1、第6章 可编程序控制器 基本原理和应用,6.2 PLC的基本结构和工作原理,6.3 S7-200 CPU 存储器的数据类型及寻址方式,64 PLC的基本指令和编程方法,6.5 编程实例,6.1 概述,第6章 PLC的基本原理和应用,学习目的：了解可编程序控制器，会分析程序，能编制简单应用程序。,学习重点：基本指令和简单编程方法。,学习难点：外设与可编程控制器输入输出的关系。,关键词：寻址、指令、编程,基 本 要 求, 了解可编程序控制器的基本结构、工作原理和系统各部分的作用； 理解存储器的数据类型及寻址方式； 掌握基本指令和简单编程方法。,可编程序控制器简称PLC （Programmable
2、Logic Controller）。PLC 是一种以微处理器 CPU 为核心，专门用于工业 现场的自动控制装置。,2. 可编程序控制器定义 美国国际电工委员会IEC (International Electrotechnical Commission) 1987年公布的定义：可编程序控制器是一 种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子 装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储 执行逻辑计算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作 指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种 类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围 设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，
3、易于扩 展其功能的原则而设计。,6.1 概 述,3. 可编程序控制器的产生 20世纪60年代末，美国通用汽车公司为了加快汽车生产线的改造，招标研制一种新的工业控制器。1969年美国数字设备公司生产出第一台PLCPDP-14。,4. 可编程序控制器发展的四个阶段, 20世纪70年代中期，初创时期； 20世纪70年代中期至70年代末期，功能扩展时期，扩展传送和比较、模拟量的运算等； 70年代末期至80年代中期，通信功能发展时期； 80年代中期开始是可编程序控制器的开放时期，主要标志是：通信协议标准化，采用了标准的软件系统等。,5. 功能：逻辑控制；过程控制；位置控制；在线监控；远程控制；模拟量控制
4、；故障诊断；联网通讯等。,6. 特点：柔性好，程序可修改；功能强；抗干扰能力强；可靠性高，无触点控制；梯形图编程，简单易学；体积小，重量轻。,缺点：与计算机相比，存储容量小；运算速度慢；价格高。,7. 性能指标：输入输出(I/O)点数；扫描速度；内存容量；,指令种类；内部寄存器；高功能模块数量。,8. 分类：按结构 整体式、 组合式,全集成自动化（Totally Integrated Automation, TIA）,S7-200的产品定位在S7系列 PLC 家族的低端产 品，但比智能继电器LOGO!的定位要高。通常S7-200用于200点开关量以 内，35点模拟量以内。S7-200外形小巧，
5、功能强， 性价比极高,非常适合机械 制造业的情况和需求。,SIMATIC - S7系列,6.2 可编程序控制器的基本结构和工作原理,6.2.1 可编程序控制器的基本结构,可编程序控制器实质上是专用于工业控制的计算 机，其组成与通用计算机基本相同。,PLC 由中央处理器 (CPU)、存储器 (RAM, ROM)、 输入接口单元、输出接口单元、电源模块等组成。, 整体式结构 PLC，所有部件均封装在同一机箱内；, 组合式结构 PLC，各功能部件独立封装，安装在机架的插槽内，通过总线相互连接。,电 源,输出接口,输入接口,I/O扩展接口,接受现场信号,I/O接口,外设,I/O 扩展 模块,驱动被控
