第五章PARTFIVES7-200PLC常用位邏輯指令及應(yīng)用——以CA6140型車床的PLC改造為例01.?S7-200PLC的基本邏輯指令02.?典型電路的PLC編程03.梯形圖的繼電器電路轉(zhuǎn)換法目錄5.1任務(wù)要求目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床在中小型企業(yè)大量使用，但由于大量的使用了繼電器與接觸器，再加上繼電器系統(tǒng)接線復(fù)雜，經(jīng)常造成接觸不良，而且原件老化快，設(shè)備故障頻繁，故障診斷與排除困難，并存在：觸電容易被電弧燒壞而導(dǎo)致接觸不良；機械方式實現(xiàn)的觸點控制反映速度慢；繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、靈活性差。針對傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)存在的問題，本章對第三章所述的CA6140車床的電氣控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造，采用可編程邏輯控制器（PLC）代替原有的繼電器，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的硬件組成及其控制程序，使車床能夠運行穩(wěn)定，降低故障率，提高使用效率。5.2常用位邏輯指令位邏輯指令主要是位操作與運算指令，也是PLC常用的基本指令。梯形圖中有觸點和線圈兩大類位邏輯指令，觸點又分常開觸點和常閉觸點兩種形式。5.2.1邏輯取（裝載）與線圈驅(qū)動指令1.邏輯取及線圈驅(qū)動指令邏輯取及線圈驅(qū)動指令為LD、LDN、=。LD（Load）：裝載指令（邏輯取指令）。用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運算開始的常開觸點與母線的連接。LDN（LoadNot）：取反指令。用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運算開始的常閉觸點與母線的連接。=（Out）：輸出指令，對應(yīng)梯形圖則為線圈驅(qū)動。a）梯形圖

b）語句表圖5-1LD、LDN、=指令使用舉例2.取反指令NOTNOT：取反指令，用于將該指令左端的邏輯運算結(jié)果取非。該指令無操作數(shù)。NOT指令使用舉例如圖5-2所示，若I0.1和I0.2同時接通，則Q0.0不能接通。網(wǎng)絡(luò)1LDI0.1AI0.2NOT=Q0.0

a）梯形圖

b）語句表圖5-2NOT指令使用舉例5.2.2觸點串聯(lián)與并聯(lián)指令觸點串聯(lián)指令為A、AN；觸點并聯(lián)指令為O、ON。A（And）：與指令。用于單個常開觸點的串聯(lián)連接。AN（AndNot）：與反指令。用于單個常閉觸點的串聯(lián)連接。O（Or）：或指令。用于單個常開觸點的并聯(lián)連接。ON（OrNot）：或反指令。用于單個常閉觸點的并聯(lián)連接。5.2.3置位/復(fù)位指令置位（Set）/復(fù)位（Reset）指令的LAD和STL形式以及功能如表5-1所列。表5-1

置位/復(fù)位指令及功能圖5-4S/R指令使用舉例5.2.4RS觸發(fā)器指令SR（SetDominantBistable）：置位優(yōu)先觸發(fā)器指令。當置位信號（S1）和復(fù)位信號（R）都為真時，輸岀為真。RS（ResetDominantBistable）：復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器指令。當置位信號（S）和復(fù)位信號（R1）都為真時，輸出為假。RS觸發(fā)器指令的LAD形式如圖5-5所示。圖5-5a）為SR指令，圖5-5b）為RS指令。Bit參數(shù)用于指定被置位或者被復(fù)位的BOOL參數(shù)。RS觸發(fā)器指令沒有STL形式。RS觸發(fā)器指令的真值如表5-2所示。a）SR指令b）RS指令圖5-5RS觸發(fā)器指令圖5-6RS觸發(fā)器指令使用舉例5.2.5邊沿脈沖指令邊沿脈沖指令分為上升沿脈沖指令EU（EdgeUp）和下降沿脈沖指令ED（EdgeDown），其指令格式和功能如表5-2所示。表5-2

