电气控制与PLC应用-基于S7-200 SMART PLC（第5版） 课件 第6-8章 S7-200 SMART PLC功能指令与编程- S7-200 SMART PLC的通信与应用

电气控制与PLC应用

—基于S7-200SMARTPLC（第5版）

（第6章）第6章S7-200SMARTPLC功能指令与编程学习目标：

熟练掌握各类功能指令的编程方法，理解其在复杂控制系统中的应用。通过对本章的学习，应能够根据实际需求，灵活运用功能指令，编制出高效、可靠的控制程序，以满足多样化的工业自动化需求。第5章S7-200SMARTPLC的指令系统

教学内容：

6.1程序控制指令

6.2子程序指令

6.3中断程序指令6.4高速计数器HSC指令6.5PID回路控制指令6.1程序控制指令1.循环指令

循环指令有两条：FOR和NEXT。FOR，循环开始指令。用来标记循环体的开始。在使用时必须给FOR指令指定当前循环计数（INDX）、初值（INIT）和终值（FINAL），其数据类型和寻址范围见表6-1。NEXT，循环结束指令，无操作数。用来标记循环体的结束。FOR和NEXT之间的程序段称为循环体。每执行一次循环体，当前计数值INDX增1，并且将其结果同终值FINAL进行比较，如果大于终值，则终止循环。6.1程序控制指令1.循环指令

指令格式：FORINDX,INIT,FINAL…NEXT使用说明：FOR、NEXT指令必须成对使用；FOR和NEXT可以循环嵌套，嵌套最多为8层，但各个嵌套之间不可有交叉现象；每次使能输入（EN）重新有效时，指令将自动复位各参数；初值INIT大于终值FINAL时，不执行循环。6.1程序控制指令1.循环指令

指令实例循环执行6次INCB指令6.1程序控制指令2.跳转指令

跳转指令有两条：JMP和LBL。JMP，跳转指令。使能输入有效时，使程序跳转到标号（n）处执行。LBL，标号指令。标记指令跳转的目的地（n）的位置。操作数n为0～255。指令格式：JMPNLBLN6.1程序控制指令2.跳转指令

使用说明：跳转指令和标号指令必须配合使用，而且只能使用在同一程序块中，如主程序、同一个子程序或同一个中断程序。不能在不同的程序块间互相跳转。可在SCR程序段中使用跳转指令，但相应的标号指令必须位于同一SCR程序段中。6.1程序控制指令2.跳转指令

指令实例6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

S7-200SMARTCPU含有256个顺序控制继电器（SCR）用于顺序控制。S7-200SMART包含顺序控制继电器指令，可以模仿控制进程的步骤，对程序逻辑分段；可以将程序分成单个流程的顺序步骤，也可同时激活多个流程；可以使单个流程有条件地分成多支单个流程，也可以使多个流程有条件地重新汇集成单个流程。从而对一个复杂的工程可以十分方便地编制控制程序。6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

装载SCR指令（LSCR）定义一个顺序控制继电器段的开始。操作数为顺序控制继电器位S_bit，S_bit作为本段的段标志位。当S_bit位为1时，允许该SCR段工作。一个SCR程序段必须用结束SCR指令来结束。SCRE或CSCRE切换SCR指令（SCRT）用来实现本SCR段与另一SCR段之间的切换。操作数为顺序控制继电器位S_bit，该S_bit是下一个SCR段的标志位。当使能输入有效时，一方面对S_bit置位，以便让下一个SCR段开始工作，另一方面对本SCR段的标志位复位，以便本段停止工作。6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

使用顺序控制继电器指令的编程限制只能使用顺序控制继电器位作为段标志位。一个顺序控制继电器位S_bit在各程序组织单元中只能使用一次。例如，如果在主程序中使用了S2.0，就不能再在子程序、中断程序或是主程序的其他地方重复使用它。无法跳入或跳出SCR段，但可以使用JMP和LBL指令跳过SCR段或在SCR段内跳转。不能在SRC段内使用结束指令END。6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

指令实例根据舞台灯光效果的要求，控制红、绿、黄三色灯。红、绿、黄灯分别由Q0.0、Q0.1、Q0.2输出1点亮。要求：红灯先亮，5s后绿灯亮，再过6s后黄灯亮。待红、绿、黄灯全亮10s后，全部熄灭。6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

指令实例根据舞台灯光效果的要求，控制红、绿、黄三色灯。红、绿、黄灯分别由Q0.0、Q0.1、Q0.2输出1点亮。要求：红灯先亮，5s后绿灯亮，再过6s后黄灯亮。待红、绿、黄灯全亮10s后，全部熄灭。6.1程序控制指令3.顺序控制继电器指令

指令实例根据舞台灯光效果的要求，控制红、绿、黄三色灯。红、绿、黄灯分别由Q0.0、Q0.1、Q0.2输出1点亮。要求：红灯先亮，5s后绿灯亮，再过6s后黄灯亮。待红、绿、黄灯全亮10s后，全部熄灭。6.1程序控制指令4.其它指令

条件结束指令END基于前一逻辑条件终止当前扫描周期。可在主程序中使用END指令，不能在子例程或中断例程中使用。条件停止指令STOP将CPU从RUN模式切换到STOP模式来终止程序的执行。从RUN模式到STOP模式的切换，是在当前扫描周期结束时进行的。如果在中断程序中执行STOP指令，该中断程序立即终止，所有待执行中断被忽略，继续执行主程序的剩余部分，且在主程序的当前扫描周期结束时切换到STOP模式。用户可在检测到I/O错误（SM5.0为ON）时执行STOP指令，将PLC强制切换到STOP模式。6.1程序控制指令4.其它指令

看门狗复位指令WDR用于监视扫描周期是否超时。CPU处于RUN模式时，默认状态下主扫描的持续时间限制为500毫秒。如果主扫描的持续时间超过500毫秒，CPU会自动切换为STOP模式，并会发出非致命错误001AH（扫描看门狗超时）。可在程序中执行看门狗复位指令WDR，来延长主扫描的持续时间。每次执行WDR指令，扫描看门狗超时时间都会复位为500毫秒。但是主扫描的最大绝对持续时间为5秒。如果当前扫描持续时间达到5秒，CPU会无条件地切换为STOP模式。6.1程序控制指令4.其它指令

看门狗复位指令WDR若使用WDR指令过度延长扫描周期，在扫描周期结束前应禁止以下过程：自由端口模式之外的通信。I/O更新（立即I/O除外），强制值更新，SM位更新。运行时间诊断。中断程序中的STOP指令。6.1程序控制指令4.其它指令

