可编程序控制器电子教案
哈尔滨理工大学
第 1章 概 述
1.1可编程序控制器的由来
可编程序控制器 (Programmable Controller)简称为 PC
可编程序逻辑控制器 (Programmable Logic Cntroller)。
简称为 PLC
1968年, 美国最大的汽车制造厂家 —— 通
用汽车公司 (GM)提出了研制可编程序控制
器的基本设想, 即
(1)能用于工业现场 。
(2)能改变其控制, 逻辑,, 而不需要变
动组成它的元件和修改内部接线 。
(3)出现故障时易于诊断和维修 。
1969年, 美国数字设备公司 (DEC)研制出
了世界上第一台 PLC。
我国 1974年研制,77年应用。
1.2可编程序控制器的定义、特点
一, 定义,可编程序控制器是一种数字运算
操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而
设计 。 它采用可编程序的存储器, 用来在其
内部存储执行逻辑运算, 顺序控制, 定时,
计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字
式, 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
设备, 都应按易于使工业控制系统形成一个
整体, 易于扩充其功能的原则设计 。,
二, 特点
1编程方法简单易学
2功能强, 性能价格比高
3硬件配套齐全, 用户使用方便 。 适应性强
4可靠性高 。 抗干扰能力强
5系统的设计, 安装, 调试工作量少
6维修工作量小, 维修方便
7体积小, 能耗低
1.3 可编程序控制器的应用领域
1.数字量逻辑控制
2.运动控制
3.闭环过程控制
4.数据处理
5.通信联网
1.4可编程序控制器的发展趋势
1,向高性能, 高速度, 大容量发展
2,大力发展微型可编程序控制器
3,大力开发智能型 l／ O模块和分布式 I／ O子系统
4,基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器
5,可编程序控制器编程语言的标准化
6,可编程序控制器通信的易用化和, 傻瓜化,
7,可编程序控制器的软件化与 Pc化
8,组态软件引发的七位计算机编程革命
9,可编程序控制器与现场总线相结合
第 2章 可编程序控制器的硬件
结构与工作原理
2.1可编程序控制器的基本结构
2.1.1基本结构
组成,CPU模块、输入模块、输出模块、
编 程装置。
? 1 CPU模块
? 1） CPU芯片
? 作用,在可编程序控制器控制系统中, CPU
模块相当于人的大脑, 它不断地采集输入信号,
执行用户程序, 刷新系统的输出 。
? 2） 存储器：
? 作用：存放系统程序, 用户程序和数据 。
? 系统程序：决定 PLC的基本智能, 由厂家设计,
并存入 ROM,EEPROM。 用户不能修改 。
? 用户程序：根据要求, 用 PLC的编程语言, 编
制的程序, 用户用编程器写入 RAM 或
EEPROM。
类型
(1)随机存取存储器 (RAM)
用户可以用编程装置读出 RAM中的内容, 也可
以将用户程序写入 RAM,它是易失性的存储器,
它的电源中断后, 储存的信息将会丢失 。
(2)只读存储器 (ROM)
ROM的内容只能读出, 不能写入 。 它是非易
失的, 它的电源消失后, 仍能保存储存的内容 。
ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序 。
(3) 可电擦除可编程的只读存储器
(EEPROM或 E2PROM)
它是非易失性的，但是可以用编程装置
对它编程．兼有 ROM的非易失性和 RAM的
随机存取优点，但是将信息写入它所需的时
间比 RAM长得多。 EEPROM用来存放用户
程序和需长期保存的重要数据。
2 I／ 0模块
作用：是系统的眼, 耳, 手, 脚, 是联系
外部现场和 CPU模块的桥梁 。
1） 输入模块
作用：接收和采集输入信号 。
输人电路：设有 RC滤波电路和光电耦合器 。
2） 输出模块
作用：控制输出设备, 执行装置 。
输出电路：晶体管和场效应管, 双向晶闸管，
小型继电器。
3,编程装置
作用,编程装置用来生成用户程序, 并对
它进行编辑, 检查和修改 。
1）,手持式编程器：不能直接输人和编辑梯
形图, 只能输入和编辑指令表程序, 因此又
叫做指令编程器 。
2）,编程软件编程：在屏幕上直接生成和编
辑梯形图, 指令表, 功能块图和顺序功能图
程序, 并可以实现不同编程语言的相互转换 。
4,电源
可编程序控制器使用 220V交流电源
或 24V直流电源 。 内部的开关电源
为各模块提供 DC 5V,± 12V、
24V等直流电源 。
2.1.2 可编程序控制器的物理结构
1整体式 （ S7— 200） （ 图 2-2）
2模块式 (s7— 300和 s7— 400系列 )(图 2-3)。
2.1.3 可编程序控制器的外部接线
CPU222模块的外部接线图 (见图 2-6)
2.2 可编程序控制器的工作原理
2.2.1可编程序控制器的工作方式
工作状态：
STOP：创建和编辑用户程序, 设置 PLC的
硬件功能, 并可下栽到 PLC。
RUN,执行用户程序实现控制功能。
扫描工作方式。 (图 2-9)
2.2.2 可编程序控制器的工作原理
1.读取输入
2.执行用户程序
3.通信处理
4.自诊断测试
5.修改输出
6.中断程序的处理
7.立即 I／ O处理
2.2.3 输人／输出滞后时间
是指可编程序控制器的外部输入信号发生变
化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生
变化的时刻之间的时间间隔, 几十毫秒 。
2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介
2.3.1 CPU模块
S7-200有 5种 CPU模块, 。
2.3.2数字量扩展模块
当 CPU I／ O点数不够时, 必须使用扩展模
块的 I／ O点数
2.3.3模拟量输入输出扩展模块
模拟量扩展模块有 3种 。
2.3.4热电偶, 热电阻扩展模块
EM231热电偶, 热电阻模块, EM231热
电偶模块 。
2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块
2.3.6 STEP 7-Micro／ WIN编程软件简介
2.4可编程序控制器的安装
2.4.1模块的安装与拆卸
1.模块的安装与拆卸
2.现场接线端子排与可拆卸的端
子连接器。
2.4.2本机 I／ 0与扩展 l／ O
本机 I／ O有固定的地址, 扩展 I／ 0点的地址由模块
的类型和模块在同类 I／ O模块链中的位置来决定 。
规则,1） 同类型输入或输出点的模块进行顺序编
址 。
2） 数字量 I／ 0模块的地址以字节 (8位 )为单位,
未用的位不会分配给 I／ 0链中的后续模块 。
3） 模拟量扩展模块以 2字节递增的方式来分配
地址 。
CPU224的 I／ 0地址分配举例 。 （ 图 2— 12）
第 3章可编程序控制器程序设计基础
3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构
3.2 存储器的数据类型与寻址方式
3.3 位逻辑指令
3.4 定时器与计数器指令
3.1.1 可编程序控制器编程语言 的国际标准
1994年 5月 可编程序控制器标准 (IECll31).
