電氣控制及PLC技術制作：電氣學院楊霞2014年6月修訂13可編程序控制器的基礎知識點：3.PLC可編程序控制器的基礎基礎、組成、原理

PLC的基礎

PLC的由來、功能、特點與分類；PLC的應用狀況和發展趨勢

PLC的組成硬件結構組成、軟件組成

PLC的原理

PLC的工作原理與技術指標；PLC的內部元器件；PLC的梯形圖語言

STEP7-Micro/WIN32編程軟件介紹學習重點：本章是學習PLC的基礎知識。重點掌握：

1.PLC的產生、特點、功能、使用方法及PLC的應用狀況。

2.PLC的硬件組成、軟件組成、工作原理及主要性能技術指標。

3.PLC的內部元器件（11個：符號、梯形圖中繪法、工作原理）。

4.PLC的梯形圖：要素4個，連接原則。

5.STEP7編程軟件的安裝、基本功能、編程、調試、運行監控方法。2

PLC的梯形圖語言梯形圖的由來：PLC的梯形圖是在繼電器控制線路梯形原理圖的基礎上開發出來的。梯形圖：將圖形符號按一定規則連接起來的線路圖。這個線路圖不要求用真實的繼電器實現。但是，只要把這個線路圖輸入到PLC中去，PLC就可以完成線路圖中確定的邏輯操作，實現人們期望的控制要求。由于這個線路圖與繼電器控制線路的梯形圖形式上基本一致，所以稱為梯形圖。梯形圖程序：由梯形圖的圖形符號、器件名稱標號、畫圖規則構成梯形圖語言（LAD）。連接好的完整的梯形圖就是梯形圖程序。3

梯形圖的要素（圖形符號）4個1．母線有左母線、右母線之分。它們是兩條豎直線，從程序的第一行開始到最后一行結束。它們相當于電路中的電源線。有些類型的PLC的梯形圖不畫右母線。2．觸點它們是各類繼電器、定時器、計數器的內部觸點。3．線圈線圈是PLC用戶程序能夠控制的繼電器的線圈。注意：以上三個要素對應著PLC的基本指令。4．功能指令符應用指令、程序執行控制類指令和其他不寫出整條指令就不能把意思表達清楚的指令，在梯形圖上也要把整條指令寫出來，一般把這樣指令寫在梯形圖上的一個方括號或一個橫條形框內。如：定時器、計數器等。我們把這類方括號、方框、圓圈稱為功能指令符，作為PLC梯形圖的第4個要素〈圖形、符號〉。

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梯形圖的連接原則1．接左母線的一般是觸點；2．觸點與觸點可以串聯、并聯；3．觸點組與觸點組可以串聯、并聯；4．接右母線的一般是線圈和功能指令符；線圈間、功能指令符間、線圈與功能指令符間不能串接；5．有的功能指令符既接左母線，又接右母線，如END指令；6．觸點不能串接在兩個梯級之間；7．接右母線的線圈和一些功能指令符可以并接若干個，而且并接在后面的線圈或功能指令符可以在左側串接觸點。8．有些類型的PLC，一些功能指令符可以放在一個梯級的中間，既不接左母線，又不接右母線，如NB系列的比較指令；9．有些類型的PLC，可以把操作碼的縮略字母放在觸點符號中間，或放在線圈符號中間。10．有些類型的PLC，左側串接觸點的線圈或功能指令符，可以帶觸點并接。5補充：S7-200PLC編程注意事項及編程技巧

（1）程序應按自上而下，從左至右的順序編寫；（2）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過特殊內部標志位存儲器SM0.0（特殊內部標志位存儲器SM0.0，RUN狀態監控，PLC在運行RUN狀態，該位始終為1

