机电一体化综合设计实训教程 课件全套 第1-11章PLC 概述 - 机电液联合仿真

第1章PLC概述机电一体化综合设计实训教材PLC简介·硬件组成·编程语言·软件与调试本章导览1.1PLC简介PLC的定义、特点、基本组成与工作原理1.2S7-200系列PLC系统硬件组成S7-200与S7-200SMART、CPU224XP1.3S7-200系列PLC的编程语言梯形图LAD·语句表STL·功能块图FBD1.4—1.5编程软件与程序调试通信设置、编程下载、状态监控与状态表第一章知识结构PLC基础定义与特点·基本组成·工作原理硬件平台S7-200系列主机·CPU224XP·I/O与通信接口编程表达梯形图LAD·语句表STL·功能块图FBD工程流程通信连接·程序编译与下载·运行监控与调试1.1PLC简介PLC的定义以计算机技术为基础的工业自动控制装置内部存储程序，执行逻辑、顺序、定时、计数和算术运算通过数字量和模拟量输入/输出控制机械或生产过程主要特点结构标准化、模块化，编程方便抗干扰能力强，可靠性高，便于维护和扩展PLC控制系统的基本组成核心单元中央处理单元CPU·存储器现场接口输入接口·输出接口·模拟量接口系统支撑通信接口·电源·编程设备信号路径输入设备送入现场状态，CPU执行程序，输出接口驱动执行元件PLC的基本组成部件■

CPU

读取输入、执行用户程序、刷新输出并完成诊断■存储器保存系统程序、用户程序和工作数据■

I/O与通信接口连接按钮、传感器、执行器及上位机或网络图1.1PLC基本组成部件输入、输出接口与存储器输入接口接收按钮、限位开关、传感器等现场信号将现场电平转换为PLC内部逻辑状态输出接口根据程序结果驱动接触器、指示灯、电磁阀等负载存储器系统存储器保存系统程序，用户存储器保存控制程序和数据PLC的循环扫描工作原理■内部处理完成自检、复位监视定时器等内部任务■通信服务与编程设备或网络交换数据■输入采样与程序执行集中读取输入映像，按顺序执行用户程序■输出处理将输出映像结果集中刷新到输出端图1.2PLC工作原理S7-200与S7-200SMART■

S7-200

西门子小型可编程控制器，结构紧凑、可靠性高■

S7-200SMARTS7-200的升级系列，硬件性能和资源配置更强■课程平台教材实验以S7-200CPU224XP为主要对象图1.3S7-200PLC图1.4S7-200SMARTPLC表1.1S7-200系列功能对比（1/2）功能S7-200SMARTCPUSR40S7-200CPU226S7-200CPU224XP数字量输入24输入24输入14输入数字量输出16输出16输出10输出数字I/O映像区256位输入/256位输出128位输入/128位输出128位输入/128位输出模拟I/O映像区56输入/56输出32输入/32输出32输入/32输出允许最大的I/O扩展模块6个模块7个模块7个模块单相计数器4个200kHz6个30kHz4个30kHz+2个200kHz两相计数器—4个20kHz3个20kHz+1个100kHz表1.1S7-200系列功能对比（2/2）功能S7-200SMARTCPUSR40S7-200CPU226S7-200CPU224XP正交相计数器2个100kHz——脉冲输出—2个20kHz2个100kHz定时器总数256个256个256个计数器总数256个256个256个循环中断2个1ms分辨率2个1ms分辨率2个1ms分辨率接口2个RS-485通信口2个RS-485通信口2个RS-485通信口CPU224XP的接口与功能数字量I/O14点输入、10点输出模拟量I/O2路模拟量输入、1路模拟量输出高速与通信功能高速计数、高速脉冲输出及两个通信端口程序组织支持主程序、子程序和中断程序表1.2CPU224XP功能说明（1/2）元件名称元件符号编号范围功能说明输入寄存器II0.0～I1.5共14点接收外部输入设备的信号输出寄存器QQ0.0～Q1.1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器MM0.0～M31.7在程序内部使用，不能提供外部输出定时器T（T0～T255）T0，T64保持型通电延时1msT1～T4，T65～T68保持型通电延时10msT5～T31，T69～T95保持型通电延时100msT32，T96ON/OFF延时1msT33～T36，T97～T100ON/OFF延时10msT37～T63，T101～T255ON/OFF延时100ms表1.2CPU224XP功能说明（2/2）元件名称元件符号编号范围功能说明计数器CC0～C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HCHC0～HC5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺序控制继电器SS0.0～S31.7提供控制程序的逻辑分段变量存储器VVB0～VB5119.7数据处理用的数值存储元件局部存储器LLB0～LB63使用临时寄存器作为暂时存储器特殊存储器SMSM30.0～SM549.7CPU与用户之间交换信息特殊存储器SM（只读）SM0.0～SM29.7CPU执行时标志位的状态累加寄存器ACAC0～AC3用来存放计算的中间值1.3S7-200系列PLC的编程语言■梯形图LAD以继电器控制图为基础，直观表示触点与线圈关系，是使用最广泛的PLC编程语言■语句表STL

用助记符和操作数按语句顺序描述程序，表达紧凑，适合熟悉指令系统的人员■功能块图FBD

用功能方框连接输入与输出，表示逻辑和运算关系，便于分析复杂控制方案梯形图的基本编程要素■左、右母线能流由左向右形成逻辑路径■触点与线圈触点表示条件，线圈表示逻辑运算结果■网络程序按网络分段，每个网络完成一项相对独立的功能图1.5梯形图的基本编程要素三种编程语言的表达特点梯形图LAD适合顺序控制与开关量逻辑，便于现场人员阅读语句表STL用指令助记符编程，表达紧凑，适合熟悉指令系统的人员功能块图FBD以功能块连接关系表示运算，可与梯形图相互转换1.4STEP7-Micro/WIN32简介■软件用途用于S7-200项目创建、程序编辑、编译和下载■支持内容程序块、数据块、系统块与通信设置■调试工具程序状态监控、状态表和趋势图图1.8STEP7-Micro/WIN32主界面通信设置入口■通信功能建立计算机与S7-200PLC的在线连接■访问位置从项目树或通信工具进入通信设置■连接确认选择通信接口后刷新并识别PLC图1.9通信设置入口通信设置的基本过程选择通信接口使用PC/PPI电缆连接计算机与PLC通信口设置通信参数在通信对话框中选择适配器、端口和通信速率搜索与确认刷新并识别PLC地址，确认通信连接正常通信参数设置■通信设备选择PC/PPICable或相应适配器■参数设置本机地址、波特率和端口■核对参数一致后刷新，读取PLC型号和地址图1.10通信参数设置PLC编程与下载流程创建项目设置与读取PLC型号选择编程语言和指令集确定程序结构编写符号表编写数据块编写用户程序编译程序程序的下载、上传及清除图1.11PLC编程和下载步骤创建项目■新建或打开项目用“文件”菜单建立新项目或打开已有项目■项目结构程序块、数据块、系统块和符号表等统一管理■保存建立项目后及时保存，便于后续编译和下载图1.12创建项目PLC型号与编程方式设置型号设置通信建立后读取PLC型号，也可在系统块中手动选择编程语言可选择梯形图LAD、语句表STL或功能块图FBD指令集根据CPU类型选择对应指令集，避免不支持的指令选择编程语言和指令集■菜单设置在“工具/选项”等设置中选择编辑器语言■指令兼容指令集需与实际CPU型号一致■转换关系

