任務(wù)一彩燈控制

一、認(rèn)識西門子PLC系統(tǒng)的組成(一)PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC)是計算機家族中的一員,專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計。它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)通常由輸入設(shè)備、控制線路和輸出設(shè)備三大部分組成,如圖1-2所示。顯然這是一種由許多“硬”的元器件連接起來組成的控制系統(tǒng),PLC及其控制系統(tǒng)是從繼電接觸控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)發(fā)展而來的,PLC的輸入/輸出部分與繼電接觸控制系統(tǒng)大致相同,PLC控制部分用微處理器和存儲器取代繼電器控制線路,其控制作用是通過用戶軟件來實現(xiàn)的。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。PLC的基本組成部分包括微處理器(CPU)、存儲器、I/O單元、電源單元和編程器等。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

1.微處理器(CPU)CPU一般由控制器、運算器和寄存器組成,這些電路都集成在一個芯片上。與一般計算機一樣,CPU是PLC的核心,它按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進行工作。不同型號PLC的CPU芯片是不同的,有的采用通用CPU芯片,如8031、8051、8086、80826等,也有的采用廠家自行設(shè)計的專用CPU芯片,如西門子公司的S7-200系列PLC均采用其自行研制的CPU芯片,如圖1-4所示。隨著CPU芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC所用的CPU芯片也越來越高檔。S7-200CPU有CPU21X和CPU22X兩個系列,CPU21X包括CPU212、CPU214、CPU215和CPU216,是第一代產(chǎn)品,主機都可進行擴展,本書不做介紹。CPU22X包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和CPU226XM,是第二代產(chǎn)品,具有速度快、通信能力強等特點,其主機結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

CPU的主要功能如下:(1)接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)。(2)診斷電源、PLC工作狀態(tài)及編程的語法錯誤。(3)接收輸入信號,送入數(shù)據(jù)寄存器并保存。(4)運行時順序讀取、解釋、執(zhí)行用戶程序,完成用戶程序的各種操作。(5)將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。S7-200系列CPU22X的特性如表1-1所示。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

2.存儲器PLC的存儲器可以分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器3種。1)系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序,并固化在ROM內(nèi),用戶不能直接更改。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞,很大程度上決定了PLC的性能,其內(nèi)容主要包括三部分:第一部分為系統(tǒng)管理程序,它主要控制PLC的運行,使整個PLC按部就班地工作;第二部分為用戶指令解釋程序,通過用戶指令解釋程序,將PLC的編程語言變?yōu)闄C器語言指令,再由CPU執(zhí)行這些指令;第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序,它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序,如完成輸入/輸出及特殊運算等的子程序,PLC的具體工作都是由這部分程序來完成的,這部分程序的多少決定了PLC性能的強弱。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

2)用戶程序存儲器根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù),用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。目前較先進的PLC采用可隨時讀寫的快閃存儲器作為用戶程序存儲器?？扉W存儲器不需后備電池,掉電時數(shù)據(jù)也不會丟失。3)工作數(shù)據(jù)存儲器工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù),即用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等。在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。其中,元件映像寄存器用來存儲開關(guān)量、輸出狀態(tài)以及定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的ON/OFF狀態(tài);數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù),它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值及A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)學(xué)運算的結(jié)果等。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

3.輸入/輸出(I/O)單元輸入/輸出接口是PLC與外界連接的接口,是CPU與現(xiàn)場I/O裝置或其他外部設(shè)備之間的連接部件。輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號:一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等送入的開關(guān)量輸入信號;另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變送器等送入的模擬量輸入信號。輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件,如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)等。4.編程器編程器有簡易編程器和智能圖形編程器兩種,主要用于編程、對系統(tǒng)做一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

5.電源對于每個型號,西門子廠家都提供24V直流電和120/240V交流電兩種電源供電的CPU類型。可在主機模塊外殼的側(cè)面看到電源規(guī)格。輸入接口電路連接外信號源也分直流和交流兩種類型。輸出接口電路主要有兩種類型,即交流繼電器輸出型和直流晶體管輸出型。CPU22X系列PLC可提供5個不同型號的10種基本單元CPU供用戶選用,其類型及參數(shù)如表1-2所示。注:表1-2中的電源/輸入/輸出類型的含義如下。如為DC/DC/DC,則表示電源類型為24VDC,輸入類型為24VDC,輸出類型為24VDC晶體管型。如為AC/DC/繼電器,則表示電源類型為220VAC,輸入類型為24VDC,輸出類型為繼電器型。CPU22X電源供電接線如圖1-6所示。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

6.擴展接口擴展接口用于擴展PLC的I/O端子數(shù)。當(dāng)PLC本身提供的I/O端子數(shù)量滿足不了要求時,可通過此端口用電纜將I/O擴展模塊與主機單元相連。7.通信接口PLC通過通信接口可以與顯示設(shè)定單元、觸摸屏、打印機相連,也可以與其他PLC或上位計算機相連,以此來實現(xiàn)“人-機”或“機-機”對話的要求。(二)S7-200系列PLC的I/O接線下面以CPU226CNAC/DC/RLY模塊的輸入/輸出單元的接線為例來說明S7-200系列PLC的I/O接線。CPU226CN指的是主機型號,AC指的是主機的電源類型是交流,DC指的是該主機的輸入電路的電源是直流的,RLY指的是該主機輸出模塊是繼電器型。圖1-7所示是CPU226CNAC/DC/RLY模塊接線。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