获取非致命错误代码指令GET_ERROR将CPU的当前非致命错误代码存储在参数ECODE指定的WORD型地址，CPU中的非致命错误代码在存储后清除。非致命错误不会导致PLC无法执行用户程序和更新I/O，但会影响某些特殊的存储器错误标志地址，降低PLC性能。用户可在通用错误标志SM4.3（运行时程序错误）为ON时执行GET_ERROR指令，读取错误代码。6.1程序控制指令4.其它指令

指令实例6.2子程序指令指令实例S7-200SMART的程序由主程序、子程序和中断程序组成，编程软件在程序编辑窗口中为每一个POU（程序组织单元）提供独立编辑页面。子程序在结构化程序设计中是一种方便有效的工具。6.2子程序指令1.子程序创建子程序的创建是通过编程软件来完成的。用鼠标右键单击项目树中的“程序块”，可插入子程序，默认的程序名是SBRn，编号n从0开始按递增顺序生成。用鼠标右键单击“程序块”中的子程序，可对其重命名。6.2子程序指令1.子程序创建子程序的创建是通过编程软件来完成的。用鼠标右键单击项目树中的“程序块”，可插入子程序，默认的程序名是SBRn，编号n从0开始按递增顺序生成。用鼠标右键单击“程序块”中的子程序，可对其重命名。6.2子程序指令1.子程序创建子程序的参数在子程序的局部变量表中加以定义。在局部变量表中定义参数时，必须为每个参数指定局部符号名称、变量类型和数据类型，系统自动给该参数分配局部变量存储空间。一个子程序最多可以传递16个参数。6.2子程序指令1.子程序创建可定义的变量类型有IN，传入子程序参数。IN可以是直接寻址数据（如：VB10）、间接寻址数据（如：*AC1）、常数（如：16＃1234）、地址（如：&VB100）等；IN/OUT，传入/传出子程序参数。调用子程序时，将指定参数位置的值传到子程序，子程序返回时，从子程序得到的结果被返回到同一位置。参数可采用直接寻址或间接寻址，但常数和地址不允许作为输入/输出参数；OUT，传出子程序参数。将从子程序的结果返回到指定参数的位置。输出参数可以采用直接寻址和间接寻址，但不可以是常数或地址。每次调用子程序，必须给输出参数分配值。TEMP，临时变量。只能在子程序内部暂时存储数据，不能用来传递参数。6.2子程序指令2.子程序调用和条件返回子程序调用指令CALL在使能输入有效时，将程序控制权交给子程序SBRn。子程序执行完后，控制权返回给子例程调用指令后的下一条指令。可以使用带参数或不带参数的子例程调用指令。无参指令格式：CALLSBRn带参指令格式：CALLSBRn，x1，x2，x3，...STEP7‑Micro/WINSMART自动在每个子例程中添加一个无条件返回。用户也可以在子程序中添加条件返回指令CRET。条件返回指令CRET在接通时，终止子程序的执行。CRET指令不带参数，在梯形图中以线圈的形式编程。6.2子程序指令2.子程序调用和条件返回子程序调用使用说明子程序被调用时，系统自动保存当前的逻辑堆栈数据，并把栈顶置1，堆栈中的其它位置设为0，堆栈控制权交给被调用子程序。该子程序执行结束，堆栈恢复为调用时保存的数值，堆栈控制权返回调用程序。主程序中，可以嵌套调用子程序（在子程序中调用其它子程序），最大嵌套深度为8。中断程序中，可嵌套的子程序最大深度为4。允许递归调用（子程序中调用自己），但应谨慎使用。累加器可在调用程序和被调用子程序之间自由传递，累加器的值在子程序调用时既不保存也不恢复。只允许使用AC1、AC2和AC3，不允许使用AC0。6.2子程序指令3.子程序实例型号为SZY-101A21的压力变送器，量程为0到1.6MPa，输出为4到20mA。压力变送器接模拟量输入输出模块AM03通道0，要求每秒读取一次压力值。设备组态6.2子程序指令3.子程序实例主程序6.2子程序指令3.子程序实例“模拟量输入转换”子程序6.2子程序指令3.子程序实例“模拟量输入转换”子程序6.3中断程序指令控制系统执行正常程序时，出现了某些急需处理的异常情况或特殊请求，这时系统暂时中断当前程序，转去对随机发生的紧迫事件进行处理（执行中断服务程序），当该事件处理完毕后，系统自动回到原来被中断的程序继续执行。中断事件的发生具有随机性，中断在PLC应用系统中的人机交互、实时处理、通信处理和网络中非常重要，应用十分广泛。6.3中断程序指令S7-200SMARTPLC中断事件6.3中断程序指令1.全局中断启用和禁止全局中断允许ENI指令全局性启用对所有连接的中断事件的处理。全局中断禁止DISI指令全局性禁止对所有中断事件的处理。CPU进入RUN运行模式时禁止所有中断，可通过执行ENI指令来启用中断处理。执行DISI指令将禁止处理中断，但激活的中断事件继续进入中断队列排队等候，直到ENI指令允许中断。6.3中断程序指令2.中断连接和分离中断连接指令ATCH将中断事件（EVNT指定中断事件编号）与中断程序（INT指定中断程序编号）相关联，并启用该中断事件。调用一个中断程序前，必须用中断连接指令，建立某中断事件与中断程序的连接。当把某个中断事件和中断程序建立连接后，该中断事件发生时会自动开中断。多个中断事件可调用同一个中断程序，但一个中断事件不能同时与多个中断程序建立连接。否则，在中断允许且某个中断事件发生时，系统默认执行与该事件连接的最后一个中断程序。中断分离指令DTCH，用来解除中断事件（EVNT指定中断事件编号）和中断程序的关联，并禁止该中断事件。6.3中断程序指令3.清除中断事件清除中断事件指令CLR_VENT从中断队列中移除所有中断事件。使用该指令可将不需要的中断事件从中断队列中清除。如果该指令用于清除虚假中断事件，则应在从队列中清除事件之前先分离事件。6.3中断程序指令4.中断程序与返回中断程序是用户为处理中断事件而事先编制的程序，通过编程软件来创建。创建过程与子程序相同，默认的程序名是INTn。CPU在执行完中断程序后，会自动返回扫描周期的断点。用户也可执行中断有条件返回指令RETI，以退出中断程序。RETI指令依据其前面程序逻辑条件决定是否返回。6.3中断程序指令中断程序使用说明中断程序中不能使用中断禁止(DISI)、中断启用(ENI)、高速计数器定义(HDEF)和结束(END)指令。中断程序编程逻辑应简短，使执行速度更快。中断能影响触点、线圈和累加器逻辑，系统会保存并重新装载逻辑堆栈、累加器寄存器以及用于指示累加器和指令操作状态的特殊存储器位(SM)。这样可避免因进入和退出中断例程而导致用户主程序中断。可在主程序和一个或多个中断程序之间共享数据。如果在主程序中执行指令时被中断事件中断，中断程序的操作可能会导致共享数据出现一致性问题。使用中断程序的“变量表”可确保中断例程仅使用临时存储器，从而不会覆盖程序其它位置使用的数据。6.3中断程序指令5.中断程序实例6.3中断程序指令5.中断程序实例6.4高速计数器HSC指令S7-200SMART有6个高速计数器HSC0—HSC5，可独立于CPU的扫描周期对高速事件进行计数。用于计数模式时，一般与编码器一起使用，实现对高速运动的精确控制。V2.8固件的标准型S7-200SMARTCPU，HSC功能开始支持频率模式，可实现对高速脉冲的频率测量，支持三种频率测量周期，分别是1s、100ms、10ms。6.4高速计数器HSC指令1.HSC类型及输入HSC计数器类型具有内部方向控制的单相增/减计数器（模式0和1）用高速计数器控制字节的第3位来控制计数方向，为1时加计数，为0时减计数。具有外部方向控制的单相增/减计数器（模式3和4）用外部输入信号来控制计数方向，为1时为计数，为0时减计数。具有增/减计数时钟输入的双相计数器（模式6和7）只要加脉冲和减脉冲的上升沿间隔大于0.3微秒，高速计数器就能够单独捕获每个事件。如果加时钟和减时钟输入的上升沿在0.3微秒内发生，高速计数器认为这两件事件同时发生，当前值不变，计数方向不变。6.4高速计数器HSC指令1.HSC类型及输入HSC计数器类型A/B相正交计数器（模式9和10）。A和B相脉冲输入相位相差90度，A超前B时加计数，B超前A时减计数。A/B相正交计数器可选择1倍速和4倍速模式。1倍速模式在脉冲输入的每个周期计数1次。