM。用户不能修改。用户不能修改。用户程序：根据要求，用用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，编的编程语言，编制 的 程 序 ， 用 户 用 编 程 器 写 入制 的 程 序 ， 用 户 用 编 程 器 写 入 R A M 或或EEPROM。可编程序控制器电子教案类型类型 (1)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)用户可以用编程装置读出用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可以将用中的内容，也可以将用户程序写入户程序写入RAM，它是易失性的存储器，它的电源中，它是易

8、失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。断后，储存的信息将会丢失。 (2)只读存储器只读存储器(ROM) ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用一般用来存放可编程序控制器的系统程序。来存放可编程序控制器的系统程序。可编程序控制器电子教案 (3)可电擦除可编程的只读存储器可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM或或E2PROM) 它是非易失性的，但是可以用编程装置对它它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM

9、的随机存取优的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比点，但是将信息写入它所需的时间比RAM长得多。长得多。EEPROM用来存放用户程序和需长期保存的重要用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。数据。 可编程序控制器电子教案 2 I0模块模块 作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。1）输入模块）输入模块作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。 输人电路：设有输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。 2）输出模块）输出模块作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装

10、置。输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，小型双向晶闸管，小型继电器。继电器。可编程序控制器电子教案 3、编程装置、编程装置 作用：作用： 编程装置用来生成用户程序，并对它进编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。行编辑、检查和修改。1）.手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。器。2）.编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以图、指令表、

11、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。实现不同编程语言的相互转换。可编程序控制器电子教案 4、电源、电源可编程序控制器使用可编程序控制器使用220V交流电源或交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模直流电源。内部的开关电源为各模块提供块提供DC 5V、12V、24V等直流电等直流电源源。可编程序控制器电子教案2.1.2 可编程序控制器的物理结构可编程序控制器的物理结构 1整体式（整体式（ S7200）（图）（图2-2） 2模块式模块式 (s7300和和s7400系列系列)(图图2-3)。2.1.3 可编程序控制器的外部接线可编程序控制器的外部接线 CPU222模块的

12、外部接线图模块的外部接线图(见图见图2-6) 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理2.2.1可编程序控制器的工作方式可编程序控制器的工作方式工作状态：工作状态：STOP：创建和编辑用户程序，设置：创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功的硬件功能，并可下栽到能，并可下栽到PLC。 RUN: 执行用户程序实现控制功能。执行用户程序实现控制功能。 扫描工作方式。扫描工作方式。(图图2-9)可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案2.2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理1

13、.读取输入读取输入 2.执行用户程序执行用户程序3.通信处理通信处理4.自诊断测试自诊断测试5.修改输出修改输出6.中断程序的处理中断程序的处理7.立即立即IO处理处理 可编程序控制器电子教案2.2.3 输人输出滞后时间输人输出滞后时间 是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。之间的时间间隔，几十毫秒。 可编程序控制器电子教案2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简系列可编程序控制器性能简介介2.3.1 CPU模块模块S7-200有有

14、5种种CPU模块，。模块，。2.3.2数字量扩展模块数字量扩展模块当当CPU IO点数不够时，必须使用扩展模块的点数不够时，必须使用扩展模块的IO点数点数2.3.3模拟量输入输出扩展模块模拟量输入输出扩展模块模拟量扩展模块有模拟量扩展模块有3种种。可编程序控制器电子教案2.3.4热电偶、热电阻扩展模块热电偶、热电阻扩展模块 EM231热电偶、热电阻模块热电偶、热电阻模块. EM231热电偶热电偶模块。模块。 2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块通信模块 2.3.6 STEP 7-MicroWIN编程软件简介编程软件简介可编程序控制器电子教案2.4可编程序控制器的安装可编程序控制器的安装2

