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可编程序限制器电子教案哈尔滨理工高校第第1章章 概概 述述1.1可编程序限制器的由来可编程序限制器的由来可编程序限制器可编程序限制器(Programmable Controller)简简称为称为PC 可编程序逻辑限制器可编程序逻辑限制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为。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限制器的基本设想，即 (1)能用于工业现场。(2)能变更其限制“逻辑”，而不须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修理。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可编程序限制器的定义、特点可编程序限制器的定义、特点一一、定定义义：可可编编程程序序限限制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计。它它接接受受可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、依依次次限限制制、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作的的指指令令，并并通通过过数数字字式式、模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，限限制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程序序限限制制器器及及其其有有关关设设备备，都都应应按按易易于于使使工工业业限限制制系系统统形形成成一一个个整体，易于扩充其功能的原则设计。整体，易于扩充其功能的原则设计。”二、特点二、特点1编程方法简洁易学编程方法简洁易学2功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高3硬件配套齐全用户运用便利。适应性强硬件配套齐全用户运用便利。适应性强4牢靠性高。抗干扰实力强牢靠性高。抗干扰实力强 5系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少 6修理工作量小，修理便利修理工作量小，修理便利7体积小，能耗低体积小，能耗低 1.3 可编程序限制器的应用领域可编程序限制器的应用领域1.数字量逻辑限制数字量逻辑限制2.运动限制运动限制3.闭环过程限制闭环过程限制4.数据处理数据处理5.通信联网通信联网1.4可编程序限制器的发展趋势可编程序限制器的发展趋势 1 1向高性能，高速度、大容量发展向高性能，高速度、大容量发展 2 2大力发展微型可编程序限制器大力发展微型可编程序限制器 3.3.大力开发智能型大力开发智能型l lO O模块和分布式模块和分布式I IO O子系统子系统 4 4基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 5 5可编程序限制器编程语言的标准化可编程序限制器编程语言的标准化 6 6可编程序限制器通信的易用化和可编程序限制器通信的易用化和“傻瓜化傻瓜化”7 7可编程序限制器的软件化与可编程序限制器的软件化与PcPc化化 8 8组态软件引发的七位计算机编程革命组态软件引发的七位计算机编程革命 9 9可编程序限制器与现场总线相结合可编程序限制器与现场总线相结合第第2章章 可编程序限制器的硬件可编程序限制器的硬件结构与工作原理结构与工作原理2.1可编程序限制器的基本结构可编程序限制器的基本结构2.1.1基本结构基本结构 组成：组成：CPU模块、输入模块、输出模模块、输入模块、输出模块、块、编编 程装置。程装置。n n1 CPU1 CPU模块模块模块模块n n1 1）CPUCPU芯片芯片芯片芯片n n 作作作作用用用用：在在在在可可可可编编编编程程程程序序序序限限限限制制制制器器器器限限限限制制制制系系系系统统统统中中中中，CPUCPU模模模模块块块块相相相相当当当当于于于于人人人人的的的的大大大大脑脑脑脑，它它它它不不不不断断断断地地地地采采采采集集集集输输输输入入入入信信信信号号号号，执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。n n2 2）存储器：）存储器：）存储器：）存储器：n n作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。