4倍速模式在两个脉冲输入的边沿都计数，脉冲每个周期计数4次。模式1、4、7、10具有外部复位功能。6.4高速计数器HSC指令1.HSC类型及输入HSC工作于计数模式时，HSC0、HSC2、HSC4、HSC5支持全部八种计数模式，HSC1和HSC3只支持模式0。HSC工作于频率模式时，HSC0、HSC2、HSC4、HSC5支持四种频率测量模式（模式0、3、6和9），HSC1和HSC3只支持模式0。使用高速计数器计数高频信号，必须确保对其输入进行正确接线。6.4高速计数器HSC指令2.高速计数器指令高速计数器定义指令HDEF使能输入有效时，为指定的高速计数器分配一种工作模式。输入HSC为高速计数器编号，字节型常量，范围是0～5。输入MODE为工作模式，字节型常量，范围是0、1、3、4、6、7、9、10。每个高速计数器各使用一条HDEF指令，可以在第一个扫描周期用HDEF指令来定义高速计数器。高速计数器指令HSC使能输入有效时，将根据高速计数器特殊存储器位的状态，并按照HDEF指令指定的模式，组态和控制编号为N的高速计数器。N为高速计数器编号，字型常量，范围是0～5。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器在S7-200SMART的特殊存储器区中，每一个高速计数器HSC都有一个HSC类型字节、一个HSC频率测量采样周期字节、一个状态字节、一个控制字节、一个32位新当前值寄存器和一个32位新预设值寄存器。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器HSC类型字节用于设置HSC的工作模式，0为计数模式，1为频率模式。HSC频率测量采样周期字节用于设置频率测量模式下的采样周期，0为采样周期1s，1为采样周期100ms，2为采样周期10ms。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器HSC状态字节可查看高速计数器状态。只有当正在执行高速计数器事件触发的中断例程时，计数器状态位才有效。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器HSC控制字节HSC0、HSC2、HSC4和HSC5的控制字节中的bit0用于设置复位的激活状态，bit2用于选择AB正交相计数器的计数模式。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器HSC控制字节HSC0、HSC2、HSC4和HSC5的控制字节中的bit0用于设置复位的激活状态，bit2用于选择AB正交相计数器的计数模式。执行HDEF指令之前，必须将这两个控制位设置为所需状态。否则，计数器会采用所选计数器模式的默认组态。执行HDEF指令后，将无法再更改计数器设置，除非先将CPU设为STOP模式。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器HSC控制字节HSC0、HSC2、HSC4和HSC5的控制字节中的bit0用于设置复位的激活状态，bit2用于选择AB正交相计数器的计数模式。执行HDEF指令之前，必须将这两个控制位设置为所需状态。否则，计数器会采用所选计数器模式的默认组态。执行HDEF指令后，将无法再更改计数器设置，除非先将CPU设为STOP模式。6.4高速计数器HSC指令3.高速计数器相关存储器HSC的当前值为32位有符号整数计数值，为只读数据。其地址由区域标识符HC和高速计数器号组成，如HC0、HC2。HSC新当前值寄存器和新预设值寄存器6.4高速计数器HSC指令4.高速计数器实例型号为HN3806-400F-ABZ的增量式光电旋转编码器和电动机同轴连接，编码器的A相输出接ST20的I0.0。电动机单方向运行，要求每3秒计算一次电动机平均转速。I0.0为高速计数器HSC0的时钟输入，在STEP7-Micro/WINSMART软件中设置ST20的数字量输入I0.0的滤波时间为0.2微秒。6.4高速计数器HSC指令4.高速计数器实例“HSC0初始化”子程序6.4高速计数器HSC指令4.高速计数器实例主程序6.4高速计数器HSC指令4.高速计数器实例主程序6.4高速计数器HSC指令4.高速计数器实例实例程序通过设置HSC特殊存储器位来配置高速计数器的功能，这种方式编写的程序繁琐易错。STEP7-Micro/WINSMART软件提供高速计数器向导来简化HSC编程，向导可帮助用户选择计数器类型、预设值、当前值等，并生成必要的特殊存储器分配、子例程和中断例程。6.5PID回路控制指令在闭环控制系统中广泛应用着PID控制（比例－积分－微分控制），PID控制调节器在工业现场随处可见。STEP7-Micro/WinSMART软件为PID回路控制提供了PID向导工具，用户可按照提示逐步完成输入、输出、报警等组态设置。向导配置完成后，用户只需要在主程序中调用PID向导生成的子程序，就可实现PID闭环控制。建议用户使用PID向导来配置PID功能，避免非必要错误。S7-200SMART支持PID自整定功能，用户可通过STEP7-Micro/WinSMART软件的PID整定控制面板来调试PID控制器。6.5PID回路控制指令1.PID向导（1）组态回路数6.5PID回路控制指令（1）组态回路数自定义回路名称6.5PID回路控制指令（2）设置回路参数6.5PID回路控制指令（2）设置回路参数控制器支持常规和温度两种类型，可启用双向输出。若不启用双向输出，增益可为正值或负值来实现双向输出。若启用双向输出，正向参数中增益只能为正值，负向参数中增益只能为负值。2.8或更高版本的STEP7-Micro/WINSMART和CPU支持温度控制器和双向输出。6.5PID回路控制指令（3）设置回路输入6.5PID回路控制指令（3）设置回路输入过程变量PV的标定可在以下选项中选择：单极：默认值0至27648。输入信号为正，如0—10V、0—20mA。单极20%偏移量：默认值5530至27648。输入信号如4—20mA。双极：默认值-27648至27648。输入信号在正负范围，如+-10V、+-5V。温度*10℃：测量模块为RTD或TC时可选择。温度*10℉：测量模块为RTD或TC时可选择。6.5PID回路控制指令（4）设置回路输出6.5PID回路控制指令（4）设置回路输出回路输出可设置为模拟量或数字量方式。数字量输出实际是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化。若设置为数字量输出方式，必须以秒为单位输入循环周期。模拟量输出方式，可在以下选项中选择：单极：默认值0至27648。输出信号为正，如0—10V、0—20mA。单极性20%偏移量：默认值5530至27648。输出信号如4—20mA。双极：默认值-27648至27648。输出信号在正负范围，如+-10V、+-5V。6.5PID回路控制指令（5）设置控制区和死区2.8或更高版本的STEP7-MicroWINSMART和CPU支持。6.5PID回路控制指令（6）设置回路报警具体的报警值，应按实际生产过程中的需求来设置。满足报警条件时，PID向导生成的子程序的相应输出位会被置位。6.5PID回路控制指令（7）设置回路代码6.5PID回路控制指令（7）设置回路代码建议用户在此选择选择“添加PID的手动控制”，方便对PID控制模式的切换。手动模式下不执行PID运算，应向PID向导子例程PIDx_CTRL的输入参数“ManualOutput”写入标准化值来控制回路输出。“ManualOutput”输入标准化值，单向为0到1.0，双向为-1.0到1.0。6.5PID回路控制指令（8）分配存储器单向控制占用120字节，双向控制为240字节。程序的其它地方不能再使用该部分存储区地址。6.5PID回路控制指令（9）生成PID项目组件6.5PID回路控制指令（9）生成PID项目组件PIDx_CTRL子程序用来组态PID回路、初始化PID控制逻辑使用的变量、启动PID_EXE中断程序。