項(xiàng)目二基本邏輯指令及應(yīng)用任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)計(jì)數(shù)循環(huán)正反轉(zhuǎn)PLC控制一、任務(wù)目標(biāo)(1)學(xué)習(xí)并初步掌握常用基本邏輯指令的應(yīng)用。(2)學(xué)習(xí)并熟悉S7-200PLC的I/O接線。(3)掌握STEP7-Micro/WIN32編程軟件的使用。任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制

二、任務(wù)分析

(1)電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制。點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制線路是用按鈕、接觸器來控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最簡單的正轉(zhuǎn)控制線路。按下按鈕，電動(dòng)機(jī)得電啟動(dòng)；松開按鈕，電動(dòng)機(jī)失電停轉(zhuǎn)。

(2)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行控制。電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行的啟動(dòng)/停止控制是最基本、最常用的控制。按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)得電啟動(dòng)運(yùn)行；按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)失電停轉(zhuǎn)。

(3)為了解電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，可以分別用綠色指示燈HL1和紅色指示燈HL2表示電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)狀態(tài)。三、相關(guān)知識(shí)

(一)?S7-200的數(shù)據(jù)類型

S7-200系列在存儲(chǔ)單元所存放的數(shù)據(jù)類型有布爾型(BOOL)、整數(shù)型(INT)和實(shí)數(shù)型(REAL)三種。

S7-200的位存儲(chǔ)單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成，如I3.2，其中的區(qū)域標(biāo)示符“I”表示輸入，字節(jié)地址為3，位地址為2。這種存取方式稱為“字節(jié).位”尋址方式。

8位二進(jìn)制數(shù)組成1個(gè)字節(jié)(Byte，簡稱為B)，相鄰的2個(gè)字節(jié)組成1個(gè)字(Word)，2個(gè)字組成1個(gè)雙字(DoubleWord)。VB100、VW100、VD100中V為區(qū)域標(biāo)示符，B、W、D表示數(shù)據(jù)的存取長度，100為起始字節(jié)的地址。I、Q、V、M、S、SM、L均可以按位、字節(jié)、字和雙字來存取。數(shù)據(jù)大小范圍及相關(guān)整數(shù)范圍如表1-6所示。T、C只有位和字存取形式，AI、AQ只有字存取形式，而AC、HC只有雙字存取形式。

實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù))采用32位單精度數(shù)表示，數(shù)據(jù)范圍為正數(shù)：+1.175495E-38～+3.402823E+38；負(fù)數(shù)：-1.175495E-38～-3.402823E+38。

(二)元件的功能及編程范圍

PLC是以微處理器為核心的電子設(shè)備，其內(nèi)部設(shè)計(jì)了編程使用的各種元器件。PLC與繼電器控制的根本區(qū)別在于PLC采用的是軟器件，用程序?qū)崿F(xiàn)各器件之間的連接。

1.常用內(nèi)部元件的功能

CPU22×系列PLC內(nèi)部的元器件有很多，它們?cè)诠δ苌鲜窍嗷オ?dú)立的。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)為每一種元器件分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。每一種元器件用一組字母表示器件類型，字母加數(shù)字表示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址。如I表示輸入映像寄存器(又稱輸入繼電器)；Q表示輸出映像寄存器(輸出繼電器)；M表示內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器；SM表示特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器；S表示順序控制存儲(chǔ)器(又稱狀態(tài)元件)；V表示變量存儲(chǔ)器；L表示局部存儲(chǔ)器；T表示定時(shí)器；C表示計(jì)數(shù)器；AI表示模擬量輸入映像寄存器；AQ表示模擬量輸出映像寄存器；AC表示累加器；HC表示高速計(jì)數(shù)器等。下面分別介紹這些內(nèi)部器件的定義、功能和使用方法。

1)輸入/輸出映像寄存器(I/Q)

輸入/輸出映像寄存器包括輸入映像寄存器I和輸出映像寄存器Q。

輸入/輸出映像寄存器都是以字節(jié)為單位的寄存器，可以按位操作，它們的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量輸入/輸出端點(diǎn)。不同型號(hào)主機(jī)的輸入/輸出映像寄存器區(qū)域大小和I/O點(diǎn)數(shù)參考主機(jī)技術(shù)性能指標(biāo)。擴(kuò)展后的實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)不能超過I/O映像寄存器區(qū)域的大小，I/O映像寄存器區(qū)域未用的部分可當(dāng)作內(nèi)部標(biāo)志位M或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(以字節(jié)為單位)使用。

輸入映像寄存器(輸入繼電器)的等效電路如圖2-1所示，輸入繼電器線圈只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能用程序指令驅(qū)動(dòng)，常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供用戶編程使用。外部信號(hào)傳感器(如按鈕、行程開關(guān)、現(xiàn)場設(shè)備、熱電偶等)用來檢測外部信號(hào)的變化，它們與PLC或輸入模塊的輸入端相連。圖2-1輸入映像寄存器(輸入繼電器)的等效電路圖輸出映像寄存器(輸出繼電器)的等效電路如圖2-2所示，輸出繼電器將PLC的輸出信號(hào)傳遞給負(fù)載，只能由程序指令驅(qū)動(dòng)。程序控制能量流從輸出繼電器Q0.0線圈左端流入時(shí)，Q0.0線圈通電(存儲(chǔ)器位置1)，帶動(dòng)輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，使負(fù)載工作。負(fù)載又稱執(zhí)行器(如接觸器，電磁閥，LED顯示器等)，連接到PLC輸出模塊的輸出接線端子，由PLC控制執(zhí)行器的啟動(dòng)和關(guān)閉。圖2-2輸出映像寄存器(輸出繼電器)的等效電路圖輸入/輸出映像寄存器可以按位、字節(jié)、字或雙字等方式編址。

S7-200CPU輸入映像寄存器區(qū)域有I0～I(xiàn)15等16個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)單元，能存儲(chǔ)128點(diǎn)信息。CPU224主機(jī)有I0.0～I(xiàn)0.7，I1.0～I(xiàn)1.5共14個(gè)數(shù)字量輸入端點(diǎn)，其余輸入映像寄存器可用于擴(kuò)展。輸出映像寄存器區(qū)域共有Q0～Q15等16個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)單元，能存儲(chǔ)128點(diǎn)信息。CPU224主機(jī)有Q0.0～Q0.7、Q1.0、Q1.1共10個(gè)數(shù)字量輸出端點(diǎn)，其余輸出映像寄存器可用于擴(kuò)展或其他。

2)內(nèi)部標(biāo)志位(M)

內(nèi)部標(biāo)志位(M)可以按位使用，作為控制繼電器(又稱中間繼電器)用來存儲(chǔ)中間操作數(shù)或其他控制信息；也可以按字節(jié)、字或雙字來存取存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)。編址范圍為M0.0～M31.7。

其他常用元件在后面將詳細(xì)介紹。

2.各種元件的編程范圍

可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)是軟件編程的基礎(chǔ)，S7-200PLC各編程元器件及操作數(shù)的有效編程范圍如表2-1和表2-2所示。表2-2S7-200CPU操作數(shù)有效范圍(三)基本邏輯指令

1.邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令(LD/LDN/=)

邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令如表2-3所示。1)用法示例

邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令的應(yīng)用如圖2-3所示。圖2-3邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令梯形圖與語句表

2)使用注意事項(xiàng)

①?LD是電路開始的常開觸點(diǎn)，連接到母線上，可以用于I、Q、V、M、SM、S、T、C、L。

②?LDN是電路開始的常閉觸點(diǎn)，連接到母線上，可以用于I、Q、V、M、SM、S、T、C、L。

③“=”是驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令，可以用于Q、V、M、SM、S、T、C、L。

④?LD與LDN指令對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)一般與左側(cè)母線相連，若與后述的ALD、OLD指令組合，則可用于串、并聯(lián)電路塊的起始觸點(diǎn)。

⑤線圈驅(qū)動(dòng)指令可并行多次輸出(即并行輸出)。

⑥輸入繼電器I不能使用“=”指令。

3)雙線圈輸出

同一編號(hào)的線圈在一個(gè)程序里使用兩次容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免這樣的使用，圖2-4所示為一個(gè)“雙線圈”輸出圖例。由于輸入I1.1=“ON”，最初Q2.1的映像存儲(chǔ)區(qū)為“ON”，輸出Q2.1=“ON”；由于輸入I1.2=“OFF”，因此Q2.1的映像存儲(chǔ)區(qū)為“OFF”，輸出Q2.1=“OFF”；最后，實(shí)際的外部輸出為Q2.1=“OFF”，Q2.2=“ON”。注意：雙線圈輸出為后置優(yōu)先。圖2-4“雙線圈”使用圖例2.觸點(diǎn)串、并聯(lián)指令(A/AN/O/ON)

觸點(diǎn)串、并聯(lián)指令如表2-4所示。1)用法示例

觸點(diǎn)串、并聯(lián)指令的應(yīng)用如圖2-5所示。圖2-5觸點(diǎn)串、并聯(lián)指令的應(yīng)用

2)使用注意事項(xiàng)

①?A是常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令；AN是常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令；O是常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接指令；ON是常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接指令。這4條指令后面必須有被操作的元件名稱及元件號(hào)，且都可以用于I、Q、V、M、SM、S、T、C、L。