组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户
指南和通信。
编程语言标准。 (IECll31,3)
(1)顺序功能图 (Sequential Function Chart)。
(2)梯形图 (Ladder Diagram)。
(3)功能块图 (Function Block Diagram)。
(4)指令表 (Inst~ction List)。
(5)结构文本 (structured Text)
1顺序功能图 (SFC)
这是一种位于其他编程语言之上的图形语
言, 用来编制顺序控制程序 。
顺序功能图提供了一种组织程序的图形方
法, 在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编
程 。 步, 转换和动作是顺序功能图中的三种
主要元件 。 可以用顺序功能图来描述系统的
功能 。
2梯形图 (LAD)
组成：由触点, 线圈和用方框表示的功能块 。
（ 图 3-3）
特点,1） 沿用继电器这一名称, 但不是真
实继电器, 而是软件中编程元件 。
2） 假想的, 能流, (POWeY Flow),从左向右
流动 。
3） 逻辑解算, 从左至右, 从上至下 。
4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。
? 3功能块图 (FBD)
? 4语句表（ STL）
? 指令表程序：一种与微机的汇编语言中
的指令相似的助记符表达式。
? 5结构文本 (sT)
? 结构文本 (sT)是为 IECll31— 3标准创建
的一种专用的高级编程语言。与梯形图
相比，它能实现复杂的数学运算，编写
的程序非常简洁和紧凑。
3.2存储器的数据类型与寻址方式
3.2.1数据在存储器中存取的方式
1位, 字节, 字和双字
位 (bit)：二进制数的 1位只有 O和 1两种不同的
取值 。
字节 (Byte),8位二进制数组成 1个字节 。
字 (Word)：两个字节 。
双字 （ Double Word）,两个字 。。
2数据的存取方式
I3,2 IB3(图 3-5)。
VBl00 VWl00 VDl00 (见图 3-6)。
3,2,2不同存储区的寻址
1输入映像寄存器 (I)寻址
输入映像寄存器的标识符为 I(I0.0-I15.7)，
在每个扫描周期的开始, CPU对输入点进行
采样, 并将采样值存于输入映像寄存器中 。
I,O,V,M,S,SM,L均可按位、字
节、字和双字来存取 。
? 2输出映像寄存器 (Q)寻址
? 输出映像寄存器的标识符为 Q(QO.O～
Q15.7),在扫描周期的末尾, CPU将输
出映像寄存器的数据传送给输出模块,
再由后者驱动外部负载 。
? 3变量存储器 (v)寻址
? 程序执行的过程中存放中间结果，或用
来保存与工序或任务有关的其他数据。
4位存储器 (M)区寻址
内部存储器标志位 (MO.0～ M31.7)用来保
存控制继电器的中间操作状态或其他控制
信息 。
5特殊存储器 (SM)标志位寻址
特殊存储器用于 CPU与用户之间交换信
息如 SMO.O,SMO.l,SMO.4和 SMO.5
6局部存储器 (L)区寻址
S7-200有 64个字节的局部存储器, 其中
60个可以作为暂时存储器, 或给子程序传
递参数 。
7定时器存储器 (T)区寻址
S7-200有三种时基增量分别为 1ms,lOms
和 lOOms定时器 。
8计数器存储器 (c)区寻址
计数器用来累计其计数输入端脉冲
电平由低到高的次数, CPU提供加
计数器, 减计数器和加减计数器 。
9顺序控制继电器 (s)寻址
顺序控制继电器 (SCR)位用于组织
机器的顺序操作, SCR提供控制程
序的逻辑分段 。
10模拟量输入 (AI)寻址
S7-200将现实世界连续变化的模
拟量 (如温度, 压力, 电流, 电压
等 )用 A／ D转换器转换为 1个字长
(16位 )的数字量, 用区域标识符 AI、
数据长度 (w)和字节的起始地址来
表示模拟量输入的地址 。
11模拟量输出 (AQ)寻址
S7-200将 1个字长的数字用 D／ A
转换器转换为现实世界的模拟量,
用区域标识符 AQ,数据妊度 (w)和
字节的起始地址来表示 存储模拟量
输出的地址
12累加器 (AC)寻址
累加器是可以像存储器那样使用
的读／写单元，例如可以用它向子
程序传递参数，或从子程序返回参
数，以及用来存放计算的中间值。
CPU提供了 4 个 32位累加器 (AC0-
AC3)，可以按字节、字和双字来
存取累加器中的数据
13高速计数器 (HC)寻址
高速计数器用来累计比 CPU的扫描速率
更快的事件, 其当前值和设定值为 32位有
符号整数, 当前值为只读数据 。
14常数的表示方法与范围
常数值可以是字节、字或双字,CPU以
二进制方式存储常数，常数也可以用十进
制、十六进 制,ASCII码或浮点数形式来
3.2.3直接寻址与间接寻址
1直接寻址
在指令中直接使用存储器或寄存器
的元件名称和地址编号, 直接查找
数据, 如 VW790,VBl00。
? 使用地址指针来存取存储器中的数据,
使用前, 首先将数据所在单元的内存地
址放入地址指针寄存器中, 然后根据此
地址指针存取数据 。
? 建立指针
? 只能用 V,L或 ACl,AC2和 AC3作指针 。
? 例如,MOVD ＆ VB200,AC1
? MOVD ＆ C3,VD6
? MOVD ＆ MB4,LD8
2） 用指针来存取数据 （ 图 3-7）
3） 修改指针
例,MOVD AC1 将指针增
加两次, 指向下一个字 。
INCD AC1
MOVW *AC1,AC0 将 AC1所指
向的字的数值送 AC0
3.3 位逻辑指令
3.3.1 触点指令
1.标准触点指令
LD(Load装载 ),A(And,与 )和 0(Or,或 ) 。
2.堆栈的基本概念
S7— 200有 1个 9位的堆栈，栈顶用来存储逻
辑运算的结果．下面的 8位用来存储中间运算
结果。堆栈中的数据一般按“先进后出”的
原则存取。
? 3 OLD(0r Load)指令
? 串联电路块的并联连接 。
? OLD指令不需要地址, 它相当于需并
联的两块电路右端的一段垂直连线 。
? 4 ALD(And Load)指令
? 图 3-9中 OLD后面的两条指令将两个触
点并联 。
? 5其他堆栈操作指令
? 入栈 (LPS,Logic Push)（ 见图 3-11） 。
? 读栈 (LRD,Logic Read)
? 出栈 (LPP,Logic Pop)
? 装载堆栈 (LDS n,Load Stack,n=1~8)
6立即触点
立即 (Immediate)触点指令只能用于输入 I，
执行立即触点指令时, 立即读人物理输人
点的值, 根据该值决定触点的接通／断开
状态, 但是并不更新该物理输人点对应的
映像寄存器 。
3.3.3输出指令
1输出 (=)
2立即输出 (=I)
只能用于输出量 (Q),执行该指令时,
将栈顶值立即写入指定的物理输出位
和对应的输出映像寄存器 。
3置位与复位 （ S,R）
4立即置位与立即复位 （ Sl,Rl）
3.3.4其他指令
1取反 (NOT)
2跳变触点
3空操作指令
3.4定时器与计数器指令
3.4.1定时器指令
分类：通电延时定时器 (TON),断电
延时定时器 (TOF),保持型通电延时定
时器 (TONR)
分辨率,lms,lOms和 lOOms
1,通电延时定时器 (TON)
2,断电延时定时器 (TOF)。
3．保持型通电延时定时器
(TONR)(图 3-18)。
4,定时器当前值刷新的方法
1).1ms定时器
2) 10ms定时器
3 100ms定时器
3.4.2计数器指令
1.加计数器 CTU。
2减计数器 GTD
3加减计数器 CTUD。
第 4章数字量控制系统梯形图程序设计方法
4,1梯形图的经验设计法
经验设计法,在典型电路的基础上, 根据对