CPU226CNAC/DC/RLY型PLC共有24個數(shù)字量輸入,16個數(shù)字量輸出,本機無模擬量的輸入和輸出端口。24個數(shù)字量輸入端子被分成兩組:第一組由I0.0~I0.7和I1.0~I1.4與公共端1M組成;第二組由I1.5~I1.7和I2.0~I2.7與公共端2M組成,每個外部輸入的開關(guān)信號一端接至輸入端子,另一端經(jīng)一個直流電源接至公共端。輸入電路的直流電源可由外部提供,也可由PLC自身的M、L+兩個端子提供。16個數(shù)字量輸出端子分成3組:第一組由Q0.0~Q0.3與公共端1L組成;第二組由Q0.4~Q0.7和Q1.0與公共端2L組成;第三組由Q1.1~Q1.7與公共端3L組成。每個負(fù)載的一端與輸出端子相連,另一端經(jīng)電源與公共端相連。由于是繼電器輸出方式,所以既可帶直流負(fù)載,也可帶交流負(fù)載,負(fù)載的激勵源由負(fù)載性質(zhì)確定。輸出端子排的右端N、L1端子是供電交流電源220V輸入端。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

PLC數(shù)字量輸入端子所接的設(shè)備主要有按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及控制過程中自動檢測溫度、壓力等的信號開關(guān)。PLC數(shù)字量輸出端子所接的設(shè)備主要有接觸器線圈、繼電器線圈、照明燈、電磁閥線圈等。二、S7-200系列PLC編程軟件的使用PLC控制系統(tǒng)除了硬件接線外,還需要進行程序編制,下面就來學(xué)習(xí)如何使用PLC編程軟件。(一)PLC的程序軟件PLC的軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分,系統(tǒng)程序由廠家提供,PLC按照系統(tǒng)程序賦予它的功能有序地工作;應(yīng)用程序是用戶為達到某一控制要求,利用PLC廠家提供的編程語言而編寫的程序。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

(二)STEP7-Micro/WIN軟件簡介1.軟件安裝將STEP7-Micro/WINV4.0的安裝光盤插入PC機的CD-ROM中,安裝向?qū)С绦驅(qū)⒆詣訂硬⒁龑?dǎo)用戶完成整個安裝過程。用戶還可以在安裝目錄中雙擊“setup.exe”圖標(biāo),進入安裝向?qū)?按照安裝向?qū)瓿绍浖陌惭b。(1)選擇安裝程序界面的語言,系統(tǒng)默認(rèn)使用英語。(2)按照安裝向?qū)崾?接受License條款,單擊“Next”按鈕繼續(xù)。(3)為STEP7-Micro/WINV4.0選擇安裝目錄文件夾,單擊“Next”按鈕繼續(xù)。(4)在STEP7-Micro/WINV4.0安裝過程中,必須為STEP7-Micro/WINV4.0配置波特率和站地址,其波特率必須與網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備的波特率一致,而且站地址必須唯一。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

(5)STEP7-Micro/WINV4.0SP3安裝完成后,重新啟動PC機,單擊“Finish”按鈕完成軟件的安裝。(6)初次運行的STEP7-Micro/WINV4.0為英文界面,如果用戶想要使用中文界面,必須進行設(shè)置。在主菜單中,選擇“Tools”中的“Options”選項。在彈出的“Options選項”對話框中,選擇“General”(常規(guī))選項,對話框右半部分會顯示“Language”選項,選擇“Chinese”項,單擊“OK”按鈕,保存退出,重新啟動STEP7-Micro/WINV4.0后即為中文操作界面,如圖1-8所示。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

2.在線連接順利完成硬件連接和軟件安裝后,就可建立PC機與S7-200CPU的在線聯(lián)系了,步驟如下。(1)在STEP7-Micro/WINV4.0主操作界面下,單擊操作欄中的“通信”圖標(biāo)或選擇主菜單中的“查看”→“組件”→“通信”菜單命令,則會出現(xiàn)一個通信建立結(jié)果對話框,顯示是否連接了CPU主機。(2)雙擊“雙擊刷新”圖標(biāo),STEP7-Micro/WINV4.0將檢查連接的所有S7-200CPU站,并為每個站建立一個CPU圖標(biāo)。(3)雙擊要進行通信的站,在通信建立對話框中可以顯示所選站的通信參數(shù)。此時,可以建立與S7-200CPU的在線聯(lián)系,如進行主機組態(tài)、上傳和下載用戶程序等操作。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

