第九章
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第九章 可编程序控制器应用
系统设计
第一节 PLC应用系统设计的内容和步骤
第二节 PLC的选择
第三节 节省 PLC输入输出点数的方法
第四节 可编程序控制器在逻辑控制
系统中的应用实例
第五节 可编程序控制器网络及通信
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第一节 PLC应用系统设计的内容和步骤
一,PLC控制系统设计的基本原则
1） 充分发挥 PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制
要求；
2） 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经
济、使用及维修方便；
3） 保证控制系统安全可靠；
4） 应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择 PLC的型号、
I/O点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，
以利于系统的调整和扩充。
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二,PLC控制系统设计的一般步骤
7．整理技术文件,包括设计说明书、电气安装图、电气
元件明细表及使用说明书等。
1．熟悉被控对象，制定控制方案；
2．确定 I/O设备；
3．选择 PLC, 选择时主要包括 PLC机型、容量,I/O模
块、电源的选择；
4．分配 PLC的 I/O地址,列出输入 /输出设备与 PLC 输入
输出端子的对照表；
5．设计软件及硬件；
6．联机调试；
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第二节 PLC的选择
一,PLC的机型选择
（一）合理
的结构型式
（二）安装
方式的选择
（三）相当
的功能要求
（四）响应
速度的要求
（五）系统
可靠性要求
（六）机型
统一
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二,PLC的容量选择
（一） I/O点数
通常 I/O点数是根据被控对象的输入, 输出信号的实际
需要, 再加上 10%~15%的备用量来确定 。
（二）用户存储容量
一般可按下式估算, 再按实际需要留适当的余量 （ 20
％ ～ 30％ ） 来选择 。
存储容量＝开关量 I/O点总数 × 10+模拟量通道数 × 100
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三,I/O模块的选择
（一）开关量输入模块的选择
1,输入信号的类型及电
压等级的选择
2,输入接线方式选择
按输入电路接线方
式的不同, 开关量
输入模块可 分为汇
点式输入和分组式
输入两种
COM
IN0
IN1
IN2
┊
INn
COM1
IN0
IN1
IN2
COM2
IN3
IN4
图 9-1 输入的接线方式
(a)汇点式输入 (b)分组式输入
(a) (b)
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3,注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块 （ 如 32点, 48点等 ）, 应考
虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的 60％ 。
（二）开关量输出模块的选择
1,输出方式的选择
开关量输出模块有三种输出方式,继电器输出, 晶闸
管输出和晶体管输出 。
2,输出接线方式的选择
按 PLC的输出接线方式的不同, 一般有分组式输出和
分隔式输出两种 。
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图 9-2 输出的接线方式
(a)分组式输出 (b)分隔式输出
COM0
OUT0
OUT1
OUT2
COM1
OUT3
OUT4
OUT5
COM0
OUT0
COM1
OUT1
COM2
OUT2
COM3
OUT3
(a) (b)
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3,输出电流的选择
4,注意同时接通的输出点数量
选择输出模块时, 还应考虑能同时接通的输出点
数量 。 一般来说, 同时接通的点数不要超出同一公共
端输出点数的 60％ 。
5,输出的最大负载电流与负载类型, 环境温度等因素
有关
四、电源模块及其它外设的选择
1,电源模块的选择
2,编程器的选择
3,写入器的选择
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第三节 节省 PLC输入输出点数的方法
一、减少输入点数的方法
1,分时分组输入
图 9-3 分时分组输入
“自动, 输入信号 S1~S8”、
,手动, 输 入 信 号
Q1~Q8共用 PLC输入点
X000~X007.用, 工作方
式, 选择开关 SA来切换
,自动, 和, 手动, 信
号输入电路 。
SA
Q8
Q2
Q1
S1
+24V
X010
X000
X001
┋
X007
S2
S8 ┋
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2,输入触点的合并
例如 某负载可在多处
起动和停止, 可以将
三个起动信号并联,
将三个停止信号串联,
分别送给 PLC的两个
输入点 SB3
SB2
SB1
X001
X002
PLC
+24V
SB4 SB5 SB6
图 9-4 输入触点合并
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3,将信号设置在 PLC之外
系统中的某些输入
信号功能简单, 涉
及面很窄, 如手动
操作按钮, 电动机
过载保护的热继电
器触点等, 有时就
没有必要作为 PLC
输入 。
图 9-5 输入信号设在 PLC外部
KM3
KM2
KM1
自动
手动
FR2
FR1
FR3
SB3
SB2
Y000
Y001
PLC
Y002
COM
SB1
~
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二、减少输出点数的方法
（一）矩阵输出
KM1
Y000
Y001
Y002
Y003
PLC
COM0
Y004
Y005
Y006
Y007
COM1
电源
图 9-6 矩阵输出
采用 8个输出组成 4× 4
矩阵, 可接 16个输出设
备 。 要使某个负载接通
工作, 只要控制它所在
的行与列对应的输出继
电器接通即可 。 这样用
8个输出点就可控制 16
个不同控制要求的负载 。
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（二）分组输出
当两组负载不会同时工
作, 可通过外部转换开
关或通过受 PLC控制的
电器触点进行切换, 这
样 PLC的每个输出点可
以控制两个不同时工作
的负载 。
KM6
KM5
电源
21COM0
Y000
Y001
Y002
KM2
KM1
KM4
KM3
SA
图 9-7 分组输出
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（三）并联输出
当两个通断状态完全相同的负载, 可并联后共用
PLC的一个输出点 。
（四）负载多功能化
一个负载实现多种用途 。
（五）某些输出设备可不进 PLC
系统中某些相对独立, 比较简单的部分可考虑直
接用继电器电路控制 。
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三,PLC应用中的若干问题
（一） 对 PLC的某些输入信号的处理
1) 如果 PLC输入设备采用两线
式传感器 （ 如接近开关等 ） 时,
它们的漏电流较大, 可能会出
现错误的输入信号 。 为了避免
这种现象, 可在输入端并联旁
路电阻 R，
两线式
传感器
PLC
输入
图 9-8 两线式传感器输入的处理
2） 如果 PLC输入信号由晶体管提供, 则要求晶体管的截
止电阻应大于 10KΩ,导通电阻应小于 800Ω。
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（二） PLC的安全保护
1,短路保护
当 PLC输出控制的负载短路时, 为了避免 PLC内部的
输出元件损坏, 应该在 PLC输出的负载回路中加装熔
断器, 进行短路保护 。
2,感性输入 /输出的处理
PLC的输入端和输出端常常接有感性元件 。 如果是直
流感性元件, 应在其两端并联续流二极管；如果是交
流元件, 应在其两端并联阻容电路, 从而抑制电路断
开时产生的电弧对 PLC内部输入, 输出元件的影响 。
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输
入
输
出PLC
输
入
输
出PLC
AC AC
图 9-9 感性输入 /输出的处理
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（三） PLC系统的接地要求
良好的接地是 PLC安全可靠运行的重要条件 。 PLC一
般最好单独接地, 与其它设备分别使用各自的接地装置 。
也可以采用公共接地, 但禁止使用串联接地方式 。 另外,
PLC的接地线应尽量短, 使接地点尽量靠近 PLC。 同时,
接地线的截面应大于 2mm2.
