PLC4PLC控制系统按钮操作.docx

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PLC4PLC控制系统按钮操作

第二种机型的PLC（第八章序言）

第一节学习新的PLC机型的切入点

各种PLC的工作原理基本相同，但由于各机型的编程软件和指令系统的不同，使各种机

型互不兼容。

如果学生在校学习期间根据学校的设备学习了某一种机型PLC的相关知识，在就业后接触的是其他的机型，这就有一个再学习的过程。

那么，在学习、应用第二种机型时，应当如何着手呢？

实际上，弄懂并熟悉某一种PLC机型后，在学习、应用第二种机型时，可以采用比照的原则，很多应用程序、编程的方法等均可以很方便地“移植”到其他的机型上。

为了实现这种“移植”，首先应关注下列几方面的内容：

一、各种机型的结构特点和技术指标

1.从结构上来说，可以是：

整体式

模块式

2.从技术指标上来说，主要有：

内存的容量以及CPU的扫描速度

通讯功能和连网功能（包括通讯口的数量）

本机的I/O点（包括开关量、模拟量）

扩展能力（I/O映射区的大小）

安全性能等等

二、系统的配置

1.硬件：

主机（CPU模块）

I/O模块（本机的和扩展的）

通讯电缆等

2.软件：

操作平台

编程语言、指令系统

软件的操作等

3.硬件线路的连接方法：

I/O端子的连接（与现场的连接和与电源的连接、本机的和扩展的）

电源的连接（接地、公共端、极性等）

屏蔽等

第二节新机型PLC的软件系统和指令系统的学习原则

一、软件系统：

1.软件的运行环境

2.软件的操作方法

3.系统的组态及工作方式（工作方式有时也可由硬件设置）

4.存储器的分类、数据类型以及寻址方式

二、指令系统：

对各类“软”器件指令的功能的比照，是实现“移植”的关键。

比如：

对定时器指令的几个要素进行比照：

1.定时器的时基（类型）4.定时器的当前值

2.使能端的控制5.定时器的复位

3.定时器的预置值6.定时器的状态（位）

当你完成了这些比照之后，对于定时器指令的表示方法及有关的功能（延时、定时的接通与关断等）便能了然于胸，从而可以在编程中顺利地引用。

根据上述思路，不难找到计数器指令“移植”的对应点，同样可以方便地实现其他指令的“移植”。

这样，对于一种新的PLC机型的学习和应用会变得简单和方便。

第八章SIMATICS7-200（CPU22X）可编程序控制器

本章主要以SIMATICS7-200（CPU22XAC/DC/RLY）系列PLC为例介绍西门子PLC以及编程软件STEP7Micro/WIN32的基本内容，编程语言则以梯形图（LAD）为主、语句表（STL）为辅介绍编程方法。