3.編程軟件的基本功能(1)在離線(脫機)方式下可以實現(xiàn)對程序的編輯、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)。(2)在線方式下可通過聯(lián)機通信的方式上傳和下載用戶程序及組態(tài)數(shù)據(jù),編輯和修改用戶程序。(3)支持STL、LAD、FBD這3種編程語言,并且可以在三者之間任意切換。(4)在編輯過程中具有簡單的語法檢查功能,能夠在程序錯誤行處加上紅色曲線進行標(biāo)注。(5)具有文檔管理和密碼保護等功能。(6)提供軟件工具,能幫助用戶調(diào)試和監(jiān)控程序。(7)提供設(shè)計復(fù)雜程序的向?qū)Чδ?如指令向?qū)Чδ?、PID自整定界面、配置向?qū)У取?8)支持TD200和TD200C文本顯示界面(TD200向?qū)?。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

4.窗口組件及功能STEP7-Micro/WINV4.0編程軟件采用了標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面,熟悉Windows的用戶可以輕松掌握,其窗口組件如圖1-9所示。1)菜單條與基于Windows的其他應(yīng)用軟件一樣,位于窗口最上方的是STEP7-Micro/WINV4.0的菜單條,如圖1-10所示。它包括“文件”“編輯”“查看”“PLC”“調(diào)試”“工具”“窗口”及“幫助”8個主菜單選項,這些菜單包含了通常情況下控制編程軟件運行的命令,并通過使用鼠標(biāo)或熱鍵執(zhí)行操作。2)工具條工具條是一種代替命令或下拉菜單的便利工具,如圖1-11所示,它通常是為最常用的STEP7-Micro/WINV4.0操作提供便利的鼠標(biāo)訪問。用戶可以定制每個工具條的內(nèi)容和外觀,將最常用的操作以按鈕的形式設(shè)定到工具條中。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

3)操作欄操作欄為編程提供按鈕控制的快速窗口切換功能,在操作欄中單擊任何按鈕,主窗口就切換成此按鈕對應(yīng)的窗口。操作欄可用主菜單中的“查看”→“框架”→“導(dǎo)航條(NavigationBar)”選項控制其是否打開。操作欄中提供了“查看”和“工具”兩種編程按鈕控制群組。選擇“查看”類別,顯示“程序塊”(ProgramBlock)、“符號表”(SymbolTable)、“狀態(tài)表”(StatusChart)、“數(shù)據(jù)塊”(DataBlock)、“系統(tǒng)塊”(SystemBlock)、“交叉引用”(CrossReference)及“通信”(Communication)按鈕控制等;選擇“工具”類別,顯示“指令向?qū)А薄拔谋撅@示向?qū)А薄拔恢每刂葡驅(qū)А薄癊M253控制面板”和“調(diào)制解調(diào)器擴展向?qū)А钡陌粹o控制等。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

4)指令樹提供所有項目對象和為當(dāng)前程序編輯器(LAD或STL)提供所有指令的樹形視圖。指令樹可用主菜單中的“查看”→“框架”→“指令樹”菜單命令控制其是否打開。5)交叉引用窗口當(dāng)希望了解程序中是否已經(jīng)使用和在何處使用某一符號名或存儲區(qū)賦值時,可使用“交叉引用”表?！敖徊嬉谩绷斜碜R別在程序中使用的全部操作數(shù),并指出POU、網(wǎng)絡(luò)或行位置以及每次使用的操作數(shù)指令上下文。6)數(shù)據(jù)塊/數(shù)據(jù)窗口該窗口可以設(shè)置和修改變量存儲區(qū)內(nèi)各種類型存儲區(qū)的一個或多個變量值,并可以加注釋加以說明,允許用戶顯示和編輯數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

7)狀態(tài)表窗口狀態(tài)表窗口允許將程序輸入、輸出或?qū)⒆兞恐萌雸D表中,以便追蹤其狀態(tài)。在狀態(tài)表窗口中可以建立多個狀態(tài)圖,以便從程序的不同部分監(jiān)視組件。每個狀態(tài)圖在狀態(tài)表窗口中有自己的標(biāo)簽。8)符號表/全局變量表窗口允許用戶分配和編輯全局符號。用戶可以建立多個符號表。9)輸出窗口用來顯示程序編譯的結(jié)果信息,如各程序塊(主程序、子程序數(shù)量及子程序號、中斷程序數(shù)量及中斷程序號等)及各塊大小、編譯結(jié)果有無錯誤以及錯誤編碼及其位置?？捎弥鞑藛沃械摹安榭础薄翱蚣堋薄拜敵龃翱凇辈藛蚊羁刂破涫欠翊蜷_。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

10)狀態(tài)條提供在STEP7-Micro/WINV4.0中操作時的操作狀態(tài)信息。如在編輯模式中工作時,它會顯示簡要的狀態(tài)說明、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)號碼、光標(biāo)位置等編輯信息。11)程序編輯器程序編輯器包含局部變量表和程序視圖窗口。如果需要,用戶可以拖動分割條,擴展程序視圖,并覆蓋局部變量表。當(dāng)用戶在主程序之外建立子程序或中斷程序時,標(biāo)記出現(xiàn)在程序編輯器窗口的底部。單擊該標(biāo)記,可在子程序、中斷處理程序和主程序之間移動。12)局部變量表每個程序塊都對應(yīng)一個局部變量,在帶有參數(shù)的子程序調(diào)用中,參數(shù)的傳遞就是通過局部變量表進行的。局部變量表包含對局部變量所作的賦值(即子程序和中斷處理程序使用的變量)。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