n n系系系系统统统统程程程程序序序序：确确确确定定定定PLCPLC的的的的基基基基本本本本智智智智能能能能，由由由由厂厂厂厂家家家家设设设设计计计计，并存入并存入并存入并存入ROMROM、EEPROMEEPROM。用户不能修改。用户不能修改。用户不能修改。用户不能修改。n n用用用用户户户户程程程程序序序序：依依依依据据据据要要要要求求求求，用用用用PLCPLC的的的的编编编编程程程程语语语语言言言言，编编编编制制制制 的的的的 程程程程 序序序序，用用用用 户户户户 用用用用 编编编编 程程程程 器器器器 写写写写 入入入入 RAMRAM或或或或EEPROMEEPROM。类型类型 (1)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)用用户户可可以以用用编编程程装装置置读读出出RAM中中的的内内容容，也也可可以以将将用用户户程程序序写写入入RAM，它它是是易易失失性性的的存存储储器器，它它的的电电源源中中断断后后，储储存存的的信信息息将会丢失。将会丢失。(2)只读存储器只读存储器(ROM)ROM的的内内容容只只能能读读出出，不不能能写写入入。它它是是非非易易失失的的，它它的的电电源源消消逝逝后后，仍仍能能保保存存储储存存的的内内容容。ROM一一般般用用来来存存放放可可编编程程序序限限制器的系统程序。制器的系统程序。(3)可可 电电 擦擦 除除 可可 编编 程程 的的 只只 读读 存存 储储 器器(EEPROM或或E2PROM)它是非易失性的，但是可以用编程装置它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有对它编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比间比RAM长得多。长得多。EEPROM用来存放用户用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。程序和需长期保存的重要数据。2 I0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：限制输出设备，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：不能干脆输人和编辑梯形图，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：在屏幕上干脆生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和依次功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。4、电源可编程序限制器运用220V沟通电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块供应DC 5V、12V、24V等直流电源。2.1.2 可编程序限制器的物理结构可编程序限制器的物理结构 1整体式（整体式（S7200）（图）（图2-2）2模块式模块式(s7300和和s7400系列系列)(图图2-3)。2.1.3 可编程序限制器的外部接线可编程序限制器的外部接线 CPU222模块的外部接线图模块的外部接线图(见图见图2-6)2.2 可编程序限制器的工作原理可编程序限制器的工作原理2.2.1可编程序限制器的工作方式可编程序限制器的工作方式工作状态：工作状态：STOP：创创建建和和编编辑辑用用户户程程序序，设设置置PLC的硬件功能，并可下栽到的硬件功能，并可下栽到PLC。RUN:执行用户程序实现限制功能。执行用户程序实现限制功能。扫描工作方式。扫描工作方式。(图图2-9)2.2.2 可编程序限制器的工作原理可编程序限制器的工作原理1.读取输入读取输入 2.执行用户程序执行用户程序3.通信处理通信处理4.自诊断测试自诊断测试5.修改输出修改输出6.中断程序的处理中断程序的处理7.马上马上IO处理处理 2.2.3 输人输出滞后时间输人输出滞后时间 是是指指可可编编程程序序限限制制器器的的外外部部输输入入信信号号发发生生变变更更的的时时刻刻至至它它限限制制的的有有关关外外部部输输出出信信号号发发生生变变更更的的时时刻刻之之间间的的时时间间间间隔隔，几十毫秒。几十毫秒。2.3 S7-200系列可编程序限制器性能简介系列可编程序限制器性能简介2.3.1 CPU模块模块S7-200有有5种种CPU模块，。模块，。2.3.2数字量扩展模块数字量扩展模块当当CPU IO点点数数不不够够时时，必必需需运运用用扩扩展展模模块的块的IO点数点数2.3.3模拟量输入输出扩展模块模拟量输入输出扩展模块模拟量扩展模块有模拟量扩展模块有3种。