（注：

S7-200系列PLC无可控硅输出方式）

第一节S7-200PLC及其系统配置

一、结构特点：

参见教材P203

机械结构特点参见教材P204～P205：

Fig8-1-1和Fig8-1-2及实物

电气结构特点

关于“输入输出”见表8-1-1和表8-1-2。

我们实验室设备：

S7-200CPU224：

I：

14×24VDC（直流输入）

O：

10×RLY（继电器输出）

二、系统的配置参见教材P206：

Fig8-1-3

1.CPU模块

2.通讯电缆：

PC的RS-232口与S7-200PLC的RS-485口的连接。

配置时：

PC机为主机（站地址0）；S7-200CPU为从机（站地址2～126，缺省地址为2）

3.STEP-7Micro/WIN323.0的运行环境

4.主要技术指标参见教材P207：

表8-1-3

三、工作模式及选用

STOP（停止）可下载程序等

RUN（运行）执行用户程序

TERM（暂态）允许软件设置工作方式等

工作模式可由硬件或软件方式选用

硬件：

手动开关

软件：

由编程软件选择，此时手动开关应置于RUN或TERM。

第二节S7-200CPU编程的基本概念和寻址方式

一、编程语言.编程元素.程序结构

梯形图（LAD）——接点、线圈、功能框、网络

语句表（STL）——语句组成：

指令+操作数（可选）类似于汇编语言

二、数据类型和数值表示

1.数据类型：

b（bit1位）、B（Byte8bit）、W（Word16bit）、DW（DWord32bit）、R（Real32bit）

——b为布尔量，其他可以是十进制、十六进制或ASCII字符，默认：

十进制

2.数值表示：

参见教材P210表8-2-1

三、存储器区域的分配

程序存储区（用户程序）、数据存储区（数据存储器和数据对象）、参数存储区（系统参数）参见教材P211Fig8-2-3。

数据空间

数据对象

数据存储器

定时器（T）

变量存储器（V）

计数器（C）

输入映像存储器（I）

模拟量输入（AI）

输出映像存储器（Q）

模拟量输出（AQ）

顺序控制继电器存储器（S）

累加器（AC）

内部标志位存储器（M）

高速计数器（HC）

特殊标志位存储器（SM）

四、数据存储区寻址方式（参见教材P211～P216）

S7-200PLC的CPU存取信息、数据处理，实际上是对数据存储区的读写操作，是编

程的关键。

1.数据存储器的寻址

1）位寻址——格式：

Aa1.a2（A——区域标识a1——字节地址a2——位号）

A：

I—输入映像区S—顺序控制继电器区

Q—输出映像区SM—特殊标志位区

M—内部标志位区V—变量存储区

例：

开关量输入I0.0，I1.2对照LMODSOFT：

1xxxx

开关量输出O0.0，Q1.10xxxx

（参见教材P212Fig8-2-4）

2）字节、字、双字寻址——格式：

Aa1a2

（A——区域标识a1——数据类型a2——首字节地址）

例：

对变量存储器寻址：

VB100、VW100、VD100（参见教材P212Fig8-2-5）

字节、字和双字对同一地址存取操作的比较

2.数据对象寻址——格式：

An（A——区域标识n——A区域的对象编号）

例：

T3——定时器3对照LMODSOFT：

T1.0，T0.1…16位读写

C10——计数器10UCTR，DCTR16位读写

AIW0，AIW2—模拟量输入（0或2为起始字节地址，以偶数字节地址起始）

AQW0，AQW4—模拟量输出（0或4为起始字节地址，以偶数字节地址起始）

AC0，AC2——累加器0，累加器3（AC0～AC3为4个32位的累加器）

3.本机I/O和扩展I/O——（参见教材P215Fig8-2-9）

这些I/O点是在映像寄存器中有一一对应地址的实际的物理（控制）点，可直接与现场连接。

不同类型的地址模块编址时互不影响，按区域标识（I或Q）区分。

CPU224的I/O点数及寻址

例：

本机：

I0.0～I0.7，I1.0～I105；Q0.0～Q0.7，Q1.0～Q1.1

模块0：

I2.0～I2.3；Q2.0～Q2.3

第三节S7-200PLC的指令系统（教材P267～P294为本节的英文对照教材）

一、S7-200指令编程的一般规约

·Network（网络）——梯形图以网络分段，每个网络只允许有一个输出线圈（并联的除外）。

·EN（使能）——允许输入为“1”

·ENO（逻辑结果正确）——允许输出为“1”

二、基本指令及应用

1.位逻辑指令——参见教材P217：

表8-3-1

1）与语句表对照，理解各语句的含义

2）应用示例：

（参见教材P218：

Fig8-3-1）

注意：

①取非指令与负跳变指令的区别（参见Fig8-3-1a的时序图）

②置位指令与复位指令的功能（参见Fig8-3-1b的时序图）

3）关于立即指令

立即指令是为了提高PLC对输入/输出的响应速度而设置的。

它不受PLC循环扫描工作（周期）方式的影响，允许对输入和输出点连续快速直接存取。

指令执行状况：

·用立即指令读取输入点的状态时，对I（输入）进行操作——但不更新相应的输入映像存储器中的值；

·用立即指令访问输出点时，对Q（输出）进行操作——新值同时写到PLC的物理输出点和相应的输出映像存储器。

例：

时序图：

2.比较指令——参见教材P219：

表8-3-2

梯形图（LAD）

语句表（STL）

说明

数据类型及操作数

字节比较IN1

==B

IN2

LDB=IN1，IN2

AB=IN1，IN2

OB=IN1，IN2

当比较式为真时，

LAD中：

该触点闭合

STL中：

将栈顶置“1”

