西门子S7-200系列PLC编程指令与梯形图快速入门(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:李若谷

出版社:电子工业出版社

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西门子S7-200系列PLC编程指令与梯形图快速入门

西门子S7-200系列PLC编程指令与梯形图快速入门试读:

前言

行业背景可编程序逻辑控制器(PLC),简称可编程控制器,是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能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。由于其体积小、重量轻、能耗低、维护方便、容易改造、可靠性高、抗干扰能力强等突出的优点,使其在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到极为广泛的应用。关于本书本书针对每一个PLC指令,首先详细地介绍了指令所对应的语句表和梯形图的参数、功能等,然后详细地讲解了使用该语句表指令和相对应的梯形图指令如何进行具体编程。通过编程实例,读者可以理论结合实际地掌握指令的使用方法,加深对指令的理解。第1~3章为西门子S7-200系列PLC指令识读的基本知识第1章介绍PLC编程工具,包括PLC的编程软件的介绍和STEP 7 Micro/Win编程软件的使用。第2章主要介绍西门子PLC的指令系统和编程方法,包括PLC的指令系统、PLC的梯形图和PLC的顺序功能图等。第3章主要介绍如何识读梯形图和语句表,包括PLC的指令系统基础、识读梯形图的具体方法、识读语句表的具体方法,最后展示了一个西门子PLC设计典型实例。第4~14章主要讲解西门子S7-200系列PLC指令及其梯形图第 4 章详细地介绍了位逻辑指令,包括标准触点指令、立即触点指令、跳变指令、线圈指令、逻辑堆栈指令和其他指令。第5章详细地介绍了数值比较指令,包括字节比较指令、字比较指令和实数比较指令。第6章详细地介绍了字符串指令,包括字符串指令和字符串运算指令。第 7 章详细地介绍了转换指令,包括数字转换指令、字符串转换指令、ASCII 码转换指令和编译码指令。第8章主要介绍了计数器/定时器指令。第 9 章主要介绍了数字运算指令,包括加、减、乘、除运算指令,数学功能运算指令和递增、递减指令。第10章主要介绍了中断指令,包括中断启动、停止指令,中断条件返回指令,以及其他中断指令。第11章主要介绍了逻辑操作指令,包括取反指令,与、或、异或指令和操作指令。第12章主要介绍数据/数据传输指令,包括字、字节、双字、实数移动/传输指令,块传输指令和表指令。第13章主要介绍了程序流控制指令,包括结束、停止指令,跳转、循环指令,顺序控制继电器指令,用户子程序指令和其他控制指令。第14章主要介绍了其他指令,包括网络读指令、网络写指令、发送指令、接收指令、脉冲输出指令和PID指令。本书特色本书主要讲解了西门子 S7-200 系列 PLC 的语句表指令和梯形图指令,绝大多数的指令都通过相应的应用范例和实战范例给予说明。本书内容精炼、通俗易懂,通过阅读本书,可以快捷地掌握西门子S7-200系列PLC指令的编程过程和编程方法。作者自述本书由李若谷、杨后川和孙剑主编,参与本书编写的还有严雨、刘洋洋、严安国、何世兰、李式琦、张为平、韩柯华、徐慧超、张玉梅、姚宗旭、王闯等。由于编者水平有限,书中错误在所难免,敬请广大读者批评指正。第1章 PLC编程工具西门子 PLC 适用于很多行业,覆盖所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等。STEP 7 Micro/Win编程软件是基于Windows的应用软件,功能十分强大,主要用于开发程序,也可用于适时监控用户程序的执行状态,是西门子 PLC 常用编程工具。这里着重介绍西门子PLC的编程工具及其使用方法。1.1 西门子PLC的编程软件1.1.1 STEP 7 Micro/Win编程软件STEP 7 Micro/Win编程软件说明STEP 7 Micro/Win 编程软件为用户开发、编辑和监控应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发应用程序,STEP 7 Micro/WIN软件提供了3种程序编辑器。