《可编程控制器PLC实训》-模块六

项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.1学习目标1.熟悉西门子PLC的编程软件和内部编程元件。2.掌握西门子PLC的常用基本指令。3.能利用西门子PLC实现简单的程序控制。4.分析西门子PLC与松下PLC在内部继电器、编程指令、编程软件、调试与监控方面的异同点。5.进一步提高程序编程及调试能力。下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.2项目描述洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤(漂洗)、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件，通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断，从而实现自动控制。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.3相关知识点1.3.1西门子PLC内部编程元件根据功能强弱不同，西门子PLC分为S7200系列、300系列和400系列。根据CPU型号不同，S7200又分为CPU221、CPU222等不同型号。不同型号PLC输入输出个数、支持的高级指令各有不同，但编程使用的编程元件基本相同。西门子PLC内部编程元件与松下PLC基本相同，主要有以下几种。1.数字量输入继电器(I)上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用输入继电器也就是输入映像寄存器，每个PLC的输入端子都对应有一个输入继电器，它用于接收外部的开关信号。输入继电器的状态唯一地由其对应的输入端子的状态决定，在程序中不能出现输入继电器线圈被驱动的情况，只有当外部的开关信号接通PLC的相应输入端子的回路，则对应的输入继电器的线圈“得电”，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。这些触点可以在编程时任意使用，使用数量(次数)不受限制。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用所谓输入继电器的线圈“得电”，事实上并非真的有输入继电器的线圈存在，这只是一个存储器的操作过程。在每个扫描周期的开始，PLC对各输入点进行采样，并把采样值存入输入映像寄存器。PLC在接下来的本周期各阶段不再改变输入映像寄存器中的值，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。数字量输入继电器用“I”表示，输入映像寄存器区属于位地址空间，范围为I0.0～I15.7，可进行位、字节、字、双字操作。实际输入点数不能超过这个数量，未用的输入映像寄存器区可以做其他编程元件使用，如可以当通用辅助继电器或数据寄存器，但这只有在寄存器的整个字节的所有位都未占用的情况下才可做他用，否则会出现错误执行结果。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用2.数字量输出继电器(Q)输出继电器也就是输出映像寄存器，每个PLC的输出端子对应都有一个输出继电器。当通过程序使得输出继电器线圈“得电”时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。这些触点可以在编程时任意使用，使用次数不受限制。数字量输出继电器用“Q”表示，输出映像寄存器区属于位地址空间，范围为Q0.0～Q15.7，可进行位、字节、字、双字操作。实际输出点数不能超过这个数量，未用的输出映像区可做他用，用法与输入继电器相同。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用3.通用辅助继电器(M)通用辅助继电器如同电器控制系统中的中间继电器，在PLC中没有输入输出端与之对应，因此通用辅助继电器的线圈不直接受输入信号的控制，其触点也不能直接驱动外部负载。所以，通用辅助继电器只能用于内部逻辑运算。通用辅助继电器用“M”表示，通用辅助继电器区属于位地址空间，范围为M0.0～M31.7，可进行位、字节、字、双字操作。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用4.特殊标志继电器(SM)有些辅助继电器具有特殊功能或存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息，我们称之为特殊标志继电器。用户可以通过特殊标志来沟通PLC与被控对象之间的信息，如可以读取程序运行过程中的设备状态和运算结果信息，利用这些信息用程序实现一定的控制动作。用户也可通过直接设置某些特殊标志继电器位来使设备实现某种功能。特殊标志继电器用“SM”表示，特殊标志继电器区根据功能和性质不同具有位、字节、字和双字操作方式其中SMB0，SMB1为系统状杰字，只能读取其中的状态数据，不能改写，可以位寻址。系统状态字中部分常用的标志位说明如下:上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用SM0.0:始终接通;SM0.1:首次扫描为1，以后为0，常用来对程序进行初始化;SM0.2:当机器执行数学运算的结果为负时，该位被置1;SM0.3:开机后进入RUN方式，该位被置1一个扫描周期;SM0.4该位提供一个周期为1min的时钟脉冲，30s为1,30s为0;SM0.5该位提供一个周期为1min的时钟脉冲，0.5s为1,0.5s为0;SM0.6该位为扫描时钟脉冲，本次扫描为1，下次扫描为0;SM1.0:当执行某些指令，其结果为0时，将该位置1;SM1.1:当执行某些指令，其结果溢出或为非法数值时，将该位置1;SM1.2:当执行数学运算指令，其结果为负数时，将该位置1;SM1.3:试图除以0时，将该位置1;上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用其他常用特殊标志继电器的功能可以参见S7200系统手册。