种。热电偶、热电阻扩展模块热电偶、热电阻扩展模块 EM231热热电电偶偶、热热电电阻阻模模块块.EM231热热电偶模块。电偶模块。2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块通信模块 2.3.6 STEP 7-MicroWIN编程软件简介编程软件简介2.4可编程序限制器的安装可编程序限制器的安装模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 1.模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 2.现场接线端子排与可拆卸的端现场接线端子排与可拆卸的端 子连接器。子连接器。2.4.22.4.2本机本机I I0 0与扩展与扩展l lO O本本机机I IO O有有固固定定的的地地址址，扩扩展展I I0 0点点的的地地址址由由模模块块的类型和模块在同类的类型和模块在同类I IO O模块链中的位置来确定。模块链中的位置来确定。规规则则：1 1）同同类类型型输输入入或或输输出出点点的的模模块块进进行行依依次次编编址。址。2 2）数数字字量量I I0 0模模块块的的地地址址以以字字节节(8(8位位)为为单单位位，未用的位不会安排给未用的位不会安排给I I0 0链中的后续模块。链中的后续模块。3 3）模模拟拟量量扩扩展展模模块块以以2 2字字节节递递增增的的方方式式来来安安排排地址。地址。CPU224CPU224的的I I0 0地址安排举例。（图地址安排举例。（图212212）第第3 3章可编程序限制器程序设计基础章可编程序限制器程序设计基础3.1 可编程序限制器的编程语言与程序结构可编程序限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存储器的数据类型与寻址方式3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.4 定时器与计数器指令定时器与计数器指令3.1.1 可编程序限制器编程语言可编程序限制器编程语言 的国际标准的国际标准 1994年年5月月 可编程序限制器标准可编程序限制器标准(IECll31).组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。用户指南和通信。编程语言标准。编程语言标准。(IECll313)(1)依次功能图依次功能图(Sequential Function Chart)。(2)梯形图梯形图(Ladder Diagram)。(3)功能块图功能块图(Function Block Diagram)。(4)指令表指令表(Instction List)。(5)结构文本结构文本(structured Text)1依次功能图(SFC)这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制依次限制程序。依次功能图供应了一种组织程序的图形方法，在依次功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是依次功能图中的三种主要元件。可以用依次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)，从左向右流淌。3）逻辑解算，从左至右，从上至下。4）线圈放在最右边，触点可无限次运用。n n 3功能块图(FBD)n n 4语句表（STL）n n 指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相像的助记符表达式。n n 5结构文本(sT)n n 结构文本(sT)是为IECll313标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现困难的数学运算，编写的程序特别简洁和紧凑。3.2存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式数据在存储器中存取的方式数据在存储器中存取的方式 1位、字节、字和双字位、字节、字和双字位位(bit)：二二进进制制数数的的1位位只只有有O和和1两两种种不不同同的的取值。取值。字节字节(Byte)：8位二进制数组成位二进制数组成1个字节。个字节。字字(Word)：两个字节。：两个字节。双字（双字（Double Word）：两个字。）：两个字。2数据的存取方式数据的存取方式 I3.2 IB3(图图3-5)。VBl00 VWl00 VDl00(见图见图3-6)。