PLC的基础理论知识.docx

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PLC的基础理论知识

PLC的根底理论知识〔S7-200系列PLC〕

一、S7-200PLC主机模块的根本硬件组成

由一个微型处理器、一个集成电源、一定数量的数字量I/O端子、存储器等主要局部组成，其主要构造见以以下图所示。

PLC的一般构造的硬件组成

S7-200PLC主机模块的根本组成

S7-200PLC主机模块的存储器分为两种，一种为ROM只读存储器，用于存放系统程序，系统程序由厂家写入，掉电后不丧失。

另一种为RAM读写存储器，用于存放用户程序，其容可以修改，掉电后丧失〔由部电池长期供电〕，RAM读写存储器的存储容量可以外部扩展，通常采用EEPROM型存储器。

二、S7-200PLC主机模块的常用型号

1、CPU2216DI/4DO

2、CPU2228DI/6DO注意：

DI为数字输入端子数，DO为数字输出端子数

3、CPU22414DI/10DO

4、CPU22624DI/16DO

三、S7-200

四、

五、

六、

七、

八、

九、S7-200PLC主机模块的面板布置及各局部的功能

CPU224端子连接图

CPU226DC/DC/DC端子连接图

四、S7--200如何执行控制逻辑

S7--200周而复始地执行程序中的控制逻辑和读写数据。

1、S7--200将您的程序和物理输入输出点联系起来。

给出了一个简图，说明一个继电器图如何与S7--200联系起来。

在本例中，电机启动开关的状态和其它输入点的状态结合在一起。

它们计算的结果，最终决定了控制执行机构启动电机的输出点状态。

-CPU读输入状态。

-CPU中存储的程序利用输入执行控制逻辑。

当程序运行时，CPU刷新有关数据。

-CPU将数据写到输出。

2、S7--200在扫描循环中完成它的任务

S7--200周而复始地执行一系列任务。

任务循环执行一次称为一个扫描周期。

如图4-2所示，在一个扫描周期中，S7--200将执行局部或全部以下操作：

-读输入：

S7--200将物理输入点上的状态复制到输入过程映象存放器中。

-执行逻辑控制程序：

S7--200执行程序指令并将数据存储在各种存储区中。

-处理通讯请求：

S7--200执行通讯任务。

-执行CPU自诊断：

S7--200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。

-写输出：

在输出过程映象存放器中存储的数据被复制到物理输出点。

PLC的扫描工作过程

用户程序的执行取决于S7--200是处于停顿模式还是运行模式。

当S7--200处于运行模式时，CPU执行程序；当S7--200处于停顿模式时，CPU不执行程序。

五、为S7--200CPU选择操作模式

S7--200有两种操作模式：

停顿模式和运行模式。

CPU前面板上的LED状态显示了当前的操作模式。

S7--200提供一个模式开关来改变操作模式。

您可以用模式开关〔位于S7--200前盖下面〕手动选择操作模式：

〔1〕可以将模式开关打在停顿模式，停顿程序的执行；在停顿模式下，S7--200不执行程序，您可以下载程序和CPU组态。

〔2〕可以将模式开关打在运行模式，启动程序的执行；在运行模式下，S7--200将运行程序。

〔3〕可以将模式开关打在TERM〔终端〕模式，STEP7--Micro/WIN允许您改变与之相连的S7--200的操作模式。

如果希望用软件来改变操作模式，CPU上的模式开关必须打在RUN或者TERM上。

您可以用菜单命令中的PLC>STOP和PLC>RUN或者工具栏中的相关按钮来改变操作模式。

您可以在应用程序中插入STOP指令来将S7--200置为停顿模式。

它可以使逻辑程序停顿运行。

注意：

不改变当前操作模式。

如果模式开关打在STOP或者TERM模式，且电源状态发生变化，那么当电源恢复时，CPU会自动进入STOP模式。