②單個(gè)觸點(diǎn)與左邊的電路串聯(lián)，使用A和AN指令時(shí)，串聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制，但是因?yàn)閳D形編程器和打印機(jī)的功能有限制，所以建議盡量做到一行不超過10個(gè)觸點(diǎn)和1個(gè)線圈。③?O和ON指令是從該指令的當(dāng)前步開始，對(duì)前面的LD、LDN指令并聯(lián)連接，并聯(lián)連接的次數(shù)無限制，但是因?yàn)閳D形編程器和打印機(jī)的功能有限制，所以并聯(lián)連接的次數(shù)不要超過24次。

④?O和ON用于單個(gè)觸點(diǎn)與前面電路的并聯(lián)，并聯(lián)觸點(diǎn)的左端接到該指令所在的電路塊的起始點(diǎn)(LD點(diǎn))上，右端與前一條指令對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)的右端相連，即單個(gè)觸點(diǎn)并聯(lián)到它前面已經(jīng)連接好的電路的兩端(兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路塊的并聯(lián)連接時(shí)，要用后續(xù)的OLD指令)。以圖2-5中的M0.2的常開觸點(diǎn)為例，它前面的4條指令已經(jīng)將4個(gè)觸點(diǎn)串、并聯(lián)為一個(gè)整體，因此“OM0.2”指令對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)并聯(lián)到該電路的兩端。

⑤兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸出結(jié)果(即線圈)可以并聯(lián)輸出，如圖2-6所示。圖2-6并聯(lián)輸出示例

3.置位與復(fù)位指令(S/R)

置位與復(fù)位指令如表2-5所示。1)指令用法示例

置位與復(fù)位指令用法示例如圖2-7所示。圖2-7置位與復(fù)位指令的使用

2)使用注意事項(xiàng)

①圖2-7中的I0.0接通后，即使再斷開，Q0.0也保持接通；當(dāng)I0.1接通后，即使再斷開，Q0.0也保持?jǐn)嚅_，對(duì)于M、T、C也是如此。

②對(duì)同一元件可以多次使用S、R指令，但最后執(zhí)行的一條指令才有效。

③要使計(jì)數(shù)器C、定時(shí)器T的內(nèi)容清零，也可用R指令實(shí)現(xiàn)。

四、任務(wù)實(shí)施

采用PLC進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的控制，主電路與傳統(tǒng)繼電接觸器控制的主電路一樣，不同的是其控制電路。由于PLC的加入，用戶只需將輸入設(shè)備(如啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3、熱繼電器觸點(diǎn)FR)接到PLC的輸入端口、輸出設(shè)備(如接觸器線圈KM、運(yùn)行指示燈HL1和HL2)接到PLC的輸出端口，接上電源、輸入軟件程序即可。具體接線該如何連接？程序該如何編寫？編寫好的程序該如何輸入及調(diào)試？下面將詳細(xì)介紹。

1．I/O分配

在進(jìn)行接線與編程前，首先要確定輸入/輸出設(shè)備與PLC的I/O口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即要進(jìn)行I/O分配工作。只有I/O分配工作結(jié)束后，才能繪制PLC接線圖，也才能具體進(jìn)行程序的編寫工作。因此I/O分配是確定了輸入/輸出設(shè)備后首先要做的工作。

如何進(jìn)行I/O分配？這是一項(xiàng)十分簡單的工作。具體來說，就是將每一個(gè)輸入設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)PLC的輸入點(diǎn)，將每一個(gè)輸出設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)PLC的輸出點(diǎn)。為了繪制PLC接線圖及運(yùn)用PLC編程，I/O分配后應(yīng)形成一張I/O分配表，明確表示出輸入/輸出設(shè)備有哪些？它們各起什么作用？對(duì)應(yīng)的是PLC的哪些點(diǎn)？這就是PLC的I/O分配。下面進(jìn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的I/O分配。

根據(jù)前面的控制要求可知，點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的輸入元件是4個(gè)，輸出元件是3個(gè)，應(yīng)選擇與此輸入/輸出點(diǎn)數(shù)相適應(yīng)的PLC。西門子S7-200系列中的CPU222AC/DC/Relay有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，能滿足此要求。

點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的I/O分配如表2-6所示。2．硬件接線

輸入設(shè)備接入PLC的方法十分簡單，即將輸入設(shè)備的一個(gè)輸入點(diǎn)接到指定的PLC輸入端口，另一個(gè)輸入點(diǎn)通過電源接到PLC的公共端。輸出設(shè)備的接線也相同，主要應(yīng)根據(jù)輸出設(shè)備的工作特性(工作電壓的類型及數(shù)值)做好分組工作，同時(shí)還應(yīng)將合適的電源接入電路。點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的接線圖如圖2-8所示。圖2-8點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的輸入/輸出接線圖

3.編程

PLC程序主要解決如何根據(jù)輸入設(shè)備的信息(通斷信號(hào))，按照控制要求形成驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備的信號(hào)，使輸出滿足控制要求。PLC的程序形式有多種，最常用的是梯形圖，其次是語句表形式，兩者之間是可以互相轉(zhuǎn)換的。程序的形式可以不同，但描述的內(nèi)容是相同的，程序的實(shí)質(zhì)是描述控制的邏輯關(guān)系。對(duì)于初學(xué)者來說，最關(guān)鍵的是PLC程序如何編寫。

編寫PLC程序，最基本的方法是經(jīng)驗(yàn)法。經(jīng)驗(yàn)法要求編程者具有控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而作為初學(xué)者在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的主要經(jīng)驗(yàn)只有繼電接觸器控制系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因此，對(duì)于繼電接觸器控制系統(tǒng)中常用基本控制電路的理解及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是十分寶貴的，它將給我們帶來許多有關(guān)電動(dòng)機(jī)控制程序設(shè)計(jì)的靈感，特別是繼電接觸器控制中的啟—?！？刂齐娐贰⒄崔D(zhuǎn)控制電路，這些將是編程的基本依據(jù)。下面將根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)來構(gòu)思并理解編寫的程序。圖2-9點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的梯形圖程序點(diǎn)動(dòng)控制實(shí)際上是利用輸入觸點(diǎn)來控制輸出線圈，而連續(xù)控制則是典型的啟?！？刂齐娐?，這兩種基本控制電路控制的對(duì)象實(shí)際上是同一個(gè)線圈。如何使兩者控制不發(fā)生沖突，最好的辦法就是利用輔助繼電器。將點(diǎn)動(dòng)控制的對(duì)象改為一個(gè)輔助繼電器，再將連續(xù)控制的對(duì)象改為另一個(gè)輔助繼電器，最后再利用這兩個(gè)輔助繼電器的觸點(diǎn)來控制輸出繼電器。這就是采用PLC實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行控制的基本思路，再加入指示燈和熱繼電器保護(hù)的控制程序，就形成了PLC的控制程序。梯形圖程序如圖2-9所示，語句表程序如表2-7所示。4.調(diào)試

(1)在斷電狀態(tài)下連接好電纜。

(2)將PLC運(yùn)行模式選擇開關(guān)撥到STOP位置。

(3)使用編程軟件進(jìn)行編程并下載。

(4)將PLC運(yùn)行模式選擇開關(guān)撥到RUN位置或使用編程軟件中的遙控運(yùn)行。

(5)觀察PLC中Q0.2的LED是否點(diǎn)亮，如果處于點(diǎn)亮狀態(tài)，表明電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。

(6)按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3，觀察電動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)運(yùn)行；松開點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3，觀察電動(dòng)機(jī)是否能夠停轉(zhuǎn)。如果能實(shí)現(xiàn)上述結(jié)果，則說明點(diǎn)動(dòng)控制程序正確。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)觀察Q0.1指示燈是否點(diǎn)亮，若點(diǎn)亮則程序正確。

(7)按下啟動(dòng)按鈕SB1，如果系統(tǒng)能夠重新啟動(dòng)運(yùn)行，并能在按下停止按鈕SB2后停轉(zhuǎn)，則程序調(diào)試結(jié)束。

(8)如果出現(xiàn)故障，學(xué)生應(yīng)獨(dú)立檢修，直至排除故障，使系統(tǒng)能夠正常工作。

五、能力測試

設(shè)計(jì)一個(gè)能在兩地啟—停控制的PLC控制系統(tǒng)。其控制要求如下：甲地按下啟動(dòng)按鈕SB1，則電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，按下停止按鈕SB2，則電動(dòng)機(jī)停止；乙地按下啟動(dòng)按鈕SB3，則電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，按下停止按鈕SB4，則電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行；任何時(shí)間若熱繼電器動(dòng)作，則電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

(1)設(shè)計(jì)梯形圖(40分)。

(2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)接線圖(20分)。

①設(shè)計(jì)PLC接線圖(10分)。

②設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的主電路圖(10分)。

(3)系統(tǒng)調(diào)試(40分)。

①程序輸入(5分)。

②不接負(fù)載調(diào)試(15分)。

③帶負(fù)載調(diào)試(10分)。

④其他測試(10分)。

六、研討與練習(xí)

啟—?！ｋ娐房梢杂善胀ㄝ斎搿⑤敵鲇|點(diǎn)與線圈完成，程序如圖2-10(a)所示；也可以用S、R指令實(shí)現(xiàn)。若用S、R指令編程，啟—?！ｋ娐钒颂菪螆D程序的兩個(gè)要素，一個(gè)是使線圈置位并保持的條件，本例設(shè)啟動(dòng)按鈕I0.0為ON；另一個(gè)是使線圈復(fù)位并保持的條件，本例設(shè)停止按鈕I0.1為ON。因此，梯形圖中啟動(dòng)按鈕I0.0、停止按鈕I0.1分別驅(qū)動(dòng)S、R指令。當(dāng)要啟動(dòng)時(shí)，按啟動(dòng)按鈕I0.0，使輸出線圈置位并保持；當(dāng)要停止時(shí)，按停止按鈕I0.1，使輸出線圈復(fù)位并保持，如圖2-10(b)所示。圖2-10電動(dòng)機(jī)的啟—?！Ｌ菪螆D(停止優(yōu)先)