要在程序中启用该PID组态，应使用SM0.0在主程序调用PIDx_CTRL子程序。PID_EXE中断程序实际上会运行PID回路，系统基于PID采样时间循环调用PID_EXE中断例程。项目中如果有多个PID组态，共用一个中断程序PID_EXE。6.5PID回路控制指令2.PID整定控制面板程序下载到PLC后监控程序状态，双击“工具”菜单中的“PID整定控制面板”。6.5PID回路控制指令2.PID整定控制面板支持预调节、精确调节、手动调节共三种整定类型。依据组态不同，具有不同的预调节类型。预调节可确定对输出值跳变的过程响应，根据受控系统的最大斜率和死区时间计算PID参数。依据组态不同，具有不同的精确调节类型。精确调节会生成恒定的、有限过程值振荡，PID参数根据该振荡的振幅和频率针对工作点进行调节。根据结果重新计算所有PID参数。基于精确调节的PID参数通常比基于预调节的PID参数具有更好的主控和扰动特性。6.5PID回路控制指令2.PID整定控制面板可单击“选项”按钮对调节过程的参数进行进一步组态。可选回路响应类型ZN-快：快速响应可能产生超调，并符合欠阻尼调节条件。ZN-中：中速响应可能频临超调，并符合临界阻尼调节条件。ZN-慢：慢速响应不会导致超调，符合强衰减调节条件。ZN-非常慢：极慢速响应不会导致超调，符合强过阻尼调节条件。CHR-无超调（尽量减少超调）：此响应可能具有最小的超调或初始输出步。6.5PID回路控制指令3.PID应用与参数整定仿真仿真实例：使用作者自编的名为“PT3”的子程序作为被控对象，对其进行PID控制。被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，增益为gain，惯性时间常数分为为tim1、tim2、tim3，传递函数为6.5PID回路控制指令3.PID应用与参数整定仿真（1）PID向导设置组态回路数：选择默认回路0。回路名称默认为“Loop0”。设置回路参数：选择“常规”控制器类型，不启用双向控制。采样时间0.2s，增益1.5，积分时间0.01，微分时间0.0。设置回路输入：单极性，过程变量范围为0——27648，回路设定值为0——100.0。设置回路输出：模拟量单极性输出，范围为0——27648。6.5PID回路控制指令（1）PID向导设置设置控制区和死区：不启用。设置回路报警：启用下限报警，报警限值为0.1；启用上限报警，报警限值为0.9。、设置回路代码：添加PID手动控制。存储器分配设置：按照建议分配为VB101——VB220。生成PID项目组件：生成PID回路初始化子程序PID0_CTRL、循环执行PID功能的中断程序PID_EXE、数据页PID0_DATA、符号表PID0_SYM。6.5PID回路控制指令（2）实例程序主程序主程序的程序段1和程序段2上电后只执行一次。程序段1初始化定时中断1的时间间隔为200ms，且执行中断程序INT0。6.5PID回路控制指令（2）实例程序主程序程序段2初始化PID控制器的设定值为70.0、手动输出值为0.2，设置PID控制器为自动模式。6.5PID回路控制指令（2）实例程序主程序程序段3使用SM0.0在每个扫描周期调用PID向导子程序PID0_CTRL。PID0_CTRL子程序基于用户在PID向导中指定的输入和输出执行PID功能，其输入和输出取决于用户在向导中进行的选择。6.5PID回路控制指令（2）实例程序主程序程序段3使用SM0.0在每个扫描周期调用PID向导子程序PID0_CTRL。PID0_CTRL子程序基于用户在PID向导中指定的输入和输出执行PID功能，其输入和输出取决于用户在向导中进行的选择。6.5PID回路控制指令（2）实例程序主程序PID0_CTRL子程序变量表6.5PID回路控制指令（2）实例程序主程序程序段4用于数据类型转换。将PID控制器的输出值由整形转换为实数类型。将被控对象PT3输出的“过程值”由实数类型转换为整形。6.5PID回路控制指令（3）PID参数手动调节将程序下载到CPU，并将CPU置于RUN模式，打开STEP7-Micro/WinSMART软件“工具”菜单中的“PID整定控制面板”。给定PID控制器阶跃信号打开状态图表先向“设定值SP:VD24”写入数据0.0，待PID整定控制面板的图形显示区数据稳定后再向“设定值:VD24”写入数据70.0。6.5PID回路控制指令（3）PID参数手动调节阶跃响应增益1.5，积分时间0.01，微分时间0.06.5PID回路控制指令（3）PID参数手动调节手动调节参数将PID整定控制面板的整定类型选择为“手动调节”，在“计算值”列将积分时间由0.01改为0.04，增益和微分时间不变。单击“更新CPU”按钮，将新的PID参数值写入CPU。阶跃响应增益1.5，积分时间0.04，微分时间0.06.5PID回路控制指令（3）PID参数手动调节阶跃响应增益1.5，积分时间0.1，微分时间0.0过程值PV曲线的超调量和振荡次数明显减小。6.5PID回路控制指令（3）PID参数手动调节阶跃响应增益1.5，积分时间0.1，微分时间0.016.5PID回路控制指令（3）PID参数手动调节阶跃响应增益1.5，积分时间0.1，微分时间0.05适当的微分时间才能发挥微分调节的作用。6.5PID回路控制指令阶跃响应增益3.0，积分时间0.1，微分时间0.0增益0.7，积分时间0.1，微分时间0.06.5PID回路控制指令（4）PID参数自整定进行PID自整定是为了得到最优化的整定参数，使控制系统达到最佳控制效果。PID自整定应使PID控制器处于自动模式，使设定值在控制范围中心（此例为50.0），使过程变量达到设定值附近且基本稳定。可通过手动调节参数使过程变量稳定。6.5PID回路控制指令（4）PID参数自整定整定类型选择为“精确调节”，高级选项选择默认值。单击“启动自整定”按钮，启动调节序列。面板“状态”区显示“回路0正在进行精确自调节。自动滞后计算。”。滞后计算结束后，面板“状态”区显示“回路0正在进行精确自调节。”。调节过程中，PID输出值按方波变化，过程值PV的波形沿设定值SP波动。调节算法正常完成后，面板“状态”区显示“调节算法正常完成。单击更新CPU按钮接受建议的调节参数。”，面板“计算值”区给出参数自整定后的PID参数建议值。6.5PID回路控制指令（4）PID参数自整定整定类型选择为“精确调节”，高级选项选择默认值。单击“启动自整定”按钮，启动调节序列。面板“状态”区显示“回路0正在进行精确自调节。自动滞后计算。”。滞后计算结束后，面板“状态”区显示“回路0正在进行精确自调节。”。调节过程中，PID输出值按方波变化，过程值PV的波形沿设定值SP波动。调节算法正常完成后，面板“状态”区显示“调节算法正常完成。单击更新CPU按钮接受建议的调节参数。”，面板“计算值”区给出参数自整定后的PID参数建议值。6.5PID回路控制指令阶跃响应自整定前参数：增益1.5，积分时间0.04，微分时间0.0自整定建议参数：增益4.457，积分时间0.066，微分时间0.06.5PID回路控制指令（4）PID参数自整定PID参数自整定时，高级选项中的动态响应类型应按控制系统的要求进行选择。若自整定建议的参数不能完全满足控制系统要求，可手动调节参数来满足要求。第6章习题6-1用顺序控制继电器指令设计一个居室通风系统控制程序，使3个居室的通风机自动轮流地打开和关闭。轮换时间间隔为1h。6-2型号为SZY-101A21的压力变送器，量程为0～1.0MPa，输出为4～20mA。压力变送器接模拟量I/O模块AM03的通道0。要求每0.1s读取一次压力值。用定时中断设计一个每0.1s采集一次模拟量输入值的控制程序。6-3将上题中采集到的模拟量转换成0.0～1.0之间的实数，结果存入VD100。第6章习题6-4型号为HN3806-400F-ABZ的400线增量式光电旋转编码器和电动机同轴连接，CPUST20的I/O分配见表6-10。要求设置HSC为A/B相正交计数器，且每秒计算一次电动机的平均转速。输入说明输出说明I0.0正转启动Q0.0电动机正转I0.1反转启动Q0.1电动机反转I0.2编码器A相

