第10章可編程控制器本章要點(diǎn)：10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例第10章可編程控制器本章要點(diǎn)：本章首先介紹PLC的產(chǎn)生過(guò)程、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展，PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作方式和常用的編程語(yǔ)言。接著介紹S7-200系列PLC的軟元件、基本指令、主要計(jì)數(shù)指標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)要求正確選擇PLC型號(hào)及參數(shù)。然后介紹S7-200系列PLC的STEP-Micro/WIN編程軟件進(jìn)行程序的編輯、上傳、下載程序及運(yùn)行、監(jiān)控程序的方法。最后介紹S7-200可編程控制器的應(yīng)用舉例。返回10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成10.1.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展1.PLC的產(chǎn)生1968年美國(guó)通用汽車公司GM（GeneralMotors）公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置生產(chǎn)取代生產(chǎn)線上的繼電接觸器控制系統(tǒng)。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司（GM）的要求首先研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器PDP-14，用于通用汽車公司的生產(chǎn)線，取得了滿意的效果。由于這種新型工業(yè)控制裝置可以通過(guò)編程改變控制方案，且專門(mén)用于邏輯控制，所以人們稱這種新的工業(yè)控制裝置為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡(jiǎn)稱PLC。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成2.PLC的發(fā)展從PLC產(chǎn)生到現(xiàn)在，已發(fā)展到第四代產(chǎn)品。第一代PLC（1969—1972）：大多用1位機(jī)開(kāi)發(fā)，用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，只具有單一的邏輯控制功能，機(jī)種單一，沒(méi)有形成系列化。第二代（1973—1975）：采用8位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，增加了數(shù)字運(yùn)算、傳送、比較等功能，能實(shí)現(xiàn)模擬量的控制，開(kāi)始具有自診斷功能，初步形成了系列化。第三代（1976—1983）：隨著高性能及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通訊方向發(fā)展，增加了多種特殊功能，如浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、脈寬調(diào)制輸出等，自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成第四代（1983年至今）：不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)CPU等高級(jí)CPU，而且在一臺(tái)PLC中配置多個(gè)微處理器，進(jìn)行多通道處理，同時(shí)生產(chǎn)了大量?jī)?nèi)含微處理器的智能模塊，使第四代PLC產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通訊功能的真正名符其實(shí)的多功能控制器。正是由于PLC具有多種功能，并三電（電控裝置、電儀裝置、電氣傳動(dòng)控制裝置）于一體，使得PLC在工廠中備受歡迎，用量高居首位，成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成10.1.2PLC的應(yīng)用與特點(diǎn)1.PLC的應(yīng)用PLC具有體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)方便、通用性強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用與鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開(kāi)關(guān)量路基控制。這是PLC最基本的的控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、電梯等的控制。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成（2）模擬量控制。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、液位和速度等都是模擬量。為了使用可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。（3）運(yùn)動(dòng)控制。PLC可以控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)，從而控制機(jī)件的運(yùn)動(dòng)方向、速度和位置。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（4）過(guò)程控制。PLC的模擬量輸入輸出和PID控制，可構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可應(yīng)用于冶金、化工、熱處理等行業(yè)。