）來連接，如圖所示；

6（3）適當安排編程順序，以減少程序的步數。串聯多的支路應盡量放在上部，如圖所示。（4）并聯多的支路應靠近左母線，如下圖所示：7I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1（5）邏輯關系應盡量清楚(避免左輕右重)，對復雜的電路，可重復使用一些觸點畫出其等效電路，然后再進行編程。LDI0.2ANI0.3AI0.4LDI0.2AI0.5ANI0.6AI0.7LDI0.2AI0.5ANI0.6AI1.0ANI1.1OLD=Q0.2ED8（6）避免出現無法編程的梯形圖I0.5I0.1I0.3I0.2Q0.1I0.4Q0.29（7）梯形圖中，不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。對于這樣的梯形圖，應根據其邏輯功能作適當的等效變換。5

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10（8）梯形圖中，當多個邏輯行都具有相同條件時，為了節省語句數量，常將這些邏輯行合并。1

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（a）不合理2

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（b）合理11（9）如果電路結構復雜，用ANB、ORB等指令難以處理時，可以重復使用一些觸點改成等效電路，再進行編程。12345AB2A35B13412注意輸出線圈不能串聯！13練習習題1．PLC的硬件組成有哪5大部分？答：主要是由CPU、電源、存儲器和專門設計的控制用I/O接口電路，外設用I/O接口等5大部分組成。習題2．輸入、輸出模塊中為什么要設光電隔離電路?答：(1)實現現場與PLC主機的電氣隔離，以提高抗干擾性。(2)避免外部強電侵人主機而損壞主機。(3)電平變換，光電耦合器將現場各種開關信號變換成PLC主機要求的標準邏輯電平

。14習題3．當下圖中各輸入繼電器都為1時，Q0.2和Q1.2各為何值？答：Q0.2=1Q1.2=015習題4.繼電器控制線路圖改成PLC梯形圖程序

非PLC梯形圖PLC梯形圖165

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習題5.繼電器控制線路圖改成PLC梯形圖程序

非PLC梯形圖PLC梯形圖17習題6.梯形圖程序

（邏輯功能相同、執行步數不同盡量要左重右輕）圖（a）與（b）實現相同的邏輯功能、執行步數不同圖（a）需要7步程序，圖（b）需要5步程序，執行起來圖（b）速度快同學們：做實驗驗證一下！（a）（b）LDI0.1LDI0.2LDI0.3AI0.4OLDALD=Q0.1LDI0.3AI0.4OI0.2AI0.1=Q0.118STEP7-Micro/WIN32

編程軟件介紹

19簡介：STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應用軟件，由西門子公司專門為SIMATICS7-200系列可編程序控制器設計開發。

主要內容：軟件的安裝軟件的基本功能編程、調試、運行監控方法20第一節軟件安裝及硬件連接一、軟件安裝軟件來源：STEP7-Micro/WIN32——西門子網站下載或光盤。安裝：雙擊STEP7-Micro/WIN32的安裝程序setup.exe，根據在線提示，完成安裝。編程語言：選擇英語。界面漢化：安裝完后可用STEP7-Micro/WIN32中文漢化軟件將編程界面和幫助文件漢化，使編程環境為中文狀態。

21漢化設置22通訊電纜是編程系統和PLC聯系的橋梁最常見的通訊電纜是PC/PPI電纜，它的標準長度是5m，具有光電隔離功能，內置RS232C/RS485轉換。二、硬件連接

電纜連接：PC/PPI電纜RS-232與PC機相連，RS-485與PLC的RS-485相連。PC/PPI電纜的兩端分別為RS-232和RS-485接口，RS-232端連接到個人計算機RS-232通信口COM1或COM2接口上，RS-485端接到S7-200CPU通信口上。

模式設置：PC/PPI電纜中間有通信模塊，模塊外部設有波特率設置開關，即

PC/PPI電纜DIP開關中1、2、3設定波特率，4選擇10位或11位數據傳輸模式，5選擇RS-232為數據通訊設備模式或數據終端設備模式。沒有調制解調器時開關4、5均應設置為0。

