項(xiàng)目一認(rèn)識(shí)PLC【項(xiàng)目導(dǎo)讀】可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。本章主要介紹繼電器-接觸器控制系統(tǒng)和PLC的產(chǎn)生、定義、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用和發(fā)展趨勢等基礎(chǔ)知識(shí)，以及S7-200SMART系列PLC。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)。

了解PLC的產(chǎn)生、定義、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用和發(fā)展趨勢等基礎(chǔ)知識(shí)。

認(rèn)識(shí)和理解PLC的基本組成、編程語言，深刻理解并熟練掌握PLC的內(nèi)部等效電路及工作過程。

認(rèn)識(shí)S7-200SMART系列PLC，掌握不同型號CPU模塊的特點(diǎn)、應(yīng)用場合。【素質(zhì)目標(biāo)】

培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的主動(dòng)性和意識(shí)。

培養(yǎng)通過網(wǎng)絡(luò)搜集資料、獲取相關(guān)知識(shí)和信息的能力。

培養(yǎng)與人溝通的基本能力。

培養(yǎng)工程意識(shí)（如安全生產(chǎn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)等）。

培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神?！舅季S導(dǎo)圖】目錄01繼電器-接觸器控制系統(tǒng)02PLC的產(chǎn)生及定義03PLC的特點(diǎn)及分類05PLC的基本組成04PLC的應(yīng)用及發(fā)展趨勢06PLC的編程語言07PLC的內(nèi)部等效電路及工作過程08S7-200SMART系列PLC簡介繼電器-接觸器控制系統(tǒng)01以小型三相異步電動(dòng)機(jī)啟停控制為例：繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)交流接觸器接觸器由電磁機(jī)構(gòu)（線圈、鐵心、銜鐵）、觸點(diǎn)系統(tǒng)（主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)）、滅弧狀置和其他部件組成。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)01全壓啟停控制電路通過控制接觸器線圈的通斷實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，接觸器主觸點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)電源，熱繼電器提供過載保護(hù)。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)02延時(shí)啟停控制電路在基本控制電路基礎(chǔ)上增加延時(shí)繼電器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的延時(shí)啟動(dòng)和停止，延時(shí)繼電器的延時(shí)觸點(diǎn)控制接觸器線圈?？刂齐娐贩治鲎枣i觸點(diǎn)保持接觸器線圈得電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行，按鈕松開后仍保持運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)提供失壓保護(hù)，防止電源恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)。這兩個(gè)簡單控制電路的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備相同，即都是通過啟動(dòng)按鈕SB2和停止按鈕SB1控制接觸器的線圈，但因?yàn)榭刂埔蟀l(fā)生了變化，所以控制電路必須重新設(shè)計(jì)并重新配線安裝。自鎖與失壓保護(hù)控制電路設(shè)計(jì)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的局限性系統(tǒng)采用機(jī)械觸點(diǎn)，可靠性較低，檢修困難，控制要求改變時(shí)需重新接線，工作量大，成本高。硬接線與靈活性隨著技術(shù)發(fā)展，如PLC等新型控制裝置出現(xiàn)，提供更可靠、靈活和節(jié)能的控制方案，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)?？刂葡到y(tǒng)的進(jìn)化PLC的產(chǎn)生及定義02PLC的產(chǎn)生體積大、耗能多、可靠性不高，需新型控制系統(tǒng)替代。繼電器控制系統(tǒng)局限01GM公司提出十大條件，強(qiáng)調(diào)可靠性、靈活性與成本競爭力。新型控制器需求021968年，GM尋求更高效控制器，推動(dòng)新型工業(yè)控制器研發(fā)。PLC的誕生背景03041969年第一臺(tái)PLC面世，滿足編程、維修、成本與性能等要求。PLC研制成功從邏輯控制到多功能，廣泛應(yīng)用于全球工業(yè)控制，成為自動(dòng)化裝置主力。PLC發(fā)展與應(yīng)用05PLC的定義1987年IEC標(biāo)準(zhǔn)定義PLC為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的電子裝置，具有可編程存儲(chǔ)器，執(zhí)行邏輯、控制、計(jì)數(shù)等操作，并能通過數(shù)字或模擬方式控制各種過程。PLC的國際電工委員會(huì)定義設(shè)計(jì)用于工業(yè)環(huán)境，具有抗干擾能力，適應(yīng)性強(qiáng)，功能可擴(kuò)展，早期主要替代繼電器控制系統(tǒng)。PLC的特性從“可編程邏輯控制器”到“可編程控制器”，增加了對模擬量的控制，功能超越了邏輯控制。PLC的演變PLC的特點(diǎn)及分類03PLC的特點(diǎn)現(xiàn)代PLC采用工業(yè)級元器件與軟件抗干擾措施，確保在惡劣環(huán)境中高度可靠且能自我診斷故障。01PLC編程語言多樣，梯形圖直觀易懂，深受電氣技術(shù)人員喜愛，功能圖語言使編程更便捷。02PLC產(chǎn)品功能多樣，模塊化設(shè)計(jì)便于組合擴(kuò)展，適應(yīng)不同規(guī)模和需求的控制系統(tǒng)。03PLC接線簡單，通過模擬調(diào)試和故障指示裝置，實(shí)現(xiàn)便捷的調(diào)試維修。04可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)編程方便，操作性強(qiáng)功能完善，應(yīng)用靈活使用簡單，調(diào)試維修方便PLC的分類PLC按I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量分為小型、中型、大型，功能上分為低檔、中檔、高檔機(jī)，大型機(jī)通常屬于高檔機(jī)。按應(yīng)用規(guī)模和功能分類PLC按硬件結(jié)構(gòu)分為整體式、模塊式和疊裝式。整體式緊湊、價(jià)格低，常用于小型系統(tǒng)；模塊式靈活、便于擴(kuò)展，適合中大型系統(tǒng)；疊裝式結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)。按硬件的結(jié)構(gòu)形式分類PLC的應(yīng)用及發(fā)展趨勢04PLC的應(yīng)用PLC廣泛用于順序控制，替代繼電器，涉及單機(jī)、多機(jī)群、自動(dòng)化流水線，如注塑、印刷、裝配等領(lǐng)域。順序控制PLC通過專用指令或模塊控制運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多軸位置控制，常用于機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人和電梯等領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)控制。運(yùn)動(dòng)控制PLC通過模擬量模塊進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)設(shè)備中。過程控制PLC的應(yīng)用PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和處理，可與參考值比較，傳輸?shù)狡渌O(shè)備，或制表打印，是工業(yè)數(shù)據(jù)處理的核心工具。數(shù)據(jù)處理PLC通過通信與計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息交換和自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。通訊和聯(lián)網(wǎng)PLC的發(fā)展趨勢01微小型化：體積更小、速度更快，面向中小型工業(yè)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化和家庭自動(dòng)化。微小型化02大型PLC向大存儲(chǔ)、高速度、高I/O點(diǎn)數(shù)發(fā)展，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)通信能力，構(gòu)建工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)。大型網(wǎng)絡(luò)化03開發(fā)智能模塊以滿足特殊功能需求，如模糊控制、語言處理等，融合控制與管理功能。智能化04PLC成為工業(yè)控制主要手段，與機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)并列，支撐現(xiàn)代大生產(chǎn)自動(dòng)化需求。支撐自動(dòng)化PLC的基本組成05PLC硬件結(jié)構(gòu)CPU包括控制器、運(yùn)算器和寄存器，集成在單一芯片，通過總線與內(nèi)存、I/O接口等連接。CPU組成常見8位、16位或32位單片機(jī)，專用CPU提供更強(qiáng)處理能力，處理信息量大，運(yùn)算速度快。如FX2N系列采用16位8096單片機(jī)。CPU類型與性能作為PLC核心，執(zhí)行用戶程序，處理輸入/輸出，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，診斷故障，進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算與控制。CPU功能接收并存儲(chǔ)用戶程序，實(shí)時(shí)接收輸入設(shè)備狀態(tài)，執(zhí)行控制任務(wù)，更新輸出設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效控制。CPU在PLC中的應(yīng)用存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器包含管理、用戶指令解釋和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，控制PLC運(yùn)行，影響其性能。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器01用戶程序存儲(chǔ)器用于存放用戶針對控制任務(wù)編寫的程序，可選用RAM、EPROM或EEPROM，目前常使用閃速存儲(chǔ)器，掉電數(shù)據(jù)不丟失。用戶程序存儲(chǔ)器02工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶程序中的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)，包含元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)開關(guān)量、內(nèi)部器件狀態(tài)、變量參數(shù)值等信息。工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器03輸入接口電路I/O接口電路PLC通過輸入單元可實(shí)現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC進(jìn)行處理。接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。PLC輸入電路通常有三種類型：①直流(12～24)V輸入、②交流(100～120)V輸入與交流(200～240)V輸入③交直流(12～24)V輸入。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，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。作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。