5.变量存储器(V)变量存储器用来存储变量。它可以存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以使用变量存储器来保存与工序或任务相关的其他数据。变量存储器用“V”表示，变量存储器区属于位地址空间，可进行位操作，但更多的是用于字节、字、双字操作。变量存储器也是S7200中空间最大的存储区域，所以常用来进行数学运算和数据处理，存放全局变量数据。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用6.局部变量存储器(L)局部变量存储器用来存放局部变量。局部变量与变量存储器所存储的全局变量十分相似，主要区别是全局变量是全局有效的，而局部变量是局部有效的。全局有效是指同一个变量可以被任何程序(包括主程序、子程序和中断程序)访问;而局部有效是指变量只和特定的程序相关联。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用S7200PLC提供64个字节的局部存储器，其中60个可以作暂时存储器或给子程序传递参数。主程序、子程序和中断程序在使用时都可以有64个字节的局部存储器可以使用。不同程序的局部存储器不能互相访问。机器在运行时，根据需要动态地分配局部存储器:在执行主程序时，分配给子程序或中断程序的局部变量存储区是不存在的，当子程序调用或出现中断时，需要为之分配局部存储器，新的局部存储器可以是曾经分配给其他程序块的同一个局部存储器。局部变量存储器用“L”表示，局部变量存储器区属于位地址空间，可进行位操作，也可以进行字节、字、双字操作。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用7.顺序控制继电器(S)顺序控制继电器用在顺序控制和步进控制中，它是特殊的继电器。顺序控制继电器用“S”表示，顺序控制继电器区属于位地址空间，可进行位操作，也可以进行字节、字、双字操作。8.定时器(T)定时器是可编程序控制器中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。自动控制的大部分领域都需要用定时器进行定时控制，灵活地使用定时器可以编制出动作要求复杂的控制程序。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用定时器的工作过程与继电器接触器控制系统的时间继电器基本相同。使用时要提前输入时间预置值。当定时器的输入条件满足且开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加;当定时器的当前值达到预置值时，定时器动作，此时它的常开触点闭合，常闭触点断开，利用定时器的触点就可以按照延时时间实现的各种控制规律或动作。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用9.计数器(C)计数器用来累计内部事件的次数。可以用来累计内部任何编程元件动作的次数，也可以通过输入端子累计外部事件发生的次数，它是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数或进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的设定值(计数的个数)。当输入触发条件满足时，计数器开始累计其输入端脉冲电位跳变(上升沿或下降沿)的次数;当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用10.模拟量输入映像寄存器(AI)、模拟量偷出映像寄存器(AQ)模拟量输入电路用以实现模拟量/数字量(A/D)之间的转换，而模拟量输出电路用以实现数字量/模拟量(D/A)之间的转换，PLC处理的是其中的数字量。在模拟量输入/输出映像寄存器中，数字量的长度为1字长(16位)，且从偶数号字节进行编址来存取转换前后的模拟量值，如0、2、4、6、8。编址内容包括元件名称、数据长度和起始字节的地址，模拟量输入映像寄存器用AI表示、模拟量输出映像寄存器用AQ表示，如:AIW10，AQW4等。PLC对这两种寄存器的存取方式不同的是，模拟量输入寄存器只能作读取操作，而对模拟量输出寄存器只能作写入操作。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用11.高速计数器(HC)高速计数器的工作原理与普通计数器基本相同，它用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲。高速计数器的当前值为双字长(32位)的整数，且为只读值。高速计数器的数量很少，编址时只用名称HC和编号，如:HC2。12.累加器(AC)S7200PLC提供4个32位累加器，分别为AC0、AC1、AC2、AC3,累加器(AC)是用来暂存数据的寄存器。它可以用来存放数据如运算数据、中间数据和结果数据，一也可用来向子程序传递参数，或从子程序返回参数。使用时只表示出累加器的地址编号，如AC0。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用累加器可进行读、写两种操作，在使用时只出现地址编号。累加器可用长度为32位，但实际应用时，数据长度取决于进出累加器的数据类型。1.3.2编程元件的寻址方式在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字。在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCⅡ码或浮点数(实数)等多种形式。几种常数形式分别如表1-1所列。注意表中的“#”为常数的进制格式说明符，如果常数无任何格式说明符，则系统默认为十进制数。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用S7200将信息存储在存储器中，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它所在存储区域内的字节地址。