1、第第1章章 概概 述述 1.1可编程序控制器的由来可编程序控制器的由来 可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)简称为简称为PC 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为。简称为PLC 1968年美国最大的汽车制造厂家年美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司通用汽车公司(GM)提出了研制可编程序提出了研制可编程序控制器的基本设想，即控制器的基本设想，即 (1)能用于工业现场。能用于工业现场。(2)能改变其控制能改变其控制“逻辑逻辑”，而不需要，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。变动组成它的元
2、件和修改内部接线。(3)出现故障时易于诊断和维修。出现故障时易于诊断和维修。1969年，美国数字设备公司年，美国数字设备公司(DEC)研制研制出了世界上第一台出了世界上第一台PLC。我国我国1974年研制，年研制，77年应用。年应用。1.2可编程序控制器的定义、特点可编程序控制器的定义、特点 一、一、定义：定义：可编程序控制器是一种数字运可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用用而设计。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、来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算
3、术运算等操作的指令，并定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计原则设计。”二、特点二、特点 1编程方法简单易学编程方法简单易学 2功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高 3硬件配套齐全用户使用方便。适应性强硬件配套齐全用户使用方便。适应性强 4可靠性高。抗干扰能力强可靠性高。抗干扰能力强 5系统的设计、安
4、装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少 6维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便 7体积小，能耗低体积小，能耗低 1.3 可编程序控制器的应用领域可编程序控制器的应用领域 1.数字量逻辑控制数字量逻辑控制 2.运动控制运动控制 3.闭环过程控制闭环过程控制 4.数据处理数据处理 5.通信联网通信联网1.4可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 1向高性能，高速度、大容量发展向高性能，高速度、大容量发展 2大力发展微型可编程序控制器大力发展微型可编程序控制器 3.大力开发智能型大力开发智能型lO模块和分布式模块和分布式IO子系统子系统 4基于个人计算机的编程软件取代手持式
5、编程器基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 5可编程序控制器编程语言的标准化可编程序控制器编程语言的标准化 6可编程序控制器通信的易用化和可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化傻瓜化”7可编程序控制器的软件化与可编程序控制器的软件化与Pc化化 8组态软件引发的七位计算机编程革命组态软件引发的七位计算机编程革命 9可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器与现场总线相结合第第2章章 可编程序控制器的硬件可编程序控制器的硬件结构与工作原理结构与工作原理 2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构 2.1.1基本结构基本结构 组成：组成：CPU模块、输入模块、输出模块、模块、输入模块
6、、输出模块、编编 程装置。程装置。1 CPU模块模块 1）CPU芯片芯片 作用：作用：在可编程序控制器控制系统中，在可编程序控制器控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。2）存储器：存储器：作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。系统程序：决定系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家设计，的基本智能，由厂家设计，并存入并存入ROM、EEPROM。用户不能修改。用户不能修改。用户程序：根据要求，用用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，编的编程语
7、言，编制 的 程 序，用 户 用 编 程 器 写 入制 的 程 序，用 户 用 编 程 器 写 入 R A M 或或EEPROM。类型类型 (1)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)用户可以用编程装置读出用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也中的内容，也可以将用户程序写入可以将用户程序写入RAM，它是易失性的存它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。(2)只读存储器只读存储器(ROM)ROM的内容只能读出，不能写入。它是非的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内
8、容。容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系一般用来存放可编程序控制器的系统程序。统程序。(3)可 电 擦 除 可 编 程 的 只 读 存 储 器可 电 擦 除 可 编 程 的 只 读 存 储 器(EEPROM或或E2PROM)它是非易失性的，但是可以用编程装它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有置对它编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的随机存取优点，但是将信息写入它的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比所需的时间比RAM长得多。长得多。EEPROM用用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。来存放用户程序和需长期保存的重要数据。2 I0模块模块 作用：是系统的眼、耳、手