5.程序編輯1)建立項目雙擊“STEP7-Micro/WINV4.0”圖標(biāo),或在菜單中選擇“開始”→“SIMATIC”→“STEP7-Micro/WINV4.0”命令啟動應(yīng)用程序,同時會打開一個新項目。單擊工具條中的“新建”按鈕或者選擇主菜單中“文件”→“新建”命令也能新建一個項目文件。一個新建項目程序的指令樹包含“程序塊”“符號表”“數(shù)據(jù)塊”“系統(tǒng)塊”“通信”以及“工具”等9個相關(guān)的塊,其中“程序塊”中有一個主程序OB1、一個子程序SBR_0和一個中斷程序INT_0。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

2)編輯程序STEP7-Micro/WINV4.0編程軟件有很強的編輯功能,提供了3種編程器來創(chuàng)建用戶的梯形圖(LAD)程序、指令表(STL)程序與功能塊圖(FBD)程序,而且用任何一種編程器編寫的程序都可以用另一種編輯器來瀏覽和編輯。通常情況下,用LAD編輯器或FBD編輯器編寫的程序可以在STL編輯器中查看或編輯,但是,只有嚴(yán)格按照網(wǎng)絡(luò)塊編程格式編寫的STL程序才可以切換到LAD編程器中。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

6.程序編譯程序編輯完成后,可以選擇菜單“PLC”→“編譯或全部編譯”命令進行離線編譯,或者單擊工具條中的“編譯或全部編譯”按鈕來實現(xiàn)。在編譯時,“輸出窗口”列出發(fā)生的所有錯誤。關(guān)于錯誤的具體位置(網(wǎng)絡(luò)、行和列)以及錯誤類型識別,用戶可以雙擊錯誤線,調(diào)出程序編輯器中包含錯誤的代碼網(wǎng)絡(luò)來查看;對于編譯程序錯誤代碼可以查看STEP7-Micro/WINV4.0的幫助與索引。7.程序下載程序編譯后,可以選擇菜單“文件”→“下載”命令進行下載,或者直接單擊工具條中的“下載”按鈕來實現(xiàn)。如果下載成功,用戶可以看到“輸出窗口”中程序下載情況的信息。如果STEP7-Micro/WINV4.0中用于用戶的PLC類型的數(shù)值與用戶實際使用的PLC不匹配,會顯示警告信息:“為項目所選的PLC類型與遠(yuǎn)程PLC類型不匹配。繼續(xù)下載嗎?”此時用戶可終止程序下載,糾正PLC類型后,再單擊“下載”按鈕,重新開始程序下載。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

8.調(diào)試監(jiān)控STEP7-Micro/WINV4.0編程軟件提供了一系列工具,可使用戶直接在軟件環(huán)境下調(diào)試并監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行。當(dāng)用戶成功地在運行STEP7-Micro/WINV4.0的編程設(shè)備,同時建立了和PLC的通信,并向PLC下載程序后,就可以使用“調(diào)試”工具欄的診斷功能了。通過單擊工具欄中的按鈕或從“調(diào)試”菜單列表中選擇調(diào)試工具,打開調(diào)試工具條,如圖1-12所示,即可完成相應(yīng)的操作。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

任務(wù)實施STEP7-Micro/MIN軟件提供3種程序編輯器,即指令表(STL)、梯形圖(LAD)和功能塊圖(FBD),這里選用梯形圖編輯器進行編程。1.新建項目雙擊STEP7-Micro/MIN快捷方式圖標(biāo),啟動應(yīng)用程序,系統(tǒng)自動打開一個新的STEP7-Micro/MIN項目。2.程序輸入1)編輯符號表(1)用鼠標(biāo)左鍵單擊軟件操作欄中“查看”下的“符號表”選項,或者用鼠標(biāo)左鍵雙擊軟件指令樹下的“符號表”指令中的“用戶定義”選項,根據(jù)PLC接線圖在符號表中輸入I/O注釋,如圖1-13所示。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

(2)選擇菜單中“工具”下的“選項”命令,彈出對話框后,選擇“程序編輯器”選項卡,在“符號尋址”下拉列表框中選擇“顯示符號和地址”選項,如圖1-14所示。2)編輯程序按照軟件程序編寫步驟,首先進入編程界面,編輯過程如圖1-15所示。3)編譯與下載(1)單擊工具條中的或按鈕進行編譯。(2)單擊按鈕把程序下載到PLC,執(zhí)行外部設(shè)備動作。4)程序調(diào)試(1)下載成功后,將PLC設(shè)置在“運行”狀態(tài)。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

