1、预备知识 继电器控制技术,第一部分 可编程控制器概述,第三部分 可编程控制器S7-200概述,本课程具体内容,第二部分 可编程控制器的结构和工作原理,第四部分 S7-200的基本指令系统及编程,第五部分 S7-200的应用指令,第六部分 可编程控制系统设计与应用,第七部分 可编程控制器的网络及通信基础,第一部分 位操作指令,第三部分 数据处理指令,第四章 S7-200 的基本指令系统及编程,第二部分 运算指令,第四部分 表功能指令,第五部分 转换指令,第六部分 小结,1. 常见指令,计数指令用于进行脉冲数的计算。操作数可以是整数，也可以是实数。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较
2、条件满足时，触点闭合，否则打开。 比较触点可以装入，也可以串、并联。比较指令为上、下限控制提供了极大的方便。,梯形图程序设计语言 (LAD),定义：用梯级图形符号来描述程序的一种程序设计语言。 来源于继电器逻辑控制系统的描述。所有PLC厂商和产品均支持梯形图语言编程，但对于某些细节不一样。 网络段：梯形图按逻辑关系可分成梯级或网络段，简称网络或段。每个网络段由一个或多个梯级组成。程序执行时按段扫描（从上到下，从左到右），一个段其实就是一个逻辑行。编译软件能直接指出程序中错误指令所在的段的标号。 梯形图清晰的段结构有利于程序的阅读理解和运行调试。,触点,线圈,指令盒,梯形图组成 左、右母线。能流
3、的概念 触点：表示输入，如开关、按钮、内部寄存器状态等 线圈：表示输出，如指示灯，继电器、接触器线圈，内部逻辑线圈等。 指令盒：代表一些较复杂的功能指令，如定时器、计数器、数学运算等，又叫功能框。,左母线,右母线,位存储区 M,page：,可以用位存储区作为控制继电器，来存储中间状态和控制信息,线圈接通，则常开触点导通,特殊存储区 SM,page：,特殊存储器标志位提供大量的状态和控制功能, 下表列出了部分常用的特殊存储器,其他特殊存储区可以用来控制高速计数器，高速脉冲输出等，具体用法等用到特殊功能时再作讲解,特殊存储区的简单应用,page：,案例1. 当报警信号I0.0接通时，报警指示灯Q0
4、.1闪烁,特殊存储区，具有闪烁功能,案例3. 水位低报警信号I0.1,故障指示灯Q0.1在有检测到故障时保持闪烁 直到按下复位按钮I0.2,指示灯灭。,案例2. 在自动控制系统中，按下启动按钮I0.1，启动指示灯Q0.0输出，为了防止操作员误动作，因此停止时需两个按钮I0.3及I0.2都按下,系统才能停止，启动灯灭。,例3扩展,常开触点,常闭触点,取反,立即常开,正跳变,负跳变,立即常闭,1. 位操作指令,输出,立即输出,置位,立即置位,复位,立即复位,4.1.1 位逻辑指令,梯形图（LAD）中常开和常闭触点指令用触点表示，常闭触点中带有“/”符号，如图所示。 当存储器某地址的位（bit）值为
5、1时，则与之对应的常开触点闭合；而与之对应常闭触点断开。,装载指令及驱动线圈指令 LD/LDN/OUT装载指令及驱动线圈指令如表4-2 所示。,表4-2装载指令及线圈输出指令,注：梯形图中，“( )”表示线圈。当执行输出指令时，“能流”到 ，则线圈被激励。输出映象寄存器或其他存储器的相应位为“1”，反之为“0”,梯形图与传动继电器控制符号比较,例4.1：装载及驱动线圈指令用法示例,LD I0.0 = M0.0 LDN I0.1 = Q0.0 = Q0.1,说明： （1）LD、LDN指令总是与母线相连（包括在分支点引出的母线）； （2）=指令不能用于输入继电器； （3）具有图3-1中的最后2条指