9、、脚，是联系作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和外部现场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。1）输入模块）输入模块 作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。输人电路：设有输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。2）输出模块）输出模块 作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸双向晶闸管，小型继电器。管，小型继电器。3、编程装置、编程装置 作用：作用：编程装置用来生成用户程序，并编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。对它进行编辑、检查和修改。1）.手持式编程器：
10、不能直接输人和编辑手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。此又叫做指令编程器。2）.编程软件编程：在屏幕上直接生成和编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。互转换。4、电源、电源 可编程序控制器使用可编程序控制器使用220V交流电交流电源或源或24V直流电源。内部的开关直流电源。内部的开关电源为各模块提供电源为各模块提供DC 5V、12V、24V等直流电源等直流电源。2
11、.1.2 可编程序控制器的物理结构可编程序控制器的物理结构 1整体式（整体式（S7200）（图）（图2-2）2模块式模块式(s7300和和s7400系列系列)(图图2-3)。2.1.3 可编程序控制器的外部接线可编程序控制器的外部接线 CPU222模块的外部接线图模块的外部接线图(见图见图2-6)PID温控模块运动控制模块称重模块 Modem模块 以太网模块 DP 模块 开关量模块 HMI模块 机架主模块扩展功能模块S7-300模块扩展功能模块模块化模块化S7-200培训设备培训设备DemoLive足球生产线系统配置模块化 S7-200培训PLC工作原理 扫描工作方式扫描工作方式 当当PLC运
12、行时，需要进行众多的操作运行时，需要进行众多的操作而而 PLC的的CPU不可能同时去执行多个操不可能同时去执行多个操作，作，每一刻只能执行一个操作每一刻只能执行一个操作。PLC工作原理 扫描工作方式扫描工作方式 解决的办法：解决的办法：采用分时操作原理采用分时操作原理 由于由于CPUCPU的运算处理速度很快，所以从的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，宏观上来看，PLCPLC外部出现的结果似乎是同时完成的。外部出现的结果似乎是同时完成的。这种分时操作的方法称为这种分时操作的方法称为扫描工作方扫描工作方式式 PLC工作原理 扫描工作方式扫描工作方式 例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作例如：
13、用户程序的执行（用户程序的扫描工作过程）过程）扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫行执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。描执行，并周而复始地重复进行。可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器的工作方式可编程序控制器的工作方式 工作状态：工作状态：STOP：创建和编辑用户程序，设置：创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并可下栽到的硬件功能，并可下栽到PLC。RUN:执行
14、用户程序实现控制功能。执行用户程序实现控制功能。扫描工作方式。扫描工作方式。PLC工作原理 PLC的扫描工作过程 PLC工作原理 PLC的扫描工作过程 PLC工作原理 PLC执行程序的过程PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点 集中采样：集中采样：在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。集中输出：集中输出：在用户程序中如果对输出结
15、果多次赋值，则最后一次有在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点(集中集中采样、集中输出的优点采样、集中输出的优点)PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。2.2 PLC工作原理2.2.4 PLC扫描工作方式
16、的特点(集中采样、集中输出的缺点集中采样、集中输出的缺点)降低了系统的响应速度降低了系统的响应速度 PLCPLC输入输出响应滞后输入输出响应滞后：当：当PLCPLC输入端输入信号发生变化到输入端输入信号发生变化到PLCPLC输出端对该输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许输入变化作出反应，需要一段时间。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。的。这种响应滞后不仅是由于这种响应滞后不仅是由于PLCPLC扫描工作方式造成，更主要是扫描工作方式造成，更主要是PLCPLC输入接口滤波环节带来的输入延迟和输出接口中驱动器件动作时间带来输出延输入接口滤波环节带来的输
