6.工作台自动往返PLC控制系统
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能使用S7-200基本逻辑指令完成工作台自动往返PLC的软硬件设
计和系统安装调试
能使用S7-200基本逻辑指令完成异步电动机的Y—△降压启动、
自动门等其他PLC控制系统的软硬件设计和安装调试
一、项目导入
案例：工作台自动往返PLC控制
硬件设计
软件设计：梯形图
5．并联电路块的串联指令ALD （And Load）
ALD：与块指令，将一个并联电路块与前面的电路串联， 用于分支电路串联。
ALD指令应用由图说明
案例
6．逻辑堆栈的操作
LPS:进栈,将连接点先储存 LRD:读栈 LPP:出栈
7．置位/复位指令S/R
S:置位指令，使动作保持 R:复位指令，使操作保持复位 •说明：
SM：是用户程序与系统程序之间的界面，为用户提供 一些特殊的控制 CPU 216： SM 0.0～SM 179.7
2．S7-200系列PLC的内部元器件简介
SM 0.0：运行监控，当PLC运行，SM0.0接通 SM 0.1：初始化脉冲：PLC运行开始发一单脉冲 SM 0.2：当RAM中保存的数据丢失时，SM 0.2 ON一个扫 描周期 SM 0.3：PLC上电进入RON状态时，SM 0.3 ON一个扫描周 期 SM 0.4分脉冲：占空比为50%，周期1 min的脉冲串
二、相关知识
（一）PLC基础知识 1．可编程控制器的产生 60年代末，美国汽车制造业竞争，各厂家生产汽车型号 不断更新—加 工线也改变—重新配置控制系统，68年，美国最大的汽车制造商—通用 汽车公司（GM）设想： 计算机功能完善、灵活、通用 继电器简单、方便；且编程和输入简单化——取代原继电器控制装置。 69年，美国数字设备公司（DEC），研制出第一台PLC，并在通用汽车公 司（GM）生产线上装配试用—成功—很快发展。 9171年——日本生产PLC 1973年——德、英、法 我国—1974年
2．软件系统
（1）软件分类：系统软件和应用软件 （2）应用软件常用的编程语言 梯形图、指令表、功能图以及高级语言 PLC梯形图中是一种以图形符号及图形符号在图中相互 关系表示控制关系的编程语言。由继电器控制电路演变 过来。
指令表语言
与汇编语言类似
用一系列操作指令组成的语句表将控制流程描绘出来。
序号 操作码 操作数
SIMATICS7-200系列PLC共有20多条逻辑指令： 一、基本逻辑指令 1、逻辑取及线圈驱动指令
LD：取指令：常开触点与母线连接 LDN：取非指令 ：常闭
=： （out）线圈驱动
2．触点串联A（And）和AN（And Not）
A：与指令，用于单个常开触点的串联。 AN：与非指令，用于单个常闭触点的串联。 指令表表示基本指令的用法
226：0.0－15.7
2．S7-200系列PLC的内部元器件简介
（3）辅助继电器 M 相当于中间继电器（中间状态的暂存作用，也称内部标 志位）CPU 226：
M 0.0～M 31.7 “字节、位 编址方式 ” 4、变量寄存器 V 编号：CPU 226为：V 0.0～V 5119.7 5、特殊辅助继电器SM（特殊标志位）
（2）输出单元。
三种输出方式： 继电器输出：a)
线圈与触头已完全分离，故不再需要隔离措施，用于开 关速度要求不高且又需要大电流输出 2A负载能力，响应 10ms 晶体管输出：b)
使用光电偶合器驱动开关晶体管要求快速开断或动作频 繁，响应0.2ms。 晶闸管输出：
（2）输出单元
三种输出方式：
三种输出方式：
数据类型范围
数据长度、 类型
字节（8位）
无符号整数
有符号整数
0～255（十进制） −128～+127（十进制）
0 ～ FF （ 十 六进 制 ）80～7F（十六进制）
实数（单精度）
字（16位）
0 ～ 65535 （ 十 进 制 ）−制3）2768～ +32767 （十进
0～FFFF （十 六进 制）
总结
输入I： I0.0－15.7 输出Q： Q0.0－Q15.7 位存储器M： SM0.0－31.7 特殊存储器SM: SM0.0－SM179.7 定时器T:T0－T255：接通延时：100ms:T37－ T63 计数器：C0－C255 顺序控制：S0.0－31.7 累加器：AC0－C3
