第一章 機電系統(tǒng)緒論

1、 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 第一節(jié)第一節(jié) 機電系統(tǒng)的基本概念機電系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 電氣原理圖的畫法及閱讀方法電氣原理圖的畫法及閱讀方法 第三節(jié)第三節(jié) 液壓和氣壓傳動（略）液壓和氣壓傳動（略） 第四節(jié)第四節(jié) 可編程序控制器的基本知識可編程序控制器的基本知識一、定義一、定義 機電一體化是在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能機電一體化是在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進了電子技術(shù)，并將機械裝置和電子設(shè)備以和控制功能上引進了電子技術(shù)，并將機械裝置和電子設(shè)備以及軟件等有機結(jié)合起來構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。及軟件等有機結(jié)合起來構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。二、內(nèi)容二、內(nèi)容機電一體化技術(shù)機電一

2、體化技術(shù) 包括技術(shù)原理和使機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和包括技術(shù)原理和使機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和 發(fā)展的技術(shù)。發(fā)展的技術(shù)。機電一體化產(chǎn)品機電一體化產(chǎn)品 機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)相互置換和有機結(jié)機械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)相互置換和有機結(jié) 合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。（機電合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。（機電 系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。 動力動力 計算機計算機 傳感器傳感器 執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 機械結(jié)構(gòu)機械結(jié)構(gòu)傳感器傳感器機械機械結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)動力動力計算機計算機 1. 機械技術(shù)機械技術(shù) ( (材料、剛度、標準化、可靠性）材料、剛度、標準化、可靠性） 2.傳感技

3、術(shù)（精確、靈敏、可靠、智能）傳感技術(shù)（精確、靈敏、可靠、智能） 3.信息處理技術(shù)（計算機、信息處理技術(shù)（計算機、PLCPLC等）等） 4.驅(qū)動技術(shù)（電、液、氣動技術(shù)）驅(qū)動技術(shù)（電、液、氣動技術(shù)） 5.接口技術(shù)（數(shù)接口技術(shù)（數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換）模轉(zhuǎn)換） 6.軟件技術(shù)（標準化、模塊化、固化）軟件技術(shù)（標準化、模塊化、固化）一、電氣控制線路作用：一、電氣控制線路作用： 1.1.實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的起動、反向、制動實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的起動、反向、制動 和調(diào)速等性能的控制。和調(diào)速等性能的控制。 2.2.實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護。 3.3.滿足生產(chǎn)工藝要求滿足生產(chǎn)工藝要求, ,實現(xiàn)生產(chǎn)加工自動

4、化。實現(xiàn)生產(chǎn)加工自動化。二、三類電氣圖二、三類電氣圖 1.1.電氣原理圖電氣原理圖 表示電氣控制線路的工作原理，以及各電器表示電氣控制線路的工作原理，以及各電器 元件的作用和相互關(guān)系，而不考慮各元件的實際安元件的作用和相互關(guān)系，而不考慮各元件的實際安 裝位置和連線情況。裝位置和連線情況。 2.2.電氣設(shè)備安裝圖電氣設(shè)備安裝圖 表示各種電氣設(shè)備在機械設(shè)備和電氣控制柜表示各種電氣設(shè)備在機械設(shè)備和電氣控制柜 中的實際安裝位置。中的實際安裝位置。 3.3.電氣設(shè)備接線圖電氣設(shè)備接線圖 表示各電氣設(shè)備之間實際連線情況。表示各電氣設(shè)備之間實際連線情況。 （同一電器各部分要畫在一起）（同一電器各部分要畫在一

5、起）三、電氣原理圖繪制規(guī)則三、電氣原理圖繪制規(guī)則 使用國家統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符使用國家統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號號 1.主電路用粗實線繪在左側(cè)主電路用粗實線繪在左側(cè); ; 控制電路用細線繪在右側(cè)?？刂齐娐酚眉毦€繪在右側(cè)。 2.同一電器的導(dǎo)電部件可以不畫在一起同一電器的導(dǎo)電部件可以不畫在一起, ,但文但文 字相同。字相同。 3.觸點均按觸點均按“平常態(tài)平常態(tài)”畫出畫出( (即即: :未通電或未受未通電或未受 外力的狀態(tài)外力的狀態(tài)) )。 可編程序控制器：可編程序控制器：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。采用可編程序控制器用來在

6、工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。采用可編程序控制器用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制等操作指令，邏輯運算、順序控制等操作指令，并通過數(shù)字、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的并通過數(shù)字、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。機械或生產(chǎn)過程。 1.1.程序可變，有柔性；程序可變，有柔性； 2.2.外部接線少，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強；外部接線少，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強； 3.3.功能多；具有數(shù)、模、輸入、輸出、邏輯、算術(shù)運功能多；具有數(shù)、模、輸入、輸出、邏輯、算術(shù)運 算、計時、計數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動、算、計時、計數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動、PIDPID調(diào)節(jié)等調(diào)節(jié)等; ; 4.4.