LAD、STL与FBD可按软件支持情况切换或转换图1.14选择编程语言和指令集编译程序■编译目的检查语法、地址和指令使用是否正确■错误定位输出窗口显示错误数量、原因和所在位置■处理原则根据提示逐项修改，直至程序编译无误图1.15编译程序STOP模式与程序下载■下载前建立通信，将PLC切换为STOP工作模式■下载内容程序块、数据块和系统块可选择性下载■运行下载完成后切换到RUN模式，观察实际控制结果图1.17程序下载1.5程序设计与调试程序设计根据控制要求分配I/O，确定程序结构并编写各功能网络编译与下载消除编译错误后下载到PLC，进入RUN模式在线调试利用程序状态监控、数值写入和状态表观察变量安全原则调试时按设备安全要求逐步验证输入、逻辑和输出程序状态监控与状态表■程序状态监控在线显示触点、线圈和数据状态■数值写入在允许范围内向指定地址写入测试值■状态表与趋势图读取、强制或跟踪变量，观察趋势变化图1.20打开和编辑状态表教材思考题问题1工业控制PLC与车载用PLC的主要区别是什么？问题2CodeSys与西门子编程平台各自有哪些优缺点？问题3PLC控制系统的设计步骤是什么，如何进行硬件选型？本章小结PLC基础掌握PLC的定义、基本组成和循环扫描工作原理硬件认识了解S7-200系列及CPU224XP的I/O、通信与内部资源编程语言理解LAD、STL与FBD的表达形式工程操作能够完成通信设置、项目创建、编译下载和在线调试第2章PLC指令系统及应用机电一体化综合设计实训教材基本指令·功能指令本章导览2.1基本指令位逻辑指令·定时器指令·计数器指令2.2功能指令程序控制·比较与传送·移位·表功能数学运算·数据转换·中断·高速计数器学习目标掌握S7-200常用指令的格式、功能与应用能用梯形图(LAD)与语句表(STL)编写程序指令系统总体框架西门子PLC指令分两大类基本指令：对继电器、定时器、计数器类软元件做逻辑处理功能指令：数据传送、运算、变换、通信及程序控制基本指令位逻辑指令·定时器指令·计数器指令功能指令（8类）程序控制/比较传送/移位/表功能/数学运算/转换/中断/高速计数编程语言梯形图LAD与语句表STL两种语言2.1基本指令概述基本指令主要处理三类软元件继电器（位逻辑）——完成位逻辑运算与控制定时器——实现动作的延时控制计数器——累计输入脉冲个数特点能够满足一般程序设计的功能要求操作数多为“位”，表达方式：操作码+操作数2.1.1位逻辑指令概述位逻辑指令对存储器中的某一位进行运算或控制用1表示通电、0表示断电，实现位逻辑运算共包含9类指令触点取用/线圈：LD、LDN、=逻辑与、或：A、AN、O、ON电路块与/或：ALD、OLD置位/复位：S、R边沿触发：EU、ED逻辑堆栈：LPS、LRD、LPP、LDS取反/空操作：NOT、NOP立即指令（加I）触点取用指令与线圈指令■触点取用指令■LD：常开触点（取指令）■LDN：常闭触点（取反指令）■线圈指令■=：线圈驱动输出■操作数地址■I、Q、M、SM、T、C、V、S■每个逻辑运算开始时都需要触点取用指令常开/常闭触点与线圈指令逻辑与指令A/AN与指令A用于单个常开触点的串联与反指令AN用于单个常闭触点的串联操作数地址I、Q、M、SM、T、C、V、S示例LDI0.0；AI0.1；=Q0.0（两常开触点串联）逻辑或指令O/ON或指令O用于单个常开触点的并联或反指令ON用于单个常闭触点的并联操作数地址I、Q、M、SM、T、C、V、S说明单个触点的或指令可连续使用电路块与/或指令ALD/OLD■ALD电路块与■电路块（串联电路块）的串联■OLD电路块或■电路块（并联电路块）的并联■说明■每个电路块均以LD或LDN开始■可顺次使用ALD/OLD进行多个块串/并联■ALD/OLD用于电路块，A/O用于单触点电路块与/或指令置位/复位指令S/R■置位指令S■从bit开始连续N个元件置1并保持■复位指令R■从bit开始连续N个元件置0并保持■说明■具有记忆保持功能，通常成对使用■N取值范围1~255■操作数：Q、M、SM、T、C、V、S、L置位/复位指令边沿触发指令EU/ED■上升沿EU■操作数状态0→1时产生一个扫描周期脉冲■下降沿ED■操作数状态1→0时产生一个扫描周期脉冲■说明■仅在输入信号变化时有效■常与置位/复位指令联用■可启动控制程序、运算过程边沿触发指令逻辑堆栈指令LPS/LRD/LPP/LDS堆栈共有9层，按“后进先出”原则存取LPS逻辑入栈分支电路开始指令，生成一条新母线LRD逻辑读栈从新母线右侧第二个从逻辑块开始编程LPP逻辑出栈分支电路结束指令LDS装入堆栈复制堆栈第n层值到栈顶说明LPS与LPP必须成对使用，连续使用不超过9次取反指令NOT与空操作指令NOP取反指令NOT将其左边的逻辑运算结果取反空操作指令NOPN空操作，不影响程序执行N为空操作次数，范围0~255应用示例LDI0.0；=Q0.0；NOT；=Q0.1I0.0闭合时Q0.0亮，Q0.1灭（取反）立即指令（加I）功能对输入/输出点进行立即读写，不受循环扫描限制提高PLC对输入/输出的响应速度表示方法在梯形图符号内加“I”，或语句表操作码后加“I”说明立即读输入时，输入映像寄存器值不立即变化立即访问输出时，同时写物理输出点和输出映像寄存器定时器指令TON/TOF/TONR■三种工作方式■TON：通电延时定时器■TOF：断电延时定时器■TONR：保持型通电延时定时器■定时时间■T=PT×分辨率■分辨率1ms/10ms/100ms■编号T0~T255定时器指令定时器的工作原理TON/TONR输入接通时当前值从0递增，达预置值PT时定时器位为ON输入断开：TON清当前值变OFF；TONR保留当前值TOF输入接通时立即为ON；输入断开时开始计时达预置值时定时器位变OFF，停止计时预置值PT范围1~32767，当前值最大计到32767TON与TOF共用定时器号，一个号不能同时用于两者计数器指令CTU/CTD/CTUD■三种计数方式■CTU：加计数器（递增）■CTD：减计数器（递减）■CTUD：加/减计数器■预置值PV■CTU/CTD：1~32767■编号C0~C255■达预置值时状态位置1计数器指令计数器的工作原理CTU加计数器复位端R=0时，CU每个上升沿当前值加1当前值≥预置值时状态位为1，最大计到32767CTD减计数器装载端LD=1时预置值装入；LD=0时递减计数减到0时停止计数，状态位为ONCTUD加/减计数器CU加1、CD减1，达最大值/最小值时循环跳变功能指令概述：EN与ENO■功能指令■本质是功能各异的子程序■梯形图以功能框表示■框顶显示“助记符+数据类型”■EN/ENO■EN=1：执行指令■指令出错：ENO=0■IN为源操作数，OUT为目标操作数功能指令EN/ENO程序控制指令：跳转