直流輸入接口電路

交流輸入接口電路

交直流輸入接口電路輸出接口電路作用：將主機(jī)向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。三種形式：繼電器——既可接直流負(fù)載，也可接交流負(fù)載 雙向晶閘管——能接交流負(fù)載 晶體管——只能接直流負(fù)載I/O接口電路雙向晶閘管

晶體管輸出電路

晶閘管輸出電路

繼電器輸出電路電源在外部電源故障時(shí)，使用鋰電池作為后備電源，保護(hù)PLC內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)不丟失。對外部電源要求不高，能提供直流24V穩(wěn)壓電源供外部傳感器使用，確保PLC正常工作。轉(zhuǎn)換交流電為內(nèi)部組件所需的直流電，內(nèi)置穩(wěn)壓措施，可接受電源電壓-15%～10%的偏差。PLC穩(wěn)壓電源模塊電源模塊功能電源保護(hù)機(jī)制外部設(shè)備編程器用于輸入PLC用戶程序，可檢查、修改程序，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。分為簡易型和智能型，智能型支持圖形編程和脫機(jī)編程。編程器PLC可配存儲(chǔ)器卡、EPROM寫入器等外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多功能擴(kuò)展與數(shù)據(jù)交互。其他外部設(shè)備PLC的編程語言06PLC的軟件系統(tǒng)軟件包含系統(tǒng)的管理程序、用戶指令的解釋程序以及一些供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊等。系統(tǒng)軟件在用戶使用PLC之前就已裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，并永久保存，在各種控制工作中不需要更改。系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件又稱為用戶軟件或用戶程序，是由用戶根據(jù)控制要求采用PLC專用的程序語言編制的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)所需的控制目的。目前常用的PLC編程語言有梯形圖程序、指令表程序、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、邏輯功能圖及高級語言等。應(yīng)用軟件PLC的編程語言圖形化編程語言，源自繼電器控制，結(jié)合微型計(jì)算機(jī)，功能超越傳統(tǒng)電路。梯形圖程序概念兩者皆可控制三相電機(jī)正轉(zhuǎn)自鎖，梯形圖更靈活，體現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)優(yōu)勢。與繼電器電路比較簡化電路，加入強(qiáng)效指令，易編程，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制，廣泛應(yīng)用于PLC。編程特點(diǎn)遵循一定規(guī)則，各廠家略有差異，但基本結(jié)構(gòu)和原則保持一致。編程規(guī)則01020304梯形圖程序PLC的編程語言梯形圖程序PLC的編程語言梯形圖其他編程語言語句表直觀簡便，因具有類似電氣控制原理圖的結(jié)構(gòu)而易于理解，但面對復(fù)雜控制過程時(shí)對設(shè)計(jì)人員編程經(jīng)驗(yàn)的依賴性比較高。類似匯編語言，每控制功能由語句組成，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯。順序功能圖適用于流程性控制任務(wù)。功能塊圖：在實(shí)踐中使用較少。結(jié)構(gòu)文本：具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能。PLC的內(nèi)部等效電路及工作過程07PLC的內(nèi)部等效電路繼電器-接觸器控制系統(tǒng)輸入設(shè)備如按鈕、開關(guān)通過輸入端子連接，輸出設(shè)備如接觸器線圈通過輸出端子連接。PLC輸入與輸出部分輸入部分包括按鈕、開關(guān)、傳感器，通過輸入接口與PLC連接。輸出部分有接觸器、信號燈等，通過輸出接口與PLC相連。內(nèi)部電路等效PLC的程序控制可等同于內(nèi)部繼電器、接觸器組成的電路，其中輸入COM端為24V電源負(fù)端，輸出COM端接用戶負(fù)載電源。PLC的工作過程PLC有兩種工作模式，即運(yùn)行（RUN）模式與停止（STOP）模式PLC的工作過程輸入采樣階段輸出刷新階段CPU按先左后右、先上后下的步序?qū)φZ句逐句掃描執(zhí)行，更新輸出映像寄存器。程序執(zhí)行階段PLC掃描輸入端子的狀態(tài)，存入內(nèi)存的輸入映像寄存器中，為后續(xù)程序執(zhí)行準(zhǔn)備。CPU將輸出繼電器狀態(tài)存入鎖存器，經(jīng)隔離電路驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，完成一個(gè)掃描周期。PLC的工作過程PLC的工作特點(diǎn)PLC采用循環(huán)掃描工作方式，從第1條指令開始按順序執(zhí)行，不斷重復(fù)此過程，每次掃描時(shí)間稱為掃描周期。循環(huán)掃描工作方式PLC采用“串行”的循環(huán)掃描工作方式，與微型計(jì)算機(jī)的并行運(yùn)行和繼電器控制的即時(shí)動(dòng)作方式不同。與其他控制系統(tǒng)工作方式區(qū)別S7-200SMART系列PLC簡介08PLC的軟件順序功能圖適用于流程性控制任務(wù)，在編程中具有上手簡單、邏輯清晰、化繁為簡的效果。功能塊圖以布爾邏輯運(yùn)算的“與”“或”“非”等功能指令進(jìn)行編程，但在實(shí)踐中使用較少。結(jié)構(gòu)文本是一種類似于C語言、Pascal語言的高級編程語言，具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報(bào)表打印等功能，使用更為廣泛，功能更強(qiáng)，在復(fù)雜控制任務(wù)編程方面已取代語句表。