可编程序控制器原理与应用基础 第3版229

大连理工大学1主教材：目录第1章

可编程序控制器概述第2章可编程序控制器的基本原理第3章S7-200SMART的硬件系统第4章S7-200SMART的指令系统第5章

可编程序控制器程序设计基础第6章

可编程序控制器的通信及网络第7章

可编程控制器编程系统及编程软件第8章

可编程控制器编程基础实验第9章

可编程控制器编程综合实验大连理工大学电气工程学院第1章可编程序控制器概述1.1可编程序控制器的由来与定义1.2可编程序控制器的特点与功能1.3可编程序控制器的发展与应用1.4国内外品牌可编程序控制器简介大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院41.1可编程序控制器的由来与定义一、PLC的由来◆

传统继电器接触器控制系统的缺点：体积庞大、可靠性差、响应慢、功耗高、噪音大，依靠硬连线实现的逻辑关系，功能简单而固定，缺乏通用性和灵活性。◆

美国GM公司提出十条指标：1）编程简单、可以在现场修改程序；2）维护方便、最好是插件式的结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）可以将数据直接输入计算机；56）在成本上能与继电器控制系统竞争；7）输入可以是交流115V；8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；9）在功能扩展时，原系统只有很小的变更；10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。◆

1969年，美国DEC公司研制出世界上第一台可编程序控制器。

大连理工大学电气工程学院6二、PLC的定义（IEC）可编程序控制器是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。大连理工大学电气工程学院7三、PLC的主要性能指标和分类1.可编程序控制器的主要性能指标

（1）输入/输出点数（I/O点数）（2）存储容量（3）扫描速度（4）编程指令的种类和条数（5）扩展能力和功能模块种类2.PLC的分类（1）按结构形式分类（2）按数字量I/O点数分类（3）按功能分类大连理工大学电气工程学院8四、PLC系统的硬件CPU模块、电源模块、信号模块（I/O接口）、功能模块、通信模块、存储器、编程器、人机界面；特殊功能模块、智能模块。8大连理工大学电气工程学院文本显示器主机(CPU)编程器触摸屏91.2可编程序控制器的特点与功能一、PLC的特点

1.可靠性高、抗干扰能力强

硬件措施+软件措施2.功能完善、硬件配套齐全、通用性强3.编程方法简单、容易掌握4.设计容易、安装快捷、维护方便5.体积小、重量轻、功耗低6.各公司的PLC互不兼容大连理工大学电气工程学院10二、PLC的主要功能1.逻辑控制2.定时与计数控制3.数据处理4.步进控制5.运动控制6.过程控制7.通信与网络控制8.监控功能大连理工大学电气工程学院用PLC的与/或/非指令取代继电器触点的串并联等逻辑连接，实现开关量的逻辑和顺序控制用PLC的定时器、计数器指令取代时间继电器数据传送、比较、移位、数码转换、编码、译码等指令来实现数据的采集、分析和处理步进指令取代由硬件构成的步进控制器等用高速计数器和位置控制模块等来控制步进电动机或伺服电动机通过A/D和D/A转换，用PLC的PID指令（或PID模块）对生产过程中模拟量进行闭环控制通过各种通信模块能够将PLC与PLC、PLC与上位计算机之间联结成一个网络11三、PLC与其他控制系统的比较1.PLC与继电器控制比较大连理工大学电气工程学院122.PLC与单片机控制系统的比较

◆单片机体积小、价格低廉，具有较强的通用性和适应性，一般用于数据采集、数据处理和工业控制。◆

PLC使用简单、方便，后期维护也很容易，但价格贵、体积大，特别适合于控制逻辑或者工艺流程需要经常变动的、小批量生产的系统，能使系统达到最佳性价比。3.PLC与微型计算机控制系统的比较

◆

PLC是一种用于工业自动化控制的专用微机控制系统，◆微机系统因其强大的系统软件和种类繁多的应用软件，具有更强的通用型，可以应用于任何场合。◆在一个联网运行的分布式控制系统DCS中，PLC将集中于完成控制功能上，微机则集中于信息处理上，它们相辅相成，各用所长。大连理工大学电气工程学院131.3可编程序控制器的发展与应用一、PLC的发展概况◆早期的PLC是以准计算机的形式出现的。◆自采用微处理器作为PLC的中央处理单元，使PLC获得了巨大的发展，其应用日趋普及。◆开发了大型机和超小型机，使PLC能实现更大规模的工业控制，也为小型应用提供了更价廉的产品。二、PLC的发展趋势（1）高速化与大容量