图 9-10 PLC接地
PLC 其它设备 其它设备PLC PLC 其它设备
a)分别接地 b)公共接地 c)串联接地
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第四节 可编程序控制器在逻辑
控制系统中的应用实例
一,PLC在工业自动生产线中的应用
（一）输送机分检大小球的 PLC控制装置
1,控制要求
图 9－ 11所示为分检大, 小球的自动装置的示意
图 。 分析工作过程及控制要求,
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原指示灯
Y007
X001左限 位 SQ1
右限位
X003
SQ3
X004
SQ4
X005
SQ5
上限位 右限位
＋
操
作
杆
上行Y002
下行Y000
SQ2
下限位
X002
SW
Y001吸盘
＋
右行Y003
左行Y004
SQ:极限 开关
X000
大球箱小球箱
图 9-11 大、小球自动分检装置示意图
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（ 5） 如果启动装置后，操作杆下行一直到 SQ闭合后，下限位开关 SQ2
仍为断开状态，则吸盘吸起的是大球，操作杆右行碰到右限位开关
SQ5（大球的右限位开关）后，将大球释放到大球箱里，然后返回到
原位 。
（ 4） 假设吸盘吸起小球，则操作杆向上行，碰到上限位开关 SQ3后，操
作杆向右行；碰到右限位开关 SQ4(小球的右限位开关 )后，再向下行，
碰到下限位开关 SQ2后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。
（ 1） 当输送机处于起始位置时，上限位 SQ3开关和左限位开关 SQ1被压
下，极限开关 SQ断开。
（ 2） 启动装置后，操作杆下行，一直到极限开关 SQ闭合。此时，若碰
到的是大球，则下限位开关 SQ2仍为断开状态，若碰到的是小球则下
限位开关 SQ2为闭合状态。
（ 3） 接通控制吸盘的电磁阀线圈 Y001。
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2,I/O地址分配
Y001
X000
X001
X002
X003
X005
X004
Y000
Y004
Y002
Y003
Y007
极限开关
左极限
下极限
上极限
右极限
右极限
下行
吸盘
上行
右行
左行
图 9-12 I/O地址分配图
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3,功能图的设计
M8002
ZRST S0 S34
S0SET
S21
S20
S22
S23
S24
S25
S26
S27
S28
S29
S30
S0
Y000(下)
X003
X001
Y001
S S Y001Y001
R
Y001
大球小球
X000（SW)
X002下限位 X002
X000（SW)
T0 T0
T0
K10
T0
K10
Y002(上)
Y002(上)
Y003(右)
Y003(右)
Y000下
X003上限位 X003上限位
X004右限位 X005右限位
T1
K10
Y002上
Y004左
T1
X002
X003
X001
M8002
图 9-13 自动分检
控制 STL功能图
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4,梯形图的设计
M8002
ZRST S0 S30
S0SET
S0
Y000
SET S20
X001 X003 Y001
SET S21
X002X000
SET S24
X002X000
S20
Y002S22
S S23
X003
Y003S23
S S27
X004
S24
T0
K10
T0
S S25
S Y001
S21
T0
K10
T0
S S22
S Y001
Y002S25
S S26
X003
Y003S26
S S27
X005
Y000S27
S S28
X002
T1
S28
S S29
T1
R Y001
K10
Y004S30
S S0
X001
Y002S29
S S30
X003
RET
END
图 9-14 大、小球分检控制梯形图
5,语句表程序
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(二 ) 皮带运输机的 PLC控制
图 9－ 15所示为某原材料皮带运输机的示意图 。 原材料从料斗经过
PD1,PD2两台皮带运输机送出；由电磁阀 M0控制从料斗向 PD1供
料； PD1,PD2分别由电动机 M1和 M2控制 。
M0
M1
M2
PD1
PD2
料斗
图 9-15 某原料皮带运输机示意图
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1,控制要求
（ 1） 初始状态 料斗、皮带 PD1和皮带 PD2全部处于关闭状态。
（ 2） 启动操作 启动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要
求逆料方向按一定的时间间隔顺序启动。其操作步骤如下：
皮带 PD2→ 延时 5s→ 皮带 PD1→ 延时 5s→ 料斗 M0
（ 3） 停止操作 停上时为了使运输机皮带上不留剩余的物料，要求顺
物料流动的方向按一定的时间间隔顺序停止。其停止的顺序如下：
料斗 → 延时 10s→ 皮带 PD1→ 延时 10s→ 皮带 PD2
（ 4） 故障停止 在皮带运输机的运行中，若皮带 PD1过载，应把料斗
和皮带 PD1同时关闭，皮带 PD2应在皮带 PD1停止 10s后停止。若皮
带 PD2过载，应把皮带 PD1、皮带 PD2(M1,M2)和料斗 M0都关闭。
（ 5） 要求采用 FX系列 PLC实现控制
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2,I/O地址分配
启动按钮 X000 M0料斗控制 Y000
停止按钮 X001 M1接触器 Y001
M1热继电器 X003 M2接触器 Y002
M2热继电器 X004
3,程序设计
（ 1） 用步进指令根据皮带运输机控制要求设计的功能图
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S0
S20
S21
S22
S23
S24
X003
X004
X000 （启动）
T1
X001
X003
（M 1过 载）
（停止）
T3
M8002
T0
T2
（M 2过 载）
X004
M8002
ZRST S0 S24
S0SET
Y002(M2)
T1
K50
Y002
Y001(M1)
T0
K50
Y002
Y001
Y000(M0)
Y002(M2)
Y001(M1)
T3
K100
Y002(M2)
T2
K100
启
动
过
程
停
止
过
程
图 9-16 皮带运输机的 PLC功能图
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（ 2） 皮带运输机
的 PLC梯形图
M8002
ZRST S0 S24
S0SET
SET S20
X003 X004 X000
S0
S20 Y002
T1
K50
S21 Y002
(M1)
(M2)
Y001
T0
K50
S22 Y002
(M0)
Y001
Y000
SET S21
T1
SET S22
T0
SET S24
X001
SET S25
X003
SET S0
X004
S24 Y002
Y001
T3
SET S25
T3
K100
S25 Y002
T2
K100
SET S0
T2
RET
END
图 9-17 皮带运输机的 PLC梯形图
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4,语句表程序
二,PLC在机械手控制系统中的应用
图 9－ 18是某机械
手的工作示意图,
该机械手的任务是
将工件从工作台 A
搬往工作台 B。 试
设计该机械手的
PLC控制系统 。
图 9-18 机械手的工作示意图
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（ 一 ） 控制系统要求分析
1,机械结构
2,工艺过程
①
③
原点
⑥②
④
⑧
⑤
⑦
原点指示
夹紧 放松
下限位开关
上限位开关
右限位开关
上限位开关
左限位开关
左移
右移
下降
上升
无工件
检测
图 9-19 系统结构示意图
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3,控制要求
工件台 A,B上
工件的传送不用
PLC控制；机械
手要求按一定的
顺序动作, 其流
程图如图 9－ 20
所示 。
1.2.3.复位按钮
下降限位I0.1
上限检测I0.2
启动按钮I0.0
复位
原位
下降
下降
夹紧
复位
右行
上升
放松
上升
左行
右行检测I0.3
下降检测I1.3
上升检测I1.4
左行检测I2.0
M1.0=1使Q0.5=1原位指示
M1.2=1使Q0.1=1夹紧
M1.1=1使Q0.0=1下降
M1.3=1使Q0.2=1上升
M1.0=1使Q0.3=1右行
M1.5=1使Q0.0=1下降
M1.6=1使Q0.1=1放松
M1.7=1使Q0.2=1上升
M2.0=1使Q0.4=1左行
I0.2 I0.4=1重复执行,
I1.2 M0.0=1
.
图 9-20 控制系统流程图
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（二） PLC选型及
I/O接线图
根 据 控 制 要求,
PLC控制系统选用
SIEMENS 公司 S7-
200系列 CPU 214和
EM221,其输入输
出端子电气接线图
如图 9－ 21所示 。
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
M
I2.0
I2.1
I2.2
I2.3
M
EM221
CPU214
Q0.0
Q0.1
Q0.3
Q0.2
Q0.4
L
N
L
Q0.5
～220V
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SP
启动
下限
上限
右限
左限
无工作检测
停止
手动
单步
单周期
连续
下降
上升
右移
左移
夹紧
复位
放松
下降
上升
左移
右移
原位指示灯
夹紧/放松
图 9-21 控制系统外部 I/O接线图
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（三） PLC I/O地址、内部辅助继电器的分配表
序号 符号 功能描述 序号 符号 功能描述
1 I0.0 起动 13 I1.4 上升
2 I0.1 下限 14 I1.5 右移
3 I0.2 上限 15 I2.0 左移
4 I0.3 右限 16 I2.1 夹紧
5 I0.4 左限 17 I2.2 放松
6 I0.5 无工作检测 18 I2.3 复位
7 I0.6 停止 19 Q0.0 下降
8 I0.7 手动 20 Q0.1 夹紧 /放松
9 I1.0 单步 21 Q0.2 上升
10 I1.1 单周期 22 Q0.3 右移
11 I1.2 连续 23 Q0.4 左移
12 I1.3 下降 24 Q0.5 原位显示
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（四） PLC控制系统程序设计
1,整体设计
整体设计的梯形图
（主程序）：
M0.0
( )
网络1 启动机构
I0.0
M0.0
SBR-0
EN
SBR-1
EN
M0.0 I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
网络2 调用子程序 选择机构工作方式
图 9-22 主程序梯形图
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2,手动控制程序
Q0.3
( )
Q0.1
( S )
1
Q0.1
( R )
1
Q0.4
( )
Q0.0
( )
Q0.2
( )
I0.2 I1.5 Q0.4 I0.3
I0.4Q0.3I2.0
I0.1 I2.1
I2.2
I1.3 Q0.2 I0.1
I0.2Q0.0I1.4
网络1 左右移动
网络3 上升
网络2 夹紧和放松
网络4 下降
图 9-23 手动程序梯形图（子程序 0）
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3,自动操作程序
I1.0
M0.0
( S )
1
I1.2
网络2 M0,0=1 单周工作方式