S7-200SMART系列PLC的部分型號支持RS-485或以太網(wǎng)通信，有標(biāo)準(zhǔn)型和經(jīng)濟(jì)型（有的地方也稱“緊湊型”）兩種類型、多種不同的型號供選擇，此外更有多種特殊功能模塊提供給不同客戶。1.CPU模塊CPU模塊的型號第一個(gè)字母表示產(chǎn)品線：經(jīng)濟(jì)型（C）或標(biāo)準(zhǔn)型（S）01第二個(gè)字母表示輸出類型繼電器輸出型（R）或晶體管輸出型（T）02數(shù)字表示總板載數(shù)字量I/O計(jì)數(shù)元03后的小寫字母“s”表示新的經(jīng)濟(jì)型號04有SR/ST標(biāo)準(zhǔn)型和CR經(jīng)濟(jì)型兩種類型，包括14個(gè)型號：CR20s、CR30s、CR40s、CR60s、CR40、CR60、SR20、ST20、SR30、ST30、SR40、ST40、SR60、ST60。CPU模塊的外部端子接線CPU模塊的外部端子接線數(shù)字量輸出有兩種方式，即晶體管輸出和繼電器輸出，接線方式如圖所示：2.信號板只有標(biāo)準(zhǔn)型CPU支持信號板安裝。型號規(guī)格功能描述SBDT042DI/2DO晶體管輸出提供額外的數(shù)字量I/O擴(kuò)展，支持2路數(shù)字量輸入和2路數(shù)字量場效應(yīng)晶體管輸出SBAE011AI提供額外的模擬量輸入擴(kuò)展，支持1路模擬量輸入，量程為±10V、±5V、±2.5V或0～20mA，電壓模式分辨率為11位+符號位，電流模式分辨率為11位，滿量程對應(yīng)的數(shù)字量分別為?27648～27648和0～27648SBAQ011AO提供額外的模擬量輸出擴(kuò)展，支持1路模擬量輸出，電壓輸出范圍為±10V，電流輸出范圍為0～20mA，對應(yīng)的數(shù)字量范圍分別為?27648～27648和0～27648SBCM01RS-232/RS-485提供額外的RS-232或RS-485串行接口，在組態(tài)和使用時(shí)只能選擇其中一種，通過編程軟件設(shè)置接口類型SBBA01實(shí)時(shí)時(shí)鐘保持支持普通的CR1025紐扣電池，能斷電保持時(shí)鐘運(yùn)行約1年3.數(shù)字量擴(kuò)展模塊數(shù)字量輸入模塊（如EMDE08、EMDE16）、數(shù)字量輸出模塊（如EMDR08、EMDT08、EMQR16、EMQT16）、數(shù)字量I/O模塊（如EMDR16、EMDT16、EMDR32、EMDT32）型號輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)輸入方式輸出方式電流消耗/mADC5VDC24VEMDE0880漏型/源型—105每點(diǎn)輸入4EMDE16160漏型/源型—105每點(diǎn)輸入4EMDR0808—繼電器12011EMDT0808—晶體管（源型）120—EMQR16016—繼電器110150（所有繼電器開啟）EMQT16016—晶體管（源型）12050EMDR1688漏型/源型繼電器145每點(diǎn)輸入4EMDT1688漏型/源型晶體管（源型）145每點(diǎn)輸入4EMDR321616漏型/源型繼電器180每點(diǎn)輸入4EMDT321616漏型/源型晶體管（源型）185每點(diǎn)輸入44.模擬量擴(kuò)展模塊S7-200SMART系列PLC有9種型號的模擬量擴(kuò)展模塊：型號描述型號描述EMAE044通道模擬量輸入EMAM064通道模擬量輸入/2通道模擬量輸出EMAE088通道模擬量輸入EMAR022通道模擬量輸入EMAQ022通道模擬量輸出EMAR044通道模擬量輸入EMAQ044通道模擬量輸出EMAT044通道模擬量輸入EMAM032通道模擬量輸入/1通道模擬量輸出——5.其他模塊EMDP01PM207EMDP01模塊的接口數(shù)量為1，采用RS-485接口，支持Profibus-DP和MPI協(xié)議，傳輸速率從9.6kbit/s到12Mbit/s自動(dòng)設(shè)置，傳輸距離隨著傳輸速率的提高而縮短。PM207模塊的額定電壓為AC120V/230V，輸入電壓寬范圍自調(diào)節(jié)AC85～264V，可提供3A、5A、10A的輸出電流。謝謝項(xiàng)目二PLC編程元件和基本邏輯指令應(yīng)用【項(xiàng)目導(dǎo)讀】編程元件是PLC的重要元素，是各種指令的操作對象。基本邏輯指令是PLC中應(yīng)用十分頻繁的指令，是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目主要介紹三菱FX3U系列PLC的編程元件和基本邏輯指令及其編程使用?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】認(rèn)識(shí)和理解PLC的編程元件如I/O繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的功能和工作原理，深刻理解并熟練掌握PLC基本邏輯指令的編程應(yīng)用。根據(jù)特定的控制任務(wù)要求繪制PLC電氣原理圖，完成簡單的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。綜合應(yīng)用基本邏輯指令進(jìn)行簡單、中等及復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括控制要求分析、擬定控制方案、繪制PLC電氣原理圖、設(shè)計(jì)梯形圖程序并完成接線調(diào)試等?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】

培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

培養(yǎng)與人溝通的基本能力。

培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的主動(dòng)性和意識(shí)。

培養(yǎng)工程意識(shí)（如安全生產(chǎn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)等）。