为了便于找到所需的信息,STEP 7 Micro/WIN提供了一个详尽的在线帮助和一个文档光盘。软件的配置要求个人台式计算机或西门子编程器的最小配置:(1)处理器: 486以上兼容机。(2)内 存:8MB以上。(3)显示器:VGA显示器以上。(4)硬盘空间:50MB以上空间。(5)操作系统:Windows 95、Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Windows Server 2003、Windows Vista,为适应不同的应用对象,可选择不同的版本。STEP 7 Micro/Win编程软件的组成STEP 7标准软件包括:(1)SIMATIC管理器:SIMATIC管理器可浏览SIMATICS7、M7、C7的所有工具软件和数据。(2)符号编辑器:符号编辑器管理所有的全局变量,用于定义符号名称、数据类型和全局变量的注释。(3)通信组态:通信组态包括组态的连接和显示、定义 MPI 或 PROFIBUSDP 设备之间由时间或事件驱动的数据传输、定义事件驱动的数据、用编程语言对所选通信块进行参数设置。(4)硬件组态:硬件组态用于对硬件设备进行配置和参数设置,包括系统组态(选择机架、给各个槽位分配模块、自动生成I/O地址)、CPU参数设置(如启动特性、扫描监视时间)和模块参数设置(用于定义硬件模块的可调整参数)。(5)编程语言:编程语言包括梯形图语言(LAD)、功能块图语言(FBD)和语句表语言(STL)。(6)硬件诊断工具:硬件诊断工具为用户提供自动化系统的状态,可快速浏览 CPU 的数据及用户程序运行中的故障原因,也可用图形方式显示硬件配置,如模块的一般信息和状态、显示模块故障、显示诊断缓冲区信息等。STEP 7 Micro/Win编程软件的授权使用STEP 7编程软件,需要一个产品专用的许可证密钥(用户权限)。自动化许可证管理器是 Siemens AG的软件产品,它用于管理所有系统的许可证密钥(许可证模块)。自动化许可证管理器集成了在线帮助系统。该在线帮助系统提供了自动化许可证管理器功能和操作的详细信息。没有授权也可以使用 STEP 7,以便熟悉用户接口和功能,但是在使用时每隔一段时间将会搜索授权,提醒使用者安装授权,只有安装了授权才能有效地使STEP 7工作。如果因为硬盘出现故障而丢失授权,可以使用试用许可证,它允许STEP 7继续运行一段有限的时间。在此期间应与当地西门子代表处联系,以获得丢失授权的替换授权Author。合法使用受许可证保护的STEP 7程序软件包时必须要有许可证。许可证为用户提供使用产品的合法权限,许可证证书和许可证密钥提供使用权限证明。SIEMENSAG 给受许可证保护的所有软件颁发许可证密钥。启动计算机后,只能在确认具有有效许可证密钥之后,才能根据许可证和使用条款使用该软件。自动化许可证管理器通过MSI设置过程安装。STEP 7产品CD包含自动化许可证管理器的安装软件,可以在安装 STEP 7的同时安装自动化许可证管理器,也可以以后再安装。启动 STEP 7软件时,如果没有可用的许可证密钥,将显示一个指示该情况的警告消息。1.1.2 STEP 7 Micro/Win编程软件性能STEP 7 Micro/Win编程软件界面软件界面一般可以分为菜单条、工具条、浏览条、指令树、用户窗口、输出窗口和状态条等部分。软件的基本功能STEP 7 Micro/Win编程软件是在Windows平台上运行的SIMATIC PLC编程软件,简单、易学,能够解决复杂的自动化任务。(1)支持梯形图语言(LAD)、功能块图语言(FBD)和语句表语言(STL)。(2)具有密码保护功能。(3)提供帮助,使用者可以调试和测试程序。(4)指令向导功能:PLC内置脉冲串输出(PTO)和脉宽调制(PWM)指令向导、数据记录向导。(5)支持TD 200和TD 200C文本显示界面(TD 200向导)。STEP 7 Micro/Win编程软件的其他功能(1)运动控制:S7-200 提供脉宽调制(PWM)、脉冲串输出(PTO)、EM253 位控模块 3 种开环运动控制方式。(2)创建调制解调模块程序:使用EM241调制解调模块可以将S7-200直接连到一个模拟电话线上,并且支持S7-200与STEP 7 Micro/Win的通信。