第四章、PLC典型程序设计
简单的plc课程设计
简单的plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、结构和功能；2. 掌握PLC编程语言的基本语法和使用方法；3. 理解PLC在工业自动化控制中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用PLC进行简单电路设计和程序编写的能力；2. 培养学生运用PLC解决实际问题的能力；3. 提高学生团队协作、沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及工业自动化控制的兴趣，激发学生探索未知、勇于创新的热情；2. 培养学生严谨、细心的学习态度，提高学生对实际操作的安全意识；3. 增强学生的环保意识，认识到PLC技术在节能减排方面的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论教学和实践操作，使学生对PLC技术有更深入的了解。
学生特点：学生具备一定的电子、电气基础知识，对PLC技术有一定的好奇心，但编程实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手实践能力和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本概念：介绍PLC的定义、发展历程、分类及工作原理；2. PLC硬件结构：讲解PLC的输入/输出模块、中央处理单元、存储器等组成部分；3. PLC编程语言：学习PLC的指令系统、编程语法和编程软件的使用；4. PLC程序设计：掌握PLC程序设计的基本方法、流程和技巧；5. PLC应用案例：分析PLC在工业自动化控制中的典型应用，如顺序控制、逻辑控制等；6. 实践操作：开展PLC硬件连接、程序编写、调试与故障排查等实践活动。
教学内容安排与进度：1. 第一周：PLC基本概念、发展历程、分类和工作原理；2. 第二周：PLC硬件结构及各部分功能；3. 第三周：PLC编程语言及指令系统；4. 第四周：PLC编程软件的使用及程序设计方法；5. 第五周：PLC应用案例分析与实践操作；6. 第六周：总结与评价。
plc课程设计任务书
plc课程设计任务书一、课程目标知识目标：1. 让学生理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理，掌握其工作流程和编程方法。
2. 使学生掌握PLC的常用指令，并能运用这些指令完成简单的控制程序编写。
3. 帮助学生了解PLC在工业自动化中的应用，提高对实际工程问题的解决能力。
技能目标：1. 培养学生运用PLC软件进行程序设计和调试的能力。
2. 培养学生通过团队协作，分析问题、解决问题的能力。
3. 提高学生动手实践能力，学会使用PLC控制硬件设备。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术的兴趣，激发学习热情，树立正确的学习态度。
2. 培养学生具备创新意识和实践精神，敢于面对挑战，勇于克服困难。
3. 通过课程学习，使学生认识到PLC技术在工业发展中的重要性，增强国家使命感和社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论联系实际，强调学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇，但可能缺乏实践经验。
教学要求：结合学生特点，以实际应用为导向，注重启发式教学，鼓励学生参与实践，培养其独立思考和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. PLC基本原理及结构：包括PLC的定义、发展历程、主要组成部分及其功能。
教材章节：第一章 可编程逻辑控制器概述2. PLC工作原理及编程方法：讲解PLC的工作流程、编程语言和编程规则。
教材章节：第二章 PLC工作原理与编程基础3. PLC常用指令及其应用：介绍PLC的常用指令，如逻辑运算、定时器、计数器等，并结合实例进行分析。
教材章节：第三章 PLC指令系统及编程实例4. PLC控制系统设计：讲解PLC控制系统的设计步骤、硬件选型和软件编程。
教材章节：第四章 PLC控制系统设计5. PLC在工业自动化中的应用：介绍PLC在各个领域的应用案例，分析其优缺点。
教材章节：第五章 PLC在工业自动化中的应用6. PLC实践操作：组织学生进行PLC编程软件的使用、程序设计、调试及硬件控制等实践活动。
电气控制技术与PLC第 4 章
线路
(1) 控制线路应标准。尽量选用标准的、常用的或经过实
际考验过的线路和环节。必要时，可以使用逻辑代数化简电 路，优化电路结构。
元件 (2)
尽量减少电器数量，采用标准件，尽可能选用相同型
号的电器元件，以减少备用量。
9
(3)尽量缩短连接的数量和长度
6.变频变压调速；
27
4.2 电气控制线路 的设计方法
28
电气控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法通常有两种:
一种是一般设计法，也叫经验设计法。它是根据生产工 艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。 一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑
代数来分析、设计线路。
29
4.2.1
大感应 电动势
并联放电 电阻R
断开时
误动作
18
(2)应尽量避免电器依次动作的现象