培養(yǎng)通過網(wǎng)絡(luò)搜集資料、獲取相關(guān)知識(shí)和信息的能力。

培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神。【思維導(dǎo)圖】目錄01三相電動(dòng)機(jī)全壓啟?？刂?2三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制03三相異步電動(dòng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)控制05洗手間沖水清洗控制04進(jìn)庫物品統(tǒng)計(jì)監(jiān)控06七段數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)三相電動(dòng)機(jī)的全壓啟?？刂迫蝿?wù)一任務(wù)分析在電氣控制中，對于小型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，一般采取全壓啟停控制。圖2-1所示為三相電動(dòng)機(jī)全壓啟停的繼電器-接觸器控制電路。按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器線圈KM得電，其主觸點(diǎn)閉合使電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)；按下停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。如何用PLC進(jìn)行控制呢？相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令PLC編程元件中的軟繼電器是虛擬器件，由電子電路和存儲(chǔ)器構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理與物理繼電器類似，但只能在PLC內(nèi)部編程使用。不同型號的PLC，軟繼電器的數(shù)量和種類會(huì)有所差異。PLC編程元件：軟繼電器01相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令輸入繼電器（I）是PLC專門用來接收外界輸入信號的內(nèi)部虛擬繼電器。輸入繼電器線圈在PLC內(nèi)部與輸入端子相連，其有無數(shù)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，可供用戶在PLC編程時(shí)隨意使用。因?yàn)檩斎肜^電器線圈通過輸入端子和外部的輸入設(shè)備連接，所以只能由輸入信號驅(qū)動(dòng)，不能由程序驅(qū)動(dòng)。S7-200SMART系列PLC的輸入繼電器采用字母I、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址。例如，I0.4表示輸入繼電器0字節(jié)的4位。1個(gè)字節(jié)包含8個(gè)位，因此西門子PLC的輸入繼電器地址為I0.0～I(xiàn)0.7、I1.0～I(xiàn)1.7、I2.0～I(xiàn)2.7等，S7-200SMART系列PLC的輸入繼電器地址范圍為I0.0～I(xiàn)31.7。輸入繼電器02輸出繼電器（Q）是PLC專門用來將程序執(zhí)行的結(jié)果信號送達(dá)并控制外部負(fù)載的虛擬繼電器。輸出繼電器線圈由程序驅(qū)動(dòng)，其有一個(gè)常開觸點(diǎn)在PLC內(nèi)部直接與輸出端子相連，以控制和驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出繼電器有無數(shù)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，可供用戶在PLC編程時(shí)隨意使用。S7-200SMART系列PLC的輸出繼電器采用字母Q、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址，例如Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.7、Q2.0～Q2.7等，S7-200SMART系列PLC的輸出繼電器地址范圍為Q0.0～Q31.7。輸出繼電器（Y）03相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令1個(gè)輸入設(shè)備原則上占用PLC的1個(gè)輸入繼電器地址（也稱為輸入點(diǎn)）；1個(gè)輸出設(shè)備原則上占用PLC的1個(gè)輸出繼電器地址（也稱為輸出點(diǎn)）。選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖04相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令梯形圖程序：左、右母線類似于繼電器-接觸器控制電路中的電源線，輸出線圈類似于負(fù)載，輸入觸點(diǎn)類似于按鈕。梯形圖程序由若干梯級組成，自上而下排列，每個(gè)梯級起于左母線，經(jīng)輸入觸點(diǎn)和輸出線圈，止于右母線，右母線可以不畫出。PLC編程05相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令語句表程序是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言類似的助記符編程方式。PLC編程05（1）取/取反（LD/LDI）指令功能：取單個(gè)常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與母線（包括左母線、電路塊母線、分支母線等）相連。操作元件有I、Q、V、M、T、C。（2）輸出（＝）指令功能：驅(qū)動(dòng)線圈。操作元件有Q、M、T、C等。S7-200SMART系列PLC的基本邏輯指令06相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令相關(guān)知識(shí)—I/O繼電器、基本邏輯指令（3）與/與非（A/AN）指令功能：串聯(lián)單個(gè)常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)。（4）或/或非（O/ON）指令功能：并聯(lián)單個(gè)常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)。注意：并聯(lián)起點(diǎn)規(guī)定在O/ON指令之前最近的LD/LDN指令處S7-200SMART系列PLC的基本邏輯指令06任務(wù)實(shí)施（1）按照I/O接線圖規(guī)范接線（2）輸入程序（3）觀察運(yùn)行結(jié)果程序調(diào)試根據(jù)上述梯形圖程序，寫出對應(yīng)的指令表程序，如圖2-9所示。編寫電動(dòng)機(jī)全壓啟停的指令表程序按下啟動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；按下停止按鈕SB1或過載，電動(dòng)機(jī)停止，實(shí)現(xiàn)全壓啟?？刂?。編寫電動(dòng)機(jī)全壓啟停的指令表程序010203I1.0I1.1L+Q0.0LQ0.0Q0.0知識(shí)拓展——常閉觸點(diǎn)的輸入信號處理I1.0I1.1L+Q0.0LQ0.0Q0.0知識(shí)拓展——S/R指令與=指令的用法比較常閉觸點(diǎn)在接線圖中的狀態(tài)要與梯形圖程序中的觸點(diǎn)狀態(tài)相適應(yīng)。在工業(yè)控制中，停止按鈕、限位開關(guān)及熱繼電器觸點(diǎn)等在接線圖中常使用常閉觸點(diǎn)，以提高安全保障，此時(shí)要注意對梯形圖程序中的觸點(diǎn)狀態(tài)做相應(yīng)的改變。常閉觸點(diǎn)的輸入信號處理置位（S）指令使操作元件置位（接通并具有保持該狀態(tài)的功能）；復(fù)位（R）指令使操作元件復(fù)位（斷開并具有保持該狀態(tài)的功能）。當(dāng)S和R指令同時(shí)接通時(shí)，寫在后面的指令有效。S/R指令知識(shí)拓展——

