第六章数控机床的可编程序控制器 一、可编程序控制器的产生与发展 早期的电气控制是采用雅电器一接触器逻细控制，这种控制装置具有结构简单、易于掌 掘、价格便宜等优点。在工业生产中应用很广，但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢， 耗电较多，功能少，特别是传统的继电器一接触器拉制采用的是国定接线方式，一旦生产过 程有所变动，就得重新设计线路和连线安装，不利于产品的更新换代。 于是，有人设忽把计算机的功能完善，通用灵活的促点与继电接触器控制简单易懂、操 作方便、价格便宜等优点结合起来。制成一种通用控制装置，以取代原有的继电器控制柜。 终于，美国数字设备公可根据以上设塑和要求，在1%9年研制出第一台可编程序控制器， 型号为DP14,在通用汽车公司的汽车生产线上首次应用，并获得了成功。由于当时只是 用它来取代推电接触器控制，功能限于逻辑运算、计时、计数等，所以称之为“可编程细 控制器(PLC)”. 1985年1月，国际电工委员会又对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是 一种数字运算的电子系统，专为工业环境生产应用面设计。它采用可编程序的存储器，用来 在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时、计数和算术运算等操作的指令。并通过数字 式或模教式的输入和输出，控制各种类型的机械成生产过程”。 目前，PC正朝着两个方向发展。其一是向大型化、快速、高功能方面发展，以取代 工业计算机的部分功能。其二是向小型化、专用化、成木低方向发展，以真正成为继电器的 替代品。PLC总的发展趋势就是：功能感来越强，使用越来越方便，而性能价格比又不断 地提高。可见，C的发展方兴未艾，前景十分可观。 二、可编程序控制露的慕本结构 C是一种面向工业环境设计的专用计算机系统。它与一般计算机的结构类制，也是 由硬件和软件所组成的。 1、PLC的硬件结构 P.C内部硬件结构框图如图6.】所示。由中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接 口、编程器、电题等几部分粗成， 1)中央处理单元(CU) 中央处理单元CPU是P四C的核心，其主要作用是执行系统控制软件，从输入接口读取 各开关状态，根据梯形图程序进行逻辑处理，并将处理结果输出到输出接口。 第1页共10页
第 1 页 共 10 页 第六章 数控机床的可编程序控制器 一、可编程序控制器的产生与发展 早期的电气控制是采用继电器—接触器逻辑控制，这种控制装置具有结构简单、易于掌 握、价格便宜等优点，在工业生产中应用很广。但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢、 耗电较多、功能少，特别是传统的继电器—接触器控制采用的是固定接线方式，一旦生产过 程有所变动，就得重新设计线路和连线安装，不利于产品的更新换代。 于是，有人设想把计算机的功能完善、通用灵活的优点与继电接触器控制简单易懂、操 作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，以取代原有的继电器控制柜。 终于，美国数字设备公司根据以上设想和要求，在 1969 年研制出第一台可编程序控制器， 型号为 PDP-14，在通用汽车公司的汽车生产线上首次应用，并获得了成功。由于当时只是 用它来取代继电接触器控制，功能限于逻辑运算、计时、计数等，所以称之为“可编程逻辑 控制器（PLC）”。 1985 年 1 月，国际电工委员会又对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是 一种数字运算的电子系统，专为工业环境生产应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来 在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字 式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程”。 目前，PLC 正朝着两个方向发展。其一是向大型化、快速、高功能方面发展，以取代 工业计算机的部分功能。其二是向小型化、专用化、成本低方向发展，以真正成为继电器的 替代品。PLC 总的发展趋势就是：功能越来越强，使用越来越方便，而性能价格比又不断 地提高。可见，PLC 的发展方兴未艾，前景十分可观。 二、可编程序控制器的基本结构 PLC 是一种面向工业环境设计的专用计算机系统，它与一般计算机的结构类似，也是 由硬件和软件所组成的。 1、PLC 的硬件结构 PLC 内部硬件结构框图如图 6.1 所示。由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出接 口、编程器、电源等几部分组成。 1）中央处理单元（CPU） 中央处理单元 CPU 是 PLC 的核心，其主要作用是执行系统控制软件，从输入接口读取 各开关状态，根据梯形图程序进行逻辑处理，并将处理结果输出到输出接口