I0.3编码器B相

I0.4停车

I0.5编码器Z相

表6-10

I/O分配表本章结束，休息一下！电气控制与PLC应用

—基于S7-200SMARTPLC（第5版）

（第7章）第7章PLC控制系统设计与应用PLC控制系统设计的基本原则与一般步骤

PLC系统的硬件设计

PLC系统的软件设计PLC应用程序的基本环节及设计技巧

PLC在控制中的应用学习目标：

教学内容：

7.1PLC控制系统设计

7.2PLC控制系统硬件设计与配置

7.3PLC控制系统软件设计

7.4PLC应用程序的典型环节及设计技巧

7.5PLC在工业控制中的应用第7章PLC控制系统设计与应用7.1PLC控制系统设计

返回可编程控制系统设计时应遵循以下原则：

7.1.1PLC控制系统设计的基本原则

最大限度的满足被控对象的要求；在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便；保证系统的安全可靠；考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。7.1.2PLC控制系统设计的一般步骤

PLC的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，其具体设计步骤如下：详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求，以及控制范围、可靠性等要求。选择PLC类型，包括结构、功能、机型统一性等。根据控制要求确定所需的用户输入/输出设备。分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。PLC软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工。系统调试，固化程序，交付使用。7.2PLC控制系统硬件设计与配置硬件系统设计主要包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等内容。

返回CPUST30控制系统线路示例

随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务。但PLC还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备（PLC、单片机、DCS或工控机IPC）来完成该任务最合适。比如：·仪器及仪表装置、家电的控制器就要用单片机来做；·大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成；·而PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入／输出以开关量为主的工业自控系统或装置。返回7.2PLC控制系统硬件设计与配置7.2.1PLC的选型

当确定由PLC来完成控制后，设计者接下来要解决PLC容量的选择问题：

首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O的性质。（如示例中，输入14点，输出7点，无模拟量要求）

然后要对用户存储器容量进行估算。用户程序所需内存容量受到内存利用率、开关量I/O点数、模拟量I/O点数和用户编程水平等主要因素的影响。估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的PLC内存（指用户程序存储区）。

7.2.2I/O地址分配

当选择了PLC后，首先需要确定系统中各I/O的绝对地址。在西门子公司的S7系列PLC中，I/O绝对地址的分配方式有固定地址型、自动分配型、用户设定型3种。实际所使用的方式决定于所采用的PLC的CPU型号、编程软件、软件版本、编程人员的选择等因素。下面以S7-200SMART为例介绍地址分配（S7-200SMART不支持用户设定型）。7.2.2I/O地址分配

