可編程邏輯控制器（基于S7-200系列）（趙全利）教案全套

學(xué)年第1學(xué)期可編程控制器原理及應(yīng)用課程僅供參考教案課程代碼：總學(xué)時(shí)／周學(xué)時(shí)：60/4開(kāi)課時(shí)間：年8月第1周至第15周授課年級(jí)、專業(yè)、班級(jí)：級(jí)使用教材：《可編程邏輯控制器（基于S7-200系列）》西安電子科技大學(xué)出版社，2024.6.學(xué)院/教研室：授課教師：2、教案扉頁(yè)本課程教學(xué)目的和要求通過(guò)課堂學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生掌握可編程邏輯控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理，初步掌握可編程邏輯控制器的選型及接口的確定方法；能夠熟練應(yīng)用可編程邏輯控制器的邏輯指令系統(tǒng)、梯形圖指令系統(tǒng)，掌握程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析能力，動(dòng)手能力和分析、解決問(wèn)題的能力，為后續(xù)課程提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)，也為以后的工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程教學(xué)方法教師主講（理論教學(xué)），同時(shí)充分體現(xiàn)學(xué)生的積極思維及學(xué)習(xí)的主導(dǎo)作用。（1）利用多媒體PPT與板書相結(jié)合的方式，通過(guò)講授、啟發(fā)、互動(dòng)討論、分析、動(dòng)畫演示等多種教學(xué)模式，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。翻轉(zhuǎn)課堂，超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)每章有教學(xué)基本要求與重點(diǎn)、難點(diǎn)，有視頻、作業(yè)、項(xiàng)目分享、參考資料以及自測(cè)練習(xí)題等豐富的教學(xué)資源供學(xué)生課后自學(xué)。學(xué)生通過(guò)超星學(xué)習(xí)通在課下自主安排時(shí)間觀看教學(xué)視頻，查閱相關(guān)學(xué)習(xí)資料，課上時(shí)間用于交流討論，提高課堂教學(xué)效率。課堂討論：按學(xué)習(xí)內(nèi)容，以學(xué)習(xí)小組為單位進(jìn)行4次（平時(shí)2次，期中、期末各1次）課程討論。學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，以小組為單位討論課后練習(xí)（配合習(xí)題課）。（1）課后作業(yè)：學(xué)生每節(jié)課都有相應(yīng)的隨堂練習(xí)，每章學(xué)完有章節(jié)測(cè)驗(yàn)。要求同學(xué)獨(dú)立地完成課后作業(yè)，鼓勵(lì)各種方法的探討；教師對(duì)于作業(yè)中反映的共性問(wèn)題，在課堂中再予以重點(diǎn)講解；個(gè)性問(wèn)題則單獨(dú)溝通。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，部分作業(yè)實(shí)行學(xué)生互評(píng)。（2）思維導(dǎo)圖：學(xué)完每章之后提交一個(gè)知識(shí)總結(jié)的思維導(dǎo)圖，對(duì)該章內(nèi)容進(jìn)行整理，包括概念、原理及其內(nèi)在聯(lián)系。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐課題設(shè)計(jì)，展寬PLC應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力培養(yǎng)方法通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法+實(shí)驗(yàn)+項(xiàng)目制作，讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析能力，動(dòng)手能力和分析、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力。教材選用原則和特點(diǎn)教材為高等學(xué)校機(jī)電工程類系列教材?？己朔绞娇疾榻虒W(xué)參考資料教材：趙全利.《可編程邏輯控制器（基于S7-200系列）》，西安電子科技大學(xué)出版社，2024.6.參考書籍：[1]《可編程控制器教程》（第二版），作者：胡學(xué)林，電子工業(yè)出版社，2014.[2]王永華.《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》（第4版），北京航空航天大學(xué)出版社，2016.[3]廖常初.《S7-200PLC編程及應(yīng)用》（第3版），機(jī)械工業(yè)出版社，2019.[4]李長(zhǎng)久.《PLC原理與應(yīng)用》（第2版），機(jī)械工業(yè)出版社，2016.[5]趙全利.《S7-200PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用》，機(jī)械工業(yè)出版社，2010.課程網(wǎng)站：學(xué)習(xí)網(wǎng)站：[1]我要自學(xué)網(wǎng)/list.aspx?cid=475[2]PLC之家/[3]中國(guó)工控網(wǎng)/cp_vlist.asp?id=162[4]S7-200跟我學(xué)/service/elearning/series/1.html對(duì)教案的分析總結(jié)教研室主任審批意見(jiàn)3、按教學(xué)單元編寫教案的格式周次第1周授課時(shí)間章節(jié)名稱第1章PLC基礎(chǔ)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1-1繼電接觸控制電路1-2PLC概述1-3PLC系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1-4從一個(gè)簡(jiǎn)單示例看PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程電工電器認(rèn)知實(shí)驗(yàn)授課方式理論課（√）、實(shí)驗(yàn)課（√）上機(jī)（）、其他方式（）教學(xué)時(shí)數(shù)4學(xué)時(shí)教學(xué)目的和要求1.知識(shí)與技能：了解本課程的基本情況、本課程在課程體系中的作用、課程的考核；掌握PLC的定義，結(jié)構(gòu)；了解PLC的應(yīng)用和發(fā)展、常用PLC的廠家和產(chǎn)品型號(hào)。2.過(guò)程與方法：線下教室上課+學(xué)習(xí)通討論的教學(xué)方法。以學(xué)生為主體，組織課堂活動(dòng)，增加學(xué)生課堂參與度與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；通過(guò)討論分析，從理論聯(lián)系實(shí)際的角度來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題。3.情感目標(biāo)：學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)了解本課程的作用、地位，一些PLC在工程中的應(yīng)用。提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：本課程解決的問(wèn)題，本課程在課程體系中的作用，PLC的定義，結(jié)構(gòu)；2、難點(diǎn)：PLC的應(yīng)用、如何學(xué)號(hào)本課程。3、學(xué)生應(yīng)注意的問(wèn)題：PLC的定義中PLC、PC的區(qū)別。教學(xué)方法選擇以下方面：教師講授（√），課堂討論（√），多媒體教學(xué)（√），提問(wèn)式教學(xué)（√）討論練習(xí)作業(yè)1、每位同學(xué)畫一個(gè)思維導(dǎo)圖進(jìn)行自我介紹、并作出本學(xué)期的學(xué)習(xí)計(jì)劃（不會(huì)做思維導(dǎo)圖的同學(xué)請(qǐng)學(xué)習(xí)2.2.4擴(kuò)展閱讀里的鏈接視頻）。