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成（5）數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)輸、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)。（6）通訊及聯(lián)網(wǎng)。PLC通訊含PLC間的通訊及PLC與其他智能設(shè)備間的通訊。PLC與PLC，PLC與上位機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)，可構(gòu)成工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2.PLC的特點(diǎn)（1）PLC控制系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)單。繼電器控制系統(tǒng)是由大量的硬件繼電器組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而PLC控制系統(tǒng)主要是由程序（軟繼電器）組成，在硬件連接上PLC只需要接入輸入信號(hào)和受控對(duì)象。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成（2）PLC的控制功能強(qiáng)大，修改方便。繼電器控制系統(tǒng)的功能是通過(guò)器件連線實(shí)現(xiàn)的，控制功能相對(duì)簡(jiǎn)單，并且不易改變。而PLC控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)，不但具有強(qiáng)大的邏輯計(jì)算控制功能，而且可以根據(jù)工藝需要方便地修改控制功能。（3）系統(tǒng)穩(wěn)定、維護(hù)容易。PLC性能指標(biāo)高，故障率低，抗干擾性強(qiáng)，能在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，PLC控制系統(tǒng)的電氣故障95％以上發(fā)生在PLC的外部電路。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，可根據(jù)PLC的I/O端口的LED顯示判斷故障的部位，以便迅速排除故障。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成10.1.3PLC的硬、軟件結(jié)構(gòu)與組成PLC是以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它同樣由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。雖然各廠家的PLC硬件產(chǎn)品種類繁多，功能和指令存在差異，但組成和基本工作原理大同小異。1.PLC的硬件結(jié)構(gòu)可編程控制器由CPU、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、I/O擴(kuò)展接口、電源和編程器等組成。PLC是一種工控計(jì)算機(jī)，與計(jì)算機(jī)的組成十分相似，但具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口。其結(jié)構(gòu)框圖如圖10-1所示。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成（1）中央處理器（CPU）。CPU是PLC的邏輯運(yùn)算和控制指揮中心，協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作。（2）存儲(chǔ)器。PLC的存儲(chǔ)器ROM中固化著系統(tǒng)程序，不可以修改。存儲(chǔ)器RAM中存放用戶程序和工作數(shù)據(jù)，在PLC斷電時(shí)由鋰電池供電（或采用Flash存儲(chǔ)器，不需要鋰電池）。（3）電源。電源將外部電能轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部器件使用的各種電壓。備用電源采用鋰電池，當(dāng)鋰電池電壓降低時(shí)，在PLC通電情況下，面板上備用電源(BATTY)燈亮，提醒及時(shí)更換鋰電池。（4）通訊接口。通訊接口用于PLC與編程器、計(jì)算機(jī)、變頻器、觸摸屏及其他PLC等智能設(shè)備間的連接，以實(shí)現(xiàn)PLC與智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成（5）輸入/輸出接口。輸入/輸出接口是連接用戶輸入輸出設(shè)備和PLC控制器，將各輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC處理，再將處理好的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用戶設(shè)備所要求的信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。對(duì)輸入/輸出接口的要求：良好的抗干擾能力；對(duì)各類輸入輸出信號(hào)（開(kāi)關(guān)量、模擬量、直流量、交流量）的匹配能力。PLC輸入/輸出接口的類型：模擬量輸入輸出接口、開(kāi)關(guān)量輸入輸出接口（直流、交流及交直流）。用戶應(yīng)根據(jù)輸入輸出信號(hào)的類型選擇合適的輸入輸出接口。①開(kāi)關(guān)量輸入接口電路10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成各種輸入接口均采取了抗干擾措施。如帶有光耦合器隔離使PLC與外部輸入信號(hào)進(jìn)行隔離；并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部噪聲干擾。通常有三種類型：直流(12～24)V輸入、交流(100～120)V輸入與交流(200～240)V輸入和交直流(12～24)V輸入。