在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的现象。
(a) 不合理接线 (b) 合理接线 图3.5 减少多个电气元器件依次通电
19
(3) 避免出现寄生电路
寄生电路: 控制电路在正常工作或 事故情况下，发生意外接通 的电路叫寄生电路。若控制 电路中存在寄生电路，将破
固有动 作时间
释放延 时作用
图3.7 触点的“竞争”与“冒险” 21
(5) 正确连接电器的触头
避免在电器触头上引起短路。
拉弧短路
图4.8 正确连接电器的触头
22
4、完善的保护环节
电气控制线路应具有完善的保护环节，用以保护电网、 电动机、控制电器以及其他电器元件，消除不正常工作时的 有害影响，避免因误操作而发生事故。 1、短路保护：常用的短路保护元器件有熔断器和自动空 气开关； 2、过载保护：常用的过载保护器件是热继电器； 3、过流保护：过流保护：常用电磁式过电流继电器实 现； 4、零电压与欠电压保护：措施：零压保护继电器；在用 按钮操作的设备中，利用按钮的自动恢复作用和接触器的自 锁作用；
4章PLC的程序设计方法
图4.1.1自锁触点的启、保、停
图4.1.2 置复位的启、保、停
图4.1.3 RS的启、保、停 2
（4）按钮控制启动、保持、停止控制
计数器比较的单 按钮控制
取反主程序加子程序的单按钮控制
3
2.互锁控制 所谓“互锁”是指当一个继电器工作时，另一个继电器不能工 作，避免短路。方法是用互锁继电器的常闭触点分别串联到其它 互锁的继电器线圈控制线路中。
42
43
4.5.2顺序控制设计法中启保停电路的编程 1. 顺序控制设计中使用启-保-停电路的编程方法 顺序控制设计法中启保停电路的编程，可采用以下步骤
1）根据要求设计顺序功能图（即流程图）。 2）根据顺序功能图写布尔表达式。 3）根据布尔表达式画出梯形图。 启-保-停电路编程的布尔表达式规律：当前步步名对应的继电器
23
24
T37（时段1 T38（时段2 T39（时段3 T40（时段4 T41（时段5 T42（时段6
）
）
）
）
）
）
Q0.1灯A
亮
亮
Q0.2灯B
亮
亮
Q0.3灯C
亮
亮
Q0.4灯D
亮
亮
表4.3.2 彩灯工作时段表格形式 逻辑表达式
25
26
2.【项目4.5】电动机循环运行的PLC控制 （1）控制要求 有两台电动机M1和M2，按下起动按钮SB1，M1运转10min后， 停止5min，M2与M1相反，即M1停止时M2运行，M1运行时 M2停止，如此循环往返，直到按下停止按钮SB2，电动机M1 和M2停止运行。
35
2）绿灯常亮的程序设计 能引起绿灯常亮的情况有5种，其状态为
由状态表可得Q0.1（HL2）的逻辑函数为
4-plc数字量控制系统梯形图程序设计方法
顺序控制设计法的基础是系统的顺序功能图的绘制。
顺序功能图(Seguential Function Chart)是描述控制系统 的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序 控制程序的有力工具。
顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它 是一种通用的技术语言，可以供进一步设计和不同专业人 员之间进行技术交流之用。
T38 Q0.2 ( ) KM2 M0.2 ()
T38 KT2 IN TON
Q0.1
Q0.2
60 T38
Q0.3
PT 100ms Q0.3 ( )KM3
4.2.2 系统改造中的注意事项
梯形图和继电器电路图表面相似，实际上有本质区别。继电器电 路是硬件电路，而梯形图是软件程序。
改造中应注意如下问题： 1.应遵守梯形图语言中的语法规定。 2.设置中间单元：若多个线圈都受某组串并联触点的控制，为了 简化电路，在梯形图中可以设置用该电路控制的位存储器（类似继 电器电路的中间继电器）。 3.尽量减少PLC的输入信号和输出信号，减少PLC的I/O点数，降低 费用。 4.设立外部联锁电路，增强系统的安全性和可靠性。 5.对梯形图进行优化设计，在串联电路中将单个触点放在右边， 在并联电路中将单个触点放在下边，以避免电路的块连接操作，从 而减少程序指令条数。 6.关注外部负载的额定工作电压要求，选用PLC输出模块的输出类 型需与之匹配。
工步 顺序功能图的组成 转有换向பைடு நூலகம்线
转换条件 命令或动作
4.3.2 顺序功能图中的步与动作
1.步的基本概念及工步划分的基本方法
可以将被控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，并用编程元件（如位存储器M 和顺序控制继电器S）来代表各步。
1PLC程序设计基础-4
0
11、模拟量输出（AQ） AQ W 4 以字为单位，4----起始字节数 14、常数表示方法与范围P38表3-2 常数寻址可以以字节、字、双字为单位进行。 注意：I、Q、V、M、S、SM、L均可按位、字 节、双字来存取。
4.2.3 直接寻址与间接寻址14
一、直接寻址:指定了存储器的区域、长度和位置，例如VB200。 方式一：按位寻址 格式：I 4. 5 字节的位,即位号 地址与字节间的间隔 字节的地址 元件的名称(区域标识) 有了I4.5,我们就能很容易地在存储器中找出其确定的位置,如下图
如S7-200是小型PLC，本身并不能直接支持顺序功 能图需将顺序功能图转换成S7-200对应的编程软 件STEP 7所支持的PLC的梯形图。 代表平台 西门子S7-Graph,能直接将梯形图转换 PLC的直接识别的机器语言.注意S7-200不支持这 种图形方法. 2、梯形图 (1) 特点: 使用最多的一种图形编程语言。 它属于图形编程语言。因为梯形图与继电器控制系 统电路图非常相似，在扩充部分中已介绍，它直观 易懂，适用于数字量逻辑控制，不适合于编写大型 控制程序。 适合于熟悉继电器控制的电气人员。