17、入延迟和输出接口中驱动器件动作时间带来输出延迟迟，还与程序设计有关。，还与程序设计有关。对于小型对于小型PLC:PLC:I/O点数较少、用户程序较短点数较少、用户程序较短 一般采用一般采用的工作方式的工作方式 而对于大中型而对于大中型PLC:PLC:I/O点数较多，控制功能强，用户程点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，采用序较长，为提高系统响应速度，采用或以及采用智能以及采用智能I/O接口等多接口等多种方式种方式 PLC工作原理 PLC扫描工作方式的特点2.2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 1.读取输入读取输入 2.执行用户程序执行用户程序 3.通信
18、处理通信处理 4.自诊断测试自诊断测试 5.修改输出修改输出 6.中断程序的处理中断程序的处理 7.立即立即IO处理处理 2.2.3 输人输出滞后时间输人输出滞后时间 是指可编程序控制器的外部输入信号发生是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介系列可编程序控制器性能简介 2.3.1 CPU模块模块 S7-200有有5种种CPU模块，。模块，。2.3.2数字量扩展模块数字量扩展模块 当当CPU IO点数不
19、够时，必须使用扩展模点数不够时，必须使用扩展模块的块的IO点数点数 2.3.3模拟量输入输出扩展模块模拟量输入输出扩展模块 模拟量扩展模块有模拟量扩展模块有3种种。2.3.4热电偶、热电阻扩展模块热电偶、热电阻扩展模块 EM231热电偶、热电阻模块热电偶、热电阻模块.EM231热电偶模块。热电偶模块。2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块通信模块 2.3.6 STEP 7-MicroWIN编程软件简编程软件简介介2.4可编程序控制器的安装可编程序控制器的安装 2.4.1模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 1.模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 2.现场接线端子排与可拆卸的现场接线端子排与可拆卸
20、的端端 子连接器。子连接器。2.4.2本机本机I0与扩展与扩展lO 本机本机IO有固定的地址，扩展有固定的地址，扩展I0点的地址由模点的地址由模块的类型和模块在同类块的类型和模块在同类IO模块链中的位置来决模块链中的位置来决定。定。规则：规则：1）同类型输入或输出点的模块进行顺序）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。编址。2）数字量）数字量I0模块的地址以字节模块的地址以字节(8位位)为单位，为单位，未用的位不会分配给未用的位不会分配给I0链中的后续模块。链中的后续模块。3）模拟量扩展模块以）模拟量扩展模块以2字节递增的方式来分字节递增的方式来分配地址。配地址。CPU224的的I0地址分配举
21、例。（图地址分配举例。（图212）第第3 3章可编程序控制器程序设计基础章可编程序控制器程序设计基础 3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结可编程序控制器的编程语言与程序结构构 3.2 存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式 3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.4 定时器与计数器指令定时器与计数器指令 3.1.1 可编程序控制器编程语言可编程序控制器编程语言 的国际标准的国际标准 1994年年5月月 可编程序控制器标准可编程序控制器标准(IECll31).组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。户指南和通信。编程语言标准
22、。编程语言标准。(IECll313)(1)顺序功能图顺序功能图(Sequential Function Chart)。(2)梯形图梯形图(Ladder Diagram)。(3)功能块图功能块图(Function Block Diagram)。(4)指令表指令表(Instction List)。(5)结构文本结构文本(structured Text)1顺序功能图顺序功能图(SFC)这是一种位于其他编程语言之上的图形这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。语言，用来编制顺序控制程序。顺序功能图提供了一种组织程序的图形顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用
23、别的语言嵌方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是顺序功能图中套编程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元件。可以用顺序功能图来描的三种主要元件。可以用顺序功能图来描述系统的功能。述系统的功能。2梯形图(LAD)组成：由触点、线圈和用方框表示的功能组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。（图块。（图3-3）特点：特点：1）沿用继电器这一名称，但不是）沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而是软件中编程元件。真实继电器，而是软件中编程元件。2）假想的）假想的“能流能流”(POWeY Flow)，从左向，从左向右流动。右流动。3）逻辑解算，从左至右，从上至下。）逻辑解算，从
24、左至右，从上至下。4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。）线圈放在最右边，触点可无限次使用。3功能块图功能块图(FBD)4语句表（语句表（STL）指令表程序：一种与微机的汇编语言中指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。的指令相似的助记符表达式。5结构文本结构文本(sT)结构文本结构文本(sT)是为是为IECll313标准创建标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。的程序非常简洁和紧凑。3.2存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式 3.
