項目一認識PLC【項目導讀】可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，廣泛應用于工業(yè)環(huán)境的自動控制系統(tǒng)中。本章主要介紹繼電器-接觸器控制系統(tǒng)和PLC的產(chǎn)生、定義、特點、分類、應用和發(fā)展趨勢等基礎知識，以及S7-200SMART系列PLC。【學習目標】

了解繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的原理、特點。

了解PLC的產(chǎn)生、定義、特點、分類、應用和發(fā)展趨勢等基礎知識。

認識和理解PLC的基本組成、編程語言，深刻理解并熟練掌握PLC的內部等效電路及工作過程。

認識S7-200SMART系列PLC，掌握不同型號CPU模塊的特點、應用場合?！舅刭|目標】

培養(yǎng)自主學習新知識、新技能的主動性和意識。

培養(yǎng)通過網(wǎng)絡搜集資料、獲取相關知識和信息的能力。

培養(yǎng)與人溝通的基本能力。

培養(yǎng)工程意識（如安全生產(chǎn)意識、質量意識、經(jīng)濟意識和環(huán)保意識等）。

培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神。【思維導圖】目錄01繼電器-接觸器控制系統(tǒng)02PLC的產(chǎn)生及定義03PLC的特點及分類05PLC的基本組成04PLC的應用及發(fā)展趨勢06PLC的編程語言07PLC的內部等效電路及工作過程08S7-200SMART系列PLC簡介繼電器-接觸器控制系統(tǒng)01以小型三相異步電動機啟?？刂茷槔豪^電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎交流接觸器接觸器由電磁機構（線圈、鐵心、銜鐵）、觸點系統(tǒng)（主觸點、輔助觸點）、滅弧狀置和其他部件組成。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎01全壓啟停控制電路通過控制接觸器線圈的通斷實現(xiàn)電動機的啟動和停止，接觸器主觸點控制電動機電源，熱繼電器提供過載保護。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎02延時啟?？刂齐娐吩诨究刂齐娐坊A上增加延時繼電器，實現(xiàn)電動機的延時啟動和停止，延時繼電器的延時觸點控制接觸器線圈?？刂齐娐贩治鲎枣i觸點保持接觸器線圈得電，實現(xiàn)電動機持續(xù)運行，按鈕松開后仍保持運行狀態(tài)，同時提供失壓保護，防止電源恢復時電動機自行啟動。這兩個簡單控制電路的輸入設備和輸出設備相同，即都是通過啟動按鈕SB2和停止按鈕SB1控制接觸器的線圈，但因為控制要求發(fā)生了變化，所以控制電路必須重新設計并重新配線安裝。自鎖與失壓保護控制電路設計繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的局限性系統(tǒng)采用機械觸點，可靠性較低，檢修困難，控制要求改變時需重新接線，工作量大，成本高。硬接線與靈活性隨著技術發(fā)展，如PLC等新型控制裝置出現(xiàn)，提供更可靠、靈活和節(jié)能的控制方案，簡化系統(tǒng)設計和維護?？刂葡到y(tǒng)的進化PLC的產(chǎn)生及定義02PLC的產(chǎn)生體積大、耗能多、可靠性不高，需新型控制系統(tǒng)替代。繼電器控制系統(tǒng)局限01GM公司提出十大條件，強調可靠性、靈活性與成本競爭力。新型控制器需求021968年，GM尋求更高效控制器，推動新型工業(yè)控制器研發(fā)。PLC的誕生背景03041969年第一臺PLC面世，滿足編程、維修、成本與性能等要求。PLC研制成功從邏輯控制到多功能，廣泛應用于全球工業(yè)控制，成為自動化裝置主力。PLC發(fā)展與應用05PLC的定義1987年IEC標準定義PLC為工業(yè)環(huán)境下應用的電子裝置，具有可編程存儲器，執(zhí)行邏輯、控制、計數(shù)等操作，并能通過數(shù)字或模擬方式控制各種過程。PLC的國際電工委員會定義設計用于工業(yè)環(huán)境，具有抗干擾能力，適應性強，功能可擴展，早期主要替代繼電器控制系統(tǒng)。PLC的特性從“可編程邏輯控制器”到“可編程控制器”，增加了對模擬量的控制，功能超越了邏輯控制。PLC的演變PLC的特點及分類03PLC的特點現(xiàn)代PLC采用工業(yè)級元器件與軟件抗干擾措施，確保在惡劣環(huán)境中高度可靠且能自我診斷故障。01PLC編程語言多樣，梯形圖直觀易懂，深受電氣技術人員喜愛，功能圖語言使編程更便捷。02PLC產(chǎn)品功能多樣，模塊化設計便于組合擴展，適應不同規(guī)模和需求的控制系統(tǒng)。03PLC接線簡單，通過模擬調試和故障指示裝置，實現(xiàn)便捷的調試維修。04可靠性高，抗干擾能力強編程方便，操作性強功能完善，應用靈活使用簡單，調試維修方便PLC的分類PLC按I/O點數(shù)和存儲容量分為小型、中型、大型，功能上分為低檔、中檔、高檔機，大型機通常屬于高檔機。按應用規(guī)模和功能分類PLC按硬件結構分為整體式、模塊式和疊裝式。整體式緊湊、價格低，常用于小型系統(tǒng)；模塊式靈活、便于擴展，適合中大型系統(tǒng)；疊裝式結合兩者優(yōu)點。按硬件的結構形式分類PLC的應用及發(fā)展趨勢04PLC的應用PLC廣泛用于順序控制，替代繼電器，涉及單機、多機群、自動化流水線，如注塑、印刷、裝配等領域。順序控制PLC通過專用指令或模塊控制運動，實現(xiàn)多軸位置控制，常用于機械、機床、機器人和電梯等領域的運動控制。運動控制PLC通過模擬量模塊進行A/D、D/A轉換，實現(xiàn)PID閉環(huán)控制，廣泛應用于各工業(yè)設備中。過程控制PLC的應用PLC能進行數(shù)據(jù)采集、分析和處理，可與參考值比較，傳輸?shù)狡渌O備，或制表打印，是工業(yè)數(shù)據(jù)處理的核心工具。數(shù)據(jù)處理PLC通過通信與計算機等設備連接，構成分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)信息交換和自動化網(wǎng)絡。通訊和聯(lián)網(wǎng)PLC的發(fā)展趨勢01微小型化：體積更小、速度更快，面向中小型工業(yè)控制，實現(xiàn)機電一體化和家庭自動化。微小型化02大型PLC向大存儲、高速度、高I/O點數(shù)發(fā)展，強化網(wǎng)絡通信能力，構建工廠自動化控制系統(tǒng)。大型網(wǎng)絡化03開發(fā)智能模塊以滿足特殊功能需求，如模糊控制、語言處理等，融合控制與管理功能。智能化04PLC成為工業(yè)控制主要手段，與機器人技術、CAD/CAM技術并列，支撐現(xiàn)代大生產(chǎn)自動化需求。支撐自動化PLC的基本組成05PLC硬件結構CPU包括控制器、運算器和寄存器，集成在單一芯片，通過總線與內存、I/O接口等連接。CPU組成常見8位、16位或32位單片機，專用CPU提供更強處理能力，處理信息量大，運算速度快。如FX2N系列采用16位8096單片機。CPU類型與性能作為PLC核心，執(zhí)行用戶程序，處理輸入/輸出，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，診斷故障，進行數(shù)據(jù)運算與控制。CPU功能接收并存儲用戶程序，實時接收輸入設備狀態(tài)，執(zhí)行控制任務，更新輸出設備，實現(xiàn)高效控制。CPU在PLC中的應用存儲器系統(tǒng)程序存儲器包含管理、用戶指令解釋和標準程序模塊，控制PLC運行，影響其性能。系統(tǒng)程序存儲器01用戶程序存儲器用于存放用戶針對控制任務編寫的程序，可選用RAM、EPROM或EEPROM，目前常使用閃速存儲器，掉電數(shù)據(jù)不丟失。用戶程序存儲器02工作數(shù)據(jù)存儲器存儲用戶程序中的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)，包含元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表，用于存儲開關量、內部器件狀態(tài)、變量參數(shù)值等信息。工作數(shù)據(jù)存儲器03輸入接口電路I/O接口電路PLC通過輸入單元可實現(xiàn)將不同輸入電路的電平進行轉換，轉換成PLC所需的標準電平供PLC進行處理。接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關、按鈕、傳感器等。PLC輸入電路通常有三種類型：①直流(12～24)V輸入、②交流(100～120)V輸入與交流(200～240)V輸入③交直流(12～24)V輸入。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉換成數(shù)字信號送入主機。