7、編程簡單，易于掌握；編程簡單，易于掌握； 5.5.結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高。結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高。 特點：特點： CPUCPU模塊模塊 輸入模塊輸入模塊 輸出模塊輸出模塊 編程器編程器1.CPU1.CPU模塊模塊 由微處理器和存由微處理器和存 儲器組成。儲器組成。作用：作用：采集輸入信號，采集輸入信號， 執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行用戶程序， 刷新系統(tǒng)輸出。刷新系統(tǒng)輸出。 存儲器存儲用戶程存儲器存儲用戶程 序和數(shù)據(jù)。序和數(shù)據(jù)。 PLC組成：組成：圖 1-10 2.I/O2.I/O模塊模塊 傳遞信號，電平轉(zhuǎn)換與隔離。傳遞信號，電平轉(zhuǎn)換與隔離。 開關(guān)量開關(guān)量輸入模塊：輸入模塊：接收來自按鈕、開關(guān)、壓力繼電器接收來自

8、按鈕、開關(guān)、壓力繼電器 等的開關(guān)量輸入信號。等的開關(guān)量輸入信號。 模擬量輸入模塊：模擬量輸入模塊：接收來自電位器、測速發(fā)電機等的接收來自電位器、測速發(fā)電機等的 連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。 開關(guān)量輸出模塊：開關(guān)量輸出模塊：控制接觸器、電磁閥、指示燈等輸控制接觸器、電磁閥、指示燈等輸 出設(shè)備。出設(shè)備。 模擬量輸出模塊：模擬量輸出模塊：控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。3.3.編程器與編程軟件編程器與編程軟件 編程器編程器: :用來生成用戶程序用來生成用戶程序, ,并監(jiān)視用戶程序執(zhí)行情況。并監(jiān)視用戶程序執(zhí)行情況。 應(yīng)用：應(yīng)用：手持式編程器一

9、般用于小型手持式編程器一般用于小型PLCPLC編程，或現(xiàn)場編程，或現(xiàn)場 調(diào)試和維護。調(diào)試和維護。 編程軟件：編程軟件：使用該軟件可在計算機上直接生成和編輯使用該軟件可在計算機上直接生成和編輯 用戶程序。用戶程序。 發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢：用編程軟件取代手持式編程器。用編程軟件取代手持式編程器。4.4.電源電源 PLCPLC內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直 流電源。流電源。 小型小型PLCPLC可為輸入電路和外部的電子傳感器提供可為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24VDC24V 電源，驅(qū)動電源，驅(qū)動PLCPLC負載的直流電源一般由負載的直流電源

10、一般由用戶提供。用戶提供。按結(jié)構(gòu)不按結(jié)構(gòu)不同分類：同分類：混合式混合式整體式整體式模塊式模塊式小型小型PLC一般采用整體式一般采用整體式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :將將CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊模塊、 電源裝在一個箱形機殼內(nèi)。電源裝在一個箱形機殼內(nèi)。 S7-200S7-200稱為稱為CPUCPU模塊。模塊。特點：特點：體積小，價格低。體積小，價格低。應(yīng)用：應(yīng)用：小型控制系統(tǒng)。小型控制系統(tǒng)。S7-200CPU模塊外形圖模塊外形圖大、中型大、中型PLCPLC一般采用模塊式一般采用模塊式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :由機架和模塊組成。有不同槽數(shù)的機架供選用。模由機架和模塊組成。有不同槽數(shù)的機架供選用。模 塊多時，可

11、增設(shè)擴展模塊。塊多時，可增設(shè)擴展模塊。特點：特點：硬件組態(tài)方便靈活，硬件組態(tài)方便靈活， I/O 點數(shù)、點數(shù)、 I/O模塊種類及塊數(shù)模塊種類及塊數(shù) 等選擇余地大。維修時更換等選擇余地大。維修時更換 模塊、判斷故障方便。模塊、判斷故障方便。應(yīng)用：應(yīng)用：較復(fù)雜、要求較高的較復(fù)雜、要求較高的 系統(tǒng)。系統(tǒng)。圖 1-12工作原理：工作原理：將用戶程序通過編程器預(yù)先存入控制器的存將用戶程序通過編程器預(yù)先存入控制器的存 儲器中，工作時反復(fù)不斷地循環(huán)儲器中，工作時反復(fù)不斷地循環(huán)掃描掃描程序，當條程序，當條 件滿足時立即執(zhí)行。件滿足時立即執(zhí)行。 掃描：掃描：初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的初始化后反復(fù)不停地

12、分階段處理各種不同的 的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán) 工作模式稱為工作模式稱為掃描工作模式。掃描工作模式。 CPUCPU以字節(jié)為單位讀寫輸入以字節(jié)為單位讀寫輸入/ /輸出輸出 過程映像寄存器。過程映像寄存器。 讀取輸入階段，讀取輸入階段，PLCPLC把所有外部數(shù)把所有外部數(shù) 字量輸入電路的字量輸入電路的I/OI/O狀態(tài)讀入輸入狀態(tài)讀入輸入 過程映像寄存器。過程映像寄存器。返回掃描周期返回掃描周期圖 1-13 外接輸入電路閉合外接輸入電路閉合 對應(yīng)的映像寄存器狀態(tài)為對應(yīng)的映像寄存器狀態(tài)為1 1 外接輸入電路斷開外接輸入電路斷開 對應(yīng)的映像寄存器狀態(tài)為對應(yīng)的映像寄存器狀態(tài)為0

