电气技术及PLC控制 08-可编程序控制器的基础-STEP7学习资料VIP

电气控制及PLC技术制作：电气学院杨霞2014年6月修订13可编程序控制器的基础知识点：3.PLC可编程序控制器的基础基础、组成、原理

PLC的基础

PLC的由来、功能、特点与分类；PLC的应用状况和发展趋势

PLC的组成硬件结构组成、软件组成

PLC的原理

PLC的工作原理与技术指标；PLC的内部元器件；PLC的梯形图语言

STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍学习重点：本章是学习PLC的基础知识。重点掌握：

1.PLC的产生、特点、功能、使用方法及PLC的应用状况。

2.PLC的硬件组成、软件组成、工作原理及主要性能技术指标。

3.PLC的内部元器件（11个：符号、梯形图中绘法、工作原理）。

4.PLC的梯形图：要素4个，连接原则。

5.STEP7编程软件的安装、基本功能、编程、调试、运行监控方法。2

PLC的梯形图语言梯形图的由来：PLC的梯形图是在继电器控制线路梯形原理图的基础上开发出来的。梯形图：将图形符号按一定规则连接起来的线路图。这个线路图不要求用真实的继电器实现。但是，只要把这个线路图输入到PLC中去，PLC就可以完成线路图中确定的逻辑操作，实现人们期望的控制要求。由于这个线路图与继电器控制线路的梯形图形式上基本一致，所以称为梯形图。梯形图程序：由梯形图的图形符号、器件名称标号、画图规则构成梯形图语言（LAD）。连接好的完整的梯形图就是梯形图程序。3

梯形图的要素（图形符号）4个1．母线有左母线、右母线之分。它们是两条竖直线，从程序的第一行开始到最后一行结束。它们相当于电路中的电源线。有些类型的PLC的梯形图不画右母线。2．触点它们是各类继电器、定时器、计数器的内部触点。3．线圈线圈是PLC用户程序能够控制的继电器的线圈。注意：以上三个要素对应着PLC的基本指令。4．功能指令符应用指令、程序执行控制类指令和其他不写出整条指令就不能把意思表达清楚的指令，在梯形图上也要把整条指令写出来，一般把这样指令写在梯形图上的一个方括号或一个横条形框内。如：定时器、计数器等。我们把这类方括号、方框、圆圈称为功能指令符，作为PLC梯形图的第4个要素〈图形、符号〉。

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梯形图的连接原则1．接左母线的一般是触点；2．触点与触点可以串联、并联；3．触点组与触点组可以串联、并联；4．接右母线的一般是线圈和功能指令符；线圈间、功能指令符间、线圈与功能指令符间不能串接；5．有的功能指令符既接左母线，又接右母线，如END指令；6．触点不能串接在两个梯级之间；7．接右母线的线圈和一些功能指令符可以并接若干个，而且并接在后面的线圈或功能指令符可以在左侧串接触点。8．有些类型的PLC，一些功能指令符可以放在一个梯级的中间，既不接左母线，又不接右母线，如NB系列的比较指令；9．有些类型的PLC，可以把操作码的缩略字母放在触点符号中间，或放在线圈符号中间。10．有些类型的PLC，左侧串接触点的线圈或功能指令符，可以带触点并接。5补充：S7-200PLC编程注意事项及编程技巧

（1）程序应按自上而下，从左至右的顺序编写；（2）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过特殊内部标志位存储器SM0.0（特殊内部标志位存储器SM0.0，RUN状态监控，PLC在运行RUN状态，该位始终为1

）来连接，如图所示；

6（3）适当安排编程顺序，以减少程序的步数。串联多的支路应尽量放在上部，如图所示。（4）并联多的支路应靠近左母线，如下图所示：7I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1（5）逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)，对复杂的电路，可重复使用一些触点画出其等效电路，然后再进行编程。LDI0.2ANI0.3AI0.4LDI0.2AI0.5ANI0.6AI0.7LDI0.2AI0.5ANI0.6AI1.0ANI1.1OLD=Q0.2ED8（6）避免出现无法编程的梯形图I0.5I0.1I0.3I0.2Q0.1I0.4Q0.29（7）梯形图中，不允许一个触点上有双向“电流”通过。对于这样的梯形图，应根据其逻辑功能作适当的等效变换。5

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10（8）梯形图中，当多个逻辑行都具有相同条件时，为了节省语句数量，常将这些逻辑行合并。1

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（a）不合理2

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（b）合理11（9）如果电路结构复杂，用ANB、ORB等指令难以处理时，可以重复使用一些触点改成等效电路，再进行编程。12345AB2A35B13412注意输出线圈不能串联！13练习习题1．PLC的硬件组成有哪5大部分？答：主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的控制用I/O接口电路，外设用I/O接口等5大部分组成。习题2．输入、输出模块中为什么要设光电隔离电路?答：(1)实现现场与PLC主机的电气隔离，以提高抗干扰性。(2)避免外部强电侵人主机而损坏主机。(3)电平变换，光电耦合器将现场各种开关信号变换成PLC主机要求的标准逻辑电平