注意：

(1)方案一的梯形圖中，使用I0.1的動(dòng)斷點(diǎn)；而在方案二中，使用I0.1的動(dòng)合點(diǎn)，但它們的外部輸入接線卻完全相同。

(2)上述的兩個(gè)梯形圖都為停止優(yōu)先，即如果啟動(dòng)按鈕I0.0和停止按鈕I0.1同時(shí)被按下，則電動(dòng)機(jī)停止。若要改為啟動(dòng)優(yōu)先，則梯形圖如圖2-11所示。圖2-11電動(dòng)機(jī)的啟—?！Ｌ菪螆D(啟動(dòng)優(yōu)先)七、思考與練習(xí)

請(qǐng)讀者分析以上梯形圖，并體會(huì)其設(shè)計(jì)思路，然后將梯形圖改寫成對(duì)應(yīng)的語句表程序。任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制一、任務(wù)目標(biāo)

(1)利用基本邏輯指令、置位/復(fù)位指令及堆棧指令分別實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

(2)將已學(xué)指令應(yīng)用于燈光控制電路等。

(3)進(jìn)一步熟悉PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部接線方法。二、任務(wù)分析

三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)繼電接觸器控制電路如圖2-12所示，KM1為電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行交流接觸器，KM2為電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行交流接觸器，SB2為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，SB3為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，SB1為停止按鈕，F(xiàn)R為熱保護(hù)繼電器。當(dāng)按下SB2時(shí)，KM1的線圈通電，KM1主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)開始正向運(yùn)行，同時(shí)KM1的輔助常開觸點(diǎn)閉合而使KM1的線圈通電，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的正向連續(xù)運(yùn)行，直到按下停止按鈕SB1；反之，當(dāng)按下SB3時(shí)，

KM2的線圈通電，KM2主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)開始反向運(yùn)行，同時(shí)KM2的輔助常開觸點(diǎn)閉合而使KM2線圈保持通電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的反向連續(xù)運(yùn)行，直到按下停止按鈕SB1，KM1、KM2線圈互鎖確保不同時(shí)通電。本任務(wù)實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)PLC控制。圖2-12電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路三、相關(guān)知識(shí)

(一)其他常用基本指令(ALD、OLD、LPS、LRD、LPP、NOT、RS、EU、ED)

1.電路塊連接指令(OLD/ALD)

電路塊連接指令如表2-8所示。表2-8電路塊連接指令表1)用法示例

電路塊連接指令的應(yīng)用如圖2-13和圖2-14所示。圖2-13串聯(lián)電路塊并聯(lián)梯形圖及語句表圖2-14并聯(lián)電路塊串聯(lián)梯形圖及語句表

2)使用注意事項(xiàng)

①?OLD是串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令，ALD是并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令。它們都沒有操作元件，可以多次重復(fù)使用。

②?OLD指令是將串聯(lián)電路塊與前面的電路并聯(lián)，相當(dāng)于電路塊間右側(cè)的一段垂直連線。要并聯(lián)的電路塊的起始觸點(diǎn)使用LD或LDN指令，完成了電路塊的內(nèi)部連接后，用OLD指令將它與前面的電路并聯(lián)。③?ALD指令是將并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)，相當(dāng)于兩個(gè)電路之間的串聯(lián)連線。要串聯(lián)的電路塊的起始觸點(diǎn)使用LD或LDN指令，完成了電路塊的內(nèi)部連接后，用ALD指令將它與前面的電路串聯(lián)。

④?OLD、ALD指令可以多次重復(fù)使用，但是連續(xù)使用時(shí)，應(yīng)限制在8次以下。

2．多重輸出電路指令(LPS/LRD/LPP)

多重輸出電路指令(LPS/LRD/LPP)如表2-9所示。1)用法示例

多重輸出電路指令的應(yīng)用如圖2-15和圖2-16所示。

2)使用注意事項(xiàng)

①?LPS指令可將多重電路的公共觸點(diǎn)或電路塊先存儲(chǔ)起來，以便后面的多重輸出支路使用。多重電路的第一個(gè)支路前使用LPS進(jìn)棧指令，多重電路的中間支路前使用LRD讀棧指令，多重電路的最后一個(gè)支路前使用LPP出棧指令。該組指令沒有操作元件。

②?S7-200系列PLC有9個(gè)存儲(chǔ)中間運(yùn)算結(jié)果的堆棧存儲(chǔ)器，堆棧采用先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)存取方式。每使用一次LPS指令，當(dāng)時(shí)的邏輯運(yùn)算結(jié)果壓入堆棧的第一層，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移。圖2-15簡單1層棧梯形圖及語句表圖2-16復(fù)雜1層棧梯形圖及語句表③?LRD指令讀取存儲(chǔ)在堆棧最上層(即電路分支處)的運(yùn)算結(jié)果，并將下一個(gè)觸點(diǎn)強(qiáng)制性地連接到該點(diǎn)。讀棧后堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不會(huì)上移或下移。

④?LPP指令彈出堆棧存儲(chǔ)器的運(yùn)算結(jié)果，首先將下一觸點(diǎn)連接到該點(diǎn)，然后從堆棧中去掉分支點(diǎn)的運(yùn)算結(jié)果。使用LPP指令時(shí)，堆棧中各層的數(shù)據(jù)向上移動(dòng)一層，最上層的數(shù)據(jù)在彈出后從棧內(nèi)消失。

⑤處理最后一條支路時(shí)必須使用LPP指令，而不是LRD指令，且LPS和LPP的使用不多于9次，并且要成對(duì)出現(xiàn)。

3．邏輯運(yùn)算結(jié)果取反指令(NOT)

邏輯運(yùn)算結(jié)果取反指令(NOT)如表2-10所示。表2-10邏輯運(yùn)算結(jié)果取反指令NOT指令將它左邊電路的邏輯運(yùn)算結(jié)果取反，如運(yùn)算結(jié)果為0將它變?yōu)?，如運(yùn)算結(jié)果為1則將它變?yōu)?，該指令沒有操作數(shù)。如圖2-17所示，如果I0.0為ON，則Q0.0為OFF；反之則Q0.0為ON。圖2-17邏輯運(yùn)算結(jié)果取反功能示例

4．正跳變指令和負(fù)跳變指令(EU/ED)

正跳變指令和負(fù)跳變指令如表2-11所示。1)用法示例

正跳變指令和負(fù)跳變指令的應(yīng)用示例如圖2-18所示。圖2-18正跳變指令和負(fù)跳變指令的應(yīng)用

2)使用注意事項(xiàng)

①?EU是脈沖上升沿微分輸出指令，ED是脈沖下降沿微分輸出指令。EU和ED指令只能用于輸出繼電器Q和輔助繼電器M(不包括特殊輔助繼電器)。

②圖2-18中的M0.0僅在I0.0的常開觸點(diǎn)由斷開變?yōu)榻油?即I0.0的上升沿)時(shí)的一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON；M0.1僅在I0.1的常開觸點(diǎn)由接通變?yōu)閿嚅_(即I0.1的下降沿)時(shí)的一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON。

5．RS觸發(fā)器指令

RS觸發(fā)器指令如表2-12所示。圖2-19觸發(fā)器指令實(shí)例梯形圖和時(shí)序圖

(二)梯形圖的編程規(guī)則及程序的優(yōu)化

1．梯形圖的特點(diǎn)及編程規(guī)則

梯形圖是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)繼電器電路圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)、并聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線(S7-200CPU梯形圖中省略了右側(cè)的母線)。

梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，稱為一個(gè)梯級(jí)。每一個(gè)邏輯行起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的各種連接，最后是線圈，整個(gè)圖形呈梯形。

(1)?PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但它們不是真實(shí)的物理繼電器(即硬件繼電器)，而是在梯形圖中使用的編程元件(即軟元件)。

每一軟元件與PLC存儲(chǔ)器中元件映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)位相對(duì)應(yīng)。以輔助繼電器為例，如果該存儲(chǔ)位為0狀態(tài)，則梯形圖中對(duì)應(yīng)的軟元件的線圈“斷電”，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，稱該軟元件為0狀態(tài)，或稱該軟元件為OFF(斷開)；如果該存儲(chǔ)位為1狀態(tài)，則對(duì)應(yīng)軟元件的線圈“有電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱該軟元件為l狀態(tài)，或稱該軟元件為ON(接通)。

(2)根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出圖中各線圈對(duì)應(yīng)的軟元件的ON/OFF狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯運(yùn)算。

邏輯運(yùn)算是按梯形圖從上到下、從左至右的順序進(jìn)行的，運(yùn)算的結(jié)果可以馬上被后面的邏輯運(yùn)算所利用。邏輯運(yùn)算是根據(jù)元件映像寄存器中的狀態(tài)，而不是根據(jù)運(yùn)算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行運(yùn)算的。

(3)梯形圖中各軟元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可以無限、多次地被使用。

(4)輸入繼電器的狀態(tài)唯一取決于對(duì)應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。