13、 0RUNRUN工作模式下，工作模式下，CPUCPU從第一條程序開始，從第一條程序開始，逐條順序地逐條順序地 執(zhí)行用戶程序。執(zhí)行用戶程序。 CPUCPU執(zhí)行指令時，從執(zhí)行指令時，從I/OI/O映像寄存器或別的元件的映像映像寄存器或別的元件的映像 寄存器讀出其狀態(tài)，根據(jù)指令要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運寄存器讀出其狀態(tài)，根據(jù)指令要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運 算，運算結(jié)果寫入線圈相應(yīng)的映像寄存器，因此，算，運算結(jié)果寫入線圈相應(yīng)的映像寄存器，因此，各各 映像寄存器的內(nèi)容隨程序的執(zhí)行而變化。映像寄存器的內(nèi)容隨程序的執(zhí)行而變化。 程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號狀態(tài)發(fā)生變化，輸程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號狀態(tài)發(fā)生變化，輸

14、 入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會變。變化的輸入信號入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會變。變化的輸入信號 狀態(tài)在下一個掃描周期被讀入。狀態(tài)在下一個掃描周期被讀入。 通信處理階段，通信處理階段，CPUCPU處理從通信接口和智能模塊接收處理從通信接口和智能模塊接收 到的信息。到的信息。包括定期檢查包括定期檢查CPUCPU模塊的操作和擴展模塊的狀態(tài)是否模塊的操作和擴展模塊的狀態(tài)是否 正常等。正常等。CPUCPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的 0/10/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存。信號經(jīng)輸出模塊隔離狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存。信號經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，驅(qū)動

15、外部負載。和功率放大后，驅(qū)動外部負載。 輸出過程映像寄存器狀態(tài)為輸出過程映像寄存器狀態(tài)為1 1 外部負載通電工作外部負載通電工作 輸出過程映像寄存器狀態(tài)為輸出過程映像寄存器狀態(tài)為0 0 外部負載斷電外部負載斷電若程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時，若程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時，CPUCPU停止掃停止掃描，立即執(zhí)行中斷程序。描，立即執(zhí)行中斷程序。 PLCPLC在在RUNRUN工作狀態(tài)時工作狀態(tài)時, ,執(zhí)行一次執(zhí)行一次圖圖1-131-13所示的掃描操所示的掃描操作所需的時間。典型值為作所需的時間。典型值為1-100ms1-100ms。 指指PLCPLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的的外

16、部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的 有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔。有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔。 輸入電路濾波時間、輸出電珞的滯后時間和因掃輸入電路濾波時間、輸出電珞的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間。描工作方式產(chǎn)生的滯后時間。 PLCPLC總的響應(yīng)延遲時間一般只有幾毫秒至幾十毫秒?？偟捻憫?yīng)延遲時間一般只有幾毫秒至幾十毫秒。 系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：由廠家固化在由廠家固化在ROMROM中中 應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件：由用戶根據(jù)具體生產(chǎn)要求編寫由用戶根據(jù)具體生產(chǎn)要求編寫 編程語言編程語言分類分類 ： 梯形圖、語句表、控制系統(tǒng)流程圖、邏輯表達式等。梯形圖、語句表、控制系

17、統(tǒng)流程圖、邏輯表達式等。 類似繼電器控制電路圖，沿用繼電器線路的一些符號。類似繼電器控制電路圖，沿用繼電器線路的一些符號。SB1SB2K1K2K1K1繼電器控制電路繼電器控制電路梯形圖梯形圖I0.2I0.1( )Q0.3Q0.3Q0.3( )Q0.4PLC軟件：軟件：1 1）按自上而下、從左至右的順序排列，每一個繼電器線圈按自上而下、從左至右的順序排列，每一個繼電器線圈為為一個邏輯行一個邏輯行，形成一個階梯，起始于左母線，結(jié)束于，形成一個階梯，起始于左母線，結(jié)束于右母線；右母線；2 2）繼電器是概念化）繼電器是概念化的，實質(zhì)是變量存儲器中的位觸發(fā)器；的，實質(zhì)是變量存儲器中的位觸發(fā)器；3 3）某

18、一編號的繼電器某一編號的繼電器線圈只出現(xiàn)一次線圈只出現(xiàn)一次，但其，但其觸點可無限使觸點可無限使用；用；4 4）梯形圖是一個程序，左右母線間并無真實電流流過；梯形圖是一個程序，左右母線間并無真實電流流過；5 5）圖中不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈；圖中不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈；6 6）輸出繼電器輸出繼電器得電表示其狀態(tài)得電表示其狀態(tài)，還需通過輸出模塊的功率，還需通過輸出模塊的功率開關(guān)驅(qū)動現(xiàn)場元件；開關(guān)驅(qū)動現(xiàn)場元件；7 7）PLCPLC內(nèi)部繼電器內(nèi)部繼電器（如（如M0.3M0.3）不能作為輸出使用不能作為輸出使用，它只是，它只是內(nèi)部運算用的中間存儲單元；內(nèi)部運算用的中間存儲單元；8 8）PLCPLC按掃描方