（2）超小型化与超大型化（3）网联化与标准化

（4）模块化与智能化（5）编程语言和编程工具的多样化和标准化14三、PLC在中国的应用概貌◆经过30几年的发展和应用，PLC在中国已经成为具有最大市场的工控产品。◆

行业标准体系逐步完善，随着本土企业的不断发展，

在产品质量等方面不断提高，加之价格的优势，

国产PLC竞争力，成为加速进口替代的重要因素。

◆国内大中型企业特别是工业制造业的技术改造和设备升级换代，再次为PLC产品提供了巨大的市场。◆PLC的应用行业十分广泛，应用最多的主要包括冶金行业、汽车制造业、化工行业、轨道交通以及电力行业等。◆智能电网的建设为PLC开辟了广阔的前景和巨大的市场。◆物联网的发展，将会极大地拓展PLC的应用领域，使PLC获得更大的市场份额。14大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院151.4国内外品牌可编程序控制器简介一、我国主要品牌的可编程序控制器1.傲拓科技公司的PLCNA通用型PLC系列、NA300中型PLC、NA2000PLC大连理工大学电气工程学院162.和利时公司

PLCLM3107CPU模块LM3108~3109CPU模块LK207

CPU模块16LM/LE系列小型PLC、LK大型PLC大连理工大学电气工程学院173.合信公司的PLC17“COTRUST”（科创思）PLC品牌①CTSC-100系列小型PLC②TH200系列小型以太网PLC③CTSC-200系列小型PLC④CTH300系列中大型PLC⑤CTMC系列运动控制PLC大连理工大学电气工程学院184.台达公司

PLC小型PLC18小型DVP系列、高性能模块化泛用型AS系列和模块化中型AH500系列以及OMC系列模块式中型机大连理工大学电气工程学院195.信捷电气公司

PLC19XD/XC系列小型PLC、XL系列薄型卡片式PLC、XS3和XG系列中型PLC大连理工大学电气工程学院20二、国外主要品牌的可编程序控制器S7-200系列S7-200SMART系列

1.西门子公司的PLC(1)S7-200与S7-200SMART系列PLCS7-200SMART的主要特点：信号板、集成了MicroSD卡插槽、标配以太网接口、优化了编程软件。大连理工大学电气工程学院21S7-1200系列S7-1200系列与S7-200系列的区别

(2)S7-1200系列PLC大连理工大学电气工程学院22S7-400系列PLCS7-300CPU

(3)S7-300系列和S7-300系列PLC中型和大型可编程序控制器，采用模块式大连理工大学电气工程学院232.A-B公司的PLCSLC-500主要系列：MicroLogix系列PLC、SLC-500系列PLC、PLC-5系列PLC、Logix系列PLC等。MicroLogix系列PLC大连理工大学电气工程学院243.三菱公司的PLCFX3G系列

FX3U系列FX2N系列第2章可编程序控制器的基本原理2.1可编程序控制器的基本结构2.2可编程序控制器的各组成部分2.3可编程序控制器的工作原理2.4可编程序控制器的编程语言大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院262.1可编程序控制器的基本结构一、整体式

PLC大连理工大学电气工程学院27二、模块式PLC大连理工大学电气工程学院282.2可编程序控制器的各组成部分一、中央处理单元◆功能：读入现场状态、控制信息存储、解读和执行用户程序、输出运算结果、执行系统自诊断程序以及与计算机等外部设备通信。◆由大规模或超大规模集成电路微处理器构成。◆由对于小型PLC，其CPU单元与存储器、输入/输出接口电路以及通信端口是集成在一起的，构成PLC的主机。二、存储器◆类型：ROM、RAM、PROM、EPROM、EAROM、EEPROM。◆划分：系统程序存储器、用户程序存储器、工作数据存储器。大连理工大学电气工程学院29三、输入/输出接口电路