控制系统要求, 不断地修改和完善梯形图 。
设计所用的时间, 设计的质量与设计者的经
验有很大的关系, 它可以用于较简单的梯形
图 (如手动程序 )的设计 。
4.1.1梯形图的基本电路
1.起动保持和停止电路
2.延时接通 /短开电路
3.闪烁电路 （ 图 4-4） 。
4.1.2.小车自动往返运动的梯形图设
计
4.2根据继电器电路图设计梯形图的方法
4.2.1 概述
用 PLC的外部硬件接线和梯形图软件来
实现继电器控制系统的功能 。
特点：不需要改动控制面板, 操作人员
不用改变长期形成的操作习惯 。
4.2.2基本方法
1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械
的动作情况, 根据继电器电路图分析和掌握
控制系统的工作原理 。
2)确定可编程序控制器的输入信号和输出
负载, 对应的梯形图中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 。
例：是某三速异步电动机起动和
自动加速的继电器控制电路图, 图
4-8,图 4-9,图 4-10。
? 4.3.3注意事项
? 遵守梯形图语言中的语法规定 。
? 置中间单元 。
? 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 。
? 5)在串联电路中单个触点应放在右边,
在并联电路中单个触点应放在下向 。
? 6)外部负载的额定电压 。
4.3顺序控制设计法与顺序功能图
4.3.1顺序控制设计法
1,用经验设计法设计梯形图时，没有一
套同定的方法和步骤可以遵循，具有很大
的试探性和随意性，对于不同的控制系统，
没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯
形图往往很难阅读，系统的维修和改进困
难 。
2,定义, 所谓顺序控制, 就是按照生
产工艺预先规定的顺序, 在各个输入信
号的作用 F,根据内部状态和时间的顺
序, 在生产过程中各个执行机构自动地
有秩序地进行操作 。
3.顺序控制设计法的基本思想,将系统的
一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶
段, 这些阶段称为步 (step),并用编程元件
(M和 S)来代表各步 。
a.步的划分,根据输出量的状态,在任何一步
之内, 各输出量的 ON／ OFF状态不变,
但是相邻两步输出量的状态是不同的 。
b,转换条件,使系统由当前步进入下一步的
信号 。
4,3,2顺序功能图
1,顺序功能图的由来
功用：描述控制系统的控制过程, 功能
和特性的一种图形, 也是设计可编程序
控制器的顺序控制程序的有力工具 。
组成：步, 有向连线, 转换, 转换条件,
动作
2.步
1） 表示方法,用矩形方框, 方框中可以
用数字, 编程元件的地址作为步的编号 。 图
4-12是某组合机床动力头的进给运动示意图
和输入输出信号时序图 。
2） 初始步,与系统的初始状态相对应的
步称为初始步, 初始步用双线方框表示 。
3） 与步对应的动作或命令 。
4） 活动步：系统正处于某一步所在的阶段
时, 该步处于活动状态 。
3,有向连线与转换条件
1） 有向连线：从上到下或从左至右箭头
不标, 反之标出 。
2） 转换：用有向连线上与有向连线垂直
的短划线来表示, 将相邻两步隔开 。
3） 转换条件,转换条件是与转换相关的
逻辑命题, 转换条件可以用文字语言, 布
尔代数表达式或图形符号标注在表示转换
的短线的旁边 。
4,基本结构
1） 单序列
2） 选择序列
3） 并列序列
4） 顺序功能图举例
? 5,转换实现的基本规则
? 1） 转换实现的条件
? (1)该转换所有的前级步都是活动步 。
? (2)相应的转换条件得到满足 。
? 2） 转换实现应完成的操作
? (1)使所有由有向连线与相应转换符号
相连的后续步都变为活动步 。
? (2)使所有由有向连线与相应转换符号
相连的前级步都变为不活动步 。
6,注意事项
(1)两个步绝对不能直接相连必须用一个转
换将它们隔开 。
(2)两个转换也不能直接相连必须用一个步
将它们隔开 。
(3)初始步一般对应于系统等待起动的初始
状态, 始步是必不可少 。
(4)自动控制系统应能多次重复执行同一
工艺过程, 一般应有由步和有向连线组
成的闭环, 即在完成一次工艺过程的全
部操作之后, 应从最后一步返回初始步,
系统停留在初始状态 (单周期, 图 4-12)，
在连续循环工作方式时, 将从最后一步
返回下一工作周期开始运行的第一步 (图
4-17)。
(5)只有当某一步的前级步是活动步时，
该步才有可能变成活动步
第 5章 顺序控制梯形图的设计
方法
定义,根据顺序功能图设计梯形图的方法 。
方法,使用起保停电路；以转换为中心；使
用控制继电器 。
5.1 使用起保停电路设计顺序
控制梯形图的方法
1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计
? 2.输出电路的设计方法 。,
? 1） 某一输出量仅在某一步中为 ON，
将它的线圈与对应步的存储器位 （ M0.2）
的线圈并联 。
? 2）某一输出在几步中都为 ON，将代
表各有关步的存储器位的常开触点并联
后，驱动该输出的线圈。（ M0.1～ MO.3
的常开触点并联驱动 Q0.O的线圈）
5.2以转换为中心的顺序控制梯形图
设计方法
1.梯形图与顺序功能图的对应关系
特点,这种设计方法特别有规律 。 在设计
复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握,
又不容易出错 。
2.某组合机床的动力头控制系统梯形图设
计 （ 图 5-8）
注意,使用这种编程方法时, 不能将输出
位的线圈与置位指令和复位指令并联 。
5.3使用 SCR指令的顺序控制梯形图设
计方法
5.3.1顺序控制继电器指令
顺序控制继电器 s专门用于编制顺
序控制程序。
装载顺序控制继电器 (Load Sequence
Control Relay)指令 LSCR n：表示一个
SCR段即顺序功能图中的步的开始 。
顺 序 控 制 继 电 器 结 束 (sequence
Control Relay End)指令 SCRE,表示
SCR段的结束 。
顺 序 控 制 继 电 器 转 换 (sequence
Control Relay Transition)指令 SCRT n:
表示 SCR段之间的转换, 即步 的活动
状态的转换 。
? 使用 SCR时有如下的限制,不能在不同
的程序中使用相同的 s位；不能在 SCR段
中使用 JMP及 LBL指令, 即不允许用跳转
的方法跳人或跳出 SCR段；不能在 SCR段
中使用 FOR,NEXT和 END指令 。
? 5,3,2 编程方法
? 某小车运动的梯形图设计 。
5.4具有多种工作方式的系统的顺序控制梯
形图设计方法
? 概述
? 多种工作方式,手动和自动 (包括连续,
单周期, 单步, 自动返回初始状态等 )手
动程序比较简单, 一般用经验法设计,
复杂的自动程序一般根据系统的顺序功
能图用顺序控制法设计 。
? 梯形图总体结构：选择手动工作方式时
手动开关 I2.0为 1状态, 将跳过自动程序,
执行公用程序和手动程序 。 选择自动工
作方式时 I2.0为 O状态, 将跳过手动程序,
执行公用程序和自动程序 。
? 例：某机械手用来将工件从 A点搬运到
B点 (图 5-16),控制面板 （ 图 5-17）, 外
部接线图 （ 图 5-18） 。
5.4.1 使用起保停电路的编程方法
? 1公用程序
? 功用,(见图 5-19a)自动程序和手动程序
相互切换的处理 。
? 2手动程序 （ 图 5-19b）
? 3.自动程序
? 顺序功能图 （ 图 5-20）
? 梯形图 （ 图 5-21）
? 4.自动回原点程序
?