每个单元都有唯一的地址，这种直接指出元件名称的寻址方式称为直接寻址。按位寻址时的格式为:Ax.y，使用时必须指定元件名称、字节地址和位号。可以进行位寻址的编程元件有:输入继电器(I)、输出继电器(Q)、通用辅助继电器(M)、特殊标志继电器(SM)、局部变量存储器(L)、变量存储器(V)和顺序控制继电器(S)。如图1-1所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用存储区内另有一些元件是具有一定功能的器件，由于元件数量很少，所以不用指出它们的字节，而是直接写出其编号。这类元件包括:定时器(T)、计数器(S)、高速计数器(HC)和累加器(AC)。其中T、C和HC的地址编号中各包含两个相关变量信息，如T10，既表示T10的定时器位状态，又表示此定时器的当前值。还可以按字节编址的形式直接访问字节、字和双字数据，使用时需指明元件名称、数据类型和存储区域内的首字节地址。可以用此方式进行编址的元件有:输入继电器(I)、输出继电器(Q)、通用辅助继电器(M)、特殊标志继电器(SM)、局部变量存储器(L)、变量存储器(V)、顺序控制继电器(S)、模拟量输入映像寄存器(A1)和模拟量输出映像寄存器(AQ)。如表1-2所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.3.3西门子编程软件1.安装STEP7-Micro/WIN32编程软件在一张光盘上，用户可按以下步骤安装。(1)将光盘插入光盘驱动器。(2)系统自动进入安装向导，或单击“开始”按钮启动Windows菜单。(3)单击“运行”菜单。(4)按照安装向导完成软件的安装。(5)在安装结束时，会出现是否重新启动计算机选项。编程界面启动后如图1-2所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用2.网络设置如图1-3所示，用随机附带的PC/PPI电缆建立个人计算机与PLC之间的通信。这是单主机与个人计算机的连接，不需要其他硬件，如调制解调器和编程设备等。安装完软件并且设置连接好硬件之后，可以按下面的步骤核实默认的参数。(1)在STEP7-Micro/WIN32运行时单击通信图标，或从菜单中选择View中选择选项“Communications"，则会出现一个通信对话框。(2)在对话框中双击PC/PPI电缆的图标，设置PG/PC接口的对话框。(3)单击“Properties”按钮，设置接口属性对话框。检查各参数的属性是否正确，其中通信波特率默认值为9600波特。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用前几步如果都顺利完成，则可以建立与SIMATICS7-200CPU的在线联系，步骤如下:(1)在STEP7-Micro/WIN32下，单击通信图标，或从菜单中选择View中选择选项“Communications"，则会出现一个通信建立结果对话框，显示是否连接了CPU主机。(2)双击通信建立对话框中的刷新图标，STEP7-Micro/WIN32将检查所连接的所有S7-200CPU站，并为每个站建立一个CPU图标。(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站的通信参数。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.3.4西门子PLC编程基本指令1.标准触点指令标准触点的功能:常开触点在其线圈不带电时是断开的，触点状态为OFF或0，而其线圈带电时是闭合的，触点状态为ON或1;常闭触点在其线圈不带电时是闭合的，触点状态为ON或1，而其线圈带电时是断开的，触点状态为OFF或0。在程序执行过程中，标准触点起开关作用。如图1-4所示。2.输出操作指令输出操作指令的功能:输出操作指令将输出位的新数值写入输出映像寄存器，当CPU执行输出指令时，S7200将输出映像寄存器中的输出位转换为线圈驱动的触点的断开与接通。如图1-5所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用3.逻辑与操作指令逻辑与操作指令的功能:逻辑与只有当两个触点的状态都是1(ON)时才有输出，两者只有一个0(OFF)，就无输出。如图1-6所示。4.逻辑或操作指令逻辑或操作指令的功能:逻辑与只有两个触点有一个1(ON)就有输出，只有当两个触点都为0(OFF)时才没输出。如图1-7所示。5.取非操作指令取非操作指令的功能:取非操作就是把源操作数的状态去反后作为目标操作数输出。操作数为1(ON)时，取非后就为0(OFF)，操作数为0(OFF)时，取非后就为1(ON)如图1-8所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用6.置位操作指令置位操作指令的功能:当置位信号来临(1或ON)时，被置位的线圈置1,即使置位信号变为0以后，被置位线圈的状态依然可以保持，直到其复位信号的到来。应当注意的是线圈数目n是指被置位的线圈共有n个，从被指定的位地址bit开始。如图1-9所示。7.复位操作指令复位操作指令的功能:当复位信号为1(ON)时，被复位的线圈置0,即使复位信号变成0，各线圈被复位的信号仍可以保持，直到其置位信号的到来。一也应当注意的是线圈数目n是指被复位的线圈共有n个，从被指定的位地址bit开始)如图1-10所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用8.微分操作指令上微分操作指令的功能:上微分是指某个操作数由0变为1的过程，即出现上升沿的过程。上微分操作指令就是在这个上升沿形成一个ON、一个扫描周期的脉冲。接受该脉冲控制的指令需写在这一脉冲出现的语句之后。如图1-11所示。下微分操作指令的功能:下微分是指某个操作数由1变为0的过程，即出现下降沿的过程，下微分指令就是在这个下降沿上形成一个ON、一个扫描周期的脉冲。