15、.4.1模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 1.模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 2.现场接线端子排与可拆卸的端现场接线端子排与可拆卸的端 子子连接器。连接器。 可编程序控制器电子教案2.4.2本机本机I0与扩展与扩展lO本机本机IO有固定的地址，扩展有固定的地址，扩展I0点的地址由模点的地址由模块的类型和模块在同类块的类型和模块在同类IO模块链中的位置来决模块链中的位置来决定。定。规则：规则：1）同类型输入或输出点的模块进行顺序编）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。址。 2）数字量）数字量I0模块的地址以字节模块的地址以字节(8位位)为单为单位，未用的位不会分配给位，未用的位不会分配给I0

16、链中的后续模块。链中的后续模块。 3）模拟量扩展模块以）模拟量扩展模块以2字节递增的方式来分字节递增的方式来分配地址。配地址。CPU224的的I0地址分配举例。（图地址分配举例。（图212）可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案第第3 3章可编程序控制器程序设计基础章可编程序控制器程序设计基础3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构可编程序控制器的编程语言与程序结构3.2 存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.4 定时器与计数器指令定时器与计数器指令可编程序控制器电子教案3.1.1 可编程序控制器编程语言可编程序控制器编程语言 的国际标准的

17、国际标准 1994年年5月月 可编程序控制器标准可编程序控制器标准(IECll31).组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。指南和通信。编程语言标准。编程语言标准。(IECll313) (1)顺序功能图顺序功能图(Sequential Function Chart)。 (2)梯形图梯形图(Ladder Diagram)。 (3)功能块图功能块图(Function Block Diagram)。 (4)指令表指令表(Instction List)。 (5)结构文本结构文本(structured Text) 可编程序控制器电子教案1

18、顺序功能图顺序功能图(SFC) 这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。用来编制顺序控制程序。 顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元件。可以用换和动作是顺序功能图中的三种主要元件。可以用顺序功能图来描述系统的功能。顺序功能图来描述系统的功能。可编程序控制器电子教案 2梯形图(LAD) 组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。（图组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。（

19、图3-3） 特点：特点：1）沿用继电器这一名称，但不是真实继电）沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而是软件中编程元件。器，而是软件中编程元件。2）假想的）假想的“能流能流”(POWeY Flow)，从左向右流动。，从左向右流动。3）逻辑解算，从左至右，从上至下。）逻辑解算，从左至右，从上至下。4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。）线圈放在最右边，触点可无限次使用。 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案 3功能块图功能块图(FBD) 4语句表（语句表（STL） 指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。指令相似的助记符表达式。

20、5结构文本结构文本(sT) 结构文本结构文本(sT)是为是为IECll313标准创建的标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。和紧凑。 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案3.2存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式3.2.1数据在存储器中存取的方式数据在存储器中存取的方式 1位、字节、字和双字位、字节、字和双字位位(bit)：二进制数的：二进制数的1位只有位只有O和和1两种不同的取值。两种不同的取值。字节字节(Byte)：8位二进制数

21、组成位二进制数组成1个字节。个字节。字字(Word)：两个字节。：两个字节。双字（双字（Double Word）：两个字。）：两个字。 可编程序控制器电子教案2数据的存取方式数据的存取方式 I3. 2 IB3(图图3-5)。VBl00 VWl00 VDl00 (见图见图3-6)。322不同存储区的寻址不同存储区的寻址 1输入映像寄存器输入映像寄存器(I)寻址寻址 输入映像寄存器的标识符为输入映像寄存器的标识符为I(I0.0-I15.7)，在每个扫描周期的开始，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。并将采样值存于输入映像寄存器中。 I、O

22、、V、M、S、SM、L均可按位、字节、均可按位、字节、字和双字来存取字和双字来存取。 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案2输出映像寄存器输出映像寄存器(Q)寻址寻址 输出映像寄存器的标识符为输出映像寄存器的标识符为Q(QO.OQ15.7)，在扫描周期的末尾，在扫描周期的末尾，CPU将输出映将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。动外部负载。3变量存储器变量存储器(v)寻址寻址程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。与工序或任务有关的其他数据。 可编程序控制器