6、令结构的输出形式，称为并联输出，并联的=指令可以连续使用； （4）=指令的操作数不可重复使用。,指令练习,1.请设计当常开触点I0.0接通时，Q0.0断开 2.请设计当I0.0接通时，先接通Q0.0,再接通Q0.1,触点串并联指令如表4-3所示。 表4-3 触点串并联指令表,2. 触点串并联指令A/AN/O/ON,LD I0.0 O I0.2 AN I0.1 ON C1 = M0.1 = Q0.1 AN I2.0 = Q0.2,例4.3：触点串并联指令示例一,Network 1 LD I0.0 O I0.1 ON I0.2 = Q0.0 Network 2 LD I1.0 A I1.1 O T
7、2 AN I2.0 O C5 = M0.0,例4.4：触点串并联指令示例二,I0.1,Q1.0,例4.5：已知图4-8中I0.1的波形，画出Q1.0的波形。,图4-8上升沿检测,分析：1.在I0.1上升沿之前，I0.1的常开触点断开，Q1.0和Q1.1均为0,2.在I0.1上升沿，I0.1变为1，CPU先执行第一行电路。因为前一个周期Q1.1为0， Q1.1的常闭触点闭合，所以Q1.0变为1,3.执行第二行电路后，Q1.1变为1,4.进入第二个扫描周期后，Q1.1为1，使Q1.1常闭触点断开，使Q1.0为0,5.到I0.1变为0，Q1.0仍为0,因此，Q1.0只是在I0.1的上升沿到来后接通一
8、个周期,指令练习,3. 根据下面设计要求写出对应的梯形图和语句表 设计要求： 当I0.0接通，且I0.1断开时，接通Q0.0 当接通Q0.0时，且T10接通时，则M0.1通电,请写出以下梯形图对应的语句表,普通线圈获得能量流时线圈通电，能量流不能到达时，线圈断电，置位/复位指令则是将线圈设成为置位线圈和复位线圈两大部分，将存储器的置位、复位功能分开，置位线圈受到脉冲前沿触发时，线圈通电锁存（存储器位置1）、复位线圈受到脉冲前沿触发时，线圈断电锁存（存储器位置0）。下次置位、复位操作信号到来前，线圈状态保持不变。,3. 置位/复位指令S/R,1.指令格式,从起始位开始的N个元件置1,从起始位开始
9、的N个元件置0,置位复位指令举例,I0.1,I0.2,Q0.2 to 0.7,编程举例：请分析Q0.1的波形,I0.0,I0.1,例4.9 置位/复位指令的应用,电动机连续运转的PLC程序及语句表如下：,用置位和复位指令实现功能如下,置位复位,例4.10 两台电动机M1、M2同时起动，M2停止后M1才停止的程序：,练习：有两台电动机M1启动后，M2才能启动；M2停止后，M1才能停试用置位/复位指令编写控制程序,4 正负跳变指令、取反指令、空操作指令,正负跳变指令、取反指令、空操作指令的几点规定,1. 正跳变指令（EU）检测到每一次正跳变（触点的输入信号由0到1），或负跳变指令（ED）检测到每一
10、次负跳变（触点的输入信号由1到0），让能流接通一个扫描周期。对于正跳变指令，一旦发现有正跳变发生（由0到1），该栈顶值被置为1，否则置0。对于负跳变指令，一旦发现有负跳变发生（由1到0），该栈顶值被置为1，否则置0。 2. 取反指令（NOT）将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果为1，则变为0，为0则变为1。 3. 空操作指令（NOP）不影响程序的执行。,图 跳变应用,跳变指令示意,跳变指令将信号的跳变转换成持续仅一个扫描周期的短脉冲。或者可理解成把即将开始的较长过程转换成一种起始信号（有何意义）,LD I0.4 LPS EU = Q0.4 LPP ED = Q0.5,LD I0.4 EU