（五）S7-200系列PLC常用基本逻辑指令
原理 按SB—发光二极管导通（LED灯亮）—在发光激 励下，光电二极管导通—驱动内部电路通断
采用了滤波和光电隔离 RC滤波 一个输入单元—一个输入继电器—一个输入点
（1）输入单元
（2）输出单元。
开关量输出单元用于连接继电器、接触器、电磁阀线圈， 是PLC的主要输出口，是连接PLC与控制设备的桥梁。 CPU运算的结果通过输出单元模块输出。输出单元模块 通过将CPU运算的结果进行隔离和功率放大后来驱动外 部执行元件。输出单元类型很多，但是它们的基本原理 是相似的。PLC有3种输出方式：继电器输出、晶体管输 出、晶闸管输出。图5-8为PLC的3种输出电路图。
编号：CPU 226
C 0～C 255
(8)高速计数器 HSC
一般计数器的计数频率受扫描周期的影响，不可以太高，
高频信号的计数可用指定的HSC
CPU 212：有一个高速计数器HC 0
CPU 226：6个，HC 0～HC 5
(9)累加器 AC
S7 200系列PLC提供4个32 bit累加器，AC 0～AC 3 累加器支持字节（B）、字（W）和双字（D）的存取 以字节或字为单位存取累加器时：访问累加器的低8位或 低16位。 (10)状态元件 S CPU 226：S 0.0～S 31.7 (11)模拟量输入/输出 （AIW/AQW） AIW 0、2、4…… AQW 范围：AIW 0～AIW 62 AQW 0～AQW 62
Βιβλιοθήκη Baidu
8000～7FFF（十六进制）
0～4294967295 −2147483648
～ +1.175495E−38 ～
（十进制）
+2147483647 （ 十 进 制 ）+3.402823E+38 （ 正
双 字 （ 32 位 ） 0～FFFFFFFF（十
80000000 ～ 7FFFFFFF
数） − 1.175495E−38 ～
100 ms
T 5～T 31、T 69～T 95
延时通定时器：
1 ms
T 32、T 96
10 ms
T 33～T 36、T 97～T 100
100 ms
T 37～T 63、T 101～T 255
（7）计数器 C
作用：主要用来累计输入脉冲的个数，其设定值：程序
定当计数器当前值大于等于设定值时，状态位置1
1．S7-200系列PLC的数据存储器 （1）数据长度。计算机中使用的都是二进制数，在PLC 中，通常使用位、字节、字、双字来表示，数据占用的 连续位数称为数据长度 （2）数据类型及数据范围。在S7-200系列中，数据存储 器中存放数据的类型主要有布尔逻辑型（B00L）、整数 型（INT）和实数型（REAL）。布尔逻辑型数据是由 “0”或“1”构成的字节型无符号整数；整数型数据包括 16位单字和32位双字的带符号整数；实数型数据又称浮 点型数据，以32位的单精度数表示。
0 LD
I0.0
1O
Q0. 0
2 AN
I0.1
3=
Q0.0
4 END
3．基本工作原理
PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的， 可以简单地描述为在系统程序的管理下，通过运行应用 程序完成用户任务。但个人计算机与PLC的工作方式有 所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式 如常用 的键盘扫描或I/O扫描方式，当键盘有健按下或I/O口 有信号输 入时则中断转入相应的子程序。而PLC在确定 了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采 用循环扫描的工作方式。系统工作任务理及应用程序执 行都是循环扫描的工作方式。 • PLC对用户程序的执行过程是：
（二）PLC的基本结构、编程语言、工作原理
1．硬件组成 以微处理器为核心的结构：硬件和软件
（1）输入单元