2)存储器 C的存储器是用米存储数据或程序的。存储器中的程序包括系统程序和应用程序。 3)O接口电路 10(输入接口)接口是CPU与现场D设备联系的桥梁。 输入接口接收和采集输入信号。数字量（或称开关量）输人接口用米接收从按钮、开关、 限位开关，接近开关，压力继电署等来的数字量输入信号：横拟量输入接口用来接收电位器， 测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电道电压信号。PC的输入接口电路见 图62. 为防止各种干扰信号和高电压信号，输入接口一般要加光电得合器进行隔离，图62中 VL2就是光电属合器。 现在以图62，为例简要说明以下开关信号输入的原理：当外部开关打开时，光电幅合 器V2中的发光二极管没有电流流过，凳敏三极管处于结止状态。所以电路输出高电平到 风C内部电路。若外部开关关闭，大家可以看到：光电属合器VL2中的发光二极管所在的 回路有电流流过，发光二极管动光敏三极管处于饱和导通状态，电路输出低电平到PLC 内部电路。 刚才我们分析了输入接口电路，那么。输出接口电路将内部电路输出的霜电信号转换为 控制现场需要的强电信号输出，以驱动执行元件，数字量输出械块用米控制接触器，电磁阀， 电磁铁，指示灯等开关量输出设备，板拟量输出颅块用来控制调节阀、变频器等连铁控制的 执行装置。PLC的各种输出接口电路见图6.3。输出接口电路分为继电器输出、品体管输 出和品闸管输出三种彩式，目棉，采用维电器输出方式较多。 4)编程器 编程器是用来输入和编辑用户程序，也可用来监视PC运行时各编程元件的工作状态， 一般情况下只在程序输入、调试阶段和检修时使用。所以一台编程器可供多台P刊C使用。 目前，还有一种使用较多的方式：在微机上运行专用的偏程软件，通过串行通信口使微 机与PC连接，用微机编写、修改程序，程序被编译后下载到风C,也可以将C中的程 序上传到计算机。 5)电源 电源的作用是把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源，有的电源单元还向 外提供24V直流电源，电源单元还包括掉电保护电路和后备电池电源，以保持RAM在外部 电源斯电后存储的内容不丢失。 第2页共10页
第 2 页 共 10 页 2）存储器 PLC 的存储器是用来存储 数据或程序的。存储器中的程序包括系统程序和应用程序。 3）I/O 接口电路 I/0（输入/接口）接口是 CPU 与现场 I/0 设备联系的桥梁。 输入接口接收和采集输入信号。数字量（或称开关量）输人接口用来接收从按钮、开关、 限位开关、接近开关、压力继电器等来的数字量输入信号；模拟量输入接口用来接收电位器、 测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。PLC 的输入接口电路见 图 6.2。 为防止各种干扰信号和高电压信号，输入接口一般要加光电耦合器进行隔离，图 6.2 中 VL2 就是光电耦合器。 现在以图 6.2 b)为例简要说明以下开关信号输入的原理：当外部开关打开时，光电耦合 器 VL2 中的发光二极管没有电流流过，光敏三极管处于结止状态，所以电路输出高电平到 PLC 内部电路。若外部开关关闭，大家可以看到：光电耦合器 VL2 中的发光二极管所在的 回路有电流流过，发光二极管驱动光敏三极管处于饱和导通状态，电路输出低电平到 PLC 内部电路。 刚才我们分析了输入接口电路，那么，输出接口电路将内部电路输出的弱电信号转换为 控制现场需要的强电信号输出，以驱动执行元件。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、 电磁铁、指示灯等开关量输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等连续控制的 执行装置。 PLC 的各种输出接口电路见图 6.3。输出接口电路分为继电器输出、晶体管输 出和晶闸管输出三种形式，目前，采用继电器输出方式较多。 4）编程器 编程器是用来输入和编辑用户程序，也可用来监视 PLC 运行时各编程元件的工作状态。 一般情况下只在程序输入、调试阶段和检修时使用，所以一台编程器可供多台 PLC 使用。 目前，还有一种使用较多的方式：在微机上运行专用的编程软件，通过串行通信口使微 机与 PLC 连接，用微机编写、修改程序，程序被编译后下载到 PLC，也可以将 PLC 中的程 序上传到计算机。 5）电源 电源的作用是把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。有的电源单元还向 外提供 24V 直流电源。电源单元还包括掉电保护电路和后备电池电源，以保持 RAM 在外部 电源断电后存储的内容不丢失
2.PLC软件 LC的载件分为系统款件和用户程序两大都分。系统软件由PC造商因化在机内， 用以拉制PC本身的运作。用户程序由P风C的使用者编制并输入，用于拉制外部被控对象 的运行。 1)系统状件 系统教件包括系统管理程序、用户指令解释程序及标准程序模块等。系统管理程序用于 管理、控制整个系统的运行， 2)用户程序 用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC的编程语言编制的应用程序，通过编程 器将其输入到P刊C内存中，川米实现各种挖制要求， 三，PLC的工作过程 PC的工作过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。LC的工作过程是 按这样三个阶段进行周期性循环扫描。如图65所示， 1)输入采样阶段 C在输入采样阶段，首先按顺序采样所有的输入喝子，并将输入点的状态或输入数 据存入内存中各对应的输入映象寄存卷，即输入侧新，随即关闭输入端口。接着进入程序执 行阶段。在程序执行阶段，即使输人状态有变化，输入陕象酱存器的内容也不会改变。