2、對(duì)本課程的上課安排給出自己的建議。3、完成學(xué)習(xí)通里的主題討論。教研室主任審批意見(jiàn)教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)(可附另頁(yè))可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）簡(jiǎn)稱PLC。PLC以微處理器為核心，以存儲(chǔ)程序控制的方式執(zhí)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、模擬信號(hào)處理及PID運(yùn)算等功能，是一種新型工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。本章在繼電接觸控制電路的基礎(chǔ)上，闡述了PLC產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用特點(diǎn)，介紹了PLC的工作過(guò)程、硬件結(jié)構(gòu)及軟件組成，并通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC應(yīng)用示例，使讀者初步了解PLC應(yīng)用的開(kāi)發(fā)過(guò)程。繼電接觸控制電路可編程控制器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域中，但是控制對(duì)象信號(hào)的采集及控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)輸出仍然需要由電氣元器件電路完成，傳統(tǒng)的繼電接觸控制仍然是掌握現(xiàn)代電氣控制技術(shù)的基礎(chǔ)。1.1.1繼電接觸式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所謂繼電接觸式控制，主要是通過(guò)各種電氣開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器等來(lái)組成控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)及其他電氣設(shè)備的控制功能，以滿足控制系統(tǒng)的需求。在PLC出現(xiàn)之前，繼電接觸式控制是工業(yè)電氣控制的主要形式。盡管現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，但其信息采集輸入及輸出到主電路控制部分仍然需要電氣元器件來(lái)完成。對(duì)于一些要求不高的小規(guī)模的控制，由于繼電接觸式控制簡(jiǎn)單、方便、價(jià)廉而仍然在使用。因此，繼電接觸式控制仍然是現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。一個(gè)繼電接觸式控制系統(tǒng)，由主電路（被控對(duì)象）和控制電路組成，控制電路主要由輸入部分、輸出部分和控制部分組成，如圖1-1所示。被控對(duì)象被控對(duì)象輸入部分（按鈕、位置開(kāi)關(guān)、傳感器等）控制部分輸出部分（接觸器、電磁閥、指示燈等）（由繼電器、觸點(diǎn)和硬接線組成）圖1-1繼電接觸式控制系統(tǒng)的組成在圖1-1中，輸入部分是由各種輸入設(shè)備，如按鈕、位置開(kāi)關(guān)及傳感器等組成；控制部分是按照控制要求，由若干繼電器及觸點(diǎn)組成；輸出部分是由各種輸出設(shè)備，如接觸器、電磁閥、指示燈等執(zhí)行部件組成。繼電接觸式控制系統(tǒng)根據(jù)操作指令及被控對(duì)象發(fā)出的信號(hào)，由控制電路按規(guī)定的動(dòng)作要求決定執(zhí)行什么動(dòng)作或動(dòng)作順序，然后驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種操作功能。繼電接觸式控制系統(tǒng)缺點(diǎn)是：接線復(fù)雜、靈活性差、工作頻率低、可靠性差、觸點(diǎn)易損壞。1.1.2繼電接觸控制基本控制電路下面僅介紹繼電接觸控制常用的電動(dòng)機(jī)自鎖單向起動(dòng)控制和電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制電路。1.三相異步電動(dòng)機(jī)自鎖單向起動(dòng)控制電路異步電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性高、易于維護(hù)、不受使用場(chǎng)所限制，廣泛應(yīng)用于廠礦企業(yè)、科研生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、娛樂(lè)生活等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程和工藝需求，本節(jié)所介紹的項(xiàng)目實(shí)例功能要求如下。1）對(duì)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停止、自鎖保護(hù)控制。2）電動(dòng)機(jī)實(shí)施過(guò)載保護(hù)、失電保護(hù)及短路保護(hù)等方面的控制。實(shí)現(xiàn)以上功能的三相異步電動(dòng)機(jī)自鎖單向起動(dòng)控制系統(tǒng)電路如圖1-2所示，這也是電氣控制系統(tǒng)中最典型電路之一。FU2MFU2M3～FRKMSB2SB1KMKMFRL1L2L3QF1QF2a）b）圖1-2電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制電路a）原理圖b）電路實(shí)物接線圖1）電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制電路構(gòu)成電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制系統(tǒng)由主電路和繼電控制電路組成。（1）主電路。主電路由三相電源、電動(dòng)機(jī)M、熱繼電器FR、接觸器（控制電路的輸出部分）KM的主常開(kāi)觸點(diǎn)、三極低壓斷路器QF1及熔斷器FU1構(gòu)成。（2）繼電控制電路的輸入控制部分由漏電保護(hù)斷路器QF2、熔斷器FU2、常開(kāi)按鈕SB1（起動(dòng)控制）、常閉按鈕SB2（停止控制）及熱繼電器常閉觸點(diǎn)FR（串聯(lián)電路）保護(hù)組成；輸出控制部分由接觸器KM輔助常開(kāi)觸點(diǎn)及它的線圈組成（注意：本例控制電路工作電壓為兩相電壓AC380V），接觸器KM的主常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的控制。2）電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制電路工作原理電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制電路工作原理如下。（1）控制線路起動(dòng)時(shí)，合上QF1，主電路引入三相電源L1-L2-L3。（2）合上QF2，控制電路引入L1-L3相電源，當(dāng)按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈通電，其常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源開(kāi)始全起動(dòng)，同時(shí)接觸器KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這樣當(dāng)松開(kāi)起動(dòng)按鈕SB1后，接觸器KM線圈仍能通過(guò)其輔助觸點(diǎn)通電并保持吸合狀態(tài)。這種依靠接觸器本身輔助觸點(diǎn)使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖，起自鎖作用的觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。（3）按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈失電，則其主觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)三相電源，電動(dòng)機(jī)M自動(dòng)停止，同時(shí)接觸器KM自鎖觸點(diǎn)也斷開(kāi)，控制回路解除自鎖，KM斷電。