25、2.1数据在存储器中存取的方式数据在存储器中存取的方式 1位、字节、字和双字位、字节、字和双字 位位(bit)：二进制数的：二进制数的1位只有位只有O和和1两种不同两种不同的取值。的取值。字节字节(Byte)：8位二进制数组成位二进制数组成1个字节。个字节。字字(Word)：两个字节。：两个字节。双字（双字（Double Word）：两个字。）：两个字。2数据的存取方式数据的存取方式 I3.2 IB3(图图3-5)。VBl00 VWl00 VDl00(见图见图3-6)。322不同存储区的寻址不同存储区的寻址 1输入映像寄存器输入映像寄存器(I)寻址寻址 输入映像寄存器的标识符为输入映像寄存器的
26、标识符为I(I0.0-I15.7)，在每个扫描周期的开始，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。中。I、O、V、M、S、SM、L均可按位、均可按位、字节、字和双字来存取字节、字和双字来存取。2输出映像寄存器输出映像寄存器(Q)寻址寻址 输出映像寄存器的标识符为输出映像寄存器的标识符为Q(QO.OQ15.7)，在扫描周期的末尾，在扫描周期的末尾，CPU将输将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。再由后者驱动外部负载。3变量存储器变量存储器(v)寻址寻址 程序
27、执行的过程中存放中间结果，或用程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。来保存与工序或任务有关的其他数据。4位存储器位存储器(M)区寻址区寻址 内部存储器标志位内部存储器标志位(MO.0M31.7)用来用来保存控制继电器的中间操作状态或其他保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息。控制信息。5特殊存储器特殊存储器(SM)标志位寻址标志位寻址 特殊存储器用于特殊存储器用于CPU与用户之间交换与用户之间交换信息如信息如SMO.O、SMO.l、SMO.4和和SMO.5 6局部存储器局部存储器(L)区寻址区寻址 S7-200有有64个字节的局部存储器，其个字节的局部存储器，
28、其中中60个可以作为暂时存储器，或给子程个可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。序传递参数。7定时器存储器定时器存储器(T)区寻址区寻址 S7-200有三种时基增量分别为有三种时基增量分别为1ms、lOms和和lOOms定时器定时器。8计数器存储器计数器存储器(c)区寻址区寻址 计数器用来累计其计数输入端脉计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，冲电平由低到高的次数，CPU提提供加计数器、减计数器和加减计供加计数器、减计数器和加减计数器。数器。9顺序控制继电器顺序控制继电器(s)寻址寻址 顺序控制继电器顺序控制继电器(SCR)位用于组位用于组织机器的顺序操作，织机器的顺序操作，SC
29、R提供控提供控制程序的逻辑分段。制程序的逻辑分段。10模拟量输入模拟量输入(AI)寻址寻址 S7-200将现实世界连续变化的将现实世界连续变化的模拟量模拟量(如温度、压力、电流、电如温度、压力、电流、电压等压等)用用AD转换器转换为转换器转换为1个字个字长长(16位位)的数字量，用区域标识的数字量，用区域标识符符AI、数据长度、数据长度(w)和字节的起和字节的起始地址来表示模拟量输入的地址。始地址来表示模拟量输入的地址。11模拟量输出模拟量输出(AQ)寻址寻址 S7-200将将1个字长的数字用个字长的数字用DA转换器转换为现实世界的模拟量，转换器转换为现实世界的模拟量，用区域标识符用区域标识符
30、AQ、数据妊度、数据妊度(w)和字节的起始地址来表示和字节的起始地址来表示存储模拟量输出的地址 12累加器累加器(AC)寻址寻址 累加器是可以像存储器那样使累加器是可以像存储器那样使用的读写单元，例如可以用它用的读写单元，例如可以用它向子程序传递参数，或从子程序向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的返回参数，以及用来存放计算的中间值。中间值。CPU提供了提供了4 个个32位累位累加器加器(AC0-AC3)，可以按字节、，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据字和双字来存取累加器中的数据 13高速计数器高速计数器(HC)寻址寻址 高速计数器用来累计比高速计数器用来累计比CPU
31、的扫描速率的扫描速率更快的事件，其当前值和设定值为更快的事件，其当前值和设定值为32位有位有符号整数，当前值为只读数据。符号整数，当前值为只读数据。14常数的表示方法与范围常数的表示方法与范围 常数值可以是字节、字或双字，常数值可以是字节、字或双字，CPU以以二进制方式存储常数，常数也可以用十进二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进制、十六进 制、制、ASCII码或浮点数形式码或浮点数形式来来3.2.3直接寻址与间接寻址直接寻址与间接寻址 1直接寻址直接寻址 在指令中直接使用存储器或寄存在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接器的元件名称和地址编号，直接查找数据，如查找