作用：是连接可编程控制器与其它外设之间的桥梁。对 输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号安 全、可靠地传送给CPU。 生产设备的控制信号通过输入模块传送给CPU。
常用的输入信号：按钮、位置开关、开关或电位器、传 感器、变送器
3．可编程控制器的分类
（1）按PLC I/O点数分： （2）按PLC结构分： (3)按PLC功能：
4．可编程控制器的应用和发展
1） PLC应用： 用于逻辑控制：顺序控制 最基本用途： 运动控制：机器人、电梯、机械手 闭环控制：工业自动化过程控制： 数据处理：加减乘除 通信联网： （2）发展：
速度、容量、组网 超小型和大型
（4）A、AN、O、ON指令可多次重复使用。
案例：
4．串联电路块并联指令 OLD（Or Load）
OLD：或块指令，将一个串联电路块与前面的电路并联， 用于分支电路并联。 OLD指令应用如图5-17所示。 OLD指令使用说明如下。 （1）编程原则：先组块，后连接。 （2）几个串联支路并联时，支路的起点以LD（LDN） 开始，支路终点用OLD指令。 （3）若需将多个支路并联，从第二条支路开始，在每一 条支路后面加OLD指令，用这种方法编程，对并联的支 路个数没有限制。 （4）OLD指令没有操作数。
六进制）
（十六进制）
− 3.402823E+38 （ 负
数）（十进制）
2．S7-200系列PLC的内部元器件简介
（1）输入继电器 I 作用：专门用来接受外部敏感元件或开关发来的信号， PLC输入端相连。 • 等效电路：
I0.0～I0.7 I1.0～I1.7 I2.0～I2.7
2.输出继电器 Q
1)作用： 将PLC的输出信号送给输出模快，再驱动外部负载，它 有一对常开触点（硬触点）与PC的输出端子相连，有一 定的负载能力。 2)编号 CPU216: Q 0.0～Q 0.7 Q 7.0～Q 7.7
8．脉冲生成指令EU/ED
EU：上沿微分，输入信号上升沿产生脉冲输出，前沿微分 ED：下沿微分，输入信号下降沿产生脉冲输出 EU：在对应上升沿时产生一个宽度为一个 扫描周期的脉冲，驱动其后面的输出线
案例
9．定时器
案例
定时器使用案例
案例
10．计数器-增计数器使用案例
3．触点并联指令O（Or）和ON（Or Not）
O：单个常开触点并联。 ON：单个常闭触点并联。 梯形图指令： 说明：（1）LD、LDN指令不仅可以用于公共母线相连 的触点，还可以与块指令OLD、ALD配合，用于分支回 路的起点。 （2）=指令不能用于驱动输入继电器线圈。 （3）=指令可连续使用若干次，相当于线圈并联。
2．可编程控制器的特点
1）可靠性高、抗干扰能力强 2）编程简单，使用方便：梯形图 3）功能强、 速度快，精度高，有逻辑运算，定时，计 数等功能， 4） 通用性好：许多PC制成模块式，可灵活组合 5）V小，G轻，功能强，消耗底，环境适应性强，不需专 门机房和空调 但：目前PLC价格还较高，高、中档PLC使用需具有一定 计算机知识—价廉—应用—是实现机
SM 0.5秒脉冲：占空比为50%，周期1 s的脉冲串
特殊标志位
（6）定时器：
相当与时间继电器，用于延时控制，是对内部时钟累计
时间
有16 bit的当前值寄存器以及一个状态位bit（T-bit）
型号
CPU 226
定时器
T 0～T 255
保持型延时通：
1 ms
T 0、T 64
10 ms
T 1～T 4、T 65～T 68
项目六 工作台自动往返PLC控制系统
一
项目导入
二
相关知识
三
应用举例
项目六 工作台自动往返PLC控制系统
【学习目标】
了解可编程控制器的产生过程、特点、应用领域及发展 熟悉PLC的基本结构、工作原理和常用的编程语言 掌握S7-200系列PLC的软元件、基本指令和主要技术指标 能根据系统要求正确选择PLC型号及参数 会熟练使用S7-200系列PLC的STEP-Micro/WIN编程软件进行程
通过CPU的周期性的循环扫描的作方式。
3．基本工作原理
1、输入处理： 2、程序执行： 3、输出处理： • 特点：集中采样，集中输出工作方式。串行工作方式。
优：从根本上提高了系统的抗干扰能力，系统可靠性 增强
缺：一定程度降低了系统响应速度，既存在I/O滞后 现象