大连理工大学电气工程学院301.数字量输入接口电路(1)直流输入接口电路大连理工大学电气工程学院311.数字量输入接口电路(2)交流输入接口电路大连理工大学电气工程学院322.数字量输出接口电路(1)晶体管输出接口电路大连理工大学电气工程学院332.数字量输出接口电路(2)双向晶闸管输出接口电路大连理工大学电气工程学院342.数字量输出接口电路(3)继电器输出接口电路大连理工大学电气工程学院353.模拟量的输入与输出(1)模拟量输入接口电路3大连理工大学电气工程学院36(2)模拟量输出接口电路大连理工大学电气工程学院37四、外部设备

1.编程装置

分为简易编程器和智能编程器两种。2.人机界面实现操作人员与PLC控制系统之间的对话。3.外存储器

4.通用打印机模块大连理工大学电气工程学院38高速计数器模块、通信模块、温度测量模块、闭环控制模块、运动控制模块、BASIC模块。五、智能模块六、电源模块PLC的工作电源为开关式直流稳压电源。开关电源体积小、重量轻、效率高、抗干扰能力强，对电网电压的稳定性要求不高。开关电源主要为PLC内部电路供电，有的PLC也能向外部提供直流电源。大连理工大学电气工程学院392.3可编程序控制器的工作原理一、扫描工作方式每一个周期要按部就班做完全一系列相同的工作，与是否有输入或输入是否变化无关。大连理工大学电气工程学院40二、扫描工作过程1.输入采样阶段2.程序执行阶段3.处理通信请求4.执行CPU自诊断测试5.输出刷新阶段大连理工大学电气工程学院41三、PLC的输入/输出滞后现象影响输入/输出响应滞后的主要因素有：1）输入延迟时间。2）扫描周期。扫描周期越长，输出滞后就越严重。3）输出延迟时间。主要是输出继电器等执行机构有机械滞后。4）程序语句的安排，影响程序执行时间。大连理工大学电气工程学院42程序语句的安排，影响程序执行时间：大连理工大学电气工程学院43四、PLC的脉冲捕捉功能(1)有无脉冲捕捉功能的区别大连理工大学电气工程学院44(2)正负脉冲均能捕捉大连理工大学电气工程学院45(3)脉冲捕捉功能的设置方法大连理工大学电气工程学院46五、PLC的输入滤波功能(1)输入滤波功能的设置1.数字量滤波

大连理工大学电气工程学院47(2)数字量输入滤波时间的设置大连理工大学电气工程学院482.模拟量滤波大连理工大学电气工程学院492.4可编程序控制器的编程语言一、PLC软件的基本概念◆由系统软件和用户程序两大部分组成。◆用户程序：主程序、子程序和中断程序。◆

S7-200CPU提供了SIMATIC和IEC1131-3两种指令集。◆

SIMATIC指令集中提供了使用三种编程语言的编辑器：语句表（STL）编辑器梯形图（LAD）编辑器功能块图（FBD）编辑器大连理工大学电气工程学院50二、梯形图LAD大连理工大学电气工程学院51三、语句表STLS7-200SMART的语句表：FX2NPLC的语句表：大连理工大学电气工程学院52四、功能块图FBD

用类似于数字电路中的逻辑门等图形符号组成的逻辑盒指令来表示命令的图形语言。大连理工大学电气工程学院53五、变量的数据类型

实数的格式：PLC的用户程序中要用到许多变量，这些变量在编程时必须指明变量的数据类型。大连理工大学电气工程学院54数据类型检查与等价数据类型：第3章S7-200SMARTSMARTPLC

的硬件系统3.1S7-200SMARTSMARTPLC

硬件系统的组成3.2S7-200SMARTSMART

CPU数据存储器及其寻址方式3.3扩展I/O模块的寻址大连理工大学电气工程学院大连理工大学电气工程学院563.1S7-200SMARTPLC

硬件系统的组成STEP7-Micro/WINSMART以太网电缆S7-200SMARTSMARTCPU最小S7-200SMARTPLC系统组成示意图大连理工大学电气工程学院57一、S7-200SMARTCPU模块