第 6章 可编程序控制器的功能指令
? 概述
? 为了满足工业控制的需要, PLC生产厂
家为 PLC 增添了过程控制, 数据处理和
特殊功能指令, 这些指令我们称为功能
指令 。
? 类型：传送, 移位及填充指令；算术运
算及逻辑运算指令；数据转换指令；高
速处理指令；通信指令； PID指令 。
6.１程序控制指令
? 6.1.1 循环指令
? FOR指令表示循环的开始, NEXT指令表示
循环的结束,
? 注意事项：
? (1)如果启动了 FOR／ NEXT循环, 除非在循
环内部修改了结束值, 否则循环就一直进行,
直到循环结束 。
? (2)再次启动循环时, 它将初始值 INIT传送
到指针 INDX中 。
? FOR指令必须与 NEXT指令配套使用 。 允许
循环嵌套, 最多可嵌套 8层 。 （ 图 6-3）
? 6.1.2跳转与标号指令
? 跳转指令 JMP(Jump),标号 LBL(Label)，
标号指令用来指示跳转指令的目的位置。
JMP与 LBL指令中的操作数 n为常数 0～
255。
6.３ 数据处理指令
? 6.3.2 SIMATIC数据传送指令
? 1字节, 字, 双字和实数的传送
? 将输人的数据 (IN)传送到输出 (OUT),传
送过程中不改变数的大小 。
? 2字节, 字, 双字的块传送指令
? 将从输入地址 (JN)开始的 N个数据传送
到输出地址 (OUT)开始的 N个单 -元,N=l
255,N为字节变量
? 3字节交换指令
? 字节交换 SWAP(swap Bytes)指令交换输人字
(IN)的高字节与低字节 。
? 4宇节立即读写指令
? 字 节 立 即 读 MOV— BIR(Move Byte
Immediate Read)指令读取 IN输入端给出的 1
个字节的物理输入点 (IB),并将结果写入
OUT。
? 字 节 立 即 写 MOV BIW(Move Byte
Immediate Write)指令将输入 (IN)给出的 1字
节数值写入 OUT端给出的物理输出点 (0B)。
两条指令的 IN和 OUT都是字节变量 。
6.3.3 移位与循环移位指令
1.字节, 字, 双字右移位和左移位指令
2.字节, 字, 双宇循环右移位和循环左移
位指令
3.移位寄存器指令 。
6.４数学运算指令
? 6.5.1 SIMATIc整数数学运算指令
? 1整数与双整数加减法指令
? 2整数乘除法指令
? 3加 1与减 1指令
?
? 6.4.3 SIMATIC逻辑运算指令
? 1.取反指令
? 2.字节逻辑运算指令
? 3.字逻辑运算指令
第 7章可编程序控制器在工业应用中的
一些问题
?7.1 可编程序控制器控制系统的设计
与调试步骤
? 可编程序控制器控制系统的设计调试过
程如图所示。
? 7.1.1深人了解被控制系统 。
? 7.1.2与硬件有关的设计
? (1)确定系统输入元件 (如按钮, 指令开关, 限位
开关, 接近开关, 传感器, 变送器等 )和输出元件
(如继电器, 接触器, 电磁阀, 指示灯等 )的型号 。
? (2)根据设备的操作任务和操作方式, 确定操作
面板所需的元件, 如指示灯, 数字显示装置, 开
关和按钮等, 有的系统可能需要智能的操作员面
板, 如与 S7-200配套的 TD200文本显示器或有图
形显示功能和触摸屏功能的操作员面板 。
? (3)确定可编程序控制器的输入点和输出
点 。 列表统计可编程序控制器的输入信
号和输出信号, 在表中标明各信号的意
义和类型, 如信号是数字量还是模拟量,
模拟信号的范围等 。
? (4)确定可编程序控制器的型号和硬件配
置 。 如确定 CPU模块的型号, 扩展模块
的型号和块数 。
? (5)给各输入, 输出变量分配地址, 梯形
图中变量的地址与可编程序控制器的外
部接线端子号是一致的 。 这一步为绘制
硬件接线图作好了准备, 也为梯形图的
设计作好了准备 。
? (6)画出可编程序控制器的外部硬件接线
图 。 给输入／输出变量分配好地址后,
画出可编程序控制器的外部硬件接线图,
以及其他电气原理图和接线图 。
? (7)画出操作站和控制柜面板的机械布置
图和内部的机械安装图 。
? (8)建立符号表。符号表用来给存储器内
的绝对地址命名，可对物理输人／输出
信号和程序中用到的其他存储单元命名。
建立符号表后可以在程序中显示各绝对
地址的符号名，有利于程序的设计和阅
读 。
? 7.1.3设计梯形图程序
? 首先应根据总体要求和控制系统的具
体情况, 确定用户程序的基本结构, 画
出程序流程图或数字量控制系统的顺序
功能图 。 它们是编程的主要依据, 应尽
可能地准确和详细 。
? 较简单的系统的梯形图可以用经验法
设计, 复杂的系统一般采用顺序控制设
计法 。
? 7.1.4梯形图程序的模拟调试
? 根据顺序功能图, 用小开关和按钮来
模拟可编程序控制器实际的输人信号,
通过模块上各输出位对应的发光二极管,
观察各输出信号的变化是否满足设计的
要求 。
? 7.1.5现场调试
? 完成上述工作后，将可编程序控制器
安装在控制现场，接人实际的输入信号
和负载。在联机总调试过程中将暴露出
系统中可能存在的传感器、执行器和接
线等硬件方面的问题，以及可编程序控
制器的外部接线图和梯形图设计中的问
题，发现问题后在现场加以解决，直到
完全符合要求。
? 7.1.6编写技术文件
? 技术文件应包括：
? (1)可编程序控制器的外部接线图和其
他电气图纸 。
? (2)可编程序控制器的编程元件表, 包
括程序中使用的输入／输出位, 存储器位,
定时器计数器, 顺序控制继电器等的地址,
名称, 功能, 以及定时器, 计数器的设定
值等 。
? (3)顺序功能图, 带注释的梯形图和必
要的总体文字说明 。
7.3可编程序控制器控制系统的可靠性措施
7.3.1外部干扰的来源
(1)控制系统供电电源的波动以及电源电压中高
次谐波产生的干扰 。
(2)其他设备或空中强电场通过分布电容的耦合窜
人控制系统引起的干扰 。
(3)邻近的大容量电气设备起动和停机时, 因电磁
感应引起的干扰 。
(4)相邻信号线绝缘降低, 通过导线绝缘电阻引起
的干扰 。
? 7.3.2对电源的处理
? 7.3.3安装与布线的注意事项
? 7.3.4可编程序控制器的接地
? 7.3.5强烈干扰环境中的隔离措施
? 7.3.6可编程序控制器输出的可靠性措施
? 7.3.7故障的检测与诊断
哈尔滨理工大学
第 1章 概 述
1.1可编程序控制器的由来
可编程序控制器 (Programmable Controller)简称为 PC
可编程序逻辑控制器 (Programmable Logic Cntroller)。
简称为 PLC
1968年, 美国最大的汽车制造厂家 —— 通
用汽车公司 (GM)提出了研制可编程序控制
器的基本设想, 即
(1)能用于工业现场 。
(2)能改变其控制, 逻辑,, 而不需要变
动组成它的元件和修改内部接线 。