松開(kāi)停止按鈕SB2，控制電路又回到起動(dòng)前的狀態(tài)。3）電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制電路保護(hù)環(huán)節(jié)由于在生產(chǎn)運(yùn)行中會(huì)有很多無(wú)法預(yù)測(cè)的情況出現(xiàn)，因此為了工業(yè)生產(chǎn)能夠安全、順利的進(jìn)行，減少生產(chǎn)事故造成的損失，有必要在電路中設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)環(huán)節(jié)。電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制線路的保護(hù)環(huán)節(jié)及功能如下。（1）短路保護(hù)。低壓斷路器QF1（或熔斷器FU1）和QF2（或熔斷器FU2）分別對(duì)主電路和控制電路實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，低壓斷路器立即切斷電路，停止對(duì)電路的供電。（2）過(guò)載保護(hù)。熱繼電器FR對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，當(dāng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)一定范圍且一定時(shí)間后，F(xiàn)R觸點(diǎn)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)供電回路。（3）漏電保護(hù)。在控制電路發(fā)生漏電故障時(shí)，如果漏電保護(hù)斷路器QF2工作十分可靠，控制電路通過(guò)漏電保護(hù)斷路器切斷電路，實(shí)施保護(hù)。（4）欠壓、失壓保護(hù)。交流接觸器KM還具有欠壓、失壓保護(hù)功能，即當(dāng)電源電壓過(guò)低或電源斷電時(shí)，KM自動(dòng)復(fù)位，電動(dòng)機(jī)停止工作。在KM復(fù)位后，即便電源電壓恢復(fù)正常狀態(tài)，電路也不能自恢復(fù)起動(dòng)，必須重新按下起動(dòng)按鈕電動(dòng)機(jī)才能重新起動(dòng)。2.電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制電路1）電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制電路組成圖1-3所示電路為電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的典型電路之一。圖1-3電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電路2）電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電路工作原理電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電路工作原理如下。按下電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源開(kāi)始全起動(dòng)，同時(shí)接觸器KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖；按下停止按鈕SB1，KM1斷電，電動(dòng)機(jī)停止工作；按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB3，接觸器KM2通電自鎖，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)。3）電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電路保護(hù)環(huán)節(jié)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電路除了具有短路保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)、欠壓及失壓保護(hù)外，為了防止由于誤操作而引起相間短路，在控制線路中加入接觸器觸點(diǎn)KM1、KM2互鎖及按鈕SB2、SB3互鎖保護(hù)環(huán)節(jié)。1.1.3繼電控制電路電氣元件選擇原則電路原理圖設(shè)計(jì)完成后，依照設(shè)計(jì)電路選擇所需電器元件，一般情況下的選擇原則如下。（1）自動(dòng)開(kāi)關(guān)的選擇（2）熔斷器的選擇。（3）接觸器的選擇。（4）時(shí)間繼電器的選擇。（5）熱繼電器的選擇。1.2PLC概述通俗地說(shuō)，PLC就是專用的、便于擴(kuò)充的計(jì)算機(jī)控制裝置。1987年國(guó)際電工委員會(huì)(InternationalElectricalCommittee，IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原理設(shè)計(jì)?！?.2.1PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、特點(diǎn)及分類1.PLC的產(chǎn)生和發(fā)展PLC問(wèn)世以前，人們主要利用繼電接觸式控制系統(tǒng)控制工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC得到了迅猛發(fā)展，使PLC在各個(gè)方面都有了新的突破，不僅功能增強(qiáng)，體積、功耗減小，成本下降，可靠性提高，而且在遠(yuǎn)程控制，網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)圖像處理等方面也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，世界各國(guó)的一些著名的電氣工廠幾乎都在生產(chǎn)PLC裝置。PLC已作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控及自動(dòng)化裝置的主導(dǎo)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著改革開(kāi)放和建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的強(qiáng)盡需求，PLC的應(yīng)用在我國(guó)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。在改造傳統(tǒng)設(shè)備、設(shè)計(jì)新的控制設(shè)備產(chǎn)品及生產(chǎn)過(guò)程工控系統(tǒng)中，PLC的應(yīng)用逐年增多，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，PLC已發(fā)展到現(xiàn)在的以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PC，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理。PLC技術(shù)已非常成熟，不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測(cè)更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O、通信網(wǎng)絡(luò)及圖象顯示的多技術(shù)融合，PLC在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，PLC已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的主要控制裝置。PLC的應(yīng)用特點(diǎn)PLC作為一種新型、專用的工業(yè)控制裝置，其自身有著其他控制設(shè)備不可替代的特點(diǎn)。1）編程方法簡(jiǎn)單、易學(xué)2）功能強(qiáng)、性能價(jià)比高3）硬件配套齊全、線路連接方便、適應(yīng)性強(qiáng)4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)是PLC最突出的特點(diǎn)之一。