中央处理单元+数字量I/O点+电源等。大连理工大学电气工程学院581.CPU

模块的型号及主要技术指标用户存储器：20~50KB内置数字量I/O点数：24DI/16DQ~36DI/24DQ扩展模块数量：0~6个信号板：0~1个功耗：18~25W大连理工大学电气工程学院592.通信端口和扩展I/O端口

以太网通信端口I/O端口3.状态指示灯及CPU工作模式设置指示输入和输出的逻辑状态、运行状态RUN、停止状态STOP、事故状态ERROR大连理工大学电气工程学院60604.存储卡

S7-200SMARTCPU支持使用通用的microSDHC卡（4GB~16GB）大连理工大学电气工程学院6161三、扩展模块与信号板1.数字量输入和输出扩展模块①数字量输入扩展模块：EMDE08、EMDE16②数字量输出扩展模块：EMDT08、EMDR08......③数字量输入/输出扩展模块：

EMDT16、EMDR16……大连理工大学电气工程学院6262SBDT04、

SBAE01、SBAQ015.通信模块和电池信号板EMDP01、SBBA01

4.数字量信号板和模拟量信号板3.热电偶扩展模块和热电阻扩展模块

2.模拟量I/O扩展模块①模拟量输入扩展模块：

EMAE04、EMAE08②模拟量输出扩展模块：EMAQ02、EMAQ04③模拟量输入/输出扩展模块：

EMAM03、EMDR06EMAT04、EMAR02、EMAR04大连理工大学电气工程学院6363四、工作电源及电源需求核算

1.内部直流电源提供5VDC和24VDC两种直流电压；

为CPU、扩展模块和信号板供电，

并可满足其它24VDC用户的用电需求。如果CPU模块和扩展模块的24VDC电源总需求

超出了CPU模块24VDC的额定电流，

则必须额外再增加一个外部24VDC电源来为

扩展模块的I/O点等供电。大连理工大学电气工程学院64642.电源需求核算实例核算不合格：CPU模块的24VDC电源能够提供的电流（300mA）小于所有I/O

点的需求电流（392mA）。大连理工大学电气工程学院65653.2S7-200SMART

CPU

数据存储器及其寻址方式(1)输入映像寄存器I；(2)输出映像寄存器Q；(3)模拟量输入AI(4)模拟量输出AQ(5)变量存储器V；(6)位存储器M；(7)特殊存储器SM；(8)定时器T；(9)计数器C；(10)高速计数器HC；(11)序控制继电器S；(12)累加寄存器AC；(13)局部存储器L。数据存储器被划分为以下一些类型的存储区：大连理工大学电气工程学院66661.输入映像寄存器I二、数据存储器的功能及其直接寻址·位寻址：I［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：I［数据长度］［起始字节地址］大连理工大学的电气工程学院67672.输出映像寄存器Q

·位寻址：Q［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：Q［数据长度］［起始字节地址］大连理工大学电气工程学院68683.模拟量输入寄存器AI

(1)寻址方式：AIW[起始字节地址

(偶数)](2)

模拟量输入字与输出字格式

大连理工大学电气工程学院69694.模拟量输出寄存器AQ

(1)寻址方式：AQW[起始字节地址

(偶数)](2)

模拟量输出字格式

大连理工大学电气工程学院70705.变量存储器V·位寻址：V［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：V［数据长度］［起始字节地址］大连理工大学电气工程学院71716.位存储器M·位寻址：M［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：M［数据长度］［起始字节地址］7.特殊存储器SM·位寻址：SM［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：SM［数据长度］［起始字节地址］第一个字节SMB0为标志位，例如：SM0.0：RUN监控位

SM0.1：初始脉冲

SM0.4：分脉冲时钟信号SM0.5：秒脉冲时钟信号大连理工大学电气工程学院72728.定时器T大连理工大学电气工程学院73739.计数器C

大连理工大学电气工程学院747410.高速计数器HC

大连理工大学电气工程学院757511.累加器AC

大连理工大学电气工程学院767612.顺序控制继电器S

·位寻址：S［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：S［数据长度］［起始字节地址］13.局部存储器L