直流輸入模塊的電源一般由機(jī)內(nèi)24v電源提供，輸入信號(hào)接通時(shí)輸入電流一般小于10mA；交流輸入模塊的電源一般由用戶提供。如圖10-2所示為直流輸入接口的原理圖。②開(kāi)關(guān)量輸出接口電路有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。開(kāi)關(guān)量輸出端的負(fù)載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過(guò)2A。如圖10-3所示為交直流輸出接口的原理圖。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成輸出端子有兩種接法：隔離式：輸出各自獨(dú)立，無(wú)公共點(diǎn)，各輸出端子各自形成獨(dú)立回路。匯點(diǎn)式：全部輸入點(diǎn)（輸出點(diǎn)）共用一個(gè)公共點(diǎn)。或者將輸入點(diǎn)（輸出點(diǎn)）分成幾組，組內(nèi)各點(diǎn)共用一個(gè)公共點(diǎn)。各組的公共點(diǎn)之間相互隔離。組內(nèi)的各點(diǎn)必須使用同一電壓類型和同一電壓等級(jí)，各組可使用不同電壓類型和等級(jí)的負(fù)載。（6）輸入/輸出擴(kuò)展接口小型PLC輸入/輸出接口都是與CPU單元制造在一起的。為了滿足被控設(shè)備輸入/輸出點(diǎn)數(shù)較多的要求，常需要擴(kuò)展數(shù)字量輸入/輸出模塊；為了滿足模擬量控制的需要，常需要擴(kuò)展模擬量輸入/輸出模塊，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊等。I/O擴(kuò)展接口就是為連接各種擴(kuò)展模塊而設(shè)計(jì)的。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成2.PLC的軟件構(gòu)成PLC的軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)監(jiān)控程序是廠家編寫(xiě)的程序，隨PLC的功能不同而不同，用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊等。用戶程序是根據(jù)用戶的控制要求，按系統(tǒng)程序允許的編程規(guī)則，用廠家提供的編程語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。10.1.4PLC的工作過(guò)程PLC工作于獨(dú)特的循環(huán)周期掃描工作方式。每個(gè)掃描周期分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段，如圖10-4所示。10.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)與組成1.輸入采樣在該階段，PLC的CPU讀取每個(gè)輸入端口的狀態(tài)，采樣結(jié)束后，存入數(shù)據(jù)寄存器作為程序執(zhí)行的條件。2.程序執(zhí)行PLC從用戶程序的第一條指令開(kāi)始，順序地逐條掃描用戶程序，同時(shí)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理，最終運(yùn)算結(jié)果存入數(shù)據(jù)寄存器。3.輸出刷新在該階段，CPU將輸出數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸出鎖存器，從而改變輸出端口的狀態(tài)。在程序執(zhí)行和輸出刷新階段，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，程序也不讀入新的輸入數(shù)據(jù)，這樣增強(qiáng)了PLC的抗干擾能力和程序執(zhí)行的可靠性。返回10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介S7—200系列PLC（簡(jiǎn)稱S7—200）是德國(guó)西門(mén)子公室生產(chǎn)的小型PLC。S7—200系列PLC以器高可靠性、指令豐富、內(nèi)置功能豐富、強(qiáng)勁的通訊能力、較高的性價(jià)比等特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。S7—200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代五種產(chǎn)品，其不同型號(hào)主要通過(guò)集成的輸入輸出點(diǎn)數(shù)、程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量、可擴(kuò)展性區(qū)別。不同CPU的性能參數(shù)如表11-1所示。10.2.1S7—200的硬件結(jié)構(gòu)S7－200PLC將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC，參見(jiàn)圖10-5。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介1．接線端子排接線端子排有輸入接線端子和輸出接線端子。輸入接線端子用于連接外部控制信號(hào)。輸出接線端子用于連接被控設(shè)備。2.I/OLEDI/OLED包括輸入狀態(tài)顯示燈和輸出狀態(tài)顯示燈。輸入狀態(tài)LED用于顯示是否有控制信號(hào)（如控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)燈數(shù)字量信息）接入PLC。輸出狀態(tài)LED用于顯示PLC是否有信號(hào)輸出到執(zhí)行設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。3.模擬電位器模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器（SM28、SM29）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過(guò)程量的控制參數(shù)等。