二、数据的位数与取值范围 P31 表3-2 在编程中，根据我们所用的数据大小，查表， 选择存储该数据空间。 三、常数表示 P34表3-3
4.2 存储器的数据类型与寻址方式13
4.2.1 数据在存储器中的存取方式 1、以位为单位 P30图3-4 用1位二进制表示开关量，数据的类型为布尔型 二进制数0、1表示开关量的两种状态 1：表示梯形图中，线圈得电，触点动作； 0：表示梯形图中，线圈失电，触点不动作。 I0.2 Q 1.3 以位为单位的存取格式：存储器标识符+字节地址+位号 2、以字节（字或双字）为单位的数据的位数与取值范围 （见P31表3-2）
PLC原理及应用(三菱机型)PLC参考资料 第五.六.七.八讲 第4章 可编程控制器梯形图程序设计方法
第4章可编程控制器梯形图程序设计方法教学目的：1.、熟练掌握可编程序控制器梯形图2、熟练掌握可编程控制器继电-接触器控制与可编程控制转换3、掌握可编程控制器梯形图的经验设计法教学重点：掌握可编程控制器梯形图的经验设计法教学难点：用可编程控制器梯形图的经验设计法设计程序参考课时：讲课8课时实验2课时说明：适当地增加与现代工业自动化有关联的事例第一讲：可编程控制器由于其应用方便，可靠性高，在各个行业，各个领域大量地应用着不同类型的可编程控制器。
如何用可编程序控制器完成实际控制系统的应用设计，是每个从事电气自动化控制技术人员所面临的实际问题。
在此，我们根据现学PLC的有关知识和可编程序控制器的工作特点和以往的经验。
通过实例，提出PLC控制系统经验设计的基本原则和一般的设计步骤，以及实际应用时的注意事项。
一. 可编程控制器梯形图可编程控制器梯形图中的某些元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但它们不是真实的物理继电器（即硬件继电器），而是在软件中使用的编程元件。
每一编程元件与可编程控制器存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应。
该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应编程元件的线圈“通电”，其对应的动合触电接通，动断触点断开，称这种状态是该编程元件的“1”状态，或该编程元件ON（接通）。
如果该存储单元为“O”状态，对应的编程元件的线圈和触点的状态与上述相反，称该编程元件为“O”状态，或该编程元件OFF（断开）。
梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线（bus bar）。
在编制中应按自上而下，从左到右的方式编。
同时应注意如下几点：1、注意适当的编程顺序可减少程序步。
1) 串联触点多的电路应尽量放在上部，例图4-1。
图4-1 梯形图2) 并联触点多的电路应尽量靠近母线，例图4-2。
图4-2 梯形图3) 在垂直方向的线上不能有触点，否则形成不能编程电路，需经过重新安排，如图4-3为重新安排不能编程电路。
第4章 PLC基本指令及其应用
梯形图练习2：电机正反转控制
SB1 1
2
SB2
I0.0 Q0.0
I0.0 I0.2 I0.5 Q0.1 Q0.0
KM1
SB3 SB2
3
KM1
13 14
SB3
3 4
KM2
I0.1
I0.3
KM2 Q0.1
I0.2 I0.5 Q0.0 Q0.1
13 14
21 4
SB1
I0.2
I0.1 I0.4
KM2
22
第四章 S7-200PLC的基本指令
§4.1 PLC的编程语言
PLC的编程语言有： 梯形图语言LAD 语句表（助记符语言）STL 功能块图语言FBD。（某些机型还有更高级的语言） 编程环境下，三种语言可相互转换。
1
一、梯形图语言LAD （Ladder Diagram）
是一种图形语言，具有继电接触控制图特点。各元 件、图形符号排列，呈“梯子”形状，故名梯形图。
5
I0.0
Q0.1
Q0.2 （ ）
5）触点可串、并联；输出只可并，不可串。输出右边不 能再有触点。 梯形图
I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.0 Q0.1 Q0.2 （ ） I0.0 Q0.2 Q0.1 （ ）
6
梯形图练习1：电机长动控制
输入点：都用常开。继电接触控制图和梯形图状态相似，便于记 忆；缺点是必须要有常开触点才行。
（ ）
IN 100 PT
T33
TOF
10ms
触点
线圈
盒
3
2、梯形图的书写规则 1）梯形图中的触点只有两种： 常开触点 常闭触点 。 ，
它们即可以表示外部的硬触点，也可表示内部软触点。 例: I0.1 I0.2 Q0.0 M2.0
plc
在顺序功能图中，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。如果用没有断电保持功能的编程元件 代表各步，进入RUN工作方式时，它们均处 于OFF状态，必须用初始化脉冲的常开触点 作为转换条件，将初始步预臵为活动步， 否则因为顺序功能图中没有活动步，系统 将无法工作。如果系统有自动、手动两种 工作方式，顺序功能图是用来描述自动工 作过程的，这时还应在系统由手动工作方 式进入自动工作方式时，用一个适当的信 号将初始步臵为活动步。
关于：转换
转换用有向连线上与有向连线垂直的 短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。 步的活动状态的进展是由转换的实现来 完成的，并与控制过程的发展相对应。
