PLC基础理论知识
时间：2020-08-03 08:11:10 来源：达达文档网 本文已影响 人 
PLC的基础理论知识（S7-200系列PLC）S7-200PLC主机模块的基本硬件组成由一个微型处理器、一个集成电源、一定数量的数字量I/O端子、存储器等主要部分组成，其主要结构见下图所示。
PLC的一般结构的硬件组成
S7-200PLC主机模块的基本组成
S7-200PLC主机模块的存储器分为两种，一种为ROM只读存储器，用于存放系统程序，系统程序由厂家写入，掉电后不丢失。另一种为RAM读写存储器，用于存放用户程序，其内容可以修改，掉电后丢失（由内部电池长期供电），RAM读写存储器的存储容量可以外部扩展，通常采用EEPROM型存储器。S7-200PLC主机模块的常用型号1、CPU221 6DI/4DO2、CPU222 8DI/6DO 注意：DI为数字输入端子数，DO为数字输出端子数3、CPU224 14DI/10DO4、CPU226 24DI/16DO
S7-200
S7-200PLC主机模块的面板布置及各部分的功能
CPU224 端子连接图
CPU 226 DC/DC/DC 端子连接图四、S7--200如何执行控制逻辑S7--200周而复始地执行程序中的控制逻辑和读写数据。S7--200将您的程序和物理输入输出点联系起来。给出了一个简图，说明一个继电器图如何与S7--200联系起来。在本例中，电机启动开关的状态和其它输入点的状态结合在一起。它们计算的结果，最终决定了控制执行机构启动电机的输出点状态。- CPU读输入状态。- CPU中存储的程序利用输入执行控制逻辑。当程序运行时，CPU刷新有关数据。CPU将数据写到输出。
2、S7--200在扫描循环中完成它的任务S7--200周而复始地执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。如图4-2所示，在一个扫描周期中，S7--200将执行部分或全部下列操作：- 读输入：S7--200将物理输入点上的状态复制到输入过程映象寄存器中。- 执行逻辑控制程序：S7--200执行程序指令并将数据存储在各种存储区中。- 处理通讯请求：S7--200执行通讯任务。- 执行CPU自诊断：S7--200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。- 写输出：在输出过程映象寄存器中存储的数据被复制到物理输出点。
PLC的扫描工作过程用户程序的执行取决于S7--200是处于停止模式还是运行模式。当S7--200处于运行模式时，CPU执行程序；当S7--200处于停止模式时，CPU不执行程序。五、为S7--200 CPU选择操作模式S7--200有两种操作模式：停止模式和运行模式。CPU前面板上的LED状态显示了当前的操作模式。S7--200提供一个模式开关来改变操作模式。您可以用模式开关（位于S7--200前盖下面）手动选择操作模式：（1）可以将模式开关打在停止模式，停止程序的执行；在停止模式下，S7--200不执行程序，您可以下载程序和CPU组态。（2）可以将模式开关打在运行模式，启动程序的执行；在运行模式下，S7--200将运行程序。（3）可以将模式开关打在TERM（终端）模式，STEP7--Micro/WIN允许您改变与之相连的S7--200的操作模式。如果希望用软件来改变操作模式，CPU上的模式开关必须打在RUN或者TERM上。您可以用菜单命令中的PLC > STOP和PLC > RUN或者工具栏中的相关按钮来改变操作模式。您可以在应用程序中插入STOP指令来将S7--200置为停止模式。它可以使逻辑程序停止运行。注意：不改变当前操作模式。如果模式开关打在STOP或者TERM模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会自动进入STOP模式。如果模式开关打在RUN模式，且电源状态发生变化，则当电源恢复时，CPU会进入RUN模式。
PLC内部软元件区域划分1、 软元件：PLC内部具有一定功能的器件。2、 软元件的组成：由电子电路和寄存器及存储单元组成。3、 软元件的特点：它们的触点（包括常开触点和常闭触点）可以无限次使用，但其线圈只能在程序中使用一次。4、软元件地址： 区域标识符+区域内地址见下图所示。
