西门子S7-200型PLC指令系统及编程应用PPT学习课件

1、PLC工业控制系统编程方法1逻辑设计法2图形分析法3继电转换法(经验分析法)4状态转移法5特殊方法,逻辑设计法逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开堪称逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，就可以编制出对应的控制程序。这种方法编程简便，逻辑关系一目了然，比较适合初学者。例如：水塔进水水泵=（水塔液位低+水塔进水水泵）水塔液位高水池液位低蓄水池电磁阀=（水池液位低+蓄水池电磁阀）水池液位高,图形分析法图形分析法是根据图形进行PLC控制系统程序设

2、计。常见的图形主要有流程图或时序图，然后根据相关图形设计PLC梯形图程序。时序图法特别适用于时间控制的电路，例如交通灯控制电路，对应的时序图画出后，再依时间用逻辑关系组合，就可以很方便地把电路设计出来。流程图法是用流程框图表示PLC程序执行过程以及输入与输出之间的关系。绘制出系统的流程图后，使用PLC中的步进指令进行程序设计是非常方便的。,继电转换法所谓继电转换法是将继电器的控制逻辑图直接翻译成梯形图，所以有时候也叫经验法编程，对于传统的工业技术改造常选用继电转换法。对于原有的继电器控制系统，其控制逻辑图在长期的运行中，实践已证明该系统设计合理、运行可靠。在这种情况下可采用继电转换法直接把该系

3、统的继电器的控制逻辑图转换成PLC控制的梯形图。其控制基本模式为启-保-停电路。每个启-保-停电路一般只针对一个输出，这个输出可以是系统的实际输出，也可以是中间变量。对于熟悉机电控制的人员来说很容易学会继电转换法，将继电器的控制逻辑直接翻译成梯形图。,主电路继电控制电路控制电路辅助电路主电路就是和电动机等动力装置直接连接的电路部分。控制电路是在系统中对物理负载实现控制作用的电路部分。辅助电路是系统中用于照明、指示等辅助作用的电路部分。,继电控制电路构成,主电路,控制电路,辅助电路,一、主电路改造原则,主电路一般情况下不用做任何改动。因为PLC是一种工业控制设备，只起到控制作用，不作为动力功率驱

4、动设备，所以PLC改造的继电控制电路，实际控制电动机、电磁阀、电磁铁等实际物理负载还必须依赖于接触器、继电器、功率晶体管等。继电控制电路中的主电路一般都是动力功率驱动电路，所以PLC也必须通过主电路来实现工业控制功能，故一般不需要做出改动。,二、PLC输入信号的确定,所有在控制电路中可以被人为操作或者机械影响的信号都是输入信号。将原继电控制回路的控制电路部分分离出来，将其中的外加控制信号作为PLC的输入信号。这些信号包括各种按钮、开关、传感器信号等等，它们的作用是自身的状态能够影响系统的工作状态。对于控制电路中具有相同名字的按钮、开关等信号，无论其出现多少次，使用的是常开接点还是常闭接点，只作

5、为1个PLC输入信号。,二、PLC输入信号的确定,有一台机床，它的工作台被三相交流异步电动机M拖动，可以做往复运动，其工作示意图以及继电接触控制电路如图所示。在工作台停止的情况下，按下启动按钮SB1，接触器KM1吸合，电动机M正转，工作台向左后退；当碰到后退限位开关SQ1时，KM1释放，工作台停止后退，同时KM2吸合，电动机M反转，工作台右前进；当碰到前进限位开关SQ2时，KM2释放，工作台停止前进，同时KM1吸合，工作台向左后退，如此循环往复。在工作台停止的情况下，按下启动按钮SB2，首先接触器KM2吸合，电动机M反转，工作台向右前进，然后同样作往复运动。当电动机发生过载，热保护继电器FR动

6、作、碰到极限限位开关SQ3或SQ4、按下停止按钮SB3时，所有接触器释放，电动机M停止转动，工作台停止运行。,二、PLC输入信号的确定,三、PLC输出信号的确定,所有在控制电路中能够带动物理负载的设备均可作为输出信号。将原继电控制回路的控制电路部分分离出来，将其中的被控制信号作为PLC的输出信号。这些信号包括接触器、电磁阀、电磁铁等等，它们的作用是可以控制实际的物理负载（电动机、电磁阀、电磁吸盘、指示灯、照明灯等）。对于控制电路中具有相同名字的接触器、电磁阀、电磁铁等，无论其线圈、触点重复出现多少次，触点使用的是常开接点还是常闭接点，只作为1个PLC输出信号。,三、PLC输出信号的确定,四、P