23硬件設置好后，按下面的步驟設置通信參數。（1）運行STEP7-Micro/WIN32，在引導條中單擊“通訊”圖標，或從主菜單中選擇“查看”中的“通訊”項，則會出現一個通訊設定對話框。波特率、開關、開關。（2）雙擊PC/PPI電纜的圖標，將出現設置PG/PC接口的對話框，這時可安裝或刪除通信接口、設置檢查通信接口參數等操作。（3）單擊“屬性（Properties）”按鈕，將出現接口屬性對話框，檢查各參數的屬性是否正確，初學者可以使用默認的通信參數，在PC/PPI性能設置的窗口中按“默認（Default）”按鈕，可獲得默認的參數。設置好參數后，可雙擊通訊設定對話框中的刷新圖標，STEP7-Micro/WIN32將檢查所連接的所有S7-200CPU站（默認站地址為2，波特率為9600b/s

），并為每個站建立一個CPU圖標。三、通信參數的設置和修改24在前幾步順利完成后，可以建立與S7-200CPU的在線聯系，步驟如下：（1）在STEP7-Micro/WIN32運行時單擊通信圖標，或從“視圖（View）”菜單中選擇“通信（Communications）”，出現一個通信建立結果對話框，顯示是否連接了CPU主機。（2）雙擊對話框中的刷新圖標，STEP7-Micro/WIN32編程軟件將檢查所連接的所有S7-200CPU站。在對話框中顯示已建立起連接的每個站的CPU圖標、CPU型號和站地址。（3）雙擊要進行通信的站，在通信建立對話框中，可以顯示所選的通信參數。四、建立在線連接25計算機與可編程控制器建立起在線連接后，即可以利用軟件檢查、設置和修改PLC的通信參數。步驟如下：（1）單擊瀏覽條中的系統塊圖標，或從“視圖（View）”菜單中選擇“系統塊（SystemBlock）”選項，將出現系統塊對話框。（2）單擊“通信口”選項卡，檢查各參數，確認無誤后單擊確定。若須修改某些參數，可以先進行有關的修改，再單擊“確認”。（3）單擊工具條的下載按鈕，將修改后的參數下載到可編程控制器，設置的參數才會起作用。五、修改PLC的通信參數26第二節軟件功能介紹一、基本功能創建用戶程序、修改和編輯原有的用戶程序。設置PLC的工作方式和參數，上裝和下裝用戶程序，進行程序的運行監控。具有簡單語法的檢查、對用戶程序的文檔管理和加密等功能，并提供在線幫助。27主要完成下列任務在離線（脫機）方式下創建、編輯和修改用戶程序。在離線方式下，計算機不直接與PLC聯系，可以實現對程序的編輯、編譯、調試和系統組態，由于沒有聯機，所有的程序和參數都存儲在計算機的存儲器中。在在線（聯機）方式下通過聯機通信的方式上載和下載用戶程序及組態數據，編輯和修改用戶程序。可以直接對PLC做各種操作。在編輯程序過程中進行語法檢查。為避免用戶在編程過程中出現的一些語法錯誤和數據類型錯誤，要進行語法檢查。提供對用戶程序進行文檔管理，加密處理等工具功能。設置PLC的工作方式和運行參數，進行運行監控和強制操作等。28二、主界面各部分功能1．菜單條引導條指令樹程序編輯器符號表狀態圖表數據塊輸出窗口狀態條程序察看局部變量表菜單條292．工具條提供簡便的鼠標操作，可用“查看”菜單的“工具欄”項自定義工具條。可添加和刪除3種按鈕：標準、調試和指令。

3．引導條提供按鈕控制的快速窗口切換功能。可用“查看”菜單的“瀏覽欄”項選擇是否打開。引導條包括程序塊（ProgramBlock）、符號表（SymbolTable）、狀態圖表（StatusChart）、數據塊（DataBlock）、系統塊（SystemBlock）、交叉索引（CrossReference）和通訊（Communications）七個組件。一個完整的項目文件（Project）通常包括前六個組件。