B（字节）：

IB、QB、MB、SMB、VB、SB、LB、AC、常数、*VD、*AC、*LD

注：

字节比较无符号。

字整数比较IN1

==I

IN2

LDW=IN1，IN2

AW=IN1，IN2

OW=IN1，IN2

当比较式为真时，

LAD中：

该触点闭合

STL中：

将栈顶置“1”

W（字）：

IW、QW、MW、SW、SMW、T、C、VW、LW、AIW、AC、常数、*VD、*AC、*LD

注：

字整数比较有符号（16#7FFF>16#8000）

双字整数比较IN1

==D

IN2

LDD=IN1，IN2

AD=IN1，IN2

OD=IN1，IN2

当比较式为真时，

LAD中：

该触点闭合

STL中：

将栈顶置“1”

D（双字）：

ID、QD、MD、SD、SMD、VD、LD、HC、AC、常数、*VD、*AC、*LD

注：

双字整数比较有符号（16#7FFFFFFF>16#80000000）

实数比较IN1

==R

IN2

LDR=IN1，IN2

AR=IN1，IN2

OR=IN1，IN2

当比较式为真时，

LAD中：

该触点闭合

STL中：

将栈顶置“1”

R（实数）：

ID、QD、MD、SD、SMD、VD、LD、AC、常数、*VD、*AC、*LD

注：

实数比较有符号（这里只列出了IN1=IN2的比较指令，其他的比较指令可类推）

在SIEMENSS7-200的编程软件STEP-7中，有专门的比较指令：

IN1与IN2比较，比较的数据类型可以是B、I（W）、D、R，即字节、字整数、双字整数和实数；还可以有其他的比较式：

>、<、≥、≤、<>等等。

当满足比较等式，则该触点闭合（ON）。

与LMODSOFT指令对照：

在LMODSOFT中，没有直接的数的比较指令，但SUB指令可以通过其执行减法功能后的三个输出端的状态实现整数（16bit）的比较功能。

若与LMODSOFT中的SUB指令对应，则在STEP-7中应有三个比较指令：

>、=、<来分别对应SUB指令的三个输出；若还要对应≥、≤、或<>，则根据SUB指令三个输出端的不同组合，均可找到对应的比较指令。

比如：

①（30007）＞（40030）

②（30007）=（40030）

③（30007）＜（40030）

①＋②（30007）≥

②＋③（30007）≤（40030）

①＋③（30007）＜＞（40030）

3.定时器指令——参见教材P220：

表8-3-3（a）（b）

1）类型、编号及分辨率

TON——接通延时

TONR——有记忆接通延时

TOF——断开延时

3种分辨率（时基）：

1ms、10ms、100ms——分别对应不同的定时器号

定时器6个要素：

指令格式（时基、编号等）预置值——PT

使能——IN复位——3种定时器不同

当前值——Txxx定时器状态（位）——可由触点显示

定时值=时基×预置值PT。

由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，为避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。

例如：

使用10ms时基定时器实现140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms×15=150ms）。

梯形图（LAD）

语句表（STL）

说明

数据类型及操作数

接通延时

定时器Txxx

TON

－IN

－PT

TONTxxx，PT

使能IN=“1”，定时器计时，连续计数最大可达32，767；

PT=定时预置值；

当前值≧预置值，定时器位ON；

使能IN=“0”

对TON：

定时器位OFF，

当前值=0

对TONR：

定时器位和当前值保持最后状态；

必须经复位指令对TONR进行复位

IN（BOOL）：

能流

PT（INT）：

VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，常数，*VD，*AC，*LD

有记忆接通

延时定时器Txxx

TONR

－IN

－PT

TONRTxxx，PT

断开延时

定时器Txxx

TOF

－IN

－PT

TOFTxxx，PT

使能IN=“1”，定时器位ON，当前值=0；

PT=预置值；

使能IN从“1”→“0”跳变，定时器计时；

当前值=预置值，定时器位OFF，停止计时并保持当前值

2）功能

（1）接通延时定时器TON——一般用于单一时间间隔的定时

指令格式：

见图，编号与分辨率及定时器类型有关。

（参见教材P221：

Fig8-3-3a）

使能：

——IN：

I2.0=“1”