（1）PLC的I/O通道均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間在電氣上隔離，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響。（2）對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾；對(duì)CPU等重要部件采用優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾。（3）PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。（4）PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起的故障。另外，在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等也都有精確的考慮。因此，PLC與其一般控制系統(tǒng)比較，具有更高的可靠性和很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于具有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并能持續(xù)正常工作。PLC平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)，使用壽命可達(dá)10年以上。5）通信方便、便于實(shí)現(xiàn)組態(tài)監(jiān)控6）體積小、功耗低7）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小8）維護(hù)方便工作量小PLC的分類PLC的形式有多種，功能也不盡相同，對(duì)PLC進(jìn)行分類時(shí)，一般按照以下原則分類：1）按硬件結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)形式的不同，可大致將PLC分為整體式和模塊式。（1）整體式PLC小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)，如西門子S7-200系列、S7-200系列PLC的替代產(chǎn)品S7-200SMART及S7-1200PLC等。（2）模塊式PLC模塊式PLC由機(jī)架和具有各種不同功能的模塊組成。各模塊可直接掛接在機(jī)架上，模塊之間則通過(guò)背板總線連接起來(lái)。大、中型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)形式，如西門子S7-300系列、S7-400系列。2）按功能和I/O點(diǎn)數(shù)分類根據(jù)PLC的功能強(qiáng)弱不同，可將PLC分為小型、中型機(jī)和大型機(jī)三類。目前，國(guó)外的S7-200PLC生產(chǎn)線已經(jīng)停產(chǎn)，但在我國(guó)及一些發(fā)展中國(guó)家，中小型控制系統(tǒng)應(yīng)用特別廣泛，S7-200CN系列PLC由于價(jià)格便宜、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單及操作方便，仍然占有很大的市場(chǎng)保有量。1.2.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC不僅能替代繼電系統(tǒng)控制，還能用來(lái)解決模擬量閉環(huán)控制及較復(fù)雜的計(jì)算和通信問(wèn)題。PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用比例越來(lái)越大，當(dāng)前已處于自動(dòng)化控制設(shè)備的領(lǐng)先地位。1.開(kāi)關(guān)量的邏輯控制2.運(yùn)動(dòng)控制3.閉環(huán)過(guò)程控制4.數(shù)據(jù)處理5.聯(lián)機(jī)通訊6.現(xiàn)場(chǎng)總線型PLC1.2.3從繼電接觸控制到PLC控制前已述及，繼電接觸式控制系統(tǒng)，主要由輸入部分（開(kāi)關(guān)等）、輸出部分（接觸器等）和控制部分（繼電器及觸點(diǎn)）組成。對(duì)于各種不同要求的控制功能，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制電路。PLC控制系統(tǒng)主要組成也由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖1-4所示。被控對(duì)象被控對(duì)象輸入部分控制部分(PLC)（由用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，也稱由"軟件繼電器"、"軟觸點(diǎn)"和"軟接線"組成）輸出部分（接觸器、電磁閥、指示燈等）（按鈕、位置開(kāi)關(guān)、傳感器等）圖1-4PLC控制系統(tǒng)的組成從圖1-4中可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和繼電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但其控制部分則采用了“可編程”的PLC，而不是實(shí)際的繼電器線路。因此，在硬件電路基本不變的情況下，PLC控制系統(tǒng)可以方便地通過(guò)改變用戶程序，以實(shí)現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了繼電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問(wèn)題。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過(guò)程控制等復(fù)雜的控制功能。PLC控制與繼電器控制的主要區(qū)別如下。1.組成器件不同繼電器控制系統(tǒng)由許多真正的硬件繼電器組成，而PLC控制系統(tǒng)由許多所謂的“軟繼電器（簡(jiǎn)稱元件）”組成。這些“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的每一位觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”。2.觸點(diǎn)數(shù)量不同硬件繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，用于控制的繼電器的觸點(diǎn)一般只有4~8對(duì)，而PLC中每只“軟繼電器”供編程使用的觸點(diǎn)數(shù)有無(wú)數(shù)多對(duì)。3.實(shí)施控制的方法不同在繼電器控制線路中，通過(guò)各種繼電器之間的硬接線來(lái)實(shí)現(xiàn)某種控制，由于其控制功能已經(jīng)包含在固定線路之間，因此它的功能專一、靈活性差；而PLC控制在輸入輸出硬件裝置基本不變的情況下，可以通過(guò)用戶編寫梯形圖程序（軟件功能）實(shí)現(xiàn)多種控制功能，使用方便、靈活多變。繼電器控制線路中，設(shè)置了許多制約關(guān)系的互鎖電路，以達(dá)到提高安全性和節(jié)約繼電器觸點(diǎn)的要求；而在梯形圖中，因?yàn)椴捎昧藪呙韫ぷ鞣绞?，不存在幾個(gè)支路并列工作的因素，此外，軟件編程也可將互鎖條件編制進(jìn)去，大大簡(jiǎn)化了控制電路設(shè)計(jì)工藝。4.工作方式不同繼電器控制系統(tǒng)采用硬邏輯的并行工作方式，繼電器線圈通電或斷電，都會(huì)使該繼電器的所有常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)立刻動(dòng)作；而PLC采用循環(huán)掃描工作方式（串行工作方式），如果某個(gè)軟繼電器的線圈被接通或斷開(kāi)，其觸點(diǎn)只有等到掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。1.2.4PLC掃描工作方式PLC是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行多種操作。但CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作（串行工作）方式，每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行，這種串行工作過(guò)程稱為PLC的掃描工作方式。