6、设备,运算器,中央处理器 (CPU),控制器,存储器,EPROM 系统程序,用户程序,RAM,编程器,主 机,外部设备,整体式 PLC 的结构框图,组合式 PLC 的结构框图,总 线,1. 中央处理器 CPU ,2. 存储器,随机存储器 RAM,CPU自诊断,与编程器、计算机通讯,读入现场信号,执行用户程序,输出控制信号,PLC的巡回扫描工作过程如图。,内存：只读存储器 ROM,PLC各部分的作用,CPU以固定周期进行巡回扫描。,运算器和控制器是整个系统的核 心，完成程序处理和系统控制。,外存：EPROM，盒式磁带等,功能：存储程序和数据,程序：系统程序和用户程序,I/O 单元是 CPU与 I
7、/O 设备之间的连接部件。,输入设备( 如按钮、行程开关、传感器等) 的开关信息通,过输入接口电路送入PLC； PLC通过输出接口电路向执行 部件 ( 如交流接触器、继电器、电磁阀等 ) 发出控制信号。,4. 电源,3. 输入/输出 I/O 单元,系统电源和后备电池，应有性能良好的稳压措施。,5. 编程器,6. I/O 扩展模块,7. 其它外部设备,人-机对话的工具，一般配有键盘、显示器，用作 用户程序的输入、编辑、调试和监视，它用电缆与主机相连。,用来扩展PLC的输入、输出点数。,可配置打印机、大屏幕彩色显示器；,或配有通讯接口，以实现通讯联网和远程控制功能。,PLC连续执行用户程序、完成控
8、制功能以扫描工作方式进行： 即CPU从程序段的第一句顺序读取顺序执行，直至最后一句。, 输入处理阶段 每次扫描周期开始时，先读取数字输入点(即输入接口电路) 的当前值，然后把这些值写到输入映像寄存器中。,可编程控制器的工作过程, 执行程序 在扫描周期的执行程序阶段里，CPU执行程序是从第一条指令 开始，直到最后一条指令结束。, 处理通讯请求 在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端口接收到的信息。, 执行CPU的自诊断测试 在扫描周期中，CPU检查其硬件，以及用户存储器（仅在RUN模式下），它也检查所有的I/O模块的状态。, 输出处理阶段 在每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中
9、的数据写到数字输出点（即输出接口电路）。, 扫描周期中断 当中断事件发生时，CPU以异步扫描方式为用户中断服务。当中断发生时根据中断优先级来处理中断。,1. S7-224 CPU Micro PLC 面板图,PLC面板图,Q0,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,Q1,.0,.1,I 0,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,I 1,.0,.1,.2,.3,.4,.5,CPU 224,SIEMENS,SF,RUN,STOP,SIEMENS,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,EM 222,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,EM 221,数字量输入
10、 扩展模块,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,EM 223,2. S7-200 PLC 扩展模块面板图,数字量输出 扩展模块,数字量输入/输出 扩展模块,6.2.2 可编程序控制器的工作原理,输入部分：来自被控对象的各种开关信息或操作命令，用以 向系统送入控制信号，如控制按钮、行程开关，传感器信号等。,控制部分：按照被控对象和生产工艺流程要求动作的各 种继电接触器控制线路。,输出部分：用以控制生产机械和生产过程中的各种被控 对象，如接触器、电磁阀等执行机构。,输入部分 （按钮、行 程开关等）,控制部分 （继电器、接触 器和连接导线）,输出部分 （接触器、 电磁阀等）,继电接触器控
11、制系统的基本结构框图,继电接触器控制系统,(1) 继电器控制系统的基本结构框图,(2) 可编程控制系统的基本结构框图,继电接触器控制属于接线程序，控制功能固定不变；,为有触点控制，有寿命限制；只能实现开关量控制。,程序可修改，控制功能可变；无触点控制，“软”继电器代替,“硬”继电器, 无限寿命；利用“光耦”传输信号, 抗干扰能力强。,6.3.1 存储器有效范围,6.3 S7-200 CPU的数据类型及寻址方式,名 称,CPU224 地 址,点 数,扩展地址,S7-224 CPU 操作数范围,存储器名称,位存取,双字存取,字存取,字节存取,6.3.2 存储器的直接寻址,寻址方式,直接寻址 存储单