1．本机I/O地址分配数字量I/O

输入地址：从I0.0开始，按字节递增（如I0.0-I0.7、I1.0-I1.7等）。

输出地址：从Q0.0开始，按字节递增（如Q0.0-Q0.7、Q1.0-Q1.7等）。

特点：本机I/O地址固定，无法修改。若未用完一个字节（如I0.0-I0.7中仅使用I0.0-I0.3），剩余位（I0.4-I0.7）不能分配给后续模块，且在输入刷新阶段会被自动清零。模拟量I/O

输入地址：从AIW0开始，按字递增（如AIW0、AIW2等）。

输出地址：从AQW0开始，按字递增（如AQW0、AQW2等）。

特点：模拟量地址以字为单位分配，无剩余位问题。例如，本体集成2路模拟量输入时，地址为AIW0和AIW2。7.2.2I/O地址分配

2．扩展I/O地址分配（1）扩展模块位置与地址唯一性

扩展模块安装在CPU右侧，紧靠CPU的模块为EM0，依次为EM1至EM5。地址分配原则：扩展模块的地址由模块类型和位置决定，与模块点数无关。例如，无论EM0是数字量模块还是模拟量模块，其首地址固定且唯一。（2）数字量扩展模块地址分配

地址起始点：从I8.0（输入）或Q8.0（输出）开始，按字节递增。

占用空间：每个数字量扩展模块最多占用4字节（32点）。若模块点数不足32点，剩余字节仍被保留，不能分配给后续模块。

示例：EM0为16点数字量输入模块时，地址为I8.0-I9.7。EM1为8点数字量输出模块时，地址为Q12.0-Q12.7（跳过Q8.0-Q11.7的保留空间）。7.2.2I/O地址分配

（3）模拟量扩展模块地址分配

地址起始点：从AIW16（输入）或AQW16（输出）开始，按字递增。

占用空间：每个模拟量扩展模块最多占用16字（8点）。若模块点数不足8点，剩余字仍被保留。示例：EM0为4点模拟量输入模块时，地址为AIW17-AIW22。EM1为2点模拟量输出模块时，地址为AQW32-AQW34（跳过AQW17-AQW30的保留空间）。（4）混合扩展模块地址分配若扩展模块同时包含数字量和模拟量（如热电阻模块EMAR02），其地址分配仍遵循上述规则：数字量部分从I8.0或Q8.0开始分配。模拟量部分从AIW16或AQW16开始分配。示例：EM0为EMAR02（2点热电阻输入）时，模拟量地址为AIW17-AIW18，数字量部分不占用地址（若模块无数字量点）。

7.2.3响应时间

对于过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。PLC顺序扫描的工作方式，使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号。例如，电机转速的测量，就需要选用高速计数指令来完成。总之，PLC的处理速度应满足实时控制的要求。

选定PLC及其扩展模块（如需要的话）和分配完I/O地址后，硬件设计的主要内容就是完成电气控制系统原理图的设计、电气控制元器件的选择和控制柜的设计。7.3PLC控制系统软件设计

在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助触点和中间编程元件。验设计法对于一些比较简单的程序设计是比较有效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计的，因此对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计人员有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。7.3.1经验设计法

返回经验设计法如果用来设计复杂系统的梯形图，则存在以下问题。（1）考虑不周、设计麻烦、设计周期长

修改某一局部程序时，很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时间，还得不到一个满意的结果。（2）梯形图的可读性差、系统维护困难用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护和改进带来许多困难。返回7.3.1经验设计法

7.3.2逻辑设计法

逻辑设计法是以数字电路中的组合逻辑电路或时序逻辑电路的思想来设计PLC程序的。用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电器控制线路是完全可以的，用逻辑设计法设计PLC应用程序的一般步骤如下：列出执行元件动作节拍表；绘制电气控制系统的状态转移图；进行系统的逻辑设计；编写程序；对程序检测、修改和完善。

7.4PLC应用程序的典型环节及设计技巧

复杂的控制程序一般都是由一些典型的基本环节有机地组合而成的，因此，掌握这些基本环节尤为重要。它有助于程序设计水平的提高。几个常用的典型环节：7.4.1PLC应用程序的典型环节

电动机的启动、停止控制程序；具有点动功能电动机启动、停止控制程序；电动机的正、反转控制程序；闪烁电路；报警电路；......返回1.电动机的启动与停止控制程序：输入信号输出信号停止按钮SB1（常闭）I0.1接触器KMQ0.1启动按钮SB2（常开）I0.2表7-1I/O分配表

图7-1I/O接线图

图7-2

停止优先梯形图

图7-3

启动优先梯形图7.4.1PLC应用程序的典型环节

返回注意：常闭按纽在编程中的变化常闭7.4.1应用程序的典型环节2.具有点动功能电动机启动、停止控制程序

输入信号输出信号停止按钮SB1I0.0接触器KMQ0.1启动按钮SB2I0.1点动按钮SB3I0.2表7-2I/O分配表图7-4启、停、点动控制I/O接线图图7-5电动机启、停、点动控制SB2和SB3同时按下，SB2不起作用。7.4.1应用程序的典型环节3.电动机的正、反转控制程序

表7-3I/O分配表图7-7

电动机正、反转梯形图输入信号输出信号停止按钮SB1I0.0正转接触器KM1Q0.1正转按钮SB2I0.1反转按钮SB3I0.2反转接触器KM2Q0.2

由于PLC内部处理过程中，同一元件的常开、常闭触点的切换没有时间的延迟，因此必须采用防止电源短路的方法，图7-7所示梯形图中，采用定时器T1、T2分别作为正转、反转切换的延迟时间，从而防止了切换时发生电源短路故障。7.4.1应用程序的典型环节4.闪烁电路

闪烁电路实际上就是一个时钟电路，它可以等间隔地通断，也可以不等间隔地通断。图7-8所示为一个典型闪烁电路程序。在该例程中，当I0.0有效时（并保持），T1就会产生一个5s通、3s断的闪烁信号。Q0.0和T1一样开始闪烁。图7-8

闪烁电路7.4.1应用程序的典型环节5.报警电路

I/O分配表输入信号输出信号故障信号I0.0警灯警铃Q0.0Q0.7消铃按钮I1.0测试按钮I1.1图7-10故障标准报警梯形图图7-11标准故障报警时序图·3s3s7.4.1应用程序的典型环节7.脉冲宽度可控制电路

在输入信号宽度不规范的情况下，要求在每一个输入信号的上升沿产生一个宽度固定的脉冲，该脉冲宽度可以调节。如果输入信号的两个上升沿之间的距离小于该脉冲宽度，则忽略输入信号的第二个上升沿。图7-13脉冲宽度可控制电路图7-14脉冲宽度可控制电路时序图上升沿指令7.4.1应用程序的典型环节7.分频电路

