21电动机单向控制Word格式.docx

21电动机单向控制Word格式.docx

《21电动机单向控制Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《21电动机单向控制Word格式.docx（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

没有软件的PLC系统称为裸机系统，不起任何作用。

反之，如果没有硬件系统，软件系统也失去了基本的外部条件，程序根本无法运行。

PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。

1.系统程序

系统程序是每一个PLC成品必须包括的部分，由PLC生产厂家提供，用于控制PLC本身的运行。

系统程序固化在EPROM存储器中。

系统程序可分为管理程序、编译程序、标准程序模块和系统调用三部分。

管理程序是系统程序中最重要的部分，PLC整个系统的运行都由它的控制。

编译程序用来把梯形图、语句表等编程语言编译成PLC能够识别的机器语言。

系统程序的第三部分是标准程序模块和系统调用，这部分由许多独立的程序模块组成，每个程序模块完成一种单独的功能，如输入、输出及特殊运算等，PLC各级不同的控制要求，选用这些模块完成相应的工作。

2.用户程序

用户程序就是由用户根据控制要求，用PLC编程的软件和编程语言（如梯形图）编制的应用程序，用户通过编程器或PC写入到PLC的RAM内存中，可以修改和更新。

当PLC断电时由锂电池保持，以实现所需的控制目的。

用户程序存储在系统程序指定的存储区内。

2.1.2PLC的编程语言

在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图、语句表、顺序功能流程图、功能块图等。

梯形图和语句表是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。

供S7-200系列PLC使用的STEP7-Micro/Win32编程软件支持SIMATIC和IEC1131-3两种基本类型的指令集，SIMATIC是PLC专用的指令集，执行速度快，可使用梯形图、语句表、功能块图编程语言。

IEC1131-3是可编程控制器编程语言标准，IEC1131-3指令集中指令较少，只能使用梯形图和功能块图两种编程语言。

SIMATIC指令集的某些指令不是IEC1131-3中的标准指令。

SIMATIC指令和IEC1131-3中的标准指令系统并不兼容。

我们将重点介绍SIMATIC指令。

1.梯形图编程（LAD）——类似于继电—接触器控制线路（LadderProgramming）

梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。

梯形图表达式沿用了原电气控制系统中继电器接触器控制电路图的形式，二者的基本构思是一致的，只是使用的符号和表达方式有所区别。

在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，容易学习，使用方便，因此受到了欢迎，并得到了广泛的应用。

，对此我们将在介绍基本指令应用中作详细介绍。

梯形图与操作原理图相对应，具有直观性和对应性；

与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。



梯形图从上至下按行编写，每一行则按从左至右的顺序编写。

CPU将按自左到右，从上而下的顺序执行程序。

梯形图的左侧竖直线称母线（输入公共线）。

梯形图的左侧安排输入触点（如有若干个触点串联或并联，应将多的触点安排在最上端或最左端）和辅助继电器触点（运算中间结果），最右边必须是输出元素。

LAD图形指令有3个基本形式：

（1）触点：

触点符号代表输入条件如外部开关，按钮及内部条件等，即这些触点可以是PLC的外接开关对应的内部映像触点，也可以是内部继电器触点，或内部定时器、计数器的触点。

每个触点都有自己的特殊的编号，以示区别。

同一编号的触点可以有动合和动断两种状态，使用次数不限。

因为梯形图中使用的“继电器”对应PLC内存储区某字节或某位，所用的触点对应于该位的状态，可以反复读取，故称PLC有无限对触点。

梯形图中触点可以任意串联、并联。

CPU运行扫描到触点符号时，到触点位指定的存储器位访问（即CPU对存储器的读操作）。

该位数据（状态）为1时，表示“能流”能通过。

bit

（2）线圈：

（）

线圈表示输出结果，输出线圈对应PLC内存的相应位，输出线圈包括输出继电器线圈、辅助继电器线圈等，其逻辑动作只有线圈接通后，对应的触点才可能发生动作，通过输出接口电路来控制外部的指示灯、接触器等及内部的输出条件等。