19、式順序執(zhí)行梯形圖，按掃描方式順序執(zhí)行梯形圖， 不會出現(xiàn)幾條支路同時動作的不會出現(xiàn)幾條支路同時動作的 現(xiàn)象。現(xiàn)象。I0.2I0.1( )Q0.3Q0.3Q0.3( )Q0.4梯形圖梯形圖 用指令的助記符編程用指令的助記符編程, ,類似于計算機匯編語言。類似于計算機匯編語言。 指令格式：指令格式：操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù) 如：如：LD I0.1 LD I0.1 和和 O Q0.3O Q0.3指令語句由兩指令語句由兩部分組成：部分組成： 操作碼操作碼助記符表示，指示助記符表示，指示CPUCPU要完成的某要完成的某種操種操作功能作功能 。 操作數(shù)操作數(shù)操作碼指定的操作操作碼指定的操作對象或操作所需的

20、對象或操作所需的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 PLCPLC接收外部輸入的數(shù)字量信號的窗口。接收外部輸入的數(shù)字量信號的窗口。PLCPLC將外部信號將外部信號 的狀態(tài)讀入并存儲在輸入過程映像寄存器中。的狀態(tài)讀入并存儲在輸入過程映像寄存器中。 外部輸入電路接通外部輸入電路接通 對應(yīng)映像寄存器為對應(yīng)映像寄存器為ONON（1 1狀態(tài)狀態(tài)) ) 外部輸入電路斷開外部輸入電路斷開 對應(yīng)映像寄存器為對應(yīng)映像寄存器為OFF (0OFF (0狀態(tài)狀態(tài)) ) I I、Q Q、V V、M M、S S、SMSM、L L均可以按位、字節(jié)、字和雙字均可以按位、字節(jié)、字和雙字來存取。來存取。 掃描周期的末尾掃描周期的末尾,CPU,CPU將輸

21、出過程映像寄存器的數(shù)據(jù)傳將輸出過程映像寄存器的數(shù)據(jù)傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動外部負載。送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動外部負載。 梯形圖中梯形圖中Q Q. .的線圈的線圈“通電通電” ” 繼電器型輸出模繼電器型輸出模塊塊 中對應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點閉合中對應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點閉合 接在標號為接在標號為 Q Q.的端子的外部負載工作的端子的外部負載工作; ; 反之，外部負載斷電。反之，外部負載斷電。 V V存儲器在程序執(zhí)行過程中存放中間結(jié)果，或用來保存儲器在程序執(zhí)行過程中存放中間結(jié)果，或用來保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。 作為控制繼電器存儲中間操作狀態(tài)或其它控制

22、信息。作為控制繼電器存儲中間操作狀態(tài)或其它控制信息。 用于存儲定時器累計的時基增量值。用于存儲定時器累計的時基增量值。 定時器位用來描述定時器延時動作的觸點狀態(tài)。定時器位用來描述定時器延時動作的觸點狀態(tài)。 定時器位為定時器位為1 1狀態(tài)狀態(tài) 梯形圖中對應(yīng)定時器的常開觸梯形圖中對應(yīng)定時器的常開觸 點閉合，常閉觸點斷開；點閉合，常閉觸點斷開； 定時器位為定時器位為0 0狀態(tài)狀態(tài) 觸點的狀態(tài)相反。觸點的狀態(tài)相反。 存放計數(shù)輸入端累計的脈沖數(shù)。存放計數(shù)輸入端累計的脈沖數(shù)。 用來累計比用來累計比CPUCPU的掃描速率更快的事件。的掃描速率更快的事件。 地址由區(qū)域標示符地址由區(qū)域標示符HCHC和高速計數(shù)器

23、號組成，如和高速計數(shù)器號組成，如HC2HC2。 可以象存儲器那樣使用的讀可以象存儲器那樣使用的讀/ /寫單元?？梢园醋止?jié)、字寫單元。可以按字節(jié)、字 和雙字來存取累加器中的數(shù)據(jù)。和雙字來存取累加器中的數(shù)據(jù)。 存取數(shù)據(jù)的長度由指令決定。存取數(shù)據(jù)的長度由指令決定。 用于用于CPUCPU與用戶之間交換信息，例如與用戶之間交換信息，例如SMO.0SMO.0一直為一直為ONON， SM0.1SM0.1僅在執(zhí)行用戶程序的第一個掃描周期時為僅在執(zhí)行用戶程序的第一個掃描周期時為1 1狀態(tài)等。狀態(tài)等。 部分特殊存儲器的功能見附錄。部分特殊存儲器的功能見附錄。 局部變量表中的存儲器稱為局部變量表中的存儲器稱為局部存

24、儲器局部存儲器，可以作為暫，可以作為暫 時存儲器，或用于子程序傳遞它的輸入、輸出參數(shù)。時存儲器，或用于子程序傳遞它的輸入、輸出參數(shù)。 局部變量表：局部變量表：S7S7一一200200將主程序、子程序和中斷程序統(tǒng)將主程序、子程序和中斷程序統(tǒng) 稱為稱為POUPOU（程序組織單元），各（程序組織單元），各POUPOU都有自己的局部變量表。都有自己的局部變量表。 S7-200S7-200用用A/DA/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的模擬量，轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的模擬量，轉(zhuǎn)換為1 1個字個字 長長(16(16位位) )的數(shù)字量，用區(qū)域標識符的數(shù)字量，用區(qū)域標識符AIAI、表示數(shù)據(jù)長度的、表示數(shù)據(jù)長度的W W和和