(3)USS协议库:软件指令库包括预先组态好的子程序和中断程序,这些子程序和中断程序都是专门为通过USS协议与驱动通信而设计的。通过USS指令,使用者可以控制这个物理驱动,并读/写驱动参数。(4)Modbus 从站协议指令:软件指令库包含专门为 Modbus 通信设计的预先定义的子程序和中断服务程序,使得与Modbus主站的通信简单易行。使用Modbus从站协议指令,使用者可以将S7-200组态作为Modbus RTU从站,与Modbus主站通信。(5)使用数据归档:STEP 7 Micro/Win提供数据归档向导,将过程测量数据存入存储卡中。(6)PID自整定和PID整定控制面板:可以使用操作员面板中的用户程序或者PID整定控制面板来启动自整定功能。STEP 7 Micro/Win编程软件通信方式STEP 7 Micro/Win编程软件通过支持 PPI协议的编程电缆和 PLC进行通信、上传/下载程序,是最简单、最经济的通信方式。主要有以下3种方式。(1)PC/PPI编程电缆:一台PLC和PC直接连接,PC端接口为RS-232串口。(2)RS-232/PPI多主站编程电缆:多台PLC和PC直接连接,PC端接口为RS-232串口。(3)USB/PPI多主站编程电缆:多台PLC和PC直接连接,PC端接口为USB。1.2用STEP 7 Micro/Win创建用户程序使用STEP 7 Micro/Win编程软件用鼠标左键双击桌面上的“STEP 7 Micro/Win”图标,也可以在“开始”菜单中选择开始→SIMATIC→STEP 7 Micro/Win。STEP 7 Micro/Win项目窗口为创建控制程序提供了一个编程工作环境。环境中主要包括浏览条、指令树、程序编辑器这3个窗口,如下图所示。STEP 7 Micro/Win各程序编辑器的说明及特点1. STL编辑器的说明及特点STL编辑器按照文本语言的形式显示程序。STL编辑器允许使用者输入指令助记符来创建控制程序。语句表也允许使用者创建用LAD和FBD编辑器无法创建的程序。而在图形编辑器中,为了正确地画出图形,必须遵守一些规则。文本方式与汇编语言的编程方式十分相似。S7-200从上到下按照程序的次序执行每一条指令,然后回到程序的开始重新执行。STL使用一个逻辑堆栈来分析控制逻辑。用户插入STL指令来处理堆栈操作。当使用者选择STL编辑器时,应考虑以下4点。(1)STL最适合于有经验的程序员。(2)STL有时能够解决用LAD或FBD不容易解决的问题。(3)当使用STL编辑器时,只能使用SIMATIC指令集。(4)虽然可以用 STL 编辑器查看或编辑用 LAD 或 FBD 编辑器编写的程序,但是反之不一定成立。LAD或FBD编辑器不一定总能显示所有用STL编辑器编写的程序。2. LAD编辑器的说明及特点LAD 编辑器以图形方式显示程序,与电气接线图类似。梯形图程序允许程序仿真来自电源的电流通过一系列的逻辑输入条件,决定是否使能逻辑输出。一个 LAD 程序包括左侧提供能流的能量线。闭合的触点允许能量通过它们流到下一个元素,而打开的触点阻止能量的流动。逻辑控制是分段的,程序在同一时间执行一段,从左到右,从上到下。下图所示为 LAD 程序的一个例子。不同的指令用不同的图形符号表示。它包括 3 种基本形式。触点代表逻辑输入条件,如开关、按钮或内部条件等。线圈通常表示逻辑输出结果,如灯负载、电动机启动器、中间继电器或者内部输出条件。也可表示其他一些指令,如定时器、计数器或数学运算指令。当使用者选择LAD编辑器时,应考虑以下4点。(1)梯形图逻辑适于初学者使用。(2)图形表示法易于理解而且全世界通用。(3)LAD编辑器能够使用SIMATIC和 IEC 1131-3指令集。(4)可以使用STL编辑器显示所有用SIMATIC LAD编辑器编写的程序。3. FBD编辑器的说明及特点FBD 编辑器以图形方式显示程序,由通用逻辑门图形组成。在 LAD 编辑器中看不到触点和线圈,但是有等价的、以盒指令形式出现的指令。下图所示为FBD程序的一个例子。FBD 不使用左、右能量线,因此“能流”这个术语用于表示通过 FBD 逻辑块控制流这样一个类似的概念。逻辑“1”通过 FBD 元素称为能流。能流的原始输入和最终的输出可以直接分配给操作数。程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定。