直流輸入接口電路

交流輸入接口電路

交直流輸入接口電路輸出接口電路作用：將主機向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。三種形式：繼電器——既可接直流負載，也可接交流負載 雙向晶閘管——能接交流負載 晶體管——只能接直流負載I/O接口電路雙向晶閘管

晶體管輸出電路

晶閘管輸出電路

繼電器輸出電路電源在外部電源故障時，使用鋰電池作為后備電源，保護PLC內部程序和數(shù)據(jù)不丟失。對外部電源要求不高，能提供直流24V穩(wěn)壓電源供外部傳感器使用，確保PLC正常工作。轉換交流電為內部組件所需的直流電，內置穩(wěn)壓措施，可接受電源電壓-15%～10%的偏差。PLC穩(wěn)壓電源模塊電源模塊功能電源保護機制外部設備編程器用于輸入PLC用戶程序，可檢查、修改程序，實現(xiàn)人機對話。分為簡易型和智能型，智能型支持圖形編程和脫機編程。編程器PLC可配存儲器卡、EPROM寫入器等外部設備，實現(xiàn)多功能擴展與數(shù)據(jù)交互。其他外部設備PLC的編程語言06PLC的軟件系統(tǒng)軟件包含系統(tǒng)的管理程序、用戶指令的解釋程序以及一些供系統(tǒng)調用的專用標準程序塊等。系統(tǒng)軟件在用戶使用PLC之前就已裝入計算機內，并永久保存，在各種控制工作中不需要更改。系統(tǒng)軟件應用軟件又稱為用戶軟件或用戶程序，是由用戶根據(jù)控制要求采用PLC專用的程序語言編制的應用程序，以實現(xiàn)所需的控制目的。目前常用的PLC編程語言有梯形圖程序、指令表程序、狀態(tài)轉移圖、邏輯功能圖及高級語言等。應用軟件PLC的編程語言圖形化編程語言，源自繼電器控制，結合微型計算機，功能超越傳統(tǒng)電路。梯形圖程序概念兩者皆可控制三相電機正轉自鎖，梯形圖更靈活，體現(xiàn)微型計算機優(yōu)勢。與繼電器電路比較簡化電路，加入強效指令，易編程，實現(xiàn)復雜控制，廣泛應用于PLC。編程特點遵循一定規(guī)則，各廠家略有差異，但基本結構和原則保持一致。編程規(guī)則01020304梯形圖程序PLC的編程語言梯形圖程序PLC的編程語言梯形圖其他編程語言語句表直觀簡便，因具有類似電氣控制原理圖的結構而易于理解，但面對復雜控制過程時對設計人員編程經(jīng)驗的依賴性比較高。類似匯編語言，每控制功能由語句組成，便于實現(xiàn)復雜邏輯。順序功能圖適用于流程性控制任務。功能塊圖：在實踐中使用較少。結構文本：具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理等功能。PLC的內部等效電路及工作過程07PLC的內部等效電路繼電器-接觸器控制系統(tǒng)輸入設備如按鈕、開關通過輸入端子連接，輸出設備如接觸器線圈通過輸出端子連接。PLC輸入與輸出部分輸入部分包括按鈕、開關、傳感器，通過輸入接口與PLC連接。輸出部分有接觸器、信號燈等，通過輸出接口與PLC相連。內部電路等效PLC的程序控制可等同于內部繼電器、接觸器組成的電路，其中輸入COM端為24V電源負端，輸出COM端接用戶負載電源。PLC的工作過程PLC有兩種工作模式，即運行（RUN）模式與停止（STOP）模式PLC的工作過程輸入采樣階段輸出刷新階段CPU按先左后右、先上后下的步序對語句逐句掃描執(zhí)行，更新輸出映像寄存器。程序執(zhí)行階段PLC掃描輸入端子的狀態(tài)，存入內存的輸入映像寄存器中，為后續(xù)程序執(zhí)行準備。CPU將輸出繼電器狀態(tài)存入鎖存器，經(jīng)隔離電路驅動外部負載，完成一個掃描周期。PLC的工作過程PLC的工作特點PLC采用循環(huán)掃描工作方式，從第1條指令開始按順序執(zhí)行，不斷重復此過程，每次掃描時間稱為掃描周期。循環(huán)掃描工作方式PLC采用“串行”的循環(huán)掃描工作方式，與微型計算機的并行運行和繼電器控制的即時動作方式不同。與其他控制系統(tǒng)工作方式區(qū)別S7-200SMART系列PLC簡介08PLC的軟件順序功能圖適用于流程性控制任務，在編程中具有上手簡單、邏輯清晰、化繁為簡的效果。功能塊圖以布爾邏輯運算的“與”“或”“非”等功能指令進行編程，但在實踐中使用較少。結構文本是一種類似于C語言、Pascal語言的高級編程語言，具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報表打印等功能，使用更為廣泛，功能更強，在復雜控制任務編程方面已取代語句表。S7-200SMART系列PLC的部分型號支持RS-485或以太網(wǎng)通信，有標準型和經(jīng)濟型（有的地方也稱“緊湊型”）兩種類型、多種不同的型號供選擇，此外更有多種特殊功能模塊提供給不同客戶。1.CPU模塊CPU模塊的型號第一個字母表示產(chǎn)品線：經(jīng)濟型（C）或標準型（S）01第二個字母表示輸出類型繼電器輸出型（R）或晶體管輸出型（T）02數(shù)字表示總板載數(shù)字量I/O計數(shù)元03后的小寫字母“s”表示新的經(jīng)濟型號04有SR/ST標準型和CR經(jīng)濟型兩種類型，包括14個型號：CR20s、CR30s、CR40s、CR60s、CR40、CR60、SR20、ST20、SR30、ST30、SR40、ST40、SR60、ST60。CPU模塊的外部端子接線CPU模塊的外部端子接線數(shù)字量輸出有兩種方式，即晶體管輸出和繼電器輸出，接線方式如圖所示：2.信號板只有標準型CPU支持信號板安裝。型號規(guī)格功能描述SBDT042DI/2DO晶體管輸出提供額外的數(shù)字量I/O擴展，支持2路數(shù)字量輸入和2路數(shù)字量場效應晶體管輸出SBAE011AI提供額外的模擬量輸入擴展，支持1路模擬量輸入，量程為±10V、±5V、±2.5V或0～20mA，電壓模式分辨率為11位+符號位，電流模式分辨率為11位，滿量程對應的數(shù)字量分別為?27648～27648和0～27648SBAQ011AO提供額外的模擬量輸出擴展，支持1路模擬量輸出，電壓輸出范圍為±10V，電流輸出范圍為0～20mA，對應的數(shù)字量范圍分別為?27648～27648和0～27648SBCM01RS-232/RS-485提供額外的RS-232或RS-485串行接口，在組態(tài)和使用時只能選擇其中一種，通過編程軟件設置接口類型SBBA01實時時鐘保持支持普通的CR1025紐扣電池，能斷電保持時鐘運行約1年3.數(shù)字量擴展模塊數(shù)字量輸入模塊（如EMDE08、EMDE16）、數(shù)字量輸出模塊（如EMDR08、EMDT08、EMQR16、EMQT16）、數(shù)字量I/O模塊（如EMDR16、EMDT16、EMDR32、EMDT32）型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)輸入方式輸出方式電流消耗/mADC5VDC24VEMDE0880漏型/源型—105每點輸入4EMDE16160漏型/源型—105每點輸入4EMDR0808—繼電器12011EMDT0808—晶體管（源型）120—EMQR16016—繼電器110150（所有繼電器開啟）EMQT16016—晶體管（源型）12050EMDR1688漏型/源型繼電器145每點輸入4EMDT1688漏型/源型晶體管（源型）145每點輸入4EMDR321616漏型/源型繼電器180每點輸入4EMDT321616漏型/源型晶體管（源型）185每點輸入44.模擬量擴展模塊S7-200SMART系列PLC有9種型號的模擬量擴展模塊：型號描述型號描述EMAE044通道模擬量輸入EMAM064通道模擬量輸入/2通道模擬量輸出EMAE088通道模擬量輸入EMAR022通道模擬量輸入EMAQ022通道模擬量輸出EMAR044通道模擬量輸入EMAQ044通道模擬量輸出EMAT044通道模擬量輸入EMAM032通道模擬量輸入/1通道模擬量輸出——5.其他模塊EMDP01PM207EMDP01模塊的接口數(shù)量為1，采用RS-485接口，支持Profibus-DP和MPI協(xié)議，傳輸速率從9.6kbit/s到12Mbit/s自動設置，傳輸距離隨著傳輸速率的提高而縮短。PM207模塊的額定電壓為AC120V/230V，輸入電壓寬范圍自調節(jié)AC85～264V，可提供3A、5A、10A的輸出電流。謝謝項目二PLC編程元件和基本邏輯指令應用【項目導讀】編程元件是PLC的重要元素，是各種指令的操作對象?；具壿嬛噶钍荘LC中應用十分頻繁的指令，是程序設計的基礎。本項目主要介紹三菱FX3U系列PLC的編程元件和基本邏輯指令及其編程使用。【學習目標】認識和理解PLC的編程元件如I/O繼電器、定時器、計數(shù)器等的功能和工作原理，深刻理解并熟練掌握PLC基本邏輯指令的編程應用。根據(jù)特定的控制任務要求繪制PLC電氣原理圖，完成簡單的PLC控制系統(tǒng)設計。綜合應用基本邏輯指令進行簡單、中等及復雜的PLC控制系統(tǒng)設計，包括控制要求分析、擬定控制方案、繪制PLC電氣原理圖、設計梯形圖程序并完成接線調試等。【素質目標】