由于CPU的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來(lái)看，PLC的輸出結(jié)果似乎是同時(shí)完成的。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時(shí)，掃描是從程序第一條指令開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。1.內(nèi)部處理階段在內(nèi)部處理階段，進(jìn)行PLC自檢，對(duì)監(jiān)視定時(shí)器（WDT）復(fù)位以及完成其它一些內(nèi)部處理工作。2.通信服務(wù)階段在通信服務(wù)階段，PLC與其它智能裝置實(shí)現(xiàn)通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，以及更新編程器的顯示內(nèi)容等。當(dāng)PLC處于停止（STOP）狀態(tài)時(shí)，只完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作；當(dāng)PLC處于運(yùn)行（RUN）狀態(tài)時(shí)，除完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作外，還要完成輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新工作。上電開(kāi)始上電開(kāi)始CPU運(yùn)行方式內(nèi)部處理通信服務(wù)輸入采樣程序執(zhí)行輸出處理RUN方式STOP方式圖1-5掃描過(guò)程示意圖3.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描工作方式按順序?qū)λ休斎攵说妮斎霠顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入刷新輸入映像寄存器中，接著進(jìn)入程序處理階段。既使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，輸入映像寄存器只有在下一個(gè)掃描周期的輸入狀態(tài)采樣后才能被刷新。4.程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。若程序用梯形圖來(lái)表示，則總是按先上后下，先左后右的順序進(jìn)行；當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序是否跳轉(zhuǎn)；當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀出，根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對(duì)于元件映像寄存器來(lái)說(shuō)，其內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的過(guò)程而變化。5.輸出處理階段當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后，進(jìn)入輸出處理階段。在這一階段里，PLC將輸出映像寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。1.3PLC系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)PLC是一種以微處理器（CPU）為核心，專門為工業(yè)環(huán)境下的電氣自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)控制裝置。PLC比普通計(jì)算機(jī)有著更強(qiáng)的I/O接口能力，更適用于工業(yè)控制要求的編程語(yǔ)言和優(yōu)良的抗干擾能力。1.3.1PLC硬件結(jié)構(gòu)PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路，通信接口主要用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備。對(duì)于整體式PLC，其組成框圖如圖1-6所示；而模塊式PLC，其組成框圖如圖1-7所示。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。圖1-6整體式PLC組成框圖主機(jī)CPU主機(jī)CPU通信模塊輸入模塊輸出模塊智能I/O模塊總線編程器或PC機(jī)上位機(jī)或者工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)圖1-7模塊式PLC組成框圖盡管整體式PLC與模塊式的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對(duì)PLC主要組成部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。1）CPUCPU是PLC的核心，PLC中所配置的CPU隨機(jī)型不同而不同。在實(shí)際應(yīng)用中，小型PLC大多采用通用微處理器或單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；而大型PLC大多采用高速位片式微處理器。目前，小型PLC多為單CPU系統(tǒng)，而大、中型PLC則多為雙CPU系統(tǒng)。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，其中一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于實(shí)現(xiàn)與編程器連接、監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器和掃描時(shí)間、處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的使用，提高了PLC的速度，使其能夠更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。在PLC中，CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。（1）接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。（2）診斷電源以及PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。（3）通過(guò)“輸入接口”接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中。（4）從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。（5）根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。2）存儲(chǔ)器PLC中的存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。常用的存儲(chǔ)器主要有可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM、PROM、EPROM與EEPROM）兩類。系統(tǒng)程序是用于完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，以及提供PLC運(yùn)行所需要的工作環(huán)境，由PLC制造廠家編寫的，直接固化到只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，不允許用戶進(jìn)行訪問(wèn)和修改。系統(tǒng)程序和PLC的硬件組成有關(guān)，直接影響到PLC的性能。工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)，一般將其存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。3）輸入/輸出單元輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間連接的部件。PLC通過(guò)輸入單元可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)，同時(shí)PLC也可通過(guò)輸出單元將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制的目的。