也就是说,一条指令(如 AND 盒)的输出可以用来允许另一条指令(如定时器),这样可以建立所需要的控制逻辑。这样的连接概念使编程人员可以解决各种各样的逻辑问题。当编程人员选择FBD编辑器时,应考虑以下3点。(1)图形逻辑门的表示形式有利于程序流的跟踪。(2)FBD编辑器能够使用SIMATIC和 IEC 1131-3指令集。(3)可以使用STL编辑器显示所有用SIMATIC FBD编辑器编写的程序。第2章 PLC的指令系统及编程方法西门子PLC的指令主要包括如下数据类型。1.基本数据类型(长度不超过 32 位),包括位(Bit)数据类型、算术数据类型和时间数据类型。2.复杂数据类型(长度都大于 32 位),包括时间类型、数组类型、结构类型和字符串类型。3.用户自定义数据类型(长度大于32位),包括UDT数据类型。2.1 PLC的指令系统基础2.2 PLC的指令系统指令的构成S7-200系列PLC的指令系统主要由以下7种主要指令构成。(1)位操作指令,包括逻辑控制指令、定时器/计数器指令和比较指令。(2)运算指令,包括四则运算指令、逻辑运算指令和数学函数指令。(3)数据处理指令,包括传送指令、位移指令、字节交换指令和填充指令。(4)表功能指令,包括对表的存取和查找指令。(5)转换指令,包括数据类型转换、编码、译码、七段码指令和字符串转换指令。(6)程序控制指令,包括空操作指令、暂停和结束指令等。(7)其他指令,包括时钟指令、中断指令、高速计数器指令、PID指令等。寻址方式S7-200系列PLC的寻址方式是间接寻址方式。(1)地址指针的建立。(2)利用地址指针存取数据。(3)地址指针的修改。指令语句表指令语句表是由若干条语句组成的程序,语句是程序的最小独立单元。每个操作功能由一条或几条语句来执行。PLC的语句表达形式与计算机的语句表达形式类似,也由操作码和操作数两个部分组成。操作码使用助记符表示,用来说明要执行的功能,告诉 CPU 该进行什么操作。例如逻辑运算的与、或、非;算术运算的加、减、乘、除;时间或者条件控制中的计时、计数、移位等动能。操作数的组成(1)操作数一般由标志符和参数组成。(2)标志符表示操作数的类别,例如表明是输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、数据寄存器等。(3)参数表明操作数的地址或一个预先设定值。2.3 PLC的梯形图2.3.1 梯形图的相关原则梯形图相关定义梯形图编程语言习惯上称为梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式。也可以说,梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,具有形象、直观、实用、电气技术人员容易接受的优点,是目前用得最多的一种PLC编程语言。梯形图是 PLC 模拟继电器控制系统的编程方法。它由触点、线圈或功能方框等构成。梯形图左、右的垂直线称为左、右母线,PLC的右母线通常省略不画出。画梯形图时,从左母线开始,经过触点和线圈(或功能方框),终止于右母线。在梯形图中,可以把左母线看作是提供能量的母线。梯形图的优缺点(1)梯形图编程语言形象直观,类似电气控制系统中继电器控制电路图。(2)梯形图逻辑关系明显,尽管不如语句表编程语言输入方便。(3)梯形图比顺序功能图编程语言和高级编程语言需要的硬件设备要少。梯形图与继电器控制电路图之间的差异(1)PLC采用梯形图编程是模拟继电器控制系统的表示方法,因而梯形图内各种元件也沿用了继电器的叫法,称为“软继电器”。梯形图中的“软继电器”不是物理继电器,每个“软继电器”各为存储器中的一位,相应位为“1”态,表示该继电器线圈“得电”。用“软继电器”就可以按继电器控制系统的形式来设计梯形图。(2)梯形图中流过的“电流”不是物理电流,而是“能流”,它只能从左到右、自上而下流动。“能流”不允许倒流。“能流”到,线圈则接通。“能流”是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式。“能流”流向的规定顺应了 PLC 的扫描是自左向右、自上而下顺序地进行,而继电器控制系统中的电流是不受方向限制的,导线连接到哪里,电流就可以流到哪里。(3)梯形图中的动合、动断触点不是现场物理开关的触点。