32、数据，如VW790、VBl00。使用地址指针来存取存储器中的数据，使用地址指针来存取存储器中的数据，使用前，首先将数据所在单元的内存地使用前，首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中，然后根据此址放入地址指针寄存器中，然后根据此地址指针存取数据。地址指针存取数据。建立指针建立指针 只能用只能用V、L或或ACl、AC2和和AC3作指针。作指针。例如：例如：MOVD VB200，AC1 MOVD C3，VD6 MOVD MB4，LD8 2）用指针来存取数据（图）用指针来存取数据（图3-7）3）修改指针）修改指针 例：例：MOVD AC1 将指针增将指针增加两次，指向下一个字。加两次，指向下
33、一个字。INCD AC1 MOVW *AC1,AC0 将将AC1所所指向的字的数值送指向的字的数值送AC0 3.3 位逻辑指令位逻辑指令 3.3.1 触点指令触点指令 1.标准触点指令标准触点指令 LD(Load装载装载)、A(And，与，与)和和0(Or，或，或)。2.堆栈的基本概念堆栈的基本概念 S7200有有1个个9位的堆栈，栈顶用来存储位的堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果下面的逻辑运算的结果下面的8位用来存储中间位用来存储中间运算结果。堆栈中的数据一般按运算结果。堆栈中的数据一般按“先进后先进后出出”的原则存取。的原则存取。3 OLD(0r Load)指令指令 串联电路块的并联连接。串
34、联电路块的并联连接。OLD指令不需要地址，它相当于需并指令不需要地址，它相当于需并联的两块电路右端的一段垂直连线。联的两块电路右端的一段垂直连线。4 ALD(And Load)指令指令 图图3-9中中OLD后面的两条指令将两个触后面的两条指令将两个触点并联。点并联。5其他堆栈操作指令其他堆栈操作指令 入栈入栈(LPS，Logic Push)（见图（见图3-11）。）。读栈读栈(LRD，Logic Read)出栈出栈(LPP，Logic Pop)装载堆栈装载堆栈(LDS n，Load Stack，n=18)6立即触点立即触点 立即立即(Immediate)触点指令只能用于输入触点指令只能用于输入
35、I，执行立即触点指令时，立即读人物理输执行立即触点指令时，立即读人物理输人点的值，根据该值决定触点的接通人点的值，根据该值决定触点的接通断开状态，但是并不更新该物理输人点断开状态，但是并不更新该物理输人点对应的映像寄存器。对应的映像寄存器。3.3.3输出指令输出指令 1输出输出(=)2立即输出立即输出(=I)只能用于输出量只能用于输出量(Q)，执行该指令，执行该指令时，将栈顶值立即写入指定的物理时，将栈顶值立即写入指定的物理输出位和对应的输出映像寄存器。输出位和对应的输出映像寄存器。3置位与复位（置位与复位（S、R）4立即置位与立即复位（立即置位与立即复位（Sl、Rl）3.3.4其他指令其他指
36、令 1取反取反(NOT)2跳变触点跳变触点 3空操作指令空操作指令3.4定时器与计数器指令定时器与计数器指令 3.4.1定时器指令定时器指令 分类：通电延时定时器分类：通电延时定时器(TON)、断、断电延时定时器电延时定时器(TOF)、保持型通电延、保持型通电延时定时器时定时器(TONR)分辨率：分辨率：lms、lOms和和lOOms 1.通电延时定时器通电延时定时器(TON)2.断电延时定时器断电延时定时器(TOF)。3保持型通电延时定时器保持型通电延时定时器(TONR)(图图3-18)。4定时器当前值刷新的方法定时器当前值刷新的方法 1).1ms定时器定时器 2)10ms定时器定时器 3
37、100ms定时器定时器3.4.2计数器指令计数器指令 1.加计数器加计数器CTU。2减计数器减计数器GTD 3加减计数器加减计数器CTUD。第第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法章数字量控制系统梯形图程序设计方法4.1梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法 经验设计法经验设计法:在典型电路的基础上，根据在典型电路的基础上，根据对控制系统要求，不断地修改和完善梯形对控制系统要求，不断地修改和完善梯形图。设计所用的时间、设计的质量与设计图。设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，它可以用于较简者的经验有很大的关系，它可以用于较简单的梯形图单的梯形图(如手动程序如手动程序)的设计。的设