12、元中的内容即是操作数,间接寻址 存储单元中为地址指针，按这一地址找到的存储单元中的内容才是操作数,I 1 . 4,位寻址,V 10 V 11 V 12 V 13 V 14 V 15 V 16 V 17 V 18 V 19 V 20 V 21 V 22 V 23 V 24 V 25,7 6 5 4 3 2 1 0,V B 12,存储器区,字节寻址,存储器区,MSB,LSB,Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q 13 Q 14 Q 15,7 6 5 4 3 2 1 0,Q W 2,MSB = 最高有效字节,LSB = 最低
13、有效字节,区域标识 ( Q =输出),字节地址,字寻址,MSB,LSB,7 6 5 4 3 2 1 0,V D 12,区域标识 ( V =变量),MSB = 最高有效字节,LSB = 最低有效字节,字节地址,双字寻址,存储器区,V 10 V 11 V 12 V 13 V 14 V 15 V 16 V 17 V 18 V 19 V 20 V 21 V 22 V 23 V 24 V 25,直接寻址,位 Q 字节地址.位地址 Q1.1 字节, 字, 双字 Q 长度 起始字节地址 QB5, QW4, QD12,1. 输入映象寄存器（I）寻址,在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将 采样值存
14、于输入映象寄存器中。,可以按位、字节、字或双字来存取输入映象寄存器。,位 I 字节地址.位地址 I0.1 字节, 字, 双字 I 长度 起始字节地址 IB4, IW5, ID12,2. 输出映象寄存器（Q）寻址,在每次扫描周期的结尾，CPU将输出映象寄存器的数值 复制到物理输出点上。,可以按位、字节、字或双字来存取输出映象寄存器。,格式：,格式：,格式：,格式：,3. 变量存储器（V）寻址,用于存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果。,位 V 字节地址.位地址 V10.2 字节, 字, 双字 V 长度 起始字节地址 VB30, VW100, VD15,4. 位存储器（M）寻址,可以使用内部存
15、储器标志位（M）作为控制继电器存取中间 操作状态或其它的控制信息。,位 M 字节地址.位地址 M26.7 字节, 字, 双字 M 长度 起始字节地址 MB6, MW16, MD20,不仅可以按位，也可以按字节、字或双字来存取位存储器区,格式：,5. 特殊存储器（SM）标志位,SM位提供了CPU和用户程序之间传递信息的方法。可使用这些位选择和控制 S7-200 CPU的一些特殊功能。例如：SM0.1表示首次扫描接通一个扫描周期的位；,位 SM 字节地址.位地址 SM0.1 字节, 字, 双字 SM 长度 起始字节地址 SMB6, SMW40, SMD20,SM0.5的功能为时钟脉冲：0.5秒为1
16、，0.5秒为0。,SM0.4的功能为时钟脉冲：30秒为1，30秒为0。,6. 定时器存储器（T）寻址,定时器当前值,T0 T1 T2 T3,MSB15,LSB0,S7-200 CPU中，定时器是累计时间增量的设备。S7-200定时器 精度（时基增量）有1ms, 10ms, 100ms三种。有两个相关的变量：当前值：16 位符号整数，记录定时器所累计的时间。定时器位：定时器当前值大于预设值时，该位置为 “1”。（ 预设值作为定时器指令的一部分输入）,格式： T 定时器号 T3,9. 计数器存储器（C）寻址,格式： C 计数器号 C3,CPU提供了三种类型的计数器：一种只能增计数； 一种只能减计数
17、；另一种既可增计数又可减计数。,与计数器相关的变量有两个：当前值：16位符号整数，存储累计脉冲数；计数器位：当计数器的当前值预设值时, 此位置为“1”。 （预设值作为计数器 指令的一部分输入）,S7-200 CPU中, 计数器是累计其输入脉冲电平由低到高的次数。,MSB 15,LSB 0,计数器位,计数器当前值,C0 C1 C2 C3,C0 C1 C2 C3,6.4 可编程序控制器指令,64.1 位逻辑指令,64.3 定时器和计数器指令,64.4 传送指令,64.6 逻辑操作指令,64.7 移位和循环移位指令,64.8 整数数学运算指令,64.2 置位和复位指令,64.5 比较指令,64.9