培養(yǎng)團隊協(xié)作意識、創(chuàng)新意識和嚴謹求實的科學態(tài)度。

培養(yǎng)與人溝通的基本能力。

培養(yǎng)自主學習新知識、新技能的主動性和意識。

培養(yǎng)工程意識（如安全生產(chǎn)意識、質量意識、經(jīng)濟意識和環(huán)保意識等）。

培養(yǎng)通過網(wǎng)絡搜集資料、獲取相關知識和信息的能力。

培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神。【思維導圖】目錄01三相電動機全壓啟停控制02三相異步電機正反轉控制03三相異步電動機延時啟動控制05洗手間沖水清洗控制04進庫物品統(tǒng)計監(jiān)控06七段數(shù)碼管顯示設計三相電動機的全壓啟停控制任務一任務分析在電氣控制中，對于小型三相交流異步電動機，一般采取全壓啟?？刂?。圖2-1所示為三相電動機全壓啟停的繼電器-接觸器控制電路。按下啟動按鈕SB2，接觸器線圈KM得電，其主觸點閉合使電動機全壓啟動；按下停止按鈕SB1，電動機停止運行。如何用PLC進行控制呢？相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令PLC編程元件中的軟繼電器是虛擬器件，由電子電路和存儲器構成，其結構和動作原理與物理繼電器類似，但只能在PLC內部編程使用。不同型號的PLC，軟繼電器的數(shù)量和種類會有所差異。PLC編程元件：軟繼電器01相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令輸入繼電器（I）是PLC專門用來接收外界輸入信號的內部虛擬繼電器。輸入繼電器線圈在PLC內部與輸入端子相連，其有無數(shù)常開觸點和常閉觸點，可供用戶在PLC編程時隨意使用。因為輸入繼電器線圈通過輸入端子和外部的輸入設備連接，所以只能由輸入信號驅動，不能由程序驅動。S7-200SMART系列PLC的輸入繼電器采用字母I、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址。例如，I0.4表示輸入繼電器0字節(jié)的4位。1個字節(jié)包含8個位，因此西門子PLC的輸入繼電器地址為I0.0～I0.7、I1.0～I1.7、I2.0～I2.7等，S7-200SMART系列PLC的輸入繼電器地址范圍為I0.0～I31.7。輸入繼電器02輸出繼電器（Q）是PLC專門用來將程序執(zhí)行的結果信號送達并控制外部負載的虛擬繼電器。輸出繼電器線圈由程序驅動，其有一個常開觸點在PLC內部直接與輸出端子相連，以控制和驅動外部負載。輸出繼電器有無數(shù)常開觸點和常閉觸點，可供用戶在PLC編程時隨意使用。S7-200SMART系列PLC的輸出繼電器采用字母Q、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址，例如Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.7、Q2.0～Q2.7等，S7-200SMART系列PLC的輸出繼電器地址范圍為Q0.0～Q31.7。輸出繼電器（Y）03相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令1個輸入設備原則上占用PLC的1個輸入繼電器地址（也稱為輸入點）；1個輸出設備原則上占用PLC的1個輸出繼電器地址（也稱為輸出點）。選擇I/O設備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖04相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令梯形圖程序：左、右母線類似于繼電器-接觸器控制電路中的電源線，輸出線圈類似于負載，輸入觸點類似于按鈕。梯形圖程序由若干梯級組成，自上而下排列，每個梯級起于左母線，經(jīng)輸入觸點和輸出線圈，止于右母線，右母線可以不畫出。PLC編程05相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令語句表程序是一種與計算機匯編語言類似的助記符編程方式。PLC編程05（1）取/取反（LD/LDI）指令功能：取單個常開觸點或常閉觸點與母線（包括左母線、電路塊母線、分支母線等）相連。操作元件有I、Q、V、M、T、C。（2）輸出（＝）指令功能：驅動線圈。操作元件有Q、M、T、C等。S7-200SMART系列PLC的基本邏輯指令06相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令相關知識—I/O繼電器、基本邏輯指令（3）與/與非（A/AN）指令功能：串聯(lián)單個常開觸點或常閉觸點。（4）或/或非（O/ON）指令功能：并聯(lián)單個常開觸點或常閉觸點。注意：并聯(lián)起點規(guī)定在O/ON指令之前最近的LD/LDN指令處S7-200SMART系列PLC的基本邏輯指令06任務實施（1）按照I/O接線圖規(guī)范接線（2）輸入程序（3）觀察運行結果程序調試根據(jù)上述梯形圖程序，寫出對應的指令表程序，如圖2-9所示。編寫電動機全壓啟停的指令表程序按下啟動按鈕SB2，電動機啟動；按下停止按鈕SB1或過載，電動機停止，實現(xiàn)全壓啟?？刂?。編寫電動機全壓啟停的指令表程序010203I1.0I1.1L+Q0.0LQ0.0Q0.0知識拓展——常閉觸點的輸入信號處理I1.0I1.1L+Q0.0LQ0.0Q0.0知識拓展——S/R指令與=指令的用法比較常閉觸點在接線圖中的狀態(tài)要與梯形圖程序中的觸點狀態(tài)相適應。在工業(yè)控制中，停止按鈕、限位開關及熱繼電器觸點等在接線圖中常使用常閉觸點，以提高安全保障，此時要注意對梯形圖程序中的觸點狀態(tài)做相應的改變。常閉觸點的輸入信號處理置位（S）指令使操作元件置位（接通并具有保持該狀態(tài)的功能）；復位（R）指令使操作元件復位（斷開并具有保持該狀態(tài)的功能）。當S和R指令同時接通時，寫在后面的指令有效。S/R指令知識拓展——