输入 信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入采样阶段技读入。 2)程序执行阶段 在程序执行阶夜州C对用户程序顺序扫描，在执行每一条指令时，所需的输入信号的 状态可从输入陕象寄存器中读入，当前的输出状态从元件陕象寄存器读入，然后按程序进行 相的逻运算，运算结果再存入元件肤象寄存器中。所以对每一个元作(LC内部的输 出软维电器》来说，元件晚象寄存器的内容，会随着程序的执行过程面变化。 3)输出刷新阶段 当所有指令执行光毕，元件映象寄存器中所有输出雅电器的状老（接通/断开）在输出 刷新阶段转存到输出镜存器，并通过一定的方式输出，动外部负载，这才是C的实际 输出。 四、PC程序的表达方式 LC备有多种编程语言，供用户远用。由于LC是为在工业环境中应用而设计的，对 风C编程时可以不考虑其内部的复杂结构，也不必使用计算机的编程语言，而把PLC内部 第3页共0真
第 3 页 共 10 页 2、PLC 软件 PLC 的软件分为系统软件和用户程序两大部分。系统软件由 PLC 制造商固化在机内， 用以控制 PLC 本身的运作。用户程序由 PLC 的使用者编制并输入，用于控制外部被控对象 的运行。 1）系统软件 系统软件包括系统管理程序、用户指令解释程序及标准程序模块等。系统管理程序用于 管理、控制整个系统的运行。 2）用户程序 用户程序是用户根据现场控制的需要，用 PLC 的编程语言编制的应用程序，通过编程 器将其输入到 PLC 内存中，用来实现各种控制要求。 三、PLC 的工作过程 PLC 的工作过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。PLC 的工作过程是 按这样三个阶段进行周期性循环扫描，如图 6.5 所示。 1）输入采样阶段 PLC 在输入采样阶段，首先按顺序采样所有的输入端子，并将输入点的状态或输入数 据存入内存中各对应的输入映象寄存器，即输入刷新，随即关闭输入端口。接着进入程序执 行阶段。在程序执行阶段，即使输人状态有变化，输入映象寄存器的内容也不会改变。输入 信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入采样阶段被读入。 2）程序执行阶段 在程序执行阶段 PLC 对用户程序顺序扫描，在执行每一条指令时，所需的输入信号的 状态可从输入映象寄存器中读入，当前的输出状态从元件映象寄存器读入，然后按程序进行 相应的逻辑运算，运算结果再存入元件映象寄存器中。所以对每一个元件（PLC 内部的输 出软继电器）来说，元件映象寄存器的内容，会随着程序的执行过程而变化。 3）输出刷新阶段 当所有指令执行完毕，元件映象寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出 刷新阶段转存到输出锁存器，并通过一定的方式输出，驱动外部负载，这才是 PLC 的实际 输出。 四、PLC 程序的表达方式 PLC 备有多种编程语言，供用户选用。由于 PLC 是为在工业环境中应用而设计的，对 PLC 编程时可以不考虑其内部的复杂结构，也不必使用计算机的编程语言，而把 PLC 内部
看作是由许多“软维电器”等還辑部件组成的。 C中常用的偏程语言有梯形图、语句表（指令表）入，功能表图等， 1)梯形图编程 梯形图是各种PC通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。它直 观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。 如图67a)所示为三相异步电动机正反转控制的鞋电器控制电路。图6.7b)是采用PLC 控制三相异步电动枫正反转的外部接线图与等效梯形图。 ①梯形图按从上到下、从左到右顺序排列。最左边垂直线为输入母线，常开触点、常闭触 点的各种连接和线圈输出，形成一条水平的覆辑行，即梯级。元件在水平线上为度辑串联， 用垂直线连接的相邻水平线为逐辑并暖。 ②梯形图中仍然采用了“推电器”这一名称，但它们不是真正的物理推电器，面是鬥C内 部的编程元件，称为“软雅电器”，每一个编程元件与叫C元件映像器的一个存储单元对应， 当相应存销单元为“”时，表示雕电器线圈“通电”，动合触点闲合，动断触点断开。 ③梯形图是一种编程语言，其母线端无任何电源。为了便于理解，在梯形图中引入了一个 假想的电流，称为“能流”。“能流”在梯形图中只能从左向右单向流动。如图6.%)所示。 当常开触点100团合，就有一假想的“能流”从左向右依次经10.0的常开触点和1D2、10.1: Q0.1的常闭触点流入线圈Q00,这时，线圈QQ0接通并自保，其相应存储单元状态为“1”。 2)语句表编程 语句表又叫能指令表，在形式上类似于计算机汇编语言，它是用指令的助记符来编程的： 通常一条指令由步序号、助记符和元件号三部分组成。若干条指令组成的程序称为语句表程 序或指令表程序。 五、PIC指令与编程 可编程控制器的产品虽然众多，但工作原理和基本结构组成基本相同。在中国市场。德 国西门子公司生产的SMCS7系列以其结构繁凑、可靠性高、功能全等优点拥有很多的 用户.SIMATIC S7系列PL.C的机型有S7200,s2300,S7400,分别为S7系列的小、中、大 型叫C系饶，现在仅以S70系列P刊C为例，介绍小型PC系饶编程用的元器作与偏址， 指令系统、编程等C应用的基知识。 1.、s7200的编址 所谓编址，就是对输入/输出核块上的【/0点进行编码，以便程序执行时可以唯一地 识别每个1/0点。 第4页共10页