(5)輔助繼電器相當(dāng)于繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用來保存運(yùn)算的中間結(jié)果，不對(duì)外驅(qū)動(dòng)負(fù)載，負(fù)載只能由輸出繼電器來驅(qū)動(dòng)。梯形圖中，信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右邊的母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點(diǎn)，而左邊必須有觸點(diǎn)。

(6)用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位，給梯形圖加注釋。在網(wǎng)絡(luò)中，程序的邏輯運(yùn)算按從左到右的方向執(zhí)行，與能流的方向一致。各網(wǎng)絡(luò)按從上到下的順序執(zhí)行，執(zhí)行完所有的網(wǎng)絡(luò)后，返回最上面的網(wǎng)絡(luò)重新執(zhí)行。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并可將它下載到可編程控制器中。

2．梯形圖的優(yōu)化及禁忌

1)線圈右邊無觸點(diǎn)

梯形圖中每一邏輯行從左到右排列，以觸點(diǎn)與左母線連接開始，以線圈、功能指令與右母線(可允許省略右母線)連接結(jié)束。觸點(diǎn)不能接在線圈的右邊；線圈也不能直接與左母線連接，必須通過觸點(diǎn)才可連接，如圖2-20所示。圖2-20線圈右邊無觸點(diǎn)的梯形圖

2)線圈不能重復(fù)使用

在同一個(gè)梯形圖中，如果同一元件的線圈被使用兩次或多次，那么前面的輸出線圈對(duì)外輸出無效，只有最后一次的輸出線圈有效，所以程序中一般不出現(xiàn)雙線圈輸出。如圖2-21(a)所示的梯形圖必須改為如圖2-21(b)所示的梯形圖。圖2-21線圈不能重復(fù)使用的梯形圖

3)觸點(diǎn)水平不垂直

觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直線上。如圖2-22(a)所示的C20觸點(diǎn)被畫在垂直線上，所以很難正確識(shí)別它與其他觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系，因此這種十字連接支路應(yīng)該按(b)圖轉(zhuǎn)化。

4)觸點(diǎn)多上并左

如果有串聯(lián)電路塊并聯(lián)，應(yīng)將串聯(lián)觸點(diǎn)多的電路塊放在最上面；如果有并聯(lián)電路塊串聯(lián)，將并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路塊移至左母線，這樣可以使編制的程序簡潔，指令語句少，如圖2-23所示。圖2-22觸點(diǎn)水平不垂直的梯形圖圖2-23觸點(diǎn)多上并左的梯形圖

5)順序不同結(jié)果也不同

PLC的運(yùn)行是按照從左到右、從上而下的順序執(zhí)行的，即串行工作；而繼電器控制電路是并行工作的，電源一接通，并聯(lián)支路都有相同電壓。因此，在PLC的編程中應(yīng)注意程序的順序不同，其執(zhí)行結(jié)果也不同，如圖2-24所示。圖2-24程序順序不同結(jié)果也不同的梯形圖

(三)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法

轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成與原有功能相同的PLC內(nèi)部的梯形圖，這種等效轉(zhuǎn)換是一種簡便快捷的編程方法。轉(zhuǎn)換法的優(yōu)點(diǎn)頗多，其一，原繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期使用和考驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能；其二，繼電器電路圖與PLC的梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此根據(jù)繼電器電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖簡便快捷；其三，這種設(shè)計(jì)方法一般不需要改動(dòng)控制面板，保持了原有系統(tǒng)的外部特性，操作人員不用改變長期形成的操作習(xí)慣。

1．基本方法

根據(jù)繼電接觸器電路圖來設(shè)計(jì)PLC的梯形圖時(shí)，關(guān)鍵是要抓住它們的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即控制功能的對(duì)應(yīng)、邏輯功能的對(duì)應(yīng)、以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對(duì)應(yīng)。

2．轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的步驟

①了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能在設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)時(shí)心中有數(shù)。

②確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，畫出PLC的外部接線圖。繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)用PLC的輸出繼電器來替代，它們的硬件線圈接在PLC的輸出端。按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)及控制開關(guān)等用PLC的輸入繼電器替代，用來給PLC提供控制命令和反饋信號(hào)，它們的觸點(diǎn)接在PLC的輸入端。在確定了PLC的各輸入信號(hào)和輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號(hào)后，畫出PLC的外部接線圖。③確定PLC梯形圖中的輔助繼電器(M)和定時(shí)器(T)的元件號(hào)。繼電器電路圖中的中間繼電器和時(shí)間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的輔助繼電器和定時(shí)器來替代，并確定其對(duì)應(yīng)關(guān)系。

④根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系畫出PLC的梯形圖。第②步和第③步建立了繼電器電路圖中的硬件元件和梯形圖中的軟元件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的梯形圖。

⑤根據(jù)被控設(shè)備的工藝過程和機(jī)械的動(dòng)作情況及梯形圖編程的基本規(guī)則，優(yōu)化梯形圖，使梯形圖既符合控制要求，又具有合理性、條理性和可靠性。

⑥根據(jù)梯形圖寫出其對(duì)應(yīng)的語句表程序。

3．轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法的應(yīng)用

【例1】如圖2-25所示為三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖，試將該繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖。圖2-25三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖

解

(1)分析動(dòng)作原理。如圖2-25所示為三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖。其中，KM1是正轉(zhuǎn)接觸器，KM2是反轉(zhuǎn)接觸器，SB1是正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，SB2是反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，SB是停止按鈕。按SB1，KM1得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，按SB或FR動(dòng)作，KM1失電，電動(dòng)機(jī)停止；按SB2，KM2得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，按SB或FR動(dòng)作，KM2失電，電動(dòng)機(jī)停止；電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，按反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2不起作用；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，按正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1不起作用。

(2)確定輸入/輸出信號(hào)。根據(jù)上述分析，輸入信號(hào)有SB1、SB2、SB、FR；輸出信號(hào)有KM1、KM2。并且，可設(shè)其對(duì)應(yīng)關(guān)系為：SB(常開觸點(diǎn))用PLC中的輸入繼電器I0.0來代替，SB1用PLC中的輸入繼電器I0.1來代替，SB2用PLC中的輸入繼電器I0.2來代替，F(xiàn)R(常開觸點(diǎn))用PLC中的輸入繼電器I0.3來代替。正轉(zhuǎn)接觸器KM1用PLC中輸出繼電器Q0.1來代替，反轉(zhuǎn)接觸器KM2用PLC中的輸出繼電器Q0.2來代替。

(3)畫出PLC的外部接線圖。根據(jù)I/O信號(hào)，同時(shí)考慮KM1或KM2外部故障(KM1或KM2主觸點(diǎn)可能被斷電時(shí)產(chǎn)生的電弧粘合而斷不開)時(shí)，造成主電路短路，故在PLC輸出的外部電路KM1、KM2的線圈前增加其常閉觸點(diǎn)做硬件互鎖，其I/O外部接線如圖2-26(a)所示(主電路圖與原來電路相同)。圖2-26電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部接線圖及所對(duì)應(yīng)的梯形圖

(4)畫對(duì)應(yīng)的梯形圖。根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以畫出圖2-25所對(duì)應(yīng)的梯形圖，如圖2-26(b)所示。

(5)畫優(yōu)化梯形圖。根據(jù)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的動(dòng)作情況及梯形圖編程的基本規(guī)則(線圈右邊無觸點(diǎn)，觸點(diǎn)多上并左)，對(duì)圖2-26進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化梯形圖如圖2-27所示。圖2-27電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的優(yōu)化梯形圖四、任務(wù)實(shí)施

1．I/O分配表

由上述任務(wù)分析和控制要求可確定PLC需要3個(gè)輸入點(diǎn)，2個(gè)輸出點(diǎn)，其I/O分配表如表2-14所示。2．硬件接線

圖2-28PLC接線圖由圖2-25可知，外部硬件輸出電路中使用KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行了互鎖。這是因?yàn)镻LC內(nèi)部軟繼電器互鎖只相差一個(gè)掃描周期，來不及響應(yīng)。例如，Q0.0雖然斷開，可能KM1的觸點(diǎn)還未斷開，在沒有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點(diǎn)可能接通，引起主電路短路。因此不僅要在梯形圖中加入軟繼電器的互鎖觸點(diǎn)，而且還要在外部硬件輸出電路中進(jìn)行互鎖，這就是常說的“軟硬件雙重互鎖”。采用雙重互鎖，同時(shí)也避免了因接觸器KM1和KM2的主觸點(diǎn)熔焊而引起電動(dòng)機(jī)主電路短路。

3．編程

(1)方案一：直接用“啟—?！！被倦娐穼?shí)現(xiàn)。梯形圖及語句表如圖2-29所示。

此方案通過在正轉(zhuǎn)運(yùn)行支路中串入I0.2常閉觸點(diǎn)和Q0.1的常閉觸點(diǎn)，在反轉(zhuǎn)運(yùn)行支路中串入I0.1常閉觸點(diǎn)和Q0.0的常閉觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)按鈕及接觸器的互鎖。

(2)方案二：利用“置位/復(fù)位”基本電路實(shí)現(xiàn)。梯形圖及語句表如圖2-30所示。

(3)方案三：利用棧操作指令實(shí)現(xiàn)。梯形圖及語句表如圖2-31所示。圖2-29PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行電路方案一圖2-30PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行電路方案二圖2-31PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行電路方案三