(2)雙擊指令樹“狀態(tài)表”中的“用戶定義1”,在彈出的對話框中的“地址”欄下輸入I0.0和Q0.0,在I0.0的新值上輸入“1”,狀態(tài)表會出現(xiàn)圖1-16所示現(xiàn)象。通過光標(biāo)選中I0.0的新值“2#1”,單擊工具條中的“強制”按鈕,這里用強制功能是為了模擬按下按鈕SB時I0.0狀態(tài)位為“1”。(3)選擇菜單欄中“調(diào)試”下的“開始狀態(tài)表監(jiān)控”和“開始程序狀態(tài)監(jiān)控”命令,或者單擊工具條中的和按鈕,以便對程序進行調(diào)試監(jiān)控。在監(jiān)控狀態(tài)下,I0.0觸點和Q0.0線圈發(fā)藍,說明電流正通過這兩個元件,此時狀態(tài)表I0.0和Q0.0的當(dāng)前值都為“2#1”,PLC上Q0.0指示燈亮,說明程序編輯正確。若將I0.0強置為“0”時,發(fā)現(xiàn)PLC的Q0.0指示燈滅,梯形圖中的I0.0開關(guān)和Q0.0線圈無電流通過,程序狀態(tài)表中I0.0和Q0.0的當(dāng)前值都為“2#0”。(4)確認(rèn)程序編輯沒有問題后,選擇菜單欄中“調(diào)試”欄下的“取消全部強制”命令,或單擊工具條中的按鈕,以取消輸入強置。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

3.任務(wù)總結(jié)(1)CPU芯片的性能關(guān)系到PLC處理控制信號的能力與速度,CPU位數(shù)越高,系統(tǒng)處理的信息量越大,運算速度也越快。(2)PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲器而言的。(3)I/O的能力可按用戶的需要進行擴展和組合。(4)編程器不直接加入現(xiàn)場控制運行。一臺編程器可開發(fā)、監(jiān)護多臺PLC的工作。(5)為防止因外部電源發(fā)生故障,造成PLC內(nèi)部重要數(shù)據(jù)丟失,故一般備有后備電源。在安裝和拆除S7-200之前,必須確認(rèn)該設(shè)備的電源已斷開,并遵守相應(yīng)的安全防護規(guī)范。如果在帶電情況下對S7-200及相關(guān)設(shè)備進行安裝或接線,有可能導(dǎo)致電擊和設(shè)備損壞。上一頁下一頁返回任務(wù)一彩燈控制