邊沿脈沖指令及功能指令名稱梯形圖LAD語句表STL功能說明上升沿脈沖EU在上升沿產(chǎn)生脈沖無操作數(shù)降沿脈沖ED在下降沿產(chǎn)生脈沖圖5-7邊沿脈沖指令EU/ED使用舉例5.2.6立即指令立即指令是為了提高PLC對輸入/輸出的響應(yīng)速度而設(shè)置的，它不受PLC循環(huán)掃描工作方式的影響，允許對輸入和輸出點進行快速直接存取。圖5-8立即指令的使用舉例5.2.7邏輯堆棧指令S7-200PLC使用一個9層堆棧來處理所有邏輯操作。堆棧是一組能夠存儲和取出數(shù)據(jù)的暫存單元，其特點是“先進先出”。每一次進行入棧操作，新值放棧頂，棧底值丟失；每一次進行出棧操作，棧頂值彈出，棧底值補進隨機數(shù)。1.指令功能邏輯堆棧指令主要用來完成對觸點進行復(fù)雜的連接，這些指令有電路塊串聯(lián)指令A(yù)LD、電路塊并聯(lián)指令OLD、邏輯入棧指令LPS、邏輯讀棧指令LRD、邏輯出棧指令LPP，裝入堆棧指令LDS。這些指令沒有梯形圖形式。2.指令使用說明（1）除在網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運算的開始使用LD或LDN指令外，在塊電路的開始也要使用LD和LDN指令。（2）在每完成一次塊電路的串聯(lián)連接后要寫上ALD指令。如果有多個并聯(lián)電路塊串聯(lián)，順次使用ALD指令與前面支路連接，支路數(shù)量沒有限制。（3）如需將多個支路并聯(lián)，從第二條支路開始，在每一條支路后面加OLD指令，用這種方法編程，對并聯(lián)支路數(shù)沒有限制。（4）LPS和LPP指令必須成對使用，它們之間可以使用LRD指令。（5）邏輯堆棧指令可以嵌套使用，最多可以嵌套9層。3.應(yīng)用舉例圖5-9所示為ALD、OLD指令的使用舉例。5.3CA6140型車床PLC控制系統(tǒng)改造5.3.1任務(wù)分析根據(jù)圖3-5所示機床控制電路，PLC控制系統(tǒng)所實現(xiàn)功能如下：點擊SF3，主軸電動機MA1開始起動，持續(xù)運轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動鑰匙開關(guān)SF5，冷卻泵電動機MA2隨即起動，開始提供冷卻液；點擊SF4（不能松開），快速移動電動機MA3運轉(zhuǎn)，松開SF4，電機MA3會即刻停止；點擊SF2，電機MA1停止，由于電機MA1與MA2存在聯(lián)鎖，當MA1處在運行的狀態(tài)下時，電機MA2才能起動，否則，按下SF5，電機MA2仍然無法運轉(zhuǎn)，當電機MA1停止時，電機MA2也停止。5.3.2I/O分配根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)的輸入/輸出點與其對應(yīng)的PLC地址，如表5-4所示。5.3.3PLC接線圖設(shè)計結(jié)合系統(tǒng)的控制要求，可畫出PLC的I/O接線圖，如圖5-11所示。5.3.4梯形圖設(shè)計將CA6140型車床的電氣原理圖中的控制電路部分旋轉(zhuǎn)90度，得到圖5-12；將照明部分的控制電路旋轉(zhuǎn)90度，得到圖5-13。根據(jù)表5-5中的I/O分配地址，用PLC的I、O地址分別替換圖中的低壓電器元件，再按照梯形圖編程的基本規(guī)則進行適當整理，得到CA6140車床的PLC控制系統(tǒng)梯形圖，如圖5-14所示。（1）主軸電動機MA1控制（2）冷卻泵電機MA2控制（3）刀架快速移動電動機MA3控制（4）過載保護5.4拓展與提高——梯形圖的繼電器電路轉(zhuǎn)換法1.繼電器電路轉(zhuǎn)換法的步驟（1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設(shè)計和調(diào)試控制系統(tǒng)時心中有數(shù)。

（2）確定PLC的輸入信號和輸出負載。繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)，如果用PLC的輸出位來控制，它們的線圈在PLC的輸出端。按鈕、操作開關(guān)和行程開關(guān)、接近開關(guān)等提供PLC的數(shù)字量輸入信號，繼電器電路中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的存儲器位和定時器來完成，它們與PLC的輸入位、輸出位無關(guān)。（3）確定PLC各數(shù)字量輸入信號與輸出負載對應(yīng)的輸入位和輸出位的地址，列出I/O分配表畫出PLC的外部接線圖。各輸入和輸出在梯形圖中的地址取決于它們的模塊的起始地址和模塊中的接線端子號。（4）確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時間繼電