38、计。4.1.1梯形图的基本电路梯形图的基本电路 1.起动保持和停止电路起动保持和停止电路 2.延时接通延时接通/短开电路短开电路 3.闪烁电路（闪烁电路（图图4-4）。）。4.1.2.小车自动往返运动的梯形图设小车自动往返运动的梯形图设计计4.2根据继电器电路图设计梯形图的方法根据继电器电路图设计梯形图的方法 4.2.1 概述概述 用用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。实现继电器控制系统的功能。特点：不需要改动控制面板，操作人员特点：不需要改动控制面板，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。不用改变长期形成的操作习惯。4.2.2基本方法基本方
39、法 1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。掌握控制系统的工作原理。2)确定可编程序控制器的输入信号和输确定可编程序控制器的输入信号和输出负载，对应的梯形图中的输入位和输出出负载，对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可编程序控制器的外部接位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。线图。3)确定与继电器电路图的中间继电器、时确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位间继电器对应的梯形图中的存储器位(M)和和定时器定时器(T)的地址。的地址。4)
40、根据上述对应关系画出梯形图。根据上述对应关系画出梯形图。例：是某三速异步电动机起动和例：是某三速异步电动机起动和自动加速的继电器控制电路图，自动加速的继电器控制电路图，图图4-8、图、图4-9、图、图4-10。4.3.3注意事项注意事项 遵守梯形图语言中的语法规定。遵守梯形图语言中的语法规定。置中间单元。置中间单元。3)尽量减少可编程序控制器的输入信号尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。和输出信号。4)外部联锁电路的设立。外部联锁电路的设立。5)在串联电路中单个触点应放在右边，在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下向。在并联电路中单个触点应放在下向。6)外部负载的
41、额定电压。外部负载的额定电压。4.3顺序控制设计法与顺序功能图顺序控制设计法与顺序功能图 4.3.1顺序控制设计法顺序控制设计法 1 用经验设计法设计梯形图时，没有用经验设计法设计梯形图时，没有一套同定的方法和步骤可以遵循，具有很一套同定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进困难困难。2定义定义：所谓顺序控制，就是按照所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输生产工艺预先规定
42、的顺序，在各个输入信号的作用入信号的作用F，根据内部状态和时，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。构自动地有秩序地进行操作。3.顺序控制设计法的基本思想顺序控制设计法的基本思想：将系统：将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步的阶段，这些阶段称为步(step)，并用编，并用编程元件程元件(M和和S)来代表各步。来代表各步。a.步的划分步的划分:根据输出量的状态根据输出量的状态,在任何一在任何一步之内，各输出量的步之内，各输出量的ONOFF状态不变，状态不变，但是相邻两步
43、输出量的状态是不同的。但是相邻两步输出量的状态是不同的。b.转换条件转换条件:使系统由当前步进入下一步使系统由当前步进入下一步的信号。的信号。432顺序功能图顺序功能图 1顺序功能图的由来顺序功能图的由来 功用：描述控制系统的控制过程、功能功用：描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。控制器的顺序控制程序的有力工具。组成：步、有向连线、转换、转换条件、组成：步、有向连线、转换、转换条件、动作动作 2.步步 1）表示方法：）表示方法：用矩形方框，方框中可以用矩形方框，方框中可以用数字，编程元件的地址作为步的编
44、号。用数字，编程元件的地址作为步的编号。图图4-12是某组合机床动力头的进给运动示意是某组合机床动力头的进给运动示意图和输入输出信号时序图。图和输入输出信号时序图。2）初始步：）初始步：与系统的初始状态相对应的与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框表示。步称为初始步，初始步用双线方框表示。3）与步对应的动作或命令。）与步对应的动作或命令。4）活动步：系统正处于某一步所在的阶）活动步：系统正处于某一步所在的阶段时该步处于活动状态段时该步处于活动状态。3有向连线与转换条件有向连线与转换条件 1）有向连线：从上到下或从左至右箭）有向连线：从上到下或从左至右箭头不标，反之标出。头不标，