(6)用戶可以根據(jù)實際需要對新建項目進行修改:①選擇CPU主機型號;②添加子程序或中斷程序;③更名程序;④更名項目。(7)一旦下載成功,在PLC中運行程序之前,必須將PLC從“停止”模式轉(zhuǎn)換為“運行”模式。單擊工具條中的“運行”按鈕,或選擇菜單欄中“PLC”→“運行”命令。上一頁返回任務(wù)二搶答器控制一、PLC的輸入/輸出端口在PLC系統(tǒng)中,外部設(shè)備信號均是通過輸入/輸出端口與PLC進行數(shù)據(jù)傳送的。所以,無論是硬件電路設(shè)計還是軟件電路設(shè)計,都要清楚地了解PLC的端口結(jié)構(gòu)及使用注意事項,這樣才能保證系統(tǒng)的正確運行。輸入/輸出接口就是將PLC與現(xiàn)場各種輸入/輸出設(shè)備連接起來的部件。PLC應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場,要求其輸入接口能將現(xiàn)場的輸入信號轉(zhuǎn)換成微處理器能接收的信號,且最大限度地排除干擾信號,提高其工作可靠性;輸出接口能將微處理器送出的弱電信號放大成強電信號,以驅(qū)動各種負(fù)載。因此,PLC采用專門設(shè)計的輸入/輸出端口電路。輸入/輸出接口的任務(wù)是采集被控對象或被控生產(chǎn)過程的各種變量然后送入CPU處理,同時控制器又通過輸入/輸出接口將控制器運算處理產(chǎn)生的控制輸出送到被控設(shè)備或生產(chǎn)現(xiàn)場,驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)動作,實現(xiàn)實時控制,如圖1-19所示。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制1.輸入接口輸入接口電路是PLC與控制現(xiàn)場的接口界面的輸入通道。由于生產(chǎn)過程中使用的各種開關(guān)、按鈕、傳感器等輸入器件直接接到PLC輸入接口電路上,為防止由于觸點抖動或干擾脈沖引起錯誤的輸入信號,輸入接口電路必須有很強的抗干擾能力。輸入接口電路提高抗干擾能力的方法主要有以下幾個。1)利用光電耦合器提高抗干擾能力光電耦合器的工作原理:發(fā)光二極管有驅(qū)動電流流過時導(dǎo)通發(fā)光,光敏三極管接收到光線,由截止變?yōu)閷?dǎo)通,將輸入信號送入PLC內(nèi)部。光電耦合器中的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動元件,要有足夠的能量才能驅(qū)動。而干擾信號雖然有的電壓值很高,但能量較小,不能使發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光,所以不能進入PLC內(nèi),實現(xiàn)了電隔離。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制2)利用濾波電路提高抗干擾能力最常用的濾波電路是電阻電容濾波電路,如圖1-20中的R1和C構(gòu)成的電路。圖1-20所示電路的工作原理:S為輸入開關(guān),當(dāng)S閉合時,LED點亮,顯示輸入開關(guān)S處于接通狀態(tài)。從而使光電耦合器導(dǎo)通,將高電平經(jīng)濾波器送到PLC內(nèi)部電路中。當(dāng)CPU在循環(huán)的輸入階段鎖入該信號時,將該輸入點對應(yīng)的映像寄存器狀態(tài)置“1”;當(dāng)S斷開時,則對應(yīng)的映像寄存器狀態(tài)置“0”。2.輸出接口輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件,如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)等。每種輸出電路都采用電氣隔離技術(shù),電源都由外部提供。輸出接口有以下3種輸出方式,如圖1-21所示。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制(1)繼電器輸出。接觸電阻小,抗沖擊能力強,但響應(yīng)速度慢,一般為ms級,可驅(qū)動交/直流負(fù)載,常用于低速大功率負(fù)載,建議在輸出量變化不頻繁時優(yōu)先選用。圖1-21(a)所示電路的工作原理:當(dāng)內(nèi)部電路的狀態(tài)為“1”時,使繼電器K的線圈通電,產(chǎn)生電磁吸力,觸點閉合,則負(fù)載得電,同時點亮LED,表示該路輸出點有輸出。當(dāng)內(nèi)部電路的狀態(tài)為“0”時,使繼電器K的線圈無電流,觸點斷開,則負(fù)載斷電,同時LED熄滅,表示該路輸出點無輸出。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制(2)晶體管輸出。優(yōu)點是響應(yīng)速度快,一般為ns級,無機械觸點,可頻繁操作,壽命長,只可以驅(qū)動直流負(fù)載;缺點是過載能力差。適合在直流供電、輸出量變化快的控制系統(tǒng)(如控制步進電動機)中使用。圖1-21(b)所示電路的工作原理:當(dāng)內(nèi)部電路的狀態(tài)為“1”時,光電耦合器T1導(dǎo)通,使大功率晶體管VT飽和導(dǎo)通,則負(fù)載得電,同時點亮LED,表示該路輸出點有輸出。當(dāng)內(nèi)部電路的狀態(tài)為“0”時,光電耦合器T1斷開,大功率晶體管VT截止,則負(fù)載失電,LED熄滅,表示該路輸出點無輸出。當(dāng)負(fù)載為電感性負(fù)載,VT關(guān)斷時會產(chǎn)生較高的反電動勢,VD的作用是為其提供放電回路,避免VT承受過電壓。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制(3)晶閘管輸出。響應(yīng)速度比較快,一般為μs級,無機械觸點,可頻繁操作,壽命長,適合驅(qū)動交流負(fù)載。圖1-21(c)所示電路的工作原理:當(dāng)內(nèi)部電路的狀態(tài)為“1”時,發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光,相當(dāng)于雙向晶閘管施加了觸發(fā)信號,無論外接電源極性如何,雙向晶閘管T均導(dǎo)通,負(fù)載得電,同時輸出指示燈LED點亮,表示該輸出點接通;當(dāng)對應(yīng)T的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)均為“0”時,雙向晶閘管施加了觸發(fā)信號,雙向晶閘管關(guān)斷,此時LED不亮,負(fù)載失電。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制二、PLC的工作原理PLC是怎樣把控制系統(tǒng)中的硬件和軟件聯(lián)系起來完成控制要求的呢?這需要了解一下PLC的工作原理。PLC的工作原理可以簡單地表述為:在系統(tǒng)程序管理下,PLC是以集中輸入、集中輸出,周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。