/标号跳转指令JMPn在同一程序块内跳过部分程序使其不执行标号指令LBLn跳转的目标位置，n=0~255说明跳转与标号只能在同一程序块中成对使用允许多条跳转使用同一标号，不允许重复标号跳转期间计数器停止计数，定时器保持状态程序控制指令：循环/子程序/停止循环FOR…NEXTFOR与NEXT之间的程序段为循环体，成对使用可循环嵌套，最多8层子程序调用CALL/CRET调用子程序SBR_n，执行完返回主程序停止/结束/看门狗STOP：PLC由RUN进入STOPEND/MEND：结束程序返回第一条指令WDR：看门狗复位（定时300ms）比较指令■按指定条件比较两个操作数■条件成立→触点闭合■条件不成立→触点断开■比较运算符XX■=（等于）、<（小于）、>（大于）■<=（小于等于）、>=（大于等于）、<>（不等于）■语句表■LD/O/AXXIN1,IN2比较指令数据传送指令MOV■单一传送指令■MOVB/MOVW/MOVD/MOVR■字节/字/双字/实数■功能■存储单元之间传送一个数据■传送过程中数据值保持不变■用于存储单元清零、程序初始化MOV传送指令块传送/字节交换/立即传送数据块传送BLKMOVBMB/BMW/BMD：传送N个地址的数据字节交换SWAP将输入端IN的数据高低字节互换字节立即传送BIR：立即读1字节（不更新输入映像寄存器）BIW：立即写1字节（同时刷新输出映像寄存器）移位指令（左移/右移）■左移SLB/SLW/SLD，右移SRB/SRW/SRD■将输入数据IN左移/右移N位，移出位自动补0■移出位送SM1.1，结果为零置位SM1.0移位指令示意循环移位与移位寄存器循环移位（环形移位）RLB/RLW/RLD循环左移，RRB/RRW/RRD循环右移被移出位返回到另一端空出的位置移位寄存器指令SHRB将DATA数值移入移位寄存器S_BIT指定最低位，N指定长度（≤64）和方向主要用于顺序控制程序表功能指令填表指令ATT将字型数据填写到指定表格最后，EC自动加1表中最多装入100个数据查表指令FND查找表中符合条件的字型数据所在地址CMD=1/2/3/4对应=、<>、<、>表中取数指令FIFO先进先出/LIFO后进先出数学运算指令：算术运算■算术运算+−×÷■整数/双整数/实数三种■整数、双整数除法不保留余数■增/减指令■INCB/DECB等：自动加1/减1■结果标志位■SM1.0零、SM1.1溢出、SM1.2负算术运算指令数学函数指令与逻辑运算指令数学函数指令SQRT平方根、EXP指数、LN自然对数SIN/COS/TAN三角函数操作数均为32位实数逻辑运算指令ANDB逻辑与、ORB逻辑或、XOR异或、INVB取反可对字节、字、双字操作结果为零时SM1.0置位数据转换指令：类型转换数据类型转换BTI字节转整数/ITB整数转字节ITD整数转双整数/DTI双整数转整数DIR双整数转实数ROUND四舍五入取整/TRUNC截位取整BCD码转换BCDIBCD转整数/IBCD整数转BCD说明转换指令是实现模拟量计算的基础编码、译码与段译码指令编码指令ENCO将输入字型数据最低有效位的位号编码输出译码指令DECO将字节低4位译成位号，OUT对应位置1段译码指令SEG字节低4位对应七段共阴极显示码输出用于PLC输出端外接七段数码管显示控制中断指令中断：暂停当前程序，执行中断程序后返回中断指令ENI开中断/DISI关中断ATCH连接（事件号EVENT与程序INT关联）DTCH分离/CRETI中断返回说明中断事件分时基、I/O、通信三类DISI全局关中断，DTCH单个事件关中断常用于人机互动、实时通信与高速处理高速计数器指令高速计数器：对高速事件计数不受PLC扫描时间限制定义指令HDEF为高速计数器HSC分配工作模式MODE使用指令HSCN按特殊存储器位状态组态并控制计数器说明计数器编号HSC0~HSC5支持AB正交相，可选1倍或4倍计数速率综合案例：铁块定位（如中位）的平台面向汽车刹车片检测的自动定位平台PLC+步进电机+丝杠+限位开关实现功能启动、待机、左右移动、找中位限位保护、暂停、变速、状态显示核心向M542驱动器输出脉冲/方向信号，带动丝杠滑台定位案例：主程序梯形图■主程序功能■初始化清除状态位与脉冲输出状态■启动后置位运行允许位，绿灯点亮■判断当前位置和运动方向■用到的指令■位逻辑（输入判断、输出控制）■置位/复位（状态位保持）主程序状态判断梯形图案例：限位保护与移动控制■左右移动控制■状态位切换：左移→右移→循环■Q0.0输出脉冲，Q0.1输出方向■限位保护（优先）■I0.1/I0.2触发时立即停止对应方向■避免丝杠越程，保证安全限位保护与移动控制梯形图案例：暂停/变速功能■暂停功能I0.6■停止脉冲输出，保持当前位置与状态位■解除后从原状态恢复，避免定位偏差■变速功能I0.5■切换速度标志位，改变脉冲频率■低速/高速切换，不改变方向判断暂停/变速程序梯形图案例：状态指示灯控制■绿灯Q0.2■系统运行或允许运行状态■红灯Q0.3■待机、暂停或限位保护状态■作用■快速判断系统运行/等待/保护阶段系统状态指示灯控制梯形图本章小结基本指令位逻辑指令（9类）、定时器（3种）、计数器（3种）功能指令（8类）程序控制·比较传送·移位·表功能数学运算·数据转换·中断·高速计数器学习要点掌握指令格式与功能，是编写S7-200程序的基础第3章PLC模拟量控制系统机电一体化综合设计实训教材模拟量采集转换·闭环控制·PID本章导览3.1模拟量闭环控制系统模拟量采集与转换·闭环组成·PID控制3.2模拟信号的处理采样与量化·模拟量输入/输出模块3.3PID回路概念和操作回路概念·标准化·回路表·回路指令3.4PID控制实验水箱水位PID控制学习目标掌握模拟量采集转换、PID原理与回路操作3.1模拟量闭环控制系统概述PLC能接收、处理和输出A/D、D/A转换后的数字量可实现水位、压力、流量、温度、湿度等物理量的测量与闭环控制S7-200特点有专门的PID模块，用于工程项目闭环控制本章内容PID控制原理、功能指令和控制功能模拟量采集与转换■传感器+变送器■把温度、压力、流量等物理量转换为0~10V或4~20mA标准信号■PLC处理流程■A/D转换→用户程序运算→D/A转换→控制执行机构模拟量处理过程变送器的作用与分类变送器将传感器电信号转为标准量程的电流或电压信号转换为电流信号具有恒流源性质，适合远程传输分类四线制：两根电源线+两根信号线二线制：电源线与信号线共用闭环控制系统组成■四个基本环节■PLC（控制器）、执行器、被控对象、传感器■负反馈原理■传感器反馈→与给定值比较→偏差→控制信号→驱动执行器■使被控量趋近给定值，实现稳定控制闭环控制系统设定值PID控制原理■PID是应用最广、最成熟的控制算法■比例P、积分I、微分D分别与误