25、起始字節(jié)的地址表示模擬量輸入的地址。起始字節(jié)的地址表示模擬量輸入的地址。 S7 -200 S7 -200將將1 1個字長的數(shù)字用個字長的數(shù)字用D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，用 區(qū)域標識符區(qū)域標識符AQAQ、表示數(shù)據(jù)長度的、表示數(shù)據(jù)長度的W W和字節(jié)的起始地址來表示和字節(jié)的起始地址來表示 存儲模擬量輸出的地址。存儲模擬量輸出的地址。 順序控制繼電器順序控制繼電器( SCR)( SCR)位用于組織設(shè)備的順序操作，位用于組織設(shè)備的順序操作， SCRSCR提供控制程序的邏輯分段提供控制程序的邏輯分段C C。 常數(shù)值可以是字節(jié)、字或雙字，常數(shù)值可以是字節(jié)、字或雙字，CPUCPU以

26、二進制方式存以二進制方式存 儲常數(shù)，常數(shù)也可以用十進制、十六進制儲常數(shù)，常數(shù)也可以用十進制、十六進制ASCASC碼碼( (例如例如 Text)Text)或浮點數(shù)（例如或浮點數(shù)（例如2.0 )2.0 )的形式表示。的形式表示。 又稱浮點數(shù)，可以表示為又稱浮點數(shù)，可以表示為1.m1.m 。 ANSI/IEEE 754-1985ANSI/IEEE 754-1985標準格式的標準格式的3232位實數(shù)位實數(shù), ,可表示為浮可表示為浮點數(shù)點數(shù)1.m1.m ，式中，式中指數(shù)指數(shù)e=Ee=E十十127127為整數(shù)。為整數(shù)。 (1e254 )(1e254 )E2e2S指數(shù)指數(shù)尾數(shù)尾數(shù)31 3023 220符號位

27、符號位圖1-18 浮點數(shù)的格式 字符串由若干個字符串由若干個ASCASC碼字符組成，每個字符占碼字符組成，每個字符占1B1B。字符串的第一個字節(jié)字符串的第一個字節(jié) 定義了字符串的長度定義了字符串的長度(OS-254 )(OS-254 )，即字符的個數(shù)。即字符的個數(shù)。長度長度字符字符1 字節(jié)字節(jié)0 字節(jié)字節(jié)1 字節(jié)字節(jié)2 字節(jié)字節(jié)3 字節(jié)字節(jié)4 字節(jié)字節(jié)254字符字符2字符字符3字符字符4字符字符254圖圖1-18 1-18 字符串的格式字符串的格式 常開觸點（常開觸點（ ）對應(yīng)的存儲器地址位為）對應(yīng)的存儲器地址位為1 1 常閉觸點（常閉觸點（ ）對應(yīng)的存儲器地址位為）對應(yīng)的存儲器地址位為0 0

28、觸點閉合觸點閉合LD(LoadLD(Load，裝載，裝載) )A(andA(and，與，與) )O O（OrOr，或），或）開始常開觸點開始常開觸點串聯(lián)常開觸點串聯(lián)常開觸點并聯(lián)常開觸點并聯(lián)常開觸點LDN(Load NOT)LDN(Load NOT)AN(and AN(and NOTNOT) )ONON（Or NOTOr NOT）串聯(lián)常閉觸點串聯(lián)常閉觸點開始常閉觸點開始常閉觸點并聯(lián)常閉觸點并聯(lián)常閉觸點 賦值指令賦值指令(=):(=):又稱輸出指令，與梯形圖中的線圈相對應(yīng)。又稱輸出指令，與梯形圖中的線圈相對應(yīng)。 驅(qū)動線圈的觸點電路接通驅(qū)動線圈的觸點電路接通 有有“能流能流”流過線圈流過線圈 賦值指

29、賦值指 令指定的位對應(yīng)的映像寄存器的值為令指定的位對應(yīng)的映像寄存器的值為1 1，反之則為，反之則為0 0。 梯形圖中兩個并聯(lián)的線圈用兩條相鄰的賦值指令來表示梯形圖中兩個并聯(lián)的線圈用兩條相鄰的賦值指令來表示。例例1-11-1：已知圖：已知圖1-201-20中中I0.1I0.1的波形，畫出的波形，畫出M1.0M1.0的波形。的波形。 I0.1I0.1為為ON M1.0ON M1.0、Ml.1Ml.1均為均為OFFOFF，波形用低電平表示。，波形用低電平表示。 I0.1I0.1下降沿所在的掃描周期：下降沿所在的掃描周期： CPUCPU先執(zhí)行第一行電路先執(zhí)行第一行電路 Ml.0Ml.0變?yōu)樽優(yōu)镺NON