M0.0
( R )
1
I1.1
网络1 M0,0=1 连续工作方式
网络3 数据输入端
I0.2 I0.4 M1.0
Q0.2
( )
网络4 移位寄存器控制运行步
M0.1
P
SHRB
EN ENO
DATA
S_BIT
N
M0.2
M1.0
+10网络5
I0.0
M1.0
I1.2
I0.0 I1.0
Q0.1
( )
M0.2
M1.1
I0.1
M1.2
T37
M1.3
I0.2
M1.5
I0.1
M1.6
T38
M1.7
I0.2
M2.0
I0.4
M1.4
I0.5 I0.3
M2.1
I0.4 M0.0
I2.3
M1.0
( R )
10
网络6
M1.1 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M1.7M1.6
M2.0 M2.1
图 9-24 自动操作程序（子程序 1）
第九章
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4,输出显示程序
网络7 各种输出形式
Q0.5
( )
Q0.0
( )
I0.6 M1.0
M1.1
M1.2
Q0.1
( )
IN TON
PT+15
IN TON
PT+10
T37
Q0.2
( )
M1.3
M1.5
M1.7
M1.4
Q0.3
( )
M2.0
Q0.4
( )
Q0.1
( )
M1.6
T38
图 9-25 输出显示程序
第九章
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三,PLC在电梯控制中的应用
图 9-26 三层楼电梯控制示意图
电梯控制是一个随机控制系
统, 系统没有固定的控制顺
序, 其控制作用是根据 PLC
外部提出的控制要求 （ 输入
的信号 ） 而实施的 。
电梯的控制内容包括,箱内,
外按钮的控制, 电梯运行到
位开门, 关门的控制, 每层
指示灯及安全措施, 报警作
用的控制等 。 在此以三层的
电梯箱内控制为例 。
第九章
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（ 一 ） 电梯控制系统的要求 （ F:呼梯开关 ）
（ 1） 电梯在一层或二层时，出现三层呼梯（ 3F＝ ON）信
号，则电梯上升，运行到三层，三层限位开关闭合（ SQ:限
位开关； SQ3＝ ON）后停止运行。
（ 2） 电梯在一层时，出现二层呼梯（ 2F=ON）信号，则电
梯上升，运行到二层，二层的限位开关闭合（ SQ2=ON）
后停止运行。
（ 3） 电梯在一层时，同时出现二层和三层的呼梯
（ 2F=ON,3F=ON）信号，则电梯上升运行；先上升到二层
（ SQ2=ON）,暂停运行 2s后，再继续上升到三层，直到三
层的限位开关闭合（ SQ3=ON）电梯停止运行。
第九章
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（ 4） 电梯在三层或二层时，出现一层呼梯（ 1F=ON）信
号，则电梯下降运行；直到一层的限位开关闭合
（ SQ1=ON）,电梯停止运行。
（ 5） 电梯在三层时，出现二层呼梯（ 2F=ON）信号，则
电梯下降运行；直到二层的限位开关闭合（ SQ2=ON）,
电梯停止运行。
（ 6） 电梯在三层时，同时出现二层或一层呼梯（ 2F=ON、
1F=ON）信号，则电梯下降运行；先到二层，暂停运行 2s
后，电梯又继续下降，直到一层的限位开关闭合
（ SQ1=ON）,电梯停止运行。
第九章
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（ 7） 电梯在上升途中，任何下降呼梯均无效。
（ 8） 电梯在下降途中，任何上升呼梯均无效。
（ 9） 电梯到达每层的运行时间限定小于 10s；超过 10s，
则电梯自动停止运行。
（ 10） 此控制采用 FX系列 PLC实现控制 。
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（ 二 ） 电梯控制程序的设计
1,I/O地址分配
输入地址
SQ1 X000
SQ2 X001
SQ3 X002
IF X003
2F X004
3F X005
输出地址
电梯上升 Y000
电梯下降 Y001
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2,逻辑设计
X000 X001 X002 T2
M106
M105
M104
T2 Y000 Y001
T1M107
M107
X001
M106 T1 M107
M106X000X001X004X003X002
M106
T1
M105
X002
X004
X001 M105
K20
K100
X000
X001
X005 X002 M100
M100
X000 X004 X001 M101
M101
X000 X004 X005 X002X001 M102
M102
T0
X001 M102 T0 M103
M103
M103 T0
M100 T2 Y001 Y000
M101
M102
X002
X001
X003 X000 M104
M104
K20
图 9-27 三层楼电梯
厢内控制梯形图
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四,PLC在机床中的应用
（ 一 ） T68镗床控制系统
1,电气控制任务
双速电动机 M1作为主轴及进给的驱动，电动机 M2为
进给快速移动的驱动。对 M1的具体控制要求是：
1） 正反转点动控制及反接制动；
2） 正反转连续运转及反接制动；
3） 高、低速的转换控制。
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2,输入输出点的分配
输入端 输出端
输入设备 PLC输入端子号 输出设备 PLC输出端子号
M1的停止按钮 SB6 X000 M1正转接触器 KM1 Y000
M1的正转按钮 SB1 X001 M1反转接触器 KM2 Y001
M1的反转按钮 SB2 X002 限流电阻接触器 KM3 Y002
M1的正转点动按钮 SB3 X003 M2正转接触器 KM3 Y003
M1的反转点动按钮 SB4 X004 M2反转接触器 KM4 Y004
高低速转换行程开关 SQ X005 M1低速△接触器 KM6 Y005
主轴变速行程开关 SQ1 X006 M1高速 YY接触器 KM7 Y006
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输入端 输出端
输入设备 PLC输入端子号 输出设备 PLC输出端子号
主轴变速行程开关 SQ2 X007 M1高速 YY接触器KM8 Y007
进给变速行程开关 SQ3 X010
进给变速行程开关 SQ4 X011
工作台或主轴箱机动进给限位 SQ5 X012
主轴或花盘刀架机动进给限位 SQ6 X013
快速 M2电动机正转限位 SQ7 X014
快速 M2电动机反转限位 SQ8 X015
M1热继电器触点 FR X016
速度继电器正转触点 KS1 X017
速度继电器反转触点 KS2 X020
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电
源
KM4
KM5
KM6
KM7
KM8
KM3
KM1
KM2
X000
X001
X002
X003 Y000
X004 Y001
X005 Y002
X006 Y003
X007 Y004
X010 Y005
X011 Y006
X012 Y007
X013
X014
X015 PLC
X016
X017
X020
COM COM
KV2
KV1
FR
SQ8
SQ7
SQ6
SQ5
SQ4
SQ3
SQ2
SQ1
SQ
SB1
SB2
SB3
SB4
SB6
图 9-28 输入输出设备与 PLC的接线
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3,绘制梯形图
（ 1） M1正反转控制
的梯形图
T2
K5
M102
K5
T1M101
M101X002 M102
M101
X001
M102X001 M101
M102
X002
Y002X006 X010
M102
M101
Y002 Y001 Y000T1
Y002 Y000 Y001T2
图 9-29 M1正反转控制梯形图
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（ 2） M1反转制动
的梯形图
（ 3）高低速转换
控制的梯形图
Y000 Y001T3 K5
X017 M103 T3
X011
X017 X007 K5
M103 T2X020
T2 Y001 Y000
X007
Y001
X011
M103
Y000
X000
图 9-30 M1反接制动
梯形图
M103X000
M102
Y007
Y006M103 T4 Y005
Y005M103 T4 Y006
M101 X000 X006 X010 Y002
X005 T4
X007
Y001
X011
Y000
图 9-31 M1高低速转换控制梯形图
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机械互锁及过
载保护
M1停止控制
M1 正转辅助
控制
X013
X012 M110X016
M101
M100 X001 M102 Y001 M101
M110 X000 M100
X000
X007
Y001
X011
Y000
M103
MC·
MC·
X002 M101 Y000 M102
M1 反转辅助
控制
M1 正转延时
控制
M1 反转延时
控制
M102
K5
M102 T1
T0 Y002 Y001 Y000
T2 M103
X003
M1正转, 运行,
制动
K5
M101 T0
反转反接制动延时
M1反转, 点动,
反接制动
正转反接制动延
时
短接电阻
低速 △ 接
高速 YY接
M2正转控制
M2反转控制
K5
X007 X017 T2
K15
X005 T4M102
M101 X006 X010 Y002
X020
X011
T3
X004
T1 Y002 Y000 Y001
K5
X017 M103 T3
MCR M100
M103 T4 Y006 Y005
Y007
M103 T4 Y005 Y006
X014 X015 Y004 Y003
X014 X015 Y003 Y004
MCR M110
END
低速高速转换延时
图 9-32 T68普通镗床
PLC控制梯形图
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（ 二 ） Z3040型摇臂钻床的电气控制系统
1,电气控制任务
1） 主轴电动机 M1的正反转运动 （ 如加工螺
纹要求电动机正, 反转 ） ；
2） 摇臂升降电动机 M2正, 反转运动；
3） 摇臂夹紧, 放松液压泵电动机 M3的正反
转运动；
4） 完成各种操作之间的互锁控制及延时控制 。
冷却根据加工任务来选用, 冷却泵电动机控
制简单, 故采用手动控制 。
Z3040型摇臂钻床 是一个多台电动机拖动系统, 采
用 PLC控制时, 也必须实现如下控制要求：
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2,输入输出点的分配
输入端 输出端
输入设备 输入端子 输出设备 输出端子
M1停止按钮 SB1 X000 M1正转接触器 KM1 Y000
M1正转按钮 SB2 X001 M1反转接触器 KM2 Y001
M1反转按钮 SB3 X002 M2正转接触器 KM3 Y002
M2正转按钮 SB4 X003 M2反转接触器 KM4 Y003
M2反转按钮 SB5 X004 M3正转接触器 KM5 Y004
M3正转按钮 SB6 X005 M3反转接触器 KM6 Y005
M3反转按钮 SB7 X006 电磁阀 YV驱动 Y006
摇臂上升限位 SQ1 X007 摇臂夹紧指示灯 HL1 Y007
摇臂放松限位 SQ2 X010 摇臂放松指示灯 HL2 Y010
第九章
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输入端 输出端
输入设备 输入端子 输出设备 输出端子
摇臂夹紧限位 SQ3 X011 立柱及主轴箱夹紧指 示灯 HL3 Y011
立柱及主轴箱放松限位 SQ4 X012 立柱及主轴箱放松指 示灯 HL4 Y012
立柱及主轴箱夹紧限位 SQ5 X013 M1运行指示灯 HL0 Y013
摇臂下降限位 SQ6 X014
主轴箱关合限位 SQ7 X015
M1热继电器 FR1触点 X016