4）通信接口為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，PLC配有各種通信接口。PLC通過(guò)這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、以及其它的PLC或計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。5）智能接口模塊6）編程裝置7）電源1.3.232572輸入輸出單元接口I/O單元內(nèi)部的接口電路具有電平轉(zhuǎn)換的功能，由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平多種多樣，而在PLC內(nèi)部，CPU處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，這種電平的差異要由I/O接口來(lái)完成轉(zhuǎn)換。I/O接口電路一般具有光電隔離和濾波功能，用來(lái)防止各種干擾信號(hào)和高電壓信號(hào)的進(jìn)入，以免影響設(shè)備的可靠性或造成設(shè)備的損壞。1）開(kāi)關(guān)量輸入單元接口常用的開(kāi)關(guān)量輸入單元按其使用的電源不同分直流輸入單元、交流輸入單元、交/直流輸入單元和傳感器輸入四種類型，其內(nèi)部接口電路原理及外部輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)接線如圖1-8所示。對(duì)于S7-200PLC，在接口應(yīng)用中應(yīng)該注意到下面幾個(gè)問(wèn)題。（1）允許為某些數(shù)字量輸入點(diǎn)選擇一個(gè)定義時(shí)延（可從0.2毫秒至12.8毫秒之間選擇）的輸入濾波器，可以通過(guò)編程軟件STEP7-Micro/WIN下的系統(tǒng)塊設(shè)置。通過(guò)設(shè)置輸入延時(shí)過(guò)濾數(shù)字量輸入信號(hào)。因此，輸入信號(hào)必須在時(shí)延期限內(nèi)保持不變，才能被認(rèn)為有效。默認(rèn)濾波器時(shí)間是6.4毫秒。（2）COM端為各輸入點(diǎn)的內(nèi)部輸入電路的公共端，在S7-200中，使用符號(hào)1M或2M表示。（3）直流輸入可以采用S7-200PLC內(nèi)部的DC24V直接供電，輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)可以是普通按鈕、行程開(kāi)關(guān)、繼電器或信號(hào)報(bào)警等觸頭產(chǎn)生。2）開(kāi)關(guān)量輸出單元接口常用的開(kāi)關(guān)量輸出單元按輸出開(kāi)關(guān)器件不同有三種類型：繼電器輸出單元、晶體管輸出單元和雙向晶閘管輸出單元。繼電器輸出單元可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載，但其響應(yīng)速度慢，適用于動(dòng)作頻率低的負(fù)載；而晶體管輸出單元和雙向晶閘管輸出單元的響應(yīng)速度快，工作頻率高，前者僅用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，后者多用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。1.3.3軟件組成PLC的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)軟件是PLC制造商編制的，并固化在PLC內(nèi)部PROM或EPROM中，隨產(chǎn)品一起提供給用戶的，用于控制PLC自身的運(yùn)行；用戶程序是由使用者編制、用于控制被控裝置運(yùn)行的程序。1．系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件又分為系統(tǒng)管理程序、編程軟件和標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)。（1）系統(tǒng)管理程序是系統(tǒng)軟件最重要的部分，是PLC運(yùn)行的主管，具有運(yùn)行管理、存儲(chǔ)空間管理、時(shí)間控制和系統(tǒng)自檢等功能。其中，存儲(chǔ)空間管理是指生成用戶程序運(yùn)行環(huán)境，規(guī)定輸入/輸出、內(nèi)部參數(shù)的存儲(chǔ)地址及大小等；時(shí)間控制主要是對(duì)PLC的輸入采樣、運(yùn)算、輸出處理、內(nèi)部處理和通信等工作的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)掃描運(yùn)行的時(shí)間管理；系統(tǒng)自檢是對(duì)PLC的各部分進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，及時(shí)報(bào)錯(cuò)和警戒運(yùn)行時(shí)鐘等，確保各部分能正常有效地工作。（2）編程軟件是一種用于編寫應(yīng)用程序的工具，具有編輯、編譯、檢查、修改等功能。常見(jiàn)的西門子編程軟件有S7-200PLC的Step7-Micro/WIN、S7-200升級(jí)版S7-200SMARTPLC的STEP7-Micro/WINSMART、新一代升級(jí)版TIA博途中的STEP7Basic（S7-1200PLC）及WinCC組態(tài)編程等。（3）標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)是由許多獨(dú)立的程序塊組成，包括輸入、輸出、通信等特殊運(yùn)算和處理程序，如信息讀寫程序等，各個(gè)程序塊能實(shí)現(xiàn)不同的功能，PLC的各種具體工作都是由這部分程序完成的。2.用戶程序用戶程序是指用戶根據(jù)工藝生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，按照所使用PLC所規(guī)定的編程語(yǔ)言或指令而編寫的應(yīng)用程序。用戶程序除了PLC的控制邏輯程序外，對(duì)于需要操作界面的系統(tǒng)還包括界面應(yīng)用程序。1.4從一個(gè)簡(jiǎn)單示例看PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程本章通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用示例，讓讀者初步了解PLC的應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程。1.控制要求控制要求如下。（1）用S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停止、自鎖保護(hù)、過(guò)載保護(hù)的控制。（2）按下輸入控制起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)，按下輸入控制停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。（3）利用熱繼電器常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。2.PLC電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)控制要求，PLC三相異步電動(dòng)機(jī)自鎖控制系統(tǒng)如圖1-10所示。圖1-10a為主電路，由電動(dòng)機(jī)M、熱繼電器FR、接觸器（輸出部分）KM的主常開(kāi)觸點(diǎn)、熔斷器FU1刀開(kāi)關(guān)QS構(gòu)成；圖圖1-10b為控制電路，由S7-200PLC控制器，起動(dòng)按鈕SB1（輸入部分）、停止按鈕SB2（輸入部分）、接觸器KM（注意：本例控制線路接觸器線圈的工作電壓為DC24V）。SB1M3～FRSB1M3～FRKMFU1QSL3L2L1Q1.0I0.1I0.0KMSB2COMCOM24V24VPLCFRI0.2SB1圖1-10PLC三相異步電動(dòng)機(jī)自鎖控制系統(tǒng)a）主電路b）控制電路3.PLC電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理圖1-10b所示為PLC電動(dòng)機(jī)自鎖起動(dòng)控制電路，其工作原理如下。