18、实数数学运算指令,目前可编程序控制器的编程语言有梯形图、语句表、功能块图和计算机高级语言等多种。一般小型机 多使用梯形图、语句表和功能块图。,概 述,1. 语句表(STL) 是通过指令助记符创建控制程序， 类似计算机汇编语言，它适合有经验的程序员。如：,LD I0.0 LD I0.1 LD I2.0 AD I2.1 OLD ALD= Q0.0,2. 功能块图(FBD)又称逻辑块指令， 它沿用了数字逻辑电路的逻辑方框 图。对每种功能都使用一个运算方 法，其运算功能由方框块内的符号 确定。如:,3. 梯形图(LAD)是一种图形语言，它仍沿用了继电器 的触点和线圈等符号。它是以继电器控制系统的电气
19、原理图为基础演变而来的，易于初学者使用，图形表 示易于理解，而且全世界通用。如,母线,逻辑线,梯形图,梯形图的特点,1. 梯形图中的继电器、定时器等“电器”不是 物理意义上的电磁继电器，而是PLC内部的电子 电路构成的寄存器单元。,2. 在梯形图中，没有真实的电流流动，为了 便于分析 PLC的周期扫描原理以及控制信息在存 贮空间分布的情况，假设在梯形图中有 “电流”流 动，为了区别于真实电流，称为能流。,3. 能流 在梯形图中只能是单方向流动其顺序 是从上到下、从左到右。,1. 每一个逻辑行必须从起始母线画起；2. 继电器线圈不能直接接在左边的母线上；3. 在梯形图中继电器线圈只能使用一次，而
20、其触点可以使用个数是无限的；4. 梯形图必须按照计算机执行程序时的顺序依次画出。,画梯形图的要求,bit：存储器中指定的地址位。 当存储器地址位 (bit) 为0时，对应的常开触点断开， 当存储器地址位 (bit) 为1时，对应的常开触点闭合。,当存储器地址位 (bit) 为0时，对应的常闭触点闭合， 当存储器地址位 (bit) 为1时，对应的常闭触点断开。 这些指令是从存储器或映像寄存器读取数值。,操作数bit：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。,1 PLC的触点类型,（1）常开常闭触点,常开触点梯形图：,常闭触点梯形图：,64.1 位逻辑指令,立即常开常闭触点是为了使输入响应更快， 允
21、许对实际输入点直接存取。在程序中遇到立即 常开常闭触点时，CPU绕过输入映像寄存器，直 接读入输入点的通/断状态作为程序处理的根据， 但不对输入映像寄存器做刷新处理。,I,bit,（2）立即常开常闭触点,立即常开触点梯形图：,立即常闭触点梯形图：,操作数bit：I。,当执行输出指令时，新值被写入存储器的指定地址 位（bit），如果指定的地址位是Q，则在每次扫描周 期的最后，CPU才以批处理的方式将输出映像寄存器 中的内容传送到输出点，使输出线圈被接通。,（1）输出指令,输出指令梯形图：,操作数bit：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。,2 输出指令,I0.1,I0.0,Q0.0,则对应的时
22、序图如图所示,梯形图,当I0.0与I0.1（输入寄存器）的常开触点均闭合时，接通输出线圈Q0.0。,（2）立即输出指令,立即输出指令允许对实际输出点直接存取，除相 应的输出映像寄存器被更新外，还立即将其内容传送 到实际输出点，即直接以结果驱动实际输出而不等待 每次扫描周期的结束。立即输出指令比一般指令占用 CPU的时间长，故不要盲目的多用类似指令。,立即输出指令梯形图：,操作数bit：Q。,I,3 取非指令,如梯形图,可以看出由于取非指令的存在，而使输出的状态 相反，即当I0.0触点断开时，接通输出线圈Q0.1，而 当I0.0触点闭合时，断开输出线圈Q0.1,取非指令梯形图：,时序图,当正跳变
23、触点检测到有一次正跳变（从off到on）之后，则使输出接通一个扫描周期。,正跳变指令梯形图：,负跳变指令梯形图：,4 正、负跳变指令,（1）正跳变指令,（2）负跳变指令,当负跳变触点检测到有一次负跳变（从on到off） 之后，则使输出接通一个扫描周期。,时序图,梯形图,时序图,梯形图,复位指令（置0）是从bit指定的地址位开始的 N个点被 复位，被复位点数N的 范围是1255。,置位指令梯形图：,2复位指令,1置位指令,复位指令梯形图：,置位指令（置1）是从bit指定的地址位开始的 N个点被置位，直至复位指令到来才能复位。被置 位点数N的范围是1255。,64.2 置位和复位指令,操作数bit