3．基本工作原理
（三）S7-200系列PLC的内部元器件
能使用S7-200基本逻辑指令完成工作台自动往返PLC的软硬件设
计和系统安装调试
能使用S7-200基本逻辑指令完成异步电动机的Y—△降压启动、
自动门等其他PLC控制系统的软硬件设计和安装调试
一、项目导入
案例：工作台自动往返PLC控制
硬件设计
软件设计：梯形图
5．并联电路块的串联指令ALD （And Load）
ALD：与块指令，将一个并联电路块与前面的电路串联， 用于分支电路串联。
ALD指令应用由图说明
案例
6．逻辑堆栈的操作
LPS:进栈,将连接点先储存 LRD:读栈 LPP:出栈
7．置位/复位指令S/R
S:置位指令，使动作保持 R:复位指令，使操作保持复位 •说明：
SM：是用户程序与系统程序之间的界面，为用户提供 一些特殊的控制 CPU 216： SM 0.0～SM 179.7
2．S7-200系列PLC的内部元器件简介
SM 0.0：运行监控，当PLC运行，SM0.0接通 SM 0.1：初始化脉冲：PLC运行开始发一单脉冲 SM 0.2：当RAM中保存的数据丢失时，SM 0.2 ON一个扫 描周期 SM 0.3：PLC上电进入RON状态时，SM 0.3 ON一个扫描周 期 SM 0.4分脉冲：占空比为50%，周期1 min的脉冲串
二、相关知识
（一）PLC基础知识 1．可编程控制器的产生 60年代末，美国汽车制造业竞争，各厂家生产汽车型号 不断更新—加 工线也改变—重新配置控制系统，68年，美国最大的汽车制造商—通用 汽车公司（GM）设想： 计算机功能完善、灵活、通用 继电器简单、方便；且编程和输入简单化——取代原继电器控制装置。 69年，美国数字设备公司（DEC），研制出第一台PLC，并在通用汽车公 司（GM）生产线上装配试用—成功—很快发展。 9171年——日本生产PLC 1973年——德、英、法 我国—1974年
2．软件系统
（1）软件分类：系统软件和应用软件 （2）应用软件常用的编程语言 梯形图、指令表、功能图以及高级语言 PLC梯形图中是一种以图形符号及图形符号在图中相互 关系表示控制关系的编程语言。由继电器控制电路演变 过来。
指令表语言
与汇编语言类似
用一系列操作指令组成的语句表将控制流程描绘出来。
序号 操作码 操作数
SIMATICS7-200系列PLC共有20多条逻辑指令： 一、基本逻辑指令 1、逻辑取及线圈驱动指令
LD：取指令：常开触点与母线连接 LDN：取非指令 ：常闭
=： （out）线圈驱动
2．触点串联A（And）和AN（And Not）
A：与指令，用于单个常开触点的串联。 AN：与非指令，用于单个常闭触点的串联。 指令表表示基本指令的用法
226：0.0－15.7
2．S7-200系列PLC的内部元器件简介
（3）辅助继电器 M 相当于中间继电器（中间状态的暂存作用，也称内部标 志位）CPU 226：
M 0.0～M 31.7 “字节、位 编址方式 ” 4、变量寄存器 V 编号：CPU 226为：V 0.0～V 5119.7 5、特殊辅助继电器SM（特殊标志位）
（2）输出单元。
三种输出方式： 继电器输出：a)
线圈与触头已完全分离，故不再需要隔离措施，用于开 关速度要求不高且又需要大电流输出 2A负载能力，响应 10ms 晶体管输出：b)
使用光电偶合器驱动开关晶体管要求快速开断或动作频 繁，响应0.2ms。 晶闸管输出：
（2）输出单元
三种输出方式：
三种输出方式：
数据类型范围
数据长度、 类型
字节（8位）
无符号整数
有符号整数
0～255（十进制） −128～+127（十进制）
0 ～ FF （ 十 六进 制 ）80～7F（十六进制）
实数（单精度）
字（16位）
0 ～ 65535 （ 十 进 制 ）−制3）2768～ +32767 （十进
0～FFFF （十 六进 制）
总结
输入I： I0.0－15.7 输出Q： Q0.0－Q15.7 位存储器M： SM0.0－31.7 特殊存储器SM: SM0.0－SM179.7 定时器T:T0－T255：接通延时：100ms:T37－ T63 计数器：C0－C255 顺序控制：S0.0－31.7 累加器：AC0－C3