如果模式开关打在RUN模式，且电源状态发生变化，那么当电源恢复时，CPU会进入RUN模式。

十、PLC部软元件区域划分

1、软元件：

PLC部具有一定功能的器件。

2、软元件的组成：

由电子电路和存放器及存储单元组成。

3、软元件的特点：

它们的触点〔包括常开触点和常闭触点〕可以无限次使用，但其线圈只能在程序中使用一次。

4、软元件地址：

区域标识符+区域地址见以以下图所示。

不同区域的软元件用不同的字母表示这就是区域标识符

5、软元件介绍

〔1〕输入继电器〔I〕

输入继电器的组成：

由输入电路和输入映像存放器组成。

输入继电器的作用：

接收外部的开关信号。

用户设备的所有控制信号都接到PLC的输入端子上。

PLC的一个输入端子对应一个输入继电器。

输入继电器的编址方式I字节.位

输入继电器I0.0的等效电路

〔2〕输出继电器〔Q〕

输出继电器的组成：

由输出电路和输出映像存放器组成。

输出继电器的作用：

PLC通过输出继电器向外部负载发出控制命令。

PLC的每一个输出端子都与一个输出继电器相对应。

输出继电器的遍址方式：

Q字节.位

输出继电器Q0.0的等效电路

〔3〕通用辅助继电器〔M〕

通用辅助继电器的作用与输出继电器的作用一样，编程形式也一样，只是没有真正的实际外部端子。

〔4〕特殊标志继电器〔SM〕

特殊继电器：

具有特殊功能或用来存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息的存储单元。

特殊继电器的作用：

用户可以通过特殊继电器来沟通PLC与被控对象之间的信息，利用这些信息实现一定的控制作用。

用户也可以通过设置某些特殊继电器位来使设备实现某些功能。

特殊继电器分只读区和可读可写区。

例如：

SM0.0PLC运行时SM0.0始终为“1〞

SM0.1PLC首次扫描SM0.1为ON一个扫描周期

SM0.2当RAM存储器中保存数据丧失时，SM0.2为ON一个周期。

SM0.4该位提供了一个周期为一分钟、占空比为0.5的时钟

SM1.3两数相除,除数为零时置“1〞

SMB37、SMB47、SMB57、SMB137、SMB147、SMB157高速计数器的控制字节都是可读可写的。

特殊继电器的数量

CPU226SM0.0~SM549.7

位逻辑指令--——位逻辑指令主要用来完成根本的位逻辑运算及控制。

〔一〕LD、LDN和=〔Out〕指令

1.指令功能

逻辑取和线圈驱动指令（装载指令、等于指令〕

〔1）LD〔Load〕：

取指令：

在梯形图中每一个网络块与左母线相接的第一个常开触点。

〔2〕LDN〔LoadNot〕：

取反指令：

在梯形图中每一个网络块与左母线的相连的第一个常闭触点。

〔3〕=〔Out〕：

线圈驱动指令。

2.编程举例，如图1-1-7所示。

a）一个输入信号控制两个输出信号b）在一组程序中不允许出现一样编号的输出指令

图1-1-7逻辑取和线圈驱动指令的梯形图例如

3.使用本卷须知

〔1〕LD、LDN指令不只用于网络块与左母线相连的第一个常开和第一个常闭触点，在分支电路块的开场也要使用LD、LDN指令。

〔2〕=指令不能用于输入继电器。

〔3〕=指令可连续使用任意次。

〔4〕在同一程序中不要使用双线圈输出，即同一元件在同一程序中只使用一次“=〞指令。

〔5〕LD、LDN、指令的操作数为I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。

〔二〕触点串联指令：

与指令、与反指令

1.指令功能

A与指令:

梯形图中用于与单个常开触点的串联连接。

AN与反指令。

梯形图中用于与单个常闭触点的串联连接。

2.编程举例，如图1-1-8所示。

图1-1-8触点串联指令的梯形图例如

3.使用本卷须知：

〔1〕A、AN指令是单个触点串联连接指令，可连续使用在梯形图编程时，由于受打印宽度和屏幕显示的限制，S7-200PLC的编程软件中规定最多串联触点的个数不得不得超过11个，如图1-1-9所示。