24、：I、Q、SM、T、C、V、S、L。,I0.0,Q0.0,Q0.1S2,Q0.1R1,I0.1,例：,立即置位指令梯形图：,3. 立即置位指令,当执行该指令时，新值1被同时写到物理输出点 和相应的映像寄存器（bit）。即N个物理输出点被 立即置位，点数N范围：1128。操作数bit：Q。 操作数N：同上。,4. 立即复位指令,立即复位指令梯形图：,当执行该指令时，新值0被同时写到物理输出点 和相应的映像寄存器。即N个物理输出点被立即复 位，点数N范围：1128。操作数同上。,接通延时定时器（TON）,1 定时器指令,断开延时定时器（TOF）,T 为定时器编号；IN 为定时器使能输入端； PT
25、为定时器的预设值端。,每个定时器均有一个16位 当前值寄存器及一个 1位 的状 态位（反映其触点的状态）。,64.3 定时器和计数器指令,接通延时定时器梯形图：,（1）接通延时定时器（TON）,但定时器继续计时，一直计到最大值32767，并保持状态位，直到使能输入端断开，清除接通延时定时器的当前值，定时器才复位。,当使能输入端IN接通时，接通延时定时器开始计时，当定时器（T）的当前值大于等于预设值时，该定时器的状态位被置1（即触点状态改变）；,T33,IN,PT,TON,I0.0,3,Q0.0,T33,例：,（2）有记忆接通延时定时器（TONR）,有记忆接通延时定时器梯形图：,对于有记忆接通延
26、时定时器，当使能输入端IN接通时，定时器开始计时，当使能输入端断开时，该定时器保持当前值不变；当使能输入端再接通时，则定时器从原保持值开始再往上加，当定时器的当前值大于等于预设值时，定时器的状态位置1（但定时器继续计时，一直计到最大值32767），以后即使输入端再断开，定时器也不会复位；,若要定时器复位必须用复位指令 (R) 清除其当前值。,I0.0,Q0.0,PT=32767,PT=10,T2当前值,T2触点,I0.1,定时器举例,断开延时定时器梯形图：,（3）断开延时定时器（TOF）,当输入断开的时间小于预设时间时，定时器仍保 持接通。当IN再接通时，定时器当前值仍设为0。,断开延时定时器
27、（TOF）用来在输入断开延时一段时间后，才断开输出。,当使能输入端IN接通时，定时器立即接通，并把 当前值设为0，当使能输入端断开时定时器开始定时， 直到达到预设的时间。当达到预设时间时，定时器断 开输出，并停止计时当前值。,操作数同接通延时定时器。,例：,TON、TONR、TOF定时器有三个分辨率,分辨率（ms）,注意：不能把一个定时器同时用作TOF和TON。 例如：不能既有 TON T32 又有 TOF T32。,T37-T63, T101-T255,T33-T36, T97-100,1ms定时器对定时器启动后的1ms间隔进行计数， 即1ms后执行定时器指令，启动定时器。1ms定时器 每隔
28、1ms刷新一次（定时器位和定时器当前值）。,由于定时器在1ms内可以在任何地方启动， 因此预设值必须大于最小需要的时间间隔。,例如，使用1ms定时器要确保至少56ms的时间间隔，预设值应为57。,1 ms分辨率：,10 ms 分辨率：每隔10 ms 刷新一次；,100 ms分辨率：每隔100ms刷新一次。,同理：,同样预设值的设置必须大于最小需要的时间间隔。,（1）加计数器指令CTU,2 计数器指令,（2）减计数器指令CTD,CU为加计数器的输入端； R为加计数器的复位端。 PV为计数器的预置数端； CD为减计数器的输入端； LD为减计数器的复位端,其中C为计数器编号；,每个计数器均有一个16
29、位当前值寄存器及一个 1位的状态位（反映其触点的状态）,由于每个计数器只有一个当前值，所以不要把一个计数器号分配给几个不同类型的计数器。,当复位端（R）置位时，计数器被复位，即当 前值清零，状态位也清零。,（1）加计数器指令（CTU）,加计数器指令梯形图：,加计数器：在CU输入端，每当一个上升沿到来时，计数器当前值加1，直至计数到最大值(32767)。,当当前计数值大于或等于预置计数值（PV）时， 该计数器状态位被置位（置1）,计数器的当前值仍被 保持。如果在CU端仍有上升沿到来时，计数器仍计 数，但不影响计数器的状态位。,CU,R,PV,CTU,C50,I0.0,I0.1,3,C50,Q00
