常用PLC及指令系统_Word_文档

第四章其它常用PLC及指令系统

PLC的产品种类和规格繁多，制造商也很多，其产品各有千秋，但总体而言，所有PLC 的结构组成和工作原理是基本相同的，使用方法、基本指令和一些常用的功能指令也基本相同，只在表达方式上略有差别。当掌握了一种PLC的功能和应用之后，学习其它PLC是非常容易的。考虑目前国内PLC的实际使用状况和各学校实验设备的现状，本章介绍使用广泛的OMRON公司C系列PLC产品和西门子公司S7系列PLC产品的基本结构和指令系统，供选择学习和参考，与FX系列相同和类似的内容本章不再作介绍。

第一节OMRON C系列PLC概述

一、概述

日本OMRON（立石公司）电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。SYSMAC C系列PLC产品以其良好的性能价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料处理和工业控制过程等领域，其产品在日本其销量仅次于三菱，居第二位，在我国也是应用非常广泛的PLC之一。

OMRON C系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。叠装式（或称紧凑型）结构的微型机以CJ型机最为典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型，这两种都属坚固整体型结构。具有体积更小、指令更丰富、性能更优越，通过I/O扩展可实现10~140点输入输出点数的灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程，CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。OMRON 中型机以C200H系列最为典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。中型机在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都优于小型机，除具备小型机的基本功能外，它同时可配置更完善的接口单元模块，如模拟量I/O模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。

在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC机都能够满足需求。本书将以OMRON公司CPM 1A小型机为例作简要介绍。

二、CPM1A系列PLC的硬件配置

（一）CPM1A小型机的组成

与所有小型机一样，CPM1A系列PLC采用整体式结构，内部由基本单元、电源、系统程序区、用户程序区、输入/输出接口、I/O扩展单元、编程器接口及其它外部设备组成。

1．基本单元

CPM1A系列整体式PLC的基本单元又称主机单元，内含CPU，可以单独使用，是PLC 控制系统不可缺少的部分，其外部连接口主要有I/O接线端子、各种外连插座或插槽，以及各种运行信号指示灯等部分。I/O接线端子可直接用来连接控制现场的输入信号（开关、按钮等）和被控执行部件（接触器、电磁阀等），总的I/O端子数量就称I/O点数，CPM1A 系列整体式CPU可分作10点、20点、30点、40点。

在CPM1A系列PLC主机面板上有两个隐藏式插槽。一个是通讯编程器插槽，插接手持式编程器即可进行编程和现场调试，或配接一个专用适配器RS-232即可与个人计算机（PC 机）连接，在Windows系统平台下可直接用梯形图进行编程操作，大大改进了编程环境，并可以进行实时监控和调试。另一个是I/O扩展插槽，可用于连接I/O扩展单元。

CPU主机面板上设有若干LED指示灯，其灯亮、闪烁表示单元状态见表4-1：

表4-1 CPU主机面板LED指示灯状态指示

2．I/O扩展单元

I/O扩展单元主要用于增加PLC系统的I/O点数以满足实际应用的需要，I/O扩展单元与CPU单元相似，体积稍小。它没有CPU，不能单独使用，只有I/O扩展插槽而没有通信编程器插槽。在它的左右两侧设有I/O连接插座，当CPU单元需要扩展I/O点数时，可直接采用带扁平电缆的插头连接即可。输入、输出端子分别连接输入或输出电路，其对应LED 显示灯亮、灭分别表示输入或输出的接通状态。扩展单元的I/O点数分别为12点/8点，只有I/O为30点和40点的CPU单元才能扩展，且最多连接3个I/O扩展单元。

3．编程器

CPM1A系列小型机可采用多种编程设备进行编程，在现场调试和编程比较常用的是手持式编程器。这种编程器体积小、结构紧凑、便于携带。它通过连接电缆直接插入编程器槽，在距主机一定距离处即可进行编程。利用手持式编程器可进行用户程序的输入，修改，调试以及对系统运行情况进行监控等操作。手持式编程器只能用助记符号指令输入程序，而不能直接显示梯形图。

CPM1A系列PLC也可以采用计算机进行编程和实时监控，OMRON公司SYSMAC C 系列PLC配备专用编程软件CX-Programmer。

（二）CPM1A小型机的主要性能指标

1．主要性能参数

CPM1A机型的主要性能参数见表4-2，表中所列I/O点数为主机本身所带输入输出（I/O）点数和连接扩展单元后所能达到的最大输入输出点数（I/O点数）。

表4-2 OMRON CPM1A的主要性能参数

2．CPM1A系列PLC的输入/输出特性

CPM1A属于小型的PLC，一般用于逻辑量的控制系统，因此输入，输出主要是开关量信号。其输入特性和输出特性分别见表4-3和表4-4所示。

表4-3 CPM1A系列机型输入特性（CPU单元，扩展I/O单元）规格表

注：实际ON/OFF响应时间通过PLC系统的设置可切换为1ms、2ms、4ms、8ms、16ms、32ms、64ms、128ms

表4-4 CPM1A系列机型输出特性规格表

继电器输出（CPU单元，扩展I/O单元）：

晶体管输出（CPU单元，扩展I/O单元）：

3．CPM1A系列PLC的使用条件

CPM1A系列PLC由日本工业化标准JIS进行严格考核，能够适应较恶劣的工业生产环境，其各项规格指标见表4-5所示。当然，不同型号的PLC之间在性能上仍会有某些不同。另外，各种扩展外设也会有相应的型号特性，具体使用可查阅有关手册。