(3)出现故障时易于诊断和维修 。
1969年, 美国数字设备公司 (DEC)研制出
了世界上第一台 PLC。
我国 1974年研制,77年应用。
1.2可编程序控制器的定义、特点
一, 定义,可编程序控制器是一种数字运算
操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而
设计 。 它采用可编程序的存储器, 用来在其
内部存储执行逻辑运算, 顺序控制, 定时,
计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字
式, 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
设备, 都应按易于使工业控制系统形成一个
整体, 易于扩充其功能的原则设计 。,
二, 特点
1编程方法简单易学
2功能强, 性能价格比高
3硬件配套齐全, 用户使用方便 。 适应性强
4可靠性高 。 抗干扰能力强
5系统的设计, 安装, 调试工作量少
6维修工作量小, 维修方便
7体积小, 能耗低
1.3 可编程序控制器的应用领域
1.数字量逻辑控制
2.运动控制
3.闭环过程控制
4.数据处理
5.通信联网
1.4可编程序控制器的发展趋势
1,向高性能, 高速度, 大容量发展
2,大力发展微型可编程序控制器
3,大力开发智能型 l／ O模块和分布式 I／ O子系统
4,基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器
5,可编程序控制器编程语言的标准化
6,可编程序控制器通信的易用化和, 傻瓜化,
7,可编程序控制器的软件化与 Pc化
8,组态软件引发的七位计算机编程革命
9,可编程序控制器与现场总线相结合
第 2章 可编程序控制器的硬件
结构与工作原理
2.1可编程序控制器的基本结构
2.1.1基本结构
组成,CPU模块、输入模块、输出模块、
编 程装置。
? 1 CPU模块
? 1） CPU芯片
? 作用,在可编程序控制器控制系统中, CPU
模块相当于人的大脑, 它不断地采集输入信号,
执行用户程序, 刷新系统的输出 。
? 2） 存储器：
? 作用：存放系统程序, 用户程序和数据 。
? 系统程序：决定 PLC的基本智能, 由厂家设计,
并存入 ROM,EEPROM。 用户不能修改 。
? 用户程序：根据要求, 用 PLC的编程语言, 编
制的程序, 用户用编程器写入 RAM 或
EEPROM。
类型
(1)随机存取存储器 (RAM)
用户可以用编程装置读出 RAM中的内容, 也可
以将用户程序写入 RAM,它是易失性的存储器,
它的电源中断后, 储存的信息将会丢失 。
(2)只读存储器 (ROM)
ROM的内容只能读出, 不能写入 。 它是非易
失的, 它的电源消失后, 仍能保存储存的内容 。
ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序 。
(3) 可电擦除可编程的只读存储器
(EEPROM或 E2PROM)
它是非易失性的，但是可以用编程装置
对它编程．兼有 ROM的非易失性和 RAM的
随机存取优点，但是将信息写入它所需的时
间比 RAM长得多。 EEPROM用来存放用户
程序和需长期保存的重要数据。
2 I／ 0模块
作用：是系统的眼, 耳, 手, 脚, 是联系
外部现场和 CPU模块的桥梁 。
1） 输入模块
作用：接收和采集输入信号 。
输人电路：设有 RC滤波电路和光电耦合器 。
2） 输出模块
作用：控制输出设备, 执行装置 。
输出电路：晶体管和场效应管, 双向晶闸管，
小型继电器。
3,编程装置
作用,编程装置用来生成用户程序, 并对
它进行编辑, 检查和修改 。
1）,手持式编程器：不能直接输人和编辑梯
形图, 只能输入和编辑指令表程序, 因此又
叫做指令编程器 。
2）,编程软件编程：在屏幕上直接生成和编
辑梯形图, 指令表, 功能块图和顺序功能图
程序, 并可以实现不同编程语言的相互转换 。
4,电源
可编程序控制器使用 220V交流电源
或 24V直流电源 。 内部的开关电源
为各模块提供 DC 5V,± 12V、
24V等直流电源 。
2.1.2 可编程序控制器的物理结构
1整体式 （ S7— 200） （ 图 2-2）
2模块式 (s7— 300和 s7— 400系列 )(图 2-3)。
2.1.3 可编程序控制器的外部接线
CPU222模块的外部接线图 (见图 2-6)
2.2 可编程序控制器的工作原理
2.2.1可编程序控制器的工作方式
工作状态：
STOP：创建和编辑用户程序, 设置 PLC的
硬件功能, 并可下栽到 PLC。
RUN,执行用户程序实现控制功能。
扫描工作方式。 (图 2-9)
2.2.2 可编程序控制器的工作原理
1.读取输入
2.执行用户程序
3.通信处理
4.自诊断测试
5.修改输出
6.中断程序的处理
7.立即 I／ O处理
2.2.3 输人／输出滞后时间
是指可编程序控制器的外部输入信号发生变
化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生
变化的时刻之间的时间间隔, 几十毫秒 。
2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介
2.3.1 CPU模块
S7-200有 5种 CPU模块, 。
2.3.2数字量扩展模块
当 CPU I／ O点数不够时, 必须使用扩展模
块的 I／ O点数
2.3.3模拟量输入输出扩展模块
模拟量扩展模块有 3种 。
2.3.4热电偶, 热电阻扩展模块
EM231热电偶, 热电阻模块, EM231热
电偶模块 。
2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块
2.3.6 STEP 7-Micro／ WIN编程软件简介
2.4可编程序控制器的安装
2.4.1模块的安装与拆卸
1.模块的安装与拆卸
2.现场接线端子排与可拆卸的端
子连接器。
2.4.2本机 I／ 0与扩展 l／ O
本机 I／ O有固定的地址, 扩展 I／ 0点的地址由模块
的类型和模块在同类 I／ O模块链中的位置来决定 。
规则,1） 同类型输入或输出点的模块进行顺序编
址 。
2） 数字量 I／ 0模块的地址以字节 (8位 )为单位,
未用的位不会分配给 I／ 0链中的后续模块 。
3） 模拟量扩展模块以 2字节递增的方式来分配
地址 。
CPU224的 I／ 0地址分配举例 。 （ 图 2— 12）
第 3章可编程序控制器程序设计基础
3.1 可编程序控制器的编程语言与程序结构
3.2 存储器的数据类型与寻址方式
3.3 位逻辑指令
3.4 定时器与计数器指令
3.1.1 可编程序控制器编程语言 的国际标准
1994年 5月 可编程序控制器标准 (IECll31).