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介4.通訊接口通訊接口支持PPI、MPI通訊協(xié)議，有自由口通訊能力，用于連接編程器（手持式或PC機(jī)）、文本/圖形顯示器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外部設(shè)備。5.擴(kuò)展端口擴(kuò)展接口通過(guò)扁平電纜線連接數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊、模擬量I/O擴(kuò)展模塊、通訊模塊等。10.2.2S7—200的軟件結(jié)構(gòu)1.S7—200系列PLC程序語(yǔ)言PLC程序可以用梯形圖語(yǔ)言或指令表語(yǔ)言編寫(xiě)。由于梯形圖與繼電器電路原理非常接近，因此直觀易學(xué)。指令表語(yǔ)句類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，梯形圖語(yǔ)言需要轉(zhuǎn)換為指令表語(yǔ)句后才能執(zhí)行，這個(gè)轉(zhuǎn)換由編程軟件完成。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介2.STEP7--Micro/WIN編程軟件S7—200系列PLC使用STEP7--Micro/WIN編程軟件編程。STEP7--Micro/WIN編程軟件是基于Windows操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，主要用于開(kāi)發(fā)程序，也可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。S7--200周而復(fù)始地執(zhí)行應(yīng)用程序，控制一個(gè)任務(wù)或過(guò)程。利用STEP7--Micro/WIN可以創(chuàng)建一個(gè)用戶程序并將它下載到S7--200中。要打開(kāi)STEP7--Micro/WIN，可以雙擊STEP7--Micro/WIN圖標(biāo)，也可以在命令菜單中選擇開(kāi)始>SIMATIC>STEP7MicroWIN32V4.0。如圖10-6所示，STEP7--Micro/WIN項(xiàng)目窗口為創(chuàng)建控制程序提供了一個(gè)便利的工作環(huán)境。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介10.2.3S7—200的編程元素1．輸入映像寄存器IS7-200的輸入映像寄存器又稱為輸入繼電器，是PLC用于接收外部輸入信號(hào)的窗口，其地址編碼范圍為I0.0～I(xiàn)15.7。2.輸出映像寄存器Q（輸出繼電器）S7-200的輸出映像寄存器Q又稱輸出繼電器，它存放CPU執(zhí)行程序的結(jié)果，將PLC的輸出信號(hào)傳遞給負(fù)載。輸出繼電器編址范圍為Q0.0～Q15.7。3.變量存儲(chǔ)器V變量存儲(chǔ)器V用于存放用戶程序執(zhí)行過(guò)程中控制邏輯操作的中間結(jié)果及用量保護(hù)與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。CPU224/226有V0.0～V5119.7共5KB的存儲(chǔ)容量。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介4.內(nèi)部位存儲(chǔ)器M（中間繼電器）內(nèi)部位存儲(chǔ)器M作為控制繼電器，用于存儲(chǔ)中間操作狀態(tài)或其他控制信息。其編號(hào)范圍為M0～M31共32個(gè)字節(jié)。5.特殊存儲(chǔ)器SM特殊存儲(chǔ)器SM用于CPU與用戶之間交換信息，其特殊存儲(chǔ)器位提供大量的狀態(tài)和控制功能。CPU224的特殊存儲(chǔ)器SM編址范圍為SM0.0～SM179.7共180個(gè)字節(jié)。特殊存儲(chǔ)器SM的全部功能可查閱相關(guān)手冊(cè)。10.2.4S7—200的編程指令S7-200系列PLC的指令系統(tǒng)分為基本邏輯指令、順序控制指令和功能指令3部分。其中邏輯指令有20多條。下面以梯形圖（LAD）和指令表（STL）這兩種最基本的PLC編程語(yǔ)言說(shuō)明S7-200的編程指令。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介1.邏輯取（裝載）及線圈驅(qū)動(dòng)指令LD/LDNLD（load）：常開(kāi)觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算的開(kāi)始。LDN（loadnot）：常閉觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算的開(kāi)始。=（OUT）：線圈驅(qū)動(dòng)。指令格式如圖10-7所示。2.觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)(And)、AN(Andnot)A(And)：與操作，在梯形圖中表示串聯(lián)連接單個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)。AN(Andnot)：與非操作，在梯形圖中表示串聯(lián)連接單個(gè)常閉觸點(diǎn)。指令格式如圖10-8所示。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介3.觸點(diǎn)并聯(lián)指令O（Or）、ON（Ornot）O：或操作，在梯形圖中表示并聯(lián)連接一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)。ON：或非操作，在梯形圖中表示并聯(lián)連接一個(gè)常閉觸點(diǎn)。指令格式如圖10-9所示。4.電路塊的串聯(lián)指令A(yù)LD