关于：转换条件
使系统由当前步进入下一步的信号 称为转换条件，转换条件可以是外部的 输入信号，例如按钮、指令开关、限位 开关的接通或断开等；也可以是PLC内部 产生的信号，例如定时器、计数器常开 触点的接通等，转换条件还可能是若干 个信号的与、或、非逻辑组合。
4.2
根据继电器电路图设计梯形图的方法 PLC目前主要用来作开关量控制，为便
于电气技术人员使用，设计了与继电器电
路图极为相似的梯形图语言。
如果用PLC改造继电器控制系统，只需
将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用
PLC的硬件和梯形图软件来实现继电器控制
系统功能。
一、基本方法
1、基本思路：
1）可以将PLC想象成继电器控制系统中的 控制箱； 2）用PLC的外部接线图描述这个控制箱的 外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“接线 图”。可以想象：输入继电器和输出继电器是 这个控制箱与外部世界联系的“中间继电器”， 输入继电器的触点想象成对应的外部输入器件 的触点，输出继电器的线圈想象成对应的外部 负载的线圈。
PLC编程及应用全套课程课件
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。
定义强调了PLC是： 1 数字运算操作的电子系统——也是一种计算机 2 专为在工业环境下应用而设计 3 面向用户指令——编程方便 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 5 数字量或模拟量输入输出控制 6 易与控制系统联成一体 7 易于扩充
第二章PLC基本组成和工作原理
● PLC的基本组成 ● PLC的工作原理
2.1 PLC的基本组成
1.中央处理单元（CPU）： (1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令 (2)将各种输入信号取入 (3) 把运算结果送到输出端 (4) 响应各种外部设备的请求 （1）通用处理器：8086、80286、80386 （2）单片机芯片：8031、8096 （3）位片式微处理器：AMD-2900 小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU 中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU 大型PLC多采用高速位片式微处理器
1968年．美国最大的汽车制造厂家——通用汽车公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，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。并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。 （逻辑、计时、计数） 1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC
plc1200课程设计
plc1200课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC1200的基本工作原理，掌握其编程方法和操作流程。
2. 学生能够掌握PLC1200常用指令的功能和用法，并运用这些指令完成简单的程序设计。
3. 学生了解PLC1200在工业自动化中的应用场景，并能够分析实际案例中的程序结构和逻辑。
技能目标：1. 学生能够运用PLC1200编程软件进行程序编写、调试和修改。
2. 学生能够运用所学知识，设计并实现简单的自动化控制系统。
3. 学生具备独立分析和解决PLC1200编程过程中遇到问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、勇于探索的精神，增强学生对工业自动化领域的兴趣。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识，能够在小组合作中发挥个人优势，共同完成任务。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，注重实际操作中的安全意识和责任心。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，通过实际操作和案例分析，使学生掌握PLC1200编程和应用。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础知识，对PLC编程有一定了解，但对PLC1200的编程和应用尚不熟悉。
教学要求：教师需结合学生特点和课程性质，采用任务驱动、案例教学等方法，引导学生主动参与，培养学生的实践能力和创新精神。
同时，注重分层教学，关注学生个体差异，使每位学生都能在课程中取得进步。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. PLC1200基础知识：介绍PLC1200的硬件结构、工作原理、性能特点，使学生了解设备的基本情况。
教材章节：第一章2. PLC1200编程软件操作：讲解编程软件的安装、使用方法，使学生掌握软件的基本操作。
教材章节：第二章3. PLC1200指令系统：详细讲解常用指令的功能、用法和注意事项，为学生编程奠定基础。
教材章节：第三章4. PLC1200程序设计：通过案例分析和实际操作，教授程序设计的方法和技巧。