23、电子教案4位存储器位存储器(M)区寻址区寻址内部存储器标志位内部存储器标志位(MO.0M31.7)用来保存控用来保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息。制继电器的中间操作状态或其他控制信息。 5特殊存储器特殊存储器(SM)标志位寻址标志位寻址 特殊存储器用于特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息如与用户之间交换信息如SMO.O、SMO.l、SMO.4和和SMO.5 可编程序控制器电子教案 6局部存储器局部存储器(L)区寻址区寻址 S7-200有有64个字节的局部存储器，其中个字节的局部存储器，其中60个可以作为暂时存储器，或给子程序传递参个可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。数。7定时

24、器存储器定时器存储器(T)区寻址区寻址S7-200有三种时基增量分别为有三种时基增量分别为1ms、lOms和和lOOms定时器定时器。 可编程序控制器电子教案8计数器存储器计数器存储器(c)区寻址区寻址计数器用来累计其计数输入端脉冲电平计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，由低到高的次数，CPU提供加计数器、提供加计数器、减计数器和加减计数器。减计数器和加减计数器。9顺序控制继电器顺序控制继电器(s)寻址寻址顺序控制继电器顺序控制继电器(SCR)位用于组织机器位用于组织机器的顺序操作，的顺序操作，SCR提供控制程序的逻辑提供控制程序的逻辑分段。分段。可编程序控制器电子教案10模拟量

25、输入模拟量输入(AI)寻址寻址 S7-200将现实世界连续变化的模拟将现实世界连续变化的模拟量量(如温度、压力、电流、电压等如温度、压力、电流、电压等)用用AD转换器转换为转换器转换为1个字长个字长(16位位)的数字的数字量，用区域标识符量，用区域标识符AI、数据长度、数据长度(w)和和字节的起始地址来表示模拟量输入的地字节的起始地址来表示模拟量输入的地址。址。可编程序控制器电子教案11模拟量输出模拟量输出(AQ)寻址寻址 S7-200将将1个字长的数字用个字长的数字用DA转转换器转换为现实世界的模拟量，用区域换器转换为现实世界的模拟量，用区域标识符标识符AQ、数据妊度、数据妊度(w)和字节的

26、起始和字节的起始地址来表示地址来表示存储模拟量输出的地址可编程序控制器电子教案12累加器累加器(AC)寻址寻址 累加器是可以像存储器那样使用的累加器是可以像存储器那样使用的读写单元，例如可以用它向子程序传读写单元，例如可以用它向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间值。来存放计算的中间值。CPU提供了提供了4 个个32位累加器位累加器(AC0-AC3)，可以按字节、，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据字和双字来存取累加器中的数据 可编程序控制器电子教案13高速计数器高速计数器(HC)寻址寻址 高速计数器用来累计比高速计数器用来累计比C

27、PU的扫描速率更快的的扫描速率更快的事件，其当前值和设定值为事件，其当前值和设定值为32位有符号整数，当位有符号整数，当前值为只读数据。前值为只读数据。14常数的表示方法与范围常数的表示方法与范围 常数值可以是字节、字或双字，常数值可以是字节、字或双字，CPU以二进制以二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进 制、制、ASCII码或浮点数形式来码或浮点数形式来可编程序控制器电子教案3.2.3直接寻址与间接寻址直接寻址与间接寻址1直接寻址直接寻址在指令中直接使用存储器或寄存器的元在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接查找数据，如件名

28、称和地址编号，直接查找数据，如VW790、VBl00。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案使用地址指针来存取存储器中的数据，使用地址指针来存取存储器中的数据， 使用使用前，首先将数据所在单元的内存地址放入地址前，首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中，然后根据此地址指针存取数据。指针寄存器中，然后根据此地址指针存取数据。建立指针建立指针只能用只能用V、L或或ACl、AC2和和AC3作指针。作指针。例如：例如：MOVD VB200，AC1MOVD C3，VD6MOVD MB4，LD8可编程序控制器电子教案 2）用指针来存取数据（图）用指针来存取数据（图3-7） 3）修改指针）修