。14习题3．当下图中各输入继电器都为1时，Q0.2和Q1.2各为何值？答：Q0.2=1Q1.2=015习题4.继电器控制线路图改成PLC梯形图程序

非PLC梯形图PLC梯形图165

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习题5.继电器控制线路图改成PLC梯形图程序

非PLC梯形图PLC梯形图17习题6.梯形图程序

（逻辑功能相同、执行步数不同尽量要左重右轻）图（a）与（b）实现相同的逻辑功能、执行步数不同图（a）需要7步程序，图（b）需要5步程序，执行起来图（b）速度快同学们：做实验验证一下！（a）（b）LDI0.1LDI0.2LDI0.3AI0.4OLDALD=Q0.1LDI0.3AI0.4OI0.2AI0.1=Q0.118STEP7-Micro/WIN32

编程软件介绍

19简介：STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，由西门子公司专门为SIMATICS7-200系列可编程序控制器设计开发。

主要内容：软件的安装软件的基本功能编程、调试、运行监控方法20第一节软件安装及硬件连接一、软件安装软件来源：STEP7-Micro/WIN32——西门子网站下载或光盘。安装：双击STEP7-Micro/WIN32的安装程序setup.exe，根据在线提示，完成安装。编程语言：选择英语。界面汉化：安装完后可用STEP7-Micro/WIN32中文汉化软件将编程界面和帮助文件汉化，使编程环境为中文状态。

21汉化设置22通讯电缆是编程系统和PLC联系的桥梁最常见的通讯电缆是PC/PPI电缆，它的标准长度是5m，具有光电隔离功能，内置RS232C/RS485转换。二、硬件连接

电缆连接：PC/PPI电缆RS-232与PC机相连，RS-485与PLC的RS-485相连。PC/PPI电缆的两端分别为RS-232和RS-485接口，RS-232端连接到个人计算机RS-232通信口COM1或COM2接口上，RS-485端接到S7-200CPU通信口上。

模式设置：PC/PPI电缆中间有通信模块，模块外部设有波特率设置开关，即

PC/PPI电缆DIP开关中1、2、3设定波特率，4选择10位或11位数据传输模式，5选择RS-232为数据通讯设备模式或数据终端设备模式。没有调制解调器时开关4、5均应设置为0。

23硬件设置好后，按下面的步骤设置通信参数。（1）运行STEP7-Micro/WIN32，在引导条中单击“通讯”图标，或从主菜单中选择“查看”中的“通讯”项，则会出现一个通讯设定对话框。波特率、开关、开关。（2）双击PC/PPI电缆的图标，将出现设置PG/PC接口的对话框，这时可安装或删除通信接口、设置检查通信接口参数等操作。（3）单击“属性（Properties）”按钮，将出现接口属性对话框，检查各参数的属性是否正确，初学者可以使用默认的通信参数，在PC/PPI性能设置的窗口中按“默认（Default）”按钮，可获得默认的参数。设置好参数后，可双击通讯设定对话框中的刷新图标，STEP7-Micro/WIN32将检查所连接的所有S7-200CPU站（默认站地址为2，波特率为9600b/s

），并为每个站建立一个CPU图标。三、通信参数的设置和修改24在前几步顺利完成后，可以建立与S7-200CPU的在线联系，步骤如下：（1）在STEP7-Micro/WIN32运行时单击通信图标，或从“视图（View）”菜单中选择“通信（Communications）”，出现一个通信建立结果对话框，显示是否连接了CPU主机。（2）双击对话框中的刷新图标，STEP7-Micro/WIN32编程软件将检查所连接的所有S7-200CPU站。在对话框中显示已建立起连接的每个站的CPU图标、CPU型号和站地址。（3）双击要进行通信的站，在通信建立对话框中，可以显示所选的通信参数。四、建立在线连接25计算机与可编程控制器建立起在线连接后，即可以利用软件检查、设置和修改PLC的通信参数。步骤如下：（1）单击浏览条中的系统块图标，或从“视图（View）”菜单中选择“系统块（SystemBlock）”选项，将出现系统块对话框。（2）单击“通信口”选项卡，检查各参数，确认无误后单击确定。若须修改某些参数，可以先进行有关的修改，再单击“确认”。（3）单击工具条的下载按钮，将修改后的参数下载到可编程控制器，设置的参数才会起作用。五、修改PLC的通信参数26第二节软件功能介绍一、基本功能创建用户程序、修改和编辑原有的用户程序。设置PLC的工作方式和参数，上装和下装用户程序，进行程序的运行监控。具有简单语法的检查、对用户程序的文档管理和加密等功能，并提供在线帮助。27主要完成下列任务在离线（脱机）方式下创建、编辑和修改用户程序。在离线方式下，计算机不直接与PLC联系，可以实现对程序的编辑、编译、调试和系统组态，由于没有联机，所有的程序和参数都存储在计算机的存储器中。在在线（联机）方式下通过联机通信的方式上载和下载用户程序及组态数据，编辑和修改用户程序。可以直接对PLC做各种操作。在编辑程序过程中进行语法检查。为避免用户在编程过程中出现的一些语法错误和数据类型错误，要进行语法检查。提供对用户程序进行文档管理，加密处理等工具功能。设置PLC的工作方式和运行参数，进行运行监控和强制操作等。28二、主界面各部分功能1．菜单条引导条指令树程序编辑器符号表状态图表数据块输出窗口状态条程序察看局部变量表菜单条292．工具条提供简便的鼠标操作，可用“查看”菜单的“工具栏”项自定义工具条。可添加和删除3种按钮：标准、调试和指令。