ALD：塊“與”操作，用于串聯(lián)連接多個(gè)并聯(lián)電路組成的電路塊。指令格式如圖10-10所示。5.電路塊的并聯(lián)指令OLD

OLD：塊“或”操作，用于并聯(lián)連接多個(gè)串聯(lián)電路組成的電路塊。指令格式如圖10-11所示。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介6.置位/復(fù)位指令S/R置位指令S：使能輸入有效后從起始位S-bit開(kāi)始的N個(gè)位置“1”并保持。復(fù)位指令R：使能輸入有效后從起始位R-bit開(kāi)始的N個(gè)位清“0”并保持。指令格式如圖10-12所示。7.脈沖生成指令EU/EDEU指令：在EU指令前有一個(gè)上升沿時(shí)（由OFF→ON）產(chǎn)生一個(gè)寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖，驅(qū)動(dòng)其后輸出線圈。ED指令：在ED指令前有一個(gè)下降沿時(shí)（由ON→OFF）產(chǎn)生一個(gè)寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖，驅(qū)動(dòng)其后輸出線圈。指令格式如圖10-13所示。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介8．定時(shí)器指令（T0～T255）S7-200PLC按工作方式有兩大類定時(shí)器：TON（延時(shí)通定時(shí)器）和TONR（積算型延時(shí)通定時(shí)器）。按時(shí)基增量（也叫分辨率）分則有1ms、10ms、100ms3種定時(shí)器。設(shè)定時(shí)間＝設(shè)定值×?xí)r基增量每個(gè)定時(shí)器均有一個(gè)16位當(dāng)前值寄存器以及一個(gè)1bit的狀態(tài)位——T-bit（反映其觸點(diǎn)狀態(tài)）。使用定時(shí)器時(shí)應(yīng)參照表11-2的時(shí)間基準(zhǔn)和工作方式合理選擇定時(shí)器編號(hào)。定時(shí)器指令格式如圖10-14所示。IN是輸入端，PT是設(shè)定值輸入端，最大設(shè)定值32767。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介(1)延時(shí)通定時(shí)器TONIN端有效（接通）時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0遞增到大于或等于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位為1（輸出觸點(diǎn)有效）。IN端無(wú)效時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。如圖10-15（a）和圖10-15（b）所示分別為延時(shí)通定時(shí)器TON的梯形程序指令表和時(shí)序圖。(2)積算型延時(shí)通定時(shí)器TONRIN端有效（接通）時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值遞增，到大于或等于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位為1。IN端無(wú)效時(shí)，當(dāng)前值保持（記憶），IN端再次接通有效時(shí)，在原記憶值的基礎(chǔ)上遞增計(jì)時(shí)。TONR采用線圈復(fù)位指令進(jìn)行復(fù)位操作。當(dāng)復(fù)位線圈有效時(shí)，定時(shí)器當(dāng)前值清零，輸出狀態(tài)為0。如圖10-16（a）和圖10-16（b）所示分別為積算型延時(shí)通定時(shí)器TONR的梯形程序指令表和時(shí)序圖。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介9.計(jì)數(shù)器指令（C0～C255）計(jì)數(shù)器利用輸入脈沖上升沿累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)器當(dāng)前值大于或等于預(yù)置值時(shí)，狀態(tài)位置1。S7-200系列PLC有三類計(jì)數(shù)器：加計(jì)數(shù)器（CTU）、減計(jì)數(shù)器（CTD）、加/減計(jì)數(shù)器（CTUD）。計(jì)數(shù)器的梯形圖指令符號(hào)為指令盒形式，其格式如圖10-17所示。圖中CU為加1計(jì)數(shù)脈沖輸入端；CD為減1計(jì)數(shù)脈沖輸入端；R為復(fù)位脈沖輸入端；LD為減計(jì)數(shù)器的復(fù)位脈沖輸入端；編程范圍為C0～C255；PV設(shè)定值最大為32767。（1）加計(jì)數(shù)器指令CTU當(dāng)加計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入端電路斷開(kāi)，計(jì)數(shù)輸入端CU有脈沖信號(hào)輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1計(jì)數(shù)，到大于或等于設(shè)定值時(shí)，狀態(tài)位置1。當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入端R電路接通時(shí)，狀態(tài)位置0，當(dāng)前計(jì)數(shù)值為0。應(yīng)用如圖10-18所示。10.2S7—200PLC簡(jiǎn)介（2）減計(jì)數(shù)器指令CTD在減計(jì)數(shù)器CD脈沖輸入信號(hào)的上升沿，從設(shè)定值開(kāi)始，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減1，當(dāng)前值等于0時(shí)停止計(jì)數(shù)，狀態(tài)位置1，如圖10-19(a)和圖10-19(b)所示分別為減計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用程序及時(shí)序圖。當(dāng)復(fù)位輸入端LD有效時(shí)，計(jì)數(shù)器把設(shè)定值裝入當(dāng)前值存儲(chǔ)器，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位。（3）加/減計(jì)數(shù)器CTUD加/減計(jì)數(shù)器有兩個(gè)脈沖輸入端，其中CU用于加計(jì)數(shù)，CD用于減計(jì)數(shù)，當(dāng)CU端（CD端）有上升沿輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1（減1）。當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值大于或等于設(shè)定值時(shí)，狀態(tài)位置1，即其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。當(dāng)R=1時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，即當(dāng)前值清零，狀態(tài)位也清零。加減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍：–32768～32767。如圖10-20(a)和圖10-20(b)所示分別為加/減計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用程序及時(shí)序圖。返回10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例10.3.1S7－200在三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的應(yīng)用