用户程序运算结果可以立即为后续程序所利用。

线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为1时，“能流”可以达到线圈，使线圈得电动作，CPU将线圈的位地址指定的存储器的位置位为1，逻辑运算结果为0，线圈不通电，存储器的位置0。

即线圈代表CPU对存储器的写操作。

PLC采用循环扫描的工作方式，所以在用户程序中，每个线圈只能使用一次。

（3）指令盒

指令盒代表一些较复杂的功能。

如定时器，计数器或数学运算指令等。

当“能流”通过指令盒时，执行指令盒所代表的功能。

OMRON公司的C系列机与西德西门子公司的S系列机对照如表2-2。

表2-2OMRON公司的C系列机与西德西门子公司的S系列机对照表

梯形图按照逻辑关系可分成网络段，分段只是为了阅读和调试方便。

在本书部分举例中我们将网络段省去。

下图是梯形图示例。

例：

梯形图编程示意图

图2-3梯形图编程示意图

上图2-3是典型的梯形图，两边垂直的线称为母线，在母线之间通过串并（与、非）关系构成一定的逻辑关系。

PLC中还有一个关键的概念“能流”（Powerplow）。

这仅仅是概念上的能流。

如图，把梯形图中左边的母线假想为电源的“火线”，右边的母线假想为“零线”。

如果有“能流”，则从左至右流向线圈，线圈被激励。

原则线圈未被激励。

母线中是否有“能流”流过，即线圈能否被激励，其关键主要取决于母线的逻辑线路是否接通。

应该强调指出的是，“能流”仅仅是假想的，便于理解梯形图各输出点动作的概念，并非实际存在的。

2.功能图编程（FCP）（FunctionChartProgramming）

顺序功能流程图（SequentialFunctionChart）程序设计是近年来发展起来的一种程序设计。

采用顺序功能流程图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。

顺序功能流程图的主要元素是步、转移、转移条件和动作。

如图2-4所示。

顺序功能流程图程序设计的特点是：

图2-4顺序功能流程图

（1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；

（2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；

（3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合；

（4）只有在活动步的命令和操作被执行后，才对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间要大大缩短。

功能图编程是一种较新的编程方法，是各种PLC编程语言规范化的方向（FunctionChartProgramming）。

它的作用是用功能图来表达一个顺序控制过程。

我们将在以后详细介绍这种方法。

目前国际电工委员会（IEC）也正在实施发展这种方法。

如下图是功能图编程的例子，这是一个顺序钻孔的例子，方框中的数字表示顺序步，每个顺序步的步进条件以及每个执行的功能可以写在方框右边。

功能图编程——顺序钻孔控制

方框中的数字代表顺序步，每个顺序步所执行的功能写在方框的右边，每个顺序步前进的条件写在短横线的右边。

如下图2-5所示。

图2-5顺序钻孔控制的功能图

3.语句表（StatementList）程序设计语言

语句表程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。

语句表程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。

语句表程序设计语言具有下列特点：

（1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点；

（2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；

（3）用编程软件可以将语句表与梯形图可以相互转换。

例如，图2-6中的梯形图转换为语句表程序如下：

网络1

LDI0.0

OQ0.0

ANT37

=Q0.0

TONT37,+50

网络2

LDI0.2

=Q0.1

4.功能块图FBD（FunctionBlockDiagram）程序设计语言

功能块图程序设计语言是采用逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。

功能块图指令由输入、输出段及逻辑关系函数组成。

用STEP7-Micro/Win32编程软件将图2-6所示的梯形图转换为FBD程序，如图2-7所示。

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，信号自左向右流动。

5.高级语言

随着IBM计算机与PLC的结合使用，已经开始使用高级语言来编程了。

读者若有举，可以去自行研究，在这里就不作说明了。

这几种编程语言，每一种编程方法都有其自身的特点。

读者可以根据具体的控制要求和自身的熟练程度正确合理选用。

目前来说，梯形图程序设计语言、语句表程序设计语言、顺序功能流程图程序设计语言这三种编程方法应用比较普遍，而布尔逻辑编程的应用则比较少。

2.1.3PLC的软元件

1.数据存储类型

（1）数据的长度

在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位（bit），8位二进制数组成1个字节（Byte），其中的第0位为最低位（LSB），第7位为最高位（MSB）。