常閉觸點的輸入信號處理、置位/復位指令任務拓展—三相異步電動機的兩地啟?？刂颇承┥a(chǎn)機械需要在幾個地方都能進行控制。圖2-15所示為萬能臥式銑床外形圖，為操作方便，需要在銑床的正面和側面都能進行主軸及工作臺的啟?？刂?。請讀者思考如何運用所學知識完成這樣的控制任務，詳情見學習任務工單1。三相異步電動機的正、反轉運行控制任務二任務分析在生產(chǎn)設備中，很多運動部件需要兩個相反的運動方向，這就要求電動機能實現(xiàn)正、反兩個方向的轉動。由三相交流電動機的工作原理可知，實現(xiàn)電動機反轉的方法是將任意兩根電源線對調。電動機主電路需要兩個交流接觸器分別提供正轉和反轉兩個不同相序的電壓。任務分析I0.0——SB1（停止按鈕，接常開觸點）；I0.1——SB2（正轉啟動按鈕）；I0.2——SB3（反轉啟動按鈕）；I0.3——FR（熱繼電器常閉觸點）；Q0.1——KM1（正轉接觸器）；Q0.2——KM2（反轉接觸器）。選擇I/O設備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖根據(jù)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)原理，設計電動機正、反轉的梯形圖程序。設計PLC控制程序相關知識—PLC基本邏輯指令（二）功能：串聯(lián)一個并聯(lián)電路塊，無操作元件。（1）并聯(lián)電路塊的起點用LD/LDN指令，并聯(lián)電路塊編寫完畢后使用ALD指令將其與前面的電路串聯(lián)。（2）有多個并聯(lián)電路塊串聯(lián)時，如果依次用ALD指令與前面的電路連接，支路數(shù)量沒有限制；如果連續(xù)使用ALD指令編程，使用次數(shù)應不超過32次。與裝載指令（ALD）01相關知識—PLC基本邏輯指令功能：并聯(lián)一個串聯(lián)電路塊，無操作元件?；蜓b載指令（OLD）02相關知識—PLC基本邏輯指令ALD指令和OLD指令的綜合應用相關知識—PLC基本邏輯指令PLC中有一個32位的堆棧存儲器，用于存儲中間結果。堆棧存儲器的操作規(guī)則：先進棧的數(shù)據(jù)后出棧，后進棧的數(shù)據(jù)先出棧。LPS（LogicPush）——邏輯入棧指令，復制棧頂?shù)臄?shù)據(jù)并將其壓入邏輯堆棧的第2層，棧內原有的數(shù)據(jù)依次下移一層，堆棧最底部數(shù)據(jù)被推出。LRD（LogicRead）——邏輯讀棧指令，將堆棧中第2層的數(shù)據(jù)復制到棧頂，原棧頂?shù)臄?shù)據(jù)被復制數(shù)據(jù)取代，棧中其他各層數(shù)據(jù)不變。LPP（LogicPop）——邏輯出棧指令，彈出棧頂?shù)臄?shù)據(jù)，其他各層的數(shù)據(jù)依次上移一層。邏輯堆棧指令03相關知識—PLC基本邏輯指令邏輯堆棧指令03相關知識—PLC基本邏輯指令邏輯堆棧指令03任務實施根據(jù)圖2-18所示，用邏輯堆棧指令編寫的電動機正、反轉語句表程序。按照I/O接線圖接好外部各線，輸入電動機正、反轉控制程序，進行運行調試，觀察結果。任務實施本任務的控制程序也可以用S/R指令設計完成，如圖2-26所示。知識拓展—S7-200SMART仿真軟件的使用在網(wǎng)絡上用搜索工具搜索“S7-200仿真軟件”，找到S7-200的仿真軟件壓縮包，下載并解壓縮后，雙擊運行“S7-200漢化.exe”文件，就可以打開它。設置CPU型號，配置擴展模塊。用戶還可以修改CPU的網(wǎng)絡地址，一般使用默認的地址2。01仿真軟件不能直接接收S7-200SMART的用戶程序，必須用“導出”功能將S7-200SMART的用戶程序轉換為ASCII文本文件，然后下載到仿真軟件中。02生成ASCII文本文件后，單擊仿真軟件工具欄上的“下載”按鈕，開始下載程序。在出現(xiàn)的“下載CPU”對話框中選擇下載什么塊，一般選擇下載邏輯塊。03用鼠標切換CPU模塊下面開關板上各個小開關的通斷狀態(tài)，改變PLC上輸入變量的狀態(tài)。通過模塊上的LED觀察PLC輸出點的狀態(tài)變化，可以了解程序執(zhí)行的結果是否正確。04硬件設置生成ASCII文本文件下載程序模擬調試程序任務拓展—機床工作臺的自動往復運動控制學習任務工單2機床設備中做往復運動的工作臺或刀具拖板等運動部件，需要頻繁地進行正、反轉切換。合理利用位置檢測器件，可實現(xiàn)運動部件往復循環(huán)的自動控制。請應用已學知識完成學習任務工單2。三相異步電動機的延時啟動控制任務三任務分析按下啟動按鈕SB1，延時繼電器線圈KT得電并自保，延時（比如50s）后接觸器線圈KM得電，電動機啟動運行。按下停止按鈕SB2，電動機停止運行。延時繼電器KT使電動機完成延時啟動的任務。用PLC進行控制時要怎樣完成這一任務呢？控制要求：相關知識—定時器功能：用于定時操作，起延時接通或延時斷開電路的作用。相當于繼電器—接觸器控制系統(tǒng)中的延時繼電器。結構：設定值寄存器（16位）、當前值寄存器（16位）、線圈以及無數(shù)個常開/常閉觸點（延時觸點）。實質：在PLC內部，定時器是通過對內部某一時鐘脈沖進行計數(shù)來完成定時的。常用的計時脈沖有3類，即1