29、改指针例：例：MOVD AC1 将指针增将指针增加两次，指向下一个字。加两次，指向下一个字。INCD AC1 MOVW *AC1,AC0 将将AC1所指所指向的字的数值送向的字的数值送AC0 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.3.1 触点指令触点指令1.标准触点指令标准触点指令 LD(Load装载装载)、A(And，与，与)和和0(Or，或，或) 。2.堆栈的基本概念堆栈的基本概念 S7200有有1个个9位的堆栈，栈顶用来存储逻辑位的堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果下面的运算的结果下面的8位用来存储中间运算结果。位用来存储中间运算结果。堆栈中的数据一般

30、按堆栈中的数据一般按“先进后出先进后出”的原则存取。的原则存取。可编程序控制器电子教案3 OLD(0r Load)指令指令 串联电路块的并联连接。串联电路块的并联连接。 OLD指令不需要地址，它相当于需并联的指令不需要地址，它相当于需并联的两块电路右端的一段垂直连线。两块电路右端的一段垂直连线。 4 ALD(And Load)指令指令 图图3-9中中OLD后面的两条指令将两个触点后面的两条指令将两个触点并联。并联。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案5其他堆栈操作指令其他堆栈操作指令入栈入栈(LPS，Logic Push)（见图（见图3-11）。）。读栈读栈(LRD，Logic Rea

31、d) 出栈出栈(LPP，Logic Pop)装载堆栈装载堆栈(LDS n，Load Stack，n=18) 可编程序控制器电子教案 6立即触点立即触点立即立即(Immediate)触点指令只能用于输入触点指令只能用于输入I，执，执行立即触点指令时，立即读人物理输人点的值，行立即触点指令时，立即读人物理输人点的值，根据该值决定触点的接通断开状态，但是并不根据该值决定触点的接通断开状态，但是并不更新该物理输人点对应的映像寄存器。更新该物理输人点对应的映像寄存器。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案3.3.3输出指令输出指令 1输出输出(=) 2立即输出立即输出(=I) 只能用于输出量只能用

32、于输出量(Q)，执行该指令时，执行该指令时，将栈顶值立即写入指定的物理输出位和对应将栈顶值立即写入指定的物理输出位和对应的输出映像寄存器。的输出映像寄存器。可编程序控制器电子教案3置位与复位（置位与复位（S、R）4立即置位与立即复位（立即置位与立即复位（Sl、Rl）3.3.4其他指令其他指令1取反取反(NOT)2跳变触点跳变触点3空操作指令空操作指令可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案3.4定时器与计数器指令定时器与计数器指令3.4.1定时器指令定时器指令 分类：通电延时定时器分类：通电延时定时器(TON)、断电延时、断电延时定时器定时器(TOF)、保持型通电延时定时器、保持型通电延时

33、定时器(TONR)分辨率：分辨率： lms、lOms和和lOOms可编程序控制器电子教案 1. 通电延时定时器通电延时定时器(TON)可编程序控制器电子教案2. 断电延时定时器断电延时定时器(TOF)。可编程序控制器电子教案 3保持型通电延时定时器保持型通电延时定时器(TONR)(图图3-18)。 可编程序控制器电子教案4定时器当前值刷新的方法定时器当前值刷新的方法1).1ms定时器定时器2) 10ms定时器定时器3 100ms定时器定时器可编程序控制器电子教案3.4.2计数器指令计数器指令1.加计数器加计数器CTU 。 可编程序控制器电子教案 2减计数器减计数器GTD可编程序控制器电子教案3

34、加减计数器加减计数器CTUD。可编程序控制器电子教案第第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法章数字量控制系统梯形图程序设计方法4 .1梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法 经验设计法经验设计法:在典型电路的基础上，根据对控制系在典型电路的基础上，根据对控制系统要求，不断地修改和完善梯形图。设计所用的统要求，不断地修改和完善梯形图。设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，它可以用于较简单的梯形图它可以用于较简单的梯形图(如手动程序如手动程序)的设计。的设计。可编程序控制器电子教案4.1.1梯形图的基本电路梯形图的基本电路1.起动保持和停止

