电气控制与ＰＬＣ综合应用技术第3章

1、第3章 基本指令的应用3.1 编程与仿真 3.2 串联、并联指令，置位、复位指令与自锁控制程序 3.4 块指令、多地控制和点动自锁混合控制程序 3.5 定时器指令与延时控制程序 3.3 边沿脉冲指令与正反转控制程序 3.6 计数器指令与计数控制程序 3.7 堆栈指令与Y形启动控制程序 3.1 编程与仿真 3.1.1 LD、LDN、指令及其应用 表3-1LD、LDN、= 指令指 令 名 称助 记 符逻 辑 功 能操 作 数取LD取常开触点状态I、Q、M、SM、T、C、V、S、L取反LDN取常闭触点状态I、Q、M、SM、T、C、V、S、L输出=线圈输出Q、M、SM、V、S、L图3-1 LD、LDN

2、、= 指令的应用举例3.1.2 电动机点动控制电路与程序 电动机的点动控制要求：按下点动按钮SB，电动机运转；松开点动按钮SB，电动机停止。 表3-2点动控制电路输入/输出端口分配表 输 入 端 口输 出 端 口输入继电器输入器件作用输出继电器输出器件控制对象I0.5SB点动Q0.2KM电动机M图3-2 点动控制电路接线图 图3-3 点动控制程序梯形图和指令表3.1.3 S7-200的连接与编程软件的设置 根据CPU模块类型可分为交流供电和直流供电两类。CPU224AC/DC/ RLY模块电源端和输出端连接220V AC电源，输入端使用PLC输出的24V DC电源。 1连接PC/PPI电缆图3

3、-4 PC/PPI电缆连接计算机与PLC（1）将PC/PPI电缆的PC端连接到计算机的RS-232通信口上（一般是串口COM1）；（2）将PC/PPI电缆的PPI端连接到PLC的RS-485通信口上。2CPU模块供电3启动编程软件图3-5 编程软件的英文主界面4从英文界面转为中文界面 图3-6 编程软件的“Options”（选项）对话框 图3-7 编程软件的中文主界面5通信参数设置图3-9 “设置通信器件”对话框 图3-8 “通信”对话框（3）单击“Select”（选择）按钮，出现“Install/Remove Interface”（安装/删除通信器件）对话框，如图3-10所示 图3-10 “

4、安装/删除通信器件”对话框 （4）在“Selection”（选择）框中选中PC/PPI cable，单击“Install”（安装）按钮，PC/PPI cable出现在右侧已安装框内，如图3-11所示 图3-11 已安装PC/PPI cable（通信电缆） （5）单击“Close”按钮，再单击“Ok”按钮，显示通信地址已设置好，如图3-12所示 图3-12 已设置好通信地址3.1.4 编写、下载、运行和监控点动控制程序 1建立和保存项目 运行编程软件STEP 7-Micro/WIN V 4.0后，在中文主界面中单击菜单栏中“文件” “新建”，创建一个新项目 图3-13 新建项目的结构 单击菜单栏

5、中“文件”“保存”，指定文件名和保存路径后，单击“保存”按钮，文件以项目形式保存。 2选择PLC类型和CPU版本图3-14 选择PLC类型和CPU版本 3输入指令的方法 在梯形图编辑器中有4种输入程序指令的方法：双击指令图标、拖曳指令图标、指令工具栏编程按钮和特殊功能键（F4、F6、F9） 图3-15 打开指令树中位逻辑指令4使用指令树指令图标输入指令 图3-18 编辑线圈 图3-19 指令工具栏编辑按钮 5使用指令工具栏编程按钮输入指令图3-16 编辑触点 图3-17 输入触点的地址 6查看指令表 单击菜单栏中“查看”“STL”，则从梯形图编辑界面自动转为指令表编辑界面，也可以在指令表编辑界

6、面中编写用户程序 7程序编译 图3-20 指令表编辑界面 图3-21 在输出窗口显示编译结果 8程序下载单击菜单栏中“文件”“下载”，或单击工具栏菜单 按钮，开始下载程序。下载是从编程计算机将程序装入PLC；上传则相反，是将PLC中存储的程序上传到计算机。9运行操作 程序下载到PLC后，将PLC状态开关拨到“RUN”位置或单击工具栏菜单 按钮，按下连接I0.5的按钮，则输出端Q0.2通电；松开此按钮，Q0.2断电，实现了点动控制功能。图3-22 “下载”对话框 10程序运行监控图3-23 程序状态监控图 3.1.5 仿真运行点动控制程序1导出文本文件 图3-24 导出文本文件2启动仿真程序 图