30、。 執(zhí)行第二行電路執(zhí)行第二行電路 Ml.1Ml.1變?yōu)樽優(yōu)镺NON。 從下降沿后的第二個掃描周期開始：從下降沿后的第二個掃描周期開始：Ml.1Ml.1均為均為ON Ml.0ON Ml.0 為為OFFOFF。M1.0M1.0只在只在10.110.1下降沿這一掃描周期內(nèi)為下降沿這一掃描周期內(nèi)為ONON。I0.1C5I3.4I0.2I0.0I0.3( )Q2.6( )Q1.4( )Q0.3I0.1I0.1M1.1( )M1.1( )M1.1I0.1M1.0LD I0.0AN I0.1O I0.2A I0.3ON C5= Q0.3= Q1.4AN I3.4= Q2.6圖圖1-19 1-19 觸點與輸出

31、指令觸點與輸出指令圖圖1-20 1-20 下降沿檢測下降沿檢測 S7-200 S7-200有有1 1個個9 9位的堆棧，最上位的堆棧，最上 面一層稱為棧頂，用來存儲邏面一層稱為棧頂，用來存儲邏 輯運算的結(jié)果，下面輯運算的結(jié)果，下面8 8層用來層用來 存儲中間運算結(jié)果。存儲中間運算結(jié)果。堆棧中的數(shù)據(jù)一般按堆棧中的數(shù)據(jù)一般按“先進后出先進后出” 的原則存取。的原則存取。 執(zhí)行執(zhí)行LDLD指令時，將指令指定的位地址中的二進制數(shù)據(jù)裝載指令時，將指令指定的位地址中的二進制數(shù)據(jù)裝載 入棧頂。入棧頂。 表表1-3 1-3 與堆與堆棧有關(guān)的指令棧有關(guān)的指令 執(zhí)行執(zhí)行A A指令時，將指令指定的位地址中的二進制數(shù)

32、和指令時，將指令指定的位地址中的二進制數(shù)和 棧頂中的二進制數(shù)相棧頂中的二進制數(shù)相與與“，結(jié)果存入棧頂。，結(jié)果存入棧頂。 執(zhí)行執(zhí)行O O指令時，將指令指定的位地址中的二進制數(shù)和指令時，將指令指定的位地址中的二進制數(shù)和 棧頂中的二進制數(shù)相棧頂中的二進制數(shù)相或或”，結(jié)果存入棧頂。，結(jié)果存入棧頂。 每次邏輯運算時只保留運算結(jié)果，參與運算的兩個二每次邏輯運算時只保留運算結(jié)果，參與運算的兩個二 進制數(shù)則被丟棄。進制數(shù)則被丟棄。 執(zhí)行常閉觸點對應(yīng)的執(zhí)行常閉觸點對應(yīng)的LDNLDN、ANAN和和ONON指令時，取出指令指令時，取出指令 指定位地址中的二進制數(shù)后，先取反，再作對應(yīng)的裝指定位地址中的二進制數(shù)后，先取

33、反，再作對應(yīng)的裝 載、與、或操作。載、與、或操作。. 將圖中由將圖中由I3.2I3.2和和T16T16觸點組成的串聯(lián)電路與它上面的電路觸點組成的串聯(lián)電路與它上面的電路 并聯(lián)，首先完成兩個串聯(lián)電路塊內(nèi)部的并聯(lián)，首先完成兩個串聯(lián)電路塊內(nèi)部的 “ “與與”邏輯運算，邏輯運算， “ “與與”運算的結(jié)果運算的結(jié)果S0=I1.4I0.3S0=I1.4I0.3存放在棧頂。存放在棧頂。 第第3 3、4 4條指令執(zhí)行完后，條指令執(zhí)行完后，“與與” 運算的結(jié)果運算的結(jié)果S1=I3.2T16S1=I3.2T16壓入棧壓入棧 頂頂, ,原棧頂?shù)脑瓧ｍ數(shù)腟0S0被推到堆棧第被推到堆棧第1 1 層層, ,第第2 2層的數(shù)

34、據(jù)被推到第層的數(shù)據(jù)被推到第3 3層層 棧底的數(shù)據(jù)丟失。棧底的數(shù)據(jù)丟失。 OLDOLD指令用邏輯指令用邏輯“或或”操作將堆棧操作將堆棧 第第1 1層和第層和第2 2層中的數(shù)據(jù)相層中的數(shù)據(jù)相“或或”， 即將兩個串聯(lián)電路塊并聯(lián)，并將運算結(jié)果即將兩個串聯(lián)電路塊并聯(lián)，并將運算結(jié)果S1=SO+S1S1=SO+S1存入堆存入堆 棧的頂部，第棧的頂部，第3 39 9層中的數(shù)據(jù)依次向上移動一層。層中的數(shù)據(jù)依次向上移動一層。 圖中，圖中，OLDOLD后面的兩條指令將兩個觸點并聯(lián)，運算結(jié)果后面的兩條指令將兩個觸點并聯(lián)，運算結(jié)果S3=C24S3=C24十十I1.2I1.2壓入棧頂，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層壓入棧頂