35、电路起动保持和停止电路 可编程序控制器电子教案2.延时接通延时接通/短开电路短开电路 可编程序控制器电子教案3.闪烁电路（闪烁电路（ 图图4-4）。）。 可编程序控制器电子教案4.1.2.小车自动往返运动的梯形图设计小车自动往返运动的梯形图设计可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案4.2根据继电器电路图设计梯形图的方根据继电器电路图设计梯形图的方法法4.2.1 概述概述用用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来实现继的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。电器控制系统的功能。特点：不需要改动控制面板，操作人员不用改特点：不需要改动控制面板，操作人员不用改变

36、长期形成的操作习惯。变长期形成的操作习惯。可编程序控制器电子教案4.2.2基本方法基本方法 1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。工作原理。 2)确定可编程序控制器的输入信号和输出负载，确定可编程序控制器的输入信号和输出负载，对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。编程序控制器的外部接线图。 3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的

37、梯形图中的存储器位器对应的梯形图中的存储器位(M)和定时器和定时器(T)的地的地址。址。 4)根据上述对应关系画出梯形图。根据上述对应关系画出梯形图。 可编程序控制器电子教案 例：是某三速异步电动机起动和自动加例：是某三速异步电动机起动和自动加速的继电器控制电路图，图速的继电器控制电路图，图4-8、图、图4-9、图、图4-10。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案4.3.3注意事项注意事项遵守梯形图语言中的语法规定。遵守梯形图语言中的语法规定。 置中间单元。置中间单元。 3)尽量减少可编程序控制器的输入信号和输尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。出信号。4

38、)外部联锁电路的设立。外部联锁电路的设立。5)在串联电路中单个触点应放在右边，在并联在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下向。电路中单个触点应放在下向。 6)外部负载的额定电压。外部负载的额定电压。可编程序控制器电子教案4.3顺序控制设计法与顺序功能图顺序控制设计法与顺序功能图4.3.1顺序控制设计法顺序控制设计法 1 用经验设计法设计梯形图时，没有一套同用经验设计法设计梯形图时，没有一套同定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方

39、法。梯形图往往很难阅读，系容易掌握的设计方法。梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进困难统的维修和改进困难。 可编程序控制器电子教案 2定义：定义： 所谓顺序控制，就是按照生产工所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用F，根据内部状态和时间的顺序，在生产过，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。可编程序控制器电子教案 3.顺序控制设计法的基本思想：将系统的一个顺序控制设计法的基本思想：将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶工作周期划分为若干个

40、顺序相连的阶段，这些阶段称为步段称为步(step)，并用编程元件，并用编程元件(M和和S)来代表来代表各步。各步。a.步的划分步的划分:根据输出量的状态根据输出量的状态,在任何一步之内，在任何一步之内，各输出量的各输出量的ONOFF状态不变，但是相邻两步状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。输出量的状态是不同的。b. 转换条件转换条件:使系统由当前步进入下一步的信号。使系统由当前步进入下一步的信号。可编程序控制器电子教案432顺序功能图顺序功能图1顺序功能图的由来顺序功能图的由来功用：描述控制系统的控制过程、功能和特性功用：描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控

41、制器的顺序的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。控制程序的有力工具。组成：步、有向连线、转换、转换条件、动作组成：步、有向连线、转换、转换条件、动作可编程序控制器电子教案2.步步 1）表示方法：）表示方法： 用矩形方框，方框中可以用数用矩形方框，方框中可以用数字，编程元件的地址作为步的编号。图字，编程元件的地址作为步的编号。图4-12是某组是某组合机床动力头的进给运动示意图和输入输出信号时合机床动力头的进给运动示意图和输入输出信号时序图。序图。 2）初始步：）初始步： 与系统的初始状态相对应的步称与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框表示。为初始步，初始步