4．調(diào)試

(1)輸入程序。按照前面介紹的程序輸入方法，用計(jì)算機(jī)輸入程序。

(2)靜態(tài)調(diào)試。按圖2-28所示的PLC的I/O接線圖正確連接好輸入設(shè)備，進(jìn)行PLC的模擬靜態(tài)調(diào)試(按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，Q0.0亮，按下停止按鈕SB1時(shí)，Q0.0滅；按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3時(shí)，Q0.1亮，按下停止按鈕SB1時(shí)，Q0.1滅；按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，Q0.0亮，按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3時(shí)，Q0.0滅，同時(shí)Q0.1亮，按下停止按鈕SB1時(shí)，Q0.1滅)，并通過計(jì)算機(jī)監(jiān)視，觀察其是否與指示一致，否則，檢查并修改程序，直至輸出指示正確。

(3)動(dòng)態(tài)調(diào)試。按圖2-28所示的PLC的I/O接線圖正確連接好輸出設(shè)備，進(jìn)行系統(tǒng)的空載調(diào)試，觀察交流接觸器能否按控制要求動(dòng)作(按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，KM1閉合，按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3時(shí)，KM1斷開，同時(shí)KM2閉合；按下停止按鈕SB1時(shí)，KM2斷開)，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)視，觀察其是否與動(dòng)作一致，否則，檢查電路接線或修改程序，直至交流接觸器能按控制要求動(dòng)作；最后按圖2-10所示的主電路接好電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行帶載動(dòng)態(tài)調(diào)試。

(4)完成一個(gè)方案的調(diào)試后，再完成另外兩個(gè)方案的調(diào)試工作。

五、能力測試

將如圖2-32所示的行程開關(guān)控制的自動(dòng)往返行程控制電路圖改為用PLC來控制，并完成其設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試。圖2-32中行程開關(guān)SQ1、SQ2作為往返控制用，而行程開關(guān)SQ3、SQ4作為極限保護(hù)用，其梯形圖設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)法完成。圖2-32自動(dòng)往返行程控制電路

(1)設(shè)計(jì)梯形圖(40分)。根據(jù)控制要求，由讀者自行完成梯形圖的設(shè)計(jì)。

(2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)接線圖(20分)。

(3)系統(tǒng)調(diào)試(40分)。

①程序輸入(5分)。

②靜態(tài)調(diào)試(15分)。

⑧動(dòng)態(tài)調(diào)試(10分)。

④其他測試(10分)。六、研討與練習(xí)

【例2】設(shè)計(jì)用單按鈕控制臺(tái)燈產(chǎn)生兩擋發(fā)光亮度的控制程序。要求：按鈕(I0.0)第一次合上，Q0.0接通；按鈕第二次合上，Q0.0和Q0.1都接通；按鈕第三次合上，Q0.0、Q0.1都斷開。

說明：梯形圖控制程序如圖2-33(a)所示，時(shí)序圖如圖2-33(b)所示，語句表如圖2-33(c)所示。當(dāng)I0.0第一次合上時(shí)，M0.0接通一個(gè)掃描周期。由于此時(shí)Q0.0還是初始狀態(tài)沒有接通，因此CPU從上往下掃描程序時(shí)M0.1和Q0.1都不能接通，只有Q0.0接通，臺(tái)燈低亮度發(fā)光。在第二個(gè)掃描周期里，雖然Q0.0的常開觸點(diǎn)閉合，但M0.0卻又?jǐn)嚅_了，因此M0.1和Q0.1仍不能接通。直到I0.0第二次合上時(shí)，M0.0又接通一個(gè)掃描周期。此時(shí)Q0.0已經(jīng)接通，故其常開觸點(diǎn)閉合使Q0.1接通，臺(tái)燈高亮度發(fā)光(Q0.0、Q0.1均接通)。I0.0第三次合上時(shí)，M0.0接通，因Q0.1常開觸點(diǎn)閉合使M0.l接通，切斷Q0.0和Q0.1，臺(tái)燈熄滅。圖2-33單按鈕控制兩擋發(fā)光亮度臺(tái)燈的控制程序參考上面例題，完成用一個(gè)單按鈕啟動(dòng)5臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)。啟動(dòng)過程是：每按一次按鈕啟動(dòng)l臺(tái)電動(dòng)機(jī)，按下5次后全部電動(dòng)機(jī)都啟動(dòng)，再按一次按鈕，全部電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。

【例3】某系統(tǒng)中有3臺(tái)通風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)1個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)，監(jiān)視通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。要求如下：3臺(tái)通風(fēng)機(jī)中有2臺(tái)及以上開機(jī)時(shí)，綠燈常亮；只有l(wèi)臺(tái)開機(jī)時(shí)，綠燈以1Hz的頻率閃爍；3臺(tái)全部停機(jī)時(shí)，紅燈常亮。

【說明】根據(jù)控制要求進(jìn)行I/O分配：通風(fēng)機(jī)1～通風(fēng)機(jī)3對(duì)應(yīng)I0.1、I0.2、I0.3，綠燈對(duì)應(yīng)Q0.1，綠燈閃對(duì)應(yīng)Q0.1′，紅燈對(duì)應(yīng)Q0.2。由真值表可得到函數(shù)表達(dá)式如下：圖2-34監(jiān)視系統(tǒng)梯形圖參考上面例題，設(shè)計(jì)一個(gè)4臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)。要求如下：4臺(tái)電動(dòng)機(jī)中有3臺(tái)及以上開機(jī)時(shí)，綠燈常亮；只有2臺(tái)開機(jī)時(shí)，綠燈以1Hz的頻率閃爍；只有1臺(tái)開機(jī)時(shí)，紅燈以1Hz的頻率閃爍；4臺(tái)全部停機(jī)時(shí)，紅燈常亮。七、思考與練習(xí)

1．梯形圖的基本規(guī)則有哪些？

2．轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法中要抓住哪幾個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系？

3．轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法的步驟是什么？

4．寫出如圖2-35所示梯形圖的語句表程序。圖2-35題4的梯形圖圖2-36題5的梯形圖

6．畫出如圖2-37所示M0.0的時(shí)序圖；交換該梯形圖中上下兩行語句的位置，M0.0的波形有什么變化？為什么？圖2-37題6的梯形圖

7．畫出如圖2-38所示語句表對(duì)應(yīng)的梯形圖。圖2-38題7的語句表圖2-39題8的語句表任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)計(jì)數(shù)循環(huán)正反轉(zhuǎn)PLC控制

一、任務(wù)目標(biāo)

(1)掌握PLC定時(shí)器、計(jì)數(shù)器類型及應(yīng)用。

(2)熟練地應(yīng)用延時(shí)和計(jì)數(shù)控制電路，并完成交通燈等控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

(3)采用經(jīng)驗(yàn)法等方法進(jìn)行較復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。二、任務(wù)分析

設(shè)計(jì)一個(gè)用PLC的基本邏輯指令控制電動(dòng)機(jī)計(jì)數(shù)循環(huán)正反轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)，其控制要求如下：

(1)按下啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)3s，停2s，反轉(zhuǎn)3s，停2s，如此循環(huán)5個(gè)周期，然后自動(dòng)停止。

(2)運(yùn)行中，可按停止按鈕SB使系統(tǒng)停止，熱繼電器FR動(dòng)作也可使系統(tǒng)停止。

本任務(wù)要求首先掌握PLC定時(shí)器和計(jì)數(shù)器這類軟元件，其次要求掌握延時(shí)電路和計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)方法，最后還能夠根據(jù)實(shí)際需要完成一個(gè)比較復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。三、相關(guān)知識(shí)

(一)定時(shí)器及使用

S7-200系列PLC的定時(shí)器如表2-16所示。定時(shí)器是PLC實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能的計(jì)時(shí)裝置，相當(dāng)于繼電器控制電路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器對(duì)時(shí)間間隔計(jì)數(shù)，時(shí)間間隔稱分辨率又稱為時(shí)基。

S7-200CPU提供三種定時(shí)器分辨率：1ms、10ms和100ms。

定時(shí)器指令用來描述定時(shí)器的功能，S7-200CPU提供了256個(gè)定時(shí)器，共有3種類型：接通延時(shí)定時(shí)器(TON)、有記憶接通延時(shí)定時(shí)器(TONR)和斷開延時(shí)定時(shí)器(TOF)。定時(shí)器的分類及特征如表2-16所示。

定時(shí)器存儲(chǔ)每個(gè)定時(shí)器地址，包括存儲(chǔ)器標(biāo)識(shí)符、定時(shí)器號(hào)兩部分。存儲(chǔ)器標(biāo)識(shí)符為“T”，定時(shí)器號(hào)為整數(shù)，如T0表示0號(hào)定時(shí)器。它有一個(gè)設(shè)定值寄存器(一個(gè)字長)，一個(gè)當(dāng)前值寄存器(一個(gè)字長)及無數(shù)個(gè)觸點(diǎn)(一個(gè)位)。對(duì)于每一個(gè)定時(shí)器，這3個(gè)量使用同一名稱，但使用場合不一樣，其所指也不一樣。定時(shí)器的分辨率決定了每個(gè)時(shí)間間隔的長短。例如：一個(gè)以10ms為分辨率的接通延時(shí)定時(shí)器，在輸入位接通后，以10ms的時(shí)間間隔計(jì)數(shù)，若10ms的定時(shí)器計(jì)數(shù)值為50則代表500ms。定時(shí)器號(hào)決定了定時(shí)器的分辨率。對(duì)于分辨率為1ms的定時(shí)器來說，定時(shí)器狀態(tài)位和當(dāng)前值的更新不與掃描周期同步，對(duì)于大于1ms的程序掃描周期，定時(shí)器狀態(tài)位和當(dāng)前值在一次掃描內(nèi)刷新多次。