图1-1-9触点串联指令的使用本卷须知

〔2〕A、AN指令的操作数为：

I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。

〔三〕触点并联指令：

或指令、或反指令

1.指令功能

O或指令：

梯形图中用于与单个常开触点的并联连接。

ON或反指令：

梯形图中用于与单个常闭触点的并联连接。

2.编程举例，如图1-1-10所示。

图1-1-10触点并联指令的梯形图例如

3.使用本卷须知：

〔1〕单个触点的O、ON指令可连续使用。

〔2〕O、ON的操作数为：

I、Q、M、SM、T、C、V、S。

【任务实施】

一、依据控制要求写出输入输出分配表〔I/O表〕见表1-1-1。

表1-1-1工程一任务一I/O分配表

序号

PLC地址

设备接线

注释

符号

1

I0.0

SB1

启动按钮

SB_1

2

I0.1

SB2

停顿按钮

SB_2

3

Q0.0

控制-1

电磁阀YV1

YV1

二、依据I/O分配表进展设备导线连接，如图1-1-11所示。

S7-200CPU226晶体管输出型外部接线图

三、设计梯形图程序，如图1-1-12所示。

定时器指令及地址

计数器指令的应用

S7-200系列PLC有三类计数器：

CTU-加计数器，CTUD-加/减计数器，CTD-减计数。

1.计数器指令格式，见表3-1-1所示。

表3-1-1计数器的指令格式

STL

LAD

指令使用说明

CTUCxxx，PV

〔1〕梯形图指令符号中：

CU为加计数脉冲输入端；CD为减计数脉冲输入端；R为加计数复位端；LD为减计数复位端；PV为预置值

〔2〕Cxxx为计数器的编号，围为：

C0~C255

〔3〕PV预置值最大围：

32767；PV的数据类型：

INT；PV操作数为：

VW,T,C,IW,QW,MW,SMW,AC,AIW,K

〔4〕CTU/CTUD/CD指令使用要点：

STL形式中CU，CD，R，LD的顺序不能错；CU，CD，R，LD信号可为复杂逻辑关系

CTDCxxx，PV

CTUDCxxx，PV

2.减计数指令应用例如。

图3-1-4减计数器在梯形图的应用及其时序图例如

如图3-1-4所示，在复位脉冲I1.0有效时，即I1.0=1时，当前值等于预置值，计数器的状态位置为0；当复位脉冲I1.0=0，计数器有效，在CD端每来一个脉冲的上升沿，当前值减1计数，当前值从预置值开场减至0时，计数器的状态位C-bit=1，Q0.0=1。

在复位脉冲I1.0有效时，即I1.0=1时，计数器CD端即使有脉冲上升沿，计数器也不减1计数。

四、辅助继电器（M）

辅助继电器M相当于电力拖动控制线路中的中间继电器KA，在PLC程序设计中，它只在PLC程序（梯形图）中使用，不能驱动外部负载，在PLC梯形图中常用于逻辑变换和逻辑记忆。

辅助继电器M有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器M和特殊辅助继电器M，辅助继电器M承受外部的信号也可以承受部其他软元件的控制信号来控制其他局部，M的触点〔常开、常闭〕可以无数次被使用，但是线圈却只有一个，这是常用的辅助继电器M；还有特殊用辅助继电器M，一种只用它的触点，一种只用它的线圈。

以以下图3-1-5为常用辅助继电器M梯形图编写例如。

图3-1-5常用辅助继电器M在梯形图中使用例如

S7-200系列PLC指令

1.上升沿、下降沿的应用

上升沿、下降沿主要是对脉冲信号而言，就如同我们按下按钮后，再松开按钮，这样便产生了一个脉冲，而一个脉冲通常由上升沿、保持时间、下降沿组成。

〔1〕上升沿触发单脉冲指令，即按下按钮，触点接通，与松开或不松开按钮无关。

〔2〕下降沿触发单脉冲指令，即按下按钮，触点不接通，而松开按