组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户
指南和通信。
编程语言标准。 (IECll31,3)
(1)顺序功能图 (Sequential Function Chart)。
(2)梯形图 (Ladder Diagram)。
(3)功能块图 (Function Block Diagram)。
(4)指令表 (Inst~ction List)。
(5)结构文本 (structured Text)
1顺序功能图 (SFC)
这是一种位于其他编程语言之上的图形语
言, 用来编制顺序控制程序 。
顺序功能图提供了一种组织程序的图形方
法, 在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编
程 。 步, 转换和动作是顺序功能图中的三种
主要元件 。 可以用顺序功能图来描述系统的
功能 。
2梯形图 (LAD)
组成：由触点, 线圈和用方框表示的功能块 。
（ 图 3-3）
特点,1） 沿用继电器这一名称, 但不是真
实继电器, 而是软件中编程元件 。
2） 假想的, 能流, (POWeY Flow),从左向右
流动 。
3） 逻辑解算, 从左至右, 从上至下 。
4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。
? 3功能块图 (FBD)
? 4语句表（ STL）
? 指令表程序：一种与微机的汇编语言中
的指令相似的助记符表达式。
? 5结构文本 (sT)
? 结构文本 (sT)是为 IECll31— 3标准创建
的一种专用的高级编程语言。与梯形图
相比，它能实现复杂的数学运算，编写
的程序非常简洁和紧凑。
3.2存储器的数据类型与寻址方式
3.2.1数据在存储器中存取的方式
1位, 字节, 字和双字
位 (bit)：二进制数的 1位只有 O和 1两种不同的
取值 。
字节 (Byte),8位二进制数组成 1个字节 。
字 (Word)：两个字节 。
双字 （ Double Word）,两个字 。。
2数据的存取方式
I3,2 IB3(图 3-5)。
VBl00 VWl00 VDl00 (见图 3-6)。
3,2,2不同存储区的寻址
1输入映像寄存器 (I)寻址
输入映像寄存器的标识符为 I(I0.0-I15.7)，
在每个扫描周期的开始, CPU对输入点进行
采样, 并将采样值存于输入映像寄存器中 。
I,O,V,M,S,SM,L均可按位、字
节、字和双字来存取 。
? 2输出映像寄存器 (Q)寻址
? 输出映像寄存器的标识符为 Q(QO.O～
Q15.7),在扫描周期的末尾, CPU将输
出映像寄存器的数据传送给输出模块,
再由后者驱动外部负载 。
? 3变量存储器 (v)寻址
? 程序执行的过程中存放中间结果，或用
来保存与工序或任务有关的其他数据。
4位存储器 (M)区寻址
内部存储器标志位 (MO.0～ M31.7)用来保
存控制继电器的中间操作状态或其他控制
信息 。
5特殊存储器 (SM)标志位寻址
特殊存储器用于 CPU与用户之间交换信
息如 SMO.O,SMO.l,SMO.4和 SMO.5
6局部存储器 (L)区寻址
S7-200有 64个字节的局部存储器, 其中
60个可以作为暂时存储器, 或给子程序传
递参数 。
7定时器存储器 (T)区寻址
S7-200有三种时基增量分别为 1ms,lOms
和 lOOms定时器 。
8计数器存储器 (c)区寻址
计数器用来累计其计数输入端脉冲
电平由低到高的次数, CPU提供加
计数器, 减计数器和加减计数器 。
9顺序控制继电器 (s)寻址
顺序控制继电器 (SCR)位用于组织
机器的顺序操作, SCR提供控制程
序的逻辑分段 。
10模拟量输入 (AI)寻址
S7-200将现实世界连续变化的模
拟量 (如温度, 压力, 电流, 电压
等 )用 A／ D转换器转换为 1个字长
(16位 )的数字量, 用区域标识符 AI、
数据长度 (w)和字节的起始地址来
表示模拟量输入的地址 。
11模拟量输出 (AQ)寻址
S7-200将 1个字长的数字用 D／ A
转换器转换为现实世界的模拟量,
用区域标识符 AQ,数据妊度 (w)和
字节的起始地址来表示 存储模拟量
输出的地址
12累加器 (AC)寻址
累加器是可以像存储器那样使用
的读／写单元，例如可以用它向子
程序传递参数，或从子程序返回参
数，以及用来存放计算的中间值。
CPU提供了 4 个 32位累加器 (AC0-
AC3)，可以按字节、字和双字来
存取累加器中的数据
13高速计数器 (HC)寻址
高速计数器用来累计比 CPU的扫描速率
更快的事件, 其当前值和设定值为 32位有
符号整数, 当前值为只读数据 。
14常数的表示方法与范围
常数值可以是字节、字或双字,CPU以
二进制方式存储常数，常数也可以用十进
制、十六进 制,ASCII码或浮点数形式来
3.2.3直接寻址与间接寻址
1直接寻址
在指令中直接使用存储器或寄存器
的元件名称和地址编号, 直接查找
数据, 如 VW790,VBl00。
? 使用地址指针来存取存储器中的数据,
使用前, 首先将数据所在单元的内存地
址放入地址指针寄存器中, 然后根据此
地址指针存取数据 。
? 建立指针
? 只能用 V,L或 ACl,AC2和 AC3作指针 。
? 例如,MOVD ＆ VB200,AC1
? MOVD ＆ C3,VD6
? MOVD ＆ MB4,LD8
2） 用指针来存取数据 （ 图 3-7）
3） 修改指针
例,MOVD AC1 将指针增
加两次, 指向下一个字 。
INCD AC1
MOVW *AC1,AC0 将 AC1所指
向的字的数值送 AC0
3.3 位逻辑指令
3.3.1 触点指令
1.标准触点指令
LD(Load装载 ),A(And,与 )和 0(Or,或 ) 。
2.堆栈的基本概念
S7— 200有 1个 9位的堆栈，栈顶用来存储逻
辑运算的结果．下面的 8位用来存储中间运算
结果。堆栈中的数据一般按“先进后出”的
原则存取。
? 3 OLD(0r Load)指令
? 串联电路块的并联连接 。
? OLD指令不需要地址, 它相当于需并
联的两块电路右端的一段垂直连线 。
? 4 ALD(And Load)指令
? 图 3-9中 OLD后面的两条指令将两个触
点并联 。
? 5其他堆栈操作指令
? 入栈 (LPS,Logic Push)（ 见图 3-11） 。
? 读栈 (LRD,Logic Read)
? 出栈 (LPP,Logic Pop)
? 装载堆栈 (LDS n,Load Stack,n=1~8)
6立即触点
立即 (Immediate)触点指令只能用于输入 I，
执行立即触点指令时, 立即读人物理输人
点的值, 根据该值决定触点的接通／断开
状态, 但是并不更新该物理输人点对应的
映像寄存器 。
3.3.3输出指令
1输出 (=)
2立即输出 (=I)
只能用于输出量 (Q),执行该指令时,
将栈顶值立即写入指定的物理输出位
和对应的输出映像寄存器 。
3置位与复位 （ S,R）
4立即置位与立即复位 （ Sl,Rl）
3.3.4其他指令
1取反 (NOT)
2跳变触点
3空操作指令
3.4定时器与计数器指令
3.4.1定时器指令
分类：通电延时定时器 (TON),断电
延时定时器 (TOF),保持型通电延时定
时器 (TONR)
分辨率,lms,lOms和 lOOms
1,通电延时定时器 (TON)
2,断电延时定时器 (TOF)。
3．保持型通电延时定时器
(TONR)(图 3-18)。
4,定时器当前值刷新的方法
1).1ms定时器
2) 10ms定时器
3 100ms定时器
3.4.2计数器指令
1.加计数器 CTU。
2减计数器 GTD
3加减计数器 CTUD。
第 4章数字量控制系统梯形图程序设计方法
4,1梯形图的经验设计法
经验设计法,在典型电路的基础上, 根据对
