plc课件电机的启停控制
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湖北三峡职业技术学院
精品课
《PLC应用技术》
主讲 黄中玉
项 目 一
电 机 的 启 停 控 制
——PLC工作原理、输入输出元件及基本指令
控制要求
按下起动按钮，电 机启动运行，按下 停止按钮，电机停 止。继电器控制的 原理图如图所示。
PLC控制项目设计过程
（一） 正确选择输入输出设备
一个控制信号就是一个输入设备，一个执行 元件就是一个输出设备。
另外还有状态转移图、逻辑功能图和 高级语言等，我们要重点掌握梯形图 程序和指令表程序。
（四）编制电机全压起动的梯形图程序
根据继电器 控制原理， 画出电机全 压起停控制 的梯形图程 序。
知识准备3：S7-200 PLC基本指令
1. LD / LDN 取/取反指令
功能：取单个常开/常闭触 点与母线（左母线、分支 母线等）相连接，用于梯 形行或电路块的第一个触 点。 2. = 驱动线圈（输出）指令 功能：驱动线圈。
1. 梯形图
图形语言，形象直观， 易于理解。 由若干梯级组成，自 上而下，从左到右排 列 每个梯级起于左母线， 经若干触点－目标线 圈，止于右母线。
2. 指令表
指令助记符编程，类似计 算机汇编语言。 书写形式：步序号 指令 助记符 操作元件号
指令表程序 0 LD I0.1 1 O Q0.0 2 AN I0.0 3 = Q0.0
4．PLC的工作特点
集中采样、集中输出、周期性循环 扫描
（串行工作） 由于PLC执行程序是从上到下逐行扫描（串行 工作），这与继电器控制系统“并行”工作有 质的区别。避免了触点的临界竞争，减少繁 琐的联锁电路。 程序执行结果与梯形图顺序有关。
由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即 使输入发生了变化，输入映象寄存器中的内容 也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才 会改变。
注意
知 识 补 充
可编程控制器的 工作原理
PLC的工作原理
PLC的操作模式
：
运行模式 停止模式
内部处理阶段 通信服务阶段 PLC的工作过程 ：输入采样阶段 程序处理阶段 集中输出阶段
PLC的工作方式
：循环扫描方式
1. PLC的运行模式
PLC的运行模式 运行模式 停止模式
2．PLC的工作过程
(1)内部处理阶段： 在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否 正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内 部工作。 (2)通信服务阶段 在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响 应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容 等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和 通信操作等内容。
程序处理完毕后，将所有输出映象 寄存器中的状态转存到输出锁存器，通 过隔离电路，驱动功率放大电路，使输 出端子向外界输出控制信号，驱动外部 负载。
3. PLC的工作方式
采用循环扫描方式（也称串行工作方式）
Fra Baidu bibliotek
PLC处于运行状态时，CPU除了内部处 理和通信服务外，还循环完成输入采样、程 序处理、集中输出三个阶段的工作，每完成 一次循环所需的时间称为一个扫描周期。 扫描周期的长短与 CPU 的运算速度有关，与 I/O 点的情况有关，与用户程序的长短及编程情 况等均有关。通常用 PLC 执行 1K 指令所需时 间来说明其扫描速度 ( 一般 1~10ms/K) 。
【试试并讨论】
若将停止按钮在PLC外部接常闭触点，再运行上面的程序， 会有什么现象？为什么？
• PLC外部的输 入触点可以接 常开触点，也 可以接常闭触 点。接常闭触 点时梯形图中 的触点状态与 继电器控制图 中的状态相反
常闭触点的输入信号处理
• 教学中PLC的输入触点常使 用常开触点，便于进行原理 分析；但在实际控制中，停 止按钮和设备的热继电器要 使用常闭触点，以提高安全 保障。
指令表： 0 LD 1 = 2 LDN 3 =