30、,例：,减计数器：在CD输入端，每当一个上升沿到 来时，计数器当前值减 1，当当前计数值等于0时， 该计数器状态位被置位（置1），计数器停止计数。,减计数器指令梯形图为：,（2）减计数器指令（CTD）,当复位端（LD）置位时，计数器被复位，即 减计数器被装入预设值（PV），状态位被清零 。,如果在CD端仍有上升沿到来时，计数器仍保持为 0，且不影响计数器的状态位。,CD,LD,PV,CTD,C55,I0.0,I0.1,3,C55,Q00,例：,1. 字节、字和实数的传送指令,功能： EN前的逻辑条件满足时，将IN传输到OUT,数据类型：B、 W、DW、R(实数),ENO是指令盒的布尔量输出，如
31、果指令盒的输入有 能流，而且执行没有错误，ENO输出就把能流传到下一 个指令盒。如执行有错误，则停止程序的执行，ENO可 以作为允许位表示指令成功执行。同时ENO也为出错或 溢出等标志位的输出，它影响特殊存储器位（SM） （以下ENO均具有同样的含义）。,64.4 传送指令,IN: VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、Constant OUT: VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC 对字的操作数： IN: VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AIW、AC、Constant； OUT: VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AIW、AC 对
32、双字的操作数： IN：VD、ID 、 QD 、 MD 、 SD 、 SMD 、 AC 、 LD 、 HC OUT：VD、ID 、 QD 、 MD 、 SD 、 SMD 、 AC 、 LD,对字节的操作数：,对实数的操作数：IN：VD、ID 、 QD 、 MD 、 SD 、 SMD 、 AC 、 LD 、Constant OUT：VD、ID 、 QD 、 MD 、 SD 、 SMD 、 AC 、 LD,2. 字节、字和双字的块传送指令,数据类型：B、W、DW,功能： EN前的逻辑条件满足时，将从IN开始的N个数据传输到OUT开始的N个数据。 N取1255,例：,BLKMOVB,EN,IN,ENO
33、,OUT,N,MOVB,EN,IN,ENO,OUT,I00,VB50,VB30,VB100,4,AC0,6.5 编程实例,以电动机的起动、停止控制电路为例，说明PLC内部梯形图程序与输入输出设备之间的关系。,通常来自现场的指令信号是经PLC的输入接口进 入PLC的，指令信号是指按钮、继电器触点、行程开关等。,为了提高抗干扰能力，PLC的输入接口通常是由 发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器构成的光 电隔离电路，然后信号经光电隔离电路传送到输入映 像寄存器。,DC 24V,I0.0,I0.1,I0.2,1M,2M,I2.7,D1,3k,760,D2,T,光耦合电路,I0.2,SB2断开,SB2
34、闭合,I0.2 单元的状态由低电平变为高电平。,内,外,当 SB2 闭合时，,存储器 I0.2 单元,输入映像寄存器I0.2存储着高电平“1”或低电平“0”， 这对应着“继电器”的通/ 断状态。,输入接 口电路,DC 24V,I0.0,I0.1,I0.2,1M,2M,I2.7,D1,3k,760,D2,T,光耦合电路,I0.2,SB2断开,SB2闭合,I0.2 单元的状态由低电平变为高电平。,内,外,当 SB2 闭合时，,存储器 I0.2 单元,由系统软件程序赋予的存储器是具有继电器功能的 “软继电器”，而非真正的物理继电器，因此可以将输 入映像寄存器I0.2等效为输入“软继电器”。,输入接