322不同存储区的寻址不同存储区的寻址 1输入映像寄存器输入映像寄存器(I)寻址寻址 输输入入映映像像寄寄存存器器的的标标识识符符为为I(I0.0-I15.7)，在在每每个个扫扫描描周周期期的的起起先先，CPU对对输输入入点点进进行行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。I、O、V、M、S、SM、L均均可可按按位位、字字节、字和双字来存取。节、字和双字来存取。n n2输出映像寄存器输出映像寄存器(Q)寻址寻址n n 输输出出映映像像寄寄存存器器的的标标识识符符为为Q(QO.OQ15.7)，在在扫扫描描周周期期的的末末尾尾，CPU将将输输出出映映像像寄寄存存器器的的数数据据传传送送给给输输出出模模块块，再由后者驱动外部负载。再由后者驱动外部负载。n n3变量存储器变量存储器(v)寻址寻址n n程序执行的过程中存放中间结果，或用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。来保存与工序或任务有关的其他数据。4位存储器位存储器(M)区寻址区寻址内内部部存存储储器器标标记记位位(MO.0M31.7)用用来来保保存存限限制制继继电电器器的的中中间间操操作作状状态态或或其其他他限限制制信息。信息。5特殊存储器特殊存储器(SM)标记位寻址标记位寻址 特特殊殊存存储储器器用用于于CPU与与用用户户之之间间交交换换信信息如息如SMO.O、SMO.l、SMO.4和和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个可以作为短暂存储器，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计数器存储器计数器存储器(c)区寻址区寻址计计数数器器用用来来累累计计其其计计数数输输入入端端脉脉冲冲电电平平由由低低到到高高的的次次数数，CPU供供应应加加计数器、减计数器和加减计数器。计数器、减计数器和加减计数器。9依次限制继电器依次限制继电器(s)寻址寻址依依次次限限制制继继电电器器(SCR)位位用用于于组组织织机机器器的的依依次次操操作作，SCR供供应应限限制制程程序的逻辑分段。序的逻辑分段。10模拟量输入模拟量输入(AI)寻址寻址 S7-200将将现现实实世世界界连连续续变变更更的的模模拟拟量量(如如温温度度、压压力力、电电流流、电电压压等等)用用AD转转换换器器转转换换为为1个个字字长长(16位位)的的数数字字量量，用用区区域域标标识识符符AI、数数据据长长度度(w)和和字字节节的的起起始始地地址址来来表示模拟量输入的地址。表示模拟量输入的地址。11模拟量输出模拟量输出(AQ)寻址寻址 S7-200将将1个个字字长长的的数数字字用用DA转转换换器器转转换换为为现现实实世世界界的的模模拟拟量量，用用区区域域标标识识符符AQ、数数据据妊妊度度(w)和和字字节节的的起起始始地地址址来来表表示示存储模拟量输出的地址12累加器累加器(AC)寻址寻址 累累加加器器是是可可以以像像存存储储器器那那样样运运用用的的读读写写单单元元，例例如如可可以以用用它它向向子子程程序序传传递递参参数数，或或从从子子程程序序返返回回参参数数，以以及及用用来来存存放放计计算算的的中中间间值值。CPU供供应应了了4 个个32位位累累加加器器(AC0-AC3)，可可以以按按字字节节、字字和和双双字字来来存存取累加器中的数据取累加器中的数据 13高速计数器高速计数器(HC)寻址寻址 高高速速计计数数器器用用来来累累计计比比CPU的的扫扫描描速速率率更更快快的的事事务务，其其当当前前值值和和设设定定值值为为32位位有有符符号号整数，当前值为只读数据。整数，当前值为只读数据。14常数的表示方法与范围常数的表示方法与范围 常常数数值值可可以以是是字字节节、字字或或双双字字，CPU以以二二进进制制方方式式存存储储常常数数，常常数数也也可可以以用用十十进进制制、十六进十六进 制、制、ASCII码或浮点数形式来码或浮点数形式来3.2.3干脆寻址与间接寻址干脆寻址与间接寻址1干脆寻址干脆寻址在在指指令令中中干干脆脆运运用用存存储储器器或或寄寄存存器器的的元元件件名名称称和和地地址址编编号号，干干脆脆查查找找数据，如数据，如VW790、VBl00。n n运运用用地地址址指指针针来来存存取取存存储储器器中中的的数数据据，运运用用前前，首首先先将将数数据据所所在在单单元元的的内内存存地地址址放放入入地地址址指指针针寄寄存存器器中中，然然后后依依据据此此地址指针存取数据。地址指针存取数据。n n建立指针建立指针n n只能用只能用V、L或或ACl、AC2和和AC3作指针。作指针。n n例如：例如：MOVD VB200，AC1n nMOVD C3，VD6n nMOVD MB4，LD8 2）用指针来存取数据（图）用指针来存取数据（图3-7）3）修改指针）修改指针例例：MOVD AC1 将将指指针针增增加两次，指向下一个字。