I0.1 Q0.3 I0.7 Q2.0
与母线相连 驱动指令 与母线相连 驱动指令
3. A / AN 与 / 与反指令 功能：串联单个常开/常闭触点 4. O / ON 或 / 或反指令
功能： 并联单个常开/常闭触点
指令表 0 LD I0.4 1 ON I0.5 2 O I0.6
3. 每个软元件都有无数对常开常闭触点，
供编程使用。 4. 图形符号和文字符号与传统符号不同
输入继电器(I+ 字节地址 + 位地址)
• 用于接收PLC外界的输入信号。 • 不能用程序驱动，只能由输入信号驱动。 • 地址编号：如：I0.0、I0.7、I1.0等
输出继电器 (Q + 字节地址 + 位地址)
【试试看】：选择本项目的输入输出设备
输入设备：起动按钮SB1和停止按钮SB2； 电机过热保护信号FR触点 输出设备：接触器KM
知识准备1： PLC编程元件概述
1. 软元件(软继电器)概念 是 PLC内部各种不同功能的编程元件。 不是真实的物理器件，是由电子电路和存 储器组成的虚拟器件。 2. 不同厂家不同型号的PLC，编程元件的数量和种 类有所不同。
(3)输入采样阶段
也叫输入采样阶段。在此阶段CPU顺序读 入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息 存入内存中所对应的映象寄存器。
(4)程序处理阶段
按从上到下，从左到右的顺序，对梯形图 程序进行逐 句扫描并根据输入映像寄存器中的 结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像 寄存器中。
(5)集中输出阶段
3 AN I0.1 4 A I0.2 5 = Q0.3
试试看
• 将电机启动的梯形图程序转换成指令表程序
0 LD I0.1
0 1 2 3 4
LD O AN AN =
I0.1 Q0.0 I0.0 I0.2 Q0.0
起停控制指令表程序一
（五）电机全压起停控制的程序调试
• 按照输入输出接线图接好各信号线，输 入程序并运行，观察结果。
【试试看】：分配项目的I/O 地址
停止按钮SB1------ I0.0； 启动按钮SB2-----I0.1； FR触点--------------I0.2； 接触器KM----------Q0.0；
（三）画出输入输出接线图
将选择的输入输出设备和分配 好的I/O 地址一一对应连接。
知识准备2: PLC的编程语言
注意 输出滞后 从PLC的外部输入信号发生变化至它所 控制的外部输出信号发生变化的时间间隔。 一般为几十—100ms
.
引起输出滞后的因素：输入模块的滤波时间、 输出模块的滞后时间、扫描方式引起的滞后
二、S7-200系列PLC
• • • • • • • •
• •
1 CPU模块 CPU 221/222/224/226 集成I/O点：10/14/24/40点；程序空间4096～24576B。 最大DI/DO 256/256点；最大AI/AO 35/32点；最多7个扩展模块 定时器/计数器256/256点；高速计数器4/6点30kHz，2点20kHz 高速输出； 模拟电位器1/2个，实时钟，1/2个RS-485接口； 4点输入中断，2个定时中断 (1～255ms)。 CPU 224XP：2AI、1AO，2通信口，高速输入200kHz、高速输 出100kHz。 PPI、MPI、自由通信口协议和PROFIBUS点对点协议； 使用STEP 7-Micro/WIN编程软件。
• 供PLC将内部运算结果传送给外 部负载。 • 只能用程序驱动。
• 地址编号：如Q0.0、Q0.7、Q1.0等
（二）分配I/O 地址
一个输入设备原则上占用一个输入点，一个输 出设备原则上占用一个输出点。为了节省成本， 应尽量少占I/O点，有时也将FR常闭触点串接在 其它常闭输入或负载输出回路中。
• 2 数字量扩展模块 • 数字量I/O：8DI、16DI、4DO、8DO、4/4、 8/8、16/16、32/32DI/DO。 • 输入有24V DC和230V AC两种，输出有24V DC和继电器型。
3 S7-200的外部接线
思考与作业
1. PLC运行模式下的工作过程分为哪几个阶段？
何为PLC的扫描周期。 2. PLC的工作特点有哪些？为什么说PLC的运行 结果与梯形图程序顺序有关？ 3. 设计三相电机两地起停的PLC程序。要求如下： 按下地点A的起动按钮SB1或地点B的起动按钮 SB2，均可全压起动电机；按下地点A的停止 按钮SB3或地点B的停止按钮SB4均可停止电机 运行。