它们对应输入、输出映像寄存器或数据寄存器中的相应位的状态,而不是现场物理开关的触点状态。PLC认为动合触点是取位状态操作;动断触点应理解为位取反操作。因此,在梯形图中同一元件的一对动合、动断触点的切换没有时间的延迟,动合、动断触点只是互为相反状态。而继电器控制系统大多数的电器属于先断后合型的电器。(4)梯形图中的输入线圈不是物理线圈,不能用它直接驱动现场执行机构。输出线圈的状态对应输出映像寄存器相应的状态,而不是现场电磁开关的实际状态。(5)编写程序时,PLC内部继电器的触点原则上可无限次反复使用,因为存储单元中的位状态可取用任意次;继电器控制系统中的继电器触点数是有限的。但是,PLC内部的线圈通常只引用一次。因此,应慎重对待重复使用同一地址编号的线圈。2.3.2 梯形图的编程方法梯形图的编程规则梯形图是一种从继电器、接触器控制电路图演变而来的图形语言。它借助类似于继电器的动合触点、动断触点、线圈,以及串联与并联等术语和图形符号,并增加一些继电器、接触器控制系统没有的图形符号,这些图形符号被称为编程元件。梯形图是根据控制要求连接而成的表示 PLC 输入和输出之间逻辑关系的图形,其信号流向清楚,既直观又易懂,不需要计算机专业知识。对于熟悉继电器、接触器表达方式的人来讲,很容易接受。梯形图编写的格式(1)梯形图按行从上至下编写,每一行从左至右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。(2)梯形图中左、右边垂直线分别称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从左母线开始画起。右母线可以省略。(3)每个梯形图由多个梯级组成,每个输出元素可以构成一个梯级,每个梯级可由多个支路组成。每个梯级必须有一个输出元件。(4)梯形图的最右侧必须连接输出元件,输出元件用椭圆形线圈表示。(5)梯形图的触点有两种,即动合触点和动断触点,这些触点可以是 PLC 的输入/输出继电器触点或内部继电器触点,也可以是内部继电器、定时器、计数器的状态。每一个触点都有自己的特殊标记,以示区别。同一标记的触点可以反复使用,次数不限。这是由于每一触点的状态存入 PLC 内的存储单元,可以反复读/写。(6)梯形图的触点可以任意串、并联,而输入线圈只能并联,不能串联。(7)一个完整的梯形图程序必须用“END”结束。几个定义/概念(1)软继电器:在 PLC 的梯形图设计中,主要利用“软继电器”线圈的“吸-放”功能和触点的“通-断”功能来进行的。实际上,PLC内部并没有继电器那样的实体,只有内部寄存器中某位触发器。根据计算机对信息的“存-取”原则来读出触发器的状态,或者在一定条件下改变它的状态。对于“软继电器”的线圈定义号,只能有一个,而它的触点既有动合触点又有动断触点,而对于触点状态,可以无数次读出,因为对每位存储器状态可读任意次数。(2)能流:在梯形图中,并没有真实的电流流动,为了便于分析 PLC 的周期扫描原理以及信息存储空间分布规律,假设梯形图中有“电流”流动,这就是“能流”。在梯形图中,“能流”只能作单方向流动——从左向右流动,层次的改变只能先上后下。2.4 PLC的顺序功能图2.4.1 顺序功能图的相关定义顺序功能图的定义顺序功能图常用来编制复杂的顺序控制类程序,这种方法也为调试、试运行带来许多方便。它包含步、动作、转换这3个要素。顺序功能图编程方法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态,对这些小的工作状态的功能分别处理后再按一定的顺序控制要求连接成整体的控制程序。下图所示为顺序功能图。顺序功能图的组成要素顺序功能图主要由步(初始步和活动步)、有向连线、转换、转换条件和动作(或命令)等要素组成。初始步:与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示,每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。活动步:当系统处于某一步所在的阶段时,该步处于活动状态,称该步为活动步。步处于活动状态时,相应的动作被执行;步处于不活动状态时,相应的非存储型命令被停止执行。动作:对于被控系统,在某一步中要完成某些“动作”;对于施控系统,在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”。