第 4 页 共 10 页 看作是由许多“软继电器”等逻辑部件组成的。 PLC 中常用的编程语言有梯形图、语句表（指令表）、功能表图等。 1）梯形图编程 梯形图是各种 PLC 通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。它直 观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。 如图 6.7a）所示为三相异步电动机正反转控制的继电器控制电路。图 6.7b）是采用 PLC 控制三相异步电动机正反转的外部接线图与等效梯形图。 ① 梯形图按从上到下、从左到右顺序排列。最左边垂直线为输入母线，常开触点、常闭触 点的各种连接和线圈输出，形成一条水平的逻辑行，即梯级。元件在水平线上为逻辑串联， 用垂直线连接的相邻水平线为逻辑并联。 ② 梯形图中仍然采用了“继电器”这一名称，但它们不是真正的物理继电器，而是 PLC 内 部的编程元件，称为“软继电器”。每一个编程元件与 PLC 元件映像器的一个存储单元对应， 当相应存储单元为“l”时，表示继电器线圈“通电”，动合触点闭合，动断触点断开。 ③ 梯形图是一种编程语言，其母线端无任何电源。为了便于理解，在梯形图中引入了一个 假想的电流，称为“能流”。“能流”在梯形图中只能从左向右单向流动。如图 6.7b）所示， 当常开触点 I0.0 闭合，就有一假想的“能流”从左向右依次经 I0.0 的常开触点和 I0.2、I0.1、 Q0.1 的常闭触点流入线圈 Q0.0，这时，线圈 Q0.0 接通并自保，其相应存储单元状态为“1”。 2）语句表编程 语句表又叫做指令表，在形式上类似于计算机汇编语言。它是用指令的助记符来编程的， 通常一条指令由步序号、助记符和元件号三部分组成。若干条指令组成的程序称为语句表程 序或指令表程序。 五、PLC 指令与编程 可编程控制器的产品虽然众多，但工作原理和基本结构组成基本相同。在中国市场，德 国西门子公司生产的 SIMATIC S7 系列以其结构紧凑、可靠性高、功能全等优点拥有很多的 用户。SIMATIC S7 系列 PLC 的机型有 S7-200,S7-300,S7-400，分别为 S7 系列的小、中、大 型 PLC 系统。现在仅以 S7-200 系列 PLC 为例，介绍小型 PLC 系统编程用的元器件与编址、 指令系统、编程等 PLC 应用的基础知识。 1 .、S7-200 的编址 所谓编址，就是对输入／输出模块上的 I／O 点进行编码，以便程序执行时可以唯一地 识别每个 I／O 点
1)数字量1/0点的编址。 数字量1/0点是以字长为单位，果用标志域目或Q)、字节号和位号(07共8位) 三部分的组成形式亲进行编址的。 例如：输入点I01中：1表示输入楼口，01表示0字节1号位输入：同样，使用QQ2表 示输出接口为0字节2号位输出 2)颅凯量1/0的织址， 模数量1/0是以字长(6位)为单位进行编址的。输入只能进行读操作，面输出只能 进行写操作。地址采用标志域(A!/AQ入、数据长度标志(W)以及字节地址(0-30之间 的十进制偶数)的组成形式进行编址。 如AN0,A1W2,,AW62,共有3边个模扳量输入点. 2、S7.200P1.C基本指令 S7200P刊C具有丰富的指令集，基本上可分为基本元素、标准指令以及特殊指令等。 基本元素包括逻辑操作指令，跳转操作以及装载操作和比较操作。标准指令是指定时功能， 计数功能、算术功能等指令。特殊指令可以满足诸如移位、循环，转换以及高速计数等复杂 功能，本节将介绍部分常用折令的梯形图符号、指令表达方式以及功能和用法，并附带相应 的指令应用示例。 1)二进制逻辑操作 ①D可装载常开触点（位操作）指令和LDN(装我常团触点（位“取反”操作）刀指令，它 总是位于一段逻辑的开始，而“与”A,“成”0，“非”指◆的功能是对该指令的操作 数与前面得到的逐朝结果做相应的逐辑运算。 如图6.10所示的宠辑操作指令功能是：当输入点1D.0与输入点10.1的状态都为1”时， Q0.0为“1：而输入点100或输入点101具要某一个为“1”状态，即可使Q02输出-1”. 注意：图中梯形图的右测是与之相应的语句表编程，同学们可以对愿梯形图一起学习。 ②ALD(块“与”转载)和OLD〔块“或”装载】 a)块的“与”操作指令LD。用于两个或两个以上的触点并联连接的电路之阿的串联， 称之为并联电路块的串联连接。 ALD指◆的应用示例如图丘1山所示。实例中，输入1与中间雅电墨M0.1并连，再与 输入10.2和中间电器M0.4的并连块申联起来。 块的“与”操作是将梯形图中以D起如的电路块与以D起始的电路串联起来。 b)块的“成”操作指◆OD。用于两个成两个以上的触点串联连接的电路之间的并联， 第5页共10页