同样，接受该脉冲控制的指令需写在这一脉冲出现的语句之后。如图1-12所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用9.串联电路的并联操作指令串联电路的并联操作指令的功能:串联电路的并联就是指多个串联电路之间又构成了“或”的逻辑关系，指令在执行时，先算出各支路的结果，再把这些结果进行“或”逻辑运算送到输出。如图1-13所示。10.并联电路的串联操作指令并联电路的串联梯形图由多个触点并联构成一局部电路，再由一系列这样的局部电路相互串联构成复杂电路。如图1-14所示。并联电路的串联操作指令的功能:并联电路的串联是指多个并联电路之间又构成了“与”的逻辑关系，指令在执行时，先算出各并联局部电路的结果，再把这些结果进行“与”逻辑运算送到输出。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用11.定时器指令S7200可编程控制器提供了3种定时器，分别为接通延时定时器(TON)、带有记忆的接通延时定时器(TONR)及断开延时定时器(TOF)。这些定时器分布于S7200PLC的T区。(1)接通延时定时器(TON)。接通延时定时器梯形图(LAD)由定时器标识符TON、启动电平输入端IN、时间设定输入端PT及定时器编号Tn构成;语句表形式由定时器标识符TON、定时器编号Tn及时间设定值PT构成。如图1-15所示。接通延时定时器(TON)的功能原理:当定时器的启动信号IN的状态为0时，定时器的当前值SV-0，定时器Tn的状态也是0(常开触点断开，常闭触点闭合)，定时器没有工作。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用当Tn的启动信号由0变为1时，定时器开始工作，每过一个时基时间，定时器的当前值SV=SV+1，当定时器的当前值SV等于或大于定时器的设定值PT时，定时器的延时时间到了，这时定时器的状态由0转换为1，在定时器输出状态改变后，定时器继续计时，直到SV=32767(最大值)时，才停止计时，SV将保持不变。只要SV>PT值，定时器的状态就为1，如果不满足这个条件，定时器的状态应为0。操作数PT的范围:VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、常数。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用梯形图如图1-16(a)所示的程序，其对应的时序图如图1-16(b)所示。当I0.0接通时，T33开始计数，计数到设定值PT=3时，T33状态置1，其常开触点闭合，Q0.0有输出;其后定时器继续计数，但不影响其状态位。当I0.0断开时，T33复位，当前值清0，状态位一也置0。如果I0.0的接通时间没达到设定值就断开了，T33跟随复位，Q0.0不会有输出。(2)带有记忆的接通延时定时器(TONR)。带有记忆的接通延时定时器梯形图由定时器标识符TONR、启动电平输入端IN、时间设定输入端PT及定时器编号Tn构成;语句表形式由定时器标识符TONR、定时器编号Tn及时间设定值PT构成，如图1-17所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用带有记忆的接通延时定时器(TONR)的功能原理与接通延时定时器大体相同，当IN信号由0变为1时，当前值SV递增，当SV等于或大于PT值时，定时器接通。带有记忆接通延时定时器与接通延时定时器不同之处在于，带有记忆接通延时定时器的SV值是可以记忆的。当IN从0变为1后，维持的时间不足以使得SV达到PT值时，IN从1变为0，这时SV可以保持，IN再次从0变为1时，SV在有保持值的基础上累积，当SV等于或大于PT值时，Tn的状态仍可由0变为1。操作数PT的范围:VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、常数。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用梯形图如图1-18(a)所示的程序，其对应的时序图如图1-18(b)所示。当TZ定时器的IN接通时，T2开始计时，直到T2的当前值等于10(100ms)，这时T2的触点接通，使Q0.0接通。其间，当IN从1变为0,T2的当前值保持不变，即所谓的记忆功能。直到I0.1触点接通，使T2复位，Q0.0被断开，同时T2的当前值被清零。(3)断开延时定时器(TOF)。其梯形图(LAD)由定时器标识符TOF、启动电平输入端IN、时间设定输入端PT及定时器编号Tn构成;语句表形式由定时器标识符TOF、定时器编号Tn及时间设定值PT构成，如图1-19所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用断开延时定时器(TOF)的功能原理:当定时器的启动信号IN的状态为1时，定时器的当前值SV=n，定时器Tn的状态也是1，定时器没有工作。当Tn的启动信号由1变为。时，定时器开始工作，每过一个时基时间，定时器的当前值SV=SV+1，当定时器的当前值SV等于或大于定时器的设定值PT时，定时器的延时时间到了，这时定时器的状态由1转换为0，在定时器输出状态改变后，定时器停止计时，SV将保持不变，定时器的状态就为0。当IN信号由0变为1后，SV被复位(SV=0),Tn状态也变为1。操作数PT的范围:VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、常数。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用梯形图如图1-20(a)所示的程序，其对应的时序图如图1-20(b)所示。当T32定时器的IN=1时，T32的当前值=0,T32的状态也为1，定时器还没有工作;当IN从1变为0时，定时器开始计时，直到T2的当前值等于3，这时T32的触点断开，使Q0.0端开。当IN信号由0变为1后，T32当前值复位，T32也变为1。