两个字节（16位）组成1个字（Word），两个字（32位）组成1个双字（Doubleword）。

把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。

二进制数的“位”只有0和1两种的取值，开关量（或数字量）也只有两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的失电和得电等。

在S7-200梯型图中，可用“位”描述它们，如果该位为1则表示对应的线圈为得电状态，触点为转换状态（常开触点闭合、常闭触点断开）；

如果该位为0，则表示对应线圈，触点的状态与前者相反。

（2）数据类型及数据范围

S7-200系列PLC的数据类型可以是字符串、布尔型（0或1）、整数型和实数型（浮点数）。

布尔型数据指字节型无符号整数；

整数型数包括16位符号整数（INT）和32位符号整数（DINT）。

实数型数据采用32位单精度数来表示。

数据类型、长度及数据范围如表2-3所示。

表2-3数据类型、长度及数据范围

数据的长度、类型

无符号整数范围

符号整数范围

十进制

十六进制

字节B（8位）

0～255

0～FF

-128～127

80～7F

字W（16位）

0～65535

0～FFFF

-32768～32767

8000～7FFF

双字D（32位）

0～4294967295

0～FFFFFFFF

-2147483648～

2147483647

80000000～7FFFFFFF

位（BOOL）

0、1

实数

-1038～1038

字符串

每个字符串以字节形式存储，最大长度为255个字节，第一个字节中定义该字符串的长度

（3）常数

S7-200的许多指令中常会使用常数。

常数的数据长度可以是字节、字和双字。

CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。

书写格式如下：

十进制常数：

1234；

十六进制常数：

16#3AC6；

二进制常数：

2#1010000111100000ASCII码：

“Show”；

实数（浮点数）：

+1.175495E-38（正数），-1.175495E-38（负数）

2.编址方式

可编程控制器的编址就是对PLC内部的元件进行编码，以便程序执行时可以唯一地识别每个元件。

PLC内部在数据存储区为每一种元件分配一个存储区域，并用字母作为区域标志符，同时表示元件的类型。

如：

数字量输入写入输入映象寄存器（区标志符为I），数字量输出写入输出映象寄存器（区标志符为Q），模拟量输入写入模拟量输入映象寄存器（区标志符为AI），模拟量输出写入模拟量输出映象寄存器（区标志符为AQ）。

除了输入输出外，PLC还有其他元件，V表示变量存储器；

M表示内部标志位存储器；

SM表示特殊标志位存储器；

L表示局部存储器；

T表示定时器；

C表示计数器；

HC表示高速计数器；

S表示顺序控制存储器；

AC表示累加器。

掌握各元件的功能和使用方法是编程的基础。

下面将介绍元件的编址方式。

存储器的单位可以是位（bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（DoubleWord），那么编址方式也可以分为位、字节、字、双字编址。