第 5 页 共 10 页 1）数字量 I／O 点的编址。 数字量 I／O 点是以字长为单位，采用标志域（I 或 Q）、字节号和位号（0～7 共 8 位） 三部分的组成形式来进行编址的。 例如：输入点 I 0.1 中：I 表示输入接口，0.1 表示 0 字节 1 号位输入；同样，使用 Q 0.2 表 示输出接口为 0 字节 2 号位输出 2）模拟量 I／O 的编址。 模拟量 I／O 是以字长（16 位）为单位进行编址的。输入只能进行读操作，而输出只能 进行写操作。地址采用标志域（AI／AQ）、数据长度标志（W）以及字节地址（0~30 之间 的十进制偶数）的组成形式进行编址。 如 AIW0，AIW2，…，AIW62，共有 32 个模拟量输入点。 2、S7-200 PLC 基本指令 S7-200 PLC 具有丰富的指令集，基本上可分为基本元素、标准指令以及特殊指令等。 基本元素包括逻辑操作指令、跳转操作以及装载操作和比较操作。标准指令是指定时功能、 计数功能、算术功能等指令。特殊指令可以满足诸如移位、循环、转换以及高速计数等复杂 功能。本节将介绍部分常用指令的梯形图符号、指令表达方式以及功能和用法，并附带相应 的指令应用示例。 1） 二进制逻辑操作 ① LD[装载常开触点（位操作）]指令和 LDN〔装载常闭触点（位“取反”操作）〕指令,它 总是位于一段逻辑的开始，而“与” A 、“或” O 、“非”指令的功能是对该指令的操作 数与前面得到的逻辑结果做相应的逻辑运算。 如图 6.10 所示的逻辑操作指令功能是：当输入点 I0.0 与输入点 I 0.1 的状态都为“l”时， Q 0.0 为“l”；而输入点 I0.0 或输入点 I0.1 只要某一个为“l”状态，即可使 Q 0.2 输出“l”。 注意：图中梯形图的右测是与之相应的语句表编程，同学们可以对照梯形图一起学习。 ② ALD〔块“与”装载〕和 OLD〔块“或”装载 〕 a) 块的“与”操作指令 ALD。用于两个或两个以上的触点并联连接的电路之间的串联， 称之为并联电路块的串联连接。 ALD 指令的应用示例如图 6.11 所示。实例中，输入 I0.1 与中间继电器 M0.1 并连，再与 输入 I0.2 和中间继电器 M0.4 的并连块串联起来。 块的“与”操作是将梯形图中以 LD 起始的电路块与以 LD 起始的电路串联起来。 b) 块的“或”操作指令 OLD。用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联
称之为申联电路块的并联连接。 如图612所示的逐辑操作指令功能是：当输入点101与输入点102的状态都为“1“时 输出Q0.0为1：如果，输入点03和输入点104状态都为1“时，输出Q00为也“1”：， 块的“或”操作就是将棉形图中以LD起始的电路块和另外以D起始的电路块并暖起来。 注意：对于复桑的串并联关系可以多次使用D暖OD番令。 置位/复位指令s/R(Sct/Rcet) 置位/复位指令具有保特功旋当置位或复位条作满足时，输出状老保持为！或0，问 时，置位/复位指令还可设置位数。例如：SQ023是番对输出口从Q02开始的三位数 输出置位。该位数默认值为“1”. 图614所示为S/R指令应用，左边为梯形图，右边为相应的时序图，时序图表示各种 电平状态与时间的关系。实例中，当100,101都为低电平时，Q00保持原来的状老：当10.0 有一个高电平时，高电平的信号影响输出Q0.0的状态，Q00置位(S)为高电平：当10.1 有一个高电平时，高电平的信号影响输出Q0.0的状态，Q00复位(Rt》为低电平；当 10.0,10.1都为高电平时。写在后面的指◆优先影响Q0.0的状老。 ④边沿脉冲指令 边沿脉冲指令EU(Edge Up)指令在对应输入条件有一个上升沿时，产生一个宽度为 一个扫描网期的脉冲。数动其后面的输出线圈（扫描周期就是：C工作时，CPU对用户 程序作周期性循环扫描，所用的时间)；而边沿膝冲指令D(Edge Down)指令筹对应 输入条件有一个下降沿时，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后的输出线圈。 输入00有上升沿：触点(EU)产生一个扫描周期的时钟脉冲，M0.0线圈通电一个扫 描周期，M0.0常开触点闭合（一个扫描周期），使输出线圈Q0.0置位有效（输出线圈Q0.0-1), 并保持。 输入10.1有下降沿：触点(EU)产生一个扫描周期的时钟脉冲，财动输出线圈M0.1 通电一个扫描周期，M的.1常开触点团合（一个扫描四期），使输出线国Q0.0复位有效（输 出线圈Q0.0=0),并保持： 边沿脉冲指令在工程实我中具有非常重要的实用价值。 2、定时器指令 s7200系列PLC的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制，可以按照工作方式和 时间基准（时基）进行分类。时间基落又陈为定时精度和分辨率。 第6页共10真
第 6 页 共 10 页 称之为串联电路块的并联连接。 如图 6.12 所示的逻辑操作指令功能是：当输入点 I0.1 与输入点 I 0.2 的状态都为“l”时， 输出 Q 0.0 为“l”；如果，输入点 I0.3 和输入点 I0.4 状态都为“l”时，输出 Q 0.0 为也“l”； 。 块的“或”操作就是将梯形图中以 LD 起始的电路块和另外以 LD 起始的电路块并联起来。 注意：对于复杂的串并联关系可以多次使用 ALD 或 OLD 指令。 ③ 置位／复位指令 S／R（Set／Reset） 置位／复位指令具有保持功能, 当置位或复位条件满足时，输出状态保持为 l 或 0。同 时，置位／复位指令还可设置位数，例如：S Q0.2 ,3 是指对输出口从 Q 0.2 开始的三位数 输出置位。该位数默认值为“1”。 图 6.14 所示为 S／R 指令应用，左边为梯形图，右边为相应的时序图，时序图表示各种 电平状态与时间的关系。实例中，当 I0.0、I0.1 都为低电平时，Q0.0 保持原来的状态；当 I0.0 有一个高电平时，高电平的信号影响输出 Q0.0 的状态， Q0.0 置位（Set）为高电平；当 I0.1 有一个高电平时，高电平的信号影响输出 Q0.0 的状态， Q0.0 复位（ Reset ）为低电平； 当 I0.0、I0.1 都为高电平时，写在后面的指令优先影响 Q0.0 的状态。 ④ 边沿脉冲指令 边沿脉冲指令 EU（Edge Up）指令在对应输入条件有一个上升沿时，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圈（扫描周期就是：PLC 工作时，CPU 对用户 程序作周期性循环扫描，所用的时间 ） ；而边沿脉冲指令 ED （Edge Down）指令则对应 输入条件有一个下降沿时，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后的输出线圈。 输入 I0.0 有上升沿：触点（EU）产生一个扫描周期的时钟脉冲，M0.0 线圈通电一个扫 描周期，M0.0 常开触点闭合（一个扫描周期），使输出线圈 Q0.0 置位有效（输出线圈 Q0.0=1）， 并保持。 输入 I0.1 有下降沿：触点（EU）产生一个扫描周期的时钟脉冲，驱动输出线圈 M0.1 通电一个扫描周期，M0.1 常开触点闭合（一个扫描周期），使输出线圈 Q0.O 复位有效（输 出线圈 QO.O=O），并保持。 边沿脉冲指令在工程实践中具有非常重要的实用价值。 2、定时器指令 S7-200 系列 PLC 的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制，可以按照工作方式和 时间基准（时基）进行分类。时间基准又称为定时精度和分辨率
1)分类 S7-200PLC按工作方式分为三种类型的定时器：通电延时定时器TON(On DelayTim), 断电延时定时器TOF(Ofr Delay Timer)和保持型通电延时定时器TONR(Retentive On Delay Tmer),按属时基基准，定时器又可分为1s,10ms,100ms三种类型， 2)使川方法 ①通电延时型(TON)。通电延时型定时墨应用示例如图6.19所示。从梯形图结合时序 图分析：当输入0.2为高电平，使能璃(N)输入有效，定时器开始计时，当前值从0开 始递增。大于域等于预置植(PT)时，定时馨输出状态位置1，本例中，模置值(PT)为 300,T33的分髯率为10s.所以定时为3秒。当前预置值(PT)的最大值为32767。最后 注意：使能端(N)无效时，T33定时器复位即为低电平。 ②有记忆通电运时型《TONR)。当定时器输入端有效时，定时器开始递增计数，当前值 大于成等于预置值《PT)时。输出状态位置。注意：与通电延时型定时器不阿之处在于， 输入端无效时，当前值保特（记忆），使能璃(N)再次接通有效时，在原记忆值的基建上 递增计时。 有记忆通电延时型(TON)定时器采用线圈的复位指令(R)进行复位操作，当复位 线圈有效时，定时器当前值清0，输出状态位置0 3)型用定时器指令应注意的几个问题。 ①一个定时器号不能同时用作断电延时定时器TOF和通电廷时定时器TON粉令。 ②使用复位番令R对定时器复位后，定时墨位为0，定时器当前值为0。 ③TONR指令具能通过复位指令进行复位操作。 3、计数器指令 计数器是对输入璃的林冲进行计数。S7-200PC有三种类型的计数器：增计数器CTU (Count Up、减计数器CTD(Count Down)和增/或计数器CTUD(Count Up/Down). 1)使川方法 ①增计数器CTU 当复位输入端R为0时，计数器计数有效：当增计数输入端CU有上升沿输入时，计 数值加1，计数墨作递增计数，当计爱器当前值等于或大于设定值V时，该计数器位为1， 计数至最大值32767时停止计数。复位输入端R为1时，计数器被复位，计数器位为0，并 且当前值被清零， 增计数器指令应用示例如图627所示。当C20的计题输入端102有上升沿输入时，C20 第7页共10页
第 7 页 共 10 页 1）分类 S7-200 PLC按工作方式分为三种类型的定时器：通电延时定时器TON（On DelayTimer）、 断电延时定时器 TOF（Off Delay Timer）和保持型通电延时定时器 TONR（Retentive On Delay Timer），按照时基基准，定时器又可分为 1 ms、10 ms、100 ms 三种类型， 2）使用方法 ① 通电延时型（TON）。通电延时型定时器应用示例如图 6.19 所示。从梯形图结合时序 图分析：当输入 I0.2 为高电平，使能端（IN）输入有效，定时器开始计时，当前值从 0 开 始递增，大于或等于预置值（PT）时，定时器输出状态位置 l，本例中，预置值（PT）为 300，T33 的分辩率为 10ms,所以定时为 3 秒。当前预置值（PT）的最大值为 32 767。最后 注意：使能端（IN）无效时，T33 定时器复位即为低电平。 ② 有记忆通电延时型（TONR）。当定时器输入端有效时，定时器开始递增计数，当前值 大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置 l。注意：与通电延时型定时器不同之处在于， 输入端无效时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上 递增计时。 有记忆通电延时型（TONR）定时器采用线圈的复位指令（R）进行复位操作，当复位 线圈有效时，定时器当前值清 0，输出状态位置 0 3）应用定时器指令应注意的几个问题。 ① 一个定时器号不能同时用作断电延时定时器 TOF 和通电延时定时器 TON 指令。 ② 使用复位指令 R 对定时器复位后，定时器位为 0，定时器当前值为 0。 ③ TONR 指令只能通过复位指令进行复位操作。 3、计数器指令 计数器是对输入端的脉冲进行计数。S7-200PLC 有三种类型的计数器：增计数器 CTU （Count Up）、减计数器 CTD（（Count Down）和增／减计数器 CTUD（（Count Up／Down）。 1）使用方法 ① 增计数器 CTU 当复位输入端 R 为 0 时，计数器计数有效；当增计数输入端 CU 有上升沿输入时，计 数值加 1，计数器作递增计数，当计数器当前值等于或大于设定值 PV 时，该计数器位为 1， 计数至最大值 32767 时停止计数。复位输入端 R 为 1 时，计数器被复位，计数器位为 0，并 且当前值被清零。 增计数器指令应用示例如图 6.27 所示。当 C20 的计数输入端 I0.2 有上升沿输入时，C20
