PLC基本知识

任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现1目录�PLC基本知识西门子S7-200PLC位逻辑指令基本知识位逻辑指令包括常开、常闭触点、输出线圈等指令。触点之间可以形成与、或和非的基本逻辑关系，也可以组合形成复杂的逻辑关系，从而决定输出线圈左侧的逻辑操作结果。PLC常用的编程语言有三种：梯形图(L)、语句表（STL）、功能快(F)，这三种编程语言可进行互相编译。对于初学者来说一般采用梯形图编程，因此本书中以梯形图讲解为主。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现2目录任务三相异步电机Y-∆降压启动控制实现任务目标（1）利用PLC实现电动机星-三角启动控制系统。（2）进一步熟悉编程软件的使用。（3）掌握时间控制程序的编写方法。（4）熟悉PLC控制系统的安装与调试。�任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现3目录�预备知识1、S7-200PLC编址方式和内部元件PLC的每个输入/输出、内部存储单元、定时器和计数器等都称为内部元件或软元件。每种软元件都有其不同的功能和相应的地址。实际上这些软元件就是存储器单元。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现4目录�下面简单介绍S7-200PLC编址方式和内部元件的功能。（1)编址方式软元件的地址编号采用区域标志符加上区域内编号的方式，主要有输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、通用辅助继电器、特殊辅助继电器区等，这些区域分别用I、Q、T、C、M、SM字母来表示。其编址方式可分为位（bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（DoubleWord）编址。位编址方式：（区域标志符）字节号.位号，如I0.0、Q0.0、M0.0。图2-1是一个位寻址的例子（也称为“字节.位”寻址）。在这个例子中，存储器区和字节地址（I代表输入，3代表字节3）与位地址（第4位）之间用点号“.”隔开。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现5目录�图2-1位寻址举例字节编址方式：（区域标识符）B(字节号)，例如IB1表示由I1.0～I1.7这8位组成的字节。如图2-2中的VB100。字编址方式：（区域标识符）W(起始字节号)，最高有效字节为起始字节。例如VW0表示由VB0和VB1这两个字节组成的字。如图2-2中的VW100。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现6目录�可以进行位操作的存储区有I、Q、M、SM、L、V、S。可以进行字节操作的存储区有I、Q、M、SM、L、V、AC(只用低8位)、常数。可以进行字操作的存储区有I、Q、M、SM、T、C、L、V、AC(只用低16位)、常数。可以进行双字操作的存储区有I、Q、M、SM、T、C、L、V、AC(32位)、常数。（2）S7-200PLC内部元件①输入继电器I（输入映像寄存器）输入继电器I和PLC的输入端子相连，是用来接收用户设备输入信号的。S7-200PLC输入继电器有I0.0～I15.7，是以字节（8位）为单位进行地址分配的。在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样结果存入输入映像寄存器中，外部输入电路接通时对应的映像寄存器为ON(1状态)，在程序中表现为其常开触点闭合，常闭触点断开。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。在梯形图中，可以多次引用输入位的常开触点和常闭触点。注意任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现7目录�双字编址方式：（区域标识符）D(起始字节号)，最高有效字节为起始字节。例如VD10表示由VB10到VB13四个字节组成的双字。如图2-2中的VD100。图2-2对同一地址进行字节，字和双字存取操作的比较。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现8目录�PLC的输入继电器只能由外部信号驱动，不能在程序内部用指令来驱动，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈，只能引用输入映像寄存器的触点。②输出继电器Q（输出映像寄存器）输出继电器Q是用来将输出信号传送到负载的接口，S7-200PLC输出映像寄存器区域有Q0.0～Q15.7，也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。在每一个扫描周期的最后一个阶段，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。如果梯形图中Q0.0的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使接在标号为Q0.0的端子的外部负载工作。输出模块中的每—个硬件继电器仅有—对常开触点，但是在梯形图中，每—个输出位的常开触点和常闭触点都可以多次使用。输出继电器线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现9目录�③通用辅助继电器M（位存储器）通用辅助继电器3.位存储器用来保存控制继电器的中间操作状态，可采用位、字节、字或双字来存取。其地址范围为M0.0～M31.7共32个字节，其作用相当于继电器控制中的中间继电器，通用辅助继电器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。④特殊辅助继电器SM（特殊标志位存储器）PLC中还有若干特殊辅助继电器,特殊辅助继电器提供大量的状态和控制功能，用来在CPU和用户程序之间交换信息，特殊辅助继电器能以位、字节、字或双字来存取，CPU226的SM的位地址编号范围为SM0.0～SM549.7，其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现10目录�如：SM0.0该位总是为“ON”；SM0.1首次扫描循环时该位为“ON”；SM0.4提供1分钟时钟脉冲；SM0.5提供1秒钟时钟脉冲；SM1.0是零标志；SM1.1是溢出标志；SM1.2是负数标志。其他特殊存储器的用途可查阅相关手册。⑤变量存储器V变量存储器主要用于存储变量。可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行数据处理时，变量存储器会被经常使用。