输入I0.1引入信号脉冲，要求输出Q0.0引出的脉冲是前者的二分频。在梯形图中用了3个辅助继电器，编号分别是M0.0、M0.1、M0.2。图7-15二分频电路图7-16二分频电路时序图7.4.2PLC应用程序的设计技巧

1.减少输入点的方法：（1）用二极管隔离的分组输入法

控制系统一般具有手动和自动的两种工作方式。由于手动与自动是不同时发生的，可分成两组，并由转换开关SA选择自动(位置2)和手动(位置1)的工作位置，如图7-17所示。这样一个输入点就可当作两个输入点使用。二极管的作用是避免产生寄生电路，保证信号的正确输入。

图7-17用二极管隔离输入法7.4.2PLC控制程序设计技巧（2）触点合并输入法图7-18I/O接线图输入信号输出信号甲、乙停止按钮串联（SB1*SB2*FR）I0.0I0.1接触器KMQ0.5甲、乙启动按钮并联（SB3+SB4）表7-4I/O分配表

图7-19I/O梯形图

设有一台电动机，要求分别在甲、乙两地均可对其进行起、停控制。甲地设停止按钮SB1，启动按钮SB3：乙地设停止按钮SB2，启动按钮SB4。热继电器触头7.4.2PLC控制程序设计技巧（3）单按钮启、停控制程序图7-20

单按钮控制梯形图

现介绍只用一个按钮，通过软件编程，实现启动与停止的控制。如图7-20所示，I0.0作为启动、停止按钮的地址，第一次按下时Q1.0有输出，第二次按下时Q1.0无输出，第三次按下Q1.0又有输出。7.4.2PLC控制程序设计技巧2.减少输出点的方法：图7-21

并联输出法

对于两个通断状态完全相同的负载，可将它们并联后共用一个PLC的输出点，如图7-21所示。

图7-21

并联输出法，两个负载并联共用一个输出点，应注意两个输出负载电流总和不能大于输出端子的负载能力。

由于信号灯负载电流很小，故常用信号灯与被指示的负载并联的方法，这样可少占用PLC一个输出点。7.5PLC在工业控制中的应用

7.5.1电动机星形～三角形减压启动控制STEP7-MicroWINSMART软件向用户提供了非常简便灵活的项目创建、编辑和下载方式，用户不需要购买专用编程电缆，仅使用以太网卡和以太网线即可实现对S7-200SMARTPLC的监控和下载，也可以配合第三方仿真软件在单台计算机上对程序进行仿真、调试等开发工作。

下面以一个简单的项目为例逐步展开介绍，使读者对STEP7-MicroWINSMART和S7-200SMARTPLC实施一个项目一目了然。表7-6输入输出分配表表7-5软、硬件列表1.项目介绍

星－三角形启动是常用的降压启动方式，继电器方式星－三角形减压启动接线原理如图7-22所示，与第2章中图2-10的功能基本一致，增加了一个反转启动按钮SB3，且控制电路采用垂直画法。控制要求要求如下：（1）实现电动机的正转星－三角减压启动和停止以及反转星－三角减压启动和停止；（2）电动机具有过热保护；（3）切换时间控制在4秒

。2.软硬件清单、PLC控制接线图与I/O分配

软、硬件列表如表7-5所示，I/O分配如表7-6所示。7.5.1电动机星形～三角形减压启动控制项目描述

编程软件STEP7-Micro/WINSMARTCPUCPUST20（DC/DC/DC）信号板SBAQ01（模拟量输出）扩展模块EMAE04（4路模拟量输入）操作系统Windows11输入输出序号名称符号地址序号符号地址名称1停止按钮SB1I0.21正传接触器KM1Q0.02正转启动按钮SB2I0.02反转接触器KM2Q0.13反转启动按钮SB3I0.13星接触器KMYQ0.24热继电器FRI0.34角接触器KMΔQ0.37.5PLC在工业控制中的应用

图7-24STEP7-MicroWINSMART软件主界面3.新建项目

方法一：启动时自动创建

双击桌面STEP7-Micro/WINSMART图标，系统自动创建名为“项目1”的空项目，并修改名称为“星－三角减压启动控制”，如图7-24所示。

方法二：手动新建

点击菜单栏文件

→

新建，或点击快速访问工具栏的新建按钮，项目命名为“星－三角减压启动控制”，如图7-24所示。7.5PLC在工业控制中的应用

4.硬件组态

硬件组态的目的是在软件中搭建与实际设备一致的虚拟系统。

（1）打开系统块双击项目树中的“系统块”，或点击导航栏的“系统块”按钮，打开“系统块”界面确认通信端口的参数为默认值（参考本书4.5.4节内容），并添加设备。

（2）组态CPU

在系统块表格第一行下拉菜单中点击CPUST20（DC/DC/DC），选择CPUST20，如图7-25所示。系统自动分配输入起始地址为I0.0，输出起始地址为Q0.0。

（3）组态信号板

在第二行下拉菜单中点击SBAQ01，选择SBAQ01模拟量输出信号板，如图7-26所示。

（4）组态扩展模块

在第三行下拉菜单中点击EMAE04，选择EMAE04模拟量输入模块，如图7-27所示。系统自动分配通道地址为：AIW0、AIW2、AIW4、AIW6。

（5）保存组态点击“系统块”界面右下方的“确定”按钮，保存硬件组态（恢复到主界面）。5.编写程序（星－三角形减压启动控制）

控制要求：•按下正转启动按钮（I0.0），电机运行（Q0.0输出）；•按下停止按钮（I0.1），电机停止；•具有自锁功能。

编程步骤：

（1）打开主程序

打开项目树中的“程序块”，双击主程序（MAIN），进入编程界面。

（2）编写梯形图

使用梯形图编辑器编写带自锁的启停程序，梯形图程序如图7-28所示。

（3）保存程序

点击文件

→

保存，命名为“星－三角减压启动控制”。7.5PLC在工业控制中的应用

图7-22继电器方式启动接线原理图7.5PLC在工业控制中的应用

图7-23基于PLC启动控制接线原理7.5.1电动机星形～三

角形减压启动控制

图7-22中，电动机由接触器KM1、KM2、KM3控制，其中KM3将电动机定子绕组连接成星形，KMKM2将电动机定子绕组连接成三角形。KM2与KM3不能同时吸合，否则将产生电源短路。在程序设计过程中，应充分考虑由星形向三角形切换的时间，即由KM3完全断开（包括灭弧时间）到KM2接通这段时间应锁定住，以防电源短路。图7-28电动机Y-△减压启动控制梯形图程序7.5.1电动机星形～三