常閉觸點(diǎn)的輸入信號處理、置位/復(fù)位指令任務(wù)拓展—三相異步電動(dòng)機(jī)的兩地啟?？刂颇承┥a(chǎn)機(jī)械需要在幾個(gè)地方都能進(jìn)行控制。圖2-15所示為萬能臥式銑床外形圖，為操作方便，需要在銑床的正面和側(cè)面都能進(jìn)行主軸及工作臺(tái)的啟停控制。請讀者思考如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成這樣的控制任務(wù)，詳情見學(xué)習(xí)任務(wù)工單1。三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制任務(wù)二任務(wù)分析在生產(chǎn)設(shè)備中，很多運(yùn)動(dòng)部件需要兩個(gè)相反的運(yùn)動(dòng)方向，這就要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正、反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。由三相交流電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的方法是將任意兩根電源線對調(diào)。電動(dòng)機(jī)主電路需要兩個(gè)交流接觸器分別提供正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)不同相序的電壓。任務(wù)分析I0.0——SB1（停止按鈕，接常開觸點(diǎn)）；I0.1——SB2（正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕）；I0.2——SB3（反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕）；I0.3——FR（熱繼電器常閉觸點(diǎn)）；Q0.1——KM1（正轉(zhuǎn)接觸器）；Q0.2——KM2（反轉(zhuǎn)接觸器）。選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖根據(jù)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)原理，設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的梯形圖程序。設(shè)計(jì)PLC控制程序相關(guān)知識(shí)—PLC基本邏輯指令（二）功能：串聯(lián)一個(gè)并聯(lián)電路塊，無操作元件。（1）并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)用LD/LDN指令，并聯(lián)電路塊編寫完畢后使用ALD指令將其與前面的電路串聯(lián)。（2）有多個(gè)并聯(lián)電路塊串聯(lián)時(shí)，如果依次用ALD指令與前面的電路連接，支路數(shù)量沒有限制；如果連續(xù)使用ALD指令編程，使用次數(shù)應(yīng)不超過32次。與裝載指令（ALD）01相關(guān)知識(shí)—PLC基本邏輯指令功能：并聯(lián)一個(gè)串聯(lián)電路塊，無操作元件。或裝載指令（OLD）02相關(guān)知識(shí)—PLC基本邏輯指令A(yù)LD指令和OLD指令的綜合應(yīng)用相關(guān)知識(shí)—PLC基本邏輯指令PLC中有一個(gè)32位的堆棧存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)中間結(jié)果。堆棧存儲(chǔ)器的操作規(guī)則：先進(jìn)棧的數(shù)據(jù)后出棧，后進(jìn)棧的數(shù)據(jù)先出棧。LPS（LogicPush）——邏輯入棧指令，復(fù)制棧頂?shù)臄?shù)據(jù)并將其壓入邏輯堆棧的第2層，棧內(nèi)原有的數(shù)據(jù)依次下移一層，堆棧最底部數(shù)據(jù)被推出。LRD（LogicRead）——邏輯讀棧指令，將堆棧中第2層的數(shù)據(jù)復(fù)制到棧頂，原棧頂?shù)臄?shù)據(jù)被復(fù)制數(shù)據(jù)取代，棧中其他各層數(shù)據(jù)不變。LPP（LogicPop）——邏輯出棧指令，彈出棧頂?shù)臄?shù)據(jù)，其他各層的數(shù)據(jù)依次上移一層。邏輯堆棧指令03相關(guān)知識(shí)—PLC基本邏輯指令邏輯堆棧指令03相關(guān)知識(shí)—PLC基本邏輯指令邏輯堆棧指令03任務(wù)實(shí)施根據(jù)圖2-18所示，用邏輯堆棧指令編寫的電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)語句表程序。按照I/O接線圖接好外部各線，輸入電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制程序，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，觀察結(jié)果。任務(wù)實(shí)施本任務(wù)的控制程序也可以用S/R指令設(shè)計(jì)完成，如圖2-26所示。知識(shí)拓展—S7-200SMART仿真軟件的使用在網(wǎng)絡(luò)上用搜索工具搜索“S7-200仿真軟件”，找到S7-200的仿真軟件壓縮包，下載并解壓縮后，雙擊運(yùn)行“S7-200漢化.exe”文件，就可以打開它。設(shè)置CPU型號，配置擴(kuò)展模塊。用戶還可以修改CPU的網(wǎng)絡(luò)地址，一般使用默認(rèn)的地址2。01仿真軟件不能直接接收S7-200SMART的用戶程序，必須用“導(dǎo)出”功能將S7-200SMART的用戶程序轉(zhuǎn)換為ASCII文本文件，然后下載到仿真軟件中。02生成ASCII文本文件后，單擊仿真軟件工具欄上的“下載”按鈕，開始下載程序。在出現(xiàn)的“下載CPU”對話框中選擇下載什么塊，一般選擇下載邏輯塊。03用鼠標(biāo)切換CPU模塊下面開關(guān)板上各個(gè)小開關(guān)的通斷狀態(tài)，改變PLC上輸入變量的狀態(tài)。通過模塊上的LED觀察PLC輸出點(diǎn)的狀態(tài)變化，可以了解程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。04硬件設(shè)置生成ASCII文本文件下載程序模擬調(diào)試程序任務(wù)拓展—機(jī)床工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制學(xué)習(xí)任務(wù)工單2機(jī)床設(shè)備中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)或刀具拖板等運(yùn)動(dòng)部件，需要頻繁地進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)切換。合理利用位置檢測器件，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件往復(fù)循環(huán)的自動(dòng)控制。請應(yīng)用已學(xué)知識(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)工單2。三相異步電動(dòng)機(jī)的延時(shí)啟動(dòng)控制任務(wù)三任務(wù)分析按下啟動(dòng)按鈕SB1，延時(shí)繼電器線圈KT得電并自保，延時(shí)（比如50s）后接觸器線圈KM得電，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。按下停止按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。延時(shí)繼電器KT使電動(dòng)機(jī)完成延時(shí)啟動(dòng)的任務(wù)。用PLC進(jìn)行控制時(shí)要怎樣完成這一任務(wù)呢？控制要求：相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器功能：用于定時(shí)操作，起延時(shí)接通或延時(shí)斷開電路的作用。相當(dāng)于繼電器—接觸器控制系統(tǒng)中的延時(shí)繼電器。結(jié)構(gòu)：設(shè)定值寄存器（16位）、當(dāng)前值寄存器（16位）、線圈以及無數(shù)個(gè)常開/常閉觸點(diǎn)（延時(shí)觸點(diǎn)）。實(shí)質(zhì)：在PLC內(nèi)部，定時(shí)器是通過對內(nèi)部某一時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來完成定時(shí)的。常用的計(jì)時(shí)脈沖有3類，即1

ms、10

ms和100

ms。不同的計(jì)時(shí)脈沖，其計(jì)時(shí)精度不同。設(shè)定值：設(shè)定計(jì)時(shí)脈沖的個(gè)數(shù)（范圍為1～32

