教学材料《电路电路》-第10章

10.1PLC的结构CPU224主机箱体外部设有RS一485通信接U，用以连接编程器(手持式或PC机)、文本和图形编程器、PLC网络等外部设备;还设有工作方式开关、模拟电位器、I/O扩展接口、工作状态指示灯和用户程序存储卡I/0接线端子排及发光指示灯等。

1.基本单元I/0CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，可连成7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O或35路模拟量I/O点，13kB程序和数据存储空间。

CPU224主机有10.0一10.7,11.0一11.5共14个输入点和Q0.0一Q0.7,Q1.0Q1.1共10个输出点。CPU224输出电路采用了双向光电藕合器，24V直流极性可任意选择，系统设置1M为I0.X输入端子的公共端，2M为I1.X输入端子的公共端。上一页下一页返回10.1PLC的结构在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L,2L两个公共端，可接入不同的负载电源。CPU224外部电路原理如图10-20所示2.高速反应性

CPU224的PLC有6个高速计数脉冲输入端(I0.0一I0.5)，最快的响应速度为30kHz,用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号。有2个高速脉冲输出端(Q0.0,Q0.1),输出脉冲频率可达20kHz，用于PTO(高速脉冲束)和P1}%M(宽度可变脉冲输出)高速脉冲输出。上一页下一页返回10.1PLC的结构3.存储系统

S7-200CPU存储器系统由PRAM和EEPROM两种存储器构成，用以存储用户程序、CPU酉己置、程序数据等。当执行程序下载操作时，用户程序、CPU配置、程序数据等由编程器送入PRAM存储器区，并自动复制到EEPROM区，永久保存

4.存储卡该存储卡可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡、电池和时钟卡等模块EEPROM存储模块用于用户程序的复制。电池模块，用于长时间保存数据。10.1.2S7-200系列PLC输入输出映像寄存器

I.输入映像寄存器(又称输入继电器)上一页下一页返回10.1PLC的结构

在输入映像寄存器的示意图10-21中，输入继电器线圈只能由外部汀言号驱动，不能用程序指令驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用。外部信号传感器(如按钮、行程开关、现场设备、热电藕等)用来检测外部信号的变化。它们与PLC或输入模块的输入端相连。

2.偷出映像寄存器Q(又称偷出继电器)

在输出映像寄存器等效电路示意图10-22中，输出继电器是用来将PLC的输出信号传递给负载，只能用程序指令驱动。负载又称执行器(如接触器、电磁阀、LED显示器等)，连接到PLC输出模块的输出接线端子，由PLC控制执行器的启动和关闭。上一页返回10.2S7-200系列PLC的常用指令S7一200系列PLC的SIMATIC指令有梯形图(LADS、语句表(Stl)和功能图(FBD三种编程语言。本节以梯形图LAD指令为例，主要讲述常用的操作指令。其他指令请读者翻阅其他参考书目。10.2.1基本位操作指令梯形图的触点代表CPU对存储器的读操作，由于计算机系统读操作的次数不受限制，所以用户程序中，常开、常闭触点使用的次数不受限制。梯形图的线圈符号代表CPU对存储器的写操作，由于PLC采用自上而下的扫描方式工作，在用户程序中，每个线圈只能使用一次，所以当使用次数(存储器写入次数)多于一次时，其状态以最后一次为准。基本位操作指令格式见表10-1。下一页返回10.2S7-200系列PLC的常用指令位操作指令程序的应用如图10-23所示.10.2.2定时器指令定时器分辨率和编号见表10-2。定时器指令格式见表10-3。

IN是使能输入端，编程范围为TO一T255;PT是设定值输入端，最大预置值为32767;PT数据类型:INT

下面从原理、应用等方面分别叙述通电延时型(TON)定时器的使用方法，其他类型请翻阅其他参考书目。当使能端(IN)输入有效时，定时器开始计时，当前值从“0”开始递增，大于或等于设定值(PT)时，定时器输出状态位置为“1"(输出触点有效)，当前值的最大值为327670使能端无效(断开)时，定时器复位(当前值清零，输出状态位置为“0")。上一页下一页返回10.2S7-200系列PLC的常用指令通电延时型定时器应用程序如图10-24所示。10.2.3计数器指令