表4-5 CPM1A系列PLC的规格指标

三、CPM1A系列PLC的编程元件

与所有PLC一样，CPM1A内部的“软继电器”可以将用户数据区按继电器的类型分为7大类区域：即I/O继电器区、内部辅助继电器区、专用继电器区、暂存继电器区、定时/计数继电器区、保持继电器区、和数据存储继电器区。区域中的每一位继电器都有“0”或“1”两种状态，而且这些继电器是可以通过程序被寻址访问，所以把这类继电器称为“软”继电器。

OMRON公司的系列PLC采用“通道”（CH）的概念来标识数据存储区中的各类继电器及其区域，即将各类继电器及其区域划分为若干个连续的通道，PLC则是按通道号对各类继电器进行寻址访问的。CPM1A型PLC的数据区继电器通道号分配见表4-6。每一个通道包含16个位（即二进制位），相当于16个继电器。用五位十进制数字就表示一个具体的继电器及其触点号。例如00001表示000通道的第01号继电器；01001表示010通道的第01号继电器等等。其中的通道号表示了继电器的类别。CPM1A的继电器类型及通道号区表示如下：

表4-6 数据区继电器通道号分配表

1．输入/输出继电器区

输入/输出继电器区实际上就是外部I/O设备状态的映像区，PLC通过输入/输出继电器区中的各个位与外部输入输出建立联系。它们与I/O端子之间的关系可见表4-3，表4-4中的输入/输出电路。CPM1A规定00000~00915为输入继电器区的工作位，000CH~009CH为其输入通道号，共有160个输入继电器；01000~01915为输出继电器区的工作位，

010CH~019CH为其输出通道号，共有160个输出继电器。CPM1A输入输出继电器编号见表4-7所示。

各输入输出继电器均有I/O端子与之相对应，并在主机面板上配有指示灯显示。

2．内部继电器

除上述输入输出继电器外，其余的均属内部继电器。内部继电器实质上是一些存储器单元，它们不能直接控制外部负载，只能在PLC内部起各种控制作用，或直接受外部信号控制。在梯形图中它们也可用线圈和触点来表示，线圈的状态由逻辑关系控制，触点相当于读继电器的状态，因此可在梯形图程序中被无限次使用。CPM1A系列PLC的内部继电器及其通道号表示可分为以下几类：

（1）内部辅助继电器（AR）内部辅助继电器的作用是在PLC内部起信号的控制和扩展作用，相当于接触继电器线路中的中间继电器。CPM1A机共有512个的内部辅助继电器，其编号为20000~23115，所占的通道号为200CH~231CH。内部辅助继电器没有掉电保持状态的功能。

（2）暂存继电器（TR）暂存继电器用于具有分支点的梯形图程序的编程，它可把分支点的数据暂时贮存起来。CPM1A型机提供了8个暂存继电器，其编号为TR0~TR7，在具体使用暂存继电器时，其编号前的“TR”一定要标写以便区别。TR继电器只能与LD，OUT 指令联用，其他指令不能使用TR作数据位。

（3）保持继电器（HR）保持继电器用于各种数据的存储和操作，它具有停电记忆功能，可以在PLC掉电时保持其数据不变。保持作用是通过PLC内的锂电池实现的。保持继电器的用途与内部辅助继电器基本相同。CPM1A系列PLC中的保持继电器共有320个，其编号为HR0000~HR1915，所占的通道号为HR00~HR19。在编程中使用保持继电器时，除了标明其编号外，还要在编号前加上“HR”字符以示区别，例如“HR0001”。

（4）定时/计数器（TIM/CNT）在CPM1A系列PLC中提供128个定时/计数器，使用时，某一编号只能用作定时器或计数器，不能同时既用作定时器又用作计数器，如已使用了TIM001，就不能再出现CNT001，反之亦然。

此外，在CPM1A系列PLC中，对于上述继电器编号，也可以用来进行高速定时（又称高速定时器TIMH）和可逆计数（又称可逆计数器CNTR），它们在使用时需要用特殊指令代码来指定。

（5）内部专用继电器（SR）内部专用继电器用于监视PLC的工作状态，自动产生时钟脉冲对状态进行判断等。其特点是用户不能对其进行编程，而只能在程序中读取其触点状态。

CPM1A系列PLC中常用的15个专用继电器及它们的具体编号和功能如下：

25200继电器：高速计数复位标志（软件复位）。

25208继电器：外设通讯口复位时仅一个扫描周期为ON，然后回到OFF状态。

25211继电器：强制置位/复位的保持标志。在编程模式与监视模式互相切换时，ON

为保持强制置位/复位的接点；OFF为解除强制置位/复位的接点。

25309继电器：扫描时间出错报警。当PLC的扫描周期超过100s时，1809变ON并报警，但CPU仍继续工作；当PLC的扫描周期超过130s时，CPU将停止工作。

25313继电器：常ON继电器

25314继电器：常OFF继电器

25315继电器：第一次扫描标志。PLC开始运行时，25315为ON一个扫描周期，然后变OFF。

25500~25502继电器：时钟脉冲标志。这3个继电器用于产生时钟脉冲，可用在定时或构成闪烁电路。其中，25500产生0.1s脉冲（0.05sON／0.05sOFF），在电源中断时能保持当前值；25501产生0.2s脉冲(0.1sON／0.1sOFF)，具有断电保持功能；25502产生1s脉冲(0.5sON／0.5sOFF)，具有断电保持功能。

25503~25507继电器：这五个继电器为算术运算标志。其中，25503为出错标志，若算术运算不是BCD码输出时，则25503为ON；25504为进位标志CY，若算术运算结果有进位/错位时，则25504为ON；25505为大于标志GR，在执行CMP指令时，若比较结果“＞”，则25505为ON；25506为相等标志EQ，在执行CMP指令时，若比较结果“＝”，则25506为ON；25507为小于标志LE，在执行CMP指令时，若比较结果“＜”，则有25507为ON。