對(duì)于分辨率為10ms的定時(shí)器來說，定時(shí)器狀態(tài)位和當(dāng)前值在每個(gè)程序掃描周期的開始刷新，定時(shí)器狀態(tài)位和當(dāng)前值在整個(gè)掃描周期過程中為常數(shù)。在每個(gè)掃描周期的開始會(huì)將一個(gè)掃描累計(jì)的時(shí)間間隔加到定時(shí)器當(dāng)前值上。對(duì)于分辨率為100ms的定時(shí)器來說，定時(shí)器狀態(tài)位和當(dāng)前值在指令執(zhí)行時(shí)刷新。因此，為了使定時(shí)器保持正確的定時(shí)值，要確保在一個(gè)程序掃描周期中，只執(zhí)行一次100ms定時(shí)器指令。

從表2-16中可以看出TON和TOF使用相同范圍的定時(shí)器號(hào)。應(yīng)該注意，在同一個(gè)PLC程序中，一個(gè)定時(shí)器號(hào)只能使用一次，即在同一個(gè)PLC程序中，不能既有接通延時(shí)(TON)定時(shí)器T32，又有斷開延時(shí)(TOF)定時(shí)器T32。

1.接通延時(shí)定時(shí)器(TON)

接通延時(shí)定時(shí)器(TON)用于單一間隔的定時(shí)，當(dāng)輸入IN接通時(shí)，接通延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值大于等于預(yù)置值(PT)時(shí)，該定時(shí)器狀態(tài)位被置位；當(dāng)輸入IN斷開時(shí)，接通延時(shí)定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值被清除(即在定時(shí)過程中，輸入IN須一直接通)，當(dāng)達(dá)到預(yù)置值后，定時(shí)器仍繼續(xù)定時(shí)，直至達(dá)到最大值32767時(shí)停止。圖2-40為接通延時(shí)定時(shí)器使用舉例，圖2-41為其時(shí)序圖。圖2-40接通延時(shí)定時(shí)器(TON)使用舉例從時(shí)序圖中可以看出：定時(shí)器T37在I0.0接通后開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值等于預(yù)置值10(即延時(shí)100ms?×?10?=?1s)時(shí)，T37置1(其常開觸點(diǎn)閉合，Q0.0得電)。此后，如果I0.0仍然接通，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)直到最大值32767，T37保持接通直到I0.0斷開。任何時(shí)刻，只要I0.0斷開，T37就復(fù)位，定時(shí)器狀態(tài)位為OFF，當(dāng)前值為0。圖2-41時(shí)序圖

2.有記憶接通延時(shí)定時(shí)器(TONR)

有記憶接通延時(shí)定時(shí)器(TONR)用于累計(jì)多個(gè)時(shí)間間隔，和TON相比，具有以下幾個(gè)不同之處：(1)當(dāng)輸入IN接通時(shí)，TONR以上次的保持值作為當(dāng)前值開始計(jì)時(shí)；(2)當(dāng)輸入IN斷開時(shí)，TONR的定時(shí)器狀態(tài)位和當(dāng)前值保持最后狀態(tài)；(3)上電或首次掃描時(shí)，TONR的定時(shí)器狀態(tài)位為OFF，當(dāng)前值為掉電之前的值。因此TONR定時(shí)器只能用復(fù)位指令R對(duì)其復(fù)位。圖2-42為有記憶接通延時(shí)定時(shí)器TONR使用舉例，圖2-43為其時(shí)序圖。圖2-42有記憶接通延時(shí)定時(shí)器(TONR)使用舉例圖2-43時(shí)序圖

3.斷開延時(shí)定時(shí)器(TOF)

斷開延時(shí)定時(shí)器(TOF)用于關(guān)斷或故障事件后的延時(shí)，例如在電機(jī)停后，需要冷卻電機(jī)。當(dāng)輸入接通時(shí)，定時(shí)器狀態(tài)位立即接通，并把當(dāng)前值設(shè)為0；當(dāng)輸入斷開時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間。當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，定時(shí)器狀態(tài)位斷開，并且停止計(jì)時(shí)當(dāng)前值。當(dāng)輸入斷開的時(shí)間短于預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，定時(shí)器狀態(tài)位保持接通。TOF必須用使能輸入的下降沿啟動(dòng)計(jì)時(shí)。圖2-44為斷開延時(shí)定時(shí)器TOF使用舉例，圖2-45為時(shí)序圖。圖2-44斷開延時(shí)定時(shí)器(TOF)使用舉例圖2-45時(shí)序圖

4．定時(shí)器的應(yīng)用

【例1】3臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)。

(1)控制要求。電動(dòng)機(jī)Ml啟動(dòng)5s后電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)5s后電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)；按下停止按鈕時(shí)，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)無條件全部停止運(yùn)行。

(2)輸入/輸出分配。I0.1表示啟動(dòng)按鈕，I0.0表示停止按鈕，Q0.1表示電動(dòng)機(jī)Ml，Q0.2表示電動(dòng)機(jī)M2，Q0.3表示電動(dòng)機(jī)M3。

(3)梯形圖方案設(shè)計(jì)。該題涉及時(shí)間的問題，所以可以采用分段延時(shí)和累計(jì)延時(shí)的方法。3臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)的梯形圖如圖2-46所示。圖2-463臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)梯形圖

(二)計(jì)數(shù)器及使用

S7-200系列的計(jì)數(shù)器如表2-17所示，它分內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器(簡稱內(nèi)部計(jì)數(shù)器)和外部高速計(jì)數(shù)器(簡稱高速計(jì)數(shù)器)。

計(jì)數(shù)器用來累計(jì)輸入脈沖(上升沿)的個(gè)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)置值時(shí)，計(jì)數(shù)器發(fā)生動(dòng)作，以完成計(jì)數(shù)控制任務(wù)。S7-200CPU提供了256個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器，共分為以下三種類型：加計(jì)數(shù)器(CTU)、減計(jì)數(shù)器(CTD)、加/減計(jì)數(shù)器(CTUD)。計(jì)數(shù)器指令如表2-17所示。

在表2-17中，C×××為計(jì)數(shù)器號(hào)，取C0～C255(因?yàn)槊總€(gè)計(jì)數(shù)器有一個(gè)當(dāng)前值，不要將相同的計(jì)數(shù)器號(hào)碼指定給一個(gè)以上計(jì)數(shù)器)；CU為增計(jì)數(shù)器信號(hào)輸入端；CD為減計(jì)數(shù)器信號(hào)輸入端；R為復(fù)位輸入；LD為預(yù)置值裝載信號(hào)輸入(相當(dāng)于復(fù)位輸入)；PV為預(yù)置值。計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值是否掉電保持可以由用戶設(shè)置。

1．加計(jì)數(shù)器指令(CTU)

每個(gè)加計(jì)數(shù)器有一個(gè)16位的當(dāng)前值寄存器及一個(gè)狀態(tài)位。對(duì)于加計(jì)數(shù)器，在CU輸入端，每當(dāng)一個(gè)上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，直至計(jì)數(shù)到最大值(32767)。當(dāng)前計(jì)數(shù)值大于或等于預(yù)置計(jì)數(shù)值(PV)時(shí)，該計(jì)數(shù)器狀態(tài)位被置位(置1)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值仍被保持。如果在CU端仍有上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器仍計(jì)數(shù)，但不影響計(jì)數(shù)器的狀態(tài)位。當(dāng)復(fù)位端(R)置位時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，即當(dāng)前值清零，狀態(tài)位也清零。圖2-47為加計(jì)數(shù)器指令使用舉例。加計(jì)數(shù)器C40對(duì)CU輸入端(I0.0)的脈沖累加值達(dá)到3時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)位被置1，C40常開觸點(diǎn)閉合，使Q0.0得電，直至I0.1觸點(diǎn)閉合，使計(jì)數(shù)器C40復(fù)位，Q0.0失電。圖2-47加計(jì)數(shù)器使用舉例

2．減計(jì)數(shù)器指令(CTD)

每個(gè)減計(jì)數(shù)器有一個(gè)16位的當(dāng)前值寄存器及一個(gè)狀態(tài)位。對(duì)于減計(jì)數(shù)器，當(dāng)復(fù)位端LD輸入脈沖上升沿信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，減計(jì)數(shù)器裝入預(yù)設(shè)值(PV)，狀態(tài)位清零，但是啟動(dòng)對(duì)CD的計(jì)數(shù)是在該脈沖的下降沿到來時(shí)刻。

當(dāng)啟動(dòng)計(jì)數(shù)后，在CD輸入端，每當(dāng)一個(gè)上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)前計(jì)數(shù)值等于0時(shí)，該計(jì)數(shù)器狀態(tài)位被置位，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。如果在CD端仍有上升沿到來，計(jì)數(shù)器仍保持為0，且不影響計(jì)數(shù)器的狀態(tài)位。圖2-48為減計(jì)數(shù)器指令使用舉例。I0.1的上升沿信號(hào)給C1復(fù)位端(LD)一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使其狀態(tài)位為0，同時(shí)C1裝入預(yù)置值3。C1的輸入端CD累積脈沖達(dá)到3時(shí)，C1的當(dāng)前值減到0，C1的狀態(tài)位置1，使Q0.0得電，直至I0.1的下一個(gè)上升沿到來，C1復(fù)位，狀態(tài)位為0，C1再次裝入預(yù)置值3。圖2-48減計(jì)數(shù)器使用舉例