45、反之标出。2）转换：用有向连线上与有向连线垂）转换：用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步隔开。直的短划线来表示，将相邻两步隔开。3）转换条件：）转换条件：转换条件是与转换相关转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。换的短线的旁边。4基本结构基本结构 1）单序列）单序列 2）选择序列）选择序列 3）并列序列）并列序列 4）顺序功能图举例）顺序功能图举例 5转换实现的基本规则转换实现的基本规则 1）转换实现的条件）转换实现的条件 (1)该转换所
46、有的前级步都是活动步。该转换所有的前级步都是活动步。(2)相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作 (1)使所有由有向连线与相应转换符号使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。相连的后续步都变为活动步。(2)使所有由有向连线与相应转换符号使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。相连的前级步都变为不活动步。6注意事项注意事项 (1)两个步绝对不能直接相连必须用一个两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。转换将它们隔开。(2)两个转换也不能直接相连必须用一个两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。
47、步将它们隔开。(3)初始步一般对应于系统等待起动的初初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，始步是必不可少始状态，始步是必不可少。(4)自动控制系统应能多次重复执行同自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，一般应有由步和有向连一工艺过程，一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态回初始步，系统停留在初始状态(单周单周期，图期，图4-12)，在连续循环工作方式时，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步运
48、行的第一步(图图4-17)。(5)只有当某一步的前级步是活动步时，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步该步才有可能变成活动步 第第5章章 顺序控制梯形图的设计顺序控制梯形图的设计方法方法 定义定义:根据顺序功能图设计梯形图的方法。根据顺序功能图设计梯形图的方法。方法方法:使用起保停电路；以转换为中心；使用起保停电路；以转换为中心；使用控制继电器使用控制继电器。5.1 使用起保停电路设计顺序使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法控制梯形图的方法 1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计 2.输出电路的设计方法。：输出电路的设计方法。：1）某一输出量仅在某
49、一步中为）某一输出量仅在某一步中为ON，将它的线圈与对应步的存储器位（将它的线圈与对应步的存储器位（M0.2）的线圈并联。的线圈并联。2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将代，将代表各有关步的存储器位的常开触点并联表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（后，驱动该输出的线圈。（M0.1MO.3的常开触点并联驱动的常开触点并联驱动Q0.O的线圈）的线圈）5.2以转换为中心的顺序控制梯形图以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法设计方法 1.梯形图与顺序功能图的对应关系梯形图与顺序功能图的对应关系 特点：特点：这种设计方法特别有规律。在设这种设计方法特别有规律。在设计
50、复杂的顺序功能图的梯形图时既容易计复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，又不容易出错。掌握，又不容易出错。2.某组合机床的动力头控制系统梯形图某组合机床的动力头控制系统梯形图设计（图设计（图5-8）注意注意：使用这种编程方法时，不能将输：使用这种编程方法时，不能将输出位的线圈与置位指令和复位指令并联。出位的线圈与置位指令和复位指令并联。5.3使用使用SCR指令的顺序控制梯形图设指令的顺序控制梯形图设计方法计方法 5.3.1顺序控制继电器指令顺序控制继电器指令 顺序控制继电器顺序控制继电器s专门用于编制顺序控专门用于编制顺序控制程序。制程序。装载顺序控制继电器装载顺序控制继电器(Load Seq