（6）数据存储继电器（DM）数据存储继电器实际是RAM中的一个区域，又称数据存储区（简称DM区）它只能以通道的形式访问。CPM1A系列PLC提供的读/写数据存储器寻址范围为DM0000~DM1023（共1023字），只读数据存储器寻址范围为DM6144~DM6655（共512字）。编程时需要在通道号前标注“DM”，DM区具有掉电保持功能。

第二节 OMRON C系列PLC指令系统

CPM1A系列PLC具有比较丰富的指令集，按其功能可分为两大类：基本指令和特殊功能指令。其指令功能与FX系列PLC大同小异，这里不再详述。

CPM1A系列PLC指令一般由助记符和操作数两部分组成，助记符表示CPU执行此命令所要完成的功能，而操作数则指出CPU的操作对象。操作数既可以是前面介绍的通道号和继电器编号，也可以是DM区或是立即数。立即数可以用十进制数表示，也可以用十六进制数表示。可能影响执行指令的系统标志有：ER（错误标志）、CY（进位标志）、EQ （相等标志）、GR（大于标志）和LE（小于标志）等。

一、基本指令

CPM1A系列PLC的基本逻辑指令与FX系列PLC较为相似，梯形图表达方式也大致相同，这里列表表示CPM1A系列PLC的基本逻辑指令（见表4-8）

表4-8 CPM1A系列PLC的基本逻辑指令

1．基本逻辑指令的应用

基本逻辑指令的应用如图4-1、图4-2所示。

图4-1 基本逻辑指令的应用（一）

图4-2 基本逻辑指令的应用（二）2．电路块串联的编程

电路块串联的编程如图4-3所示，当串联的电路块多于两个时，电路块连接的指令语句方法有两种：方法1是电路块的逐块连接，方法2是电路块编写后总连接，两种编写法的指令条数相同。在使用方法2时要注意以下两点：

1）总连接时，使用AND LD指令的条数比实际电路块数少1。

2）使用AND LD指令的条数≤8，即最多只能有9个电路块相连接。而方法1没有此限制。

图4-3 电路块串联的编程

3．电路块并联的编程

电路块并联的编程如图4-4所示。与AND LD指令相同，当并联的电路块多于两个时，电路块连接的指令语句方法有两种：方法1是电路块的逐块连接，方法2是电路块编写后总连接，两种编写法的指令条数相同。在使用方法2时要以下注意两点：

1）总连接时，使用OR LD指令的条数比实际电路块数少1。

2）使用OR LD指令的条数≤8，即最多只能有9个电路块相连接。而方法1没有此限制。

图4-4 电路块并联的编程

4．TR指令的应用

在梯形图程序中如果有几个分支输出，并且分支后面还有触点串联时，前面的逻辑指令就不能直接写出其指令程序，这时要用暂存继电器TR来暂时保存分支点的状态后再进行编程。TR不是独立的编程指令，它必须与LD或OUT指令配合使用。如图4-5。

图4-5 TR指令的应用

5．定时器指令的应用

CPM1A系列PLC定时器的定时方式为递减型，当输入条件为ON时，开始减1定时，每经过0.1s，定时器的当前值减1，定时设定时间到（即定时当前值减为0000时），定时器触点接通并保持。当输入条件为OFF时，定时器立即复位，当前值恢复到设定值，其触点断开。定时器作用相当于时间继电器。PLC电源掉电时，定时器复位。如图4-6。

图4-6 定时器指令的应用

6．计数器指令编程应用

CPM1A系列PLC计数器工作方式为递减型，当其输入端（IN）的信号每出现一次由OFF→ON的跳变时，计数器的当前数值减1。当计数值减为零时，便产生一个输出信号，使计数器的触点接通并保持。当复位端R输入ON时，计数器复位，当前值立即恢复到设定值，同时其触点断开。PLC电源掉电时，计数器当前值保持不变。当R端复位信号和IN 端计数信号同时到达时，复位信号优先。如图4-7。

图4-7 CNT指令的编程应用

可以利用计数器级联来扩大计数范围，也可以利用定时器级联来扩大定时范围，或者利用定时器和计数器的组合来扩大定时范围，其应用与FX系列PLC类似。

二、功能指令

功能指令又称专用指令，CPM1A系列PLC提供的功能指令主要用来实现程序控制，数据处理和算术运算等。这类指令在简易编程器上一般没有对应的指令键，只是为每个指令规定了一个功能代码，用两位数字表示。在输入这类指令时先按下“FUN”键，再按下相应的代码。下面将介绍部分常用的功能指令。

1．空操作指令NOP（0 0）

本指令不作任何的逻辑操作，故称空操作，也不使用继电器，无须操作数。该指令应用在程序中留出一个地址，以便调试程序时插入指令，还可用于微调扫描时间。

2．结束指令END（01）

本指令单独使用，无须操作数，是程序的最后一条指令，表示程序到此结束。PLC在执行用户程序时，当执行到END指令时就停止执行程序阶段，转入执行输出刷新阶段。如果程序中遗漏END指令，编程器执行时则会显示出错信号：“NO END INSET”：当加上END指令后，PLC才能正常运行。本指令也可用来分段调试程序。

3．互锁指令IL（02）和互锁清除指令ILC（0 3）

这两条指令不带操作数，IL指令为互锁条件，形成分支电路，即新母线以便与LD指令连用，表示互锁程序段的开始；ILC指令表示互锁程序段结束。

互锁指令IL和互锁清除指令ILC用来在梯形图的分支处形成新的母线，使某一部分梯形图受到某些条件的控制。IL和ILC指令应当成对配合使用，否则出错。IL/ILC指令的功能是：如果控制IL的条件成立（即ON），则执行互锁指令。若控制IL的条件不成立（即OFF），则IL与ILC之间的互锁程序段不执行，即位于IL/ILC之间的所有继电器均为OFF，此时所有定时器将复位，但所有的计数器，移位寄存器及保持继电器均保持当前值。