当前值——T33，当在线（Online）时，此处显示当前值

预置值——PT=3，即定时时间=10ms×3=30ms

复位——IN：

I2.0=“0”

定时器状态（位）——“1”或“0”

与MODICONPLC的定时器指令对照：

MODICONPLCCPU61200S7-200CPU224

区别：

对MODICONPLC：

当10001=“0”，10002=“1”时，定时器当前值保持；当计时时间到，即（40040）=30时，只要10002=“1”，定时器也是保持

对S7-200PLC：

只要I0.0=“1”，即计时，当T33当前值=3时，定时器继续计时，直至I0.0=“0”，定时器复位（相当于10002=“0”）

（2）断开延时定时器TOF——一般用于故障时间后的时间延时（指令功能及时序图参见教材P222：

Fig8-3-3b）

STL

LDI0.0

TOFT33，3

指令格式：

见图，编号与分辨率及定时器类型有关。

注意：

定时器状态（位）=“1”（置位）及当前值复0与使能.I0.0=“1”同步；计时开始与使能I0.0从“1”→“0”（断开）同步，且当计时时间到而使能仍=“0”时，当前值保持。

（3）

有记忆接通延时定时器TONR——一般用于累计许多时间间隔（指令功能及时序图参见教材P222：

Fig8-3-3c）

指令格式：

见图，编号与分辨率及定时器类型有关。

由图可见，当输入（使能）I2.1从“1”→“0”时，定时器并不复位而是保持，必须通过专门的复位指令，才能使TONR定时器复位。

（参见教材P223：

Fig8-3-4）。

I0.0

T2（current）PT=300

T2（bit）

Q0.1

I0.1

例：

延时接通/延时断开电路

要求：

输入信号接通3s后，输出置位，输入信号=“0”5s后输出关断。

梯形图：

语句表：

时序图：

例：

脉冲宽度可控制电路

要求：

在输入信号宽度不规范的情况下，要求在每一个输入信号的上升沿产生一个固定的脉冲，该脉冲宽度可以调节；如果输入信号的两个上升沿之间的距离小于该脉冲宽度，则忽略输入信号的第二个上升沿。