3．引导条提供按钮控制的快速窗口切换功能。可用“查看”菜单的“浏览栏”项选择是否打开。引导条包括程序块（ProgramBlock）、符号表（SymbolTable）、状态图表（StatusChart）、数据块（DataBlock）、系统块（SystemBlock）、交叉索引（CrossReference）和通讯（Communications）七个组件。一个完整的项目文件（Project）通常包括前六个组件。

4．指令树提供编程时用到的所有快捷操作命令和PLC指令。可用“查看”菜单的“指令树”项决定是否将其打开。305．输出窗口显示程序编译的结果信息。6．状态条显示软件执行状态，编辑程序时，显示当前网络号、行号、列号；运行时，显示运行状态、通讯波特率、远程地址等。7．程序编辑器梯形图、语句表或功能图表编辑器编写用户程序，或在联机状态下从PLC上装用户程序进行程序的编辑或修改。8．局部变量表每个程序块都对应一个局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递就是通过局部变量表进行的。31第三节编程软件的使用一、项目生成

1．新建项目

(1)确定PLC的CPU型号(2)项目文件更名(3)添加一个子程序(4)添加一个中断程序(5)编辑程序2．打开已有项目文件

3．上装和下装项目文件

确定CPU主机型号:菜单命令PLC\类型选择CPU类型为CPU224XP。32以梯形图编辑器为例，语句表和功能块图编辑器的操作类似。1．输入编程元件梯形图的编程元件（编程元素）主要有线圈、触点、指令盒、标号及连接线。输入方法：指令树窗口中双击要输入的指令，就可在矩形光标处放置一个编程元件。工具条上的编程按钮。单击触点、线圈或指令盒按钮，从弹出的窗口下拉菜单所列出的指令中选择要输入指令单击即可。

二、程序的编辑与传送33

2．插入和删除

在编辑区右击要进行操作的位置，弹出图示的下拉菜单，选择“插入”或“删除”选项，弹出子菜单，单击要插入或删除的项，然后进行编辑。也可用菜单“编辑”中相应的“插入”或“编辑”中的“删除”项完成相同的操作。343．符号表将梯形图中的直接地址编号用具有实际含义的符号代替。方法：在编程时使用直接地址（如I0.0），然后打开符号表，编写与直接地址对应的符号（如与I0.0对应的符号为start），编译后由软件自动转换名称。另一种是在编程时直接使用符号名称，然后打开符号表，编写与符号对应的直接地址，编译后得到相同的结果。354．局部变量表（1）局部变量与全局变量程序中的每个POU（ProgramOrganizationalUnit，程序组织单元）都有64K字节L存储器组成的局部变量表。局部变量只在他被创建POU中有效。全局变量在各POU中均有效，只能在符号表（全局变量表）做定义。（2）局部变量的设置将光标移到编辑器的程序编辑区的上边缘，向下拖动上边缘，则自动出现局部变量表，此时可为子程序和中断服务程序设置局部变量。365．注释

梯形图编辑器中的Networkn表示每个网络或梯级，同时又是标题栏，可在此为每个网络或梯级加标题或必要的注释说明。双击Networkn区域，弹出图示的对话框，此时可以在“题目”文本框键入相关标题，在“注释”文本框键入注释。6．语言转换

语句表、梯形图和功能块图三种编程语言（编辑器）之间的任意切换。查看

STL（语句表）、LAD（梯形图）或FBD（功能块图）便可进入对应的编程环境。37程序编辑完成，可用菜单“PLC”中的“编译”项进行离线编译。编译结束后在输出窗口显示程序中的语法错误的数量、各条错误的原因和错误在程序中的位置。双击输出窗口中的某一条错误，程序编辑器中的矩形光标将会移到程序中该错误所在的位置。注意：必须改正程序中的所有错误，编译成功后才能下载程序。7．编译用户程序388．程序的下载和清除下载之前，PLC应处于STOP