第四章 PLC的硬件组成及工作原理
IN
IN
输入LED 内 部 电 路
COM
直流输入接口电路示意图
IN
IN ～ COM
输入LED 内 部 电 路
交流输入接口电路示意图
OUT L 输出LED 内 部 电 路 OUT L COM ～
继电器输出接口电路示意图
OUT L 输出LED 内 部 电 路 OUT L ～ COM
双向晶闸管输出接口电路示意图
6.通讯能力 6.通讯能力 通讯能力是指可编程控制器与可编程控制器、 通讯能力是指可编程控制器与可编程控制器、可 编程控制器与计算机之间的数据传送及交换能力， 编程控制器与计算机之间的数据传送及交换能力，它 是工厂自动化的必备基础。 是工厂自动化的必备基础。目前生产的可编程控制器 不论是小型机还是中大型机，都配有一至两个、 不论是小型机还是中大型机，都配有一至两个、甚至 更多个通讯端口。 更多个通讯端口。 7.智能模块 7.智能模块 智能模块是指具有自己的CPU和系统的模块 。 和系统的模块。 智能模块是指具有自己的 和系统的模块 它作为PLC中央处理单元的下位机 ， 不参与 中央处理单元的下位机， 它作为 中央处理单元的下位机 不参与PLC的 的 循环处理过程， 但接受PLC的指挥 ， 可独立完成某 的指挥， 循环处理过程 ， 但接受 的指挥 些特殊的操作。 如常见的位置控制模块、 些特殊的操作 。 如常见的位置控制模块 、 温度控制 模块、PID控制模块、模糊控制模块等等。 模块、 控制模块、模糊控制模块等等。 控制模块
3.编程语言 3.编程语言 编程语言是可编程控制器厂家为用户设计的用 于实现各种控制功能的编程工具， 它有多种形式， 于实现各种控制功能的编程工具 ， 它有多种形式 ， 常见的是梯形图编程语言及语句表编程语言， 常见的是梯形图编程语言及语句表编程语言 ， 另还 有逻辑图编程语言、布耳代数编程语言等。 有逻辑图编程语言、布耳代数编程语言等。 4.扫描时间 4.扫描时间 扫描时间是指执行1000条指令所需要的时间。 条指令所需要的时间。 扫描时间是指执行 条指令所需要的时间 一般为10ms左右，小型机可能大于 左右， 一般为 左右 小型机可能大于40ms。 。 5.内部寄存器的种类和数量 5.内部寄存器的种类和数量 内部寄存器的种类和数量是衡量PLC硬件功能的 硬件功能的 内部寄存器的种类和数量是衡量 一个指标。它主要用于存放变量的状态、中间结果、 一个指标。 它主要用于存放变量的状态、 中间结果、 数据等，还提供大量的辅助寄存器如定时器/计数器 计数器、 数据等，还提供大量的辅助寄存器如定时器 计数器、 移位寄存器、状态寄存器等，以便用户编程使用。 移位寄存器、状态寄存器等，以便用户编程使用。
PLC原理与实验第四章梯形图与顺序功能图设计简介方案
3、定时器应用程序
（1）周期可调的脉冲信号发生器
占空比－－指脉冲信号的接通时间与断开时间之比。
（2）占空比可调的脉冲信号发生器
X0常开闭合后，定时器T0线圈得电，延时2s后T0常开触点闭合，于是定时器T1线圈得电，同时Y0线圈得电；3s后T1定时时间到，T1常闭触点断开，于是T0断电复位。
（3）顺序脉冲发生器
4、梯形图的逻辑解算
1、梯形图中各编程元件按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈即对应一个逻辑行（或一层阶梯），每一个逻辑行起于左母线，然后是触点元件的连接，最后终止于线圈或右母线。
二、梯形图的编程规则
注意：左母线和线圈之间一定要有触点，而线圈和右母线之间不能有任何触点。
2、梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联不能串联。
2、有向连线、转换与转换条件
③ 转换条件：是与转换相关的逻辑条件。 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划线的旁边。 符号X和X分别表示逻辑信号X为“1”和“0”态时，转换实现。 符号X↓和X↑分别表示信号X从0→1和从1→0状态时，转换实现。 布尔代数表达式（X0+X3）·C0表示该表达式逻辑运算结果为“1”态时，转换实现
2、互锁程序
思考：电动机正反转的PLC控制电路采用了哪些互锁？ －－硬件互锁和软件互锁。
当X0常开触点闭合后，第一次扫描到常闭触点T0时，T0线圈得电延时1s后T0常闭触点断开，定时器复位，同时T0常闭触点闭合。当第二次扫描时，又重复上述过程，因此每隔1s产生一个脉冲信号。
1、步的概念及步的划分
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）。
第一步：所有灯灭 第二步：红灯亮，其余灯灭，持续时间5s 第三步：红灯灭，绿灯亮，黄灯灭，持续时间10s 第四步：红灯灭，绿灯亮，黄灯亮，持续时间5s
S7-1200 PLC应用基础课件第4章 S7-1200PLC程序设计基础
S7-1200 PLC应用基础
第4章 S7-1200PLC程序设计基础
摘要
ABSTRACT
本章主要介绍进行S7-1200程序设计时所需要的一些基础知识。 包括PLC编程语言概述，如语句表、梯形图；介绍了如何利用程 序编辑器生成用户程序并使用变量表、下载和调试程序；介绍了 在S7-1200PLC程序设计中的数据类型，如基本数据类型、复杂 数据类型等；简要介绍了系统存储区、物理存储区及数据存储区 的基本概念；最后通过实例介绍了用户程序结构，如组织块、数 据块、函数FC及函数块FB等。
如果想要在TIA Portal编程环境切换编程语言，可以打开项目树中PLC的“程序块” ，选中其中的某一个代码块，打开程序编辑器后，在“属性”选项卡中可以用“语 言”下拉菜单进行语言选择与切换。LAD和FBD语言可以相互切换。只能在“添加 新块”对话框中选择SCL语言。