767），脈沖的數(shù)量可用常數(shù)設(shè)定，也可用某些寄存器設(shè)定。。地址編號：定時(shí)器采用字母T和十進(jìn)制數(shù)字編址，如T0、T1、T2等。S7-200SMART系列PLC的定時(shí)器地址范圍為T0～T255。相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器類型：S7-200SMART系列PLC有3種類型的定時(shí)器，分別是接通延時(shí)定時(shí)器TON、斷開延時(shí)定時(shí)器TOF和保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR。定時(shí)器類型定時(shí)器地址計(jì)時(shí)時(shí)基最大定時(shí)時(shí)間TONRT0和T641ms32.767sT1～T4和T65～T6810ms327.67sT5～T31和T69～T95100ms3276.7sTON、TOFT32和T961ms32.767sT33～T36和T97～T10010ms327.67sT37～T63和T101～T255100ms3276.7s相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器接通延時(shí)定時(shí)器01定時(shí)器線圈被驅(qū)動(dòng)時(shí)，計(jì)時(shí)開始，當(dāng)前值不斷增大，達(dá)到設(shè)定值時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開）；定時(shí)器線圈失電時(shí)，當(dāng)前值立即清零，觸點(diǎn)立即復(fù)位（常開觸點(diǎn)斷開、常閉觸點(diǎn)閉合）。TON是接通延時(shí)定時(shí)器的標(biāo)識(shí)符，Tn是定時(shí)器地址，IN是定時(shí)器線圈的啟動(dòng)信號輸入端，PT是時(shí)間設(shè)定值，用于設(shè)定脈沖的數(shù)量。相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器應(yīng)用舉例設(shè)計(jì)照明燈的控制程序。要求：當(dāng)按下接在I0.0上的啟動(dòng)按鈕后，接在Q0.0上的照明燈可發(fā)光30s。如果在這段時(shí)間內(nèi)又有人按下啟動(dòng)按鈕，則時(shí)間間隔從頭開始計(jì)算。這樣可確保在最后一次按下啟動(dòng)按鈕后，燈光維持30s的照明。相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器斷開延時(shí)定時(shí)器02TOF是斷開延時(shí)定時(shí)器的標(biāo)識(shí)符。定時(shí)器線圈被驅(qū)動(dòng)時(shí)，當(dāng)前值清零，觸點(diǎn)立即動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開）；定時(shí)器線圈失電時(shí)，當(dāng)前值開始計(jì)數(shù)，達(dá)到設(shè)定值時(shí)觸點(diǎn)復(fù)位（常開觸點(diǎn)斷開、常閉觸點(diǎn)閉合），當(dāng)前值保持不變。相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器①同一程序中，TON與TOF不能應(yīng)用于相同的定時(shí)器地址，例如不能同時(shí)對T37使用指令TON和TOF。②在第一個(gè)掃描周期，TON和TOF均被自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)前值清零、定時(shí)器觸點(diǎn)狀態(tài)復(fù)位。③可以用復(fù)位指令R復(fù)位定時(shí)器。復(fù)位信號接通時(shí)，定時(shí)器線圈和觸點(diǎn)均復(fù)位，當(dāng)前值清零，并且不計(jì)時(shí)。特別說明：相關(guān)知識(shí)—定時(shí)器保持型接通延時(shí)定時(shí)器03TONR是保持型接通延時(shí)定時(shí)器的標(biāo)識(shí)符。TONR與TON的區(qū)別在于：TONR的線圈驅(qū)動(dòng)信號斷開時(shí)，當(dāng)前值保持不變，觸點(diǎn)的狀態(tài)也保持不變；當(dāng)線圈再次被接通時(shí)，TONR累計(jì)計(jì)數(shù)。需要注意的是，只能用復(fù)位指令R將TONR復(fù)位。復(fù)位后TONR的當(dāng)前值清零、觸點(diǎn)狀態(tài)復(fù)位。相關(guān)知識(shí)—輔助繼電器輔助繼電器（M）不能直接對外輸入和輸出，經(jīng)常用于狀態(tài)暫存、中間運(yùn)算等，類似于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。輔助繼電器在結(jié)構(gòu)上有線圈和觸點(diǎn)，其常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以無限次在程序中使用，但不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須由輸出繼電器進(jìn)行。輔助繼電器采用字母M、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址。S7-200SMART系列PLC的輔助繼電器地址范圍是M0.0～M31.7。有斷電保持功能的輔助繼電器用于保存停電前的狀態(tài)，并在運(yùn)行時(shí)再現(xiàn)該狀態(tài)的情形。打開STEP7-Micro/WINSMART編程軟件，雙擊指令樹中的“系統(tǒng)塊”圖標(biāo)，在“系統(tǒng)塊”對話框的“保持范圍”選項(xiàng)中可以設(shè)置斷電保持的輔助繼電器地址范圍，如圖2-40所示，表示對輔助繼電器進(jìn)行斷電保持設(shè)置，其斷電保持范圍為從M14.0開始的18個(gè)連續(xù)字節(jié)，即M14.0～M31.7。設(shè)置完成后要在下載時(shí)將系統(tǒng)塊下載到PLC中才能生效。相關(guān)知識(shí)—輔助繼電器應(yīng)用舉例設(shè)計(jì)路燈的控制程序。要求：每晚7點(diǎn)由工作人員按下按鈕I0.0，點(diǎn)亮路燈Q0.0，次日凌晨用按鈕I0.1關(guān)閉路燈。需要特別注意的是，如果夜間出現(xiàn)意外停電，則要求供電恢復(fù)后繼續(xù)點(diǎn)亮路燈。首先，設(shè)置斷電保持的輔助繼電器地址范圍為M14.0～M31.7。圖2-41所示是路燈的控制程序：任務(wù)實(shí)施I0.0—SB1啟動(dòng)按鈕，I0.1—SB2停止按鈕，與FR并聯(lián)。Q0.0—接觸器KM線圈。選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01根據(jù)繼電器控制原理，設(shè)計(jì)PLC程序，X20提供啟動(dòng)信號，M0自保，T0定時(shí)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)。設(shè)計(jì)PLC控制程序02接好各信號線，輸入程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。程序調(diào)試03任務(wù)實(shí)施-拓展圖2-44、2-45所示分別是用TON、TOF設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)停止的PLC梯形圖程序。知識(shí)拓展—定時(shí)器延時(shí)擴(kuò)展電路單個(gè)定時(shí)器最長的延遲時(shí)間為3276.7s，如果生產(chǎn)實(shí)際中要求的延遲時(shí)間大于此數(shù)據(jù)，就需要使用定時(shí)器延時(shí)擴(kuò)展電路，即用兩個(gè)或多個(gè)定時(shí)器串聯(lián)定時(shí)。計(jì)時(shí)中計(jì)時(shí)中計(jì)時(shí)中知識(shí)拓展—定時(shí)器振蕩電路計(jì)時(shí)中計(jì)時(shí)中知識(shí)拓展—定時(shí)器振蕩電路計(jì)時(shí)中計(jì)時(shí)中知識(shí)拓展—定時(shí)器自復(fù)位電路任務(wù)拓展—兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序啟?？