ms、10

ms和100

ms。不同的計時脈沖，其計時精度不同。設定值：設定計時脈沖的個數(shù)（范圍為1～32

767），脈沖的數(shù)量可用常數(shù)設定，也可用某些寄存器設定。。地址編號：定時器采用字母T和十進制數(shù)字編址，如T0、T1、T2等。S7-200SMART系列PLC的定時器地址范圍為T0～T255。相關知識—定時器類型：S7-200SMART系列PLC有3種類型的定時器，分別是接通延時定時器TON、斷開延時定時器TOF和保持型接通延時定時器TONR。定時器類型定時器地址計時時基最大定時時間TONRT0和T641ms32.767sT1～T4和T65～T6810ms327.67sT5～T31和T69～T95100ms3276.7sTON、TOFT32和T961ms32.767sT33～T36和T97～T10010ms327.67sT37～T63和T101～T255100ms3276.7s相關知識—定時器接通延時定時器01定時器線圈被驅動時，計時開始，當前值不斷增大，達到設定值時觸點動作（常開觸點閉合、常閉觸點斷開）；定時器線圈失電時，當前值立即清零，觸點立即復位（常開觸點斷開、常閉觸點閉合）。TON是接通延時定時器的標識符，Tn是定時器地址，IN是定時器線圈的啟動信號輸入端，PT是時間設定值，用于設定脈沖的數(shù)量。相關知識—定時器應用舉例設計照明燈的控制程序。要求：當按下接在I0.0上的啟動按鈕后，接在Q0.0上的照明燈可發(fā)光30s。如果在這段時間內又有人按下啟動按鈕，則時間間隔從頭開始計算。這樣可確保在最后一次按下啟動按鈕后，燈光維持30s的照明。相關知識—定時器斷開延時定時器02TOF是斷開延時定時器的標識符。定時器線圈被驅動時，當前值清零，觸點立即動作（常開觸點閉合、常閉觸點斷開）；定時器線圈失電時，當前值開始計數(shù)，達到設定值時觸點復位（常開觸點斷開、常閉觸點閉合），當前值保持不變。相關知識—定時器①同一程序中，TON與TOF不能應用于相同的定時器地址，例如不能同時對T37使用指令TON和TOF。②在第一個掃描周期，TON和TOF均被自動復位，當前值清零、定時器觸點狀態(tài)復位。③可以用復位指令R復位定時器。復位信號接通時，定時器線圈和觸點均復位，當前值清零，并且不計時。特別說明：相關知識—定時器保持型接通延時定時器03TONR是保持型接通延時定時器的標識符。TONR與TON的區(qū)別在于：TONR的線圈驅動信號斷開時，當前值保持不變，觸點的狀態(tài)也保持不變；當線圈再次被接通時，TONR累計計數(shù)。需要注意的是，只能用復位指令R將TONR復位。復位后TONR的當前值清零、觸點狀態(tài)復位。相關知識—輔助繼電器輔助繼電器（M）不能直接對外輸入和輸出，經(jīng)常用于狀態(tài)暫存、中間運算等，類似于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。輔助繼電器在結構上有線圈和觸點，其常開觸點和常閉觸點可以無限次在程序中使用，但不能直接驅動外部負載，外部負載的驅動必須由輸出繼電器進行。輔助繼電器采用字母M、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址。S7-200SMART系列PLC的輔助繼電器地址范圍是M0.0～M31.7。有斷電保持功能的輔助繼電器用于保存停電前的狀態(tài)，并在運行時再現(xiàn)該狀態(tài)的情形。打開STEP7-Micro/WINSMART編程軟件，雙擊指令樹中的“系統(tǒng)塊”圖標，在“系統(tǒng)塊”對話框的“保持范圍”選項中可以設置斷電保持的輔助繼電器地址范圍，如圖2-40所示，表示對輔助繼電器進行斷電保持設置，其斷電保持范圍為從M14.0開始的18個連續(xù)字節(jié)，即M14.0～M31.7。設置完成后要在下載時將系統(tǒng)塊下載到PLC中才能生效。相關知識—輔助繼電器應用舉例設計路燈的控制程序。要求：每晚7點由工作人員按下按鈕I0.0，點亮路燈Q0.0，次日凌晨用按鈕I0.1關閉路燈。需要特別注意的是，如果夜間出現(xiàn)意外停電，則要求供電恢復后繼續(xù)點亮路燈。首先，設置斷電保持的輔助繼電器地址范圍為M14.0～M31.7。圖2-41所示是路燈的控制程序：任務實施I0.0—SB1啟動按鈕，I0.1—SB2停止按鈕，與FR并聯(lián)。Q0.0—接觸器KM線圈。選擇I/O設備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01根據(jù)繼電器控制原理，設計PLC程序，X20提供啟動信號，M0自保，T0定時，實現(xiàn)電動機延時啟動。設計PLC控制程序02接好各信號線，輸入程序，觀察運行結果。程序調試03任務實施-拓展圖2-44、2-45所示分別是用TON、TOF設計的電動機延時啟動、延時停止的PLC梯形圖程序。知識拓展—定時器延時擴展電路單個定時器最長的延遲時間為3276.7s，如果生產(chǎn)實際中要求的延遲時間大于此數(shù)據(jù)，就需要使用定時器延時擴展電路，即用兩個或多個定時器串聯(lián)定時。計時中計時中計時中知識拓展—定時器振蕩電路計時中計時中知識拓展—定時器振蕩電路計時中計時中知識拓展—定時器自復位電路任務拓展—兩臺電動機的順序啟停控制由多臺電動機拖動的機械設備，通常對電動機的啟停控制有一定的順序要求，稱為電動機的順序啟?？刂?。請讀者思考如何運用所學知識完成這樣的設計任務，詳情見學習任務工單3。進庫物品的統(tǒng)計監(jiān)控任務四任務分析01有一個小型倉庫，工作人員需要對每天存放進來的物品進行統(tǒng)計：當物品達到150件時，倉庫監(jiān)控室的黃燈被點亮；當物品達到200件時，倉庫監(jiān)控室的紅燈以1s的時間間隔閃爍報警。要求02本任務的關鍵是對進庫物品進行統(tǒng)計計數(shù)。解決的思路是在進庫口設置傳感器，以檢測是否有物品進庫，然后將傳感器的檢測信號通過輸入端子傳給PLC進行計數(shù)。分析相關知識—計數(shù)器計數(shù)器是PLC的重要內部元件，在CPU執(zhí)行掃描操作時對內部元件I、Q、M、S、T、C的信號進行計數(shù)。01設定值寄存器（16位）、當前值寄存器（16位）、一個線圈以及無數(shù)個常開/常閉觸點（位）。02西門子PLC的計數(shù)器采用字母C和十進制數(shù)字編址，如C0、C1等。S7-200SMART系列PLC的計數(shù)器地址范圍為C0～C255。03S7-200SMART系列PLC有3種類型的計數(shù)器，分別是加計數(shù)器、減計數(shù)器和加減雙向計數(shù)器。04功能結構地址編號分類相關知識—計數(shù)器加計數(shù)器01CTU為加計數(shù)器的標識符，CU為計數(shù)脈沖輸入端，R為復位信號輸入端，PV為計數(shù)脈沖設定值，Cn為計數(shù)器地址。相關知識—計數(shù)減計數(shù)器02CTD為減計數(shù)器的標識符，CD為計數(shù)脈沖輸入端，LD為復位信號輸入值，PV為計數(shù)脈沖設定值，Cn為計數(shù)器地址。相關知識—計數(shù)器加計數(shù)器和減計數(shù)器都只能單方向計數(shù)，只是計數(shù)的方向不同而已。加計數(shù)器的當前值等于設定值后還可以繼續(xù)計數(shù)，所以加計數(shù)器的當前值可以在一定范圍（SV≤32767）內真實反映計數(shù)脈沖的數(shù)量。減計數(shù)器在當前值SV=0后便不再計數(shù)，因此工程實際中多采用加計數(shù)器進行單向計數(shù)。從以上兩種計數(shù)器的工作原理可以看出，計數(shù)器有兩種工作狀態(tài)，即復位狀態(tài)和計數(shù)狀態(tài)。當復位信號接通時計數(shù)器處于復位狀態(tài)，此時，當前值清零（加計數(shù)器）或當前值等于設定值（減計數(shù)器），觸點復位，并且不計數(shù)。因此，在分析程序時首先要判斷計數(shù)器是否處于復位狀態(tài)，只有當計數(shù)器的復位信號斷開，計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)時才會計數(shù)。所有的計數(shù)器均可設置斷電保持功能。特別說明：相關知識—計數(shù)器應用舉例某包裝線上需要對生產(chǎn)的產(chǎn)品進行計數(shù)，每100件產(chǎn)品進行打包裝箱相關知識—特殊繼電器SM0.0（運行監(jiān)控）：當PLC運行時，SM0.0始終為“1”狀態(tài)，可以利用其常開觸點驅動輸出繼電器，在外部顯示程序是否處于運行狀態(tài)。SM0.1（初始脈沖）：每當PLC開始運行時，SM0.1線圈接通一個掃描周期，因此SM0.1的常開觸點常用于調用初始化程序。SM0.4（1min時鐘脈沖）、SM0.5（1s時鐘脈沖）：當PLC處于運行狀態(tài)時，SM0.4產(chǎn)生周期為1min的時鐘脈沖，SM0.5產(chǎn)生周期為1s的時鐘脈沖，占空比均為50%。SM1.0、SM1.1和SM1.2分別是運算指令執(zhí)行完畢后的零標志位、溢出標志位和負數(shù)標志位。PLC內部有很多特殊繼電器（SM），這些特殊繼電器各自具有特定的功能。任務實施I0.0——進庫物品檢測傳感器；I0.1——監(jiān)控系統(tǒng)啟動按鈕（計數(shù)器復位按鈕）SB；Q0.0——監(jiān)控室紅燈L0；Q0.1——監(jiān)控室黃燈L1。選擇I/O設備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖01任務實施程序（一）每進庫一件物品，傳感器就通過X0輸入一個信號，計數(shù)器C0、C1分別計數(shù)一次。C0計滿150件時其觸點動作，使黃燈（Y1）點亮；C1計滿200件時其觸點動作，與M8013（1s時鐘脈沖）串聯(lián)后實現(xiàn)紅燈（Y0）以1s的時間間隔閃爍報警。