（1）控制線路起動(dòng)時(shí)，合上刀開(kāi)關(guān)QS，主電路引入三相電源。（2）PLC控制電路只需要連接輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)（I0.0、I0.1、I0.2）輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)（Q1.0）即可，PLC執(zhí)行相應(yīng)的控制程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器KM的自鎖控制。（3）當(dāng)按下起動(dòng)按鈕SB1，24V直流電源通過(guò)PLC輸入端口I0.0形成回路，置PLC內(nèi)部的輸入軟繼電器I0.0為ON，其軟常開(kāi)觸點(diǎn)I0.0導(dǎo)通；由于按鈕SB2原狀態(tài)是閉合的，故軟輸入軟繼電器I0.1為ON，其軟常開(kāi)觸點(diǎn)I0.1也是導(dǎo)通的，因此，PLC內(nèi)部的輸出繼電器Q1.0得電為ON，其內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，24V直流電源通過(guò)內(nèi)部觸點(diǎn)使接觸器KM線圈形成通電回路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖功能；KM線圈得電時(shí)，其常開(kāi)主觸點(diǎn)KM閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源開(kāi)始全起動(dòng)；（4）按下停止按鈕SB2，I0.1回路斷電，軟繼電器I0.1線圈失電，則其軟觸點(diǎn)斷開(kāi)，Q1.0失電為OFF，使接觸器KM線圈斷電，KM觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)三相電源，電動(dòng)機(jī)M自動(dòng)停止運(yùn)行，控制電路又回到起動(dòng)前的狀態(tài)。（5）熱繼電器FR對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，正常工作時(shí)，熱繼電器常閉觸點(diǎn)閉合，I0.2為ON，電路工作正常，當(dāng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)一定范圍時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，I0.2為OFF，切斷電動(dòng)機(jī)供電回路。（6）熔斷器FU1對(duì)主電路實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，電路同時(shí)具有欠壓、失壓保護(hù)。教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路教師自我介紹學(xué)生互動(dòng)小游戲，我和我的同學(xué)們解讀課前問(wèn)卷調(diào)查，提出問(wèn)題課程介紹由于本次課程是本門課程的第一次課，所以首先要給學(xué)生作課程介紹。這部分要介紹清楚本門課程在整個(gè)學(xué)科體系中的作用和地位，以及學(xué)習(xí)本門課程的要求。PLC的概述。對(duì)于對(duì)PLC沒(méi)有任何認(rèn)識(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，首先介紹PLC的定義，其次介紹PLC組成及在系統(tǒng)中的作用，最后對(duì)PLC的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行介紹。這部分內(nèi)容涉及到一些概念要力求給學(xué)生講清楚。PLC的應(yīng)用實(shí)例。學(xué)生第一次上課，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)PLC的了解，通過(guò)邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、機(jī)械加工的數(shù)控、機(jī)器人控制、多級(jí)控制等方面的一些具體的應(yīng)用實(shí)例讓學(xué)生從另一個(gè)側(cè)面來(lái)了解PLC。這部分內(nèi)容在制作講課用的PPT時(shí)采用大量的PLC的實(shí)物圖片，生活生產(chǎn)中的案例來(lái)說(shuō)明PLC的應(yīng)用。如何學(xué)習(xí)這門課程。這部分內(nèi)容結(jié)合了在本門課程的學(xué)習(xí)中往屆學(xué)生設(shè)計(jì)制作的一些項(xiàng)目，以及我自己在以往的教學(xué)工作中承擔(dān)的一些項(xiàng)目，讓學(xué)生明白學(xué)完本門課程可以達(dá)到一個(gè)什么要的程度。這部分內(nèi)容內(nèi)容在制作講課用的PPT時(shí)采用大量的實(shí)物圖片，視頻。思政內(nèi)容在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)PLC的廠家體現(xiàn)出來(lái)。2、教學(xué)手段和資源（1）視頻+圖片PLC實(shí)物圖片+結(jié)合PLC的工業(yè)應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)室的情況體現(xiàn)項(xiàng)目式教學(xué)（2）仿真PLC的仿真軟件（3）動(dòng)畫一些實(shí)際系統(tǒng)的工作視頻（4）互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)資料查詢（5）超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)利用平臺(tái)完成課后作業(yè)、測(cè)試和主題討論3.教學(xué)過(guò)程教學(xué)流程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課程介紹課程性質(zhì)、教材、學(xué)習(xí)要求、本課程解決的問(wèn)題老師運(yùn)用PPT講授，并在講授種通過(guò)大量應(yīng)用實(shí)例的圖片來(lái)說(shuō)明PLC的應(yīng)用。仔細(xì)聆聽(tīng)，討論，分析問(wèn)題，回答問(wèn)題課程導(dǎo)入PLC在哪些地方有應(yīng)用？老師提問(wèn)，引起學(xué)生的思考思考、討論，回答老師的提問(wèn)。知識(shí)學(xué)習(xí)1（本次課重點(diǎn)難點(diǎn)）PLC概述1.什么是PLC2.PLC的組成3.PLC的產(chǎn)生及發(fā)展4.主要生產(chǎn)廠商及產(chǎn)品1.老師運(yùn)用PPT講授，并在講授過(guò)程中提問(wèn)。這是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)。仔細(xì)聆聽(tīng)，討論、回答老師的提問(wèn)。知識(shí)學(xué)習(xí)2（本次課重點(diǎn)）PLC的應(yīng)用1.應(yīng)用場(chǎng)合及實(shí)例2.發(fā)展趨勢(shì)1.老師運(yùn)用PPT講授，并在講授過(guò)程中提問(wèn)。仔細(xì)聆聽(tīng)，討論、載學(xué)習(xí)通回答老師的提問(wèn)?？偨Y(jié)本節(jié)課內(nèi)容總結(jié)根據(jù)所講的內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)總結(jié)。仔細(xì)聆聽(tīng)并思考教學(xué)后記周次第2周授課時(shí)間章節(jié)名稱第2章S7-200系列PLC硬件及編程資源2-1S7-200系列PLC及升級(jí)版2-2S7-200PLC硬件系統(tǒng)配置2-3I/O編址及外部端口接線2-4S7-200PLC內(nèi)部編程資源2-5S7-200SMARTPLC系統(tǒng)配置授課方式理論課（√）、實(shí)驗(yàn)課（）上機(jī)（）、其他方式（）教學(xué)時(shí)數(shù)4學(xué)時(shí)教學(xué)目的和要求1.知識(shí)與技能：1.了解S7-200PLC和S7-200SMARTPLC的硬件系統(tǒng)配置及其區(qū)別。2.了解S7-200系列PLC的內(nèi)部編程資源。