差、误差积分、误差微分成正比PID控制框图PID控制的数学表达式M(t)=Kp·e+Ki·∫edt+Kd·de/dtM——PID运算的输出（时间t的函数）e——控制回路的偏差（输入参数）Kp——比例运算系数Ki——积分运算系数Kd——微分运算系数实质针对被控参数PV与期望值SP的偏差e进行运算P/I/D三环节的作用比例环节P迅速反映偏差、减小偏差，但不能消除偏差Kp加大易引起系统不稳定积分环节I只要有偏差就产生控制作用，直至消除稳态误差积分太强会使超调加大、出现振荡微分环节D减小超调、克服振荡、加快响应、改善动态性能Kd过大也会使系统不稳定PID控制器的设计步骤步骤一：确定控制器结构自平衡对象：用含积分环节的控制器（PI、PID）无自平衡对象：用不含积分环节的控制器（P、PD）有滞后性质的对象：加入微分环节步骤二：整定PID参数理论计算法：扩充临界比例系数法、扩充响应曲线法工程整定法：试凑法（经验口诀、参数对比）3.2模拟信号的处理三个关键方面模拟信号到数字信号的转化（A/D转换）模拟量输入模块模拟量输出模块A/D转换包含两个过程采样：等间隔取N个时间点的值量化：连续取值近似为有限离散值采样与量化■采样■等间隔取N个时间点，取得模拟信号在该点的值■量化■将连续取值近似为有限离散值，分辨率由位数决定采样与量化示意图奈奎斯特采样定理采样点N的大小决定采样信息的准确度需满足奈奎斯特采样定理定理内容采样频率fs至少是信号频率f的2倍，即fs≥2f量化分辨率由模拟量寄存器的位数决定位数越高，分辨率越高，采样数据越精准量化公式y=(x−xL)/(xH−xL)×(yH−yL)+yLx——转换对象，y——转换结果xH/xL——转换对象上限/下限yH/yL——转换结果上限/下限意义把连续信号线性映射到有限的离散取值范围模拟量输入模块EM231功能将输入的模拟量信号转化为数字量结果存入模拟量输入映像寄存器AI中规格有4路和8路模拟量输入2种电压输入：0~5V、0~10V、±5V、±2.5V电流输入：0~20mA数据格式1个字16位，有效位12位，左对齐AIW数据格式■单极性格式■最高位符号位，低3位精度位（连续0）■双极性格式■最高位符号位，低4位精度位（连续0）■左对齐■12位有效数据尽量往高位移动AIW数据格式模拟量输出模块功能将AQ中数字量转换为驱动执行元件的模拟值输出量程电压-10~10V，电流0~20mA数据格式AQ以字（16位）存取，低4位为精度位（连续0）装载数据字前低4个0被截断，不影响输出AQW数据格式与模拟量地址数据格式电流输出：最高位符号位，低4位精度位电压输出：最高位符号位，低4位精度位地址规则模拟量值范围0~32000，精度12位地址必须从偶数字节开始输入AIW0、AIW2、AIW4…；输出AQW0、AQW2…3.3.1PID回路概念PID回路工业控制应用中的反馈控制回路S7-200支持8条PID回路可用8条PID指令实现8个回路的PID运算指令格式PIDTBL,LOOP（TBL回路表起始地址，LOOP回路号0~7）不同PID指令不能使用相同回路编号PID正作用与反作用正作用输出随被调量增高而增高、减少而减少例：电加热温控（加热功率增加→温度升高）反作用输出随被调量增高而降低例：制冷压缩机（功率增加→温度降低）增益取值正作用增益取正数，反作用增益取负数气开阀正作用、气关阀反作用回路输入值转换及标准化输入标准化（16位整数→浮点实数→0.0~1.0）ITDAIW0,AC0//整数转双整数DTRAC0,AC0//双整数转实数标准化公式标准值=原值/值域+偏置单极性：0.0~1.0（偏置0.0），值域32000双极性：0.5上下（偏置0.5），值域64000回路输出值的转换输出转换（0.0~1.0→标定实数→16位整数）标定值=(输出值−偏置)×值域单极性偏置0.0，双极性偏置0.5转换指令序列ROUNDAC0,AC0//实数转32位整数DTIAC0,LW0//32位转16位整数MOVWLW0,AQW0//写入模拟输出寄存器回路输出变量操作过程变量PV与给定值SPPID运算的输入值，回路表中只能被读不能改写输出变量Mn由PID运算产生，限定在0.0~1.0之间每次运算完成后更新回路表输出值积分项前值MX输出超范围时按公式调整，限制在0.0~1.0PID控制方式：自动/手动自动模式PID盒接通时执行PID运算手动模式PID运算不执行无扰动切换使能位检测到正跳变（0→1）时，手动无扰动切换到自动切换前需把手动输出值填入回路表输出栏切换时置SPn=PVn、MX=MnPID回路表偏移地址参数（域）数据说明0过程变量PVn0.0~1.0之间4设定值SPn0.0~1.0之间8输出Mn0.0~1.0之间12增益Kc比例常数，可大于0或小于016采样时间Ts单位：秒（正数）20积分时间T单位：分钟（正数）24微分时间Td单位：分钟（正数）28积分项前值MX0.0~1.0之间32过程变量前值PVn-1上一次PID指令时的过程变量PID回路指令■指令格式：PIDTBL,LOOP■TBL：回路表起始地址（VB字节）■LOOP：回路号0~7■使用注意■使用前必须建立回路表■PV、SP须在0.0~1.0之间■必须在定时中断程序中使用■运算错误时SM1.1置1PID回路指令格式3.4PID控制实验：水箱水位■控制要求■被控参数：水箱水位（单极性模拟量）■设定值：满水位60%=0.6■输出：控制进水调节阀开度0~100%■要求■水位维持在设定值，快速消除余差水箱水位PID控制示意图PID参数设置初始参数增益Kc=0.5积分时间T=35min微分时间Td=20min采样时间Ts=0.2s（定时中断周期200ms）参数影响K增大、T减小、Td增大→输出增大、调节增强但系统不稳定性也随之增加，需不断调整PID控制回路的编程步骤1.指定回路表首地址（设为VB200）2.写入参数SPn→VD204、增益→VD212、采样时间→VD216积分时间→VD220、微分时间→VD224，输出由VD208输出3.设置定时中断初始化PID指令须在定时中断程序（事件号9或10）中使用4.读取AIW0，标准化后写入VD2005.执行PID回路运算指令6.输出VD208转换后送AQW2思考与应用思考1：PID参数整定控制效果不稳定时如何整定参数达到控制性能？理论计算法/工程整定法（试凑法）思考2：闭环光照控制系统设计亮度可调的闭环光照控制系统传感器用光敏电阻，控制对象为LED灯本章小结模拟量闭环控制采集转换：传感器/变送器→A/D→D/APID控制：比例P+积分I+微分D闭环组成：控制器/执行器/对象/传感器模拟信号处理与PID回路采样量化+EM231输入模块+输出模块回路标准化0.0~1.0、回路表（9参数）、PID指令应用：水箱水位PID控制实验第4章