加两次，指向下一个字。INCD AC1 MOVW *AC1,AC0 将将AC1所指所指向的字的数值送向的字的数值送AC0 3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.3.1 触点指令触点指令1.标准触点指令标准触点指令 LD(Load装装载载)、A(And，与与)和和0(Or，或或)。2.堆栈的基本概念堆栈的基本概念 S7200有有1个个9位的堆栈，栈顶用来存储逻位的堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果下面的辑运算的结果下面的8位用来存储中间运算位用来存储中间运算结果。堆栈中的数据一般按结果。堆栈中的数据一般按“先进后出先进后出”的的原则存取。原则存取。n n3 OLD(0r Load)指令指令n n 串联电路块的并联连接。串联电路块的并联连接。n n OLD指指令令不不须须要要地地址址，它它相相当当于于需需并并联的两块电路右端的一段垂直连线。联的两块电路右端的一段垂直连线。n n 4 ALD(And Load)指令指令n n 图图3-9中中OLD后后面面的的两两条条指指令令将将两两个个触触点并联。点并联。n n5其他堆栈操作指令其他堆栈操作指令n n入栈入栈(LPS，Logic Push)（见图（见图3-11）。）。n n读栈读栈(LRD，Logic Read)n n出栈出栈(LPP，Logic Pop)n n装载堆栈装载堆栈(LDS n，Load Stack，n=18)6马上触点马上(Immediate)触点指令只能用于输入I，执行马上触点指令时，马上读人物理输人点的值，依据该值确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输出指令输出指令 1输出输出(=)2马上输出马上输出(=I)只只能能用用于于输输出出量量(Q)，执执行行该该指指令令时时，将将栈栈顶顶值值马马上上写写入入指指定定的的物物理理输输出出位位和对应的输出映像寄存器。和对应的输出映像寄存器。3置位与复位（置位与复位（S、R）4马上置位与马上复位（马上置位与马上复位（Sl、Rl）3.3.4其他指令其他指令1取反取反(NOT)2跳变触点跳变触点3空操作指令空操作指令3.4定时器与计数器指令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)辨别率：lms、lOms和lOOms 1.通电延时定时器通电延时定时器(TON)2.断电延时定时器断电延时定时器(TOF)。3保持型通电延时定时器保持型通电延时定时器(TONR)(图图3-18)。4定时器当前值刷新的方法定时器当前值刷新的方法1).1ms定时器定时器2)10ms定时器定时器3 100ms定时器定时器计数器指令计数器指令1.加计数器加计数器CTU。2减计数器减计数器GTD3加减计数器加减计数器CTUD。第第4章数字量限制系统梯形图程序设计方法章数字量限制系统梯形图程序设计方法4.1梯形图的阅历设计法梯形图的阅历设计法 阅历设计法:在典型电路的基础上，依据对限制系统要求，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阅历有很大的关系，它可以用于较简洁的梯形图(如手动程序)的设计。梯形图的基本电路梯形图的基本电路1.起动保持和停止电路起动保持和停止电路 2.延时接通延时接通/短开电路短开电路 3.闪烁电路（闪烁电路（图图4-4）。）。4.1.2.小车自动来回运动的梯形图设计小车自动来回运动的梯形图设计4.2依据继电器电路图设计梯形图的方法依据继电器电路图设计梯形图的方法4.2.1 概述概述用用PLC的的外外部部硬硬件件接接线线和和梯梯形形图图软软件件来来实现继电器限制系统的功能。实现继电器限制系统的功能。特特点点：不不须须要要改改动动限限制制面面板板，操操作作人人员员不用变更长期形成的操作习惯。不用变更长期形成的操作习惯。4.2.2基本方法基本方法 1)了了解解和和熟熟悉悉被被控控设设备备的的工工艺艺过过程程和和机机械械的的动动作作状状况况，依依据据继继电电器器电电路路图图分分析析和和驾驾驭驭限制系统的工作原理。限制系统的工作原理。2)确确定定可可编编程程序序限限制制器器的的输输入入信信号号和和输输出出负负载载，对对应应的的梯梯形形图图中中的的输输入入位位和和输输出出位位的的地址，画出可编程序限制器的外部接线图。地址，画出可编程序限制器的外部接线图。3)确确定定与与继继电电器器电电路路图图的的中中间间继继电电器器、时时间间继继电电器器对对应应的的梯梯形形图图中中的的存存储储器器位位(M)和和定定时时器器(T)的地址。