不同区域内的软元件用不同的字母表示这就是区域标识符5、软元件介绍（1）输入继电器（I）输入继电器的组成：由输入电路和输入映像寄存器组成。输入继电器的作用：接收外部的开关信号。用户设备的所有控制信号都接到PLC的输入端子上。
PLC的一个输入端子对应一个输入继电器。输入继电器的编址方式I字节.位 输入继电器I0.0的等效电路
（2）输出继电器（Q） 输出继电器的组成：由输出电路和输出映像寄存器组成。输出继电器的作用：PLC通过输出继电器向外部负载 发出控制命令。PLC的每一个输出端子都与一个输出继电器相对应。输出继电器的遍址方式：Q字节.位 输出继电器Q0.0的等效电路
（3）通用辅助继电器（M） 通用辅助继电器的作用与输出继电器的作用相同，编程形式也相同，只是没有真正的实际外部端子。（4）特殊标志继电器（SM） 特殊继电器：具有特殊功能或用来存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息的存储单元。特殊继电器的作用：用户可以通过特殊继电器来沟通PLC与被控对象之间的信息，利用这些信息实现一定的控制作用。用户也可以通过设置某些特殊继电器位来使设备实现某些功能。特殊继电器分只读区和可读可写区。例如：SM0.0 PLC运行时SM0.0始终为“1” SM0.1 PLC首次扫描SM0.1为ON一个扫描周期 SM0.2 当RAM存储器中保存数据丢失时，SM0.2为ON一个周期。
SM0.4该位提供了一个周期为一分钟、占空比为0.5的时钟 SM1.3两数相除,除数为零时置“1” SMB37、SMB47、SM B57、SMB137、SMB147、SMB157高速计数器的控制字节都是可读可写的。特殊继电器的数量 CPU226 SM0.0~SM549.7
位逻辑指令--——位逻辑指令主要用来完成基本的位逻辑运算及控制。（一）LD、LDN和=（Out）指令1.指令功能逻辑取和线圈驱动指令(装载指令、等于指令）（1)LD（Load）：取指令：在梯形图中每一个网络块与左母线相接的第一个常开触点。（2）LDN（Load Not）：取反指令：在梯形图中每一个网络块与左母线的相连的第一个常闭触点。
（3）=（Out）：线圈驱动指令。
2.编程举例，如图1-1-7所示。
a)一个输入信号控制两个输出信号 b)在一组程序中不允许出现相同编号的输出指令图1-1-7 逻辑取和线圈驱动指令的梯形图示例3.使用注意事项（1） LD、LDN 指令不只用于网络块与左母线相连的第一个常开和第一个常闭触点，在分支电路块的开始也要使用LD、LDN指令。（2）= 指令不能用于输入继电器。（3）= 指令可连续使用任意次。（4）在同一程序中不要使用双线圈输出，即同一元件在同一程序中只使用一次“=”指令。（5）LD、LDN、指令的操作数为I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。
（二）触点串联指令：与指令、与反指令1.指令功能A与指令:梯形图中用于与单个常开触点的串联连接。AN与反指令。梯形图中用于与单个常闭触点的串联连接。2.编程举例，如图1-1-8所示。
图1-1-8 触点串联指令的梯形图示例3.使用注意事项：（1）A、AN指令是单个触点串联连接指令，可连续使用在梯形图编程时，由于受打印宽度和屏幕显示的限制，S7-200PLC的编程软件中规定最多串联触点的个数不得不得超过11个，如图1-1-9所示。
图1-1-9 触点串联指令的使用注意事项（2）A、AN指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。（三）触点并联指令：或指令、或反指令1.指令功能O或指令：梯形图中用于与单个常开触点的并联连接。ON或反指令：梯形图中用于与单个常闭触点的并联连接。2.编程举例，如图1-1-10所示。
图1-1-10 触点并联指令的梯形图示例3.使用注意事项：（1）单个触点的O、ON指令可连续使用。（2）O、ON的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S。【任务实施】一、依据控制要求写出输入输出分配表（I/O表）见表1-1-1。表1-1-1 项目一任务一I/O分配表序号PLC地址设备接线注释符号1I0.0SB1启动按钮SB_12I0.1SB2停止按钮SB_23Q0.0控制-1电磁阀YV1YV1二、依据I/O分配表进行设备导线连接，如图1-1-11所示。