7、3-25 启动仿真软件 3选择CPU 图3-26 选择CPU4CPU224仿真图形 图3-27 CPU224仿真图形 5选中逻辑块 6选中仿真文件在“打开”对话框中选中导出的“点动控制”文件，如图3-29所示 图3-28 装载程序逻辑块 图3-29 选择待仿真文件 7点动控制程序装入仿真器图3-30 点动控制程序装入仿真器8仿真运行图3-31 仿真运行9内存变量监控图3-32 监控内存变量 3.2 串联、并联指令，置位、复位指令与自锁控制程序 3.2.1 触点串联指令A、AN 表3-3A、AN指令 指 令 名 称助 记 符逻 辑 功 能操 作 数与A用于单个常开触点的串联连接I、Q、M、SM、

8、T、C、V、S、L与反AN用于单个常闭触点的串联连接I、Q、M、SM、T、C、V、S、L【例题3.1】 阅读图3-33所示的程序梯形图，分析其逻辑关系 图3-33 例题3.1串联指令举例3.2.2 触点并联指令O、ON表3-4O、ON指令指 令 名 称助 记 符逻 辑 功 能操 作 数或O用于单个常开触点的并联连接I、Q、M、SM、T、C、V、S、L或反ON用于单个常闭触点的并联连接I、Q、M、SM、T、C、V、S、L【例题3.2】 编写一个自锁控制程序。启动/停止按钮均使用常开触点，分别接输入继电器I0.0、I0.1端口，控制电动机的接触器接输出继电器Q0.5端口。图3-34 例题3.2程序

9、【例题3.3】 编写一个自锁控制程序。启动按钮使用常开触点，接输入继电器I0.0端口，停止按钮使用常闭触点，接输入继电器I0.1端口，控制电动机的接触器接输出继电器Q0.5端口。 图3-35 例题3.3程序在图3-35中停止按钮釆用了常闭触点接法。在工业控制中，具有“停止”和“过载保护”等关系到安全保障功能的信号一般都应使用常闭触点，防止因不能及时发现断线故障而失去作用。 3.2.3 置位指令S、复位指令R表3-5S、R指令指 令 名 称梯 形 图指 令 表逻 辑 功 能操 作 数置位指令S bit，N从bit开始的N个元件置1并保持Q、M、SM、T、C、V、S、L复位指令R bit，N从bi

10、t开始的N个元件清0并保持置位指令与复位指令的使用说明如下： （1）bit表示位元件，N表示常数，N的范围为1255。（2）被S指令置位的软元件只能用R指令才能复位。（3）R指令也可以对定时器和计数器的当前值清0。 【例题3.4】 用置位指令与复位指令编写具有自锁功能的程序。启动按钮使用常开触点，接输入继电器I0.0端口，停止按钮使用常闭触点，接输入继电器I0.1端口，控制电动机的接触器接输出继电器Q0.5端口。图3-36 例题3.4置位/复位指令3.2.4 实习操作：电动机自锁控制电路与程序 1电动机自锁控制电路输入/输出端口分配表3-6输入/输出端口分配表输 入输 出输入继电器输 入 元

11、件作 用输出继电器输 出 元 件I0.0KH常闭触点过载保护Q0.2交流接触器KMI0.1SB1常闭触点停止I0.2SB2常开触点启动2电动机自锁控制电路 3电动机自锁控制程序图3-37 电动机自锁控制电路图3-38 电动机自锁控制程序3.3 边沿脉冲指令与正反转控制程序 3.3.1 脉冲上升沿、下降沿指令EU、ED表3-7EU、ED指令指 令 名 称梯 形 图指 令 表逻 辑 功 能脉冲上升沿指令EU在上升沿产生一个周期脉冲脉冲下降沿指令ED在下降沿产生一个周期脉冲【例题3.5】 某台设备有两台电动机M1和M2，其交流接触器分别连接PLC的输出继电器Q0.1和Q0.2，总启动按钮使用常开触点

12、，接输入继电器I0.0端口，总停止按钮使用常闭触点，接输入继电器I0.1端口。为了减小两台电动机同时启动对供电电路的影响，让M2稍微延迟片刻启动。控制要求是：按下启动按钮，M1立即启动，松开启动按钮时，M2才启动；按下停止按钮，M1、M2同时停止。图3-39 例题3.5程序M1、M2运转时按下停止按钮，Q0.1和Q0.2均断电解除自锁，M1和M2断电停止。时序图如图3-40所示 图3-40 例题3.4时序图3.3.2 实习操作：电动机正反转控制电路与程序三相异步电动机正反转控制要求如下：不通过停止按钮，直接按正反转按钮就可以改变电动机的转向，因此需要采用按钮联锁。为了减轻正反转换向瞬间电流对电