4.2 编写用户程序
本节将通过顺序控制线路案例说明如何通 过编程软件编写和调试用户程序。
2. 功能块图FBD
功能块图是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。该编程语言用类似“与门” 、“或门”的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右 侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在 一起，信号自左向右运动。如图4-2所示为功能块图，它与图4-1所示梯形图的控 制逻辑相同。
IEC61131-3标准详细说明了句法、语义和下述5种编程语言，既有图形化编程语言也 有文本化编程语言。
1）指令表（IL-Instruction List），2）结构化文本（ST-Structured Text），3）梯形图 （LD-Ladder Diagram），西门子PLC简称为LAD。4）功能块图（FBD-Function Block Diagram），5）顺序功能图（SFC-Sequential Function Chart）。
彩灯控制plc课程设计
彩灯控制plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能。
2. 学生能掌握彩灯控制中PLC的编程方法，包括逻辑控制、定时器和计数器的应用。
3. 学生能描述彩灯控制系统中常用的传感器及其工作原理。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计简单的彩灯控制PLC程序。
2. 学生能够通过实际操作，完成彩灯控制PLC的接线与调试。
3. 学生能够运用PLC编程软件进行程序编写、修改和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，使其在项目实施过程中形成合作共赢的意识。
3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中关注节能、高效、环保。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学，旨在培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的电气基础和编程能力，对新技术有较高的学习兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生动手实践，鼓励学生主动探究和解决问题。
在教学过程中，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保学生达到课程目标。
通过课程学习，使学生具备实际应用PLC技术解决彩灯控制问题的能力。
二、教学内容1. PLC基础知识：介绍PLC的定义、组成、工作原理及其在工业控制中的应用。
教材章节：第一章《PLC概述》2. 彩灯控制原理：分析彩灯控制系统的需求，讲解彩灯控制的基本原理和方法。
教材章节：第二章《PLC控制系统设计基础》3. PLC编程软件操作：学习PLC编程软件的使用，包括程序编写、下载和调试。
教材章节：第三章《PLC编程软件的使用》4. 彩灯控制PLC程序设计：讲解逻辑控制、定时器、计数器在彩灯控制中的应用，指导学生设计简单的彩灯控制程序。
教材章节：第四章《PLC编程技术》5. 传感器及其应用：介绍彩灯控制系统中常用的传感器，如光电传感器、温度传感器等，并讲解其工作原理和应用。
电气控制与PLC控制基础理论-第四章
编程元件的使用主要体现在程序中，一般可认为编程元件和继电接触器元件类似，具有线圈和常开/常闭触点。 由于编程元件实质为存储单元，取用它们的常开/常闭触点实质上是读取存储单元的状态，所以可以认为一个 编程元件具有无数个常开/常闭触点。 编程元件作为计算机的存储单元，在存储器中只占一位，其状态只有置1和置0两种情况，称为位元件。PLC 的位元件还可以组合使用。
顺序功能图（SFC）
顺序功能图利用状态流程框图来表达一个顺序控制 过程，是一种较新的图形化的编程方法。它将顺序流 程动作的过程分成步和转换条件，根据转换条件对控 制系统的功能流程顺序进行分配，一步步地按照顺序 动作。
图4-8所示为简单顺序功能图的示意图。
图4-8 顺序功能图示意图
功能块图（FBD）
功能块图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命 令的图形语言，它与数字逻辑电路类似，极易表现条件与结果之间的 逻辑功能。图4-9所示为先“或”后“与”再输出操作的功能块图。
结构文本（ST）
随着PLC的飞速发展，如果许多高级功能仍然用梯形图来表示，会 很不方便。为了增强PLC的数字运算、数据处理、图表显示、报表打 印等功能，方便用户使用，许多大中型PLC都配备了PASCAL， BASIC，C等高级编程语言，这种编程方式称为结构文本。
FX系列PLC又分为FX2，FX0，FX2C，FX0N，FX0S，FX2N，FX2NC，FX1S，FX1N，FX1NC，FX3U等 几个小系列。本书以FX2N系列PLC为例进行介绍（参见图4-5）。
图4-5 FX2N系列PLC
FX2N系列PLC的命名
矿井提升机plc设计课程设计