IL/ILC指令功能的应用见图4-8。

图4-8 IL/ILC指令的应用

在图4-8a 中，当外接输入触点00002闭合（即ON），IL/ILC互锁条件满足，指令顺序执行。输出继电器01000、01001、01002的状态分别由触点00003、00004、00005和00006决定。当00002状态为OFF，互锁条件不满足，不执行互锁程序段，输出继电器01000、01001、01002则全部OFF。图4-8b是IL/ILC指令应用的另一种梯形图表达形式，功能完全相同但表达形式更为直观。

4．跳转开始指令JMP（0 4）和跳转结束指令JME（0 5）

这两条指令不带操作数，JMP指令表示程序转移的开始，JME指令表示程序转移的结束。

JMP/JME指令组用于控制程序分支。当JMP条件为OFF时，程序转去执行JME后面的第一条指令；当JMP的条件为ON，则整个梯形图按顺序执行，如同JMP/JME指令不存在一样。JMP/JME指令的应用见图4-9a。图4-9b是JMP/JME指令应用的另一种梯形图表达形式，功能完全相同但表达形式更为直观。

图4-9 JMP/JME指令的应用

在使用JMP/JME指令时要注意，若JMP的条件为OFF，则JMP/JME之间的继电器状态为：输出继电器保持目前状态；定时器/计数器及移位寄存器均保持当前值。另外JMP/JME 指令应配对使用，否则PLC显示出错。

5．逐位移位指令SFT（10）

又称移位寄存器指令，本指令带两个操作数，以通道为单位，第一个操作数为首通道号D1，第二个操作数为末通道号D2。所使用的继电器有：000CH~019CH, 200CH~252CH, HR00~HR19。其功能相当于一个串行输入移位寄存器。

移位寄存器有数据输入端（IN）、移位时钟端（CP）及复位端（R），必须按照输入（IN）、时钟（CP）、复位（R）和SFT指令的顺序进行编程。当移位时钟由OFF→ON时，将（D1~D2）通道的内容，按照从低位到高位的顺序移动一位，最高位溢出丢失，最低位由输入数据填充。当复位端输入ON时，参与移位的所有通道数据均复位，即都为OFF。一个通道的移位举例如图4-10所示。

图4-10 SFT指令的编程举例

若把例中梯形图的最后一行改为20015控制01000时，可把移位寄存器16位的内容一位一位地输出。当00005变为ON时，10号通道数据置零。

如果需要多于16位的数据进行移位，可以将几个通道级连起来。

移位指令在使用时须注意：起始通道和结束通道，必须在同一种继电器中且起始通道号≤结束通道号。

6．锁存指令KEEP（11）

本指令使用的操作数有：01000~01915、20000~25515、HR0000~HR1915，其功能相当于锁存器，当置位端（S端）条件为ON时，KEEP继电器一直保持ON状态，即使S端条件变为OFF，KEEP继电器也还保持ON，，直到复位端（R端）条件为ON时，才使之变OFF ，KEEP 指令主要用于线圈的保持，即继电器的自锁电路可用KEEP指令实现。若SET 端和RES端同时为ON，则KEEP继电器优先变为OFF。锁存继电器指令编写必须按置位行（S端），复位行（R端）和KEEP继电器的顺序来编写。KEEP指令应用见图4-11。图4-11a为线圈的自锁保持电路，图4-11b用KEEP指令实现自锁。

图4-11 KEEP指令的应用

7．前沿微分脉冲指令DIFU（13）和后沿微分脉冲指令DIFD（14）

本指令使用操作数有：01000~01915、20000~25515、HR0000~HR1915，DIFU的功能是在输入脉冲的前（上升）沿使指定的继电器接通一个扫描周期之后释放，而DIFD的功能是在输入脉冲的后（下降）沿使指定的继电器接通一个扫描周期之后释放。其编程应用见图4-12。

图4-12 DIFU/DIFD指令的应用

8．快速定时器指令TIMH（15）

本指令操作数占二行，一行为定时器号000~127（不得与TIM或CNT重复使用同号），另一行为设定时间。设定的定时时间，可以是常数，也可以由通道000CH~019CH，20000CH~25515CH，HR0000~HR1915中的内容决定，但必须为四位BCD码。其功能与基本指令中的普通定时器作用相似，唯一区别是TIMH定时精度为0. 01s，定时范围为0~99.99s。

以常数作为TIMH设定值的编程见图4-13。

图4-13 以常数作为TIMH设定值

9．通道移位指令WSFT（16）

又称字移位指令，本指令是以字（通道）为单位的串行移位。操作数为首通道号D1，末通道号D2。可取000CH~019CH, 200CH~252CH, HR00~HR19。通道移位指令执行时，当移位条件为ON，WSFT从首通道向末通道依此移动一个字，原首通道16位内容全部复位，原末通道中的16位内容全部移出丢失。

如图4-14所示，由于使用了微分指令，当00001由OFF变为ON时，20000接通一个扫描周期，在WSFT指令作用下进行移位：200通道中的内容移到201通道，201通道中的内容移到202通道，202通道中的原有内容全部溢出丢失，200通道中的16位全部复位。因为使用微分指令，故仅执行一次通道移位。

图4-14 WSFT指令的编程

WSFT指令在使用时须注意：首通道和末通道必须是同一类型的继电器；首通道号≤末通道号。

当移位条件为ON时，CPU每扫描一次程序就执行一次WSFT指令。如只要程序执行一次，则应该用微分指令。

10．可逆计数器指令CNTR（12）

本指令的功能是对外部信号进行加1或减1的环形计数。带两个操作数：计数器号000~127，设定值范围0000~9999，设定值可以用常数，也可以用通道号，用通道号时，设定值为通道中的内容。