计数值加1，当C20当前值等于或大于3时，C20计数器位为，复位输入端03为1时， C20计数器位为0，并且当前值棱清零。 ②减计数器CTD 当装载输入端D为1时，计数器位为0，并把设定植V装入当前值寄存卷中，当装 载输入璃D为0时，计数器计数有效：当减计数输入璃CD有上升沿输入时，计数器从设 定值开始作递诚计数，直至计数器当前值等于0时，停止计数，同时计数器位核置位， 减计数器指令编程的例子如图628所示。装载输入端103为1时，C4计数酒位为0，并把 设定值4装入当前值寄存器中。当03端为0时，计数器计数有效：当计数输入端02有 上升丹沿输入时，C4从4开始作远域计数。直至计数器当前值等于0时，停止计数，同时C4 计数渴位核置1。 2)注意事项： ①在一个程序中，同一计数器号不要重复使用，更不可分配给几个不同类型的计数器。 ②用复位指令R复位计数器时，计数器位被复位，并且当前值清零。 团除了常数外，还可以用VW、IW、QW、MW、AC等存销器内的数值作为设定值. 大、示例 三、简答思 1、最初，可编程控制馨是用米替代哪些传统电器的？目前它一般用米实现数控机床是娜些 控制功能： 答传统的继电接触器控制具有结构商单，易于掌握、价格便直等促点。在工业生产中应用 其广。但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是传统的雕电 器一找触器控制采用的是因定接线方式，一且生产过程有所变动，就得重新设计找路和连线 安装，不利于产品的更新换代，目前大都用可编程控制器取代。 可编程控制器用棠实现控制数控机床的主拍起/停、赖刀，冷却液开/停等辅助控制功 能. 2、LC的硬件由哪几部分组成？ 答：刊C内部硬件由中央处理单元(CU)、存储器、输入输出接口、编程器、电源等几部 分组成。 3、可编程序控制器的主要特点有事些？ 答：①可靠性高、抗干扰力强 工业生产一股对控制设备的可靠性有很高的要求：要能够在恶劣的环境中可意地工作，粒 第8页共10页
第 8 页 共 10 页 计数值加 1，当 C20 当前值等于或大于 3 时，C20 计数器位为 l。复位输入端 I0.3 为 1 时， C20 计数器位为 0，并且当前值被清零。 ② 减计数器 CTD 当装载输入端 LD 为 1 时，计数器位为 0，并把设定值 PV 装入当前值寄存器中。当装 载输入端 LD 为 0 时，计数器计数有效；当减计数输入端 CD 有上升沿输入时，计数器从设 定值开始作递减计数，直至计数器当前值等于 0 时，停止计数，同时计数器位被置位。 减计数器指令编程的例子如图 6.28 所示。装载输入端 I0.3 为 1 时，C4 计数器位为 0，并把 设定值 4 装入当前值寄存器中。当 I0.3 端为 0 时，计数器计数有效；当计数输入端 I0.2 有 上升沿输入时，C4 从 4 开始作递减计数，直至计数器当前值等于 0 时，停止计数，同时 C4 计数器位被置 1。 2）注意事项： ① 在一个程序中，同一计数器号不要重复使用，更不可分配给几个不同类型的计数器。 ② 用复位指令 R 复位计数器时，计数器位被复位，并且当前值清零。 ③ 除了常数外，还可以用 VW、IW、QW、MW、AC 等存储器内的数值作为设定值。 六、示例 三、简答题 1、最初，可编程控制器是用来替代哪些传统电器的？目前它一般用来实现数控机床是哪些 控制功能？ 答：传统的继电接触器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应用 甚广。但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是传统的继电 器—接触器控制采用的是固定接线方式，一旦生产过程有所变动，就得重新设计线路和连线 安装，不利于产品的更新换代，目前大都用可编程控制器取代。 可编程控制器用来实现控制数控机床的主轴起／停、换刀、冷却液开／停等辅助控制功 能。 2、PLC 的硬件由哪几部分组成？ 答：PLC 内部硬件由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出接口、编程器、电源等几部 分组成。 3、可编程序控制器的主要特点有哪些？ 答：① 可靠性高、抗干扰能力强 工业生产一般对控制设备的可靠性有很高的要求：要能够在恶劣的环境中可靠地工作，控