的地址。4)依据上述对应关系画出梯形图。依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限制电路图，图4-8、图4-9、图4-10。n n4.3.3留意事项留意事项n n遵守梯形图语言中的语法规定。遵守梯形图语言中的语法规定。n n置中间单元。置中间单元。n n 3)尽尽量量削削减减可可编编程程序序限限制制器器的的输输入入信信号号和输出信号。和输出信号。n n4)外部联锁电路的设立。外部联锁电路的设立。n n5)在在串串联联电电路路中中单单个个触触点点应应放放在在右右边边，在在并联电路中单个触点应放在下向。并联电路中单个触点应放在下向。n n 6)外部负载的额定电压。外部负载的额定电压。4.3依次限制设计法与依次功能图依次限制设计法与依次功能图4.3.1依次限制设计法 1 用阅历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，具有很大的摸爽性和随意性，对于不同的限制系统，没有一种通用的简洁驾驭的设计方法。梯形图往往很难阅读，系统的修理和改进困难。2定义：所谓依次限制，就是依据生产工艺预先规定的依次，在各个输入信号的作用F，依据内部状态和时间的依次，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。3.依次限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依次相连的阶段，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:依据输出量的状态,在任何一步之内，各输出量的ONOFF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。432依次功能图依次功能图1依次功能图的由来依次功能图的由来功功用用：描描述述限限制制系系统统的的限限制制过过程程、功功能能和和特特性性的的一一种种图图形形，也也是是设设计计可可编编程程序序限制器的依次限制程序的有力工具。限制器的依次限制程序的有力工具。组组成成：步步、有有向向连连线线、转转换换、转转换换条条件件、动作动作2.步步 1）表表示示方方法法：用用矩矩形形方方框框，方方框框中中可可以以用用数数字字，编编程程元元件件的的地地址址作作为为步步的的编编号号。图图4-12是是某某组组合合机机床床动动力力头头的的进进给给运运动动示示意意图图和和输入输出信号时序图。输入输出信号时序图。2）初初始始步步：与与系系统统的的初初始始状状态态相相对对应应的的步步称为初始步，初始步用双线方框表示。称为初始步，初始步用双线方框表示。3）与步对应的动作或吩咐。）与步对应的动作或吩咐。4）活活动动步步：系系统统正正处处于于某某一一步步所所在在的的阶阶段段时该步处于活动状态。时该步处于活动状态。3有向连线与转换条件有向连线与转换条件 1）有有向向连连线线：从从上上到到下下或或从从左左至至右右箭箭头头不标，反之标出。不标，反之标出。2）转转换换：用用有有向向连连线线上上与与有有向向连连线线垂垂直直的短划线来表示，将相邻两步隔开。的短划线来表示，将相邻两步隔开。3）转转换换条条件件：转转换换条条件件是是与与转转换换相相关关的的逻逻辑辑命命题题，转转换换条条件件可可以以用用文文字字语语言言、布布尔尔代代数数表表达达式式或或图图形形符符号号标标注注在在表表示示转转换换的的短短线的旁边。线的旁边。4基本结构1）单序列2）选择序列3）并列序列4）依次功能图举例n n5转换实现的基本规则转换实现的基本规则n n 1）转换实现的条件）转换实现的条件 n n (1)该转换全部的前级步都是活动步。该转换全部的前级步都是活动步。n n (2)相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。n n 2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作n n (1)使使全全部部由由有有向向连连线线与与相相应应转转换换符符号号相连的后续步都变为活动步。相连的后续步都变为活动步。n n (2)使使全全部部由由有有向向连连线线与与相相应应转转换换符符号号相连的前级步都变为不活动步。相连的前级步都变为不活动步。6留意事项 (1)两个步确定不能干脆相连必需用一个转换将它们隔开。(2)两个转换也不能干脆相连必需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，始步是必不行少。