为了叙述方便,本书将命令或动作统称为动作。转换条件:与转换相关的逻辑命题。转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线旁边。转换条件X和(X特符号),分别表示当二进制逻辑信号X为“1”和“0”状态时条件成立;转换条件(X 特符号)和(X 特符号)分别表示当 X 从“1”(接通)到“0”(断开)和从“0”到“1”状态时条件成立。顺序功能图的基本结构根据步与步之间的转换的不同情况,顺序功能图有3种不同的基本结构形式:单序列结构、选择序列结构和并行序列结构。2.4.2 顺序功能图的绘制方法常见绘制方法根据系统的顺序功能图设计出梯形图的方法,称为顺序控制功能图的编程方法。目前常用的编程方法有3种:使用启保停电路的编程方法、使用STL指令的编程方法、以转换为中心的编程方法。根据顺序功能图来设计梯形图时,可以使用辅助继电器 M 来代表步。某一步为活动步时,对应的辅助继电器为 ON,某一转换实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步。由于很多转换条件都是短信号,即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短,因此应使用有记忆(或称保持)功能的电路(如启保停电路和置位复位指令组成的电路)来控制代表步的辅助继电器。顺序功能图绘制的注意事项(1)两个步绝对不能直接相连,必须用一个转换将它们隔开。(2)两个转换也不能直接相连,必须用一个步将它们隔开。(3)一个顺序功能图至少有一个初始步,初始步一般对应于系统等待启动的初始状态,初始步可能没有任何输出动作,但初始步是必不可少的。(4)自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程,因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环,即在完成一次工艺过程的全部操作之后,应从最后一步返回初始步,系统停留在初始状态,在连续循环工作方式时,将从最后一步返回下一个工作周期开始运行的第一步。(5)在顺序功能图中,只有当某一步的前级步是活动步时,该步才有可能变成活动步。如果用没有断电保持功能的编程元件代表各步,进入 RUN 工作方式时,它们均处于 OFF 状态,必须用初始化脉冲M8002的动合触点作为转换条件,将初始步预置为活动步,否则,因顺序功能图中没有活动步,系统将无法工作。如果系统有自动、手动两种工作方式,顺序功能图是用来描述自动工作过程的,这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时,用一个适当的信号将初始步设置为活动步。第3章 如何识读梯形图和指令语句表在西门子 PLC 编程过程中,会识读梯形图程序及相关指令是动手编程之前的基本功。本章就简要的介绍一下如何识别、读取不同类型的梯形图程序及其指令。3.1 PLC的指令系统基础对梯形图程序和指令进行结构分析的方法针对不同的程序采取如下方法:(1)区别采用一般编程方法或顺序功能图编程方法。(2)区别采用顺序功能图的单序列结构、选择序列结构、并行序列结构。(3)使用启保停电路、SET指令进行编程,或者以转换为中心进行编程。梯形图和指令语句表的分解梯形图的分解由操作主令电路(如按钮)开始,追踪到主电路控制电器动作。无论多么复杂的梯形图和指令语句表,都是由一些基本单元构成的。按主电路的构成情况,利用逆读溯源法,把梯形图和指令语句表分解成与主电路的用电器相对应的几个基本单元,然后利用顺读跟踪法,一个环节一个环节地分析,再利用顺读跟踪法把各个环节串联起来。3.2 识读梯形图的具体方法识读梯形图的整体思路1.系统分析依据控制系统所需完成的控制任务,对被控对象的工艺过程、工作特点及控制系统的控制过程、控制规律、功能和特征进行详细分析,明确输入、输出物理量是开关量还是模拟量,明确划分控制的各个阶段及其特点,阶段之间的转换条件,画出完整的工作流程图和各执行元件的动作节拍表。2.明确主电路进一步了解工艺流程及其对应的执行装置和元器件。3.PLC控制系统的I/O配置和PLC的I/O接线了解输入信号和对应输入继电器的配置、输出继电器的配置及其所接的对应负载。