S7一200系列PLC有加计数器(amu)、加/减计数器(amuD)、减计数器(aTD)三种计数指令。计数器的使用方法和基本结构与定时器基本相同，主要由设定值寄存器、当前值寄存器、状态位等组成。计数器的梯形图指令符号为指令盒形式，指令格式见表10-4。梯形图指令符号中CU为加1计数脉冲输入端;CD为减1计数脉冲输入端;R为复位脉冲输入端;LD为减计数器的复位脉冲输入端，编程范围为CO一0255;PV设定值的最大值为32767，数据类型为INT。上一页下一页返回10.2S7-200系列PLC的常用指令

下面从原理、应用等方面进行分析减计数器(CTD)的应用方法，其他类型请翻阅其他参考书目。减计数指令(CTD):复位输入(LD)有效时，计数器把预置值(PV)装人当前值存储器，计数器状态位复位(置“0")oCD端每一个输入脉冲上升沿，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于“0”时，计数器状态为置位(置“1")，停止计数。减计数指令应用程序如图10-25所示。减计数器在计数脉冲13.0的上升沿减1计数，当前值从预置值开始减至“0”时，定时器输出状态位置“1”,Q0.0通电(置“1”)。在复位脉冲I1.0的上升沿，定时器状态位置“0”(复位)，当前值等于预置值，为下次计数工作做好准备。上一页返回10.3PLC的编程方法10.3.1编程的基本原则

PLC编程应该遵循以下基本原则:(1)外部输入、输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的触点可多次重复使用，无须用复杂的程序结构来减少触点的使用次数。

(2)梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在最右边，触点不能放在线圈的右边，如图10-26所示。

(3)线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭触点或者特殊内部继电器的常开触点来连接，如图10-27所示。

(4)同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。下一页返回10.3PLC的编程方法(5)梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行不符合顺序执行的电路不能直接编程，例如图10-28所示的桥式电路就不能直接编程。

(6)在梯形图中，串联触点、并连触点的使用次数没有限制，可无限次地使用，如图10-29所示。(7)两个或两个以上的线圈可以并联输出，如图10-30所示10.3.2编程技巧在编写PLC梯形图程序时应该掌握如下的编程技巧:(1)把串联触点较多的电路编在梯形图上方，如图10-31所示

(2)并联触点多的电路应放在左边，如图10-32所示。上一页下一页返回10.3PLC的编程方法(3)桥式电路编程。可化解为如图10-33所示。

(4)复杂电路的处理。可重复使用一些触点画出等效电路，然后再进行编程就比较容易，如图10-34所示。上一页返回10.4PLC的应用实例10.4.1正次品分拣机

1.模拟控制板的控制要求

(1)用启动和停止按钮控制电动机M运行和停止。在电动机运行时，被检测的产品(包括正、次品)在皮带上运送

(2)产品(包括正、次品)在皮带上运送时，S!检测器检测到的次品，经过55传送，到达次品剔除位置时，启动电磁铁Y驱动剔除装置，剔除次品(电磁铁通电15)，检测器S:检测到的次品，经过35传送，启动Y，剔除次品;正品继续向前输送。正次品分拣操作流程如图10-35所示。下一页返回10.4PLC的应用实例2.输入/偷出设备与PLC输入/偷出点对照表(表10-5)3.PLC输入/偷出接线图(图10-36)4.梯形图(图10-37)10.4.2降压启动控制1.控制要求按启动按钮SB2,KM1和KM2线圈得电自锁，电动机星形接法启动运行，同时时间继电器延时，在一定时间后KT延时断开触点断开，KM3线圈断电，其触头恢复状态，同时KM2线圈通电，主触头闭合将电动机三角形接法运行，启动完毕。采用PLC控制后，主电路没有改动，控制线路改为图10-38所示。输入/输出设备与PLC输入/输出点对照表见表10-6。上一页下一页返回10.4PLC的应用实例2.PLC输入/偷出接线图(图10-39)3.梯形图(图10-40)上一页返回图10-19返回图10-20返回图10-21返回图10-22返回图10-23返回图10-24返回图10-25返回图10-26返回