精品课
《PLC应用技术》
主讲 黄中玉
项 目 一
电 机 的 启 停 控 制
——PLC工作原理、输入输出元件及基本指令
控制要求
按下起动按钮，电 机启动运行，按下 停止按钮，电机停 止。继电器控制的 原理图如图所示。
PLC控制项目设计过程
（一） 正确选择输入输出设备
一个控制信号就是一个输入设备，一个执行 元件就是一个输出设备。
另外还有状态转移图、逻辑功能图和 高级语言等，我们要重点掌握梯形图 程序和指令表程序。
（四）编制电机全压起动的梯形图程序
根据继电器 控制原理， 画出电机全 压起停控制 的梯形图程 序。
知识准备3：S7-200 PLC基本指令
1. LD / LDN 取/取反指令
功能：取单个常开/常闭触 点与母线（左母线、分支 母线等）相连接，用于梯 形行或电路块的第一个触 点。 2. = 驱动线圈（输出）指令 功能：驱动线圈。
1. 梯形图
图形语言，形象直观， 易于理解。 由若干梯级组成，自 上而下，从左到右排 列 每个梯级起于左母线， 经若干触点－目标线 圈，止于右母线。
2. 指令表
指令助记符编程，类似计 算机汇编语言。 书写形式：步序号 指令 助记符 操作元件号
指令表程序 0 LD I0.1 1 O Q0.0 2 AN I0.0 3 = Q0.0
4．PLC的工作特点
集中采样、集中输出、周期性循环 扫描
（串行工作） 由于PLC执行程序是从上到下逐行扫描（串行 工作），这与继电器控制系统“并行”工作有 质的区别。避免了触点的临界竞争，减少繁 琐的联锁电路。 程序执行结果与梯形图顺序有关。
由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即 使输入发生了变化，输入映象寄存器中的内容 也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才 会改变。
注意
知 识 补 充
可编程控制器的 工作原理
PLC的工作原理
PLC的操作模式
：
运行模式 停止模式
内部处理阶段 通信服务阶段 PLC的工作过程 ：输入采样阶段 程序处理阶段 集中输出阶段
PLC的工作方式
：循环扫描方式
1. PLC的运行模式
PLC的运行模式 运行模式 停止模式
2．PLC的工作过程
(1)内部处理阶段： 在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否 正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内 部工作。 (2)通信服务阶段 在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响 应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容 等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和 通信操作等内容。
程序处理完毕后，将所有输出映象 寄存器中的状态转存到输出锁存器，通 过隔离电路，驱动功率放大电路，使输 出端子向外界输出控制信号，驱动外部 负载。
3. PLC的工作方式
采用循环扫描方式（也称串行工作方式）
Fra Baidu bibliotek
PLC处于运行状态时，CPU除了内部处 理和通信服务外，还循环完成输入采样、程 序处理、集中输出三个阶段的工作，每完成 一次循环所需的时间称为一个扫描周期。 扫描周期的长短与 CPU 的运算速度有关，与 I/O 点的情况有关，与用户程序的长短及编程情 况等均有关。通常用 PLC 执行 1K 指令所需时 间来说明其扫描速度 ( 一般 1~10ms/K) 。
【试试并讨论】
若将停止按钮在PLC外部接常闭触点，再运行上面的程序， 会有什么现象？为什么？
• PLC外部的输 入触点可以接 常开触点，也 可以接常闭触 点。接常闭触 点时梯形图中 的触点状态与 继电器控制图 中的状态相反
常闭触点的输入信号处理
• 教学中PLC的输入触点常使 用常开触点，便于进行原理 分析；但在实际控制中，停 止按钮和设备的热继电器要 使用常闭触点，以提高安全 保障。
指令表： 0 LD 1 = 2 LDN 3 =
I0.1 Q0.3 I0.7 Q2.0
与母线相连 驱动指令 与母线相连 驱动指令