矿井提升机plc设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解矿井提升机PLC设计的基本原理和组成结构；2. 学生掌握矿井提升机PLC程序设计的基本方法和步骤；3. 学生了解矿井提升机PLC系统在实际工程中的应用和调试方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行矿井提升机PLC硬件选型和软件编程；2. 学生能够独立完成矿井提升机PLC控制系统的设计、调试和优化；3. 学生通过实际操作，提高动手能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，激发学习热情，形成主动学习的态度；2. 学生通过矿井提升机PLC设计课程，认识到工程实践的重要性，增强实践操作的安全意识；3. 学生通过团队合作完成课程任务，培养团队协作精神和沟通能力。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课程，旨在让学生掌握矿井提升机PLC 设计的基本知识和技能，培养实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的电气工程基础知识，对PLC技术有一定了解，但实践操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手操作，培养学生的工程实践能力和创新意识。
通过课程目标的分解，使学生在完成具体学习成果的过程中，达到课程目标的要求。
二、教学内容1. 矿井提升机PLC基本原理：介绍PLC的工作原理、性能指标、系统组成等，使学生了解矿井提升机PLC设计的基础知识。
教材章节：第一章 PLC概述2. 矿井提升机PLC硬件选型：讲解PLC硬件的选型方法，包括CPU、输入/输出模块、通讯模块等，使学生能够根据实际需求进行硬件配置。
教材章节：第二章 PLC硬件系统3. 矿井提升机PLC编程技术：教授PLC编程的基本指令、功能块和程序结构，培养学生编程能力。
教材章节：第三章 PLC编程基础4. 矿井提升机PLC程序设计：结合矿井提升机控制要求，讲解程序设计方法和步骤，使学生能够独立完成程序设计。
教材章节：第四章 PLC程序设计实例5. 矿井提升机PLC系统调试与优化：介绍系统调试方法、故障排除和优化措施，提高学生实际操作能力。
S7-1200 PLC编程及应用 第4版课件第4章
2．生成函数 双击指令树的“添加新块”，单击“添加新块”对话框中的“函数”按钮， FC默认的编号为1，默认的语言为LAD。设置函数的名称为“计算压力”。 单击“确定”按钮，生成FC1。 3．定义函数的局部数据 往下拉动程序区最上面的分隔条，分隔条上面是函数的接口区，下面是程 序区。
中操作数的地址。例如可以用循环程序来累加一片连续的地址区中的数值。
累加后修改地址指针值，使指针指向下一个地址。地址指针就像收音机调台
的指针。
2．使用FieldRead与FieldWrite指令的间接寻址 打开项目“间接寻址”，在DB1中生成“数组1”Array[1..5] of Int。
这个例子中实际上有3重背景数据。FB3的背景数据块DB3包含了两次调用 FB1的背景数据， FB1的背景数据又包含了定时器TOF的背景数据。
图4-19 在FB3中两次调用FB1
在OB1中调用FB3
4.2 数据类型转换与间接寻址 4.2.1 数据类型转换
1．数据类型的分类 数据类型分为基本数据类型、复杂数据类型、参数类型、系统数据类型和 硬件数据类型。
3．生成函数块的局部变量 函数块的输入、输出参数和静态数据用指定的背景数据块保存。在接口区 生成块的局部变量。FB中的定时器如果使用一个固定的背景数据块，在同时 多次调用该FB时，该数据块将会被同时用于两处或多处。为此在块接口中生 成数据类型为IEC_TIMER的静态变量“定时器DB”，用它提供定时器TOF 的背景数据。
2．参数类型 参数类型是传递给被调用块的形参的数据类型。参数类型Void不保存数值， 它用于函数不需要返回值的情况。 3．系统数据类型 系统数据类型（SDT）由系统提供，可供用户使用，具有不能更改的预定 义的结构。例如定时器结构IEC_TIMER、6种整数数据类型的计数器结构等。
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1、多个TIM接力定时 用4个TIM接力定时，使0500定 时运行，900s×4=3600s=1h, 特点：
利用上一个TIM启动下一个TIM，
利用内部辅助继电器对每一个 TIM进行自锁，使定时器可靠 定时， 利用各自的TIM常闭触点延时 断开进行复位。
二、延时启、停控制 1、延时10s启动程序及波形关系
•启动优先的互锁程序：三个负 载0500、0501、0502，每个回 路单输出自锁控制，相互互锁。 •任意启动0000、0002、0004， 则对应的输出线圈常闭触点切断 了其它两路输出。 •在任何时候只能启动一路控制。
停止优先单输出互锁控制程序如图(a)：
第四节
顺序控制程序设计
一、单输出单向顺序封锁控制程序
第二节
自锁程序设计
单输出自锁程序 多输出自锁控制程序 多地控制
一、单输出自锁程序
单输出控制，是指只对一个 负载进行控制的电路。
停止优先自锁控制电路： 无论启动按钮0000是否闭 合，只要按一下停止按钮， 输出0500必定停车。 用于：紧急停车的场合。
二、多输出自锁控制程序 多输出控制，是指每次输出多个控制的电路。 启动优先多输出自锁控制： 当启动按钮0002按下，无论 停止按钮0003状态如何，都 执行将＃0FFF传送给通道05， 则CH05的00~11位的负载被 驱动；
0501运行10min(T03)停止， 0502运行15min(T04)停止。
编程实例