（五）S7-200系列PLC常用基本逻辑指令
原理 按SB—发光二极管导通（LED灯亮）—在发光激 励下，光电二极管导通—驱动内部电路通断
采用了滤波和光电隔离 RC滤波 一个输入单元—一个输入继电器—一个输入点
（1）输入单元
（2）输出单元。
开关量输出单元用于连接继电器、接触器、电磁阀线圈， 是PLC的主要输出口，是连接PLC与控制设备的桥梁。 CPU运算的结果通过输出单元模块输出。输出单元模块 通过将CPU运算的结果进行隔离和功率放大后来驱动外 部执行元件。输出单元类型很多，但是它们的基本原理 是相似的。PLC有3种输出方式：继电器输出、晶体管输 出、晶闸管输出。图5-8为PLC的3种输出电路图。
编号：CPU 226
C 0～C 255
(8)高速计数器 HSC
一般计数器的计数频率受扫描周期的影响，不可以太高，
高频信号的计数可用指定的HSC
CPU 212：有一个高速计数器HC 0
CPU 226：6个，HC 0～HC 5
(9)累加器 AC
S7 200系列PLC提供4个32 bit累加器，AC 0～AC 3 累加器支持字节（B）、字（W）和双字（D）的存取 以字节或字为单位存取累加器时：访问累加器的低8位或 低16位。 (10)状态元件 S CPU 226：S 0.0～S 31.7 (11)模拟量输入/输出 （AIW/AQW） AIW 0、2、4…… AQW 范围：AIW 0～AIW 62 AQW 0～AQW 62
Βιβλιοθήκη Baidu
8000～7FFF（十六进制）
0～4294967295 −2147483648
～ +1.175495E−38 ～
（十进制）
+2147483647 （ 十 进 制 ）+3.402823E+38 （ 正
双 字 （ 32 位 ） 0～FFFFFFFF（十
80000000 ～ 7FFFFFFF
数） − 1.175495E−38 ～
100 ms
T 5～T 31、T 69～T 95
延时通定时器：
1 ms
T 32、T 96
10 ms
T 33～T 36、T 97～T 100
100 ms
T 37～T 63、T 101～T 255
（7）计数器 C
作用：主要用来累计输入脉冲的个数，其设定值：程序
定当计数器当前值大于等于设定值时，状态位置1
1．S7-200系列PLC的数据存储器 （1）数据长度。计算机中使用的都是二进制数，在PLC 中，通常使用位、字节、字、双字来表示，数据占用的 连续位数称为数据长度 （2）数据类型及数据范围。在S7-200系列中，数据存储 器中存放数据的类型主要有布尔逻辑型（B00L）、整数 型（INT）和实数型（REAL）。布尔逻辑型数据是由 “0”或“1”构成的字节型无符号整数；整数型数据包括 16位单字和32位双字的带符号整数；实数型数据又称浮 点型数据，以32位的单精度数表示。
0 LD
I0.0
1O
Q0. 0
2 AN
I0.1
3=
Q0.0
4 END
3．基本工作原理
PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的， 可以简单地描述为在系统程序的管理下，通过运行应用 程序完成用户任务。但个人计算机与PLC的工作方式有 所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式 如常用 的键盘扫描或I/O扫描方式，当键盘有健按下或I/O口 有信号输 入时则中断转入相应的子程序。而PLC在确定 了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采 用循环扫描的工作方式。系统工作任务理及应用程序执 行都是循环扫描的工作方式。 • PLC对用户程序的执行过程是：
（二）PLC的基本结构、编程语言、工作原理
1．硬件组成 以微处理器为核心的结构：硬件和软件
（1）输入单元
作用：是连接可编程控制器与其它外设之间的桥梁。对 输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号安 全、可靠地传送给CPU。 生产设备的控制信号通过输入模块传送给CPU。