3. A / AN 与 / 与反指令 功能：串联单个常开/常闭触点 4. O / ON 或 / 或反指令
功能： 并联单个常开/常闭触点
指令表 0 LD I0.4 1 ON I0.5 2 O I0.6
3. 每个软元件都有无数对常开常闭触点，
供编程使用。 4. 图形符号和文字符号与传统符号不同
输入继电器(I+ 字节地址 + 位地址)
• 用于接收PLC外界的输入信号。 • 不能用程序驱动，只能由输入信号驱动。 • 地址编号：如：I0.0、I0.7、I1.0等
输出继电器 (Q + 字节地址 + 位地址)
【试试看】：选择本项目的输入输出设备
输入设备：起动按钮SB1和停止按钮SB2； 电机过热保护信号FR触点 输出设备：接触器KM
知识准备1： PLC编程元件概述
1. 软元件(软继电器)概念 是 PLC内部各种不同功能的编程元件。 不是真实的物理器件，是由电子电路和存 储器组成的虚拟器件。 2. 不同厂家不同型号的PLC，编程元件的数量和种 类有所不同。
(3)输入采样阶段
也叫输入采样阶段。在此阶段CPU顺序读 入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息 存入内存中所对应的映象寄存器。
(4)程序处理阶段
按从上到下，从左到右的顺序，对梯形图 程序进行逐 句扫描并根据输入映像寄存器中的 结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像 寄存器中。
(5)集中输出阶段
3 AN I0.1 4 A I0.2 5 = Q0.3
试试看
• 将电机启动的梯形图程序转换成指令表程序
0 LD I0.1
0 1 2 3 4
LD O AN AN =
I0.1 Q0.0 I0.0 I0.2 Q0.0
起停控制指令表程序一
（五）电机全压起停控制的程序调试
• 按照输入输出接线图接好各信号线，输 入程序并运行，观察结果。
【试试看】：分配项目的I/O 地址
停止按钮SB1------ I0.0； 启动按钮SB2-----I0.1； FR触点--------------I0.2； 接触器KM----------Q0.0；
（三）画出输入输出接线图
将选择的输入输出设备和分配 好的I/O 地址一一对应连接。
知识准备2: PLC的编程语言
注意 输出滞后 从PLC的外部输入信号发生变化至它所 控制的外部输出信号发生变化的时间间隔。 一般为几十—100ms
.
引起输出滞后的因素：输入模块的滤波时间、 输出模块的滞后时间、扫描方式引起的滞后
二、S7-200系列PLC
• • • • • • • •
• •
1 CPU模块 CPU 221/222/224/226 集成I/O点：10/14/24/40点；程序空间4096～24576B。 最大DI/DO 256/256点；最大AI/AO 35/32点；最多7个扩展模块 定时器/计数器256/256点；高速计数器4/6点30kHz，2点20kHz 高速输出； 模拟电位器1/2个，实时钟，1/2个RS-485接口； 4点输入中断，2个定时中断 (1～255ms)。 CPU 224XP：2AI、1AO，2通信口，高速输入200kHz、高速输 出100kHz。 PPI、MPI、自由通信口协议和PROFIBUS点对点协议； 使用STEP 7-Micro/WIN编程软件。
• 供PLC将内部运算结果传送给外 部负载。 • 只能用程序驱动。
• 地址编号：如Q0.0、Q0.7、Q1.0等
（二）分配I/O 地址
一个输入设备原则上占用一个输入点，一个输 出设备原则上占用一个输出点。为了节省成本， 应尽量少占I/O点，有时也将FR常闭触点串接在 其它常闭输入或负载输出回路中。
• 2 数字量扩展模块 • 数字量I/O：8DI、16DI、4DO、8DO、4/4、 8/8、16/16、32/32DI/DO。 • 输入有24V DC和230V AC两种，输出有24V DC和继电器型。
3 S7-200的外部接线
思考与作业
1. PLC运行模式下的工作过程分为哪几个阶段？
何为PLC的扫描周期。 2. PLC的工作特点有哪些？为什么说PLC的运行 结果与梯形图程序顺序有关？ 3. 设计三相电机两地起停的PLC程序。要求如下： 按下地点A的起动按钮SB1或地点B的起动按钮 SB2，均可全压起动电机；按下地点A的停止 按钮SB3或地点B的停止按钮SB4均可停止电机 运行。