35、口电路,DC 24V,I0.0,I0.1,I0.2,1M,2M,I2.7,D1,3k,760,D2,T,光耦合 电路,I0.2,SB2断开,SB2闭合,I0.2 单元的状态由低电平变为高电平。,内,外,当 SB2 闭合时，,存储器 I0.2 单元,所谓“软继电器”的触点就是读取存储器的状态，如 触点闭合相当于读取存储器的高电平，触点断开相当 于读取存储器的低电平，所以有无数个触点可以使用。,在程序的执行过程中，由CPU发出的各种控制信号 先送入输出映像寄存器，待PLC扫描结束后，将输出 映像寄存器中的内容送到物理输出端（或点）。,输出映像寄存器也可以等效为输出“软继电器”，同 样也有线圈和触点
36、，输出的控制信号经输出接口去控 制和驱动负载，如控制指示灯的亮灭、电磁阀的开闭、继电接触器线圈的通电和断电等等。,输出接口分为继电器型和晶体管型两种类型。继电 器型输出接口为有触点输出，外加负载电源既可以是 交流，也可以是直流；晶体管型接口只能带直流负载。,输出接口电路,存储器 Q1.0 单元,微型继电器 线圈得电, 常开接点闭合, 接触器KM线圈得电。,微型继电器,KM,220V,内,外,（1）继电器接点输出,输出接口电路,AC,按照电路器件的不同，分为三种输出方式：,有输出指令 Q1.0 ，且满足Q1.0导通条件时，,继电器接点输出；晶体管输出；双向晶闸管输出。,M,Q1.0,存储器 Q0
37、.3 单元,有输出指令Q0.3 ，且满足Q0.3导通条件时，Q0.3晶体管导通，接触器KM线圈得电。,晶体管,KM,524V,内,外,（2）晶体管输出,DC,M,Q0.3,输出接口电路,存储器 Q0.2 单元,有输出指令 Q0.2，且满足Q0.2的导通条件时， Q0.2 双向晶闸管导通，接触器KM线圈得电。,Q0.2,KM,220V,内,外,（3）双向晶闸管输出,输出接口电路,AC,双向晶闸管,1M,CPU224 连线端子图,24V DC,输入端子,输出端子,1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+,存
38、储器I0.2单元,1M 1L+ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 2M 1L+ 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 地 M L+,存储器Q0.6单元,KM,SB2,SB1,控制部分,输出部分,输入部分,I0.0,DC24V,输入公共端,M,输入端,输入继电 器(软)线圈,“软继电器”接点,“软继电器输出”线圈,M,输出公共端,负载 电源,输出端,Q0.0 输出接点,内部软接线 “梯形图程序”,( ),( ),( ),I0.1,I0.2,I0.0,I0.1,( ),Q0.0,I0.2,Q0.0,Q0.0,输 入 接 口 电 路,FR,FR,KM,SB2,SB1,控制部分,输出部分,输入
39、部分,I0.0,DC24V,输入公共端,M,输入端,输入继电 器(软)线圈,“软继电器”接点,“软继电器输出”线圈,M,输出公共端,负载 电源,输出端,Q0.0 输出接点,内部软接线 “梯形图程序”,( ),( ),( ),I0.1,I0.2,I0.0,I0.1,( ),Q0.0,I0.2,Q0.0,Q0.0,输 入 接 口 电 路,（1）确定被控对象的控制顺序； （2）确定控制对象所要求的I/O数目，分配I/O点给外设； （3）画出梯形图； （4）编辑、校对、检查程序，修改程序的错误，并存储已编好的程序，然后下载验证。,1. 编写PLC控制程序的基本步骤：,例1：试根据图(a)、(b) 和
40、(c)，分别编制当开关S1动作、开关S2不动作而均使灯亮的梯形图。,2. 应用举例,6.5 编程实例,Q0.0,I0.0,I0.1,S1,S2,（a）,Q0.0,I0.0,I0.1,S1,S2,（c）,Q0.0,I0.0,I0.1,S1,S2,（b）,解：编程方法1,例2：试用PLC梯形图编程语言实现三相异步电动机的 正反转并具有互锁功能。输入点I0.0与电动机正转起动 按钮连接，输入点I0.1与电动机反转起动按钮连接，输 入点I0.2与电动机停止按钮（常闭按钮）连接，输出点Q0.0接通电动机正转。输出点Q0.1接通电动机反转。,I/O分配：,I0.0:电动机 正转按钮,I0.1:电动机 反转