(4)自动限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，应从最终一步返回初始步，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，将从最终一步返回下一工作周期起先运行的第一步(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 第第5章章 依次限制梯形图的设计依次限制梯形图的设计方法方法 定义:依据依次功能图设计梯形图的方法。方法:运用起保停电路；以转换为中心；运用限制继电器。5.1 运用起保停电路设计依次限制梯形图的方法1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计n n2.输出电路的设计方法。：输出电路的设计方法。：n n 1）某某一一输输出出量量仅仅在在某某一一步步中中为为ON，将将 它它 的的 线线 圈圈 与与 对对 应应 步步 的的 存存 储储 器器 位位（M0.2）的线圈并联。）的线圈并联。n n 2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将代，将代表各有关步的存储器位的常开触点并联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。（后，驱动该输出的线圈。（M0.1MO.3的常开触点并联驱动的常开触点并联驱动Q0.O的线圈）的线圈）5.2以转换为中心的依次限制梯形图设计方法1.梯形图与依次功能图的对应关系梯形图与依次功能图的对应关系特特点点：这这种种设设计计方方法法特特殊殊有有规规律律。在在设设计计困困难难的的依依次次功功能能图图的的梯梯形形图图时时既既简简洁洁驾驾驭驭，又不简洁出错。又不简洁出错。2.某某组组合合机机床床的的动动力力头头限限制制系系统统梯梯形形图图设设计（图计（图5-8）留留意意：运运用用这这种种编编程程方方法法时时，不不能能将将输输出出位的线圈与置位指令和复位指令并联。位的线圈与置位指令和复位指令并联。5.3运用SCR指令的依次限制梯形图设计方法5.3.1依次限制继电器指令 依次限制继电器s特地用于编制依次限制程序。装装载载依依次次限限制制继继电电器器(Load Sequence Control Relay)指指令令LSCR n：表表示示一一个个SCR段即依次功能图中的步的起先。段即依次功能图中的步的起先。依依 次次 限限 制制 继继 电电 器器 结结 束束(sequence Control Relay End)指指令令SCRE：表表示示SCR段的结束。段的结束。依依 次次 限限 制制 继继 电电 器器 转转 换换(sequence Control Relay Transition)指指令令SCRT n:表表示示SCR段段之之间间的的转转换换，即即步步的的活活动动状态的转换。状态的转换。n n 运运用用SCR时时有有如如下下的的限限制制：不不能能在在不不同同的的程程序序中中运运用用相相同同的的s位位；不不能能在在SCR段段中中运运用用JMP及及LBL指指令令，即即不不允允许许用用跳跳转转的的方方法法跳跳人人或或跳跳出出SCR段段；不不能能在在SCR段段中运用中运用FOR、NEXT和和END指令。指令。n n532 编程方法编程方法n n某小车运动的梯形图设计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依次限制梯具有多种工作方式的系统的依次限制梯形图设计方法形图设计方法n n 概述n n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)手动程序比较简洁，一般用阅历法设计，困难的自动程序一般依据系统的依次功能图用依次限制法设计。n n 梯梯形形图图总总体体结结构构：选选择择手手动动工工作作方方式式时时手手动动开开关关I2.0为为1状状态态，将将跳跳过过自自动动程程序序，执执行行公公用用程程序序和和手手动动程程序序。选选择择自自动动工工作作方方式式时时I2.0为为O状状态态，将将跳跳过过手手动动程程序序，执行公用程序和自动程序。执行公用程序和自动程序。n n 例例：某某机机械械手手用用来来将将工工件件从从A点点搬搬运运到到B点点(图图5-16)，限限制制面面板板（图图5-17），外外部接线图（图部接线图（图5-18）。）。5.4.1 运用起保停电路的编程方法运用起保停电路的编程方法n n 1公用程序n n功用：(见图5-19a)自动程序和手动程序相互切换的处理。n n2手动程序（图5-19b）n n3.自动程序n n依次功能图（图5-20）n n梯形图（图5-21）n n4.