11、= Q0.4 ED = Q0.5,对比,取反指令示意,Network 1 LD I0.0 A I0.1 = Q0.0 NOT = Q0.1 Network 2 LD I0.2 ON I0.3 = Q0.2,Network 3 LD I0.4 LPS EU S Q0.3，1 = Q0.4 LPP ED R Q0.3，1 = Q0.5,正负跳变和取反指令实例,5 立即指令（立即置位/复位指令、立即输出指令）,立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。 当用立即指令读取输入点的状态时，相应的输入映象寄存器中的值并未发生更新； 用立即指令访问输出点时，访问的同时相应的输出寄存器的内容也被刷新。注意
12、：只有输入继电器I和输出继电器Q可以使用立即指令。,5. 立即置位/复位指令、立即输出指令 立即置位/复位指令、立即输出指令,说明：“I”表示立即，当指令执行时，新值会同时被写到物理输出点和对应的输出过程映象寄存器。这一点不同于非立即指令，只把新值写入过程映像寄存器。,立即触点指令,说明： 立即触点指令只能用于输入量I，执行该指令时，立即读入物理输入点的值，根据该值决定触点的接通/断开状态，但是并不更新物理输入点对应的输入过程映像寄存器。,6. 触点块串联指令ALD、触点块并联指令OLD,ALD，栈装载与指令（与块）。在梯形图中表示 两个触点块串联连接。,LD I0.0 O I0.1 LD I
13、0.1 O I0.3 ALD = Q0.0,6. 触点块串联指令ALD、触点块并联指令OLD,OLD，栈装载或指令（或块）。在梯形图中表示 两个触点块并联连接。,练习:,5.根据下面指令表画出相应的梯形图:,2. 定时指令,计数指令用于进行脉冲数的计算。操作数可以是整数，也可以是实数。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则打开。 比较触点可以装入，也可以串、并联。比较指令为上、下限控制提供了极大的方便。,定时器存储区 T,page：,S7-200提供3中常用的定时器类型： 1.接通延时定时器 TON 2.有记忆的接通延时定时器 TONR 3.断开延时定时器
14、 TOF,操作数最大值的由来 及地址不可以重复,接通延时定时器（TON）,page：,定时器号,基准时间,设定时间,TON定时器的特性： 1.TON指令在启用输入端使能后，开始计时2.当前值大于或等于预设时间（PT）时，定时器触点接通3.当输入端断开时，定时器当前值被清除，触点断开4.达到预设值后，定时器仍继续计时，达到最大值32767时，停止计时,(1)接通延时定时器,有记忆的接通延时定时器（TONR）,page：,定时器号,设定时间,基准时间,TONR定时器的特性： 1.TONR指令在启用输入端使能后，开始计时 2.当前值大于或等于预设时间（PT）时，定时器触点接通,并保持接通 3.当输入
15、端断开时，定时器当前值能被保持 4.达到预设值后，定时器仍继续计时，达到最大值32767时，停止计时,(2)有记忆的接通延时定时器,断开延时定时器TOF,page：,定时器号,设定时间,基准时间,TOF定时器的特性： 1.TOF指令在启用输入端使能后，定时器触点立刻接通，此时定时器不计时2.当输入信号由10时，定时器开始计时3.当前值=设定值时，定时器触点才断开，定时器停止计时,(3) 断开延时定时器 TOF,设计举例一,要求: 启动时，电机D1启动 3s后电机D2启动 再过5s后电机D3启动,I/O分配： I0.0：启动按钮 I0.1：停车按钮 Q0.0：电机D1 Q0.1：电机D2 Q0.