13、动机的冲击，适当延长变换过程。1电动机正反转控制电路输入/输出端口分配 表3-8输入/输出端口分配表输 入输 出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用I0.0KH常闭触点过载保护Q0.1接触器KM1正转I0.1SB1常闭触点停止Q0.2接触器KM2反转I0.2SB2常开触点正转I0.3SB3常开触点反转2电动机正反转控制电路 图3-41 电动机正反转控制电路3电动机正反转控制程序图3-42 电动机正反转控制程序3.4 块指令、多地控制和点动自锁混合控制程序 3.4.1 电路块指令ALD、OLD1ALD指令表3-9ALD指令 指 令 名 称助 记 符逻 辑 功 能操 作 元 件与块ALD并

14、联电路块的串联连接无【例题3.6】 阅读图3-43（a）所示的梯形图，分析其逻辑关系，并写出对应的指令表。图3-43 例题3.6与块指令ALD举例 【例题3.7】 写出图3-44（a）所示梯形图对应的指令表。图3-44 例题3.7与块指令ALD举例2 OLD指令表3-10OLD指令 指 令 名 称助 记 符逻 辑 功 能操 作 元 件或块OLD串联电路块的并联连接无【例题3.8】 阅读图3-45（a）所示的梯形图，分析其逻辑关系，并写出对应的指令表。图3-45 例题3.8或块指令OLD举例【例题3.9】 阅读图3-46（a）所示的梯形图，写出对应的指令表。图3-46 例题3.9块指令举例3“上

15、重下轻”、“左重右轻”的编程规则图3-47 符合“上重下轻”编程规则 图3-48 不符合“上重下轻”编程规则图3-49 符合“左重右轻”编程规则图3-50 不符合“左重右轻”编程规则3.4.2 PLC多地控制图3-51 多地控制接线图和程序3.4.3 实习操作：点动自锁混合控制电路与程序某生产设备有1台电动机，除连续运行控制外，还需要用点动控制调整生产设备的状态。1点动自锁混合控制电路的控制要求2点动自锁混合控制电路输入/输出端口分配表3-11输入/输出端口分配表输 入输 出输入继电器输入元件作 用输出继电器输出元件控制对象I0.0SB1常开触点启动Q0.1接触器KM1电动机MI0.1SB2常

16、闭触点停止I0.2SB3常开触点点动I0.3KH常闭触点过载保护3点动自锁混合控制电路图3-52 点动自锁混合控制电路4位存储器MPLC执行程序过程中，可以用内部软元件位存储器来存储中间操作状态和控制信息，其作用相当于电气控制中的中间继电器。位存储器用“M”表示，共256位，采用八进制（M0.0M0.7，M31.0M31.7）。5点动自锁混合控制程序图3-53 点动自锁混合控制程序3.5 定时器指令与延时控制程序 3.5.1 定时器指令TON、TOF、TONR表3-12定时器指令格式项 目接 通 延 时断 开 延 时有记忆接通延时梯形图指令表TON T，PTTOF T，PTTONR T，PTS

17、7-200系列PLC有256个定时器，地址编号为T0T255，对应不同的定时器指令，其分类见表3-13 表3-13定时器指令与定时器分类定时器指令分辨率（ms）计时范围（s）定 时 器 号TONR1132.767T0、T64101327.67T1T4、T65T6810013 276.7T5T31、T69T95TONTOF1132.767T32、T96101327.67T33T36、T97T10010013 276.7T37T63、T101T255定时器使用说明如下。（1）虽然TON和TOF的定时器编号范围相同，但一个定时器号不能同时用作TON和TOF。例如，不能既有TON T32又有TOF T

18、32。（2）定时器的分辨率（脉冲周期）有3种：1ms、10ms、100ms。定时器的分辨率由定时器号决定。（3）定时器计时实际上是对脉冲周期进行计数，其计数值存放于当前值寄存器中（16位，数值范围是132 767）。（4）定时器的延时时间为设定值（PT）乘以定时器的分辨率。（5）定时器满足输入条件时开始计时。（6）每个定时器都有一个位元件，定时时间到，位元件动作。1接通延时定时器指令（TON）图3-54 TON定时器的应用2断开延时定时器指令（TOF）TOF指令的应用举例如图3-55所示。某设备生产工艺要求是：当主电动机停止工作后，冷却风机要继续工作60s，以便对主电动机降温。上述工艺要求可以

19、用断开延时定时器来实现，Q0.1控制主电动机，Q0.2控制冷却风机。 图3-55 TOF定时器的应用3有记忆接通延时定时器指令（TONR） TONR定时器指令的应用如图3-56所示 图3-56 TONR定时器的应用3.5.2 特殊存储器SM与脉冲产生程序特殊存储器用“SM”表示，使用特殊存储器可以选择或控制PLC的一些特殊功能。不同型号的PLC所具有的特殊存储器的位数不同，以CPU224为例，共4400位，采用八进制（SM0.0SM0.7，SM549.0SM549.7）。例如，特殊存储器SM0.0在程序运行时一直为接通状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为接通状态。SM0.4、SM