設計控制程序02任務實施程序（二）當C0計滿150件后再用C1接著計數(shù)，計滿51件后讓紅燈閃爍。因為當?shù)?50件物品到來時，C0的當前值達到設定值，其常開觸點閉合使C1計數(shù)一次，所以C1的設定值是51而不是50，這一點應格外注意。設計控制程序02任務實施按照I/O接線圖接好電源線、通信線及I/O信號線，輸入程序進行調試，直至滿足要求。程序調試03加減雙向計數(shù)器（CTUD）：用一個計數(shù)器實現(xiàn)兩個方向的計數(shù)。CTUD為加減雙向計數(shù)器的標識符，CU為加計數(shù)脈沖輸入端，CD為減計數(shù)脈沖輸入端，R為雙向計數(shù)器的復位端，PV為雙向計數(shù)器的設定值，Cn為計數(shù)器地址。知識拓展——加減雙向計數(shù)器知識拓展——加減雙向計數(shù)器應用舉例對進出倉庫的物品都進行統(tǒng)計，實現(xiàn)對庫存物品的監(jiān)控。硬件方面增加一個物品進出庫方式開關I0.2。使用一個傳感器對進出倉庫的物品進行檢測，通過I0.0端子發(fā)送計數(shù)信號給PLC。當物品需要出庫時將I0.2合上，使CU端斷開，為CD端實現(xiàn)減計數(shù)作好準備。此時每出庫一件物品I0.0給CD端提供一個脈沖，雙向計數(shù)器的當前值減1。當物品需要進庫時將I0.2斷開，使CD端斷開，為CU端實現(xiàn)加計數(shù)做好準備。此時每進庫一件物品I0.0給CU端提供一個脈沖，雙向計數(shù)器的當前值加1。這樣就實現(xiàn)了雙向計數(shù)。知識拓展——計數(shù)器自復位電路應用舉例設計時鐘電路程序：采用T37、T38兩個定時器構成的振蕩電路產(chǎn)生1s脈沖信號（Q0.0）并送入C0進行計數(shù)。C0每計數(shù)60次（1min）就向C1發(fā)出一個計數(shù)信號，C1每計數(shù)60次（1h）就向C2發(fā)出一個計數(shù)信號。C0、C1分別計數(shù)60次，C2計數(shù)24次。Q0.0產(chǎn)生60個脈沖即C0計滿60次后需及時復位，以便進入下一輪計數(shù)，也就是說C0要循環(huán)計數(shù)，這是計數(shù)器自復位電路的典型應用。后面的C1、C2也是如此。知識拓展——計數(shù)器自復位電路S7-200SMART系列PLC的計數(shù)器計數(shù)的最大值是32767，若需更大的計數(shù)范圍，則要進行擴展?？捎脙蓚€計數(shù)器對進庫物品進行計數(shù)，C0達到設定值時C1才開始計數(shù)，總計數(shù)值等于C0的設定值加上C1的設定值減1知識拓展——計數(shù)范圍擴大還可以用定時器和計數(shù)器串聯(lián)使用擴大定時器的定時范圍。知識拓展——計數(shù)范圍擴大任務拓展—間歇潤滑裝置的自動控制定時器、計數(shù)器在工業(yè)控制中應用非常廣泛。例如，某些間歇潤滑裝置就需要運用定時器進行自動控制，詳情見學習任務工單4，請運用定時器知識進行設計。洗手間的沖水清洗控制任務五任務分析當使用者進去時，光電開關動作使X0接通，3s后Y0接通，使控制水閥打開，開始沖水，時間為2s；使用者離開后，再一次沖水，時間為3s。要求根據(jù)本任務的控制要求，可以畫出洗手間的沖水清洗控制I/O波形。分析相關知識—跳變觸點指令正跳變觸點（EU）指令的功能是當檢測到一次上升沿（觸點的輸入信號由0變?yōu)?）時，觸點接通一個掃描周期。負跳變觸點（ED）指令的功能是當檢測到一次下降沿（觸點的輸入信號由1變?yōu)?）時，觸點接通一個掃描周期。正、負跳變觸點可以將輸入信號的寬脈沖變成兩個窄脈沖使用。知識拓展——跳變觸點指令應用舉例單按鈕（I0.7）實現(xiàn)電動機（Q0.5）的啟?？刂?。知識拓展——跳變觸點指令應用舉例設計單按鈕控制臺燈兩擋發(fā)光亮度的程序。要求：按鈕（I0.5）第1次被按下時，Q1.0接通；I0.5第2次被按下時，Q1.0和Q1.1都接通；I0.5第3次被按下時，Q1.0、Q1.1都斷開。任務實施設計洗手間的沖水清洗控制程序時，可以分別采用正跳變觸點指令和負跳變觸點指令作為Q0.0第1次接通前的開始定時信號和第2次接通的啟動信號。注意：同一編號的繼電器線圈不能在梯形圖程序中出現(xiàn)兩次，否則稱為“雙線圈輸出”。七段數(shù)碼管顯示設計任務六任務分析LED數(shù)碼管（也稱“七段數(shù)碼管”）由7段條形LED和一個圓點LED組成，根據(jù)條形LED和圓點LED的亮暗可以顯示0～9共10個數(shù)字和許多字符。設計用PLC控制的LED數(shù)碼管顯示程序，要求：分別按下X0、X1和X2時，數(shù)碼管相應顯示數(shù)字“0”“1”“2”；按下X3時，數(shù)碼管顯示小圓點。每個字符顯示1s后自動熄滅。有共陰極和共陽極兩種接法。在共陰極接法中，COM端子一般接低電平，這樣只需控制陽極端子的電平高低就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。七段數(shù)碼管結構任務分析相關知識—梯形圖程序設計規(guī)則與梯形圖程序優(yōu)化（1）I/O繼電器、內部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等器件的觸點可以多次重復使用，無須復雜的程序結構來減少觸點的使用次數(shù)。（2）梯形圖程序每行都是從左母線開始的，經(jīng)過許多觸點的串、并聯(lián)，最后用線圈終止于右母線。觸點不能放在線圈的右邊，任何線圈不能直接與左母線相連。（3）在梯形圖程序中，不允許同一編號的線圈多次輸出（即不允許雙線圈輸出）。相關知識—梯形圖程序設計規(guī)則與梯形圖程序優(yōu)化（4）在梯形圖程序中不允許出現(xiàn)橋式電路。（5）為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，梯形圖程序中串聯(lián)觸點多的應放在上邊，并聯(lián)觸點多的應放在左邊。如圖2-64所示，優(yōu)化后的梯形圖程序比沒優(yōu)化的少一步。相關知識—梯形圖程序設計規(guī)則與梯形圖程序優(yōu)化（6）盡量使用連續(xù)輸出，避免使用多重輸出的邏輯堆棧指令。相關知識—經(jīng)驗設計法所謂經(jīng)驗設計法，就是在傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制電路和PLC典型控制電路的基礎上，依據(jù)積累的經(jīng)驗進行翻譯、設計、修改和完善，最終得到優(yōu)化的控制程序。需要注意的事項如下：（1）在繼電器-接觸器控制電路中，所有的繼電器、接觸器都是物理元件，其觸點都是有限的。因此在控制電路中要注意觸點是否夠用，盡量合并觸點。但在PLC中，所有的編程元件都是虛擬器件，有無數(shù)的內部觸點可供編程使用，不需要考慮節(jié)省觸點。（2）在繼電器-接觸器控制電路中，要盡量減少元器件的使用數(shù)量和通電時間，以降低成本、節(jié)省電能和減小故障概率。但在PLC中，當PLC的硬件型號選定以后，其價格就確定了。編制程序時可以使用PLC豐富的內部資源，使程序功能更加強大和完善。（3）在繼電器-接觸器控制電路中，滿足條件的各條支路是并行執(zhí)行的，因此要考慮復雜的聯(lián)鎖關系和臨界競爭問題。然而在PLC中，由于CPU掃描梯形圖程序的順序是從上到下（串行）執(zhí)行的，因此可以簡化聯(lián)鎖關系，不考慮臨界競爭問題。（4）在滿足控制要求的前提下，力求程序簡潔和具有更強的可讀性。任務實施數(shù)碼管dp對應Q0.0；a～g段對應Q0.1～Q0.7。選擇I/O設備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖01任務實施數(shù)字顯示狀態(tài)的基本程序搭建程序的大致框架。在本程序中用輔助繼電器M做好各按鍵數(shù)字的狀態(tài)記錄。例如，按下I0.0時，用M0.0做記錄，表明要顯示數(shù)字0。設計控制程序02任務實施數(shù)字的數(shù)碼管顯示程序將上一步記錄的各狀態(tài)用相應的輸出設備進行輸出。設計控制程序02任務實施數(shù)碼管顯示1s的定時程序因為各個數(shù)字和字符都顯示1s，所以用M0.0~M0.2各狀態(tài)及Q0.0的常開觸點并聯(lián)，將定時器T37接通定時1s。設計控制程序02任務實施數(shù)碼管顯示的最終梯形圖程序將前面各步驟的程序段組合在一起，并進行總體功能檢查（有無遺漏或者相互沖突的地方，若有就要進行程序添加或者銜接過渡），最后完善成總體程序。設計控制程序02任務實施按照I/O接線圖接好電源線、通信線及I/O信號線，輸入程序進行調試，直至滿足要求?，F(xiàn)場調試時要注意確保數(shù)碼管的接線正確。程序調試03知識拓展—PLC控制系統(tǒng)設計PLC控制系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計兩部分，基本原則主要有如下幾點:（1）充分發(fā)揮PLC的控制功能，最大限度地滿足被控制的生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)經(jīng)濟、簡單、維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)安全且可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展、工藝的改進及系統(tǒng)的擴展，在選用PLC時，在I/O點數(shù)和內存容量上要適當?shù)亓粲杏嗟?。?）設計調試點以便于調試，采用模塊化設計，盡量減少程序量，并全面注釋，以便維修。（6）軟件設計主要是指編寫程序，要求程序結構清楚、可讀性強、程序簡短、占用內存少、掃描周期短?；驹瓌t知識拓展—PLC控制系統(tǒng)設計（1）工藝分析（2）選擇I/O設備（3）選擇PLC機型