变量存储器可以是位寻址，也可按字节、字、双字为单位寻址，其位存取的编号范围根据CPU的型号有所不同，CPU221/222为V0.0～V2047.7共2KB存储容量，CPU224/226为V0.0～V5119.7共5KB存储容量。⑥局部变量存储器L主要用来存放局部变量，局部变量存储器L和变量存储器V十分相似，主要区别在于全局变量是全局有效，即同一个变量可以被任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现11目录�而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的程序相关联。S7-200有L0.0～L63.7。64个字节的局部变量存储器，其中60个字节可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。后4个字节作为系统的保留字节。局部变量存储器L也可以作为地址指针使用。⑦定时器TS7-200PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器，用于时间累计。每个定时器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定时间由程序设置（定时时间=预置值（PT）×时基）。CPU222、CPU224及CPU226的定时器地址编号为T0～T255，其分辨率（时基增量）分为1ms、10ms和100ms三种。⑧计数器C计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，结构与定时器基本相同，其设定值由程序设置，计数器的地址编号范围为C0～C255。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现12目录�S7-200PLC梯形图指令有触点和线圈两大类，触点又分常开触点和常闭触点两种形式；语句表指令有与、或以及输出等逻辑关系，位操作指令能够实现基本的位逻辑运算和控制。（1）标准触点指令标准触点指令有LD、LDN、=、NOT、A、AN、O、ON八条，这些指令对存储器位进行操作。如果有操作数，操作数为BOOL型，操作数范围是：I、Q、M、SM、T、C、S、V、L。图2-3和图2-4为标准触点指令的简单应用。①LDbit：装载指令。以一常开触点来开始一逻辑运算，对应梯形图为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常开触点。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现13目录一个梯形图的开始表示网络中存在开路状况。必须解决开路问题，网络才能成功编译。这表示在该点可能有额外逻辑附加在网络上，但并非必须的要求，因为没有该额外逻辑网络也能成功编译。该指示器将在方框元素的ENO使能位输出位置显示，并作为所有空网络的起点。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现14目录（三）、控制要求2触点指令常开触点。当其初始地址输入状态等于1时，通常闭合，输出为1，当其初始地址输入状态等于0时，通常打开，输出为0。??.?表示所能输入的操作数（I,Q,M,SM,T,C,V,S,L,）。常闭触点。当其初始地址输入状态等于1时，通常打开，输出为0，当其初始地址输入状态等于0时，通常闭合，输出为1。??.?表示所能输入的操作数（I,Q,M,SM,T,C,V,S,L,）。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现15目录（三）、控制要求2触点指令取反指令。当使能位到达该符号前时，输出为0.当使能位未到达该符号前时，输出为1.无操作对象。空操作。空操作（NOP）指令对用户程序执行无效。在FBD模式中不可使用该指令。操作数????为数字0至255。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现16目录（三）、控制要求3置位、复位和输出指令输出指令。输出指令也称为赋值指令，使用时需指定一个地址位，在梯形图中的形式对应着线圈。当其左边使能位到达该符号前时，线圈上所指定的存储位被赋值为1，即线圈导通；若左边使能位为0时存储位赋值为0，即线圈不导通。??.?表示所能输入的操作数（I,Q,M,SM,T,C,V,S,L）。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现17目录（三）、控制要求3置位、复位和输出指令置位指令。置位指令是特殊的输出指令，使用时要指定一个地址作为起始存储位，而紧随其后被置位的存储位的个数同时需要被指定。只要该指令左边使能位到达该符号前时，连续的几个存储位就被全部置位为1，计时器左边使能位变为0时该存储位始终保持为1.只有使用复位指令对其复位，连续的存储位才会被清0.符号上端??.?表示起始存储位，操作数（I,Q,M,SM,T,C,V,S,L）。符号下端????表示起始存储位个数。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现18目录（三）、控制要求3置位、复位和输出指令复位指令。复位指令也是特殊的输出指令，使用时需要指定一个地址位作为起始存储位，即复位的对象和复位个数。它的主要功能是对经置位后的地址进行复位，一般与置位指令配合使用。符号上端??.?表示起始存储位，操作数（I,Q,M,SM,T,C,V,S,L）。符号下端??.?表示起始存储位个数。任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现19目录预备知识1、经验设计法简介经验设计法也叫试凑法。在掌握了一些典型的控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助触点和中间编程环节。这种设计方法没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性，而设计所用的时间、设计的质量与设计者经验的多少有关。经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。�任务3三相异步电机Y-∆降压启动控制实现20目录�②LDNbit：取反后装载。以一常闭触点来开始一逻辑运算，对应梯形图为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常闭触点。③=bit：输出指令。与梯形图中的线圈相对应。驱动线圈的触点电路接通时，有“能流”流过线圈，输出指令指定的位对应的映像寄存器的值为1，反之为0。被驱动的线圈在梯形图中只能使用