·位寻址：L［字节地址］.［位号］·字节、字、双字寻址：L［数据长度］［起始字节地址］局部存储器与变量存储器的功能相似。但变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。大连理工大学电气工程学院7777三、存储器的有效范围大连理工大学电气工程学院7878S7-200SMARTCPU中的常数:1）二进制常数：2#10101001011100102）十进制常数：2015873）十六进制常数：16#3A6D9F4）ASCII码常数：

‘Textgoesbetweensinglequotes.’5）实数或浮点数：

＋1.175495E－38（正数）、－1.175495E－38（负数）说明：本教材的二进制数码采用粗体字表示，

不再前缀“2#”。例如：10101100（字节）。大连理工大学电气工程学院7979四、数据存储器的间接寻址1.建立指针大连理工大学电气工程学院80802.间接寻址方法

大连理工大学电气工程学院81811.保持性存储器五、保存和恢复数据设置CPU的存储器保持范围2.采用永久存储

器保持数据3.采用存储卡

保持数据数据保持的最大范围：10KB/2KB大连理工大学电气工程学院82823.3扩展I/O模块的寻址一、I/O点地址

分配原则①数字量I/O点的地址

总是按照一个字节

一组进行分配的。②模拟量I/O点地址总是

以2个通道（2个16位的字）

一组递增的方式来分配

存储空间的。大连理工大学电气工程学院8383二、扩展模块的地址分配实例CPU的I/O映射惯例大连理工大学电气工程学院8484扩展模块I/O点地址分配的实例大连理工大学电气工程学院8585三、扩展模块的连接方式

第4章S7-200SMARTPLC

的指令系统4.1位逻辑指令4.2定时器和计数器指令4.3比较、传送及移位指令4.4数学运算指令4.5逻辑运算指令与转换指令4.6程序控制指令4.7逻辑堆栈指令大连理工大学电气工程学院86大连理工大学电气工程学院4.1位逻辑指令一、触点指令例如：位逻辑指令是对存储器或寄存器的“位”进行操作的指令。87大连理工大学电气工程学院二、取非指令举例：将I0.0和I0.1的反变量相与的结果取非后，存在Q0.0中。取非指令没有操作数，只是改变能流的状态。能流到达取非触点时就停止；能流未到达取非触点时就通过。88大连理工大学电气工程学院三、正跳变和负跳变指令（微分指令）举例：若I0.0和Q0.0的反变量相与的结果发生从0

到1

的变化，则M0.0置1。正跳变和负跳变指令是用于检测输入信号的变化的指令，统称为微分指令。89大连理工大学电气工程学院四、置位和复位指令RV0.0,8//变量存储器从V1.0开始连续6位置0

SM1.0,8//位存储器从M1.0开始连续8位置1

置位和复位指令用于直接设置映像寄存器或存储器中二进制位的状态，而该状态不需要输入信号维持。90大连理工大学电气工程学院例4-1

阅读梯形图程序，理解位逻辑指令。91a）梯形图b）时序图大连理工大学电气工程学院例4-2分析梯形图。设初态Q0.3=Q0.4，Q0.5=Q0.6=1。92大连理工大学电气工程学院例4-3分析梯形图的工作过程。93大连理工大学电气工程学院4.2定时器和计数器指令一、定时器指令

使用定时器指令可以完成基于时间的计数功能。1.接通延时定时器指令TON2.有记忆接通延时定时器指令TONR3.断开延时定时器指令TOF

定时器号：T0~T255

预设值：PT=1~3276794大连理工大学电气工程学院定时器的分辨率（时基）与定时器号：1）定时值（延时时间）=时基×定时计数值（PT）2）最长定时值=时基×最大定时计数值(32767)95大连理工大学电气工程学院例4-4分析程序，画出时序图。96大连理工大学电气工程学院例4-5分析程序，画出时序图。97大连理工大学电气工程学院二、计数器指令1.增计数器指令CTU2.减计数器指令CTD3.增减计数器指令CTUD