42、用双线方框表示。 3）与步对应的动作或命令。）与步对应的动作或命令。 4）活动步：系统正处于某一步所在的阶段）活动步：系统正处于某一步所在的阶段时该步处于活动状态时该步处于活动状态。可编程序控制器电子教案3有向连线与转换条件有向连线与转换条件 1）有向连线：从上到下或从左至右箭头不标，）有向连线：从上到下或从左至右箭头不标，反之标出。反之标出。 2）转换：用有向连线上与有向连线垂直的短）转换：用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步隔开。划线来表示，将相邻两步隔开。 3）转换条件：）转换条件： 转换条件是与转换相关的逻辑转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布尔代

43、数表达命题，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。可编程序控制器电子教案 4基本结构基本结构1）单序列）单序列2）选择序列）选择序列3）并列序列）并列序列4）顺序功能图举例）顺序功能图举例可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案5转换实现的基本规则转换实现的基本规则 1）转换实现的条件）转换实现的条件 (1)该转换所有的前级步都是活动步。该转换所有的前级步都是活动步。 (2)相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。 2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作 (1)使所有由有向连线与相应转换符号相连使

44、所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。的后续步都变为活动步。 (2)使所有由有向连线与相应转换符号相连使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。的前级步都变为不活动步。可编程序控制器电子教案6注意事项注意事项 (1)两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。它们隔开。 (2)两个转换也不能直接相连必须用一个步将它两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。们隔开。 (3)初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，始步是必不可少始步是必不可少。 可编程序控制器电子教案(4)自动控制

45、系统应能多次重复执行同一工艺自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，一般应有由步和有向连线组成的闭环，过程，一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态最后一步返回初始步，系统停留在初始状态(单周期，图单周期，图4-12)，在连续循环工作方式时，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步一步(图图4-17)。(5)只有当某一步的前级步是活动步时，该步只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步才有可能变成活动步

46、可编程序控制器电子教案第第5章章 顺序控制梯形图的设计顺序控制梯形图的设计方法方法 定义定义:根据顺序功能图设计梯形图的方法。方法根据顺序功能图设计梯形图的方法。方法:使用起保停电路；以转换为中心；使用控制继电使用起保停电路；以转换为中心；使用控制继电器器。 可编程序控制器电子教案5.1 使用起保停电路设计顺序使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法控制梯形图的方法1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案2.输出电路的设计方法。：输出电路的设计方法。： 1）某一输出量仅在某一步中为）某一输出量仅在某一步中为ON，将它，将它的线圈

47、与对应步的存储器位（的线圈与对应步的存储器位（M0.2）的线圈）的线圈并联。并联。 2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将代表各，将代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（输出的线圈。（M0.1MO.3的常开触点并联的常开触点并联驱动驱动Q0.O的线圈）的线圈） 可编程序控制器电子教案5.2以转换为中心的顺序控制梯形图以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法设计方法1.梯形图与顺序功能图的对应关系梯形图与顺序功能图的对应关系特点：这种设计方法特别有规律。在设计复杂特点：这种设计方法特别有规律。在设计复杂的顺序功能图的梯形图

48、时既容易掌握，又不容的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，又不容易出错。易出错。 可编程序控制器电子教案2.某组合机床的动力头控制系统梯形图设计某组合机床的动力头控制系统梯形图设计（图（图5-8） 注意：使用这种编程方法时，不能将输出位的注意：使用这种编程方法时，不能将输出位的线圈与置位指令和复位指令并联。线圈与置位指令和复位指令并联。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案5.3使用使用SCR指令的顺序控制梯形图设指令的顺序控制梯形图设计方法计方法5.3.1顺序控制继电器指令顺序控制继电器指令 顺序控制继电器顺序控制继电器s专门用于编制顺序专门用于编制顺序控制程序。控制程序。 可编程序控制器