7、LC的输入输出表,PLC的输入输出表（Input/OutputTable）就是I/O分配表。根据所确定的PLC输入和输出信号数量，合理分配PLC的I/O地址，列出其对应关系。在处理输入信号时，有时候为了节约PLC的输入点数，可以将起同样作用的某些信号组合在一起然后接入PLC。,五、PLC外部接线图设计,PLC外部接线图的设计主要是将系统的输入信号和输出信号与PLC连接起来，组成安全、可靠的硬件系统。输入信号的硬件回路设计主要是考虑输入信号是采用常开接点还是常闭接点，还有同样作用的按钮、开关信号的连接问题。,五、PLC外部接线图设计,如果在PLC外部使用了某些按钮、开关的常开接点，那么继电接触控

8、制电路转换成PLC梯形图程序后，该输入信号的逻辑关系都是一一对应的（常开对常开，常闭对常闭）；如果在PLC外部使用了某些按钮、开关的常闭接点，那么继电接触控制电路转换成PLC梯形图程序后，该输入信号的逻辑关系都是一一相反的（常开变常闭，常闭变常开）。,五、PLC外部接线图设计,为了节约PLC输入点数而组合的多个起同样作用的按钮或开关连接时，其应该遵循的原则就是：所有的常开接点在PLC外部并联连接，所有的常闭接点在PLC外部串联连接，PLC编程时将所有的组合信号当做一个信号处理。,五、PLC外部接线图设计,输出信号的硬件接线电路设计主要是考虑各种不同的被控制对象（电动机、继电器、接触器、电磁阀、

9、电磁铁、指示灯、照明灯）等，根据被控制对象的电压形式、电压级别设计安全、可靠的控制电路。因为PLC程序执行速度很快，其内部的继电器线圈闭合和断开速度远远快于外部实际的继电器、接触器闭合和断开的速度。为了防止某些相互抵触的动作（例如正反转等）同时工作，造成设备安全事故，所以即使在PLC内部程序已经采取了连锁的情况下，在PLC外部输出信号的硬件接线电路中，同样必须采取硬件触点连锁。,五、PLC外部接线图设计,六、中间继电器的处理方法,中间继电器是用来“暂时”记忆控制过程的中间状态，这些状态需要参与系统控制，但是并不直接驱动最终物理负载。如果原继电控制回路中使用了中间继电器（一般以KA标记），在利用

10、PLC控制系统设计时将其以PLC的内部继电器（或者叫中间继电器、辅助继电器）代替，不必出现在PLC的输入或输出列表中。,七、时间继电器的处理,时间继电器用来产生延迟效果，继电接触控制电路中的时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，每种时间继电器都有延时动作触点和瞬时动作触点。如果原继电控制回路中使用了通电延时动作的时间继电器，在利用PLC控制系统设计时将其以PLC的定时器代替，不必出现在PLC的输入或输出列表中，原时间继电器的延时闭合触点和延时打开触点分别用定时器的常开接点和常闭接点代替。如果原继电控制回路中使用了断电延时动作的时间继电器，除了某些特别设计的PLC具有断电延时型定时器外，其他大

11、部分PLC都需要按照实际情况进行逻辑组合，以实现断电延时控制。,实际的继电控制电路都是比较复杂的，可能包含输入信号、输出信号、中间继电器、定时器以及其他辅助电路。将原继电控制回路中控制电路部分的按钮、开关等输入信号根据PLC的输入对应关系用输入继电器替代，将原继电控制回路中控制电路部分的接触器、电磁阀、电磁铁等被控制对象根据PLC的输出对应关系用输出继电器替代，将原继电控制回路中控制电路部分的中间继电器利用PLC的内部继电器（或者叫中间继电器、辅助继电器）替代，将原继电控制回路中控制电路部分的通电延时动作时间继电器用PLC的定时器替代，编制梯形图程序。,八、PLC改造继电控制电路方法,九、照明