计数器号：C0~C255

预设值：PV=1~3276798大连理工大学电气工程学院例4-6分析程序，画出时序图。99大连理工大学电气工程学院例4-7分析程序。100a）b）大连理工大学电气工程学院4.3比较、传送及移位指令一、比较指令101字节比较指令整数比较指令双字整数比较指令实数比较指令字符串比较指令大连理工大学电气工程学院102比较指令的使用方法:大连理工大学电气工程学院二、传送指令103大连理工大学电气工程学院三、移位指令104大连理工大学电气工程学院四、循环移位指令105大连理工大学电气工程学院例4-8分析梯形图的逻辑功能。106大连理工大学电气工程学院五、位移位寄存器指令107S_BIT指定移位寄存器的最低位，N为移位寄存器的长度，N的正负决定移位寄存器的移位方向。当N为正值时，左移位，DATA从最低位S

BIT移入，最高位移出；当N为负值时，右移位，即DATA从最高位移入，从最低位S_BIT移出。大连理工大学电气工程学院108①

字节MSB＝S_BIT的字节号＋{[(N－1)＋S_BIT的位号]

÷8}的商的整数部分②位b＝［(N－1)＋S_BIT的位号］÷8的商的余数部分最高位MSB.b的计算方法(N取绝对值参与运算):如果S_BIT是V33.5，N=±14，则MSB.b为V35.2：N=

＋14N=

－

14大连理工大学电气工程学院例4-9分析梯形图。109大连理工大学电气工程学院4.4数学运算指令一、加法指令和减法指令110大连理工大学电气工程学院二、乘法指令和除法指令111大连理工大学电气工程学院数学运算指令编程方法：112a)b)大连理工大学电气工程学院三、字节、字、双字的增指令和减指令113梯形图：IN＋1＝OUT，IN－1＝OUT语句表：OUT＋1＝OUT，OUT－1＝OUT大连理工大学电气工程学院4.5逻辑运算指令与转换指令一、与、或、异或指令114大连理工大学电气工程学院二、取反指令115大连理工大学电气工程学院逻辑运算指令举例：116大连理工大学电气工程学院三、整数的转换指令117大连理工大学电气工程学院四、译码、编码与段码指令118大连理工大学电气工程学院例4-11译码、编码与段码指令实例。119大连理工大学电气工程学院4.6程序控制指令一、有条件结束指令、暂停指令和

看门狗复位指令120大连理工大学电气工程学院二、跳转指令和标号指令121操作数：n=0~255，数据类型：WORD。JMP指令与LBL指令必须配对使用。大连理工大学电气工程学院三、循环指令122大连理工大学电气工程学院循环指令编程实例：123大连理工大学电气工程学院四、顺序控制继电器指令124LSCR指令标记一个顺序控制继电器SCR段的开始。SCRE指令标记一个SCR段的结束，是无条件结束本SCR段，其左边直接连接左母线。大连理工大学电气工程学院例4-12十字路口信号灯控制程序（部分）。125大连理工大学电气工程学院4.7逻辑堆栈指令126与装载指令

ALD或装载指令

OLD逻辑进栈指令

LPS逻辑出栈指令

LPP逻辑读栈指令

LRD装载堆栈指令

LDS大连理工大学电气工程学院ALD指令的执行过程OLD指令的执行过程LPS指令的执行过程127逻辑堆栈指令的执行过程：大连理工大学电气工程学院LPP指令的执行过程LRD指令的执行过程LDS3指令的执行过程128逻辑堆栈指令的执行过程：大连理工大学电气工程学院例4-13触点串并联逻辑关系的编程方法及运算过程。129大连理工大学电气工程学院130例4-14触点并串联逻辑关系的编程方法及运算过程。大连理工大学电气工程学院例4-15触点串并联混合连接的编程方法及运算过程。131大连理工大学电气工程学院132例4-15触点串并联混合连接的编程方法及运算过程。逻辑堆栈的变化大连理工大学电气工程学院例4-16触点串并联混合联接的编程方法及运算过程。133大连理工大学电气工程学院134例4-16触点串并联混合联接的编程方法及运算过程。逻辑堆栈的变化第5章PLC程序设计基础5.1梯形图程序的基础知识5.2典型控制功能的梯形图5.3PLC程序的移植设计法和经验设计法5.4PLC程序的顺序控制设计法5.5PLC程序的逻辑设计法大连理工大学电气工程系学院135大连理工大学电气工程系学院5.1梯形图程序的基础知识一、梯形图编程的基本规则错误正确136大连理工大学电气工程系学院梯形图的优化：137大连理工大学电气工程系学院双线圈输出实例:138大连理工大学电气工程系学院修改方案之一修改方案之二139大连理工大学电气工程系学院二、Step