角形减压启动控制图7-30

程序运行状态6.程序下载与调试

（1）设置通信

使用以太网线连接电脑与CPUST20。点击软件中的“通信”，搜索设备并建立连接，如图7-29所示。

（2）下载程序

点击工具栏“下载”按钮，选择目标设备，点击“下载”。

（3）运行与监控

点击“RUN”按钮将CPU模式开关拨至RUN。点击“程序状态”按钮，观察程序运行状态，如图7-30所示。•

按下I0.0，Q0.0对应灯点亮；•

按下I0.1，Q0.0对应灯熄灭。7.5.2顺序控制设计法应用举例

顺序控制设计法是PLC梯形图程序设计的常用方法。所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先归档的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地进行操作。顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种图形，也是设计PLC顺序控制程序的有力工具。采用顺序功能图设计时，可根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步地按照顺序动作。每一步代表一个控制任务，用方框表示，顺序功能图的要素包括初始步、活动步、有向连线、转换和转换条件。返回7.5.2顺序控制设计法应用举例1．项目介绍

现有一台机加工设备，由油泵电机、溢流阀、主轴电机组成。油泵电机必须先得电，溢流阀再工作，最后主轴电机才可以启动。（1）3个机构顺序启动，按下按钮SB1，油泵电机M1启动运行。（2）3s后，顺序启动溢流阀，然后启动主轴电机M2，直至3个机构全部启动运行。（3）按下停止按钮SB2，主轴电机M2停止运行。（4）5s后，逆序停止前一台电机，直至3个机构全部停止运行。（5）按下紧急停止按钮SB3，所有机构立即停止。返回7.5.2顺序控制设计法应用举例2．硬件描述与接线

主要控制硬件采用CPUST20（DC/DC/Rly）、常开和常闭按钮、接触器与继电器。I/O分配表见表7-7，硬件连接电路如图7-31所示，顺序功能图如图7-32所示。3．软件设计

顺序启停控制梯形图如图7-33所示。返回输入信号输出信号启动按钮（SB1）I0.0油泵电机Q0.0停止按钮（SB2）I0.1溢流阀Q0.1紧急停止按钮（SB3）I0.2主轴电机Q0.2表7-7

I/O分配表7.5.2顺序控制设计法应用举例图7-31

硬件连接电路7.5.2顺序控制设计法应用举例图7-32

顺序功能图7.5.2顺序控制设计法应用举例图7-33

顺序启停控制梯形图第七章课堂练习

某轧钢厂的成品库可存放钢卷1200个，因为不断有钢卷进库、出库，需要对库存的钢卷数进行统计。当库存数低于下限200时，指示灯HL1亮；当库存数大于1000时，指示灯HL2亮；当达到库存上限1200时，报警器HA响，停止进库。写出I/O分配表，画出I/O接线图并设计梯形图程序。第7章习题与思考题

7-1简述PLC控制系统设计的基本原则。7-2.按下启动按钮I0.0，Q0.5控制的电机运行30s，然后自动断电，同时Q0.6控制的制动电磁铁开始通电，10s后自动断电。设计梯形图程序。7-6用接在I0.0输入端的光电开关检测传送带上通过的产品，有产品通过时，I0.0为ON，如果在10s内没有产品通过，由Q0.0发出报警信号，用I0.1输入端外接的开关解除报警信号，画出梯形图。返回本章结束，休息一下！电气控制与PLC应用

—基于S7-200SMARTPLC（第5版）

（第8章）第8章S7-200SMARTPLC的通信与应用

S7-200SMARTPLC的通信基础（概念、端口与接口）；自由口通信、ModbusRTU通信、USS协议通信的原理与应用；以太网通信、开放式用户通信（OUC）、PROFINET通信、ModbusTCP通信的配置与实操。学习目标：

教学内容：

8.1S7-200SMARTPLC的通信基础

8.2自由口通信

8.3ModbusRTU通信

8.4S7-200SMART与变频器的USS协议通信

8.5S7-200SMARTPLC之间的以太网通信

8.6开放式用户通信

8.7PROFINET通信

8.8ModbusTCP通信第7章PLC控制系统设计与应用8.1S7-200SMARTPLC的通信基础

返回8.1.1通信相关基本概念1.数据传输方式(1)并行通信与串行通信①并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收。并行通信传递数据快，但由于一个并行数据有多少位二进制数就需要多少根传送线，所以通常用于近距离传输。在远距离传输时，会导致线路复杂，成本高。②串行通信：所传送的数据按顺序一位一位地发送或接收。串行通信只需一根到二根传输线，在长距离传送时，通信线路简单且成本低，但传递速度比并行通信速度低，故常用于长距离传送且速度要求不高的场合。8.1.1通信相关基本概念

（2）同步通信和异步通信①异步通信：异步传送也称起止式传送，它是利用起止法来达到收发同步的。在异步通信中，数据是一帧一帧（每帧包括一个字符代码或一个字节数据）的传送。在帧格式中，传输一个字符有四部分组成：起始位、数据（字符）、奇偶校验位和停止位，首先传送的起始位由“0”开始；然后是编码的字符，通常规定低位在前，高位在后，接下来是校验位（可省略）；最后是停止位“1”（可以是1位、1.5位或2位）表示字节的结束。例如，传送一个ASCII字符（用8位表示1个字符），选用１位停止位，那么传送这个７位的ASCII字符就需11位，其中包含1位起始位、1位校验位、１位停止位和８位数据位。8.1.1通信相关基本概念

（2）同步通信和异步通信②同步传送：同步传输在数据开始处使用1到2个同步字符来指示。由定时信号（时钟）来实现收发端同步，一旦检测到与规定的同步字符相符合，接下去就连续按顺序传送数据。在这种传送方式中，数据以一组数据（数据块）为单位传送，数据块中每字节不需要起始位和停止位，因而就克服了异步传送效率低的缺点，但同步传送所需的软、硬件价格是异步传送的8～12倍。因此通常在数据传递速率超过2000bit/s的系统中才采用同步传送方式。8.1.1通信相关基本概念

2.数据传送方向数据在线路上传送的方向可分为单工、半双工和全双工通信方式三种。如图8-2所示。（1）单工通信方式：数据的传送始终保持同一个方向，而不能进行反向传送，如图8-2(a)所示。其中A端只能作为发送端发送数据，B端只能作为接收端接收数据。（2）半双工通信方式：信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送，如图8-2(b)所示。其中A端和B端都具有发送和接收的功能，但传送线路只有一条，或者A端发送B端接收，或者B端发送A端接收。（3）全双工通信方式：能在两个方向上同时发送和接收。8.1.1通信相关基本概念

3.开放系统互连参考模型国际标准化组织（ISO，InternationalStandardOrganization）于1978年提出了开放系统互连(OSI，OpenSystemsInterconnection)参考模型，它所用的通信协议一般为7层，如图所示。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层8.1.1通信相关基本概念