1.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)主電路：主電路如圖10-21（a）所示，控制電路如圖10-21（b）所示，接線圖如圖10-21（c）所示。（2）設(shè)計(jì)輸入輸出分配，編寫(xiě)元件I/O分配表如表10-3所示。2.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的控制要求，設(shè)計(jì)的梯形圖和指令表分別如圖10-22(a)和圖10-22(b)所示。10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例3.系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行按圖10-21（c）連接好PLC的輸入和輸出，將圖10-22(b)梯形程序下載到PLC，將PLC運(yùn)行開(kāi)關(guān)打到RUN，按下啟動(dòng)按鈕SB2，電源和Y接接觸器得電，即Q0.0、Q0.1得電，異步電動(dòng)機(jī)接成Y降壓?jiǎn)?dòng)，同時(shí)時(shí)間繼電器得電，延時(shí)時(shí)間到5s，Q0.1失電，Q0.2得電，電動(dòng)機(jī)接成△正常運(yùn)行。按下停止按鈕SB1,I0.1常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，KM1、KM2、KM3失電，電機(jī)停車。10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例10.3.2S7—200在交通信號(hào)燈控制方面的應(yīng)用1.控制要求圖10-23所示是城市十字路口交通燈示意圖，在十字路口的東西南北方向裝設(shè)紅、綠、黃燈，它們按照一定時(shí)序輪流發(fā)亮。信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，首先南北紅燈亮，東西綠燈亮，南北紅燈亮維持15

s，東西綠燈亮維持10

s；到10

s時(shí)，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期為1

s（亮0.5

s，熄0.5

s），綠燈閃亮3

s后熄滅，東西黃燈亮，并維持2

s，到2

s時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅，南北綠燈亮，綠燈亮維持10

s；10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例到10

s時(shí)，南北綠燈閃亮，綠燈閃亮周期為1

s（亮0.5

s，熄0.5

s），綠燈閃亮3

s后熄滅，南北黃燈亮，并維持2

s，到2

s時(shí)，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮，同時(shí)東西紅燈熄滅，東西綠燈亮；開(kāi)始第二周期的動(dòng)作，以后周而復(fù)始地循環(huán)。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈熄滅。2．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，該系統(tǒng)有1個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，1個(gè)停止開(kāi)關(guān)，共2個(gè)輸入點(diǎn)，東西方向、南北方向的同一類燈共用1個(gè)輸出點(diǎn)，故總共只用6個(gè)輸出。PLC的接線圖如圖10-24所示，元件I/O分配表如表10-4所示。10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例3.梯形圖軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求和硬件接線，設(shè)計(jì)PLC梯形圖的順序分別如圖10-25(a)、圖10-25(b)、圖10-25(c)和圖10-25(d)所示。指令表由學(xué)生自主完成。4.系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行合上啟動(dòng)開(kāi)關(guān)I0.1，M0.0、M0.1得電自鎖，Q0.0、Q0.5輸出，東西綠燈亮，南北紅燈亮，T37開(kāi)始定時(shí)。10s后T37動(dòng)作，接通T38的1s時(shí)鐘，東西綠燈閃亮。T39是1s導(dǎo)通一個(gè)周期的時(shí)鐘，C0對(duì)T39輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，3次后，C0動(dòng)作，Q0.0失電，Q0.1得電，東西綠燈滅，接通黃燈，T40開(kāi)始定時(shí)。10.3可編程控制器的應(yīng)用舉例2s到T40動(dòng)作，Q0.1失電，Q0.2得電，東西黃燈滅、東西黃燈亮，同時(shí)Q0.5失電，Q0.3動(dòng)作，南北紅燈滅、綠燈亮，T41開(kāi)始定時(shí)。15s后T41動(dòng)作，接通T42的1s時(shí)鐘，是Q0.3閃亮，即南北綠燈閃亮，C1計(jì)數(shù)3次后Q0.3失電，Q0.4動(dòng)作，南北綠燈亮、黃燈滅，T44開(kāi)始定時(shí)。2S后T44動(dòng)作切斷南北Q0.4黃燈，同時(shí)M0.0復(fù)位一個(gè)掃描周期，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器輸出也都復(fù)位，一個(gè)掃描周期后M0.0又得電自鎖東西綠燈亮，南北紅燈亮，重復(fù)前面的過(guò)程。合上停止按鈕接通I0.1，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和輸出全部復(fù)位，交通燈停止工作。返回圖10-1PLC的硬件結(jié)構(gòu)返回圖10-2直流輸入接口

返回圖10-3交直流輸出接口

返回圖10-4PLC循環(huán)掃描工作方式返回圖10-5S7--200微型PLC主機(jī)外形圖返回圖10-6STEP7--Micro/WIN編程軟件主界面返回圖10-7LD、LDN和＝指令應(yīng)用返回圖10-8A和AN指令應(yīng)用返回圖10-9O和ON指令應(yīng)用返回圖10-10