7-Micro/WIN32编程规约

1.关于图形2.关于EN/ENO140大连理工大学电气工程系学院三、符号变量及符号表141a）未定义的符号b）符号的地址重叠大连理工大学电气工程系学院142c)系统自动生成的I/O符号表d)已正确定义符号大连理工大学电气工程系学院143e)同时显示符号和地址f)只显示绝对地址大连理工大学电气工程系学院四、输出点的终值设定1441）预置数字量输出点在CPU转变为STOP方式时所需要保持的值；2）设置数字量输出点在CPU转变为STOP方式时保持为运行状态转换前瞬间的值。大连理工大学电气工程系学院5.2典型控制功能的梯形图一、具有自锁和互锁功能的梯形图

1.具有自锁功能的程序145大连理工大学电气工程系学院分析程序的功能：146大连理工大学电气工程系学院2.具有互锁功能的程序147大连理工大学电气工程系学院二、定时器应用程序1.占空比脉冲信号发生器程序148大连理工大学电气工程系学院2.顺序脉冲发生器程序149大连理工大学电气工程系学院3.长延时程序150大连理工大学电气工程系学院4.用接通延时定时器实现断开延时功能程序151大连理工大学电气工程系学院5.单脉冲发生器程序152大连理工大学电气工程系学院三、计数器应用程序1.计数器与定时

器组合的定时

程序153大连理工大学电气工程系学院2.计数器组合扩大计数范围的程序154大连理工大学电气工程系学院四、微分指令应用程序1.系统时钟的读取与设置155大连理工大学电气工程系学院2.主令开关故障保护3.一个开关控制

两组设备交替工作156大连理工大学电气工程系学院5.3移植设计法和经验设计法一、移植设计法的编程1.分析原有系统的工作原理2.PLC的I/O分配3.建立元器件之间的对应关系4.设计梯形图5.程序调试157大连理工大学电气工程系学院例5-1异步电动机正反转控制。158大连理工大学电气工程系学院159方案一方案二大连理工大学电气工程系学院例5-2异步电动机Y-△起动控制。160大连理工大学电气工程系学院程序：

161大连理工大学电气工程系学院例5-3运料小车两位行程控制程序设计。二、PLC程序的经验设计法162大连理工大学电气工程系学院程序：163大连理工大学电气工程系学院例5-4送料小车的三位行程控制。164大连理工大学电气工程系学院165大连理工大学电气工程系学院例5-5设计一个密码锁程序。密码为“352”。166解：密码锁程序的I/O分配表大连理工大学电气工程系学院1672大连理工大学电气工程系学院168分析本程序是否存在安全问题？大连理工大学电气工程系学院例5-6多位送料小车定位控制的程序设计。169大连理工大学电气工程系学院170大连理工大学电气工程系学院三、实用程序两例1.异步电机正反转控制

171大连理工大学电气工程系学院172大连理工大学电气工程系学院2.异步机Y-△起动控制

173大连理工大学电气工程系学院174大连理工大学电气工程系学院5.4PLC程序的顺序控制设计法一、顺序控制设计法的设计步骤1.步（状态）的划分2.确定转换条件3.绘制顺序功能图4.编制梯形图175大连理工大学电气工程系学院二、顺序功能图的绘制176大连理工大学电气工程系学院顺序功能图的基本结构：a）单控制流d）控制流的并行分支e）并行控制流的合并b）控制流的选择性分支c）选择性控制流的合并177大连理工大学电气工程系学院彩灯控制系统的顺序功能图：178大连理工大学电气工程系学院加热炉上料控制系统的顺序功能图：179大连理工大学电气工程系学院三、单控制流的顺序控制设计法1.使用位逻辑指令的编程方法180大连理工大学电气工程系学院彩灯控制的梯形图：181123456大连理工大学电气工程系学院彩灯控制的梯形图（续）：18278910111213大连理工大学电气工程系学院加热炉自动上料控制的梯形图之一：18312345大连理工大学电气工程系学院加热炉自动上料控制的梯形图之二：184123456大连理工大学电气工程系学院2.使用顺序控制继电器指令的编程方法185小车自动送料控制系统的顺序功能图大连理工大学电气工程系学院186大连理工大学电气工程系学院四、复杂控制流的顺序控制设计法1.控制流的选择性分支控制编程实连理工大学电气工程系学院2.控制流的并行分支控制编程实例188101213大连理工大学电气工程系学院3.选择性控制流的合并控制编程实例189121516172021大连理工大学电气工程系学院4.并行控制流的合并控制编程实例19020242526293031大连理工大学电气工程系学院5.5