常用的输入信号：按钮、位置开关、开关或电位器、传 感器、变送器
3．可编程控制器的分类
（1）按PLC I/O点数分： （2）按PLC结构分： (3)按PLC功能：
4．可编程控制器的应用和发展
1） PLC应用： 用于逻辑控制：顺序控制 最基本用途： 运动控制：机器人、电梯、机械手 闭环控制：工业自动化过程控制： 数据处理：加减乘除 通信联网： （2）发展：
速度、容量、组网 超小型和大型
（4）A、AN、O、ON指令可多次重复使用。
案例：
4．串联电路块并联指令 OLD（Or Load）
OLD：或块指令，将一个串联电路块与前面的电路并联， 用于分支电路并联。 OLD指令应用如图5-17所示。 OLD指令使用说明如下。 （1）编程原则：先组块，后连接。 （2）几个串联支路并联时，支路的起点以LD（LDN） 开始，支路终点用OLD指令。 （3）若需将多个支路并联，从第二条支路开始，在每一 条支路后面加OLD指令，用这种方法编程，对并联的支 路个数没有限制。 （4）OLD指令没有操作数。
六进制）
（十六进制）
− 3.402823E+38 （ 负
数）（十进制）
2．S7-200系列PLC的内部元器件简介
（1）输入继电器 I 作用：专门用来接受外部敏感元件或开关发来的信号， PLC输入端相连。 • 等效电路：
I0.0～I0.7 I1.0～I1.7 I2.0～I2.7
2.输出继电器 Q
1)作用： 将PLC的输出信号送给输出模快，再驱动外部负载，它 有一对常开触点（硬触点）与PC的输出端子相连，有一 定的负载能力。 2)编号 CPU216: Q 0.0～Q 0.7 Q 7.0～Q 7.7
8．脉冲生成指令EU/ED
EU：上沿微分，输入信号上升沿产生脉冲输出，前沿微分 ED：下沿微分，输入信号下降沿产生脉冲输出 EU：在对应上升沿时产生一个宽度为一个 扫描周期的脉冲，驱动其后面的输出线
案例
9．定时器
案例
定时器使用案例
案例
10．计数器-增计数器使用案例
3．触点并联指令O（Or）和ON（Or Not）
O：单个常开触点并联。 ON：单个常闭触点并联。 梯形图指令： 说明：（1）LD、LDN指令不仅可以用于公共母线相连 的触点，还可以与块指令OLD、ALD配合，用于分支回 路的起点。 （2）=指令不能用于驱动输入继电器线圈。 （3）=指令可连续使用若干次，相当于线圈并联。
2．可编程控制器的特点
1）可靠性高、抗干扰能力强 2）编程简单，使用方便：梯形图 3）功能强、 速度快，精度高，有逻辑运算，定时，计 数等功能， 4） 通用性好：许多PC制成模块式，可灵活组合 5）V小，G轻，功能强，消耗底，环境适应性强，不需专 门机房和空调 但：目前PLC价格还较高，高、中档PLC使用需具有一定 计算机知识—价廉—应用—是实现机
SM 0.5秒脉冲：占空比为50%，周期1 s的脉冲串
特殊标志位
（6）定时器：
相当与时间继电器，用于延时控制，是对内部时钟累计
时间
有16 bit的当前值寄存器以及一个状态位bit（T-bit）
型号
CPU 226
定时器
T 0～T 255
保持型延时通：
1 ms
T 0、T 64
10 ms
T 1～T 4、T 65～T 68
项目六 工作台自动往返PLC控制系统
一
项目导入
二
相关知识
三
应用举例
项目六 工作台自动往返PLC控制系统
【学习目标】
了解可编程控制器的产生过程、特点、应用领域及发展 熟悉PLC的基本结构、工作原理和常用的编程语言 掌握S7-200系列PLC的软元件、基本指令和主要技术指标 能根据系统要求正确选择PLC型号及参数 会熟练使用S7-200系列PLC的STEP-Micro/WIN编程软件进行程
通过CPU的周期性的循环扫描的作方式。
3．基本工作原理
1、输入处理： 2、程序执行： 3、输出处理： • 特点：集中采样，集中输出工作方式。串行工作方式。
优：从根本上提高了系统的抗干扰能力，系统可靠性 增强
缺：一定程度降低了系统响应速度，既存在I/O滞后 现象
3．基本工作原理
（三）S7-200系列PLC的内部元器件