1.循環(huán)掃描的工作原理S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù),其工作原理如圖1-22所示。在一個掃描周期中,S7-200主要執(zhí)行下列5個部分的操作。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制(1)讀輸入。S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài),并存入輸入映像寄存器中。(2)執(zhí)行程序。CPU根據(jù)這些輸入信號控制相應(yīng)邏輯,當(dāng)程序執(zhí)行時刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后,S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。(3)處理通信請求。S7-200執(zhí)行通信處理。(4)執(zhí)行CPU自診斷。S7-200檢查固件、程序存儲器和擴展模塊是否工作正常。(5)寫輸出。在程序結(jié)束時,S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入輸出鎖存器,最后復(fù)制到物理輸出點,驅(qū)動外部負(fù)載。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制2.PLC的信號處理規(guī)則(1)輸入映像區(qū)中的數(shù)據(jù)取決于本掃描周期輸入采樣階段中各輸入端子的通斷狀態(tài)。在程序執(zhí)行和輸出刷新階段,輸入映像區(qū)中的數(shù)據(jù)不會因為有新的輸入信號而發(fā)生改變。(2)輸出映像區(qū)中的數(shù)據(jù)由程序的執(zhí)行結(jié)果決定。在輸入采樣和輸出刷新階段,輸出映像區(qū)的數(shù)據(jù)不會發(fā)生改變。(3)輸出端子直接與外部負(fù)載連接,其狀態(tài)由輸出鎖存器的值來決定。輸出鎖存器的值由上次輸出刷新期間輸出映像寄存器的值決定。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制3.PLC的工作模式S7-200有兩種操作模式,即停止模式和運行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。在停止模式下,S7-200不執(zhí)行程序,可以下載程序和CPU組態(tài)。在運行模式下,S7-200將運行程序。S7-200提供一個方式開關(guān)來改變操作模式?？梢杂梅绞介_關(guān)(位于S7-200前蓋下面)手動選擇操作模式:當(dāng)方式開關(guān)撥在STOP(停止)模式時,停止程序執(zhí)行;當(dāng)方式開關(guān)撥在RUN(運行)模式時,啟動程序的執(zhí)行;也可以將方式開關(guān)撥在TERM(終端)(暫態(tài))模式,允許通過編程軟件來切換CPU的工作模式,即停止模式或運行模式。如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式,且電源狀態(tài)發(fā)生變化,則當(dāng)電源恢復(fù)時,CPU會自動進入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式,且電源狀態(tài)發(fā)生變化,則當(dāng)電源恢復(fù)時,CPU會進入RUN模式。上一頁下一頁返回任務(wù)二搶答器控制任務(wù)實施1.繪制梯形圖根據(jù)圖1-18硬件電路圖所示,繪制PLC控制程序如圖1-23所示。2.任務(wù)總結(jié)(1)采用光電耦合電路與現(xiàn)場輸入信號相連接的目的是防止現(xiàn)場的強電干擾進入PLC。(2)由于PLC在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工作,對輸入/輸出接口有兩個主要的要求:一是接口有良好的抗干擾能力;二是接口能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求。上一頁返回任務(wù)三自動門控制一、PLC的編程語言PLC是專為工業(yè)自動化控制而開發(fā)、研制的自動控制裝置,其編程語言與計算機編程語言有很大不同,PLC編程語言直接面對生產(chǎn)一線的電氣技術(shù)人員及操作維修人員,面向用戶,因此簡單易懂,易于掌握。PLC編程語言有梯形圖(LAD)、指令表(STL)、功能塊圖(FBD)、順序功能流程圖及結(jié)構(gòu)化文本等幾種常用編程語言,如圖1-25所示。1.梯形圖語言梯形圖語言是在繼電器控制原理圖的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種直觀、形象的圖形邏輯編程語言。它沿用繼電器的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號,同時也增加了一些繼電器控制系統(tǒng)中沒有的特殊符號,以便擴充PLC的控制功能。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制梯形圖語言比較形象、直觀,對于熟悉繼電器表達方式的電氣技術(shù)人員來說,不需要學(xué)習(xí)更深的計算機知識,極易被接受,因此在PLC編程語言中應(yīng)用最多。圖1-26所示是采用接觸器控制的電動機啟?？刂凭€路,圖1-27所示是采用PLC控制時的梯形圖,可以看出兩者之間的對應(yīng)關(guān)系。注意:在圖1-26所示的電動機啟?？刂凭€路中,各個元件和觸點都是真實存在的,每一個線圈一般只能帶幾對觸點。而圖1-27中,所有的觸點線圈等都是軟元件,沒有實物與之對應(yīng),PLC運行時只是執(zhí)行相應(yīng)的程序。因此,理論上梯形圖中的線圈可以帶無數(shù)多個常開觸點和常閉觸點。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制2.指令表語言指令表語言就是助記符語言,它常用一些助記符來表示PLC的某種操作,有的廠家將指令稱為語句,兩條或兩條以上指令的集合叫作指令表,也稱為語句表。不同型號PLC,其助記符的形式不同。圖1-28所示為梯形圖對應(yīng)的指令表語言。通常情況下,用戶利用梯形圖進行編程,然后再將所編程序通過編程軟件或人工的方法轉(zhuǎn)換成指令表輸入到PLC。注意:不同廠家生產(chǎn)的PLC所使用的助記符各不相同,因此同一梯形圖寫成的指令表就不相同,在將梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符時,必須先弄清PLC的型號及內(nèi)部各器件編號、使用范圍和每一條助記符的使用方法。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制3.