PLC组网与通信长安大学

张军CHANG’ANUNIVERSITY主要内容■4.1网络通信的基本概念4.2网络通信指令4.3PLC点对点通信实验■■CHANG’ANUNIVERSITY第4章PLC组网与通信-内容概述工业控制通常由多个控制系统构成，各系统之间通过通信进行信息交互，虽然各厂家采用的网络和通信协议不同，但基本原理相同。本章以S7-200PLC为对象，先介绍网络通信基础，再介绍网络通信指令及其应用。最后通过两台PLC的点对点通信实验，理解网络组成、参数设置及数据交换过程。第4章PLC组网与通信4.1网络通信的基本概念CHANG’ANUNIVERSITY4.1.1网络通信形式-常用术语通信：设备与其他设备之间的数据交换。通信介质：双绞屏蔽电缆、同轴电缆、光纤等。波特率：通信线路每秒传输的二进制位数据个数，常用9600bps、19200bps等。通信协议：通信双方对编码、同步、传输速率、纠错和控制字符等共同遵守的约定。帧与报文：帧是字符实际传输的基本单位；多个帧组成完整数据称为报文。双绞屏蔽电缆同轴电缆光纤CHANG’ANUNIVERSITY4.1.1网络通信形式-常用术语站：能进行数据交换、连接外部通信输入/输出的物理设备；主站：可主动发起通信；从站：只能响应主站访问。站、主站、从站示意图CHANG’ANUNIVERSITY4.1.1网络通信形式-并行传输与串行传输并行传输：一个字或字节的多位二进制数据同时发送或接收。特点：速度快、传输线多、成本较高，适合近距离传输的场合。如PLC内部的数据传输、计算机与打印机之间的数据传输等。串行传输：多位二进制数据按顺序一位一位发送或接收。特点：速度较慢，但传输线少、成本低，适合远距离的场合。如PLC系统间传输。工程应用：PLC之间的数据通信通常采用串行传输。CHANG’ANUNIVERSITY4.1.1网络通信形式-异步传输与同步传输异步传输：以字符（帧）为单位，每个字符由起始位(0)、数据位、校验位和停止位(可以是1位、2位)组成。电路简单、协议易实现，但通信效率较低。同步传输：字符内部和字符之间都保持同步，信息以数据块为单位进行传输，发送双方必须以同频率连续工作，并且保持一定的相位关系,以数据块为单位传输速度较高，但实现较复杂。异步传输数据同步传输数据CHANG’ANUNIVERSITY4.1.1网络通信形式-信息交互方式单工通信指信息始终保持一个方向传输，而不能进行反向传输。如无线电广播、电视广播等半双工通信指数据流可以在两个方向上流动，但同一时刻只限于一个方向流动全双工通信指通信双方能够同时进行数据的发送和接收。CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信-典型PLC通讯组网利用RS232C和RS485通道，可组建PLC与外部计算机的通信系统。如图4.2所示，PLC接收并处理控制信息，转化为运行状态和数据后送入计算机，由计算机分析数据、监测状态，并可修改运行参数，实现对PLC的直接控制。典型的PLC通讯组网系统CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信-S7-200通信对象与端口S7−200系统主要与以下设备可以实现以下通讯：可以连接其他S7−200CPU的通讯口组成网络；可以与S7−300/400的MPI通讯口通讯；可以连接西门子的人机界面(HMI)设备(如TD200、TP170micro、TP170、TP270等)；S7−200CPUS7−300的MPITP170CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信-S7-200通信对象与端口S7−200系统主要与以下设备可以实现以下通讯：可以通过OPCServer(PCAccessV1.0)进行数据发布；可以连接其他串行通讯设备；可以与第三方HMI人机界面通讯。OPCServerHMI人机界面CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信-S7-200通信对象与端口S7−200系列PLC的通讯方式S7−200系列PLC的通讯端口是符合PROFIBUS标准的RS-4859针D型连接器，如图所示。S7−200CPU有两个通讯口，它们可以各自在不同的模式和通讯速率下工作，分别连接到PLC上两个通讯口上的设备，不属于同一个网络。RS-485兼容9针D型端口CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信-S7-200通信对象与端口西门子公司提供的PC/PPI电缆带RS232/RS485电平转换器，可以很方便地将PLC和PC机互联。常用的编程通讯方式有：PC/PPI电缆(USB/PT电缆)方式，连接PG/PC的USB端口和PLC通讯口；PC/PPI电缆(RS-232/PPI电缆)方式，连接PG/PC的串行通讯口(COM口)和PLC通讯口；CP(通讯处理卡)方式，连接MPI电缆和PLC通讯口。PC/PPI电缆(USB/PT电缆)CP(通讯处理卡)CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信——PPI与MPI协议S7−200支持一个或多个通讯协议，包括通用协议和公司专用协议，专用协议有PPI（点对点）、MPI（多点）、PROFIBUS、MODBUS/TCP和用户自定义协议(自由口通讯模式)等。PPI通信协议是S7-200系列PLC的传递协议，支持波特率为9600kbps、192000kbps和187500kbps，采用PC/PPI电缆用于S7-200编程和通信。CHANG’ANUNIVERSITY4.1.2组网和通信——PPI与MPI协议