如图4-15所示，当计数器的当前值为设定值（即为5000）时，ACP端再输入一个正跳变（正向加1），则当前值变为0000，计数器输出为ON：若计数器的当前值为0000时，SCP端再输入一个正跳变（反向减1），则当前值变为了设定值，计数器输出为ON。在使用CNTR指令编程时须注意，若APC和SCP端同时为ON，则不能进行计数操作。当R端为ON时，计数器的当前值变为0000，并不接收输入信号。另外若CNTR位于IL/ILC指令之间时，当IL条件为OFF时，则CNTR将保持当前值。

图4-15 CNTR指令的编程及功能

11．比较指令CMP（20）

本指令的功能是将S（源通道）中的内容与D（目标通道）的内容进行比较，其比较结果送到PLC的内部专用继电器25505、05506、25507中进行处理后输出，输出状态见表4-9。

表4-9 比较结果输出专用继电器状态表

比较指令CMP用于将通道数据S与另一通道数据D中的十六进制数或四位常数进行比较，S和D中至少有一个是通道数据。

如图4-16所示是一个用200通道中的数据与一个常数进行比较的编程示例。图中若输入信号00001为ON时，200CH中的数又大于于B6D8，则专用继电器25506为ON输出，从而使输出继电器01001为ON。

图4-16 CMP指令的编程方法

12．数据传送指令MOV（21）和数据求反传送指令MOVN（22）

这两条指令都是用于数据的传送。当MOV前面的状态为0N时，执行MOV指令，在每个扫描周期中把S中的源数据传送到目标D所指定的通道中去。当MOV前面的状态为0FF时，执行MOVN指令，在每个扫描周期中把S中的源数据求反后传送到目标D所指定的通道中去。执行传送指令后，如果目标通道D中的内容全为零时，则标志位25506为ON。

传送指令的编程应用如图4-17所示。当00002为ON时，CPU每扫描程序一次，MOV/MOVN指令就被执行一次。若要求传送过程只进行一次，则应当使用DIFU或DIFD 指令。

图4-17 MOV/MOVN 指令的应用

13．进位置位指令STC（40）和进位复位位指令CLC（41）

这两条指令的功能是将进位标志继电器25504置位（即置ON）或强制将进位标志继电器25504复位（即置OFF）。当这两条指令前面状态为ON时，执行指令，否则不执行。通常在执行加、减运算操作之前，先执行CLC指令来清进位位，以确保运算结果的正确。其指令应用见图4-18、图4-19。

14．加法指令ADD（30）本指令是将两个通道的内容或一个通道的内容与一个常数相加（带进位位），再把结果送至目标通道D。操作数中被加数S1、加数S2、运算结果D 的内容见表4-10。

表4-10 加法指令的操作数内容

注：

加法指令的应用见图4-18，在梯形图中，若10CH的数据为0153，则执行ADD指令后HR9CH中的数据为1387，专用继电器25504状态为OFF；若10CH通道的数据为9795，则执行ADD指令后HR9CH中的内容为1029，并产生了进位，专用继电器25504的状态为ON。

图4-18 ADD指令的应用

说明：执行加法运算前必须加一条清进位标志指令CLC（41）参加运算；被加数和加数必须是BCD数，否则25503置ON，不执行ADD指令；若相加后结果有进位，则进位标志继电器25504为ON；若和为零，则专用继电器25506变为ON。

15．减法指令SUB（31）

本指令与ADD指令相似，是把两个四位BCD数作带借位减法，差值送入指定通道，其操作数同ADD指令。在编写SUB指令语言时，必须指定被减数，减数和差值的存放通道三个数，其指令应用如图4-19所示。

图4-19 SUB指令的应用

说明：执行减法运算前必须加一条清进位位指令CLC（41）；被减数和减数必须是BCD 数，否则25503置ON，不执行SUB指令；若运算结果有借位，则进位标志继电器25504为ON；若运算结果为零，则专用继电器25506变为ON。

以上介绍是CPM1A系列PLC一些常用的专用指令，还有一些未作介绍，C200H系列PLC除了基本指令和CPM1A系列PLC相同外，很多功能指令也相同，另外又增加了一些功能指令，读者可以根据不同型号的PLC按其使用功能的不同参阅使用手册加以学习和掌握。

第三节S7系列PLC概述

一、概述

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。

S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；

一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

3．SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。

S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

4．工业通讯网络

通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间完全兼容。

5．人机界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。

6．SIMATIC S7工业软件

西门子的工业软件分为三个不同的种类：

（1）编程和工程工具编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC 和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。

（2）基于PC的控制软件基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC 工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC 的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。

（3）人机界面软件人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA 系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于监控级的WinCC。

ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，

TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的监控系统。

WinCC是一个真正开放的，面向监控与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其最新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。

二、S7-200系列PLC的硬件配置

本书以S7-200系列PLC为目标机型，介绍西门子PLC的特点，为今后更好地学习和掌握S7-300/400打下基础。S7-200系列PLC作为西门子SIMATIC PLC家族中的最小成员，以其超小体积，灵活的配置，强大的内置功能，在各个领域得到广泛的应用。

（一）S7-200系列PLC的基本硬件组成

S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。

1．基本单元

S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表4-11：

表4-11 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元

2．扩展单元

S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。

表4-12 S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数

3．编程器

PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC 可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。