S7-200 CPU226CN晶体管输出型外部接线图三、设计梯形图程序，如图1-1-12所示。
定时器指令及地址
计数器指令的应用S7-200系列PLC有三类计数器：CTU-加计数器，CTUD-加/减计数器，CTD-减计数。1.计数器指令格式，见表3-1-1所示。表3-1-1 计数器的指令格式STLLAD指令使用说明CTU Cxxx，PV （1）梯形图指令符号中：CU为加计数脉冲输入端；CD为减计数脉冲输入端；R为加计数复位端；LD为减计数复位端；PV为预置值（2）Cxxx 为计数器的编号，范围为：C0~C255（3）PV预置值最大范围：32767； PV的数据类型：INT；PV操作数为： VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, K（4）CTU/CTUD/CD 指令使用要点：STL形式中 CU，CD，R，LD的顺序不能错；CU，CD，R，LD信号可为复杂逻辑关系?CTD Cxxx，PV CTUD Cxxx，PV 2.减计数指令应用示例。
图3-1-4 减计数器在梯形图的应用及其时序图示例如图3-1-4所示，在复位脉冲I1.0有效时，即I1.0=1时，当前值等于预置值，计数器的状态位置为0；当复位脉冲I1.0=0，计数器有效，在CD端每来一个脉冲的上升沿，当前值减1计数，当前值从预置值开始减至0时，计数器的状态位C-bit=1，Q0.0=1。在复位脉冲I1.0有效时，即I1.0=1时，计数器CD端即使有脉冲上升沿，计数器也不减1计数。
四、辅助继电器(M)辅助继电器M相当于电力拖动控制线路中的中间继电器KA，在PLC程序设计中，它只在PLC程序(梯形图)中使用，不能驱动外部负载，在PLC梯形图中常用于逻辑变换和逻辑记忆。辅助继电器M有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器M和特殊辅助继电器M，辅助继电器M接受外部的信号也可以接受内部其他软元件的控制信号来控制其他部分，M的触点（常开、常闭）可以无数次被使用，但是线圈却只有一个，这是常用的辅助继电器M；还有特殊用辅助继电器M，一种只用它的触点，一种只用它的线圈。下图3-1-5为常用辅助继电器M梯形图编写示例。
图3-1-5 常用辅助继电器M在梯形图中使用示例S7-200系列PLC指令1.上升沿、下降沿的应用上升沿、下降沿主要是对脉冲信号而言，就如同我们按下按钮后，再松开按钮，这样便产生了一个脉冲，而一个脉冲通常由上升沿、保持时间、下降沿组成。（1）上升沿触发单脉冲指令，即按下按钮，触点接通，与松开或不松开按钮无关。（2）下降沿触发单脉冲指令，即按下按钮，触点不接通，而松开按钮，则触点接通。与按住按钮的时间无关只与何时松开有关。梯形图和时序图，如图3-2-6所示。
图3-2-6 上升沿、下降沿指令使用举例
2.置位、复位指令的应用置位即置1，复位即置0。置位和复位指令可以将位存储区的某一位开始的一个或多个（最多可达255个）同类存储器位置1或置0。这两条指令在使用时需指明三点：操作性质、开始位和位的数量。各操作数类型及范围如表3-2-4所示。表3-2-4 置位、复位指令介绍
（1）编程举例，见图3-2-7所示。
图3-2-7 自锁功能程序（电路）（2）使用注意事项①对位元件来说一旦被置位，就保持在通电状态，直至对它复位。②S/R指令可以互换次序使用，但PLC采用扫描工作方式，所以写在后面指令具有优先权。③如果对计数器和定时器复位，则计数器和定时器的当前值被清零。④S/R指令的操作数为：Q、M、SM、T、C、V、S和L。比较指令的应用比较指令是一种数据处理指令，用来比较两个数IN1和IN2的大小，在梯形图中，比较指令用触点的形势表示，满足比较关系式给出的条件时，触点接通。各种比较触点指令，如图4-2-3所示。
图4-2-3 比较触点指令触点中间的“=”“<>”“>” “>=”“<”“<=”分别表示等于、不等于、大于、大于等于、小于和小于等于的关系，B、I、D、R、S分别表示字节、字、双字、实数（浮点数）和字符串比较。
实操训练任务实施：用交流继电器或plc控制电动机可逆运转
直流电机换向电路
单向交流电机换向