3．加/減計(jì)數(shù)器指令(CTUD)

加/減計(jì)數(shù)器指令(CTUD)兼有加計(jì)數(shù)器和減計(jì)數(shù)器的雙重功能，在每一個(gè)加計(jì)數(shù)輸入(CU)的上升沿時(shí)加計(jì)數(shù)，在每一個(gè)減計(jì)數(shù)輸入(CD)的上升沿時(shí)減計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值保存當(dāng)前計(jì)數(shù)值。在每一次計(jì)數(shù)器執(zhí)行時(shí)，預(yù)置值PV與當(dāng)前值作比較，當(dāng)CTUD計(jì)數(shù)器當(dāng)前值大于等于預(yù)置值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位置位；否則，計(jì)數(shù)器位復(fù)位。當(dāng)復(fù)位端(R)接通或者執(zhí)行復(fù)位指令后，計(jì)數(shù)器復(fù)位。當(dāng)加減計(jì)數(shù)器達(dá)到最大值(32?767)時(shí)，加計(jì)數(shù)輸入端的下一個(gè)上升沿導(dǎo)致當(dāng)前計(jì)數(shù)值變?yōu)樽钚≈?-32?768)。當(dāng)達(dá)到最小值(-32?768)時(shí)，減計(jì)數(shù)輸入端的下一個(gè)上升沿導(dǎo)致當(dāng)前計(jì)數(shù)值變?yōu)樽畲笾?32?767)。圖2-49為加/減計(jì)數(shù)器指令使用舉例。圖2-49加/減計(jì)數(shù)器使用舉例

4．計(jì)數(shù)器(C)的應(yīng)用

計(jì)數(shù)器的應(yīng)用如圖2-50所示。

I0.3的上升沿使計(jì)數(shù)器C0復(fù)位，C0對(duì)I0.4輸入的脈沖計(jì)數(shù)，輸入的脈沖數(shù)達(dá)到6個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)器C0的常開觸點(diǎn)閉合，Q0.0得電。I0.3再動(dòng)作時(shí)，C0復(fù)位，Q0.0失電。圖2-50計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

(三)振蕩電路及應(yīng)用

振蕩電路可以產(chǎn)生特定的通斷時(shí)序脈沖，它應(yīng)用在脈沖信號(hào)源或閃光報(bào)警電路中。

1．定時(shí)器組成的振蕩電路

定時(shí)器組成的振蕩電路如圖2-51所示。圖2-51定時(shí)器組成的振蕩電路

2．應(yīng)用SM0.5時(shí)鐘脈沖組成的振蕩電路

應(yīng)用SM0.5時(shí)鐘脈沖組成的振蕩電路如圖2-52所示。

SM0.5為1s的時(shí)鐘脈沖，所以Q0.0輸出的脈沖寬度是0.5s。圖2-52應(yīng)用SM0.5時(shí)鐘脈沖組成的振蕩電路

3．振蕩電路的應(yīng)用

(1)控制要求。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)交替順序控制。電動(dòng)機(jī)M1工作10s停下來，緊接著電動(dòng)機(jī)M2工作5s停下來，然后再交替工作；按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)Ml、M2全部停止運(yùn)行。

(2)輸入/輸出分配。啟動(dòng)按鈕：I0.0，停止按鈕：I0.1；電動(dòng)機(jī)Ml：Q0.1，電動(dòng)機(jī)M2：Q0.2。

(3)梯形圖方案設(shè)計(jì)。該梯形圖可采用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先考慮啟—保—停，然后考慮時(shí)序問題及自動(dòng)交替，設(shè)計(jì)方案如圖2-53(a)和(b)所示。圖2-53兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)交替順序工作梯形圖

(四)?STEP7-Micro/WIN編程軟件使用晉級(jí)

STEP7-Micro/WIN把每個(gè)S7-200系統(tǒng)的用戶程序、系統(tǒng)設(shè)置等保存在一個(gè)項(xiàng)目文件中，擴(kuò)展名為“mwp”。打開一個(gè)“*.mwp”文件就打開了相應(yīng)的工程項(xiàng)目。

1．程序編譯和下載

在STEP7-Micro/WIN中編輯的程序必須編譯成S7-200CPU能識(shí)別的機(jī)器指令，才能下載到S7-200CPU內(nèi)運(yùn)行。

選擇“PLC”→“編譯”或“全部編譯”菜單命令，或者用鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄或按鈕來執(zhí)行編譯功能?！熬幾g”命令是編譯當(dāng)前所在的程序窗口或數(shù)據(jù)塊窗口；“全部編譯”命令是編譯項(xiàng)目文件中所有可編譯的內(nèi)容。執(zhí)行編譯后，在信息輸出窗口會(huì)顯示相關(guān)的結(jié)果。圖2-54為啟—?！３绦驁?zhí)行全部編譯命令后的編譯結(jié)果，編譯結(jié)果沒有錯(cuò)誤。信息輸出窗口會(huì)顯示程序塊和數(shù)據(jù)塊的大小以及編譯中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。如果故意制造錯(cuò)誤，例如將Q0.0改為Q80.0，重新編譯結(jié)果如圖2-55所示，顯示程序塊中有1個(gè)錯(cuò)誤，并給出錯(cuò)誤所在網(wǎng)絡(luò)、行、列、錯(cuò)誤代碼及描述。圖2-54編譯成功的例子圖2-55編譯有錯(cuò)誤的例子改正了編譯中出現(xiàn)的所有錯(cuò)誤，編譯才算成功，才能下載程序到PLC。

如果計(jì)算機(jī)與PLC建立了通信連接，且程序編譯無誤后，可以將它下載到PLC中。下載必須在STOP模式下進(jìn)行。下載時(shí)CPU可以自動(dòng)切換到STOP模式。STEP7-Micro/WIN中設(shè)置的CPU型號(hào)必須與實(shí)際的型號(hào)相符，如果不相符，將出現(xiàn)警告信息，此時(shí)應(yīng)修改CPU的型號(hào)后再下載。下載操作會(huì)自動(dòng)執(zhí)行編譯命令。“下載”是從計(jì)算機(jī)將程序塊、數(shù)據(jù)塊或系統(tǒng)塊裝載到PLC，“上載”則相反，并且符號(hào)表或狀態(tài)表不能下載或上載。

選擇“文件”→“下載”菜單命令，或者用鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄按鈕，在出現(xiàn)的下載對(duì)話框中，選擇要下載的程序塊、數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)塊等，單擊下載按鈕，開始下載。

2．程序調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控

在運(yùn)行STEP7-Micro/WIN的計(jì)算機(jī)和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，用戶可以利用軟件提供的調(diào)試和監(jiān)控工具，直接調(diào)試并監(jiān)視程序的運(yùn)行，給用戶程序的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供了很大的方便。

(1)有限次數(shù)掃描?？梢灾付≒LC對(duì)程序執(zhí)行有限次數(shù)掃描(從1～65535次)。通過選擇PLC運(yùn)行的掃描次數(shù)，可以在程序改變進(jìn)程變量時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。第一次掃描時(shí)，SM0.1數(shù)值為1。有限次數(shù)掃描時(shí)，PLC須處于停止(STOP)模式，當(dāng)恢復(fù)正常程序操作時(shí)，將PLC切換回運(yùn)行(RUN)模式。①執(zhí)行單次掃描。

a.?PLC必須處于停止模式。如果不是處于停止模式，應(yīng)將PLC轉(zhuǎn)換成停止模式。

b.從菜單條選擇“調(diào)試”→“首次掃描”。

②執(zhí)行多次掃描。

a.?PLC必須處于停止模式。如果不是處于停止模式，應(yīng)將PLC轉(zhuǎn)換成停止模式。

b.從菜單條選擇“調(diào)試”→“多次掃描”，出現(xiàn)“執(zhí)行掃描”對(duì)話框，輸入所需的掃描次數(shù)，單擊“確定”按鈕，確認(rèn)選擇并取消對(duì)話框。

(2)梯形圖程序的狀態(tài)監(jiān)控。程序經(jīng)編輯、編譯并下載到PLC后，將S7-200CPU上的狀態(tài)開關(guān)撥到RUN位置，單擊菜單命令“調(diào)試”→“開始程序狀態(tài)監(jiān)控”或按工具欄上的?按鈕，可以用程序狀態(tài)監(jiān)控功能監(jiān)視程序運(yùn)行的狀況。

如果S7-200PLC上的狀態(tài)開關(guān)處于RUN或TERM位置，還可以在STEP7-Micro/WIN軟件中使用菜單命令“PLC”→“運(yùn)行”和“PLC”→“停止”，或者用工具欄上的和按鈕改變CPU的運(yùn)行狀態(tài)。