在没有给出输入/输出设备定义和PLC的I/O配置的情况下,应根据PLC的I/O接线图或梯形图和指令语句表,做出输入/输出设备定义和PLC的I/O配置。4.通过PLC的I/O接线图了解梯形图PLC的I/O接线是连接主电路和PLC梯形图的纽带。(1)根据用电器(如电动机、电磁阀、电加热器等)主电路控制电器(接触器、继电器)主触点的文字符号,在 PLC 的 I/O 接线图中找出相应编程元件的线圈,便可得知控制该控制电器的输出继电器,再在梯形图或语句表中找到该输出继电器的程序段,并做出标记和说明。(2)根据 PLC 的 I/O 接线图的输入设备及其相应的输入继电器,在梯形图(或语句表)中找出输入继电器的动合触点、动断触点,并做出相应标记和说明。PLC控制系统梯形图的特点1.PLC控制系统的输入信号和输出负载继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构用 PLC 的输出继电器来控制,它们的线圈接在PLC 的输出端。按钮、控制开关、限位开关、接近开关等用来给 PLC 提供控制命令和反馈信号,它们的触点接在PLC的输入端。2.继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的处理继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用 PLC 内部的辅助继电器和定时器来完成,它们与PLC的输入继电器和输出继电器无关。3.设置中间单元在梯形图中,若多个线圈都受某一触点串/并联电路的控制,为了简化电路,在梯形图中可设置用该电路控制的辅助继电器,辅助继电器类似于继电器电路中的中间继电器。4.时间继电器瞬动触点的处理时间继电器除了延时动作的触点外,还有在线圈得电或失电时立即动作的瞬动触点。对于有瞬动触点的时间继电器,可以在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器,后者的触点相当于时间继电器的瞬动触点。5.外部联锁电路的设立为了防止控制正/反转的两个接触器同时动作,造成三相电源短路,除了在梯形图中设置与它们对应输出继电器线圈串联的动断触点组成的软互锁电路外,还应在PLC外部设置硬互锁电路。梯形图的结构分析梯形图程序的结果分析往往从以下4个方面开始进行。1.按钮、行程开关、转换开关的分析在 PLC 的 I/O 接线图中有许多行程开关和转换开关,它们的触点的动作是依靠外力或其他因素实现的,因此必须先把引起这些触点动作的外力或因素找到。这些行程开关、转换开关的触点的不同工作状态单凭看电路图难以搞清楚,必须结合设备说明书、电气元件明细表,明确该行程开关、转换开关的用途,操纵行程开关的机械联动机构,触点在不同的闭合或断开状态下电路的工作状态等。2.采用逆读溯源法将多负载分解为单负载电路在梯形图和指令语句表中,很容易找到该输出继电器的线圈电路及其得电、失电条件,但引起该线圈的得电、失电及其相关电路就不容易找到,可采用逆读溯源法去寻找。(1)在输出继电器线圈电路中串、并联的其他编程元件触点的闭合、断开就是该输出继电器得电、失电的条件。(2)由这些触点再找出它们的线圈电路及其相关电路,在这些线圈电路中还会有其他接触器、继电器的触点。(3)如此找下去,直到找到输入继电器(主令电器)为止。3.将单负载电路进一步分解控制单负载的局部电路可能仍然很复杂,还需要进一步分解,直至分解为基本单元电路。4.集零为整,综合分析把基本单元电路串起来,采用顺读跟踪法分析整个电路。梯形图程序机构分析中的注意事项(1)分析过程中,当某编程元件得电吸合或失电释放后,应该把该编程元件的所有触点所带动的前、后级编程元件的作用状态全部找出。(2)分析过程中,找出某编程元件在其他电路中的动合触点、动断触点,这些触点为其他编程元件的得电、失电提供条件或者为互锁、联锁提供条件,引起其他电气元件动作,驱动执行电器(3)分解电路时,若电动机主轴接有速度继电器,则该电动机按速度控制原则组成停车制动电路(4)分解电路时,若电动机主电路中接有整流器,表明该电动机采用能耗制动停车电路识读梯形图的具体方法识读 PLC 梯形图和语句表的过程同 PLC 扫描用户过程一样,从左到右、自上而下,按程序段的顺序逐段识图。建议沿用识读继电器、接触器控制电路查线读图法,按下列步骤来看梯形图。