刂朴啥嗯_(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，通常對電動(dòng)機(jī)的啟停控制有一定的順序要求，稱為電動(dòng)機(jī)的順序啟?？刂啤Ｕ堊x者思考如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成這樣的設(shè)計(jì)任務(wù)，詳情見學(xué)習(xí)任務(wù)工單3。進(jìn)庫物品的統(tǒng)計(jì)監(jiān)控任務(wù)四任務(wù)分析01有一個(gè)小型倉庫，工作人員需要對每天存放進(jìn)來的物品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：當(dāng)物品達(dá)到150件時(shí)，倉庫監(jiān)控室的黃燈被點(diǎn)亮；當(dāng)物品達(dá)到200件時(shí)，倉庫監(jiān)控室的紅燈以1s的時(shí)間間隔閃爍報(bào)警。要求02本任務(wù)的關(guān)鍵是對進(jìn)庫物品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)。解決的思路是在進(jìn)庫口設(shè)置傳感器，以檢測是否有物品進(jìn)庫，然后將傳感器的檢測信號通過輸入端子傳給PLC進(jìn)行計(jì)數(shù)。分析相關(guān)知識(shí)—計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是PLC的重要內(nèi)部元件，在CPU執(zhí)行掃描操作時(shí)對內(nèi)部元件I、Q、M、S、T、C的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。01設(shè)定值寄存器（16位）、當(dāng)前值寄存器（16位）、一個(gè)線圈以及無數(shù)個(gè)常開/常閉觸點(diǎn)（位）。02西門子PLC的計(jì)數(shù)器采用字母C和十進(jìn)制數(shù)字編址，如C0、C1等。S7-200SMART系列PLC的計(jì)數(shù)器地址范圍為C0～C255。03S7-200SMART系列PLC有3種類型的計(jì)數(shù)器，分別是加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加減雙向計(jì)數(shù)器。04功能結(jié)構(gòu)地址編號分類相關(guān)知識(shí)—計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)器01CTU為加計(jì)數(shù)器的標(biāo)識(shí)符，CU為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，R為復(fù)位信號輸入端，PV為計(jì)數(shù)脈沖設(shè)定值，Cn為計(jì)數(shù)器地址。相關(guān)知識(shí)—計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)器02CTD為減計(jì)數(shù)器的標(biāo)識(shí)符，CD為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，LD為復(fù)位信號輸入值，PV為計(jì)數(shù)脈沖設(shè)定值，Cn為計(jì)數(shù)器地址。相關(guān)知識(shí)—計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)器和減計(jì)數(shù)器都只能單方向計(jì)數(shù)，只是計(jì)數(shù)的方向不同而已。加計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值后還可以繼續(xù)計(jì)數(shù)，所以加計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值可以在一定范圍（SV≤32767）內(nèi)真實(shí)反映計(jì)數(shù)脈沖的數(shù)量。減計(jì)數(shù)器在當(dāng)前值SV=0后便不再計(jì)數(shù)，因此工程實(shí)際中多采用加計(jì)數(shù)器進(jìn)行單向計(jì)數(shù)。從以上兩種計(jì)數(shù)器的工作原理可以看出，計(jì)數(shù)器有兩種工作狀態(tài)，即復(fù)位狀態(tài)和計(jì)數(shù)狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位信號接通時(shí)計(jì)數(shù)器處于復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)前值清零（加計(jì)數(shù)器）或當(dāng)前值等于設(shè)定值（減計(jì)數(shù)器），觸點(diǎn)復(fù)位，并且不計(jì)數(shù)。因此，在分析程序時(shí)首先要判斷計(jì)數(shù)器是否處于復(fù)位狀態(tài)，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號斷開，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)才會(huì)計(jì)數(shù)。所有的計(jì)數(shù)器均可設(shè)置斷電保持功能。特別說明：相關(guān)知識(shí)—計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例某包裝線上需要對生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，每100件產(chǎn)品進(jìn)行打包裝箱相關(guān)知識(shí)—特殊繼電器SM0.0（運(yùn)行監(jiān)控）：當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，SM0.0始終為“1”狀態(tài)，可以利用其常開觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，在外部顯示程序是否處于運(yùn)行狀態(tài)。SM0.1（初始脈沖）：每當(dāng)PLC開始運(yùn)行時(shí)，SM0.1線圈接通一個(gè)掃描周期，因此SM0.1的常開觸點(diǎn)常用于調(diào)用初始化程序。SM0.4（1min時(shí)鐘脈沖）、SM0.5（1s時(shí)鐘脈沖）：當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，SM0.4產(chǎn)生周期為1min的時(shí)鐘脈沖，SM0.5產(chǎn)生周期為1s的時(shí)鐘脈沖，占空比均為50%。SM1.0、SM1.1和SM1.2分別是運(yùn)算指令執(zhí)行完畢后的零標(biāo)志位、溢出標(biāo)志位和負(fù)數(shù)標(biāo)志位。PLC內(nèi)部有很多特殊繼電器（SM），這些特殊繼電器各自具有特定的功能。任務(wù)實(shí)施I0.0——進(jìn)庫物品檢測傳感器；I0.1——監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕（計(jì)數(shù)器復(fù)位按鈕）SB；Q0.0——監(jiān)控室紅燈L0；Q0.1——監(jiān)控室黃燈L1。選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，繪制I/O接線圖01任務(wù)實(shí)施程序（一）每進(jìn)庫一件物品，傳感器就通過X0輸入一個(gè)信號，計(jì)數(shù)器C0、C1分別計(jì)數(shù)一次。C0計(jì)滿150件時(shí)其觸點(diǎn)動(dòng)作，使黃燈（Y1）點(diǎn)亮；C1計(jì)滿200件時(shí)其觸點(diǎn)動(dòng)作，與M8013（1s時(shí)鐘脈沖）串聯(lián)后實(shí)現(xiàn)紅燈（Y0）以1s的時(shí)間間隔閃爍報(bào)警。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施程序（二）當(dāng)C0計(jì)滿150件后再用C1接著計(jì)數(shù)，計(jì)滿51件后讓紅燈閃爍。因?yàn)楫?dāng)?shù)?50件物品到來時(shí)，C0的當(dāng)前值達(dá)到設(shè)定值，其常開觸點(diǎn)閉合使C1計(jì)數(shù)一次，所以C1的設(shè)定值是51而不是50，這一點(diǎn)應(yīng)格外注意。