利用梯形圖編輯器可在PLC運(yùn)行時(shí)監(jiān)控程序中各元件的狀態(tài)，并可監(jiān)控操作數(shù)的數(shù)值。在用程序狀態(tài)功能監(jiān)控程序運(yùn)行之前，必須選擇是否使用“執(zhí)行狀態(tài)”。選擇菜單“調(diào)試”→“使用執(zhí)行狀態(tài)”，進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，“執(zhí)行狀態(tài)”下顯示的是程序段執(zhí)行到此時(shí)每個(gè)元件的實(shí)際狀態(tài)。如果未選中“執(zhí)行狀態(tài)”，將顯示程序段中的元件在程序掃描周期結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。但由于屏幕刷新的速度取決于編程計(jì)算機(jī)和S7-200CPU的通信速率及計(jì)算機(jī)的速度，所以梯形圖的程序監(jiān)控狀態(tài)不能完全如實(shí)地顯示變化迅速的元件的狀態(tài)，但這并不影響使用梯形圖來監(jiān)控程序狀態(tài)，而且梯形圖監(jiān)控也是編程人員的首選。在RUN模式下，單擊菜單命令“調(diào)試”→“開始程序狀態(tài)”或者工具欄上的“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕，啟動(dòng)程序狀態(tài)功能。之后，梯形圖中各元件的狀態(tài)將用不同顏色顯示出來。變?yōu)樗{(lán)色的元件表示處于接通狀態(tài)，如果有能流流入方框指令的使能輸入端，且該指令被成功執(zhí)行時(shí)，方框指令的方框變?yōu)樗{(lán)色；定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的方框變?yōu)榫G色時(shí)，表示它們包含有效數(shù)據(jù)；紅色方框表示執(zhí)行指令時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤；灰色表示無能流、指令被跳過、未調(diào)用或PLC處于STOP模式。

3．狀態(tài)表監(jiān)控

使用狀態(tài)表可以監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。在瀏覽條窗口中單擊“狀態(tài)表”圖標(biāo)，或選擇“調(diào)試”→“開始狀態(tài)表監(jiān)控”菜單命令，可以打開狀態(tài)表窗口。在狀態(tài)表窗口的“地址”和“格式”列中分別輸入要監(jiān)控的變量的地址和數(shù)據(jù)類型。

在程序編輯器中選擇一個(gè)或幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊“創(chuàng)建狀態(tài)表”選項(xiàng)，能快速生成一個(gè)包含所選程序段內(nèi)各元件的新狀態(tài)表。使用狀態(tài)表不能監(jiān)控常數(shù)、累加器和局部變量的狀態(tài)，但可以按位或者按字兩種形式來監(jiān)控定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的值。按位監(jiān)控的是定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的狀態(tài)位，按字監(jiān)控則顯示定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。

使用菜單命令“調(diào)試”→“開始狀態(tài)表監(jiān)控”或者單擊工具欄“狀態(tài)表監(jiān)控”按鈕，啟動(dòng)狀態(tài)表監(jiān)控功能，在狀態(tài)表的“當(dāng)前值”列將會(huì)出現(xiàn)從PLC中讀取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。當(dāng)用狀態(tài)表時(shí)，可將光標(biāo)移到某一個(gè)單元格單擊，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的編輯操作。

如果狀態(tài)表已經(jīng)打開，使用菜單命令“調(diào)試”→“停止?fàn)顟B(tài)表”，或單擊工具欄狀態(tài)表按鈕，可以關(guān)閉狀態(tài)表。

4．強(qiáng)制功能

S7-200提供了強(qiáng)制功能以方便程序調(diào)試工作(例如，在現(xiàn)場不具備某些外部條件的情況下模擬工藝狀態(tài))。用戶可以對(duì)所有的數(shù)字量I/O以及16個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)V、M或模擬量I/O進(jìn)行強(qiáng)制設(shè)置。

顯示狀態(tài)表并且使其處于監(jiān)控狀態(tài)，在新值列中寫入希望強(qiáng)制成的數(shù)據(jù)，然后單擊工具欄按鈕，或者使用菜單命令“調(diào)試”→“強(qiáng)制”來強(qiáng)制設(shè)置數(shù)據(jù)。一旦使用了強(qiáng)制功能，則在每次掃描時(shí)該數(shù)值均被重新應(yīng)用于地址(強(qiáng)制值具有最高的優(yōu)先級(jí))，直至取消強(qiáng)制設(shè)置。

5．狀態(tài)趨勢(shì)圖

STEP7-Micro/WIN提供兩種PLC變量在線查看方式，狀態(tài)表形式和狀態(tài)趨勢(shì)圖形式。后者的圖形化監(jiān)控方式使用戶更容易地觀察變量的變化關(guān)系，能更加直觀地觀察數(shù)字量信號(hào)變化的邏輯時(shí)序，或者模擬量信號(hào)的變化趨勢(shì)。

在狀態(tài)圖窗口中，使用菜單命令“調(diào)試”→“作為趨勢(shì)檢視”，或按工具欄中的“趨勢(shì)圖”按鈕，可以在狀態(tài)表形式和狀態(tài)趨勢(shì)圖形式之間切換；或者在當(dāng)前顯示的狀態(tài)表窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇“作為趨勢(shì)檢視”。

狀態(tài)趨勢(shì)圖對(duì)變量的反應(yīng)速度取決于計(jì)算機(jī)和PLC的通信速度以及圖示的時(shí)間基準(zhǔn)，在趨勢(shì)圖中單擊鼠標(biāo)右鍵可以選擇圖形更新的速率。

6．運(yùn)行模式下的程序編輯

在運(yùn)行(RUN)模式下編輯程序，可在對(duì)控制過程影響較小的情況下，對(duì)用戶程序做少量的修改。修改后的程序下載時(shí)，將立即影響系統(tǒng)的控制運(yùn)行，所以使用時(shí)應(yīng)特別注意，確保系統(tǒng)的運(yùn)行安全?？蛇M(jìn)行這種操作的PLC有CPU224、CPU226和CPU226XM等。操作步驟如下。

(1)使用菜單命令“調(diào)試”→“運(yùn)行模式下程序編輯”。因?yàn)镽UN模式下只能編輯主機(jī)中的程序，如果主機(jī)中的程序與編程軟件窗口中的不同，系統(tǒng)會(huì)提示用戶存盤。

(2)屏幕彈出警告信息。單擊“繼續(xù)“按鈕，所連接主機(jī)中的程序?qū)⑸陷d到編程主窗口，便可以在運(yùn)行模式下進(jìn)行編輯。

(3)在運(yùn)行模式下進(jìn)行下載。在程序編譯成功后，使用“文件”→“下載”命令，或單擊工具欄中的“下載”按鈕，將程序塊下載到PLC主機(jī)。

四、任務(wù)實(shí)施

1．I/O分配

根據(jù)任務(wù)分析及前面電動(dòng)機(jī)計(jì)數(shù)循環(huán)正反轉(zhuǎn)的控制要求可知：PLC的輸入信號(hào)有停止按鈕SB(I0.1)、啟動(dòng)按鈕SB1(I0.0)、熱繼電器常開觸點(diǎn)FR(I0.2)。PLC的輸出信號(hào)有正轉(zhuǎn)接觸器KM1(Q0.1)、反轉(zhuǎn)接觸器KM2(Q0.2)。定時(shí)用到定時(shí)器T37(正轉(zhuǎn)3s)、T38(停2s)、T39(反轉(zhuǎn)3s)、T40(停2s)。其I/O分配如圖2-56所示。

2．硬件接線

主電路圖與正反轉(zhuǎn)電路圖相同(參見圖2-12)，PLC接線圖如圖2-56所示。圖2-56電動(dòng)機(jī)的計(jì)數(shù)循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的I/O接線圖

3．編程

本程序可采用經(jīng)驗(yàn)法來編程。根據(jù)以上控制要求分析如下：該P(yáng)LC控制是一個(gè)順序控制，控制的時(shí)間可用累積定時(shí)的方法，而循環(huán)控制可用振蕩電路來實(shí)現(xiàn)，至于循環(huán)的次數(shù)，可用計(jì)數(shù)器來完成。另外，正轉(zhuǎn)接觸器KM1得電的條件為按下啟動(dòng)按鈕SB1或T40時(shí)間到，正轉(zhuǎn)接觸器KM1失電的條件為T37時(shí)間到；反轉(zhuǎn)接觸器KM2得電的條件為T38延時(shí)到，反轉(zhuǎn)接觸器KM2失電的條件為T39時(shí)間到；按下停止按鈕SB或熱繼電器FR動(dòng)作或計(jì)數(shù)器C1次數(shù)到，則整個(gè)系統(tǒng)停止工作。因此，整個(gè)設(shè)計(jì)可在啟—?！ｋ娐返幕A(chǔ)上，再增加一個(gè)類似如圖2-51所示的振蕩電路和一個(gè)計(jì)數(shù)及復(fù)位電路來完成，其梯形圖如圖2-57所示。用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，沒有一套固定的方法和步驟可以遵循，具有很大的試探性和隨意性。修改某一局部電路時(shí)，可能對(duì)系統(tǒng)的其他部分產(chǎn)生意想不到的影響。另外，用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)出的梯形圖往往很難閱讀，給系統(tǒng)的維修和改進(jìn)帶來了很大的困難。因此，對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別是復(fù)雜的順序控制系統(tǒng)，一般采用步進(jìn)順控的編程方法。步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，并且程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。有關(guān)步進(jìn)順控的編程方法將在項(xiàng)目三中進(jìn)行講解。圖2-57電動(dòng)機(jī)的計(jì)數(shù)循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖

4．調(diào)試

(1)輸入程序。按照前面介紹的程序輸入方法，用計(jì)算機(jī)輸入程序。

(2)靜態(tài)調(diào)試。按圖2-56所示的PLC的I/O接線圖正確連接好輸入設(shè)備，進(jìn)