20、0.5可以分别产生占空比为1/2、脉冲周期为1min和1s的脉冲周期信号，如图3-57（a）所示 图3-57 特殊存储器SM0.4、SM0.5的波形及应用在实际应用中也可以组成自复位定时器来产生任意周期的脉冲信号。例如，产生周期为15s的脉冲信号，其梯形图和时序图如图3-58所示。 图3-58 产生周期为15s的脉冲信号由于定时器指令设置的原因，分辨率为1ms和10ms的定时器不能组成如图3-58所示的自复位定时器，图3-59所示是10ms自复位定时器正确使用的例子。图3-59 自复位定时器正确使用举例如果产生一个占空比可调的任意周期的脉冲信号则需要2个定时器，脉冲信号的低电平时间为10s，高

21、电平时间为20s的程序如图3-60所示。 图3-60 产生任意周期脉冲信号的程序图3-61 脉冲信号时序图 3.5.3 实习操作：3台电动机顺序启动控制电路与程序某机械设备有3台电动机，控制要求如下：按下启动按钮，第1台电动机M1启动；运行4s后，第2台电动机M2启动；M2运行15s后，第3台电动机M3启动。按下停止按钮，3台电动机全部停止。在启动过程中，指示灯闪烁，在运行过程中，指示灯常亮。13台电动机顺序启动控制电路图 图3-62 3台电动机顺序启动控制电路23台电动机顺序启动控制电路输入/输出端口分配 表3-14输入/输出端口分配表输 入输 出输入继电器输 入 元 件作 用输出继电器输

22、出 元 件控 制 对 象I0.0SB1常开触点启动Q0.0指示灯HLI0.1SB2常闭触点停止Q0.1接触器KM1M1I0.2KH1、KH2、KH3常闭触点串联过载保护Q0.2接触器KM2M2Q0.3接触器KM3M333台电动机顺序启动控制电路程序3台电动机顺序启动控制电路程序如图3-63所示，在程序网络4中，利用特殊存储器SM0.5产生的秒周期脉冲使指示灯在启动过程中闪烁。 图3-63 3台电动机顺序启动控制程序 3.6 计数器指令与计数控制程序 表3-15计数器指令形 式名 称增 计 数 器减 计 数 器增减计数器梯形图指令表CTU C，PVCTD C，PVCTUD C，PV3.6.1 增

23、计数器指令CTU增计数器指令CTU从当前值开始，在每一个（CU）输入状态的上升沿时递增计数。在当前计数值设定值（PV）时，计数器被置位。当复位端（R）被接通或者执行复位指令时，计数器被复位。当达到最大值（32 767）后，计数器停止计数。【例题3.10】 设I0.0连接增计数输入端，I0.1连接复位端，计数值为5时，输出端Q0.1接通，试编写控制程序并绘出时序图。图3-64 例题3.10程序图3-65 例题3.10时序图【例题3.11】 编写一个长时间延时控制程序，设I0.0闭合5h后，输出端Q0.1接通。 图3-66 例题3.11程序3.6.2 减计数器指令CTD减计数器指令CTD从设定值开

24、始，在每一个（CD）输入状态的上升沿时递减计数。在当前计数值等于0时，计数器被置位。当装载输入端（LD）接通时，计数器自动复位，当前值复位为设定值（PV）。图3-67所示是减计数器的应用举例程序。当I0.1常开触点闭合时，设定值被装载，C1被复位，C1常开触点分断，Q0.1断电。在I0.0常开触点闭合时，CTD开始减计数，当I0.0常开触点第3次闭合时，C1被置位，C1常开触点闭合，Q0.1通电，时序图如图3-68所示 图3-67 减计数器的应用举例 图3-68 减计数器的应用举例时序图3.6.3 增减计数器指令CTUD增减计数器有增计数和减计数两种工作方式，其计数方式由输入端决定。当达到最大值（32767）时，在增计数输入端的下一个上升沿将导致当前计数值变为最小值（32 768）。当达到最小值（32 768）时，在减计数输入端的下一个上升沿将导致当前计数值变为最大值（32767）。在当前计数值设定值（PV）时，计数器被置位。当复位端（R）接通或者执行复位指令时，计数器被复位。图3-69所示为增减计数器指令应用举例。I0.0接增计数端，I0.1接减计数端，I0.2接复位端。在当前值4时，C10常开触点闭合，Q0.1通电；在当前值小于4或I0.2接通时，计数器C10被复位，其常开触点分断，Q0.1断电。图3-70所示为其时序图。图3-69 增减计数器应用举例