以上介绍的定时器具有不同的功能:接通延时定时器用于单一间隔的定时;带有记忆的接通延时定时器用于累积时间间隔的计时;断开延时定时器用于故障发生后的时间延时。TON、TONR和TOF定时器有三种分辨率，见表1-3。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用12.计数器指令S7200可编程控制器提供了3种计数器，分别为增计数器(CTU)、减计数器(CTD)及增减计数器(CTUD)。这些计数器分布于S7200PLC的C区。(1)增计数器(CTU)。增计数器梯形图由增计数器标识符CTU、计数脉冲输入端CU,增计数器复位信号输入端R,增计数器的设定值PV和计数器编号Cn构成;语句表形式由增计数器操作码CTU、计数器编号Cn和增计数器的设定值PV构成，如图1-21所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用增计数器(CTU)的功能原理:R=1时，当前值SV-0,Cn状态为0;R=0时，计数器开始计数。CU端有一个输入脉冲上升沿到来，计数器的SV=SV+1;当SV≥PV时，Cn状态为1,CU端再有脉冲到来时，SV继续累加，直到SV=32767时，停止计数;R=1时，计数器复位，SV=0，Cn状态为0。说明:用语句表表示时，一定按CU,R,PV的顺序输入。操作数范围:计数器编号为0=0～255。梯形图如图1-22(a)所示的程序，其对应的时序图如图1-22(b)所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用当计数器C50对CU输入端I0.0的脉冲累加值达到3时，计数器的状态被置1。C50的常开触点闭合，使Q0.0被接通，直到I0.1触点闭合，使计数器C50复位。(2)减计数器(CTD)。减计数器梯形图由减计数器标识符CTD、计数脉冲输入端CD,减计数器的装载输人端LD,减计数器的设定值PV和计数器编号Cn构成;语句表形式由减计数器操作码CTD、计数器编号Cn和减计数器的设定值PV构成，如图1-23所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用减计数器(CTD)的功能原理:当LD=1时，其计数器的设定值PV被装入计数器的当前值寄存器，此时SV=PV，Cn状态为0;LD=0时，计数器开始计数。CD端有一个输入脉冲上升沿到来，计数器的SV=SV-1。当SV=0时，Cn状态为1，并停止计数;LD=1时，再一次装入PV值之后，SV=PV，计数器复位，Cn状态为0。说明:用语句表表示时，一定按CD、LD、PV的顺序输入。操作数范围:计数器编号为n=0～255。梯形图如图1-24(a)所示的程序，其对应的时序图如图1-24(b)所示。当I0.1触点闭合，给C50复位端(LD)一个复位信号，使其状态位为0，同时C50被装入预设值(PV)3。当C50的输入端累积脉冲达到3时，C50的当前值减到0,使状态置1，接通Q0.0，直至I0.1触点再闭合。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用(3)增减计数器(CTUD)。增减计数器梯形图由增减计数器标识符CTUD,增计数脉冲输入端CU,减计数脉冲输入端CD,增减计数器的复位端R,增减计数器的设定值PV和计数器编号Cn构成;语句表形式由增减计数器操作码CTUD、计数器编号Cn和增减计数器的设定值PV构成，如图1-25所示。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用增减计数器(CTUD)的功能原理:R=1时，当前值SV=0，Cn状态为0;R=0时，计数器开始计数:当CU端有一个输入脉冲上升沿到来，计数器的SV=SV+1。当SV≥PV时，Cn状态为1,CU端再有脉冲到来时，SV继续累加，直到SV=32767时，停止计数。当CD端有一个输入脉冲上升沿到来，计数器的SV=SV-1。当SV<PV时，Cn状态为0，CD端再有脉冲到来时，计数器的当前值仍不断地递减;R=1时，计数器复位，SV=0，Cn状态为0。说明:用语句表表示时，一定按CU、CD、R、PV的顺序输入。操作数范围:计数器编号为n=0～255。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用梯形图如图1-26(a)所示的程序，其对应的时序图如图1-26(b)所示。当增减计数器C50的增输入端CU(I0.0)来过4个上升沿后C50的状态位被置1，再有上升沿到来，C50继续累加，但状态位不变。当C50的减输入端CD(I0.1)有上升沿到来时，C50执行减计数，如果C50的当前值小于预设值4，则C50状态位复位，但是C50的当前值不变，直到复位端R(I0.0)的信号到来，C50当前值被清零，状态位复位。Q0.0与C50的状态位具有相同的状态。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用13.逻辑堆找指令S7200PLC使用一个9层的堆栈来处理所有的逻辑操作。堆栈是一组存放和取出数据的暂存单元，特点是“先进后出，后进先出”。每进行一次入栈操作，新值放入栈顶，栈底值丢失，而每进行一次出栈操作，栈顶值弹出，栈底值补进随机数。逻辑堆栈指令一般用来完成对触点的复杂连接。(1)逻辑入栈指令LPS。逻辑入栈指令的语句表形式为:LPS，不带操作数。执行该指令将复制栈顶的值并将这个值推入栈顶，原堆栈中各级栈值依次下压一级，栈底值将丢失。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用(2)逻辑读栈指令LRD。逻辑读栈指令的语句表形式为:LRD，不带操作数。执行该指令将把第二级栈的值复制到栈顶，堆栈没有进行入栈、出栈操作，只是栈顶的值被第二级栈的值覆盖。(3)逻辑出栈指令LPP。逻辑出栈指令的语句表形式为:LPP，不带操作数。执行该指令将把栈顶的值弹出，原堆栈各级栈值依次上弹一级，堆栈第二级的值成为新的栈顶值，而栈底值变为不确定数值。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用14.