简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。

4．程序存储卡

为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。

5．写入器

写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM 区。

6．文本显示器

文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。

（二）S7-200系列PLC的主要技术性能

下面以S7-200 CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。

1．一般性能

S7-200 CPU224的一般性能如表4-13所示。

表4-13 S7-200 CPU224一般性能

S7-200 CPU224的输入特性如表4-14所示。

表4-14 S7-200 CPU224输入特性

3．输出特性

S7-200 CPU224输出特性如表4-15所示。

S7-200系列PLC是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。

（1）输入/输出扩展模块S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，但如用户需要多于CPU单元I/O点时，必须对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力，CPU 222最多可连接2个扩展模块（数字量或模拟量），而CPU224和CPU226最多可连接7个扩展模块。

S7-200 PLC系列目前总共提供共5大类扩展模块：数字量输入扩展板EM221（8路扩展输入）；数字量输出扩展板EM222（8路扩展输出）；数字量输入和输出混合扩展板EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模拟量输入扩展板EM231，每个EM231可扩展3路模拟量输入通道，A/D转换时间为25μs，12位；模拟量输入和输出混合扩展模板EM235，每个EM235可同时扩展3路模拟输入和1路模拟量输出通道，其中A/D转换时间为25μs，D/A转换时间]100μs，位数均为12位。

基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器（插件）与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源，此电源由基本单元通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电，但要注意基本单元所提供的最大电流能力。

（2）热电偶/热电阻扩展模块热电偶、热电阻模块（EM231）是为CPU222，CPU224，CPU226设计的，S7-200与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的类型，接线方式，测量单位和开路故障的方向。

（3）通讯扩展模块除了CPU集成通讯口外，S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块：PROFIBUS-DP扩展从站模块（EM277）和AS-i接口扩展模块（CP243-2）。

S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能如表4-16所示。

表4-16 S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能

三、S7-200系列 PLC的编程元件

（一）S7-200系列 PLC的存储器空间

S7-200 PLC的存储器空间大致分为三个空间，即程序空间、数据空间和参数空间。

1．程序空间

该空间主要用于存放用户应用程序，程序空间容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU 中的RAM区与内置EEPROM上都有程序存储器，但它们互为映像，且空间大小一样。

2．数据空间

该空间的主要部分用于存放工作数据称为数据存储器，另外有一部分作寄存器使用称为数据对象。

（1）数据存储器它包括变量存储器（V），输入信号缓存区（输入映象存储器I），输出信号缓冲区（输出映象存储区Q），内部标志位存储器（M）又称内部辅助继电器，特殊标志位存储器（SM）。除特殊标志位外，其他部分都能以位、字节、和双字的格式自由读取或写入。

变量存储器（V）是保存程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，所有的V存储器都可以存储在永久存储器区内，其内容可在与EEPROM或编程设备双向传送。

输入映象存储器（I）是以字节为单位的寄存器，它的每一位对应于一个数字量输入结点。在每个扫描周期开始，PLC依次对各个输入结点采样，并把采样结果送入输入映象存储器。PLC在执行用户程序过程中，不再理会输入结点的状态，它所处理的数据为输入映象存储器中的值。

输出映象存储器（Q）是以字节为单位的寄存器，它的每一位对应于一个数字输出量结点。PLC在执行用户程序的过程中，并不把输出信号随时送到输出结点，而是送到输出映象存储器，只有到了每个扫描周期的末尾，才将输出映象寄存器的输出信号几乎同时送到各输出结点。使用映象寄存器优点：①同步地在扫描周期开始采样所有输入点，并在扫描的执行阶段冻结所有输入值；②在程序执行完后再从映象寄存器刷新所有输出点，使被控系统能获得更好稳定性；⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度，使程序执行的更快；④I/O 点只能以位为单位存取，但映象寄存器则能以位、字节、双字进行存取。因此，映象寄存器提供了更高的灵活性。另外对控制系统中个别I/O点要求实时性较高的情况下，可用直接I/O 指令直接存取输入/输出点。

内部标志位（M）又称内部线圈（内部继电器等），它一般以位为单位使用，但也能以字、双字为单位使用。内部标志位容量根据CPU型号不同而不同。

特殊标志位（SM）用来存储系统的状态变量和有关控制信息，特殊标志位分为只读区和可写区，具体划分随CPU不同而不同。

（2）数据对象数据对象包括定时器、计数器、高速计数器、累加器、模拟量输入/输出。

定时器类似于继电器电路中的时间继电器，但它的精度更高，定时精度分为lms，10ms 和100ms三种，根据精度需要由编程者选用。定时器的数量根据CPU型号不同。

计数器的计数脉冲由外部输入，计数脉冲的有效沿是输入脉冲的上升沿或下降沿，计数的方式有累加1和累减1两种方式。计数器的个数同各CPU的定时器个数。

高速计数器与一般计数器不同之处在于，计数脉冲频率更高可达2kHz/7kHz，计数容量大，一般计数器为16位，而高速计数器为32位，一般计数器可读可写，而高速计数器一般只能作读操作。

在S7-200CPU中有4个32位累加器，即AC0～AC3，用它可把参数传给子程序或任何带参数的指令和指令块。此外，PLC在响应外部或内部的中断请求而调用中断服务程序时，累加器中的数据是不会丢失的，即PLC会将其中的内容压入堆栈。因此，用户在中断服务程序中仍可使用这些累加器，待中断程序执行完返回时，将自动从堆栈中弹出原先的内容，以恢复中断前累加器的内容。但应注意，不能利用累加器作主程序和中断服务子程序之间的参数传递。