12、灯、指示灯等控制,继电控制电路中的照明灯一般都是36V安全电压驱动，所以具有单独的变压器供电；而指示灯的电压等级不定，从6.3V到220V不等。如果原继电控制回路中有照明灯、指示灯等，利用PLC进行改造时一般不用改动，保留原样即可。如果想丰富PLC控制系统的指示功能，可以单独改造指示灯电路，实现闪烁等变化。,十、特殊电路的处理方法,PLC的程序设计有比较严格的规范，不允许出现桥型电路以及反向回路。如果根据原继电控制回路的逻辑关系编制的梯形图不符合PLC编程语法要求，可以根据继电控制逻辑关系添加一些接点，在保持逻辑关系不变的基础上，使梯形图符合PLC编程规范。如果原继电控制回路中有无法直接利用P

13、LC梯形图编程的电路（例如桥接电路），可以根据每个继电器、电磁阀、电磁铁、时间继电器的导通通路进行总结归纳，找出其动作条件，然后依次编制在PLC梯形图程序中。,切记，PLC通讯电缆不能带电插拔,状态转移法在设计较为复杂的程序时，仅仅采用简单的逻辑处理已经很难保证程序的正确性和易读性，所以就需要采用别的方法来编制程序。为了保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，我们可以将一个控制过程分为若干个阶段，在每一个阶段均设立一个控制标志，当每一个阶段执行完毕，就启动下一个阶段的控制标志，将本阶段的控制标志清除。所谓“状态”是指特定的功能，因此状态转移实际上就是控制系统的功能转移。机电自控系统中机械的自动工作

14、循环过程就是电气控制系统的状态自动、有序、逐步转移的过程。这种功能流程图完整地表现了控制系统的控制过程，各状态的功能、状态转移顺序和条件，它是PLC应用控制程序设计的极好工具。利用状态流程图进行程序设计时，基本按以下几个步骤进行。,状态转移法使用状态法编程的步骤：（1）按照机械运动或工艺过程的工作内容、步骤、顺序和控制要求将系统的工作过程划分为若干个阶段，每一个阶段对应于一个状态，并且为每一个状态规定一个内部继电器作为该阶段（状态）的标志。需要注意的是，这个阶段划分的越细，编程序会越简单。（2）详细分析系统的工作过程，确定各个状态之间发生转移的条件。般在实现状态转移时，建议使用置位（S）和复位

15、（R）指令。（3）确定在每一个阶段中PLC控制系统需要控制的外部输出信号，然后将状态标志和相关的输出关联起来。（4）在使用状态转移法编程时，如果系统停止，需要将所有使用过的状态标志（内部继电器）复位，使系统回复原始状态。,1、确定控制要求十字路口交通灯控制为了控制十字路口的交通，在十字路口设立了红绿灯。当合上控制开关S后，东西方向绿灯首先亮20s，接着闪烁5s后熄灭，然后黄灯亮5s后灭，接着红灯亮30s后灭，然后绿灯亮循环对应东西方向绿灯和黄灯亮的时候，南北方向红灯亮，然后绿灯亮20s后闪烁5s熄灭，黄灯亮5s后灭，接着红灯亮循环断开控制开关后，所有的灯都熄灭。,实例,2、I/O分配,3、硬件

16、设计,为了保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，可以将一个控制过程分为若干个阶段，每一个阶段对应于一个状态，每一个状态均设立一个控制标志。当一个状态执行完毕，就启动下一个状态的控制标志，将本状态的控制标志清除。所谓“状态”是指特定的功能，因此状态转移实际上就是控制系统的功能转移。机电自控系统中机械的自动工作循环过程就是电气控制系统的状态自动、有序、逐步转移的过程。,分析,分析,状态1,状态2,状态3,状态4,状态标志继电器M0.1M0.2M0.3M0.4,状态1,状态2,状态3,状态4,状态标志继电器M1.1M1.2M1.3M1.4,4、编程并上机调试,在使用状态转移法编程时，主要使用置位（S）

17、、复位（R）指令。用置位指令来设定某一个阶段的标志状态，当这一阶段结束时，利用置位指令设定下个状态的标志，同时使用复位指令清除上一个阶段的状态标志。在程序结束需要循环时，当最后一个阶段结束时，重新置位需要循环的阶段的标志。停止时，利用复位指令将所有使用过的状态标志复位，使系统回复初始状态。,4、编程并上机调试,4、编程并上机调试,特殊方法利用不同PLC厂家提供的高级指令或特殊指令。,*思路拓展,交通灯的控制是一种基于时间的控制，只要控制开关S闭合，几个灯的状态就会轮流改变。将这种轮流改变的一个循环作为一个时间周期（T），在一个时间周期内，不同的时间段，完成不同的工作（T1，T2，T3）。核心问