49、电子教案装载顺序控制继电器装载顺序控制继电器(Load Sequence Control Relay)指令指令LSCR n：表示一个：表示一个SCR段即顺序功能图中的步的开始。段即顺序功能图中的步的开始。 顺序控制继电器结束顺序控制继电器结束(sequence Control Relay End)指令指令SCRE：表示：表示SCR段的结束。段的结束。 顺序控制继电器转换顺序控制继电器转换(sequence Control Relay Transition)指令指令SCRT n:表示表示SCR段段之间的转换，即步之间的转换，即步的活动状态的转换。可编程序控制器电子教案 使用使用SCR时有如下的限

50、制：不能在不同的程序时有如下的限制：不能在不同的程序中使用相同的中使用相同的s位；不能在位；不能在SCR段中使用段中使用JMP及及LBL指令，即不允许用跳转的方法跳人或跳出指令，即不允许用跳转的方法跳人或跳出SCR段；不能在段；不能在SCR段中使用段中使用FOR、NEXT和和END指令。指令。可编程序控制器电子教案532 编程方法编程方法某小车运动的梯形图设计某小车运动的梯形图设计。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案5.4具有多种工作方式的系统的顺序控制具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法梯形图设计方法 概述概述多种工作方式：手动和自动多种工作方式：手动和自动(包括连续、单

51、周包括连续、单周期、单步、自动返回初始状态等期、单步、自动返回初始状态等)手动程序比手动程序比较简单，一般用经验法设计，复杂的自动程序较简单，一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。可编程序控制器电子教案 梯形图总体结构：选择手动工作方式时手动梯形图总体结构：选择手动工作方式时手动开关开关I2.0为为1状态，将跳过自动程序，执行公状态，将跳过自动程序，执行公用程序和手动程序。选择自动工作方式时用程序和手动程序。选择自动工作方式时I2.0为为O状态，将跳过手动程序，执行公用程序和状态，将跳过手动程序，执行公用程序和自动程

52、序。自动程序。 例：某机械手用来将工件从例：某机械手用来将工件从A点搬运到点搬运到B点点(图图5-16)，控制面板（图，控制面板（图5-17），外部接线），外部接线图（图图（图5-18）。）。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案5.4.1 使用起保停电路的编程方法使用起保停电路的编程方法 1公用程序公用程序功用：功用：(见图见图5-19a)自动程序和手动程序相互自动程序和手动程序相互切换的处理切换的处理。2手动程序（图手动程序（图5-19b）3.自动程序自动程序顺序功能图（图顺序功能图（图5-20）梯形图（梯形图（ 图图5-21）4.自动回原

53、点程序自动回原点程序 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案第第6章章 可编程序控制器的功能指令可编程序控制器的功能指令概述概述为了满足工业控制的需要，为了满足工业控制的需要，PLC生产厂家为生产厂家为PLC 增添了过程控制，数据处理和特殊功能指增添了过程控制，数据处理和特殊功能指令，这些指令我们称为功能指令。令，这些指令我们称为功能指令。类型：传送、移位及填充指令；算术运算及逻类型：传送、移位及填充指令；算术运算及逻辑运算指令；数据转换指令；高速处理指令；辑运算指令；数据转换指令；高速处理指令；通信指令；通信指令；PI

54、D指令指令。可编程序控制器电子教案6.程序控制指令程序控制指令 6.1.1 循环指令循环指令 FOR指令表示循环的开始，指令表示循环的开始，NEXT指令表示指令表示循环的结束，循环的结束，注意事项：注意事项： (1)如果启动了如果启动了FORNEXT循环，除非在循环，除非在循环内部修改了结束值，否则循环就一直进行，循环内部修改了结束值，否则循环就一直进行，直到循环结束。直到循环结束。 (2)再次启动循环时，它将初始值再次启动循环时，它将初始值INIT传传送到指针送到指针INDX中。中。 FOR指令必须与指令必须与NEXT指令配套使用。允指令配套使用。允许循环嵌套，最多可嵌套许循环嵌套，最多可嵌