比较操作指令比较操作指令按操作数类型可分为字节比较、字比较、双字比较和实数比较。比较指令的梯形图由比较数1(IN1)、比较数2(IN2)、比较关系符和比较触点构成。其语句表形式由比较操作码(字节比较LDB、字比较LDW、双字比较LDD和实数比较LDR)、比较关系符、比较数1(IN1)和比较数2(IN2)构成。比较符有:等于(==)、大于(>)、小于(<)、不等(<>)、大于等于(>=)、小于等于(<=)，相应的梯形图和语句表格式如图1-27所示。比较操作指令的功能:当比较数1(IN1)和比较2(IN2)的关系符合比较符的条件时，比较触点闭合，后面的电路被接通。否则比较触点断开，后面的电路不接通。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.4项目实施1.4.1控制要求如图1-28所示，为全自动洗衣机硬件构成。全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用

启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。软件控制要求为:PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。按下启动按钮，开始进水，到达中水位开关，停止进水，开始正转，40s后停止正转，停2s之后反转40s，停2s，再正转，如此反复4次。之后排水，再重新进水漂洗。漂洗过程同上。漂洗3次后，蜂鸣器报警5s，之后停止，返回初始状态。上一页下一页返回项目一西门子PLC在洗衣机控制中的应用1.4.2PLC型号选择和I/O分配表根据控制要求，选择西门子PLCS7200系列PLC，编写I/O地址分配表，见表1-4。1.4.3I/O接线图洗衣机PLCI/O接线图如图1-29所示。1.4.4顺序功能图全自动洗衣机顺序功能图如图1-30所示。1.4.5控制程序洗衣机控制程序图如图1-31所示。上一页返回项目二三菱PLC2.1学习目标1.熟悉三菱PLC的编程软件和内部编程元件。2.掌握三菱PLC的常用基本指令。3.能利用三菱PLC实现简单的程序控制。4.分析三菱PLC与松下PLC、西门子PLC在内部继电器、编程指令、编程软件、调试与监控方面的异同点。5.进一步提高程序编程及调试能力。下一页返回项目二三菱PLC2.2项目描述早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器电路控制，其故障率高、维修周期短、设备工作效率低。随着工业控制技术的飞速发展和产品档次的提高，现今注塑机多采用PLC加人机界面的控制系统，生产自动化程度的大为提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竟争力。上一页下一页返回项目二三菱PLC2.3相关知识点2.3.1三菱PLC内部编程元件以及编程软件FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，其中FX2是1991年推出的产品，在FX2之后又推出了超小型PLCFXO，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FXOS、FX1S、FXON、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC。三菱PLC具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。FX系列PLC具有多种型号，有基本单元(M),输入输出混合扩展单元(E)、扩展输入模块(EX)、扩展输出模块(EY)。根据输出方式不同，有继电器输出(R),晶闸管输出(S)、晶体管输出(T)。同松下PLC和西门子PLC一样，三菱PLC也有许多内部编程元件，常用的有输入继电器、输出继电器、内部继电器、特殊内部继电器、常数等。上一页下一页返回项目二三菱PLC1.输入继电器(X)同松下PLC里的输入继电器X一样，三菱输入继电器也是PLC中用来专门存储系统输入信号的内部虚拟继电器，被称为输入的映像区，有无数个动合触点和动断触点，在PLC编程中可以随意使用。FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输入继电器最多可达184点，其编号为X0-X7、X10～X17...X260～X267。上一页下一页返回项目二三菱PLC2.输出继电器(Y)输出继电器是PLC中专门用来将运算结果信号经输出接口电路及输出端子送达并控制外部负载的虚拟继电器。同输入继电器相似，它在PLC内部直接与输出接口电路相连，有无数个动合触点与动断触点，这些动合与动断触点可在PLC编程时随意使用。外部信号无法直接驱动输出继电器，它只能用程序驱动。FX系列PLC的输出继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输出继电器最多可达184点，其编号为Y0～Y267。上一页下一页返回项目二三菱PLC3.内部辅助继电器(M)辅助继电器的线圈与输出继电器一样，辅助继电器的动合和动断触点使用次数不限，在PLC内可以自由使用。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须由输出继电器执行。在逻辑运算中经常作为中间继电器辅助运算，用做状态暂存、移位运算等。它的数量比软元件X、Y多。内部辅助继电器中还有一类特殊辅助继电器，它有各种特殊功能，如定时时钟、进/借位标志、启动/停止、单步运行、通信状态、出错标志等。FX2N系列PLC的辅助继电器按照其功能分成以下三类。上一页下一页返回项目二三菱PLC(1)通用辅助继电器M0～M499(500点)通用辅助继电器元件是按十进制进行编号的，FX2N系列PLC有500点，其编号为M0～M499。(2)断电保持辅助继电器M500～M1023(524点)PLC在运行中发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全部成断开状态。