MPI协议支持主-主通信和主-从通信MPI是西门子多点通信的接口，是一种适用于少数站点间通信的网络，多用于连接上位机和少量PLC之间近距离通信。MPI协议支持主-主通信和主-从通信，与S7-200CPU通信时，STEP7-Micro/WIN建立主-从连接第4章PLC组网与通信4.2网络通信指令CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1网络读（NETR）与写（NETW）指令S7-200PLC提供的通信指令有网络读写指令、发送与接收指令、获取指令与设置通信口地址指令。网络读指令(NETR)通过通信端口（PORT）接收远程设备上的数据并保存在表(TBL)中。网络写指令(NETW)通过通信端口向远程设备写入表(TBL)中的数据。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1网络读（NETR）与写（NETW）指令网络通讯协议类型SMB30.1/SMB130.1SMB30.0/SMB130.0协议类型(端口0或端口1)00点到点接口协议(PPI从站模式)01自由口协议10PPI主站模式11保留(缺省值为PPI从站模式)若使用网络读/写指令来读写其它S7-200CPU的数据，就必须在用户程序中允许PPI主站模式，此外还需使S7-200CPU作为RUN（运行）模式下的主站设备。S7-200网络通信的协议类型是由特殊继电器SMB30和SMB130的低2位决定的，其中SMB30控制自由端口0的通信方式，SMR130控制自由端口1。由表可知，只要将SMB30/SMB130的低2位设置为#10，就能允许该PLC的CPU为PPI主站模式，可执行网络读/网络写指令。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1NETR/NETW-指令格式与有效操作数

网络读写指令格式图网络读写指令的有效操作数网络读/网络写指令(NETR/NETW)的格式格式：NETR/NETW,TBL,PORT;TBL：数据缓冲区首地址；操作数可以是VB、MB、*VD或∗AC等；PORT：操作端口；单次网络读或网络写最多传输16个字节。输入/输出数据类型操作数TBLBYTEVB、MB、*D、LD、*ACPORTBYTE常数对于CPU221、CPU222、CPU224：0对于CPU224XP和CPU226：0或1CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1NETR/NETW-TBL参数与错误代码

网络读写指令的TBL参数CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1NETR/NETW-TBL参数与错误代码TBL参数的错误代码错误代码定义0无错误1时间溢出错，远程站点不响应2接收错：奇偶校验错，响应时帧或校验和出错3离线错：相同的站地址或无效的硬件引发冲突4队列溢出错：激活了超过8个NETR/NETW方框5违反通信协议：没有在SMB30中允许PPI，就试图执行NETR/NETW指令6非法参数：NETR/NETW表中包含非法或无效的值7没有资源：远程站点正在忙中(上传或下载程序在处理中)8第7层错误：违反应用协议9信息错误：错误的数据地址或不正确的数据长度A-F未用：(为将来的使用保留)CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1NETR/NETW-网络读写指令应用举例网络读写指令举例如图给出了一个实例来解释网络读/写指令的使用，一条生产线正在灌装黄油桶并将其送到四台包装机(打包机)中的一台上，打包机把8个黄油桶包装到一个纸板箱中，一个分流机控制着黄油桶流向各个打包机。4个CPU221模块用于控制打包机，一个CPU221模块安装了TD200操作器接口，被用来控制分流机。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.1NETR/NETW-网络读写指令应用举例

网络读写指令中TBL数据举例图中给出了2号站中接收缓冲区(VB200)和发送缓冲区(VB300)中的数据。S7−200使用网络读指令不断地读取每个打包机的控制和状态信息。每次某个打包机包装完100箱，分流机会注意到并用网络写指令发送一条信息清除状态字。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2发送(XMT)和接收(RCV)指令-发送发送指令(XMT)发送指令用于自由口模式，依靠通讯口发送数据接收指令(RCV)启动或者终止接收信息功能。接收操作必须指定开始和结束的条件。从指定的通讯口接收到的信息被存储在数据缓冲区(TBL)中。数据缓冲区的第一个数据指明了接收到的字节数。发送和接收指令的有效操作数如下表发送和接收指令的有效操作数。发送和接收指令的有效操作数输入/输出数据类型操作数TBLBYTEIBQBVBMBSMBSB*VD*LD*ACPORTBYTE常数对于CPU221、CPU222、CPU224：0对于CPU224XP和CPU226：0或1CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2发送(XMT)和接收(RCV)指令-发送发送指令能够发送一个字节或多个字节的缓冲区，最多为255个。下图给出了发送缓冲区的格式，如果有一个中断服务程序连接到发送结束事件上，在发送完缓冲区中的最后一个字符时，则会产生一个中断(端口0对应中断事件9，端口1对应中断事件26)。