在選擇PLC機型時，主要考慮：①功能的選擇，②I/O點數(shù)的確定，③內存的估計。（4）分配I/O地址（5）程序設計（6）控制柜或操作臺的設計和現(xiàn)場施工（7）PLC控制系統(tǒng)整體調試（8）編制技術文件步驟任務拓展—酒店自動門的開關控制在工程實際中許多項目有手動控制和自動控制兩種方式，手動控制方式主要用于檢修和調試。手動控制程序和自動控制程序必須互鎖。例如，酒店自動門的開關控制設計，詳情見學習任務工單5，請綜合運用所學知識完成設計和調試任務。競賽搶答器控制系統(tǒng)設計綜合實訓詳情見學習任務工單6。有3人參加搶答比賽，主持人按下開始按鈕后方可進行搶答，最先獲得搶答權者對應的信號燈點亮；若提前搶答則相應的信號燈以1s為周期閃爍，對此按違規(guī)處理。主持人按下復位按鈕后方可進入下一輪搶答。（1）若有多人提前搶答，均按違規(guī)處理。（2）當某人違規(guī)搶答累計2次，取消其搶答權，相應的搶答操作不再有效。實戰(zhàn)演練3人搶答控制設計謝謝項目三PLC步進順控指令應用【項目導讀】步進順控設計法是PLC程序編制的重要方法。步進順控設計法是將系統(tǒng)的工作過程分成若干階段，這些階段稱為狀態(tài)，也稱為步。依據(jù)工作過程繪制各狀態(tài)轉移的順序功能圖。再依據(jù)順序功能圖設計步進梯形圖程序及語句表程序，使程序設計工作變得思路清晰，不容易遺漏。本項目主要介紹西門子S7-200SMART系列PLC的步進順控編程思想、狀態(tài)元件、順序功能圖的畫法、步進順控指令及單流程結構、并行分支結構、選擇分支結構的編程方法。【學習目標】