18、题：确定时间周期T划分时间段T1，T2，T3,分析,T=20s（绿灯亮）+5s（绿灯闪烁）+5s（黄灯亮）+30s（红灯亮）,T1T2T3T4,T1T2T3T4,T=30s（红灯亮）+20s（绿灯亮）+5s（绿灯闪烁）+5s（黄灯亮）,4、编程并上机调试,利用自复位定时器产生周期T，利用定时器的经过值，判断目前处于哪一个时间段，然后进行控制。,4、编程并上机调试,练习题1,在码头有一组皮带传送机，由4台传送带组成，其控制要求如下：在系统中有一个启动按钮SB1，每按下启动按钮一次，系统从最小编号的皮带机启动一台，直至4台皮带机完全启动。在系统中有一个停止按钮SB2，每按下停止按钮一次，系统从最大

19、编号的皮带机停止一台，直至所有的皮带机完全停止。系统中有急停开关SB7，如果一旦发生危险，按下SB7时，所有的皮带机立即停止。,利用可逆计数器（也称之为双向计数器）来进行系统控制,利用普通寄存器来进行控制,使用加法和减法指令,利用移位指令控制寄存器中的数据进行移位进行系统控制,练习题2-1,某直流电动机系统，直流电动机M1可以正反转运行。当按下启动按钮SB2时，M1正转，直到碰到限位开关SQ3后自动反转，碰到限位开关SQ2后自动正转，如此循环。任何时候，按下停止按钮SB1，M1停止运行。,练习题2-2,某直流电动机系统，直流电动机M1可以正反转运行。当按下启动按钮SB2时，M1正转，直到碰到限

20、位开关SQ3后自动反转，碰到限位开关SQ2后自动正转，如此循环。当按下停止按钮SB1，M1只有运行到SQ2位置时，自动停止。任何时候，按下系统急停按钮SB7，M1立即停止。,练习题2-3,某直流电动机系统，直流电动机M1可以正反转运行。当按下启动按钮SB2时，M1正转，直到碰到限位开关SQ3后自动反转，碰到限位开关SQ2后自动正转，如此循环。当按下停止按钮SB1，M1只有运行到SQ2位置时，自动停止。任何时候，按下系统急停按钮SB7，M1立即停止。为了防止电动机堵转或限位开关失效，当电动机运行时，如果30秒内没有碰到任何一个限位开关，则M1立即停止。,练习题2-4,某直流电动机系统，直流电动机

21、M1可以正反转运行。当按下启动按钮SB2时，M1正转，直到碰到限位开关SQ3后自动反转，碰到限位开关SQ2后自动正转，如此循环。当按下停止按钮SB1，M1只有运行到SQ2位置时，自动停止。任何时候，按下系统急停按钮SB7，M1立即停止，同时报警指示灯HL1以1Hz频率闪烁。为了防止电动机堵转或限位开关失效，当电动机运行时，如果30秒内没有碰到任何一个限位开关，则M1立即停止，同时报警指示灯HL1以1Hz频率闪烁。急停按钮SB7闭合然后断开一次，可以复位报警指示灯HL1。,练习题2-5,某直流电动机系统，直流电动机M1可以正反转运行。当按下启动按钮SB2时，如果工作台不在SQ2位置，则自动反转，当运行到SQ2位置后，等待5秒钟，然后M1正转，运行到SQ3位置后，等待5秒钟，自动反转，到达SQ2位置后停止。如果启动时工作台已经在SQ2位置，则直接等待5秒钟，然后M1正转当按下停止按钮SB1，M1只有运行到SQ2位置时，自动停止。任何时候，按下系统急停按钮SB7，M1立即停止，同时报警指示灯HL1以1Hz频率闪烁。为了防止电动机堵转或限位开关失效，当电动机运行时，如果30秒内没有碰到任何一个限位开关，则M1立即停止，同时报警指示灯HL1以1Hz频率闪烁。急停按钮SB7闭合然后断开一次，可以复位