55、套8层。（图层。（图6-3）可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案6.1.2跳转与标号指令跳转与标号指令 跳转指令跳转指令JMP(Jump),标号标号LBL(Label)，标号指令用来指示跳转指令的目的位置。标号指令用来指示跳转指令的目的位置。JMP与与LBL指令中的操作数指令中的操作数n为常数为常数0255。可编程序控制器电子教案6.数据处理指令数据处理指令 6.3.2 SIMATIC数据传送指令数据传送指令1字节、字、双字和实数的传送字节、字、双字和实数的传送将输人的数据将输人的数据(IN)传送到输出传送到输出(OUT)，传送过，传送过程中不改变数的大小。程中不改变数的大小。 2字节

56、、字、双字的块传送指令字节、字、双字的块传送指令 将从输入地址将从输入地址(JN)开始的开始的N个数据传送到个数据传送到输出地址输出地址(OUT)开始的开始的N个单个单-元，元，N=l 255，N为字节变量为字节变量 可编程序控制器电子教案3字节交换指令字节交换指令字节交换字节交换S Bytes)指令交换输人字指令交换输人字(IN)的高字节的高字节与低字节。与低字节。 4宇节立即读写指令宇节立即读写指令 字 节 立 即 读字 节 立 即 读 M O V B I R ( M o v e B y t e Immediate Read)指令读取指令读取IN输入端给出的输入端给出的1个个字节的物理输入

57、点字节的物理输入点(IB)，并将结果写入，并将结果写入OUT。 字 节 立 即 写字 节 立 即 写 M O V B I W ( M o v e B y t e Immediate Write)指令将输入指令将输入(IN)给出的给出的1字节字节数值写入数值写入OUT端给出的物理输出点端给出的物理输出点(0B)。两条指。两条指令的令的IN和和OUT都是字节变量。都是字节变量。可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案 6.3.3 移位与循环移位指令移位与循环移位指令 1.字节、字、双字右移位和左移位指令字节、字、双字右移位和左移位指令 2.字节、字、双宇循环右移位和循环左移位指字节、字、双宇循

58、环右移位和循环左移位指令令 3.移位寄存器指令。移位寄存器指令。 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案6.数学运算指令数学运算指令6.5.1 SIMATIc整数数学运算指令整数数学运算指令 1整数与双整数加减法指令整数与双整数加减法指令 2整数乘除法指令整数乘除法指令 3加加1与减与减1指令指令可编程序控制器电子教案 6.4.3 SIMATIC逻辑运算指令逻辑运算指令 1.取反指令取反指令 2.字节逻辑运算指令字节逻辑运算指令 3.字逻辑运算指令字逻辑运算指令可编程序控制器电子教案第第7章可编程序控制器在工业应用中章可编程序控制器在工业应用中的一些问题的一些问题7

59、.1 可编程序控制器控制系统的设可编程序控制器控制系统的设计与调试步骤计与调试步骤可编程序控制器控制系统的设计调试过程如图可编程序控制器控制系统的设计调试过程如图所示。所示。 可编程序控制器电子教案可编程序控制器电子教案7.1.1深人了解被控制系统。深人了解被控制系统。7.1.2与硬件有关的设计与硬件有关的设计 (1)确定系统输入元件确定系统输入元件(如按钮、指令开关、限如按钮、指令开关、限位开关、接近开关、传感器、变送器等位开关、接近开关、传感器、变送器等)和输出元和输出元件件(如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等)的型的型号。号。 (2)根据设备的操作任务和操作方式，确定操根据设备的操作任务和操作方式，确定操作面板所需的元件，如指示灯、数字显示装置、作面板所需的元件，如指示灯、数字显示装置、开关和按钮等，有的系统可能需要智能的操作员开关和按钮等，有的系统可能需要智能的操作员面板，如与面板，如与S7-200配套的配套的TD200文本显示器或文本显示器或有图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。有图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。可编程序控制器电子教案(3)确定可编程序控制器的输入点和输出点。确定可编程序控制器的输入点和输出点。列表统计可编程序控制器的输入信号和输出信列表统计可编程序控制器的输入信号和输出信号在表中标明各信号的