16、2：电机D3,返回,3. 计数指令,计数指令用于进行脉冲数的计算。操作数可以是整数，也可以是实数。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则打开。 比较触点可以装入，也可以串、并联。比较指令为上、下限控制提供了极大的方便。,计数器存储区,page：,S7-200提供3中常用的计数器类型： 1.增计数器 CTU 2.减计数器 CTD 3.增减计数器 CTUD,注：使用不同类型的计数器时，计数器编号不能重复使用,增计数器 CTU,page：,计数器编号,复位信号,设定值,CTU计数器的特性： 1.CTU指令每次在输入使能端由01时，计数一次，当前值加一，直到327
17、672.当前值大于或等于预设时间（PV）时，计数器触点接通,并保持接通3.若复位信号接通，则计数器复位，当前值清0，触点断开,减计数器 CTD,page：,CTD计数器的特性： 1.减计数器CTD在LD端接通后，计数器复位，此时当前值变成设定值因此一般在使用减计数器时，首先将计数值载入，然后再进行计数2.每次在输入使能端由01时，计数一次，当前值减一，减到0后不再动作3.当计数器减到0时，计数器触点接通，并保持,载入输入端,计数器编号,设定值,增减计数器 CTUD,page：,计数器编号,复位信号,增计数信号,减计数信号,设定值,CTUD计数器的特性： 1.每次在增计数信号由01时，计数一次，
18、当前值加一，直到32767当前值到达最大值32767后，若增计数信号再次由01，则当前值变为-327682.每次在减计数信号由01时，计数一次，当前值减一，直到-32768 当前值到达最小值-32768后，若减计数信号再次由01，则当前值变为327673.只要当前值=设定值PV，计数器触点接通。否则计数器触点断开 4.复位输入端信号接通，则计数器复位，触点断开，计数器清0,4. 比较指令,比较指令用于两个操作数按一定条件的比较。操作数可以是整数，也可以是实数。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则打开。 比较触点可以装入，也可以串、并联。比较指令为上、下限
19、控制提供了极大的方便。,比较运算符：、 操作数类型：字节比较B（Byte）；（无符号整数）整数比较I（Int）/W（Word）；（有符号整数）双字比较D（Double Int/ Word）；（有符号整数）实数比较R（Real）；（有符号双字浮点数）,1. 比较指令格式,指令应用举例,计数器C0的当前值大于或等于1000时，输出线圈Q0.0通电。,实现如图所示的时序图。,用一个按钮开关（I0.0）控制三个灯（Q0.1，Q0.2，Q0.3），按钮按一下则1#灯亮，再按三下2#灯亮，1灯灭。再按三下3#灯亮，2灯灭。再按三下是3灯灭。再按一下又重复前面的工作。时序图如图7所示以此反复。,使用一个按钮
20、控制两个灯，第一次按下时，第一盏灯亮，第二盏灯灭；第二次按下时第一盏灯灭，第二盏灯亮；第三次按下时两盏灯都两亮；第四次按下时两盏灯都灭。,I/O分配 输入：I0.0 输出：Q0.0 Q0.1,三台电机M1，M2，M3,启动时：先动M1-60秒后M2动60秒后M3启动：停车时：先停M3-30秒后停 M2-30秒后M1停。,用计数指令实现下述控制过程，其动作时序如图所示：,当I0.2=ON从1#灯亮到3#灯亮，每灯亮3S。当3#灯亮完达到1S后又从1#灯亮到3#灯亮如此循环下去。,三电机相隔5s启动，各运行10s停止，循环往复，绘出三电机一周期运行如图所示,利用计数器与比较指令，设计一个24 小时