但是，根据不同控制对象要求，有些控制对象需要保持停电前的状态，并能在再运行时再现停电前的状态情形。断电保持辅助继电器完成此功能，停电保持由PLC内装的后备电池支持。(3)特殊辅助继电器M8000～M8255(256点)这些特殊辅助继电器各自具有特殊的功能，例如:M8000(运行监视)、M8002(初始脉冲)、M8013(1s时钟脉冲)、M8033是指PLC停止时输出保持，M8034是指禁止全部输出，M8039是指定时扫描。上一页下一页返回项目二三菱PLC4.内部状态继电器(S)状态继电器是PLC在顺序控制系统中实现控制的重要内部元件。它与步进顺序控制指令STL组合使用，运用顺序功能图编制高效易懂的程序。状态继电器与辅助继电器一样，有无数的动合触点和动断触点，在顺控程序内可任意使用。状态继电器分成四类，其编号及点数如下:初始状态:S0～S9(10点);回零:S10～519(10点);通用:S20～5499(480点);保持:S500～5899(400点);报警:S900～5999(100点)。上一页下一页返回项目二三菱PLC5.内部定时器定时器在PLC中相当于一个时间继电器，它有一个设定值寄存器(一个字)、一个当前值寄存器(字)以及无数个触点(位)。对于每一个定时器，这三个量使用同一个名称，但使用场合不一样，其所指的也不一样。通常在一个可编程控制器中有几十个至数百个定时器，可用于定时操作。6.内部计数器计数器是PLC重要内部部件，它是在执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T、C的信号进行计数。当计数达到设定值时，计数器触点动作。计数器的动合、动断触点可以无限使用。上一页下一页返回项目二三菱PLC7.数据寄存器(D)可编程控制器用于模拟量控制、位置控制、数据I/O时，需要许多数据寄存器存储参数及工作数据。这类寄存器的数量随着机型不同而不同。但每个数据寄存器都是16位，其中最高位为符号位，可以用两个数据寄存器合并起来存放32位数据(最高位为符号位)。同内部继电器相似，数据寄存器常用的有三类:(1)通用数据寄存器D0～D199只要不写入数据，则数据将不会变化，直到再次写入。这类寄存器内的数据，一旦PLC状态由运行(RUN)转成(STOP)时全部数据均清零。上一页下一页返回项目二三菱PLC(2)停电保持数据寄存器D200～D7999除非改写，否则数据不会变化。即使PLC状态变化或断电，数据仍可以保持。(3)特殊数据寄存器D8000～D8255这类数据寄存器用于监视PLC内各种元件的运行方式用，其内容在电源接通(ON)时，写入初始化值(全部清零，然后由系统ROM安排写入初始值)。上一页下一页返回项目二三菱PLC2.3.2三菱PLC编程基本指令FX系列PLC有基本逻辑指令20或27条、步进指令2条、功能指令100多条(不同系列有所不同)。本节以FX2N为例，介绍其基本逻辑指令和步进指令及其应用。1.三菱取指令与输出指令(1)LD(取指令)一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点开始的逻辑行都用此指令。(2)LDI(取反指令)一个常闭触点与左母线连接指令，每一个以常闭触点开始的逻辑行都用此指令。(3)LDP(取上升沿指令)与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定位元件的上升沿(由OFF->ON)时接通一个扫描周期。上一页下一页返回项目二三菱PLC(4)LDF(取下降沿指令)与左母线连接的常开触点的下降沿检测指令，仅在指定位元件的下降沿(由ON→OFF)时接通一个扫描周期。(5)OUT(输出指令)对线圈进行驱动的指令，一也称为输出指令。取指令与输出指令的使用如图2-2所示。取指令与输出指令的使用说明:(1)LD、LDI指令既可用于输入左母线相连的触点，也可与ANB、ORB指令配合实现块逻辑运算。(2)LDP、LDF指令仅在对应元件有效时维持一个扫描周期的接通。当触发信号有一个下降沿时，输出只有一个扫描周期为ON。(3)LD、LDI、LDP、LDF指令的日标元件为X、Y、M、T、C、S。上一页下一页返回项目二三菱PLC(4)OUT指令可以连续使用若干次(相当于线圈并联)，对于定时器和计数器，在OUT指令之后应设置常数K或数据寄存器。(5)OUT指令目标元件为Y、M、T、C和S，但不能用于X。2.块操作指令(ORB/ANB)(1)ORB(块或指令)用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联。ORB指令的使用如图2-3所示。ORB指令的使用说明:1)几个串联电路块并联连接时，每个串联电路块开始时应该用LD或LDI指令。2)有多个电路块并联回路，如对每个电路块使用ORB指令，则并联的电路块数量没有限制。上一页下一页返回项目二三菱PLC3)ORB指令也可以连续使用，但这种程序写法不推荐使用，LD或LDI指令的使用次数不得超过8次，也就是ORB只能连续使用8次以下。(2)ANB(块与指令)用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联。ANB指令的使用说明如图2-4所示。ANB指令的使用说明:1)并联电路块串联连接时，并联电路块的开始均用LD或LDI指令。2)多个并联回路块连接按顺序和前面的回路串联时，ANB指令的使用次数没有限制。一也可连续使用ANB，但与ORB一样，使用次数在8次以下。上一页下一页返回项目二三菱PLC3.堆找指令(MPS/MRD/MPP)堆栈指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重输出电路，为编程带来便利。在FX系列PLC中有11个存储单元，它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。(1)MPS(进栈指令)将运算结果送入栈存储器的第一段，同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。