自动回原点程序 n n 第第6章章 可编程序限制器的功能指令可编程序限制器的功能指令n n概述概述n n为为了了满满足足工工业业限限制制的的须须要要，PLC生生产产厂厂家家为为PLC 增增加加了了过过程程限限制制，数数据据处处理理和和特特殊殊功功能能指指令令，这这些些指指令令我我们们称称为为功功能能指令。指令。n n类类型型：传传送送、移移位位及及填填充充指指令令；算算术术运运算算及及逻逻辑辑运运算算指指令令；数数据据转转换换指指令令；高高速处理指令；通信指令；速处理指令；通信指令；PID指令。指令。6.程序限制指令程序限制指令n n 6.1.1 6.1.1 循环指令循环指令n n FORFOR指指令令表表示示循循环环的的起起先先，NEXTNEXT指指令令表表示示循循环的结束，环的结束，n n留意事项：留意事项：n n (1)(1)假假如如启启动动了了FORFORNEXTNEXT循循环环，除除非非在在循循环环内内部部修修改改了了结结束束值值，否否则则循循环环就就始始终终进进行行，直到循环结束。直到循环结束。n n (2)(2)再再次次启启动动循循环环时时，它它将将初初始始值值INITINIT传传送送到到指针指针INDXINDX中。中。n n FORFOR指指令令必必需需与与NEXTNEXT指指令令配配套套运运用用。允允许许循环嵌套，最多可嵌套循环嵌套，最多可嵌套8 8层。（图层。（图6-36-3）n n跳转与标号指令跳转与标号指令n n 跳转指令跳转指令JMP(Jump),标号标号LBL(Label)，标号指令用来指示跳转指令的目的位，标号指令用来指示跳转指令的目的位置。置。JMP与与LBL指令中的操作数指令中的操作数n为常数为常数0255。6.数据处理指令数据处理指令 n n6.3.2 SIMATIC数据传送指令数据传送指令n n1字节、字、双字和实数的传送字节、字、双字和实数的传送n n将将输输人人的的数数据据(IN)传传送送到到输输出出(OUT)，传传送过程中不变更数的大小。送过程中不变更数的大小。n n 2字节、字、双字的块传送指令字节、字、双字的块传送指令n n 将将从从输输入入地地址址(JN)起起先先的的N个个数数据据传传送送到到输输出出地地址址(OUT)起起先先的的N个个单单-元元，N=l 255，N为字节变量为字节变量 n n3字节交换指令字节交换指令n n字字节节交交换换SWAP(swap Bytes)指指令令交交换换输输人人字字(IN)的高字节与低字节。的高字节与低字节。n n 4宇节马上读写指令宇节马上读写指令n n 字字 节节 马马 上上 读读 MOVBIR(Move Byte Immediate Read)指指令令读读取取IN输输入入端端给给出出的的1个个字字节节的的物物理理输输入入点点(IB)，并并将将结结果果写写入入OUT。n n 字字 节节 马马 上上 写写 MOV BIW(Move Byte Immediate Write)指指令令将将输输入入(IN)给给出出的的1字字节节数数值值写写入入OUT端端给给出出的的物物理理输输出出点点(0B)。两条指令的两条指令的IN和和OUT都是字节变量。都是字节变量。6.3.3 6.3.3 移位与循环移位指令移位与循环移位指令移位与循环移位指令移位与循环移位指令 1.字节、字、双字右移位和左移位指令字节、字、双字右移位和左移位指令 2.字字节节、字字、双双宇宇循循环环右右移移位位和和循循环环左左移移位指令位指令 3.移位寄存器指令。移位寄存器指令。6.数学运算指令数学运算指令n n6.5.1 SIMATIc整数数学运算指令整数数学运算指令n n 1整数与双整数加减法指令整数与双整数加减法指令n n 2整数乘除法指令整数乘除法指令n n 3加加1与减与减1指令指令n n n n6.4.3 SIMATIC逻辑运算指令逻辑运算指令 n n 1.取反指令取反指令n n 2.字节逻辑运算指令字节逻辑运算指令n n 3.字逻辑运算指令字逻辑运算指令第第7章可编程序限制器在工业应用中的章可编程序限制器在工业应用中的一些问题一些问题n n7.1 可编程序限制器限制系统的设计可编程序限制器限制系统的设计与调试步骤与调试步骤n n可编程序限制器限制系统的设计调可编程序限制器限制系统的设计调试过程如图所示。试过程如图所示。n n7.1.17.1.1深人了解被限制系统。深人了解被限制系统。深人了解被限制系统。深人了解被限制系统。n n7.1.27.1.2与硬件有关的设计与硬件有关的设计与硬件有关的设计与硬件有关的设计n n (1)(1)确确确确定定定定系系系系统统统统输输输输入入入入元元元元件件件件(如如如如按按按按钮钮钮钮、指指指指令令令令开开开开关关关关、限限限限位位位位开开开开关关关关、接接接接近近近近开开开开关关关关、传传传传感感感感器器器器、变变变变送送送送器器器器等等等等)和和和和输输输输出出出出元元元元件件件件(如