M2热继电器 FR2触点 X017
M3热继电器 FR3触点 X020
第九章
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Y001
X006
T2 X020 M111 T2 M112
X003
X005 X006 Y006
K5
T6M112
K5
T5M111
T4
K5
M110
T4 Y002 Y003
T3 Y003 Y002
MCR M106
MCR M106
X005 M112 X007 M111
Y004T5 Y005
Y005T6 Y004
Y013Y000
Y010X010
Y007X011
Y011X012
Y012X013
MC M104
MC M104
M2正转
M2反转
M3正转
M3反转
M1运行指示
摇臂放松指示
摇臂夹紧指示
主轴箱夹紧指示
主轴箱放松指示
M104 T2
K15
M105T2M104
M102
升降延时 （ 夹紧 ）
Y000T0 Y001 K5
T1M103
K5
T0M102
M101 X001 M103 Y001 M102
M102
X002 M102 Y000 M103
M102
Y001T1 Y000
MCR M100
M100 X000 X016 M101
X0150 M1000
MC2
MC2
X004 X014
X005 M104 X010
X003 X007 M104
X003 M107 M110K5
M107
M106 X004 M110 M107
MC2
M104 X017 X010 M106
MC2
M1停止
M1正转辅助
M1正转延时
M1反转辅助
M1反转延时
M1正转
M1反转
T3
图 9-34 Z3040型摇臂钻床的
PLC控制梯形图
3、
绘
制
梯
形
图
第九章
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第五节 可编程序控制器网络及通信
一、网络概述
（ 一 ） 联网目的
（ 二 ） 网络结构和通信协议
1,链接结构
2,联网结构
图 9-35 联网结构示意图
2
0
1
3 4
(a)星形结构
1
3 4
2
（ b）总线结构
4
1
3
2
（ c）环形结构
第九章
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（ 1）星形结构
只有一个中心节点，网络上其他各节点都分别与中心节点相连，通
信功能由中心节点进行管理，并通过中心节点实现数据交换。
（ 2）总线结构
这种结构的所有节点都通过相应硬件连接到一条无源公共总线上，
任何一个节点发出的信息都可沿着总线传输，并被总线上其他任意
节点接收。它的传输方向是从发送节点向两端扩散传送。
（ 3）环形结构
环形结构中的各节点通过有源接口连接在一条闭合的环形通信线路
中，是点对点式结构，即一个节点只能把数据传送到下一个节点。
若下一个节点不是数据发送的目的节点，则再向下传送直到目的节
点接收为止。
第九章
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3,网络通信协议
在通信网络中，各网络节点，各用户主机为了进行通信，就必须共
同遵守一套事先制定的规则，称为协议。
（ 三 ） 通信方式
1,串行数据传送与并行数据传送
（ 1） 并行数据传送
（ 2） 串行数据传送
2,异步方式与同步方式
串行通信数据的传送是一位一位分时进行的。根据串行通信数据传
输方式的不同可以分为异步方式和同步方式。
第九章
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（ 1）异步方式
异步方式又称为起止方式。它在发送字符时，要先发送起始位，
然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后还可以加入奇偶
校验位。
异步传送较为简单，但要增加传送位，将影响传输速率。异
步传送是靠起始位和波特率来保持同步的。 PLC网络多采用异
步方式传送数据。
（ 2）同步方式
同步方式要在传送数据的同时，也传递时钟同步信号，并始终
按照给定的时刻采集数据。同步方式传递数据虽提高了数据的
传输速率，但对通信系统要求较高。
第九章
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（ 四 ） 网络配置
网络配置与建立网络的目的、网络结构以及通讯方式有关，但
任何网络，其结构配置都包括硬件、软件两个方面。
1,硬件配置
（ 1） 通信接口
（ 2） 通信介质
2,软件配置
要实现 PLC的联网控制，就必须遵循一些网络协议。不同公司
的机型，通信软件各不相同。软件一般分为两类，一类是系统
编程软件，用以实现计算机编程，并把程序下载到 PLC，且监
控 PLC工作状态。
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二,S7－ 200系列 CPU与计算机设备的通信
（ 一 ） S7－ 200系列 CPU的通信性能
1,SIEMENS公司的网络层次结构
管理层
计算机集合工业以太网 （ Ethernet）
S7－ 300
S7－ 200
及远程 I/O
S7－ 200
及远程 I/O
智能模块
AS－ 1总线
现场设备 现场设备
S7－ 300
S7－ 200 S7－ 200
现场总线
多点 MPI网
图 9-36 SIEMENS公司 S7系列 PLC网络层次结构
第九章
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2,S7系列的通信协议
（ 1） PPI协议
PPI(Point-to-point-Interface)协议，即点对点接口，是一个主 /从
协议。协议规定主站向从站发出申请，从站进行响应。从站不
能初始化信息。但当主站发出申请或查询时，从站才对其响应。
（ 2） MPI协议
MPI（ Multi-Point Interface）即多点接口，可以是主 /主协议或
主 /从协议，协议如何操作有赖于设备的类型。
第九章
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PROFIBUS协议用于分布式 I/O设备（远程 I/O）的高速通信。该
协议的网络使用 RS－ 485标准双绞线，适合多段、远距离通信。
PROFIBUS网络常有一个主站和几个 I/O从站。主站初始化网络
并核对网络上的从站设备和配置中的匹配情况。如果网络中有第
三个主站，则它只能访问第一个主站的从站。
（ 3） PROFIBUS协议
（ 4）自由口协议
在自由口模式下，主机只有在 RUN方式时，用户才可以用相关的
通信指令编写用户控制通信口的程序。当主机处于 STOP方式时，
自由口通信被禁止，通信口自动切换到正常的 PPI协议操作。
第九章
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3,通信设备
（ 1）通信口
S7－ 200 CPU主机上的通信口是符合欧洲标准 EN 50170中的
PRO-FIBUS标准的 RS－ 485兼容 9针 D型连接器。
（ 2）网络连接器
网络连接器可以用来把多个设备连接到网络中。网络连接器有
两种类型：一种仅提供连接到主机的接口；另一种则增加了一
个编程接口。两种连接器都有两组螺丝端子，可以连接网络的
输入和输出。
（ 3）通信电缆
通信电缆主要有网络电缆和 PC/PPI电缆。
第九章
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5个 DIP开关与 PC/PPI通信方式,
图 9-37 PPI方式的 CPU通信
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（ 4）网络中继器
网络中继器在 PROFIBUS网络中，可以用来延长网络的距离，
允许给网络加入设备，并且提供一个隔离不同网络段的方法。
每个网络中最多有 9个中继器，每个中继器最多可再增加 32个设
备。
（ 5）其他设备
除了以上设备之外，常用的还有通信处理器 CP、多机接口卡
（ MPI卡）和 EM277通信模块等。
第九章
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三、个人计算机 PC与 S7－ 200 CPU之间的联网通信
1,链接
图 9-38 利用 PC/PPI电缆和几个 S7－ 200 CPU通信
2,PC/PPI
网络
第九章
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3,多主机网络（ MPI网络）
图 9-39 利用 MPI或 CP卡和 S7－ 200 CPU通信
（ 1） STEP7-Micro/WIN32(在 0号站 )可以监视 2号站的
状态, 同时 TD 200(5号和 1号站 )和 CPU 224模块 （ 3号
站和 4号站 ） 可以实现通信 。
第九章
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（ 2） 两个 CPU 224模块可以通过网络指令 NETR和
NETW相互发送信息 。
（ 3） 3号站可以从 2号站 （ CPU 222） 和 4号站 （ CPU
224） 读写数据 。
（ 4） 4号站可以从 2号站 （ CPU 222） 和 3号站 （ CPU
224） 读写数据 。
第九章
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四,S7－ 200系列 PLC自由口通信
自由口模式通信是指用户程序在自定义的协议下，通过端口 0控
制 PLC主机与其他的带编程口的智能设备（如打印机、条形码
阅读器、显示器等）进行通信。
（ 一 ） 相关的特殊功能寄存器
1,自由端口的初始化
SMB30控制和设置通信端口 0，如果 PLC主机上有通信端口 1，
则用 SMB130来进行控制和设置。 SMB30和 SMB130的对应数据
位功能相同，每位的含义如下：
P P D B B B M M
第九章
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（ 1） PP位,奇偶选择
00和 10表示无奇偶校验； 01表示奇校验； 11表示偶校验。
（ 2） D位,有效位数
0表示每个字符有效数据位为 8位； 1表示每个字符有效数据位为 7位。
（ 3） BBB位,自由口波特率
000表示 38.4kb/s； 001表示 19.2 kb/s； 010表示 9.6 kb/s； 011表示 4.8
kb/s； 100表示 2.4 kb/s； 101表示 1.2 kb/s； 110表示 600 b/s； 111表示
300 b/s。
（ 4） MM位,协议选择
00表示点到点接口 PPI协议从站模式； 01表示自由口协议； 10表示点
到点接口 PPI协议主站模式； 11表示保留（默认设置为 PPI从站模
式）。
第九章
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2,特殊标志位及中断事件
（ 1） 特殊标志位
SM4.5和 SM4.6分别表示口 0和口 1处于发送空闲状态。
（ 2） 中断事件
字符接收中断：中断事件 8（端口 0）和 25（端口 1）；
发送完成中断：中断事件 9（端口 0）和 26（端口 1）；
接收完成中断：中断事件 23（端口 0）和 24（端口 1）。
3,特殊存储器字节
接收信息时用到一系列特殊功能存储器。端口 0用 SMB86到
SMB94；端口 1用 SMB186到 SMB194。
第九章
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（ 1） 接收信息状态字节
状态字节 SMB86和 SMB186的位数据含义：
N R E 0 0 T C P
N=1 表示用户通过禁止命令结束接收信息操作。
R=1 表示因输入参数错误或缺少起始结束条件引起的接收
信息结束。
E=1 表示接收到字符。
T=1 表示超时，接收信息结束。
C=1 表示字符数超长，接收信息结束。
P=1 表示奇偶校验错误，接收信息结束。
第九章
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（ 2） 接收信息控制字节
接收信息控制字节 SMB97和 SMB187主要用于定义和
识别信息的判据，各数据位的含义：
EN SC EC IL C/M TMR BK 0
EN 表示接收允许。＝ 0，禁止接收信息；＝ 1，允
许接收信息。
SC 表示是否使用 SMB88或 SMB188的值检测起始信