功能塊圖語言功能塊圖編程語言實際上是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言,與數(shù)字電路中的邏輯圖一樣,它極易表現(xiàn)條件與結(jié)果之間的邏輯功能。圖1-29所示為電動機啟停控制的功能塊圖語言。由圖1-29可見,這種編程方法是根據(jù)信息流將各種功能塊加以組合,是一種逐步發(fā)展起來的新式編程語言,正在受到各種PLC廠家的重視。4.順序功能流程圖語言順序功能流程圖常用來編制順序控制類程序。它包含步、動作、轉(zhuǎn)換3個要素。順序功能編程法可將一個復(fù)雜的控制過程分解為一些小的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。順序功能流程圖法體現(xiàn)了一種編程思想,在程序的編制中具有很重要的意義。圖1-30所示為某一控制系統(tǒng)順序功能流程圖語言。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制順序功能流程圖編程語言的特點:以功能為主線,按照功能流程的順序分配,條理清楚,便于用戶理解程序;避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷,同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時,由于機械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷;用戶程序掃描時間也大大縮短。5.結(jié)構(gòu)化文本語言隨著PLC的飛速發(fā)展,如果許多高級功能還是用梯形圖來表示,會很不方便。為了增強PLC的數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報表打印等功能,方便用戶的使用,許多大中型PLC都配備了PASCAL、BASIC、C等高級編程語言,這種編程方式叫作結(jié)構(gòu)化文本。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點:采用高級語言進行編程,可以完成較復(fù)雜的控制運算;需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧,對工程設(shè)計人員要求較高;直觀性和操作性較差。平時所說的PLC編程語言與一般計算機語言相比,具有相當(dāng)明顯的特點,它既不同于一些高級語言,也不同于一般的匯編語言,它既可滿足易于編寫,同時又可滿足易于調(diào)試的要求。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制二、S7-200的基本位操作指令隨著PLC的不斷發(fā)展,廠家為用戶提供了梯形圖、指令表、功能塊圖和高級語言等編程語言,但無論從PLC的產(chǎn)生原因(主要替代繼電接觸式控制系統(tǒng))還是廣大電氣工程技術(shù)人員的使用習(xí)慣來說,梯形圖和指令表一直是它最基本、最常用的編程語言。在下面講解和舉例時主要用到的也是梯形圖程序和指令表兩種方式。位操作指令是PLC常用的基本指令。位操作指令是對PLC數(shù)據(jù)區(qū)存儲器中的某一位進行操作。位操作的值為“0”或“1”,“1”表示位元件通電,“0”表示位元件不通電。1.觸點與線圈指令1)指令格式及梯形圖表示方法指令格式及梯形圖表示方法如表1-6所示。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制2)使用說明(1)LD和LDN指令一方面可用于和梯形圖的左母線相連,作為一個邏輯行開始,另一方面可與ALD、OLD指令配合使用,作為分支電路的起點。(2)OUT指令用于把運算結(jié)果輸出到線圈。注意沒有輸入線圈。注意:因為PLC是以掃描方式執(zhí)行程序的,當(dāng)并聯(lián)雙線圈(同一個線圈)輸出時,只有后面的驅(qū)動有效。2.觸點串聯(lián)指令1)指令格式及梯形圖表示方法指令格式及梯形圖表示方法如表1-7所示。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制2)使用說明(1)A、AN是單個觸點串聯(lián)連接指令,可連續(xù)使用。(2)若要串聯(lián)多個觸點組合回路時,須采用后面要講的ALD指令。(3)在OUT指令后面,通過某一觸點對其他線圈使用OUT指令,稱為連續(xù)輸出。注意:不要將連續(xù)輸出的順序弄錯,如圖1-31所示。3.觸點并聯(lián)指令1)指令格式及梯形圖表示方法指令格式及梯形圖表示方法如表1-8所示。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制2)使用說明(1)O、ON指令用于單個觸點并聯(lián),緊接在LD、LDN指令之后用,即對其前面LD、LDN指令所規(guī)定的觸點再并聯(lián)一個觸點。(2)這兩個指令可連續(xù)使用。4.電路塊的并聯(lián)、串聯(lián)指令1)指令格式及梯形圖表示方法指令格式及梯形圖表示方法如表1-9所示。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制2)使用說明(1)OLD、ALD無操作軟元件。(2)幾個串聯(lián)支路并聯(lián)連接時,其支路的起點以LD、LDN開始,支路終點用OLD指令。(3)如需將多個支路并聯(lián),從第二條支路開始,在每一支路后面加OLD指令。若用這種方式編程則對并聯(lián)支路的個數(shù)沒有限制。(4)并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時,使用ALD指令。分支的起始點用LD、LDN指令,并聯(lián)電路結(jié)束后,使用ALD指令與前面電路串聯(lián)。(5)如果有多個并聯(lián)電路塊串聯(lián),順次以ALD指令與前面支路連接,對支路數(shù)量沒有限制。(6)使用OLD、ALD指令編程時,也可以采取OLD、ALD指令連續(xù)使用的方法;但只能連續(xù)使用不超過8次,建議不使用此法。3)程序舉例程序應(yīng)用如圖1-32和圖1-33所示。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制5.取非操作指令1)指令格式及梯形圖表示方法指令格式及梯形圖表示方法見表1-10

所示。2)使用說明它只能和其他操作聯(lián)合使用,其本身沒有操作數(shù)。6.置位與復(fù)位操作指令1)指令格式及梯形圖表示方法指令格式及梯形圖表示方法見表1-11所示。上一頁下一頁返回任務(wù)三自動門控制2)使用說明(1)對位元件來說一旦被置位,就保持在通電狀態(tài),除非對它復(fù)位;而一旦被復(fù)位就保持在斷電狀態(tài),除非再對它置位。(2)如果對計數(shù)器和定時器復(fù)位,則計數(shù)器和定時器的當(dāng)前值被清零。(3)N的范圍為1~255,N可為VB、IB、QB、MB、SMB、SB、LB、AC、常數(shù)、?