梯形图：

语句表：

时序图：

4.计数器指令——参见教材P225：

表8-3-4

1）类型及编号

CTU——增计数

CTD——减计数C0～C255

CTUD——增减计数

计数器6个要素：

指令格式（类型、编号等）预置值——PV

使能——CU、CD复位——R、LD

当前值——Cxxx计数器状态（位）——与定时器类似

梯形图（LAD）

语句表（STL）

说明

数据类型及操作数

增计数器Cxxx

－CUCTU

－R

－PV

CTUCxxx，PV

使能CU每次从“0”→“1”，计数值加1，最大可达32，767；

PV=计数预置值；

当前值≧预置值，计数器位ON；

复位R=“1”，计数器位OFF，当前值=0

CU，CD（BOOL）：

I，Q，M，SM，T，C，S，L，能流

R，LD（BOOL）：

I，Q，M，SM，T，C，S，L，能流

PV（INT）：

VW，IW，QW，MW，SMW，LW，AIW，AC，T，C，常数，*VD，*AC，*LD，SW

增减计数器Cxxx

－CUCTUD

－CD

－R

－PV

CTUDCxxx，PV

使能CU每次从“0”→“1”，计数值加1；

使能CD每次从“0”→“1”，计数值减1；

PV=计数预置值；

当前值≧预置值，计数器位ON；

复位R=“1”，计数器位OFF，当前值=0

减计数器Cxxx

－CDCTD

－LD

－PV

CTDCxxx，PV

使能CD每次从“0”→“1”，计数值减1；

PV=计数预置值；

当前值=0，计数器位ON，停止计数；

LD=“1”，计数器位OFF，重新装入预置值PV

2）功能、时序图及应用示例（参见教材P226：

Fig8-3-6）

此例为一个增减计数器的应用示例，其与MODICONPLC计数器指令的比较，同学可

自己进行，并注意到，计数器指令的使能均是采样上升沿（“0”→“1”）。

5.数学运算指令——参见教材P227～P228：

表8-3-5

有整数、双整数及实数的数学运算指令以及字节、字、双字的增减指令。

整数算术指令的应用示例——参见教材P229：

Fig8-3-7

注意：

乘法指令应用时，常把输出单元的低16位用作乘数（IN2）；除法指令应用时，常把输出单元的低16位用作被除数赋给输入（IN1）。

如此例中：

“整数乘法产生双整数”（MUL）指令的输出单元为“VD100（32位）”，即低16位：

VW102和高16位：

VW100，将VW102中的数据作为乘数赋给输入“IN2”；“整数除法产生双整数”（DIV）指令的输出单元为“VD200（32位）”，即低16位：

VW202和高16位：

VW200，将VW202中的数据作为被除数赋给输入“IN1”。

（或者说，将被除数所在单元用作输出单元的低16位，目的是为了节省存储器单元）。

6.逻辑操作指令——有“与：

WAND”、“或：

WOR”、“异或：

WXOR”、“取反：

INV”指令（参见教材P230表8-3-6）。

7.数据传送和交换指令——参见教材P232，表8-3-7

梯形图（LAD）

语句表（STL）

说明

数据类型及操作数

字节传送

MOV-B

－ENENO－

－INOUT－

MOVBIN，OUT

将输入字节（IN）传送到输出字节（OUT）

传送过程不改变传送对象的大小

IN1（BYTE）：

VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，常数，*VD，*AC，*LD

OUT（BYTE）：

VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD

注：

传送指令还可以是：

字、双字、字块、双字块的传送，传送过程均不改变传送对象的大小。

指令的数据类型和操作数亦相应为字和双字；

块传送指令中：

N=1～255为字节（BYTE）数据类型

实数传送

MOV-R

－ENENO－

－INOUT－

MOVRIN，OUT

将输入实数（IN）传送到输出单元（OUT）

传送过程不改变传送实数的大小

字节块传送

BLKMOV-B

－ENENO－

－INOUT－

－N

BMBIN，OUT，N

将输入字节（IN）开始的N个字节值传送到从输出字节（OUT）开始的N个字节

N=1～255

交换字节

SWAP

－ENENO－

－IN

SWAPIN

将输入字（IN）的高字节与低字节进行交换

IN（WORD）：

VW、IW、QW、MW、SMW、LW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD

应用示例：

8.移位和循环指令

梯形图（LAD）

语句表（STL）

说明

数据类型及操作数

字节右移位

SHR-B

－ENENO－

－INOUT－

－N

SRBOUT，N

将输入字节（IN）右移N位后，结果输出至OUT字节，移出位自动补0

IN（BYTE）：

VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD

OUT（BYTE）：

VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD

N（BYTE）

VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，常数*VD，*AC，*LD

注：

移位指令还可以是字、双字的移位操作，相应的IN和OUT分别为WORD和DWORD，N仍为BYTE。

移位操作无符号。

字节左移位

SHL-B

－ENENO－

－INOUT－

－N

SLBOUT，N

将输入字节（IN）左移N位后，结果输出至OUT字节，移出位自动补0

字节循环右移

ROR-B

－ENENO－

－INOUT－

－N

RRBOUT，N

将输入字节（IN）循环右移N位后，结果输出至OUT字节

字节循环左移

ROL-B

－ENENO－

－IN1OUT－

－IN2

RLBOUT，N

将输入字节（IN）循环左移N位后，结果输出至OUT字节

应用示例：

图中，SM1.0、SM1.1为特殊存储器位，当执行移位或循环移位时，溢出位SM1.1上的值是最近一次移动位的值。

9.表功能指令——参见教材P234，表8-3-9

10.数据转换指令

以上部分指令受课时限制不一一介绍，下面介绍“10.数据转换指令”中的段码指令（MODICONPLC没有段码指令）。

·段码指令——教材P238～P239：

表8-3-10（末行指令）及Fig8-3-11

梯形图（LAD）

语句表（STL）

说明

数据类型及操作数

段码

SEG

－ENENO－

－INOUT－

SEGIN，OUT

产生点亮7段数码显示器的位模式段码值（OUT）。

它是根据输入字节（IN）的低4位的有效数值产生相应的点亮段码

IN（BYTE）：

VB，IB，QB，MB，SMB，SB，LB，AC，常数，*VD，*LD，*AC

OUT（BYTE）：

VB，IB，QB，MB，