息。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
EC 表示是否使用 SMB89或 SMB189的值检测结束
信息。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
IL 表示是否使用 SMB90或 SMB190的值检测空闲信
息。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
第九章
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C/M 表示定时器定时性质。＝ 0，内部字符定时器；
＝ 1，信息定时器。
TMR 表示是否使用 SMB92或 SMB192的值终止接
收。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
BK 表示是否使用中断条件来检测起始信息。＝ 0
忽略；＝ 1，使用。
通过对接收控制字节各个位的设置，可以实现多种
形式的自由口接收通信。
第九章
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（ 二 ） 自由口发送接收指令
LAB STL 功能描述
XMT TABLE，
PORT
发送指令 XMT，输入使能端有
效时，激活发送的数据缓冲区
（ TABLE）中的数据。通过通
信端口 PORT将缓冲区
（ TABLE）的数据发送出去
RCV TABLE，
PORT
接收指令 RCV，输入使能端有
效时，激活初始化或结束接受
信息服务。通过指定端口
（ PORT）接受从远程设备上传
送来的数据，并放到缓冲区
（ TABLE）
XMT
EN ENO
TBL
PORT
RVC
EN ENO
TBL
PORT
第九章
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五、网络通信运行
（ 一 ） 控制寄存器和传送数据表
1、控制寄存器
将特殊标志寄存器中的 SMB30和 SMB130中的内容设置为（ 2）
16，则可将 S7－ 200 CPU设置为点到点接口 PPI协议主站模式。
2、传递数据表的格式及定义
执行网络读写指令时,PPI主站与从站之间的数据以数据表的格
式传送。
第九章
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图 9-40 网络读写数据表
D表示操作是否完成，
D=1表示完成,D=0表示
末完成；
A表示操作是否排队，
A=1表示排队有效,A=0
表示排队无效；
E表示操作返回是否有
错误,E=1表示有错误，
E=0表示无误。
E1,E2,E3,E4错误
编码，执行指令后 E=1
时，则由这 4位返回一个
错误码。
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（ 二 ） 网络运行指令
第九章
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第九章 可编程序控制器应用
系统设计
第一节 PLC应用系统设计的内容和步骤
第二节 PLC的选择
第三节 节省 PLC输入输出点数的方法
第四节 可编程序控制器在逻辑控制
系统中的应用实例
第五节 可编程序控制器网络及通信
第九章
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第一节 PLC应用系统设计的内容和步骤
一,PLC控制系统设计的基本原则
1） 充分发挥 PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制
要求；
2） 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经
济、使用及维修方便；
3） 保证控制系统安全可靠；
4） 应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择 PLC的型号、
I/O点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，
以利于系统的调整和扩充。
第九章
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二,PLC控制系统设计的一般步骤
7．整理技术文件,包括设计说明书、电气安装图、电气
元件明细表及使用说明书等。
1．熟悉被控对象，制定控制方案；
2．确定 I/O设备；
3．选择 PLC, 选择时主要包括 PLC机型、容量,I/O模
块、电源的选择；
4．分配 PLC的 I/O地址,列出输入 /输出设备与 PLC 输入
输出端子的对照表；
5．设计软件及硬件；
6．联机调试；
第九章
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第二节 PLC的选择
一,PLC的机型选择
（一）合理
的结构型式
（二）安装
方式的选择
（三）相当
的功能要求
（四）响应
速度的要求
（五）系统
可靠性要求
（六）机型
统一
第九章
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二,PLC的容量选择
（一） I/O点数
通常 I/O点数是根据被控对象的输入, 输出信号的实际
需要, 再加上 10%~15%的备用量来确定 。
（二）用户存储容量
一般可按下式估算, 再按实际需要留适当的余量 （ 20
％ ～ 30％ ） 来选择 。
存储容量＝开关量 I/O点总数 × 10+模拟量通道数 × 100
第九章
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三,I/O模块的选择
（一）开关量输入模块的选择
1,输入信号的类型及电
压等级的选择
2,输入接线方式选择
按输入电路接线方
式的不同, 开关量
输入模块可 分为汇
点式输入和分组式
输入两种
COM
IN0
IN1
IN2
┊
INn
COM1
IN0
IN1
IN2
COM2
IN3
IN4
图 9-1 输入的接线方式
(a)汇点式输入 (b)分组式输入
(a) (b)
第九章
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3,注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块 （ 如 32点, 48点等 ）, 应考
虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的 60％ 。
（二）开关量输出模块的选择
1,输出方式的选择
开关量输出模块有三种输出方式,继电器输出, 晶闸
管输出和晶体管输出 。
2,输出接线方式的选择
按 PLC的输出接线方式的不同, 一般有分组式输出和
分隔式输出两种 。
第九章
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图 9-2 输出的接线方式
(a)分组式输出 (b)分隔式输出
COM0
OUT0
OUT1
OUT2
COM1
OUT3
OUT4
OUT5
COM0
OUT0
COM1
OUT1
COM2
OUT2
COM3
OUT3
(a) (b)
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3,输出电流的选择
4,注意同时接通的输出点数量
选择输出模块时, 还应考虑能同时接通的输出点
数量 。 一般来说, 同时接通的点数不要超出同一公共
端输出点数的 60％ 。
5,输出的最大负载电流与负载类型, 环境温度等因素
有关
四、电源模块及其它外设的选择
1,电源模块的选择
2,编程器的选择
3,写入器的选择
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第三节 节省 PLC输入输出点数的方法
一、减少输入点数的方法
1,分时分组输入
图 9-3 分时分组输入
“自动, 输入信号 S1~S8”、
,手动, 输 入 信 号
Q1~Q8共用 PLC输入点
X000~X007.用, 工作方
式, 选择开关 SA来切换
,自动, 和, 手动, 信
号输入电路 。
SA
Q8
Q2
Q1
S1
+24V
X010
X000
X001
┋
X007
S2
S8 ┋
第九章
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2,输入触点的合并
例如 某负载可在多处
起动和停止, 可以将
三个起动信号并联,
将三个停止信号串联,
分别送给 PLC的两个
输入点 SB3
SB2
SB1
X001
X002
PLC
+24V
SB4 SB5 SB6
图 9-4 输入触点合并
第九章
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3,将信号设置在 PLC之外
系统中的某些输入
信号功能简单, 涉
及面很窄, 如手动
操作按钮, 电动机
过载保护的热继电
器触点等, 有时就
没有必要作为 PLC
输入 。
图 9-5 输入信号设在 PLC外部
KM3
KM2
KM1
自动
手动
FR2
FR1
FR3
SB3
SB2
Y000
Y001
PLC
Y002
COM
SB1
~
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二、减少输出点数的方法
（一）矩阵输出
KM1
Y000
Y001
Y002
Y003
PLC
COM0
Y004
Y005
Y006
Y007
COM1
电源
图 9-6 矩阵输出
采用 8个输出组成 4× 4
矩阵, 可接 16个输出设
备 。 要使某个负载接通
工作, 只要控制它所在
的行与列对应的输出继
电器接通即可 。 这样用
8个输出点就可控制 16
个不同控制要求的负载 。
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（二）分组输出
当两组负载不会同时工
作, 可通过外部转换开
关或通过受 PLC控制的
电器触点进行切换, 这
样 PLC的每个输出点可
以控制两个不同时工作
的负载 。
KM6
KM5
电源
21COM0
Y000
Y001
Y002
KM2
KM1
KM4
KM3
SA
图 9-7 分组输出
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（三）并联输出
当两个通断状态完全相同的负载, 可并联后共用
PLC的一个输出点 。
（四）负载多功能化
一个负载实现多种用途 。
（五）某些输出设备可不进 PLC
系统中某些相对独立, 比较简单的部分可考虑直
接用继电器电路控制 。
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三,PLC应用中的若干问题
（一） 对 PLC的某些输入信号的处理
1) 如果 PLC输入设备采用两线
式传感器 （ 如接近开关等 ） 时,
它们的漏电流较大, 可能会出
现错误的输入信号 。 为了避免
这种现象, 可在输入端并联旁
路电阻 R，
两线式
传感器
PLC
输入
图 9-8 两线式传感器输入的处理
2） 如果 PLC输入信号由晶体管提供, 则要求晶体管的截
止电阻应大于 10KΩ,导通电阻应小于 800Ω。
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（二） PLC的安全保护
1,短路保护
当 PLC输出控制的负载短路时, 为了避免 PLC内部的
输出元件损坏, 应该在 PLC输出的负载回路中加装熔
断器, 进行短路保护 。
2,感性输入 /输出的处理
PLC的输入端和输出端常常接有感性元件 。 如果是直
流感性元件, 应在其两端并联续流二极管；如果是交
流元件, 应在其两端并联阻容电路, 从而抑制电路断
开时产生的电弧对 PLC内部输入, 输出元件的影响 。
第九章
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输
入
输
出PLC
输
入
输
出PLC
AC AC
图 9-9 感性输入 /输出的处理
第九章
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（三） PLC系统的接地要求
良好的接地是 PLC安全可靠运行的重要条件 。 PLC一
般最好单独接地, 与其它设备分别使用各自的接地装置 。
也可以采用公共接地, 但禁止使用串联接地方式 。 另外,
PLC的接地线应尽量短, 使接地点尽量靠近 PLC。 同时,
接地线的截面应大于 2mm2.