例4－1：保持电路（见P49） 例4－2：优先电路（见P49） 例4－4：二分频电路（见P51） 例4－5：振荡电路（见P51） 例4－6：延时电路（见P51）
第四章 典型程序设计
第一节
编程步骤
1、估计控制任务、分配I/O位 2、绘制梯形图 3、将梯形图程序转换成指令表语言 4、编程的基本原则及编程技巧
1、估计控制任务、分配I/O位
确定控制任务： （1）总I/O点数的确定 输入设备：信号给PLC的设备，如按钮、开关、传感 器等，对输入设备进行统一编号，分配输入元件的 位，使各设备与PLC的输入通道或输入继电器对应。 输出设备：PLC发出信号的执行设备，如指示灯、电 磁阀、继电器、接触器的线圈等，对输出设备进行 统一编号，分配输出元件的位，使各输出设备与 PLC的输出通道或输出继电器对应。
第五节 互控程序设计
互控程序：在多个控制元件中，可任意 启动其中一个，且只能启动一个，若要 启动下一个，无需停车，可直接启动， 且上一个自动停车。
一、单输出互控程序 •0500、0501、0502常闭接 点只封锁自锁回路，只要按 下任一个启动按钮，均可启 动各自负载，且同时解除另 外被控对象的自锁状态，使 之停止。
（2）确定控制顺序：
确定具体的控制过程中，各输入输出的动作顺序， 画出动作流程，对内部的继电器、定时/计数等元 件进行分配。
2、绘制梯形图
根据控制任务，确定各I/O位，内部元件的 编号，编制梯形图。
3、将梯形图程序转换ຫໍສະໝຸດ 指令表语言如果用简易编程器输入程序，必须要将梯 形图语言转换成指令表语言，才能输入PLC 中去。
2、延时5s启动，延时10s停止
•启动按钮0000为ON，延 时5s后，负载0500启动，
•停止按钮0001为ON，延 时10s后，负载0500停止。
三、单向定时步进控制 按步进的时间不同分： (1)等时步进控制程序 (2)不等时步进控制程序
(1)等时步进控制程序
(2)不等时步进控制程序
0000为ON，0500启动， 10min后(T00),0501启动，再 过5min后（T02），0502启动； 0500运行15min(T01)停止，
二、单向顺序启动程序
单向顺序启动控制：A启动后，B才能启动，A、B启动后，C 才能启动。 一般单向顺序启动控制： 0500在任何时候都可以启动， 0501在0500启动后才能启动， 0502在0500、0501之后才能启动。 若0001为ON，则主电路串联的001常 闭触点将切断电源，停止优先。 若将0001常闭接点串接在自锁回路， 启动优先。 与单向顺序封锁程序的区别：将输出 0500、0501、0502的常闭接点改为常 开接接点串联在各主电路中。
封锁关系是单方向的,即:A封锁B,B封锁C,不存在B对A、C 0001（T） 和C对A、B的封锁。
停止优先：
0500为ON，则0501、0502不能 启动； 0501为ON，则0502不能启动； 0500、0501均为OFF，0502才能 启动。 NOTE：0001常闭接点在主电路 中,停止优先。
启动优先： 0500为ON，则0501、0502 不能启动； 0501为ON，则0502不能启 动； 0500、0501均为OFF，0502 才能启动。 NOTE：0001常闭接点在自 锁电路中，启动优先。
停车时，按下0003，将＃ 0000传送给CH05，实现强迫 复位。
停止优先的多元自锁控 制程序：无论启动按钮 0002状态如何，只要按 下停止按钮0003，将＃ 0000传送给CH05，强 迫通道05复位停止，
启动时，传送＃0FFF给 CH05的位00~11共12个 负载。
三、多地控制：
多地控制：指同一个控制对象，在不同地点，用 同样的控制方式实现控制。 一般多地控制：
定时范围0.01~327.67s
积算定时器T246~249， 定时范围0.001~32.767s
T250~255, 定时范围0.1~3276.7s
第六节 时间控制程序
一个确定的定时器的定时时间有一个最长 的长度，当一个定时器不能完成定时任务 时，属超长定时。 超长定时的方法： (1)用多个定时器接力定时； (2)用CNT和1902脉冲发生器配合定时；
编程技巧
（1）将串联接点较多的电路放在梯形图的上方。 （2）将并联接点较多的电路放在梯形图的左边。 （3）并联线圈电路，从分支到线圈之间，无触 点的线圈应放在上方。
（4）复杂电路的处理。
本章简介一些典型程序的编写，包括：
自锁程序设计 互锁程序设计 顺序控制程序设计 互控程序设计 时间控制程序设计
第三节 互锁程序设计
互锁控制：指多个自锁控制回路间有互相封锁的 控制关系。启动其中任一个控制回路，其它控制 回路不能再启动，只有将已启动负载停掉后，其 它控制元件才能被启动。 互锁电路间没有优先权，是先启动优先控制电 路，也称唯一性控制。
一、单输出互锁控制
启动优先单输出互锁控制程序如 图(b)： •0000与0001组成一对启、停按 钮。
NOTE：0001常闭接点与主 回路串联，停止优先。
第六节 时间控制程序
超长定时控制程序，步进式启动及停车控制， 延时启、停控制，循环定时步进控制。
TIM00~47, 定时范围0.1~999.9s
一、超长定时控制程序
OMRON
FX
常规定时器T0~199， 定时范围0.1~3276.7s
T200~245,
4、编程的基本原则及编程技巧
基本原则 （1）I/O继电器、内部辅助继电器、定时/计数器 等器件的触点数可以无限次重复使用。
（2）在OUT 的右边不应再有触点，应将OUT 作 为一个逻辑行的结束。
（3）不能用OUT做一个逻辑行的起点，若必须有 一个OUT保持常通时，则应串接一个常ON接点。 （4）输出的编号一般不能重复使用，但两个以上 的输出可以并行连接在一点。