PLC

程序的逻辑设计法一、梯形图与逻辑函数的关系191大连理工大学电气工程系学院二、组合逻辑关系的程序设计法例5-7设计实现控制消防设备工作的梯形图程序。192大连理工大学电气工程系学院A—I0.0，B—I0.1，C

—I0.2，D

—I0.3193大连理工大学电气工程系学院例5-8设计三地控制一盏灯的梯形图程序。194大连理工大学电气工程系学院A—M0.2，

B

—M0.1，

C

—M0.0，

Q0.0—Y1、Q0.1—Y2、Q0.2—Y3。195大连理工大学电气工程系学院例5-9设计喷漆车间排风系统运行状态检测系统的PLC程序。

CP1是0.5Hz脉冲信号，CP2是2Hz脉冲信号。196大连理工大学电气工程系学院197第6章可编程序控制器

的通信及网络6.1网络通信概述6.2S7-200SMARTPLC的通信接口6.3S7-200SMARTPLC的以太网通信及实例6.3S7-200SMARTPLC的自由端口通信及实例6.5S7-200SMARTPLC的其他通信方式概述大连理工大学电气工程学院198大连理工大学电气工程学院1991996.1网络通信概述一、数据通信的几个基本概念1.并行与串行通信方式

并行通信：数据在多个信道上，以字或字节为单位同时传输的方式。

串行通信：数据在一个信道上，以位为单位按顺序发送或接收的方式。大连理工大学电气工程学院2002002.异步通信和同步通信

异步通信：数据按固定格式一帧一帧进行传送，一帧包括一个字符代码或个字节数据。每帧数据都有一个附加的起始位和多个停止位作为字符的开始标志和结束标志。

PLC一般使用串行异步通信。

同步通信：把每个完整的数据块作为整体来传输。传输时，用1～2个同步字符表示传输过程的开始，后接n个字符的数据块。由定时信号来实现收发端同步。特点：传输效率高，一般用于近距离的高速通信场合。串行异步通信格式大连理工大学电气工程学院2012013.单工通信与双工通信

单工通信：通信时，数据的传送始终保持同一个方向，不能反向传送。

半双工通信：信息流可以沿两个方向传送，但同一时刻只限于一个方向传送。

全双工通信：通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息。单工通信半双工工通信全双工工通信大连理工大学电气工程学院2022025.基带与宽带传输

基带传输：是指数据传输系统不对信号做任何调制的直接传输方式。

特点：简单可靠，通道利用率低，长距离传送衰减大。PLC网络中大多采用基带传输。

宽带传输：是把信号调制到某一频带上，以调制信号进行数据传输的方式。特点：通道利用率高，但成本高。4.数据传输速率

即波特率，表示每秒传送的二进制的位数，单位是bit/s。大连理工大学电气工程学院203203二、网络配置1.硬件配置

通信接口：PLC网络的通信接口多为串行接口。常用串行通信接口有RS-232C、RS-422A、RS-485。

通信介质：同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆及电磁波。大连理工大学电气工程学院2042042.软件配置通常分两类，一类是系统编程软件，如西门子公司的STEP-Micro/Win软件；另一类是应用软件，由用户根据开发环境和具体要求，使用不同语言编写通信程序。大连理工大学电气工程学院2052056.2S7-200SMARTPLC的通信接口1.以太网通信接口1）编程通信

2）与HMI设备通信

3）与上位机软件的OPC通信：

4）与S7-200SM