(2)MRD(读栈指令)将栈存储器的第一段数据(最后进栈的数据)读出且该数据继续保存在栈存储器的第一段，栈内的数据不发生移动。(3)MPP(出栈指令)将栈存储器的第一段数据(最后进栈的数据)读出且该数据从栈中消失，同时将栈中其他数据依次上移。上一页下一页返回项目二三菱PLC4.定时器(T)与松下PLC定时器相似，FX2N系列中定时器可分为通用定时器、积算定时器二种。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为1ms，10ms，100ms三种，当所计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。(1)通用定时器。通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms和10ms通用定时器两种。100ms通用定时器(T0～T199)共200点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。上一页下一页返回项目二三菱PLC10ms通用定时器(T200～T245)共46点。这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～327.67s。下面举例说明通用定时器的工作原理。如图2-5所示，当输入X0接通时，定时器T200从0开始对10ms时钟脉冲进行累积计数，当计数值与设定值K123相等时，定时器的常开接通Y0，经过的时间为123×0.01s=1.23s。当X0断开后定时器复位，计数值变为0，其常开触点断开，Y0也随之OFF。若外部电源断电，定时器也将复位。上一页下一页返回项目二三菱PLC(2)积算定时器。积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF,积算定时器将保持当前的计数值(当前值)，通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。①1ms积算定时器(T246～T249)共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时的时间范围为0.001～32.767s。②100ms积算定时器(T250～T255)共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时的时间范围为0.1～3276.7s。上一页下一页返回项目二三菱PLC以下举例说明积算定时器的工作原理。如图2-6所示，当X0接通时，T253当前值计数数器开始累积100ms的时钟脉冲的个数。当X0经t0后断开，而T253尚未计数到设定值K345，其计数的当前值保留。当X0再次接通，T253从保留的当前值开始继续累积，经过t1时间，当前值达到K345时，定时器的触点动作。累积的时间为t0+t1=0.1×345=34.5s。当复位输入X1接通时，定时器才复位，当前值变为0，触点也跟随复位。上一页下一页返回项目二三菱PLC5.计数器三菱内部计数器包括:(1)16位增计数器(C0～C199)共200点，其中C0～C99为通用型，C100～C199共100点为断电保持型(断电保持型即断电后能保持当前值待通电后继续计数)。这类计数器为递加计数，应用前先对其设置一设定值，当输入信号(上升沿)个数累加到设定值时，计数器动作，其常开触点闭合、常闭触点断开。计数器的设定值为1～32767(16位二进制)，设定值除了用常数K设定外，还可间接通过指定数据寄存器设定。上一页下一页返回项目二三菱PLC(2)32位增/减计数器(C200～C234)共有35点32位加/减计数器，其中C200～C219(共20点)为通用型，C220～C234(共15点)为断电保持型这类计数器与16位增计数器除位数不同外，还在于它能通过控制实现加/减双向计数。设定值范围均为-214783648～+214783647(32位)。C200～C234是增计数还是减计数，分别由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。上一页下一页返回项目二三菱PLC6.步进指令(STL/RET)FX2N中有两条步进指令:STL(步进触点指令)和RET(步进返回指令)。STL和RET指令只有与状态器S配合才能具有步进功能。如STLS200表示状态常开触点，称为STL触点，它没有常闭触点。我们用每个状态器S记录一个工步，例STLS200有效(为ON)，则进入S200表示的一步(类似于本步的总开关)，开始执行本阶段该做的工作，并判断进入下一步的条件是否满足。一旦结束本步信号为ON，则关断5200进入下一步，如5201步。RET指令是用来复位STL指令的。执行RET后将重回母线，退出步进状态。如图2-7所示，用状态器S记录每个状态，X为转换条件。如当X1为ON时，则系统由S20状态转为S21状态。上一页下一页返回项目二三菱PLC状态转移图中的每一步包含3个内容:本步驱动的内容，转移条件及指令的转换目标。如图2-7中S20步驱动Y0，当X1有效为ON时，则系统由S20状态转为S21状态，X1即为转换条件，转换的目标为S21步。步进指令的使用说明:(1)STL触点是与左侧母线相连的常开触点，某STL触点接通，则对应的状态为活动步。(2)与STL触点相连的触点应用LD或LDI指令，只有执行完RET后才返回左侧母线。(3)STL触点可直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈。上一页下一页返回项目二三菱PLC(4)由于PLC只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出(顺控程序在不同的步可多次驱动同一线圈)。(5)STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ指令。(6)在中断程序和子程序内，不能使用STL指令。上一页下一页返回项目二三菱PLC2.3.3三菱编程器编程器是PLC的一个重要外围设备，用它将用户程序写