4．指令樹提供編程時用到的所有快捷操作命令和PLC指令。可用“查看”菜單的“指令樹”項決定是否將其打開。305．輸出窗口顯示程序編譯的結果信息。6．狀態條顯示軟件執行狀態，編輯程序時，顯示當前網絡號、行號、列號；運行時，顯示運行狀態、通訊波特率、遠程地址等。7．程序編輯器梯形圖、語句表或功能圖表編輯器編寫用戶程序，或在聯機狀態下從PLC上裝用戶程序進行程序的編輯或修改。8．局部變量表每個程序塊都對應一個局部變量表，在帶參數的子程序調用中，參數的傳遞就是通過局部變量表進行的。31第三節編程軟件的使用一、項目生成

1．新建項目

(1)確定PLC的CPU型號(2)項目文件更名(3)添加一個子程序(4)添加一個中斷程序(5)編輯程序2．打開已有項目文件

3．上裝和下裝項目文件

確定CPU主機型號:菜單命令PLC\類型選擇CPU類型為CPU224XP。32以梯形圖編輯器為例，語句表和功能塊圖編輯器的操作類似。1．輸入編程元件梯形圖的編程元件（編程元素）主要有線圈、觸點、指令盒、標號及連接線。輸入方法：指令樹窗口中雙擊要輸入的指令，就可在矩形光標處放置一個編程元件。工具條上的編程按鈕。單擊觸點、線圈或指令盒按鈕，從彈出的窗口下拉菜單所列出的指令中選擇要輸入指令單擊即可。

二、程序的編輯與傳送33

2．插入和刪除

在編輯區右擊要進行操作的位置，彈出圖示的下拉菜單，選擇“插入”或“刪除”選項，彈出子菜單，單擊要插入或刪除的項，然后進行編輯。也可用菜單“編輯”中相應的“插入”或“編輯”中的“刪除”項完成相同的操作。343．符號表將梯形圖中的直接地址編號用具有實際含義的符號代替。方法：在編程時使用直接地址（如I0.0），然后打開符號表，編寫與直接地址對應的符號（如與I0.0對應的符號為start），編譯后由軟件自動轉換名稱。另一種是在編程時直接使用符號名稱，然后打開符號表，編寫與符號對應的直接地址，編譯后得到相同的結果。354．局部變量表（1）局部變量與全局變量程序中的每個POU（ProgramOrganizationalUnit，程序組織單元）都有64K字節L存儲器組成的局部變量表。局部變量只在他被創建POU中有效。全局變量在各POU中均有效，只能在符號表（全局變量表）做定義。（2）局部變量的設置將光標移到編輯器的程序編輯區的上邊緣，向下拖動上邊緣，則自動出現局部變量表，此時可為子程序和中斷服務程序設置局部變量。365．注釋

梯形圖編輯器中的Networkn表示每個網絡或梯級，同時又是標題欄，可在此為每個網絡或梯級加標題或必要的注釋說明。雙擊Networkn區域，彈出圖示的對話框，此時可以在“題目”文本框鍵入相關標題，在“注釋”文本框鍵入注釋。6．語言轉換

語句表、梯形圖和功能塊圖三種編程語言（編輯器）之間的任意切換。查看

STL（語句表）、LAD（梯形圖）或FBD（功能塊圖）便可進入對應的編程環境。37程序編輯完成，可用菜單“PLC”中的“編譯”項進行離線編譯。編譯結束后在輸出窗口顯示程序中的語法錯誤的數量、各條錯誤的原因和錯誤在程序中的位置。雙擊輸出窗口中的某一條錯誤，程序編輯器中的矩形光標將會移到程序中該錯誤所在的位置。注意：必須改正程序中的所有錯誤，編譯成功后才能下載程序。7．編譯用戶程序388．程序的下載和清除下載之前，PLC應處于STOP