发送缓冲区的格式CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2发送(XMT)和接收(RCV)指令-发送也可以不使用中断来执行发送指令(例如：向打印机发送信息)，直接通过监视SM4.5或者SM4.6信号判断发送是否完成。把字符数设置为0并执行XMT指令，可以产生一个BREAK状态。产生的BREAK状态，在线上会持续一段等同于以当前波特率传输16位数据所需要的时间。当BREAK完成时，产生一个发送中断并且SM4.5或者SM4.6反映发送操作的当前状态。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收控制字节与状态字节接收指令（RCV）接收指令能够接收一个字节或多个字节的缓冲区，最多为255个。图4.11给出了接收缓冲区的格式。如果有一个中断服务程序连接到接收信息完成这一事件上，在接收完缓冲区中的最后一个字符时，S7-200会产生一个中断(对端口0为中断事件23，对端口1为中断事件24)。也可通过监视SMB86(端口0)或者SMB186(端口1)来接收信息。当接收指令未被激活或者已经被中止时，这一字节不为0；当接收正在进行时，这一字节为0。接收缓冲区的格式CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收控制字节与状态字节如表中所示，接收指令允许您选择信息的起始和结束条件。使用SMB86至SMB94对端口0进行设置，SMB186至SMB194对端口1进行设置。当超限或有校验错误时，接收信息功能会自动终止。必须为接收信息功能操作定义一个起始条件和结束条件(最大字符数)。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收控制字节与状态字节CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收信息的起始条件空闲线检测：空闲时间到后，后续字符开始存入接收缓冲区。起始字符检测：接收到指定起始字符后开始一条信息。断点检测：检测到大于一个完整字符传输时间的低电平后开始接收。断点+起始字符：先满足断点条件，再寻找指定起始字符。任意字符：空闲线时间设置为0，可立即接收任意字符。CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收信息的结束条件结束方式可以单独使用，也可以组合使用：•结束字符检测：结束字符是表示信息结束的任意字符。找到起始条件后，接收指令会检查每个接收到的字符是否与结束字符匹配。若匹配，则将其存入信息缓冲区，接收结束。•字符间隔定时器：字符间隔时间是指从一个字符的结尾(停止位)到下一个字符的结尾(停止位)之间的时间。如果两个字符之间的时间间隔(包括第二个字符)超过了SMW92或者SMW192中指定的毫秒数，接收信息功能结束。接收到字符后，字符间隔定时器重新启动。使用字符间隔定时器来结束接收指令CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收信息的结束条件•信息定时器：从信息的开始算起，在经过一段指定的时间之后，信息定时器结束一条信息的接收。接收信息功能的启动条件一满足，信息定时器就启动。当经过的时间超出SMW92或者SMW192中指定的毫秒数时，信息定时器时间到。