41、按钮,I0.2:电动机 停止按钮,Q0.0:电动机 正转接触器,Q0.1:电动机 反转接触器,（ ）,（ ）,（ ）,（ ）,I0.0,I0.2,I0.1,I0.2,网络2,网络3,网络4,网络1,Q0.1,Q0.0,Q0.0,Q0.0,Q0.1,S1,R1,R1,S1,Q0.1,编程方法2,I/O分配：,I0.0:电动机 正转按钮,I0.1:电动机 反转按钮,I0.2:电动机 停止按钮,Q0.0:电动机 正转接触器,Q0.1:电动机 反转接触器,*例3：编制检测上升沿变化的程序，每当一个上升 沿到来时，使存储单元MD1的值增加1，如果计数 达到5，输出Q0.0接通显示，并使存储单元MD1被
42、重新置为0。,I0.0：输入脉冲开关,I0.1：接通开关,Q0.0：接通显示,网络1,网络2,网络3,网络5,解：检测上升沿,SM0.1,I0.0,I0.1,T33,MOV-DW,EN ENO,IN OUT,+0,P,MD1,=D,+5,( ),Q0.0,MOV_DW,EN ENO,IN OUT,+0,INC_DW,EN ENO,IN OUT,MD1,SM0.1：首次扫描时为ON,+300,网络4,Q0.0,T33的分辨率 为10ms,例4：设计三相异步电动机的Y起动控制程序。首先按 总电源开关（I0.0），接通总电源（Q0.0），然后接通起动 按钮（I0.1）使电动机绕组先实现Y接（Q0.1
43、），经延时5 s 后，电动机绕组改为接（Q0.2）延时用定时器T37实现。 按停车按钮(常闭触点）（I0.2），电动机停转。,I/O分配：,I0.0:总电源开关,I0.1:电动机起动按钮,I0.2:电动机停止按钮,Q0.0:接通电源,Q0.1:接通Y接触器,Q0.2:接通接触器,网络2,网络1,网络3,网络4,解：星角起 动,I0.0,I0.2,I0.1,Q0.0,Q0.0,( ),( ),( ),T37,T37,T37,Q0.1,Q0.1,Q0.2,Q0.1,Q0.0,Q0.1,Q0.0,Q0.0,+51,分辨率为100ms,Y,总电源开关,接通电源,起动按钮,停车按钮（常开）,网络1,网络
44、3,I0.1,T34,T33,T33,T33,网络2,（ ）,Q0.0,IN TON,PT,+100,T34,IN TON,PT,+200,例5：按特定的通断间隔 (即通2s，断1s) 产生时序脉冲输出。,解：,（T33、T34：分辨率为10ms）,I/O分配：,I0.1: 起动开关,Q0.0: 接通输出,时序波形图,I0.1,2s,1s,Q0.0, 梯形图的经验设计方法 根据继电器电路图的设计方法 顺序功能图设计方法,S7-200 的编程设计方法,梯形图的经验设计法, 启动、保持及停止电路 延时接通/断开电路 定时范围的扩展 闪烁电路 小车自动往返运动,1. 起动、保持及停止电路,2. 延时
45、接通 / 断开电路,3. 定时范围扩展,4. 闪烁电路,5. 小车自动往复运动,1. 设计步骤,（1）了解和熟悉工作过程和机械的动作情况。 （2）确定输入信号和输出负载，以及对应的输入位和输出位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。 （3）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（M）和定时器（T）的地址。 （4）根据上述对应关系画出梯形图。,2. 应注意的问题,（1）应遵守梯形图语言中的语法规定。在继电器电路图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的右边，但是在梯形图中，线圈必须放在梯形图的最右边。 （2）设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该分支控制的存储器位，它类似于继电器电路中的中间继电器。 （3）尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。,（4）外部联锁电路的设立。为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路、应在可编程序控制器外部设置硬件联锁电路。 （5）为了减少语句表指令的指令条数，在串联时单个触点应放在右边，在并联时单个触点应放在左边。 （6）外部负载的额定电压。即确定外部负载的额定电压是否符合可编程序控制器的继电器输出和双向晶闸管输出模块的额定电压。,