图 9-10 PLC接地
PLC 其它设备 其它设备PLC PLC 其它设备
a)分别接地 b)公共接地 c)串联接地
第九章
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第四节 可编程序控制器在逻辑
控制系统中的应用实例
一,PLC在工业自动生产线中的应用
（一）输送机分检大小球的 PLC控制装置
1,控制要求
图 9－ 11所示为分检大, 小球的自动装置的示意
图 。 分析工作过程及控制要求,
第九章
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原指示灯
Y007
X001左限 位 SQ1
右限位
X003
SQ3
X004
SQ4
X005
SQ5
上限位 右限位
＋
操
作
杆
上行Y002
下行Y000
SQ2
下限位
X002
SW
Y001吸盘
＋
右行Y003
左行Y004
SQ:极限 开关
X000
大球箱小球箱
图 9-11 大、小球自动分检装置示意图
第九章
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（ 5） 如果启动装置后，操作杆下行一直到 SQ闭合后，下限位开关 SQ2
仍为断开状态，则吸盘吸起的是大球，操作杆右行碰到右限位开关
SQ5（大球的右限位开关）后，将大球释放到大球箱里，然后返回到
原位 。
（ 4） 假设吸盘吸起小球，则操作杆向上行，碰到上限位开关 SQ3后，操
作杆向右行；碰到右限位开关 SQ4(小球的右限位开关 )后，再向下行，
碰到下限位开关 SQ2后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。
（ 1） 当输送机处于起始位置时，上限位 SQ3开关和左限位开关 SQ1被压
下，极限开关 SQ断开。
（ 2） 启动装置后，操作杆下行，一直到极限开关 SQ闭合。此时，若碰
到的是大球，则下限位开关 SQ2仍为断开状态，若碰到的是小球则下
限位开关 SQ2为闭合状态。
（ 3） 接通控制吸盘的电磁阀线圈 Y001。
第九章
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2,I/O地址分配
Y001
X000
X001
X002
X003
X005
X004
Y000
Y004
Y002
Y003
Y007
极限开关
左极限
下极限
上极限
右极限
右极限
下行
吸盘
上行
右行
左行
图 9-12 I/O地址分配图
第九章
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3,功能图的设计
M8002
ZRST S0 S34
S0SET
S21
S20
S22
S23
S24
S25
S26
S27
S28
S29
S30
S0
Y000(下)
X003
X001
Y001
S S Y001Y001
R
Y001
大球小球
X000（SW)
X002下限位 X002
X000（SW)
T0 T0
T0
K10
T0
K10
Y002(上)
Y002(上)
Y003(右)
Y003(右)
Y000下
X003上限位 X003上限位
X004右限位 X005右限位
T1
K10
Y002上
Y004左
T1
X002
X003
X001
M8002
图 9-13 自动分检
控制 STL功能图
第九章
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4,梯形图的设计
M8002
ZRST S0 S30
S0SET
S0
Y000
SET S20
X001 X003 Y001
SET S21
X002X000
SET S24
X002X000
S20
Y002S22
S S23
X003
Y003S23
S S27
X004
S24
T0
K10
T0
S S25
S Y001
S21
T0
K10
T0
S S22
S Y001
Y002S25
S S26
X003
Y003S26
S S27
X005
Y000S27
S S28
X002
T1
S28
S S29
T1
R Y001
K10
Y004S30
S S0
X001
Y002S29
S S30
X003
RET
END
图 9-14 大、小球分检控制梯形图
5,语句表程序
第九章
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(二 ) 皮带运输机的 PLC控制
图 9－ 15所示为某原材料皮带运输机的示意图 。 原材料从料斗经过
PD1,PD2两台皮带运输机送出；由电磁阀 M0控制从料斗向 PD1供
料； PD1,PD2分别由电动机 M1和 M2控制 。
M0
M1
M2
PD1
PD2
料斗
图 9-15 某原料皮带运输机示意图
第九章
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1,控制要求
（ 1） 初始状态 料斗、皮带 PD1和皮带 PD2全部处于关闭状态。
（ 2） 启动操作 启动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要
求逆料方向按一定的时间间隔顺序启动。其操作步骤如下：
皮带 PD2→ 延时 5s→ 皮带 PD1→ 延时 5s→ 料斗 M0
（ 3） 停止操作 停上时为了使运输机皮带上不留剩余的物料，要求顺
物料流动的方向按一定的时间间隔顺序停止。其停止的顺序如下：
料斗 → 延时 10s→ 皮带 PD1→ 延时 10s→ 皮带 PD2
（ 4） 故障停止 在皮带运输机的运行中，若皮带 PD1过载，应把料斗
和皮带 PD1同时关闭，皮带 PD2应在皮带 PD1停止 10s后停止。若皮
带 PD2过载，应把皮带 PD1、皮带 PD2(M1,M2)和料斗 M0都关闭。
（ 5） 要求采用 FX系列 PLC实现控制
第九章
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2,I/O地址分配
启动按钮 X000 M0料斗控制 Y000
停止按钮 X001 M1接触器 Y001
M1热继电器 X003 M2接触器 Y002
M2热继电器 X004
3,程序设计
（ 1） 用步进指令根据皮带运输机控制要求设计的功能图
第九章
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S0
S20
S21
S22
S23
S24
X003
X004
X000 （启动）
T1
X001
X003
（M 1过 载）
（停止）
T3
M8002
T0
T2
（M 2过 载）
X004
M8002
ZRST S0 S24
S0SET
Y002(M2)
T1
K50
Y002
Y001(M1)
T0
K50
Y002
Y001
Y000(M0)
Y002(M2)
Y001(M1)
T3
K100
Y002(M2)
T2
K100
启
动
过
程
停
止
过
程
图 9-16 皮带运输机的 PLC功能图
第九章
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（ 2） 皮带运输机
的 PLC梯形图
M8002
ZRST S0 S24
S0SET
SET S20
X003 X004 X000
S0
S20 Y002
T1
K50
S21 Y002
(M1)
(M2)
Y001
T0
K50
S22 Y002
(M0)
Y001
Y000
SET S21
T1
SET S22
T0
SET S24
X001
SET S25
X003
SET S0
X004
S24 Y002
Y001
T3
SET S25
T3
K100
S25 Y002
T2
K100
SET S0
T2
RET
END
图 9-17 皮带运输机的 PLC梯形图
第九章
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4,语句表程序
二,PLC在机械手控制系统中的应用
图 9－ 18是某机械
手的工作示意图,
该机械手的任务是
将工件从工作台 A
搬往工作台 B。 试
设计该机械手的
PLC控制系统 。
图 9-18 机械手的工作示意图
第九章
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（ 一 ） 控制系统要求分析
1,机械结构
2,工艺过程
①
③
原点
⑥②
④
⑧
⑤
⑦
原点指示
夹紧 放松
下限位开关
上限位开关
右限位开关
上限位开关
左限位开关
左移
右移
下降
上升
无工件
检测
图 9-19 系统结构示意图
第九章
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3,控制要求
工件台 A,B上
工件的传送不用
PLC控制；机械
手要求按一定的
顺序动作, 其流
程图如图 9－ 20
所示 。
1.2.3.复位按钮
下降限位I0.1
上限检测I0.2
启动按钮I0.0
复位
原位
下降
下降
夹紧
复位
右行
上升
放松
上升
左行
右行检测I0.3
下降检测I1.3
上升检测I1.4
左行检测I2.0
M1.0=1使Q0.5=1原位指示
M1.2=1使Q0.1=1夹紧
M1.1=1使Q0.0=1下降
M1.3=1使Q0.2=1上升
M1.0=1使Q0.3=1右行
M1.5=1使Q0.0=1下降
M1.6=1使Q0.1=1放松
M1.7=1使Q0.2=1上升
M2.0=1使Q0.4=1左行
I0.2 I0.4=1重复执行,
I1.2 M0.0=1
.
图 9-20 控制系统流程图
第九章
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（二） PLC选型及
I/O接线图
根 据 控 制 要求,
PLC控制系统选用
SIEMENS 公司 S7-
200系列 CPU 214和
EM221,其输入输
出端子电气接线图
如图 9－ 21所示 。
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
M
I2.0
I2.1
I2.2
I2.3
M
EM221
CPU214
Q0.0
Q0.1
Q0.3
Q0.2
Q0.4
L
N
L
Q0.5
～220V
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SP
启动
下限
上限
右限
左限
无工作检测
停止
手动
单步
单周期
连续
下降
上升
右移
左移
夹紧
复位
放松
下降
上升
左移
右移
原位指示灯
夹紧/放松
图 9-21 控制系统外部 I/O接线图
第九章
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（三） PLC I/O地址、内部辅助继电器的分配表
序号 符号 功能描述 序号 符号 功能描述
1 I0.0 起动 13 I1.4 上升
2 I0.1 下限 14 I1.5 右移
3 I0.2 上限 15 I2.0 左移
4 I0.3 右限 16 I2.1 夹紧
5 I0.4 左限 17 I2.2 放松
6 I0.5 无工作检测 18 I2.3 复位
7 I0.6 停止 19 Q0.0 下降
8 I0.7 手动 20 Q0.1 夹紧 /放松
9 I1.0 单步 21 Q0.2 上升
10 I1.1 单周期 22 Q0.3 右移
11 I1.2 连续 23 Q0.4 左移
12 I1.3 下降 24 Q0.5 原位显示
第九章
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（四） PLC控制系统程序设计
1,整体设计
整体设计的梯形图
（主程序）：
M0.0
( )
网络1 启动机构
I0.0
M0.0
SBR-0
EN
SBR-1
EN
M0.0 I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
网络2 调用子程序 选择机构工作方式
图 9-22 主程序梯形图
第九章
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2,手动控制程序
Q0.3
( )
Q0.1
( S )
1
Q0.1
( R )
1
Q0.4
( )
Q0.0
( )
Q0.2
( )
I0.2 I1.5 Q0.4 I0.3
I0.4Q0.3I2.0
I0.1 I2.1
I2.2
I1.3 Q0.2 I0.1
I0.2Q0.0I1.4
网络1 左右移动
网络3 上升
网络2 夹紧和放松
网络4 下降
图 9-23 手动程序梯形图（子程序 0）
第九章
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3,自动操作程序
I1.0
M0.0
( S )
1
I1.2
网络2 M0,0=1 单周工作方式
M0.0
( R )
1
I1.1
网络1 M0,0=1 连续工作方式
网络3 数据输入端
I0.2 I0.4 M1.0
Q0.2
( )
网络4 移位寄存器控制运行步
M0.1
P
SHRB
EN ENO
DATA
S_BIT
N
M0.2
M1.0
+10网络5
I0.0
M1.0
I1.2
I0.0 I1.0
Q0.1
( )
M0.2
M1.1
I0.1
M1.2
T37
M1.3
I0.2
M1.5
I0.1
M1.6
T38
M1.7
I0.2
M2.0
I0.4
M1.4
I0.5 I0.3
M2.1
I0.4 M0.0
I2.3
M1.0
( R )
10
网络6
M1.1 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M1.7M1.6