制设备应具有很强的抗干扰能力。 ②控制系统构成简单、通用性强 PC是一种存储程序控制器，其输入和输出设备与继电接触器控制系统类以，但它们 可直接选接在风C的O端. ③编程简单、使用、维护方梗 编程简单是PC优于微机的另一特点。P四C的设计宗首之一是方便使用，目前大多数的 刊C均可采用与实际电路接线图非常接近的梯形图编程，这种编程语言形象直观，易于拿 晁，只要具有一定电工和工艺知识的人就可在短时间内学会。 ④组合方便、功陵强、应用范围广 现代的P叫C不仅具有逻烟运算、定时、计数，步进等功能，而且还修完成AD(棱拟量/ 数字量)、DA(数字量/榄拟量)转换，数字运算和数据处理以及通信联网，生产过程控制 等。 @体积小，重量轻、功耗低 PC采用了半导体集成电路，外形尺寸很小，重量轻，同时功耗也很低。空载功耗约12W。 4、LC的程序是用什么方式表达的？ 答：刊C备有多种编程语言，供用户选用。由于四C是为在工业环境中应用而设计的，对 风C编程时可以不考虑其内部的复杂结构，也不必使用计算机的编程语言，而把PLC内都 看作是由许多软继电器等逻辑邻件粗成的，利用PC所提供的编程语言，按属用户不同 的控制任务和要求编制不月的应用程序，这就是四C的应用程序设计。 5、叫C中常用的偏程语言有哪些？ 答：①梯形图偏程 梯形图是各种C通用的一种图形编程语言，在形式上类似于鞋电墨控制电路。它直 观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。 2语句表编程 语句表又叫做指令表，在形式上类似于计算机汇编语言，它是用指令的助记符来编程的， 通常一条指令由步序号、助记符和元件号三部分组成。 6、S7-200PL.C基本指令举例 二进制逻辑操作 说明：下图中。左边为梯形图输程表达方式，右边为语句表编程表达方式 第9页共0真
第 9 页 共 10 页 制设备应具有很强的抗干扰能力。 ② 控制系统构成简单、通用性强 PLC 是一种存储程序控制器，其输入和输出设备与继电接触器控制系统类似，但它们 可直接连接在 PLC 的 I/O 端。 ③ 编程简单、使用、维护方便 编程简单是 PLC 优于微机的另一特点。PLC 的设计宗旨之一是方便使用，目前大多数的 PLC 均可采用与实际电路接线图非常接近的梯形图编程，这种编程语言形象直观，易于掌 握，只要具有一定电工和工艺知识的人就可在短时间内学会。 ④ 组合方便、功能强、应用范围广 现代的 PLC 不仅具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能，而且还能完成 A/D（模拟量/ 数字量）、D/A（数字量/模拟量）转换，数字运算和数据处理以及通信联网、生产过程控制 等。 ⑤ 体积小、重量轻、功耗低 PLC 采用了半导体集成电路，外形尺寸很小，重量轻，同时功耗也很低，空载功耗约 l.2W。 4、PLC 的程序是用什么方式表达的？ 答： PLC 备有多种编程语言，供用户选用。由于 PLC 是为在工业环境中应用而设计的，对 PLC 编程时可以不考虑其内部的复杂结构，也不必使用计算机的编程语言，而把 PLC 内部 看作是由许多“软继电器”等逻辑部件组成的。利用 PLC 所提供的编程语言，按照用户不同 的控制任务和要求编制不同的应用程序，这就是 PLC 的应用程序设计。 5、PLC 中常用的编程语言有哪些？ 答：① 梯形图编程 梯形图是各种 PLC 通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。它直 观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。 ② 语句表编程 语句表又叫做指令表，在形式上类似于计算机汇编语言。它是用指令的助记符来编程的， 通常一条指令由步序号、助记符和元件号三部分组成。 6、S7-200 PLC 基本指令举例 二进制逻辑操作 说明：下图中，左边为梯形图编程表达方式，右边为语句表编程表达方式
LD10.0 A10.1 10.0 90,2 =90.0 LD10.0 010.1 =Q0.2 图6.10装载位操作指令的应用示例 知图610所示的逻辑操作指令功能是：当输入点100与输入点10.1的状老都为1“（即 接通状态)时，输出Q00为1”，上面的输入点00与输入点1Q1的逻辑关系为与”：而 输入点00或输入点01只要某一个为状态，即可使Q02输出，这时输入点00与 输入点【0.1的正辑关系为或。 I0,4 10.5 00.4 LD I O.4 H I0.5 LD I 0.6 10.6 I 0.T AI0.7 OLD =g0.4 11.0 11.1 91.0 HH 1D11.0 11.2 11.2 I1.3 LD 11,1 011,$ ALD 91.0 图6.13复染逐辑关系及程序表达方法 例61：分析图613左图所示的梯形图，写出对应的指令表。分析：图613所示的程序 中第一段为“或”装载关系，第二段灯与”装载关系。也就是说：第一段的OLD指令把两个 申联环节并联“起来，而第二段的山D指◆把两个并联环节“串联”起米。 请多提空贵意见： 第10项共10页
第 10 页 共 10 页 图 6.10 装载位操作指令的应用示例 如图 6.10 所示的逻辑操作指令功能是：当输入点 I0.0 与输入点 I 0.1 的状态都为“1”（即 接通状态）时，输出 Q 0.0 为“l”，上面的输入点 I0.0 与输入点 I 0.1 的逻辑关系为“与” ；而 输入点 I0.0 或输入点 I0.1 只要某一个为“l”状态，即可使 Q 0.2 输出“l”，这时输入点 I0.0 与 输入点 I 0.1 的逻辑关系为“或” 。 图 6.13 复杂逻辑关系及程序表达方法 例 6-1：分析图 6.13 左图所示的梯形图，写出对应的指令表。分析：图 6.13 所示的程序 中第一段为“或”装载关系，第二段为“与”装载关系。也就是说：第一段的 OLD 指令把两个 串联环节“并联”起来，而第二段的 ALD 指令把两个并联环节“串联”起来。 请多提宝贵意见！