（1）位编址

位编址的指定方式为：

（区域标志符）字节号·

位号，如I0.0；

Q0.0；

I1.2。

（2）字节编址

字节编址的指定方式为：

（区域标志符）B（字节号），如IB0表示由I0.0～I0.7这8位组成的字节。

（3）字编址

字编址的指定方式为：

（区域标志符）W（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。

例如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。

（4）双字编址

双字编址的指定方式为：

（区域标志符）D（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。

例如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。

3.寻址方式

（1）直接寻址

直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。

有按位、字节、字、双字的寻址方式。

（2）间接寻址

间接寻址时操作数并不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。

在S7-200中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T、C（仅当前值）存储区进行间接寻址。

使用间接寻址前，要先创建一指向该位置的指针。

指针为双字（32位），存放的是另一存储器的地址，只能用V、L或累加器AC作指针。

生成指针时，要使用双字传送指令（MOVD），将数据所在单元的内存地址送入指针，双字传送指令的输入操作数开始处加&

符号，表示某存储器的地址，而不是存储器内部的值。

指令输出操作数是指针地址。

例如：

MOVD&

VB200，AC1指令就是将VB200的地址送入累加器AC1中。

指针建立好后，利用指针存取数据。

在使用地址指针存取数据的指令中，操作数前加“*”号表示该操作数为地址指针。

MOVW*AC1AC0//MOVW表示字传送指令，指令将AC1中的内容为起始地址的一个字长的数据（即VB200，VB201内部数据）送入AC0内。

4.元件功能及地址分配

（1）输入映像寄存器（输入继电器）I

输入映像寄存器的工作原理

输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口。

PLC中的“继电器”与继电器控制系统中的继电器有本质性的差别，是“软继电器”，它实质是存储单元。

每一个“输入继电器”线圈都与相应的PLC输入端相连（如“输入继电器”I0.0的线圈与PLC的输入端子0.0相连），当外部开关信号闭合，则“输入继电器的线圈”得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。

由于存储单元可以无限次的读取，所以有无数对常开、常闭触点供编程时使用。

编程时应注意，“输入继电器”的线圈只能有外部信号来驱动，不能在程序内部用指令来驱动，因此，在用户编制的梯形图中只应出现“输入继电器”的触点，而不应出现“输入继电器”的线圈。

输入映像寄存器的地址分配

S7-200输入映像寄存器区域有IB0～IB15共16个字节的存储单元。

系统对输入映像寄存器是以字节（8位）为单位进行地址分配的。

输入映像寄存器可以按位进行操作，每一位对应一个数字量的输入点。

如CPU224的基本单元输入为14点，需占用2×

8=16位，即占用IB0和IB1两个字节。

而I1.6、I1.7因没有实际输入而未使用，用户程序中不可使用。

但如果整个字节未使用如IB3～IB15，则可作为内部标志位（M）使用。

输入继电器可采用位，字节，字或双字来存取。

输入继电器位存取的地址编号范围为I0.0~I15.7。

（2）输出映像寄存器（输出继电器）Q

输出映像寄存器的工作原理

“输出继电器”是用来将输出信号传送到负载的接口，每一个“输出继电器”线圈都与相应的PLC输出相连，并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。

除此之外，还有一对常开触点与相应PLC输出端相连（如输出继电器Q0.0有一对常开触点与PLC输出端子0.0相连）用于驱动负载。

输出继电器线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动。

输出映像寄存器的地址分配

S7-200输出映像寄存器区域有QB0～QB15共16个字节的存储单元。

系统对输出映像寄存器也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。

输出映像寄存器可以按位进行操作，每一位对应一个数字量的输出点。

如CPU224的基本单元输出为10点，需占用2×

8=16位，即占用QB0和QB1两个字节。

但未使用的位和字节均可在用户程序中作为内部标志位使用。

输出继电器可采用位，字节，字或双字来存取。

输出继电器位存取的地址编号范围为Q0.0~Q15.7。

以上介绍的两种软继电器都是和用户有联系的，因而是PLC与外部联系的窗口。

下面所介绍的则是与外部设备没有联系的内部软继电器。

它们既不能用来接收用户信号，也不能用来驱动外部负载，只能用于编制程序，即线圈和接点都只能出现在梯形图中。

（3）变量存储器V

变量存储器主要用于存储变量。

可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行数据处理时，变量存储器会被经常使用。

变量存储器可以是位寻址，也可按字节、字、双字为单位寻址，其位存取的编号范围根据CPU的型号有所不同，CPU221/222为V0.0~V2047.7共2KB存储容量，CPU224/226为V0.0~V5119.7共5KB存储容量。