設(shè)計(jì)控制程序02任務(wù)實(shí)施按照I/O接線圖接好電源線、通信線及I/O信號線，輸入程序進(jìn)行調(diào)試，直至滿足要求。程序調(diào)試03加減雙向計(jì)數(shù)器（CTUD）：用一個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的計(jì)數(shù)。CTUD為加減雙向計(jì)數(shù)器的標(biāo)識(shí)符，CU為加計(jì)數(shù)脈沖輸入端，CD為減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，R為雙向計(jì)數(shù)器的復(fù)位端，PV為雙向計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，Cn為計(jì)數(shù)器地址。知識(shí)拓展——加減雙向計(jì)數(shù)器知識(shí)拓展——加減雙向計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例對進(jìn)出倉庫的物品都進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對庫存物品的監(jiān)控。硬件方面增加一個(gè)物品進(jìn)出庫方式開關(guān)I0.2。使用一個(gè)傳感器對進(jìn)出倉庫的物品進(jìn)行檢測，通過I0.0端子發(fā)送計(jì)數(shù)信號給PLC。當(dāng)物品需要出庫時(shí)將I0.2合上，使CU端斷開，為CD端實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)作好準(zhǔn)備。此時(shí)每出庫一件物品I0.0給CD端提供一個(gè)脈沖，雙向計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減1。當(dāng)物品需要進(jìn)庫時(shí)將I0.2斷開，使CD端斷開，為CU端實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)做好準(zhǔn)備。此時(shí)每進(jìn)庫一件物品I0.0給CU端提供一個(gè)脈沖，雙向計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1。這樣就實(shí)現(xiàn)了雙向計(jì)數(shù)。知識(shí)拓展——計(jì)數(shù)器自復(fù)位電路應(yīng)用舉例設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路程序：采用T37、T38兩個(gè)定時(shí)器構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生1s脈沖信號（Q0.0）并送入C0進(jìn)行計(jì)數(shù)。C0每計(jì)數(shù)60次（1min）就向C1發(fā)出一個(gè)計(jì)數(shù)信號，C1每計(jì)數(shù)60次（1h）就向C2發(fā)出一個(gè)計(jì)數(shù)信號。C0、C1分別計(jì)數(shù)60次，C2計(jì)數(shù)24次。Q0.0產(chǎn)生60個(gè)脈沖即C0計(jì)滿60次后需及時(shí)復(fù)位，以便進(jìn)入下一輪計(jì)數(shù)，也就是說C0要循環(huán)計(jì)數(shù)，這是計(jì)數(shù)器自復(fù)位電路的典型應(yīng)用。后面的C1、C2也是如此。知識(shí)拓展——計(jì)數(shù)器自復(fù)位電路S7-200SMART系列PLC的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的最大值是32767，若需更大的計(jì)數(shù)范圍，則要進(jìn)行擴(kuò)展。可用兩個(gè)計(jì)數(shù)器對進(jìn)庫物品進(jìn)行計(jì)數(shù)，C0達(dá)到設(shè)定值時(shí)C1才開始計(jì)數(shù)，總計(jì)數(shù)值等于C0的設(shè)定值加上C1的設(shè)定值減1知識(shí)拓展——計(jì)數(shù)范圍擴(kuò)大還可以用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器串聯(lián)使用擴(kuò)大定時(shí)器的定時(shí)范圍。知識(shí)拓展——計(jì)數(shù)范圍擴(kuò)大任務(wù)拓展—間歇潤滑裝置的自動(dòng)控制定時(shí)器、計(jì)數(shù)器在工業(yè)控制中應(yīng)用非常廣泛。例如，某些間歇潤滑裝置就需要運(yùn)用定時(shí)器進(jìn)行自動(dòng)控制，詳情見學(xué)習(xí)任務(wù)工單4，請運(yùn)用定時(shí)器知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。洗手間的沖水清洗控制任務(wù)五任務(wù)分析當(dāng)使用者進(jìn)去時(shí)，光電開關(guān)動(dòng)作使X0接通，3s后Y0接通，使控制水閥打開，開始沖水，時(shí)間為2s；使用者離開后，再一次沖水，時(shí)間為3s。要求根據(jù)本任務(wù)的控制要求，可以畫出洗手間的沖水清洗控制I/O波形。分析相關(guān)知識(shí)—跳變觸點(diǎn)指令正跳變觸點(diǎn)（EU）指令的功能是當(dāng)檢測到一次上升沿（觸點(diǎn)的輸入信號由0變?yōu)?）時(shí)，觸點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期。負(fù)跳變觸點(diǎn)（ED）指令的功能是當(dāng)檢測到一次下降沿（觸點(diǎn)的輸入信號由1變?yōu)?）時(shí)，觸點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期。正、負(fù)跳變觸點(diǎn)可以將輸入信號的寬脈沖變成兩個(gè)窄脈沖使用。知識(shí)拓展——跳變觸點(diǎn)指令應(yīng)用舉例單按鈕（I0.7）實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)（Q0.5）的啟?？刂?。知識(shí)拓展——跳變觸點(diǎn)指令應(yīng)用舉例設(shè)計(jì)單按鈕控制臺(tái)燈兩擋發(fā)光亮度的程序。要求：按鈕（I0.5）第1次被按下時(shí)，Q1.0接通；I0.5第2次被按下時(shí)，Q1.0和Q1.1都接通；I0.5第3次被按下時(shí)，Q1.0、Q1.1都斷開。任務(wù)實(shí)施設(shè)計(jì)洗手間的沖水清洗控制程序時(shí)，可以分別采用正跳變觸點(diǎn)指令和負(fù)跳變觸點(diǎn)指令作為Q0.0第1次接通前的開始定時(shí)信號和第2次接通的啟動(dòng)信號。注意：同一編號的繼電器線圈不能在梯形圖程序中出現(xiàn)兩次，否則稱為“雙線圈輸出”。七段數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)任務(wù)六任務(wù)分析LED數(shù)碼管（也稱“七段數(shù)碼管”）由7段條形LED和一個(gè)圓點(diǎn)LED組成，根據(jù)條形LED和圓點(diǎn)LED的亮暗可以顯示0～9共10個(gè)數(shù)字和許多字符。設(shè)計(jì)用PLC控制的LED數(shù)碼管顯示程序，要求：分別按下X0、X1和X2時(shí)，數(shù)碼管相應(yīng)顯示數(shù)字“0”“1”“2”；按下X3時(shí)，數(shù)碼管顯示小圓點(diǎn)。每個(gè)字符顯示1s后自動(dòng)熄滅。有共陰極和共陽極兩種接法。在共陰極接法中，COM端子一般接低電平，這樣只需控制陽極端子的電平高低就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)任務(wù)分析相關(guān)知識(shí)—梯形圖程序設(shè)計(jì)規(guī)則與梯形圖程序優(yōu)化（1）I/O繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無須復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。（2）梯形圖程序每行都是從左母線開始的，經(jīng)過許多觸點(diǎn)的串、并聯(lián)，最后用線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊，任何線圈不能直接與左母線相連。（3）在梯形圖程序中，不允許同一編號的線圈多次輸出（即不允許雙線圈輸