控制系统要求, 不断地修改和完善梯形图 。
设计所用的时间, 设计的质量与设计者的经
验有很大的关系, 它可以用于较简单的梯形
图 (如手动程序 )的设计 。
4.1.1梯形图的基本电路
1.起动保持和停止电路
2.延时接通 /短开电路
3.闪烁电路 （ 图 4-4） 。
4.1.2.小车自动往返运动的梯形图设
计
4.2根据继电器电路图设计梯形图的方法
4.2.1 概述
用 PLC的外部硬件接线和梯形图软件来
实现继电器控制系统的功能 。
特点：不需要改动控制面板, 操作人员
不用改变长期形成的操作习惯 。
4.2.2基本方法
1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械
的动作情况, 根据继电器电路图分析和掌握
控制系统的工作原理 。
2)确定可编程序控制器的输入信号和输出
负载, 对应的梯形图中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 。
例：是某三速异步电动机起动和
自动加速的继电器控制电路图, 图
4-8,图 4-9,图 4-10。
? 4.3.3注意事项
? 遵守梯形图语言中的语法规定 。
? 置中间单元 。
? 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 。
? 5)在串联电路中单个触点应放在右边,
在并联电路中单个触点应放在下向 。
? 6)外部负载的额定电压 。
4.3顺序控制设计法与顺序功能图
4.3.1顺序控制设计法
1,用经验设计法设计梯形图时，没有一
套同定的方法和步骤可以遵循，具有很大
的试探性和随意性，对于不同的控制系统，
没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯
形图往往很难阅读，系统的维修和改进困
难 。
2,定义, 所谓顺序控制, 就是按照生
产工艺预先规定的顺序, 在各个输入信
号的作用 F,根据内部状态和时间的顺
序, 在生产过程中各个执行机构自动地
有秩序地进行操作 。
3.顺序控制设计法的基本思想,将系统的
一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶
段, 这些阶段称为步 (step),并用编程元件
(M和 S)来代表各步 。
a.步的划分,根据输出量的状态,在任何一步
之内, 各输出量的 ON／ OFF状态不变,
但是相邻两步输出量的状态是不同的 。
b,转换条件,使系统由当前步进入下一步的
信号 。
4,3,2顺序功能图
1,顺序功能图的由来
功用：描述控制系统的控制过程, 功能
和特性的一种图形, 也是设计可编程序
控制器的顺序控制程序的有力工具 。
组成：步, 有向连线, 转换, 转换条件,
动作
2.步
1） 表示方法,用矩形方框, 方框中可以
用数字, 编程元件的地址作为步的编号 。 图
4-12是某组合机床动力头的进给运动示意图
和输入输出信号时序图 。
2） 初始步,与系统的初始状态相对应的
步称为初始步, 初始步用双线方框表示 。
3） 与步对应的动作或命令 。
4） 活动步：系统正处于某一步所在的阶段
时, 该步处于活动状态 。
3,有向连线与转换条件
1） 有向连线：从上到下或从左至右箭头
不标, 反之标出 。
2） 转换：用有向连线上与有向连线垂直
的短划线来表示, 将相邻两步隔开 。
3） 转换条件,转换条件是与转换相关的
逻辑命题, 转换条件可以用文字语言, 布
尔代数表达式或图形符号标注在表示转换
的短线的旁边 。
4,基本结构
1） 单序列
2） 选择序列
3） 并列序列
4） 顺序功能图举例
? 5,转换实现的基本规则
? 1） 转换实现的条件
? (1)该转换所有的前级步都是活动步 。
? (2)相应的转换条件得到满足 。
? 2） 转换实现应完成的操作
? (1)使所有由有向连线与相应转换符号
相连的后续步都变为活动步 。
? (2)使所有由有向连线与相应转换符号
相连的前级步都变为不活动步 。
6,注意事项
(1)两个步绝对不能直接相连必须用一个转
换将它们隔开 。
(2)两个转换也不能直接相连必须用一个步
将它们隔开 。
(3)初始步一般对应于系统等待起动的初始
状态, 始步是必不可少 。
(4)自动控制系统应能多次重复执行同一
工艺过程, 一般应有由步和有向连线组
成的闭环, 即在完成一次工艺过程的全
部操作之后, 应从最后一步返回初始步,
系统停留在初始状态 (单周期, 图 4-12)，
在连续循环工作方式时, 将从最后一步
返回下一工作周期开始运行的第一步 (图
4-17)。
(5)只有当某一步的前级步是活动步时，
该步才有可能变成活动步
第 5章 顺序控制梯形图的设计
方法
定义,根据顺序功能图设计梯形图的方法 。
方法,使用起保停电路；以转换为中心；使
用控制继电器 。
5.1 使用起保停电路设计顺序
控制梯形图的方法
1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计
? 2.输出电路的设计方法 。,
? 1） 某一输出量仅在某一步中为 ON，
将它的线圈与对应步的存储器位 （ M0.2）
的线圈并联 。
? 2）某一输出在几步中都为 ON，将代
表各有关步的存储器位的常开触点并联
后，驱动该输出的线圈。（ M0.1～ MO.3
的常开触点并联驱动 Q0.O的线圈）
5.2以转换为中心的顺序控制梯形图
设计方法
1.梯形图与顺序功能图的对应关系
特点,这种设计方法特别有规律 。 在设计
复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握,
又不容易出错 。
2.某组合机床的动力头控制系统梯形图设
计 （ 图 5-8）
注意,使用这种编程方法时, 不能将输出
位的线圈与置位指令和复位指令并联 。
5.3使用 SCR指令的顺序控制梯形图设
计方法
5.3.1顺序控制继电器指令
顺序控制继电器 s专门用于编制顺
序控制程序。
装载顺序控制继电器 (Load Sequence
Control Relay)指令 LSCR n：表示一个
SCR段即顺序功能图中的步的开始 。
顺 序 控 制 继 电 器 结 束 (sequence
Control Relay End)指令 SCRE,表示
SCR段的结束 。
顺 序 控 制 继 电 器 转 换 (sequence
Control Relay Transition)指令 SCRT n:
表示 SCR段之间的转换, 即步 的活动
状态的转换 。
? 使用 SCR时有如下的限制,不能在不同
的程序中使用相同的 s位；不能在 SCR段
中使用 JMP及 LBL指令, 即不允许用跳转
的方法跳人或跳出 SCR段；不能在 SCR段
中使用 FOR,NEXT和 END指令 。
? 5,3,2 编程方法
? 某小车运动的梯形图设计 。
5.4具有多种工作方式的系统的顺序控制梯
形图设计方法
? 概述
? 多种工作方式,手动和自动 (包括连续,
单周期, 单步, 自动返回初始状态等 )手
动程序比较简单, 一般用经验法设计,
复杂的自动程序一般根据系统的顺序功
能图用顺序控制法设计 。
? 梯形图总体结构：选择手动工作方式时
手动开关 I2.0为 1状态, 将跳过自动程序,
执行公用程序和手动程序 。 选择自动工
作方式时 I2.0为 O状态, 将跳过手动程序,
执行公用程序和自动程序 。
? 例：某机械手用来将工件从 A点搬运到
B点 (图 5-16),控制面板 （ 图 5-17）, 外
部接线图 （ 图 5-18） 。
5.4.1 使用起保停电路的编程方法
? 1公用程序
? 功用,(见图 5-19a)自动程序和手动程序
相互切换的处理 。
? 2手动程序 （ 图 5-19b）
? 3.自动程序
? 顺序功能图 （ 图 5-20）
? 梯形图 （ 图 5-21）
? 4.自动回原点程序
?