理解PLC步進順控設計法的編程思想。

學習PLC狀態(tài)元件，深刻理解并熟練掌握順序功能圖的繪制。

熟練掌握步進梯形圖程序的繪制。

理解PLC步進順控指令的編程應用。

會應用步進順控設計法進行簡單及中等復雜的PLC控制系統(tǒng)設計。【素質目標】

培養(yǎng)辯證思維和分析、歸納能力。

培養(yǎng)團隊協(xié)作意識、創(chuàng)新意識和嚴謹求實的科學態(tài)度。

培養(yǎng)自主學習新知識、新技能的主動性和意識。

培養(yǎng)工程意識（如安全生產(chǎn)意識、質量意識、經(jīng)濟意識和環(huán)保意識等）。

培養(yǎng)通過網(wǎng)絡搜集資料、獲取相關知識和信息的能力。

培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神?！舅季S導圖】目錄01自動送料小車的運行控制02按鈕式人行橫道交通信號燈控制03物料分揀機構的自動控制自動送料小車的運行控制任務一任務分析某自動送料小車在初始位置（原位）時，限位開關SQ1被壓下，按下啟動按鈕SB，小車按照圖3-1所示的順序運動，完成一個工作周期。（1）電動機正轉，小車右行碰到限位開關SQ2后電動機停轉，小車停留在右端。（2）停留5s后電動機反轉，小車左行。（3）碰到限位開關SQ3后，電動機又開始正轉，小車右行至原位，壓下限位開關SQ1，停在初始位置。任務分析SQ1被壓，啟動按鈕觸發(fā)，小車開始按順序運動，執(zhí)行工作周期。小車初始狀態(tài)停留5秒后，電動機反轉，小車開始左行，進入下一階段。停留與換向電動機正轉，小車碰到SQ2停轉，停留位置為右端。小車右行階段碰到SQ3，電動機再次正轉，小車右行回原位，SQ1被壓，工作周期結束。左行與返回原位01020304相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法一個控制過程可以分為若干個階段，每個階段只執(zhí)行一個或少量單一的動作，階段又稱為狀態(tài)或者步。步與步之間由轉移條件分隔，當相鄰兩步之間的轉移條件得到滿足時就實現(xiàn)狀態(tài)轉移。狀態(tài)轉移只有一種流向的稱為單流程順控結構。例如，自動送料小車的控制過程就是單流程順控結構。步進順控概述01相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法順序控制繼電器（S）又稱為狀態(tài)繼電器，是S7-200SMART系列PLC的狀態(tài)元件，也是使用步進順控指令編程時的重要編程元件。每一個順序控制繼電器位可以用來表示步進順控中的一步。順序控制繼電器采用字母S、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址。S7-200SMART系列PLC的順序控制繼電器地址范圍是S0.0～S31.7。順序控制繼電器不僅可以在步進順控指令編程中使用，它也具有一般繼電器的功能，可用于狀態(tài)暫存、中間運算等。順序控制繼電器在結構上有線圈和觸點，其常開觸點和常閉觸點可以無限次在程序中使用，但不能直接驅動外部負載。順序控制繼電器02相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法各工作狀態(tài)（工作步）用矩形框圖表示，初始步用雙矩形框圖表示。各步的名稱用不同的順序控制繼電器位或輔助繼電器位表示，寫在矩形框內。初始步也稱為準備步，表示初始條件準備到位。步與步之間的有向連線表明流程的方向，其中向下和向右的箭頭可以省略。有向連線上的垂直短線和它旁邊標注的文字符號表示狀態(tài)轉移條件。各步所在的框圖旁邊的線圈符號是輸出信號，稱為驅動動作。驅動動作、轉移目標和轉移條件稱為狀態(tài)轉移圖的三要素。其中，轉移目標和轉移條件是必不可少的，驅動動作則視具體情況而定。順序功能圖的結構及畫法03相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法流程開始運行時，必須用初始條件預先將初始步驅動，使之成為活動步。若項目中沒有明確的控制要求，則可以使用初始脈沖（特殊繼電器SM0.1）作初始條件將初始步激活。狀態(tài)的轉移必須一步一步地往下進行，不能跨越。一旦后續(xù)步轉移為活動步，前級步就要立即復位成非活動步。在狀態(tài)轉移圖的轉移分析中，無須考慮狀態(tài)之間繁雜的聯(lián)鎖關系，可以理解為“只做自己需要做的事，無須考慮其他”。狀態(tài)轉移的實現(xiàn)04相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法順序控制繼電器指令（SCR指令）包括順序控制繼電器裝載指令（LSCR指令）、順序控制繼電器轉移指令（SCRT指令）、順序控制繼電器結束指令（SCRE指令），分別表示步的開始、步的轉移和步的結束。順序控制繼電器指令05相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法注意：①每一個SCR程序段中一般包含三要素，即驅動動作、轉移條件和轉移目標，其中轉移條件和轉移目標是必不可少的。②SCR指令的操作數(shù)只能是S位（如S0.2、S1.5等），但S位也具有一般繼電器的功能，不僅可用在SCR指令中，還可用在LD、LDN、A、AN、O、ON、=、S、R等指令中。③SCRE指令與下一個LSCR指令之間的指令邏輯不影響下一個SCR程序段的執(zhí)行。④同一地址的S位不可用于不同的程序分區(qū)。例如，不可將S0.5同時用于主程序和子程序。⑤在一個SCR程序段內，不允許使用JMP、LBL、FOR、NEXT和END指令。⑥使用SCR指令時，S位的地址一般按順序編排，但也可不按順序編排。⑦除用初始條件驅動初始步外，其他各步的轉移要遵守“前級步是活動步，且滿足相應的轉移條件才能實現(xiàn)狀態(tài)轉移”這個規(guī)則。⑧由于SCR指令的復位功能是在狀態(tài)轉移成功后的第二個掃描周期才會完成，因此相鄰兩步的動作若不允許同時被驅動，就需要安排相互制約的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，如電動機的正、反轉控制。但如果在PLC的I/O接線圖中已經(jīng)考慮了硬件聯(lián)鎖，則程序中無須再考慮聯(lián)鎖問題。順序控制繼電器指令05相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法步進順控程序被SCR指令劃分為若干個SCR程序段，每一個SCR程序段對應順序功能圖中的一步。使用SCR指令編程的要求如下：（1）用LSCR指令和SCRE指令表示SCR程序段的開始和結束。（2）在SCR程序段中，輸出線圈不能直接連在左母線上，可以用SM0.0或者對應順序控制繼電器的常開觸點來驅動只在該步中需要驅動的輸出線圈。（3）SCR程序段內的輸出線圈還受到與它串聯(lián)的觸點的控制，有串聯(lián)的觸點則可以不用SM0.0的常開觸點驅動動作。（4）利用轉移條件來驅動轉移到后續(xù)步的SCRT指令。步進梯形圖和語句表編程06相關知識——PLC狀態(tài)元件及單流程結構的步進順控設計法步進梯形圖和語句表編程06任務實施選擇I/O設備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01繪制自動送料小車工作狀態(tài)的順序功能圖02任務實施設計自動送料小車的步進梯形圖程序和語句表程序03根據(jù)順序功能圖，編制對應的步進梯形圖程序和語句表程序。任務實施接好各信號線，輸入程序，觀察運行結果。程序調試0403任務實施如果自動送料小車運行1個工作周期后自動進入下一個工作周期運行，直至按下停止按鈕才停止工作，這種工作方式稱為連續(xù)運行方式。自動送料小車完成當前運行周期后停止在初始步S0.0（此時M0.0已斷開，轉移條件不成立）。這種停止方式稱為原位停止，實際生產(chǎn)中有很多設備都被要求原位停止。任務延伸05知識拓展—步進順控程序的其他編制方式置位/復位方式這種方式既可以用順序控制繼電器S的位表示步的名稱，也可以用輔助繼電器M的位表示步的名稱。要注意的是，采用這種方式編制程序時一定要處理好前級步的復位問題，因為只有SCRE指令才能自動將前級步復位，其他指令沒有這個功能。在采用置位/復位方式編制步進順控程序時，步被激活后需要處理3件事：復位前級步、驅動動作、接通后續(xù)步。我們還可以采用其他方式進行程序編制，如啟保停方式、置位/復位方式等，常用的是置位/復位方式。任務拓展—多個傳輸帶的自動控制詳情見學習任務工單7。按鈕式人行橫道交通信號燈控制任務二任務分析在只需要縱向行駛的交通