第五章 plc原理

图5-3和图5-4是实现上述功能的PLC的外部接线图和梯形图。将继电器电路 图转换为梯形图时，首先应确定PLC的输入信号和输出信号。图5-4中I0.2的常 闭触点对应于SB1和FR的常闭触点串联电路。
为了防止出现三相电源瞬间短路的事故，除了梯形图中Q0.0和Q0.1的常闭触 点组成的软件互锁电路，还应在PLC的输出回路设置由KM1和KM2的辅助常闭 触点组成的硬件互锁电路。
联了I0.4 的常闭触点，小车走到右限位开关SQ2处时，使Q0.0的线圈断电。同
时I0.4的常开触点闭合，T1的线圈通电，开始定时。8s后定时时间到，”T1”.Q
的常开触点闭合，使Q0.1的线圈通电并自保持，小车开始左行。离开限位开关
SQ2后，I0.4的常开触点断开，T1因为其线圈断电而被复位。小车运行到左边
的起始点时，左限位开关SQ1的常开触点闭合，I0.3的常闭触点断开，使Q0.1
的线圈断电，小车停止运动。
5.2 顺序控制设计法与顺序功能图 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用
下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地 进行操作。顺序控制设计法首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后 根据顺序功能图画出梯形图。 5.2.1 顺序功能图的基本元件
假设起动小车左行，碰到左限位开关时，I0.3的常闭触点使Q0.1的线圈“断 电”，小车停止左行。I0.3的常开触点接通，使Q0.0的线圈“通电”开始右行。
碰到右限位开关时，小车停止右行，开始左行。以后将这样不断地往返运动， 直到按下停车按钮。
4．较复杂的小车自动运行控制程序的设计 控制要求如下： 1）按下右行起动按钮SB2，小车右行。 2）走到右限位开关SQ2处停止运动，延时8s后开始左行。 3）回到左限位开关SQ1处时停止运动。 在异步电动机正反转控制电路的基础上，在控制右行的Q0.0的线圈回路中串

图5-15 逻辑堆栈指令编（一）
ALD指令使用时注意： (1)几个并联电路块串联连接时,并联电路块的开始用LD，LDN指令。 (2)如要将多个并联电路块串联，每串联一次，使用一次ALD指令。 (3)如果有多个并联电路块串联，还可以把所有要串联的并联电路块连续 写出，再使用ALD指令，连续使用ALD指令的次数与并联电路块个 数相同。 例：
输入触点 I0.0 I0.1 功能说明 启动按钮 停止按钮 输出线圈 Q0.0 Q0.1 Q0.2 功能说明 控制M1 控制M2 控制M3
(2)编制程序
例3：电动机的正反转控制
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（四）、定时器的刷新方式 S7-200的定时器有3种不同的分辨率，这3种不同分辨率的定时器 的刷新方式是不相同的 1．1ms分辨率定时器的刷新方式 1ms分辨率定时器启动以后，定时器对1ms的时间间隔进行计时。 定时器当前值每隔1ms刷新1次，与扫描周期无关，当扫描周期较长 时，在一个扫描周期内要刷新多次（多次改变当前值）。 如图4.16a所示
4．LDS( Load stack)(装入椎栈指令) 复制堆栈中的第N级的值到栈顶，原堆栈栈值依次下压一级，栈底值 丢失
例：LDS 5 将堆栈中的第5个值复制到栈顶，n的范围不0~8. 例5-17:
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二、取非触点指令和空操作指令 1. 取非触点指令（NOT）（对堆栈的栈顶值取反操作） 含义：是将NOT指令之前的运算结果取反。 指令的使用如图5-18所示
OLD指令使用时应注意以下几点： (1)、几个串联电路块并联连接时，串联电路块（分支）的开始使用LD 或LDN指令。 (2)、如果要将多个串联电路块并联，可以在并联的每个串联电路块的后 面加OLD指令。例： (3)、如要将多个串联电路 块并联，还可以把所有要 并联的串联电路块连续写 出，然后在并联的串联电 路块末尾使用OLD指令， 连续使用OLD指令的次数 与串联电路块个数相同。

(Q0.0)
KA2
(M0.1)
KM2
(Q0.1)
KM1
(Q0.0)
KM2
(Q0.1)
KA1
(M0.0)
图5-4 电气原理图
LD M0.0 A I0.0 = Q0.0
LD Q0.0
AN M0.1
=
Q0.1
AN Q0.1
=
M0.0
(a) 梯形图
图5-5 触点串联指令编程使用举例
(b) 语句表
触点并联指令使用说明：
EXIT
5.1.2 触点串连指令
与指令：用于单个常开触点的串联连接。 指令格式：A bit
与反指令：用于单个常闭触点的串联连接。 指令格式：AN bit
例3-2 触点串联指令的应用举例。图5-4为电气原理图（已标 地址），图5-5为对应的梯形图和语句表。
KA1
(M0.0)
SB
(I0.0)
KM1
EXIT
5.1.9 逻辑堆栈操作指令
S7－200 PLC使用了一个9层堆栈来处理所有逻辑操作， 逻辑堆栈指令主要用来完成对触点进行的复杂连接，配 合ALD、OLD指令使用。
1．指令
1）逻辑入栈指令 指令格式：LPS
2）逻辑读栈指令 指令格式：LRD
3）逻辑出栈指令 指令格式：LPP
4）装入堆栈指令 指令格式：LDS n
I0.1 I0.2 Q0.1,Q0.2
(b) STL
(c) 时序图
图5-14 S/R指令使用举例
EXIT
S/R指令使用说明
➢S/R指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和 L。 ➢ N的常数范围为1～255，N也可为：VB、IB、QB、 MB、SMB、SB、LB、AC、常数、*VD、*AC和*LD。 一般情况下使用常数。 ➢ 对位元件来说一旦被置位，就保持在通电状态，除非对 它复位；而一旦被复位就保持在断电状态，除非再对它置 位。

5.2 PLC的硬件结构
❖ 为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采 用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式 系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统 仍能正常运行。
❖ CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决 定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等， 因此限制着控制规模。
（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出
信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与PLC的输出端
子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。
❖
PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用
开关来模拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试
后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制
系统少得多。
❖
PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运
行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种
发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 5．体积小、重量轻、功耗低
❖
由于PLC采用半导体大规模集成电路，因
此整个产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低，
PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体
化的理想的控制设备。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖5.1.3 PLC编程语言
❖PLC普遍流行的梯形图进行讲解，直观易懂。它 是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的 连通图，与电气原理图相似。梯形图通常有左右两 条母线，两母线之间是内部“软继电器”的常开、常 闭触点以及继电器线圈组成的平行的逻辑行，每个 逻辑行以触点与左母线开始，以线圈和右母线结束。
5.1 可编程序逻辑控制器概要
❖ 在硬件方面采取的主要措施有： ❖ （1）隔离 ❖ PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合