(1)根据I/O设备及PLC的I/O分配表和梯形图,找出输入、输出继电器,并给出与继电器、接触器控制电路相对应的文字代号。(2)将相应输入设备、输出设备的文字代号标注在梯形图编程元件线圈及其触点旁。(3)将梯形图分解成若干基本单元,每一个基本单元可以是梯形图的一个程序段(包含一个输出元件)或几个程序段(包含几个输出元件),而每个基本单元相当于继电器、接触器控制电路的一个分支电路。(4)可对每一梯级画出其对应的继电器、接触器控制电路。(5)某编程元件得电,其所有动合触点均闭合,动断触点均断开;某编程元件失电,其所有已闭合的动合触点均断开(复位),所有已断开的动断触点均闭合(复位)。因此编程元件得电、失电后,要找出其所有的动合触点、动断触点,分析其对相应编程元件的影响。(6)可从第一个程序段的第一自然行开始识读梯形图。第一自然行为程序启动行。按下启动按钮,接通某输入继电器,该输入继电器的所有动合触点均闭合,动断触点均断开。再找出受该输入继电器动合触点闭合、动断触点断开影响的编程元件,并分析使这些编程元件产生什么动作,进而确定这些编程元件的功能。识读梯形图实例【应用范例】多路定时器—多台电动机的顺序循环控制图识读(1)梯形图I/O编址:(2)梯形图程序结构:(3)I/O端子接线图(略)。【梯形图分析】本梯形图范例实现了由运动开关控制:“1”= 起动;“0”=停止。控制时序图:3.3 识读语句表程序语言的具体方法指令语句表的工作方式及特点语句表程序语言与计算机中的汇编语言非常相似,采用布尔助记符来表示操作功能。语句表程序设计语言具有如下特点。(1)采用助记符来表示操作功能,具有容易记忆,便于撑握的特点。(2)在编程器的键盘上采用助记符表示,具有便于操作的特点,可在无计算机的场合进行编程设计。(3)用编程软件可以将语句表与梯形图相互转换。语句表(STL)语言类似于计算机的汇编语言,特别适合于来自计算机领域的工程人员。用指令助记符创建用户程序,属于面向机器硬件的语言。识读语句表程序语言的具体方法(1)指令语句表是由若干条语句组成的程序,语句是程序的最小独立单元。(2)每个操作功能由一条或几条语句来执行。PLC 的语句表达形式与微型计算机的语句表达形式类似,也由操作码和操作数两个部分组成。(3)操作码使用助记符表示,用来说明要执行的功能,告诉 CPU 该进行什么操作。例如,逻辑运算的与、或、非;算术运算的加、减、乘、除;时间或条件控制中的计时、计数、移位等功能。(4)操作数一般由标志符和参数组成。标志符表示操作数的类别,如表明是输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、数据寄存器等。参数表明操作数的地址或一个预先设定值。识读语句表程序语言实例此实例实现的功能为,触点I1.0和I1.1必须打开(关闭),才能激活Q1.0, NOT(取反)指令作为反向器作业。在“运行”模式中,Q1.0和Q1.1具有相反的逻辑状态。3.4 PLC设计典型实例【应用范例】自动仓库存放货物容量显示控制【范例要求】自动仓库最多存放 6000 箱货物,需对所存的货物进出计数。如果货物多于 1000 箱,灯L1亮;如果货物多于5000箱,灯L2亮。其中,L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制,数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。【范例梯形图】本控制系统的程序如下图所示。程序执行时序如下图所示。第4章 位逻辑指令本章主要介绍西门子 PLC 的基本指令与梯形图,包括触点指令、跳变指令、线圈指令、逻辑堆栈指令等。基本功能一览表4.1 标准触点指令4.1.1 LD:载入常开触点指令4.1.2 A:串联常开触点指令4.1.3 O:并联常开触点指令4.1.4 LDN:载入常开触点指令4.1.5 AN:串联常闭触点指令4.1.6 ON:并联常闭触点指令4.2 立即触点指令4.2.1 LDI:立即载入常开触点指令4.2.2 AI:串联立即常开触点指令4.2.3 OI:并联立即常开触点指令4.2.4 LDNI:载入立即常闭触点指令4.2.5 ANI:串联立即常闭触点指令

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