模拟量输入/输出可实现模拟量的A/D和D/A转换，而PLC所处理的是其中的数字量。

3．参数空间

用于存放有关PLC组态参数的区域，如保护口令、PLC站地址、停电记忆保持区、软件滤波、强制操作的设定信息等，存贮器为EEPROM。

plc指令系统及编程语言

第二章 PLC 指令系统及编程语言 2.2 指令系统 CP1系列PLC 具有较丰富的指令集，按功能大致可分为两大类：基本指令和特殊功能指令。CP1系列PLC 的指令功能与FX 系列的大同小异，基于篇幅关系，之列不予以详述。 CP1系列PLC 指令一般由助记符和操作数两部分组成，助记符表示CUP 执行此命令式所能完成的功能，操作数则指出执行该指令时CPU 的操作对象。操作数既可以是通道号和继电器编号，也可以是DM 区和立即数。立即数既可以用十进制数表示，也可以用十六进制数表示。在指令执行过程中，可能影响执行指令的系统标志有：ER （错误标志）、CY （进位标志）、EQ （相等标志）、GR （大于标志）和LE （小于标志）等。 2.2.1 基本指令 CP1系列PLC 的基本逻辑指令与FX 系列PLC 较为相似，梯形图表达方式也大致相同，这里列表表示出CP1系列PLC 的基本逻辑指令，如表2-1所示。在下文中，我们又对PLC 指令系统中的暂存继电器（TR ）指令、定时器指令、计数器指令及功能指令做了大致介绍，以使读者对PLC 指令系统有一个大致的认识。 表2-1 CP1系列PLC 的基本逻辑指令 指令名称 指令符 功能 操作数 取 LD 读入逻辑行或电路块的第一个常开接点 00000~01915 20000~25507 HR0000~1915 AR0000~1515 LR0000~1515 TIM/CNT000~127 TR0~7 *TR 仅用于LD 指 令 取反 LD NOT 读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点 与 AND 串联一个常开接点 与非 AND NOT 串联一个常闭接点 或 OR 并联一个常开接点 或非 OR NOT 并联一个常闭接点 电路块与 AND LD 串联一个电路块 无 电路块或 OR LD 并联一个电路块 输出 OUT 输出逻辑行的运算结果 00000~01915 20000~25507 HR0000~1915 AR0000~1515 LR0000~1515 TIM/CNT000~127 TR0~7 *TR 仅用于OUT 输出求反 OUT NOT 求反输出逻辑行的运算结果 置位 SET 置继电器状态为接通 复位 RSET 使继电器复位为断开

《典型PLC应用技术》复习要点

《典型 PLC应用技术》复习要点 第一章概述 一、学习内容 1． PLC 产生及定义和分类 2． PLC 的结构和工作过程 3． PLC 的功能和特点 二、学习目的 1．掌握 PLC 的定义、功能、分类特点和工作过程。 2．理解工作原理 三、自我测试 简述题 1.可编程序控制器主要由哪几个部分组成？ 2.PLC 按结构形式分？ 3.可编程控制器的定义？ 4.简述 PLC的工作过程 ( 即扫描过程 ) 5.输入 /输出单元作用？并举例？ 6.世界上第一台可编程序控制器PDP-4 是哪个国家在 1969 年研制出来的。 四、参考答案： 简述题 1.PLC 由硬件系统和软件系统两大部分组成。PLC 的硬件系统由中央处理单元（CPU）、存储器（ ROM/RAM）、输入输出单元、电源等几部分组成。PLC的软件系统由系统程序( 又称系统软件 ) 和用户程序 ( 又称应用软件) 两大部分组成。 2.（ 1）一体化紧凑型PLC：电源、CPU中央处理系统、I/O 接口都集成在一个机壳内。如 西门子 S7-200 系列。 （2）标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构 成一个完整的PLC 应用系统。如：西门子S7-300、 S7-400 系列。 3.可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一 类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术 操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 4.PLC是采用周期循环扫描的工作方式，在一个扫描过程主要分为三个阶段：1). 输入采样扫描阶段：在这个阶段中， PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，将所有采集到的一 批输入信号写到输入映像寄存器中2). 执行用户程序扫描阶段：在这个阶段中， CPU对用户程序按顺序进行扫描。 3). 输出刷新扫描阶段：当 CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件 映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。在输出刷新阶段结束后，CPU进入下一个扫描周期，重新执行输入采样，周而复始。 5.输入/输出单元：是PLC与工业现场连接的接口。输入单元是用来接收和采集开关量输入 信号（按钮、选择开关、光电开关、行程开关等）和模拟量输入信号（电位器、变速器信号 等）。输出单元是用来连接工业现场被控对象中各种执行元件（接触器、电磁阀、指示灯、 调节阀）。

PLC指令系统与编程方法

《设备控制基础》课程教案 任务PLC指令系统与编程方法学时 2 班级机电工程系各班教学设备多媒体 教学方法引导法、演示教学法教学场地多媒体教室、电气中心PLC实训室 教学目的能够对FX系列可编程控制器有所了解 掌握PLC基本指令的含义及用法 学会如何将PLC梯形图和指令表相互转换的方法。 重点难点将继电器—接触器控制线路转化为PLC的梯形图。PLC的各编程元件是怎样进行编号的 装接线并确定方案 教学安排 步骤教学过程设计 授课内容PLC的地址分配：输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器、移位寄存器等编程方法和地址分配。 常用编程指令的应用：LD、LD—NOT、AND、AND—NOT、OR、OR—NOT、 AND—LD、OR —LD和特殊功能指令的应用 实施安排确定本单元学习方案。 讲授如何将继电器—接触器控制线路转化为PLC的梯形图。讲授PLC的指令表、编程方案。 演示如何安装接线并确定方案。 综合能力培养认真完成本次教学任务后，学生达到以下综合能力：专业基础知识和动手能力的提高； 具备查阅相关技术资料的能力，探索求解能力； 团队协作能力，分析和表达能力； 组织协调能力的提高，与人交流和沟通的能力。 良好习惯培养认真完成本次教学任务后，学生逐渐达到以下良好习惯：安全文明操作的良好习惯； 遵守纪律的良好习惯； 爱护环境，及时整理的良好习惯; 及时总结和分析的良好习惯； 课后总结检查各项学习任务完成情况和实施结果； 对本学习任务的过程和效果及时做出总结。