M2.0 M2.1
图 9-24 自动操作程序（子程序 1）
第九章
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4,输出显示程序
网络7 各种输出形式
Q0.5
( )
Q0.0
( )
I0.6 M1.0
M1.1
M1.2
Q0.1
( )
IN TON
PT+15
IN TON
PT+10
T37
Q0.2
( )
M1.3
M1.5
M1.7
M1.4
Q0.3
( )
M2.0
Q0.4
( )
Q0.1
( )
M1.6
T38
图 9-25 输出显示程序
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三,PLC在电梯控制中的应用
图 9-26 三层楼电梯控制示意图
电梯控制是一个随机控制系
统, 系统没有固定的控制顺
序, 其控制作用是根据 PLC
外部提出的控制要求 （ 输入
的信号 ） 而实施的 。
电梯的控制内容包括,箱内,
外按钮的控制, 电梯运行到
位开门, 关门的控制, 每层
指示灯及安全措施, 报警作
用的控制等 。 在此以三层的
电梯箱内控制为例 。
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（ 一 ） 电梯控制系统的要求 （ F:呼梯开关 ）
（ 1） 电梯在一层或二层时，出现三层呼梯（ 3F＝ ON）信
号，则电梯上升，运行到三层，三层限位开关闭合（ SQ:限
位开关； SQ3＝ ON）后停止运行。
（ 2） 电梯在一层时，出现二层呼梯（ 2F=ON）信号，则电
梯上升，运行到二层，二层的限位开关闭合（ SQ2=ON）
后停止运行。
（ 3） 电梯在一层时，同时出现二层和三层的呼梯
（ 2F=ON,3F=ON）信号，则电梯上升运行；先上升到二层
（ SQ2=ON）,暂停运行 2s后，再继续上升到三层，直到三
层的限位开关闭合（ SQ3=ON）电梯停止运行。
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（ 4） 电梯在三层或二层时，出现一层呼梯（ 1F=ON）信
号，则电梯下降运行；直到一层的限位开关闭合
（ SQ1=ON）,电梯停止运行。
（ 5） 电梯在三层时，出现二层呼梯（ 2F=ON）信号，则
电梯下降运行；直到二层的限位开关闭合（ SQ2=ON）,
电梯停止运行。
（ 6） 电梯在三层时，同时出现二层或一层呼梯（ 2F=ON、
1F=ON）信号，则电梯下降运行；先到二层，暂停运行 2s
后，电梯又继续下降，直到一层的限位开关闭合
（ SQ1=ON）,电梯停止运行。
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（ 7） 电梯在上升途中，任何下降呼梯均无效。
（ 8） 电梯在下降途中，任何上升呼梯均无效。
（ 9） 电梯到达每层的运行时间限定小于 10s；超过 10s，
则电梯自动停止运行。
（ 10） 此控制采用 FX系列 PLC实现控制 。
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（ 二 ） 电梯控制程序的设计
1,I/O地址分配
输入地址
SQ1 X000
SQ2 X001
SQ3 X002
IF X003
2F X004
3F X005
输出地址
电梯上升 Y000
电梯下降 Y001
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2,逻辑设计
X000 X001 X002 T2
M106
M105
M104
T2 Y000 Y001
T1M107
M107
X001
M106 T1 M107
M106X000X001X004X003X002
M106
T1
M105
X002
X004
X001 M105
K20
K100
X000
X001
X005 X002 M100
M100
X000 X004 X001 M101
M101
X000 X004 X005 X002X001 M102
M102
T0
X001 M102 T0 M103
M103
M103 T0
M100 T2 Y001 Y000
M101
M102
X002
X001
X003 X000 M104
M104
K20
图 9-27 三层楼电梯
厢内控制梯形图
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四,PLC在机床中的应用
（ 一 ） T68镗床控制系统
1,电气控制任务
双速电动机 M1作为主轴及进给的驱动，电动机 M2为
进给快速移动的驱动。对 M1的具体控制要求是：
1） 正反转点动控制及反接制动；
2） 正反转连续运转及反接制动；
3） 高、低速的转换控制。
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2,输入输出点的分配
输入端 输出端
输入设备 PLC输入端子号 输出设备 PLC输出端子号
M1的停止按钮 SB6 X000 M1正转接触器 KM1 Y000
M1的正转按钮 SB1 X001 M1反转接触器 KM2 Y001
M1的反转按钮 SB2 X002 限流电阻接触器 KM3 Y002
M1的正转点动按钮 SB3 X003 M2正转接触器 KM3 Y003
M1的反转点动按钮 SB4 X004 M2反转接触器 KM4 Y004
高低速转换行程开关 SQ X005 M1低速△接触器 KM6 Y005
主轴变速行程开关 SQ1 X006 M1高速 YY接触器 KM7 Y006
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输入端 输出端
输入设备 PLC输入端子号 输出设备 PLC输出端子号
主轴变速行程开关 SQ2 X007 M1高速 YY接触器KM8 Y007
进给变速行程开关 SQ3 X010
进给变速行程开关 SQ4 X011
工作台或主轴箱机动进给限位 SQ5 X012
主轴或花盘刀架机动进给限位 SQ6 X013
快速 M2电动机正转限位 SQ7 X014
快速 M2电动机反转限位 SQ8 X015
M1热继电器触点 FR X016
速度继电器正转触点 KS1 X017
速度继电器反转触点 KS2 X020
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电
源
KM4
KM5
KM6
KM7
KM8
KM3
KM1
KM2
X000
X001
X002
X003 Y000
X004 Y001
X005 Y002
X006 Y003
X007 Y004
X010 Y005
X011 Y006
X012 Y007
X013
X014
X015 PLC
X016
X017
X020
COM COM
KV2
KV1
FR
SQ8
SQ7
SQ6
SQ5
SQ4
SQ3
SQ2
SQ1
SQ
SB1
SB2
SB3
SB4
SB6
图 9-28 输入输出设备与 PLC的接线
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3,绘制梯形图
（ 1） M1正反转控制
的梯形图
T2
K5
M102
K5
T1M101
M101X002 M102
M101
X001
M102X001 M101
M102
X002
Y002X006 X010
M102
M101
Y002 Y001 Y000T1
Y002 Y000 Y001T2
图 9-29 M1正反转控制梯形图
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（ 2） M1反转制动
的梯形图
（ 3）高低速转换
控制的梯形图
Y000 Y001T3 K5
X017 M103 T3
X011
X017 X007 K5
M103 T2X020
T2 Y001 Y000
X007
Y001
X011
M103
Y000
X000
图 9-30 M1反接制动
梯形图
M103X000
M102
Y007
Y006M103 T4 Y005
Y005M103 T4 Y006
M101 X000 X006 X010 Y002
X005 T4
X007
Y001
X011
Y000
图 9-31 M1高低速转换控制梯形图
第九章
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机械互锁及过
载保护
M1停止控制
M1 正转辅助
控制
X013
X012 M110X016
M101
M100 X001 M102 Y001 M101
M110 X000 M100
X000
X007
Y001
X011
Y000
M103
MC·
MC·
X002 M101 Y000 M102
M1 反转辅助
控制
M1 正转延时
控制
M1 反转延时
控制
M102
K5
M102 T1
T0 Y002 Y001 Y000
T2 M103
X003
M1正转, 运行,
制动
K5
M101 T0
反转反接制动延时
M1反转, 点动,
反接制动
正转反接制动延
时
短接电阻
低速 △ 接
高速 YY接
M2正转控制
M2反转控制
K5
X007 X017 T2
K15
X005 T4M102
M101 X006 X010 Y002
X020
X011
T3
X004
T1 Y002 Y000 Y001
K5
X017 M103 T3
MCR M100
M103 T4 Y006 Y005
Y007
M103 T4 Y005 Y006
X014 X015 Y004 Y003
X014 X015 Y003 Y004
MCR M110
END
低速高速转换延时
图 9-32 T68普通镗床
PLC控制梯形图
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（ 二 ） Z3040型摇臂钻床的电气控制系统
1,电气控制任务
1） 主轴电动机 M1的正反转运动 （ 如加工螺
纹要求电动机正, 反转 ） ；
2） 摇臂升降电动机 M2正, 反转运动；
3） 摇臂夹紧, 放松液压泵电动机 M3的正反
转运动；
4） 完成各种操作之间的互锁控制及延时控制 。
冷却根据加工任务来选用, 冷却泵电动机控
制简单, 故采用手动控制 。
Z3040型摇臂钻床 是一个多台电动机拖动系统, 采
用 PLC控制时, 也必须实现如下控制要求：
第九章
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2,输入输出点的分配
输入端 输出端
输入设备 输入端子 输出设备 输出端子
M1停止按钮 SB1 X000 M1正转接触器 KM1 Y000
M1正转按钮 SB2 X001 M1反转接触器 KM2 Y001
M1反转按钮 SB3 X002 M2正转接触器 KM3 Y002
M2正转按钮 SB4 X003 M2反转接触器 KM4 Y003
M2反转按钮 SB5 X004 M3正转接触器 KM5 Y004
M3正转按钮 SB6 X005 M3反转接触器 KM6 Y005
M3反转按钮 SB7 X006 电磁阀 YV驱动 Y006
摇臂上升限位 SQ1 X007 摇臂夹紧指示灯 HL1 Y007
摇臂放松限位 SQ2 X010 摇臂放松指示灯 HL2 Y010
第九章
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输入端 输出端
输入设备 输入端子 输出设备 输出端子
摇臂夹紧限位 SQ3 X011 立柱及主轴箱夹紧指 示灯 HL3 Y011
立柱及主轴箱放松限位 SQ4 X012 立柱及主轴箱放松指 示灯 HL4 Y012
立柱及主轴箱夹紧限位 SQ5 X013 M1运行指示灯 HL0 Y013
摇臂下降限位 SQ6 X014
主轴箱关合限位 SQ7 X015
M1热继电器 FR1触点 X016
M2热继电器 FR2触点 X017
M3热继电器 FR3触点 X020
第九章
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Y001
X006
T2 X020 M111 T2 M112
X003
X005 X006 Y006
K5
T6M112
K5
T5M111
T4
K5
M110
T4 Y002 Y003
T3 Y003 Y002
MCR M106
MCR M106
X005 M112 X007 M111
Y004T5 Y005
Y005T6 Y004
Y013Y000
Y010X010
Y007X011
Y011X012
Y012X013
MC M104
MC M104
M2正转
M2反转
M3正转
M3反转
M1运行指示
摇臂放松指示
摇臂夹紧指示
主轴箱夹紧指示
主轴箱放松指示
M104 T2
K15
M105T2M104
M102
升降延时 （ 夹紧 ）
Y000T0 Y001 K5
T1M103
K5
T0M102
M101 X001 M103 Y001 M102
M102
X002 M102 Y000 M103
M102
Y001T1 Y000
MCR M100
M100 X000 X016 M101
X0150 M1000
MC2
MC2
X004 X014
X005 M104 X010
X003 X007 M104
X003 M107 M110K5
M107
M106 X004 M110 M107
MC2
M104 X017 X010 M106
MC2
M1停止
M1正转辅助
M1正转延时
M1反转辅助
M1反转延时
M1正转
M1反转
T3
图 9-34 Z3040型摇臂钻床的
PLC控制梯形图
3、
绘
制
梯
形
图
第九章