第 6章 可编程序控制器的功能指令
? 概述
? 为了满足工业控制的需要, PLC生产厂
家为 PLC 增添了过程控制, 数据处理和
特殊功能指令, 这些指令我们称为功能
指令 。
? 类型：传送, 移位及填充指令；算术运
算及逻辑运算指令；数据转换指令；高
速处理指令；通信指令； PID指令 。
6.１程序控制指令
? 6.1.1 循环指令
? FOR指令表示循环的开始, NEXT指令表示
循环的结束,
? 注意事项：
? (1)如果启动了 FOR／ NEXT循环, 除非在循
环内部修改了结束值, 否则循环就一直进行,
直到循环结束 。
? (2)再次启动循环时, 它将初始值 INIT传送
到指针 INDX中 。
? FOR指令必须与 NEXT指令配套使用 。 允许
循环嵌套, 最多可嵌套 8层 。 （ 图 6-3）
? 6.1.2跳转与标号指令
? 跳转指令 JMP(Jump),标号 LBL(Label)，
标号指令用来指示跳转指令的目的位置。
JMP与 LBL指令中的操作数 n为常数 0～
255。
6.３ 数据处理指令
? 6.3.2 SIMATIC数据传送指令
? 1字节, 字, 双字和实数的传送
? 将输人的数据 (IN)传送到输出 (OUT),传
送过程中不改变数的大小 。
? 2字节, 字, 双字的块传送指令
? 将从输入地址 (JN)开始的 N个数据传送
到输出地址 (OUT)开始的 N个单 -元,N=l
255,N为字节变量
? 3字节交换指令
? 字节交换 SWAP(swap Bytes)指令交换输人字
(IN)的高字节与低字节 。
? 4宇节立即读写指令
? 字 节 立 即 读 MOV— BIR(Move Byte
Immediate Read)指令读取 IN输入端给出的 1
个字节的物理输入点 (IB),并将结果写入
OUT。
? 字 节 立 即 写 MOV BIW(Move Byte
Immediate Write)指令将输入 (IN)给出的 1字
节数值写入 OUT端给出的物理输出点 (0B)。
两条指令的 IN和 OUT都是字节变量 。
6.3.3 移位与循环移位指令
1.字节, 字, 双字右移位和左移位指令
2.字节, 字, 双宇循环右移位和循环左移
位指令
3.移位寄存器指令 。
6.４数学运算指令
? 6.5.1 SIMATIc整数数学运算指令
? 1整数与双整数加减法指令
? 2整数乘除法指令
? 3加 1与减 1指令
?
? 6.4.3 SIMATIC逻辑运算指令
? 1.取反指令
? 2.字节逻辑运算指令
? 3.字逻辑运算指令
第 7章可编程序控制器在工业应用中的
一些问题
?7.1 可编程序控制器控制系统的设计
与调试步骤
? 可编程序控制器控制系统的设计调试过
程如图所示。
? 7.1.1深人了解被控制系统 。
? 7.1.2与硬件有关的设计
? (1)确定系统输入元件 (如按钮, 指令开关, 限位
开关, 接近开关, 传感器, 变送器等 )和输出元件
(如继电器, 接触器, 电磁阀, 指示灯等 )的型号 。
? (2)根据设备的操作任务和操作方式, 确定操作
面板所需的元件, 如指示灯, 数字显示装置, 开
关和按钮等, 有的系统可能需要智能的操作员面
板, 如与 S7-200配套的 TD200文本显示器或有图
形显示功能和触摸屏功能的操作员面板 。
? (3)确定可编程序控制器的输入点和输出
点 。 列表统计可编程序控制器的输入信
号和输出信号, 在表中标明各信号的意
义和类型, 如信号是数字量还是模拟量,
模拟信号的范围等 。
? (4)确定可编程序控制器的型号和硬件配
置 。 如确定 CPU模块的型号, 扩展模块
的型号和块数 。
? (5)给各输入, 输出变量分配地址, 梯形
图中变量的地址与可编程序控制器的外
部接线端子号是一致的 。 这一步为绘制
硬件接线图作好了准备, 也为梯形图的
设计作好了准备 。
? (6)画出可编程序控制器的外部硬件接线
图 。 给输入／输出变量分配好地址后,
画出可编程序控制器的外部硬件接线图,
以及其他电气原理图和接线图 。
? (7)画出操作站和控制柜面板的机械布置
图和内部的机械安装图 。
? (8)建立符号表。符号表用来给存储器内
的绝对地址命名，可对物理输人／输出
信号和程序中用到的其他存储单元命名。
建立符号表后可以在程序中显示各绝对
地址的符号名，有利于程序的设计和阅
读 。
? 7.1.3设计梯形图程序
? 首先应根据总体要求和控制系统的具
体情况, 确定用户程序的基本结构, 画
出程序流程图或数字量控制系统的顺序
功能图 。 它们是编程的主要依据, 应尽
可能地准确和详细 。
? 较简单的系统的梯形图可以用经验法
设计, 复杂的系统一般采用顺序控制设
计法 。
? 7.1.4梯形图程序的模拟调试
? 根据顺序功能图, 用小开关和按钮来
模拟可编程序控制器实际的输人信号,
通过模块上各输出位对应的发光二极管,
观察各输出信号的变化是否满足设计的
要求 。
? 7.1.5现场调试
? 完成上述工作后，将可编程序控制器
安装在控制现场，接人实际的输入信号
和负载。在联机总调试过程中将暴露出
系统中可能存在的传感器、执行器和接
线等硬件方面的问题，以及可编程序控
制器的外部接线图和梯形图设计中的问
题，发现问题后在现场加以解决，直到
完全符合要求。
? 7.1.6编写技术文件
? 技术文件应包括：
? (1)可编程序控制器的外部接线图和其
他电气图纸 。
? (2)可编程序控制器的编程元件表, 包
括程序中使用的输入／输出位, 存储器位,
定时器计数器, 顺序控制继电器等的地址,
名称, 功能, 以及定时器, 计数器的设定
值等 。
? (3)顺序功能图, 带注释的梯形图和必
要的总体文字说明 。
7.3可编程序控制器控制系统的可靠性措施
7.3.1外部干扰的来源
(1)控制系统供电电源的波动以及电源电压中高
次谐波产生的干扰 。
(2)其他设备或空中强电场通过分布电容的耦合窜
人控制系统引起的干扰 。
(3)邻近的大容量电气设备起动和停机时, 因电磁
感应引起的干扰 。
(4)相邻信号线绝缘降低, 通过导线绝缘电阻引起
的干扰 。
? 7.3.2对电源的处理
? 7.3.3安装与布线的注意事项
? 7.3.4可编程序控制器的接地
? 7.3.5强烈干扰环境中的隔离措施
? 7.3.6可编程序控制器输出的可靠性措施
? 7.3.7故障的检测与诊断