学习任务6.2 PLC的指令系统与编程方法 任务 ◆了解FX系列可编程控制器 ◆掌握PLC基本指令的含义及用法。 ◆掌握PLC的地址分配：输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器、移位寄存器等编程方法和地址分配。 ◆了解如何将PLC梯形图和指令表相互转换的方法。 1 PLC编程元件 引导问题： 学生通过查阅相关学习资料和教师讲解，需要弄清以下问题： 1. FX系列PLC型号的含义？ 2. PLC的编程元件有哪些？ 3．PLC的各编程元件功能是什么？ 4. PLC的各编程元件是怎样进行编号的？如何使用？ 1.1 FX系列PLC简介 （1）FX系列PLC特点 FX系列可编程控制器是当前国内外新型的具有特色和代表性的微型PLC。它由日本三菱电机公司研制开发的。FX系列PLC基于“基本功能、高速处理、便于使用”的研发理念，使其具有数据传送与比较、四则运算与逻辑循环与移动等应用系统。除此之外，还具有输入输出刷新、中断、高速计数器比较指令、高速脉冲输出等高速处理指令，以及在SFC控制方面，将机械控制的标准动作封装化的状态初始化指令等，使功能大大增强。 （2）FX系列PLC型号的含义 FX系列可编程控制器型号格式如图所示： （3）硬件简介 错误！未找到引用源。、上端子排 错误！未找到引用源。、下端子排 ③、串口 ④、拨动开关 （4）FX系列PLC主要性能指标 ①硬件指标： ②软件指标：

PLC实例与解析

第7章PLC应用系统设计及实例 本章要点 ● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法 ●应用举例 ● PLC的装配、检测和维护 7.1 应用系统设计概述 在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC 的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是： 1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。 2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。 3. 保证控制系统安全可靠。 4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。 5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。 7.2 PLC应用系统的设计 7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤 1. PLC控制系统的设计内容 （1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。 （2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。 （3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。 （4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。 （5）编写程序并调试。 （6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。 （7）编写设计说明书和使用说明书。 2. 设计步骤 （1）工艺分析

深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。 （2）选择合适的PLC类型 在选择PLC机型时，主要考虑下面几点： 1功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。 2I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。 3内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。 （3）分配I/O点。分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （4）程序设计。对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。 （5）控制柜或操作台的设计和现场施工。设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。 （6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后连接起来总调。 （7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。 7.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试 1. PLC的硬件设计 PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。 选定PLC的机型和分配I/O点后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 2. PLC的软件设计 软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。 3. 软件硬件的调试 调试分模拟调试和联机调试。 软件设计好后一般先作模拟调试。模拟调试可以通过仿真软件来代替PLC硬件在计算机上调试程序。如果有PLC的硬件，可以用小开关和按钮模拟PLC的实际输入信号（如起动、停止信号）或反馈信号（如限位开关的接通或断开），再通过输出模块上各输出位对应的指示灯，观察输出信号是否满足设计的要求。需要模拟量信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。在编程软件中可以用状态图或状态图表监视程序的运行或强制某些编程元件。

典型PLC应用技术复习要点

《典型应用技术》复习要点 第一章概述 一、学习内容 1．产生与定义和分类 2．的结构和工作过程 3．的功能和特点 二、学习目的 1．掌握的定义、功能、分类特点和工作过程。 2．理解工作原理 三、自我测试 简述题 1.可编程序控制器主要由哪几个部分组成？ 2按结构形式分？ 3.可编程控制器的定义？ 4.简述的工作过程(即扫描过程) 5.输入/输出单元作用？并举例？ 6.世界上第一台可编程序控制器4是哪个国家在1969年研制出来的。 四、参考答案： 简述题 1.由硬件系统和软件系统两大部分组成。的硬件系统由中央处理单元（）、存储器（）、输入输出单元、电源等几部分组成。

的软件系统由系统程序(又称系统软件)和用户程序(又称应用软件)两大部分组成。 2.（1）一体化紧凑型：电源、中央处理系统、接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。 （2）标准模块式结构化：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。 3. 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器与其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”4是采用周期循环扫描的工作方式，在一个扫描过程主要分为三个阶段：1).输入采样扫描阶段：在这个阶段中，按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中2).执行用户程序扫描阶段：在这个阶段中，对用户程序按顺序进行扫描。3).输出刷新扫描阶段：当对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。在输出刷新阶段结束后，进入下一个扫描周期，重新执行输入采样，周而复始。

PLC常用的图形指令

PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点： 1.图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎 2.明确的变量常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。 3.简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达PLC、西门子PLC、施耐德plc、欧姆龙PLC的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/ba14360522.html,/

PLC指令系统的介绍

PLC的指令越来越多，越来越丰富。功能很强的指令，综合多种作用的指令日见增多。 PLC的指令繁多，但主要的有这么几种类型： 基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。 数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。 流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。 状态监控指令，用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态，对提高PLC 控制系统的工作可靠性大有帮助。 当然，并不是所有的PLC都有上述那么多类的指令，也不是有的PLC仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解PLC指令，从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC的性能。 除了指令，为进行通讯，PLC还有相应的协议与通讯指令或命令，这些也反映了PLC的性能。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关PLC产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/ba14360522.html,。

第二章PLC基本指令系统

第二章S7-200 PLC的基本指令 本章重点： <1）了解SIEMENS S7－200 PLC的软器件特点。 <2）掌握SIEMENS S7－200 PLC的指令系统的功能以及编程的方法。 本章的能力要求: 通过学习，使学生具有灵活应用SIEMENS S7－200 PLC 指令进行编程的能力。 一、基本逻辑指令 LD

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