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第五节 可编程序控制器网络及通信
一、网络概述
（ 一 ） 联网目的
（ 二 ） 网络结构和通信协议
1,链接结构
2,联网结构
图 9-35 联网结构示意图
2
0
1
3 4
(a)星形结构
1
3 4
2
（ b）总线结构
4
1
3
2
（ c）环形结构
第九章
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（ 1）星形结构
只有一个中心节点，网络上其他各节点都分别与中心节点相连，通
信功能由中心节点进行管理，并通过中心节点实现数据交换。
（ 2）总线结构
这种结构的所有节点都通过相应硬件连接到一条无源公共总线上，
任何一个节点发出的信息都可沿着总线传输，并被总线上其他任意
节点接收。它的传输方向是从发送节点向两端扩散传送。
（ 3）环形结构
环形结构中的各节点通过有源接口连接在一条闭合的环形通信线路
中，是点对点式结构，即一个节点只能把数据传送到下一个节点。
若下一个节点不是数据发送的目的节点，则再向下传送直到目的节
点接收为止。
第九章
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3,网络通信协议
在通信网络中，各网络节点，各用户主机为了进行通信，就必须共
同遵守一套事先制定的规则，称为协议。
（ 三 ） 通信方式
1,串行数据传送与并行数据传送
（ 1） 并行数据传送
（ 2） 串行数据传送
2,异步方式与同步方式
串行通信数据的传送是一位一位分时进行的。根据串行通信数据传
输方式的不同可以分为异步方式和同步方式。
第九章
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（ 1）异步方式
异步方式又称为起止方式。它在发送字符时，要先发送起始位，
然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后还可以加入奇偶
校验位。
异步传送较为简单，但要增加传送位，将影响传输速率。异
步传送是靠起始位和波特率来保持同步的。 PLC网络多采用异
步方式传送数据。
（ 2）同步方式
同步方式要在传送数据的同时，也传递时钟同步信号，并始终
按照给定的时刻采集数据。同步方式传递数据虽提高了数据的
传输速率，但对通信系统要求较高。
第九章
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（ 四 ） 网络配置
网络配置与建立网络的目的、网络结构以及通讯方式有关，但
任何网络，其结构配置都包括硬件、软件两个方面。
1,硬件配置
（ 1） 通信接口
（ 2） 通信介质
2,软件配置
要实现 PLC的联网控制，就必须遵循一些网络协议。不同公司
的机型，通信软件各不相同。软件一般分为两类，一类是系统
编程软件，用以实现计算机编程，并把程序下载到 PLC，且监
控 PLC工作状态。
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二,S7－ 200系列 CPU与计算机设备的通信
（ 一 ） S7－ 200系列 CPU的通信性能
1,SIEMENS公司的网络层次结构
管理层
计算机集合工业以太网 （ Ethernet）
S7－ 300
S7－ 200
及远程 I/O
S7－ 200
及远程 I/O
智能模块
AS－ 1总线
现场设备 现场设备
S7－ 300
S7－ 200 S7－ 200
现场总线
多点 MPI网
图 9-36 SIEMENS公司 S7系列 PLC网络层次结构
第九章
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2,S7系列的通信协议
（ 1） PPI协议
PPI(Point-to-point-Interface)协议，即点对点接口，是一个主 /从
协议。协议规定主站向从站发出申请，从站进行响应。从站不
能初始化信息。但当主站发出申请或查询时，从站才对其响应。
（ 2） MPI协议
MPI（ Multi-Point Interface）即多点接口，可以是主 /主协议或
主 /从协议，协议如何操作有赖于设备的类型。
第九章
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PROFIBUS协议用于分布式 I/O设备（远程 I/O）的高速通信。该
协议的网络使用 RS－ 485标准双绞线，适合多段、远距离通信。
PROFIBUS网络常有一个主站和几个 I/O从站。主站初始化网络
并核对网络上的从站设备和配置中的匹配情况。如果网络中有第
三个主站，则它只能访问第一个主站的从站。
（ 3） PROFIBUS协议
（ 4）自由口协议
在自由口模式下，主机只有在 RUN方式时，用户才可以用相关的
通信指令编写用户控制通信口的程序。当主机处于 STOP方式时，
自由口通信被禁止，通信口自动切换到正常的 PPI协议操作。
第九章
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3,通信设备
（ 1）通信口
S7－ 200 CPU主机上的通信口是符合欧洲标准 EN 50170中的
PRO-FIBUS标准的 RS－ 485兼容 9针 D型连接器。
（ 2）网络连接器
网络连接器可以用来把多个设备连接到网络中。网络连接器有
两种类型：一种仅提供连接到主机的接口；另一种则增加了一
个编程接口。两种连接器都有两组螺丝端子，可以连接网络的
输入和输出。
（ 3）通信电缆
通信电缆主要有网络电缆和 PC/PPI电缆。
第九章
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5个 DIP开关与 PC/PPI通信方式,
图 9-37 PPI方式的 CPU通信
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（ 4）网络中继器
网络中继器在 PROFIBUS网络中，可以用来延长网络的距离，
允许给网络加入设备，并且提供一个隔离不同网络段的方法。
每个网络中最多有 9个中继器，每个中继器最多可再增加 32个设
备。
（ 5）其他设备
除了以上设备之外，常用的还有通信处理器 CP、多机接口卡
（ MPI卡）和 EM277通信模块等。
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三、个人计算机 PC与 S7－ 200 CPU之间的联网通信
1,链接
图 9-38 利用 PC/PPI电缆和几个 S7－ 200 CPU通信
2,PC/PPI
网络
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3,多主机网络（ MPI网络）
图 9-39 利用 MPI或 CP卡和 S7－ 200 CPU通信
（ 1） STEP7-Micro/WIN32(在 0号站 )可以监视 2号站的
状态, 同时 TD 200(5号和 1号站 )和 CPU 224模块 （ 3号
站和 4号站 ） 可以实现通信 。
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（ 2） 两个 CPU 224模块可以通过网络指令 NETR和
NETW相互发送信息 。
（ 3） 3号站可以从 2号站 （ CPU 222） 和 4号站 （ CPU
224） 读写数据 。
（ 4） 4号站可以从 2号站 （ CPU 222） 和 3号站 （ CPU
224） 读写数据 。
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四,S7－ 200系列 PLC自由口通信
自由口模式通信是指用户程序在自定义的协议下，通过端口 0控
制 PLC主机与其他的带编程口的智能设备（如打印机、条形码
阅读器、显示器等）进行通信。
（ 一 ） 相关的特殊功能寄存器
1,自由端口的初始化
SMB30控制和设置通信端口 0，如果 PLC主机上有通信端口 1，
则用 SMB130来进行控制和设置。 SMB30和 SMB130的对应数据
位功能相同，每位的含义如下：
P P D B B B M M
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（ 1） PP位,奇偶选择
00和 10表示无奇偶校验； 01表示奇校验； 11表示偶校验。
（ 2） D位,有效位数
0表示每个字符有效数据位为 8位； 1表示每个字符有效数据位为 7位。
（ 3） BBB位,自由口波特率
000表示 38.4kb/s； 001表示 19.2 kb/s； 010表示 9.6 kb/s； 011表示 4.8
kb/s； 100表示 2.4 kb/s； 101表示 1.2 kb/s； 110表示 600 b/s； 111表示
300 b/s。
（ 4） MM位,协议选择
00表示点到点接口 PPI协议从站模式； 01表示自由口协议； 10表示点
到点接口 PPI协议主站模式； 11表示保留（默认设置为 PPI从站模
式）。
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2,特殊标志位及中断事件
（ 1） 特殊标志位
SM4.5和 SM4.6分别表示口 0和口 1处于发送空闲状态。
（ 2） 中断事件
字符接收中断：中断事件 8（端口 0）和 25（端口 1）；
发送完成中断：中断事件 9（端口 0）和 26（端口 1）；
接收完成中断：中断事件 23（端口 0）和 24（端口 1）。
3,特殊存储器字节
接收信息时用到一系列特殊功能存储器。端口 0用 SMB86到
SMB94；端口 1用 SMB186到 SMB194。
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（ 1） 接收信息状态字节
状态字节 SMB86和 SMB186的位数据含义：
N R E 0 0 T C P
N=1 表示用户通过禁止命令结束接收信息操作。
R=1 表示因输入参数错误或缺少起始结束条件引起的接收
信息结束。
E=1 表示接收到字符。
T=1 表示超时，接收信息结束。
C=1 表示字符数超长，接收信息结束。
P=1 表示奇偶校验错误，接收信息结束。
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（ 2） 接收信息控制字节
接收信息控制字节 SMB97和 SMB187主要用于定义和
识别信息的判据，各数据位的含义：
EN SC EC IL C/M TMR BK 0
EN 表示接收允许。＝ 0，禁止接收信息；＝ 1，允
许接收信息。
SC 表示是否使用 SMB88或 SMB188的值检测起始信
息。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
EC 表示是否使用 SMB89或 SMB189的值检测结束
信息。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
IL 表示是否使用 SMB90或 SMB190的值检测空闲信
息。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
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C/M 表示定时器定时性质。＝ 0，内部字符定时器；
＝ 1，信息定时器。
TMR 表示是否使用 SMB92或 SMB192的值终止接
收。＝ 0忽略；＝ 1，使用。
BK 表示是否使用中断条件来检测起始信息。＝ 0
忽略；＝ 1，使用。
通过对接收控制字节各个位的设置，可以实现多种
形式的自由口接收通信。
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（ 二 ） 自由口发送接收指令
LAB STL 功能描述
XMT TABLE，
PORT
发送指令 XMT，输入使能端有
效时，激活发送的数据缓冲区
（ TABLE）中的数据。通过通
信端口 PORT将缓冲区
（ TABLE）的数据发送出去
RCV TABLE，
PORT
接收指令 RCV，输入使能端有
效时，激活初始化或结束接受
信息服务。通过指定端口
（ PORT）接受从远程设备上传
送来的数据，并放到缓冲区
（ TABLE）
XMT
EN ENO
TBL
PORT
RVC
EN ENO
TBL
PORT
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五、网络通信运行
（ 一 ） 控制寄存器和传送数据表
1、控制寄存器
将特殊标志寄存器中的 SMB30和 SMB130中的内容设置为（ 2）
16，则可将 S7－ 200 CPU设置为点到点接口 PPI协议主站模式。
2、传递数据表的格式及定义
执行网络读写指令时,PPI主站与从站之间的数据以数据表的格
式传送。
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图 9-40 网络读写数据表
D表示操作是否完成，
D=1表示完成,D=0表示
末完成；
A表示操作是否排队，
A=1表示排队有效,A=0
表示排队无效；
E表示操作返回是否有
错误,E=1表示有错误，
E=0表示无误。
E1,E2,E3,E4错误
编码，执行指令后 E=1
时，则由这 4位返回一个
错误码。
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（ 二 ） 网络运行指令
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