21、可设定定时时间的住宅控制器的控制程序（以30分钟为一个设定单位），要求实现如下的控制： （1）早晨6：30，闹钟每秒钟响1 次，10 秒后自动停止； （2）9：0017：00，起动住宅报警系统； （3）晚上6：00，打开住宅照明； （4）晚上10：00 关闭住宅照明。,梯形图编程的基本规则 梯形图程序由网络组成（逻辑行），每个网络由一个或几个梯级组成。 从左母线向右以触点开始，以线圈或指令盒结束，构成一个梯级，触点不能出现在线圈右边 。在一个梯级中，左右母线之间是一个完整的“电路”，不允许短路、开路，也不允许“能流”反向流动。,二、 梯形图程序设计原则,梯形图编程的基本规则 在梯形图中与“能流
22、”有关的指令盒或线圈不能直接接在左母线上，通过触点接。与“能流”无关的指令盒或线圈直接接在左母线上。如LBL、SCR、SCRE等。 指令盒的EN（IN）端是允许输入端，该端必须存在“能流”才能执行该指令盒的功能。 指令盒的ENO端是允许输出端，用于指令的级联。无允许输出端的指令盒不能用于级联（如CALL、LBL、SCR等）。如果指令盒EN存在“能流”，且指令盒被准确无误地执行后，此时ENO=1并把能流传到下一个指令盒或线圈。如果执行存在错误，则“能流”就在错误的指令盒终止，ENO=0。,梯形图编程的基本规则 输入点状态由外部输入设备的开关信号驱动，用户程序不能随意改变 梯形图中同一触点可以多次
23、重复使用 梯形图中同一继电器线圈只能出现一次（置位、复位除外），通常不能重复使用，若多次使用则最后一次有效。但它的触点可以无限次使用。即线圈可以做触点使用，但触点不能做线圈使用。 双线圈输出：在一个程序中，同一继电器线圈出现两次或两次以上，一般这种情况是不允许的，但在下列情况下允许双线圈输出： 1、置位和复位指令中。2、跳转指令中。,梯形图每一“梯级”都是从左边母线开始，输出线圈接在右边母线上，所有触点不能画在输出线圈的右边。输出线圈不能直接连接在左母线上，若必须的话，则可通过插入常闭触点将线圈连于左母线上。,错误,正确,梯形图编程的基本规则 上重下轻原则：几个串联支路并联，应将触点多的支路安
24、排在上面。 左重右轻原则：几个并联支路串联，应将并联支路数多的安排在左面，以缩短用户程序的扫描时间。,若几个并联回路串联，应将触点最多的回路放在梯形图的最左面；若几个串联回路并联，应将触点最多的回路放在梯形图的最上面。,错误,正确,梯形图设计规则 梯形图没有实际的电流流动，被假设的“能流”实际是控制系统的信号流，它只能单方向流动，不能产生反流。即梯形图必须符合从上至下、从左到右的执行原则，否则不能直接编程。 梯形图中的触点应画在水平线上，不能画在垂直线上。,错误,正确,不包含触点的分支应放在垂直方向上，不能放在水平方向上，以便识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。,错误,正确,第三模块 三相异
25、步电动机的顺序启动控制,任务一 电动机的顺序启动控制（1）电动机的顺序启动、同时停止（2）电动机的顺序启动、顺序停止（3）电动机的顺序启动、逆序停止 任务二 用PLC内部定时器实现电机的顺序 控制,2.1 电动机的顺序启动、同时停止,控制要求：电动机1启动后，电动机2才能启动；若电动机1不启动，电动机2无法启动；按下停止按钮后，两台电动机同时停止。,任务一 电动机的顺序启动控制,2.1 电动机的顺序启动、同时停止,2.1 电动机的顺序启动、同时停止,I/O分配表：,2.1 电动机的顺序启动、同时停止,PLC接线图：,2.1 电动机的顺序启动、同时停止,梯形图,2.2 电动机的顺序启动、顺序停止
26、,控制要求：电动机1启动后，电动机2才能启动；若电动机1不启动，电动机2无法启动。电动机1停止后，电动机2才能停止；若电动机1不停止，则电动机2无法停止。,2.2 电动机的顺序启动、顺序停止,2.2 电动机的顺序启动、顺序停止,I/O分配表：,2.2 电动机的顺序启动、顺序停止,PLC接线图：,2.2 电动机的顺序启动、顺序停止,梯形图,2.3 电动机的顺序启动、逆序停止,控制要求：电动机1启动后，电动机2才能启动；若电动机1不启动，电动机2无法启动。电动机2停止后，电动机1才能停止；若电动机2不停止，则电动机1无法停止。,2.3 电动机的顺序启动、逆序停止,2.3 电动机的顺序启动、逆序停止