（4）内部标志位存储器（中间继电器）M

内部标志位存储器，用来保存控制继电器的中间操作状态，其作用相当于继电器控制中的中间继电器，内部标志位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。

内部标志位存储器可采用位、字节、字或双字来存取。

内部标志位存储器位存取的地址编号范围为M0.0~M31.7共32个字节。

（5）特殊标志位存储器SM

PLC中还有若干特殊标志位存储器,特殊标志位存储器位提供大量的状态和控制功能，用来在CPU和用户程序之间交换信息，特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取，CPU224的SM的位地址编号范围为SM0.0~SM179.7共180个字节。

其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。

常用的特殊存储器的用途如下：

SM0.0：

运行监视。

SM0.0始终为“1”状态。

当PLC运行时可以利用其触点驱动输出继电器，在外部显示程序是否处于运行状态。

SM0.1：

初始化脉冲。

每当PLC的程序开始运行时，SM0.1线圈接通一个扫描周期，因此SM0.1的触点常用于调用初使化程序等。

SM0.3：

开机进入RUN时，接通一个扫描周期，可用在启动操作之前，给设备提前预热。

SM0.4、SM0.5：

占空比为50%的时钟脉冲。

当PLC处于运行状态时SM0.4产生周期为1min的时钟脉冲，SM0.5产生周期为1s的时钟脉冲。

若将时钟脉冲信号送入计数器作为计数信号，可起到定时器的作用。

SM0.6：

扫描时钟，1个扫描周期闭合，另一个为OFF，循环交替。

SM0.7：

工作方式开关位置指示，开关放置在RUN位置时为1。

SM1.0：

零标志位，运算结果=0时，该位置1。

SM1.1：

溢出标志位，结果溢出或非法值时，该位置1。

SM1.2：

负数标志位，运算结果为负数时，该位置1。

SM1.3：

被0除标志位。

其他特殊存储器的用途可查阅相关手册。

（6）局部变量存储器L

局部变量存储器L用来存放局部变量，局部变量存储器L和变量存储器V十分相似，主要区别在于全局变量是全局有效，即同一个变量可以被任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。

而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的程序相关联。

S7-200有64个字节的局部变量存储器，其中60个字节可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。

后4个字节作为系统的保留字节。

PLC在运行时，根据需要动态地分配局部变量存储器，在执行主程序时，64个字节的局部变量存储器分配给主程序，当调用子程序或出现中断时，局部变量存储器分配给子程序或中断程序。

局部存储器可以按位、字节、字、双字直接寻址，其位存取的地址编号范围为L0.0~L63.7。

L可以作为地址指针。

（7）定时器T

PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器。

每个定时器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用。

其设定时间由程序设置。

每个定时器有一个16位的当前值寄存器，用于存储定时器累计的时基增量值（1~32767），另有一个状态位表示定时器的状态。

若当前值寄存器累计的时基增量值大于等于设定值时，定时器的状态位被置“1”，该定时器的常开触点闭合。

定时器的定时精度分别为1ms、10ms和100ms三种，CPU222、CPU224及CPU226的定时器地址编号范围为T0~T255，它们分辨率、定时范围并不相同，用户应根据所用CPU型号及时基，正确选用定时器的编号。

（8）计数器C

计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。

计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予。

计数器的结构与定时器基本相同，每个计数器有一个16位的当前值寄存器用于存储计数器累计的脉冲数，另有一个状态位表示计数器的状态，若当前值寄存器累计的脉冲数大于等于设定值时，计数器的状态位被置“1”，该计数器的常开触点闭合。

计数器的地址编号范围为C0~C255。

（9）高速计数器HC

一般计数器的计数频率受扫描周期的影响，不能太高。

而高速计数器可用来累计比CPU的扫描速度更快的事件。

高速计数器的当前值是一个双字长（32位）的整数，且为只读值。

高速计数器的地址编号范围根据CPU的型号有所不同，CPU221/222各有4个高速计数器，CPU224/226各有6个高速计数器，编号