35、，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移，棧底值被推出丟失。推移，棧底值被推出丟失。圖圖 1-221-22 ALDALD指令用邏輯指令用邏輯“與與”操作將堆棧第操作將堆棧第1 1層和第層和第2 2層的數(shù)據(jù)相層的數(shù)據(jù)相 “ “與與”，即將兩個電路塊串聯(lián)，并將運算結(jié)果，即將兩個電路塊串聯(lián)，并將運算結(jié)果S4=S2S4=S2S3S3存入堆棧的頂部，第存入堆棧的頂部，第3 39 9層中的數(shù)據(jù)依次向上移動一位層中的數(shù)據(jù)依次向上移動一位。 例例1-21-2：己知圖：己知圖1-231-23的語句表程序，畫出對應(yīng)的梯形圖。的語句表程序，畫出對應(yīng)的梯形圖。 首先將電路劃分為若干塊，各電路塊從含有首先將電路劃分為若干塊，

36、各電路塊從含有LDLD的指令的指令 ( (例如例如LDLD、LDILDI和和LDPLDP等等) )開始，在下一條含有開始，在下一條含有LDLD的指令的指令 （包括（包括ALDALD和和OLD)OLD)之前結(jié)束。然后分析各電路塊之間的之前結(jié)束。然后分析各電路塊之間的 串并聯(lián)關(guān)系。串并聯(lián)關(guān)系。 劃分出劃分出3 3塊電路。塊電路。OLDOLD 或或ALDALD指令將上面靠指令將上面靠 近它的已經(jīng)連接好的近它的已經(jīng)連接好的 電路并聯(lián)或串聯(lián)起來，電路并聯(lián)或串聯(lián)起來， 所以所以O(shè)LDOLD指令并聯(lián)的是指令并聯(lián)的是 語句表中劃分的下面語句表中劃分的下面 兩個電路塊。兩個電路塊。圖圖 1-231-23 邏輯入

37、棧邏輯入棧( LPS( LPS，Logic Push)Logic Push)指令復(fù)制棧頂?shù)闹挡⑵渲噶顝?fù)制棧頂?shù)闹挡⑵鋲喝攵褩５牡趬喝攵褩５牡? 2層，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移，層，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移，棧底值被推出丟失。棧底值被推出丟失。 邏輯讀棧邏輯讀棧( LRD( LRD，logic Read )logic Read )指令將堆棧中第指令將堆棧中第2 2層的數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù) 復(fù)制到棧頂。第復(fù)制到棧頂。第2 29 9層的數(shù)據(jù)不變，原棧頂值消失。層的數(shù)據(jù)不變，原棧頂值消失。 邏輯出棧邏輯出棧（LPPLPP，Logic Pop )Logic Pop )指令使棧中各層數(shù)據(jù)向上移

38、指令使棧中各層數(shù)據(jù)向上移 動一層，第動一層，第2 2層的數(shù)據(jù)成為堆棧新的棧頂值，棧頂原來的數(shù)層的數(shù)據(jù)成為堆棧新的棧頂值，棧頂原來的數(shù)據(jù)從棧內(nèi)消失。據(jù)從棧內(nèi)消失。 裝裝載堆棧載堆棧( LDS n( LDS n， L Load Stoad Stackack， n n=1=18)8)一般很少一般很少 使用這條指令。使用這條指令。 圖圖1-24 1-24 堆棧操作堆棧操作 圖圖1-251-25、圖、圖1-261-26分別為使用一層棧和使用多層棧的例子。分別為使用一層棧和使用多層棧的例子。 每一條每一條LPSLPS指令必須有指令必須有- -條對應(yīng)的條對應(yīng)的LPPLPP指令。指令。 中間的支路都使用中間的

39、支路都使用LRDLRD指令。指令。 處理最后一條支路時，必須使用處理最后一條支路時，必須使用LPPLPP指令。指令。 一個獨立電路塊中，用入棧指令同時保存在堆棧中的運算結(jié)果不一個獨立電路塊中，用入棧指令同時保存在堆棧中的運算結(jié)果不能超過能超過8 8個。個。 圖圖1-261-26中，第一條中，第一條LPSLPS指令將指令將A A點的運算結(jié)果保存到堆棧的第點的運算結(jié)果保存到堆棧的第1 1層；層； 第二條第二條LPSLPS指令將指令將B B點的運算結(jié)果保存到堆棧的第點的運算結(jié)果保存到堆棧的第2 2層，層，A A點的運點的運 算結(jié)果被算結(jié)果被“壓壓”到堆棧的第到堆棧的第3 3層；層； 第一條第一條LP

40、PLPP指令將堆棧第指令將堆棧第2 2層層B B點的運算結(jié)果上移到棧頂，第點的運算結(jié)果上移到棧頂，第3 3層中層中 A A點的運算結(jié)果上移到堆棧的第點的運算結(jié)果上移到堆棧的第2 2層。層。圖圖1-25 1-25 堆棧指令的使用堆棧指令的使用圖圖1-26 1-26 雙重堆棧雙重堆棧 最后一條最后一條LPPLPP指令將堆棧第指令將堆棧第2 2層層A A點的運算結(jié)果上移到棧頂。點的運算結(jié)果上移到棧頂。 從例子看出，堆棧從例子看出，堆棧先入后出先入后出”的數(shù)據(jù)存取方式剛好滿足多的數(shù)據(jù)存取方式剛好滿足多層分層分 支電路保存數(shù)據(jù)的要求。支電路保存數(shù)據(jù)的要求。 立即觸點指令只能用于輸入量立即觸點指令只能用于