27、,I/O分配表：,2.3 电动机的顺序启动、逆序停止,PLC接线图：,2.3 电动机的顺序启动、逆序停止,梯形图,Y-降压起动控制（1）,I/O分配表,Y-降压起动控制（1）,项目三： Y-降压起动控制（1）,PLC接线图,项目三：Y-降压起动控制（1）,Y-降压起动控制（2）,Y-降压起动控制（2）,I/O分配表,项目三 ：Y-降压起动控制（2）,PLC接线图,项目三 ： Y-降压起动控制（2）,任务二 用PLC内部定时器实现电动机的顺序启动控制,项目一：实现闪光报警控制（4s循环） 项目二：电动机顺序启动、顺序停止控制 项目三：电动机顺序启动、逆序停止控制 项目四：电动机延时启动、停止控制
28、,项目一：实现闪光报警控制（4s闪光报警循环）,I/O分配表：,项目一：实现闪光报警控制（4s闪光报警循环）,PLC接线图：,给出I/O分配表；画出PLC接线图；绘制梯形图。,考核3要求,单按钮电动机启停PLC控制程序,单按钮启停 电路控制程序,单按钮启停 控制波形图,单按钮控制电动机起停,page：,单按钮控制一个输出,page：,单按钮控制一个输出,水箱自动储水控制系统控制要求：如图所示储水箱，由电磁阀控制进水。当水位低于下限位时，电磁阀Y打开进水。当水位高于上限位时，电磁阀Y关闭。下限位传感器为S1，水位低于S1时，S1闭合；水位高于S1时，S1断开。上限位传感器为S2，水位高于S2时，
29、S2闭合；水位低于S2时，S2断开。,(1) I/O分配：I/O分配表见表。,(2) 程序如图所示。,控制要求： 一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进出计数。货物多于1000箱，灯L1亮；货物多于5000箱，灯L2亮。 其中，L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。,程序举例,6000,时序图,习题练习： 1、互锁正反转控制电路。 2、星三角启动控制电路。 3、在三个不同的地点，可以开关一盏灯。 4、200分钟延时器。 5、一个按钮控制3种风速，按1下第高风，再按2下中风，再按3下低风，依次循环。 6、 I0.
30、0外接报警启动信号，I0.1外接报警复位按钮；输出Q0.0为报警蜂鸣器，Q0.1为报警闪烁灯，闪烁效果为报警灯的亮与灭，间隔为1秒。 7、电动机的顺序启动、同时停止。 8、当按下启动按钮时电动机延时10s启动，当按下停止按钮时电动机延时15s停止。 9、冷却水系统和冷冻水系统运行后，制冷主机才能运行；制冷主机关机后，冷却水和冷冻水系统才能关机。 10、点动及长动控制线路。,11、当报警信号被触发时，报警指示灯闪烁。 12、在自动控制系统中，按下启动按钮，启动指示灯亮，为了防止操作员勿动作，因此停止时需两个按钮都按下,系统才能停止，启动灯灭。 13、机器运行时，亮绿色运行灯，停机时，亮红色停机灯
31、。14、水位低报警开关被触发，故障指示灯保持闪烁，直到按下复位按钮指示灯灭。 15、物流仓库的库存超过1000时，亮红灯；1000300亮黄灯，300以下亮绿灯。 16、电动机的顺序启动、顺序停止。 17、电动机的顺序启动、逆序停止。 18、当按下启动按钮时电动机启动，当按下停止按钮时电动机延时10s停止。 19、闪灯电路：红灯亮5S，绿灯亮3S。 20、用一个按钮控制一台电动机的起停。,21、第一台机器启动后，第二台机器、第三台机器相继启动，时间间隔为1分钟。 22、机器启动后，先正传30秒，再反转30秒，如此循环，直到按下停机按钮。 23、机器启动时，须由2个人在不同地点按下启动按钮（可以不同时）才能运行，停机只需按下停机按钮即可。 24、水位低于下限，亮红灯；同时自动开启水泵供水，亮黄灯； 水位上升上限，水泵自动停止，亮绿灯。 25、用PLC实现下图控制。,