使用信息定时器来结束接收指令CHANG’ANUNIVERSITY4.2.2RCV-接收信息的结束条件•最大字符计数：必须告诉接收指令接收字符的最大个数(SMB94或者SMB194)。当达到或者超出这个值，接收信息功能结束。即使不会被用作结束条件，接收指令要求用户指定一个最大字符个数。这是因为接收指令需要知道接收信息的最大长度，这样才能保证信息缓冲区之后的用户数据不会被覆盖。•校验错误：当接收字符的同时出现硬件信号校验错误时，接收指令会自动结束。只有在SMB30或者SMB130中使能了校验位，才有可能出现校验错误。没有办法禁止此功能。•用户结束：用户可以通过程序来结束接收信息功能，先将SMB87或SMB187中的使能位置为0，再次执行接收指令即可。这样可以立即终止接收信息功能。第4章PLC组网与通信4.3PLC点对点通信实验CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-实验内容与硬件组成（1）实验内容两台S7-200系列PLC之间通过RS232电缆(或USB接口)组成一个使用PPI协议的单主站通信网络，通过通讯实现两个PLC之间的数据交换。具体内容：将主站的I0.0~I0.7的状态映射到从站的Q0.0~Q0.7，将从站的I0.0~I0.7的状态映射到主站的Q0.0~Q0.7。（2）硬件组成通过RS232电缆(或USB接口)将两台S7-200系列PLC组成一个使用PPI协议的单主站通信网络。将主站的地址设为2，从站的地址设为6。CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-实验内容与硬件组成（3）软件设计1）通信口设置通信前需要设置自由口模式控制指令。自由口模式控制字节如下表所示，其中SMB30控制自由端口0的通信方式，SMB130控制自由端口1的通信方式。位编号(0~7)备注功能(6~7)校验选择00=不校验；01=偶校验；10=不校验；11=奇校验。(5)每个字符的数据位0=8位/字符；1=7位/字符(2~4)自由口波特率(kbit/s)000=38.4;001=19.2;010=9.6;011=4.8;100=2.4;101=1.2;110=115.2;111=57.6.(0~1)协议选择：00=PI从站模式；01=自由口协议10=PPI主站模式；11=保留CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-通信口设置当选择mm=10(PPI主站)，PLC将成为网络的一个主站，可以执行NETR和NETW指令。在PPI模式下忽略2到7位。可以使用"网络读取/网络写入指令向导"。要启动"网络读取/网络写入指令向导"，选择工具(Tools)>指令向导(InstructionWizard)菜单命令，然后从"指令向导"窗口选择"网络读取/网络写入"，如下图。网络读取/写入TBL定义CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-主站程序（2）2）主站程序及其说明主站程序如下：CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验——主站程序说明接收数据条件是“非现用”，且通讯“无错误”。CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-从站程序将接收的数据输出到Q0.0~Q0.7。这里用Q1.0来监测通讯是否有错。主站程序说明如图主站程序说明CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-从站程序3）从站程序设计说明从站具体程序如下：CHANG’ANUNIVERSITY4.3PLC点对点通信实验-实验结果与思考实验结果：主站IB0（I0.0～I0.7）可快速输出到从站QB0（Q0.0～Q0.7）；从站IB0也可快速输出到主站QB0。通过Q1.0可观察主从站通信是否发生错误；若有错误，Q1.0输出为1。思考：（1）PLC通信参数在各模块之间交互，如何将这些参数可视化？（2）比较PPI、MPI、PROFIBUS和MODBUS/TCP等通信方式的特点；若实现长距离信息传输，应如何选择通信方式？CHANG’ANUNIVERSITY第5章基于WinCC组态软件的监控系统设计CHANG’ANUNIVERSITY第5章WinCC组态监控系统设计1）认识WinCCflexible的工程界面，了解菜单栏、工具栏、项目视图、工作区域、参数区和工具箱的作用。2）掌握组态编程基本流程：更改设备类型、添加画面、添加组件、变量关联、下载程序和运行调试。3）完成跑马灯实验：PLC控制6个小灯按顺序点亮与熄灭，触摸屏负责启动和停止。4）理解上位机监控的关键：画面对象不是单独存在，必须与PLC变量地址建立对应关系。5）最终能够独立设计简单的WinCC监控画面，并在PLC台架上完成软硬件联调。CHANG’ANUNIVERSITY5.1WinCC组态软件编程步骤第5章基于WinCC组态软件的监控系统设计CHANG’ANUNIVERSITY5.1WinCC组态软件编程步骤软件作用与启动1）WinCC是常用工业组态软件，用于建立控制系统的参数监控平台。2）本章以Smart700IE触摸屏为对象，完成项目创建、设备选择和界面设计。3）使用前先确认软件运行环境，教材建议STEP7和WinCC在Windows7环境下运行。4）操作起点是启动SIMATICWinCCflexible2008，然后通过“项目—新建”建立工程。5）设备型号和版本设置正确，是后续下载、通信和触摸屏运行的基础。WinCC启动窗口与设备选择CHANG’ANUNIVERSITY5.1组态编程的主要任务1实验内容1）建立触摸屏工程，选择与实验设备一致的Smart700IE屏。2）在项目中添加监控画面，画面用于显示和控制系统参数。3）向画面中放置按钮、文本域、线等组件，并调整名称、位置和外观。4）为按钮设置事件函数，例如SetBit，用于改变PLC中的位变量。5）将WinCC变量与PLC地址绑定，实现触摸屏与PLC的数据交互。2操作步骤1）更改设备类型，保证工程设备与实际触摸屏一致。2）添加画面和组件，完成监控界面初步布局。3）新建变量并设置连接、数据类型和PLC地址。4）通过以太网（注意设置IP）下载程序到触摸屏。5）进入仿真或联机调试，检查按钮动作和变量显示是否正确。CHANG’ANUNIVERSITY5.2编程环境与界面区域第5章WinCC组态监控系统设计CHANG’ANUNIVERSITY5.2.1WinCC软件界面区域1）菜单栏和工具栏用于项目管理、画面编辑、下载与仿真。2）项目视图采用树形结构，集中管理画面、变量和连接。3）工作区域是触摸屏画面设计区，按钮和显示框都在这里布置。4）参数区域用于修改对象属性，例如颜色、文本、事件和变量关联。5）工具区提供常用对象，可直接拖拽到画面中。WinCC软件界面区域CHANG’ANUNIVERSITY5.2.2组态编程六步法更改设备类型添加画面添加组件关联变量下载程序运行调试流程说明1）如果在已有工程上修改，第一步先更改设备类型，可以节省重复建工程的时间。2）画面是监控系统的主要元素，用于显示转速、角度、方向、启停状态等工作参数。3）组件添加完成后，必须继续设置属性和事件，否则按钮只停留在界面显示层面。4）变量关联是组态监控的核心，通过PLC地址实现“触摸屏操作—PLC动作—画面反馈”。5）下载和仿真用于检查界面效果、通信参数和变量响应，发现问题后及时返回修改。CHANG’ANUNIVERSITY5.2.3更改设备类型与添加画面1）在项目视图中选中设备，右键选择“更改设备类型”。2）重新选择屏幕型号和设备版本，例如SmartLine中的Smart700IE。3）画面用于承载按钮、显示域和文本说明，可根据任务新建多个画面。4）新建画面后可修改名称，使工程结构更清楚，便于调试和维护。更改设备类型与添加项目画面CHANG’ANUNIVERSITY5.2.4添加组件与设置属性1）在工具箱中选择按钮、文本域、线等对象，拖拽到工作区域。2）组件添加后，可修改名称、位置、大小、颜色和显示文字。3）按钮类组件需要设置事件，例如“单击”或“按下”。4）事件中可加入SetBit函数，将指定PLC位变量置1。5）这种设置方式使触摸屏按钮能够真正控制PLC程序。添加组件与事件函数设置CHANG’ANUNIVERSITY5.2.5组件关联PLC变量1）变量名称是WinCC内部标识，便于画面对象调用。2）连接用于说明该变量对应哪一台PLC或通信对象。3）数据类型根据实际变量选择，例如按钮状态常用Bool。4）寻址时需要选择PLC地址范围，如M区，并填写M10.1。5）完成关联后，按钮事件可改变PLC变量，变量变化也可在触摸屏显示。新建连接、变量设置与地址绑定CHANG’ANUNIVERSITY5.2.6触摸屏连接与程序下载1）实验触摸屏为7寸Smart700IE，可采用485或网线进行程序下载。2）触摸屏与PLC通信通常通过485/PPI线缆完成。3）以太网下载时，PC与触摸屏IP地址需要处于同一网段。4）下载前应检查设备型号、传输模式、IP地址和连接线是否一致。5）若无法下载，可重新设置触摸屏IP，或断电重启后再次传送。触摸屏连接方式与网络设置CHANG’ANUNIVERSITY5.2.7程序运行与仿真调试1）点击触摸屏Transfer按键，使触摸屏进入下载等待状态。2）在WinCC中选择设备SMART700IE、传输模式和目标IP。3）下载提示出现后继续执行传送，完成触摸屏程序写入。4）程序下载后可以先进行WinCC仿真，观察按钮、变量和界面效果。5）仿真无误后再进行联机调试，减少现场接线和通信错误。下载设置、下载提示与组态界面仿真CHANG’ANUNIVERSITY5.2.8常用组件与用途组件主要作用跑马灯实验用途按钮提供人机交互操作启动、停止控制文本域显示文字、标题或说明显示实验名称和提示信息线划分界面区域分隔按钮区和显示区界面设计不需要堆砌控件，重点是让启动、停止和状态显示清楚可见。CHANG’ANUNIVERSITY5.2.9小结：WinCC与PLC的交互关系1）触摸屏画面负责“看得见”和“点得动”，但控制动作最终仍由PLC程序执行。2）按钮、文本域等画面对象必须通过变量与PLC地址相连，才能形成数据交互。3）启动类按钮通常对应M区位变量；显示类对象通常读取PLC中的状态或数值变量。4）调试时按顺序检查：设备类型、通信参数、变量地址、事件函数和PLC程序逻辑。5）这一节的操作方法将直接用于后面跑马灯实验的触摸屏启动和停止控制。CHANG’ANUNIVERSITY5.2跑马灯实验第5章基于WinCC组态软件的监控系统设计CHANG’ANUNIVERSITY5.3跑马灯实验准备1）本实验用PLC控制小灯泡按一定顺序点亮，然后再按顺序熄灭。2）触摸屏只负责启动和停止，不直接代替PLC输出。3）程序中使用多个通电延时定时器TON形成时间序列。4）跑马灯效果依赖Q0.0-Q0.5六个输出点的组合控制。5）实验重点是把PLC定时器逻辑与WinCC按钮控制对应起来。跑马灯触摸屏监控界面CHANG’ANUNIVERSITY5.3.1实验任务与I/O配置1）输入端I0.0接启动按钮，I0.1接停止按钮。2）输出端Q0.0-Q0.5分别连接灯1到灯6。3）PORT1作为触摸屏与PLC的通信口。4）系统启动后由定时器顺序触发输出端，使小灯产生跑马灯效果。5）I/O分配必须先确定，后续梯形图和触摸屏变量都要与其对应。系统I/O配置表CHANG’ANUNIVERSITY5.3.2电气原理与启动/停止逻辑1）CPU224XP输出端子连接6个小灯，公共端和24V电源按原理图连接。2）网络1用于初始化，系统启动后复位M10.0。3）网络2中I0.0控制程序开始，M10.0得电置位并自锁。4）网络3中I0.1为停止按钮，按下后M10.1得电，系统停止。电气原理图CHANG’ANUNIVERSITY5.3.3定时器顺序控制1）网络4为计时器程序，M10.0闭合后T37-T52同时开始计时。2）每个定时器的动作间隔为500ms。3）T37-T43控制单个灯逐个点亮，