41、輸入量I I。 執(zhí)行立即觸點指令時，立即讀入物理輸入點的值，根據(jù)該值決定執(zhí)行立即觸點指令時，立即讀入物理輸入點的值，根據(jù)該值決定觸點的接通觸點的接通/ /斷開狀態(tài)，但不更新斷開狀態(tài)，但不更新 物理輸入點對應(yīng)的輸入過程映像物理輸入點對應(yīng)的輸入過程映像 寄存器。寄存器。 語句表中的表示如表語句表中的表示如表 觸點符號中間的觸點符號中間的“I”I”和和“/I” /I” 表表 示立即常開觸點和立即常閉觸點。示立即常開觸點和立即常閉觸點。圖圖1-27 1-27 立即觸點與立即觸點與立即輸出指令立即輸出指令表表1-4 立即觸點指令立即觸點指令 輸出類指令放在梯形圖的最右邊輸出類指令放在梯形圖的最右邊 立即

42、賦值指令立即賦值指令(=I)(=I)只能用于輸出量只能用于輸出量(Q)(Q)。 執(zhí)行該指令時，將棧頂值立即寫入指定的物理輸出執(zhí)行該指令時，將棧頂值立即寫入指定的物理輸出 位和對應(yīng)的輸出過程映像寄存器。線圈符號中的位和對應(yīng)的輸出過程映像寄存器。線圈符號中的I”I” 用來表示立即輸出。用來表示立即輸出。 輸出類指令輸出類指令圖圖 1-271-27執(zhí)行執(zhí)行S S(Set(Set，置位或置，置位或置1)1)與與R R（ResetReset，復(fù)位或置，復(fù)位或置0) 0) 指指令時，從指定的位地址開始的令時，從指定的位地址開始的N N個位地址都被置位個位地址都被置位( (變?yōu)樽優(yōu)?)1)或復(fù)位（變?yōu)榛驈?fù)位

43、（變?yōu)?)0) 執(zhí)行執(zhí)行SISI(Set Immediate(Set Immediate，立即置位，立即置位) )或或RIRI( Reset( ResetImmediateImmediate，立即復(fù)位，立即復(fù)位) )指令時，從指定位地址開始的指令時，從指定位地址開始的N N 個連續(xù)的物理輸出點將被立即置位或復(fù)位個連續(xù)的物理輸出點將被立即置位或復(fù)位, ,線圈中的線圈中的I I表表 示立即。示立即。 該指令只能用于輸該指令只能用于輸 出量出量( Q)( Q)，新值被，新值被 同時寫入對應(yīng)的物同時寫入對應(yīng)的物 理輸出點和輸出過理輸出點和輸出過 程映像寄存器程映像寄存器圖圖 1-281-28 RS R

44、S觸發(fā)器指令的基本功能與置位指令觸發(fā)器指令的基本功能與置位指令S S和復(fù)位指令和復(fù)位指令R R 的功能相同。的功能相同。 置位優(yōu)先置位優(yōu)先(SR)(SR)觸發(fā)器的置位信號觸發(fā)器的置位信號SISI和復(fù)位信號和復(fù)位信號R R同同 時為時為1 1時，輸出時，輸出OUTOUT信號為信號為l l。 復(fù)位優(yōu)先復(fù)位優(yōu)先(RS)(RS)觸發(fā)觸發(fā) 器的置位信號器的置位信號S S和和 復(fù)位信號復(fù)位信號RIRI同時為同時為 1 1時，輸出時，輸出OUTOUT信號信號 為為0 0。 圖圖 1-291-29圖圖 1-301-30 取反觸點將它存放在堆棧頂部的左邊電路的邏輯運取反觸點將它存放在堆棧頂部的左邊電路的邏輯運

45、算結(jié)果取反。算結(jié)果取反。 正跳變觸點檢測到一次正跳變正跳變觸點檢測到一次正跳變( (觸點的輸入信號由觸點的輸入信號由0 0 變?yōu)樽優(yōu)?)1)時，或負跳變觸點檢測到一次負跳變時，或負跳變觸點檢測到一次負跳變( (觸點的觸點的 輸入信號由輸入信號由1 1變?yōu)樽優(yōu)? 0）時，觸點接通一個掃描周期。）時，觸點接通一個掃描周期。 指令的助記符分別為指令的助記符分別為EUEU和和ED,ED,他們沒有操作數(shù)。他們沒有操作數(shù)。 其他指令其他指令 觸點符號中間的觸點符號中間的“p”p”和和“N”N”分別表表示正跳變和負跳分別表表示正跳變和負跳變。變。 空操作指令空操作指令(NOP N)(NOP N)不影響程序的執(zhí)行。不影響程序的執(zhí)行。 接通延時定時器接通延時定時器(TON)(TON)使輸入使輸入(IN(IN）接通時開始定時，