3.掌握S7-200系列PLC的工作原理。2.過(guò)程與方法：以學(xué)生為主體，組織課堂活動(dòng)，增加學(xué)生課堂參與度與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；通過(guò)討論分析，從理論聯(lián)系實(shí)際的角度來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題。3.情感目標(biāo)：學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)了解一些PLC在工程中的應(yīng)用、低壓電器設(shè)備的相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：PLC的硬件系統(tǒng)配置、編程資源和工作原理。2、難點(diǎn)：PLC的工作原理。教學(xué)方法選擇以下方面：教師講授（√），課堂討論（√），多媒體教學(xué)（√），提問(wèn)式教學(xué)（√）討論練習(xí)作業(yè)作業(yè)：學(xué)習(xí)通完成作業(yè)教研室主任審批意見(jiàn)教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)(可附另頁(yè))S7-200系列PLC及升級(jí)版S7-200系列PLC是西門子公司生產(chǎn)的一種超小型可編程邏輯控制器。2.1.1S7-200PLCS7-200PLC設(shè)計(jì)緊湊，使用方便、應(yīng)用靈活、性價(jià)比高，具有良好的可擴(kuò)展性及強(qiáng)大的指令集，能夠比較完美地滿足多種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及小規(guī)模控制系統(tǒng)的需求，可以作為獨(dú)立的控制器模塊廣泛應(yīng)用在各類自動(dòng)控制及集散化控制系統(tǒng)中。2.1.2S7-200SMARTPLCS7-200SMARTPLC是西門子公司推出的S7-200PLC的升級(jí)產(chǎn)品，其指令系統(tǒng)與S7-200PLC基本相同，但其編程資源和功能大大增加，集成了強(qiáng)大的以太網(wǎng)功能，可以覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域。2.1.3S7-1200PLCS7-1200PLC是S7-200的新一代升級(jí)產(chǎn)品，涵蓋了S7-200的原有功能并增加了許多特殊功能，可以提供多種智能模塊，具有非常強(qiáng)大的通信功能，可以滿足比較復(fù)雜及更廣泛控制領(lǐng)域的應(yīng)用。2.2S7-200PLC硬件系統(tǒng)配置S7-200PLC（簡(jiǎn)稱S7-200）適用于各種場(chǎng)合中的監(jiān)測(cè)及系統(tǒng)自動(dòng)控制，具有極高的可靠性、極其豐富的指令集、強(qiáng)大的通信能力和豐富的擴(kuò)展模塊，便捷的操作特性易于用戶掌握。2.2.1S7-200PLC的硬件構(gòu)成和性能特點(diǎn)1．硬件系統(tǒng)構(gòu)成S7-200PLC硬件系統(tǒng)主要包括CPU主機(jī)模塊、擴(kuò)展模塊、功能模塊、相關(guān)設(shè)備以及編程工具，其系統(tǒng)組成如圖2-1所示，S7-200CNCPU其硬件特點(diǎn)如圖2-2所示。CPUCPU主機(jī)相關(guān)設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備TD200W顯示器其他設(shè)備觸摸屏編程工具工業(yè)軟件功能模塊擴(kuò)展模塊圖2-1S7-200PLC系統(tǒng)組成S7-200PLC硬件特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面。1）CPU主機(jī)具有增強(qiáng)的內(nèi)置集成功能CPU主機(jī)是PLC最基本的單元模塊，是PLC的主要組成部分，包括CPU、存儲(chǔ)器、基本I/O點(diǎn)和電源等，內(nèi)置功能強(qiáng)大。CPU主機(jī)實(shí)際就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。2）增強(qiáng)的擴(kuò)展模塊特性主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根據(jù)需要使用各種I/O擴(kuò)展模塊。如數(shù)字?jǐn)U展模塊EM223-24VDC支持32個(gè)輸入/輸出和32個(gè)輸入/繼電器輸出；模擬量EM235擴(kuò)展模塊組合的模擬量為4輸入/1輸出。3）增強(qiáng)的編程軟件包STEP7-Micro/WINV4.0編程軟件能支持MicrosoftVista等操作系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)通訊設(shè)置也作了改進(jìn)，如果STEP7-Micro/WINV4.0第一次啟動(dòng)時(shí)檢測(cè)到USB電纜，就會(huì)自動(dòng)選擇USB通訊方式。4）相關(guān)設(shè)備配備齊全為充分和方便利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開(kāi)發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。為更好地管理和使用這些設(shè)備，開(kāi)發(fā)了與之相配套的程序，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口軟件等構(gòu)成。2．S7-200性能特點(diǎn)S7-200性能特點(diǎn)主要表現(xiàn)如下。1）立即讀寫I/O點(diǎn)S7-200的指令集提供了立即讀寫物理I/O點(diǎn)的指令，用戶可以在程序中立即讀寫I/O點(diǎn)，而不受PLC循環(huán)掃描工作方式的影響。2）提供高速I/Ｏ點(diǎn)S7-200具有集成的高速計(jì)數(shù)功能，能夠?qū)ν獠扛咚偈录?jì)數(shù)而不會(huì)影響S7-200的性能。這些高速計(jì)數(shù)器都有專用的輸入點(diǎn)作為時(shí)鐘、方向控制、復(fù)位端、啟動(dòng)端等功能輸入；S7-200還支持高速脈沖輸出功能，其輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1可形成高速脈沖串（PTO）或脈寬調(diào)制（PWM）控制信號(hào)。3）對(duì)數(shù)字量輸入加濾波器S7-200允許用戶為某些或者全部本機(jī)數(shù)字量輸入點(diǎn)選擇輸入濾波器，并可以對(duì)濾波器定義0.2ms～12.8ms的延遲時(shí)間，系統(tǒng)默認(rèn)的延遲時(shí)間為6.4ms。該延遲時(shí)間能濾除輸入雜波，從而減小輸入狀態(tài)發(fā)生意外改變的可能。輸入濾波器是系統(tǒng)塊的一部分，它需要通過(guò)編程軟件下載并儲(chǔ)存在S7-200CPU中。4）對(duì)模擬量輸入加濾波器S7-200允許用戶對(duì)每一路模擬量輸入選擇軟件濾波器，濾波值是多個(gè)模擬量輸入采樣值的平均值。濾波器具有快速相應(yīng)的特點(diǎn)，可以反映信號(hào)的快速變換，系統(tǒng)默認(rèn)為對(duì)所有模擬量輸入進(jìn)行濾波配置。5）設(shè)置停止模式下的數(shù)字量/模擬量輸出狀態(tài)S7-200輸出表可以用來(lái)設(shè)置數(shù)字量/模擬量的輸出狀態(tài)，用于指明在從運(yùn)行模式進(jìn)入停止模式后，是將已知值傳送至數(shù)字量/模擬量輸出點(diǎn)，還是使輸出保持停止模式之前的狀態(tài)。輸出表是系統(tǒng)塊的一部分，它需要通過(guò)編程軟件下載并儲(chǔ)存在S7-200CPU中。6）捕捉窄脈沖S7-200為每個(gè)本機(jī)數(shù)字量輸入提供脈沖捕捉功能，該功能允許PLC捕捉到持續(xù)時(shí)間很短的高電平脈沖或者低電平脈沖。當(dāng)一個(gè)輸入設(shè)置了脈沖捕捉功能，輸入端的狀態(tài)變換就被鎖存一直保持到下一個(gè)掃描循環(huán)刷新，這樣就能確保一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的脈沖被捕捉到，并一直保持到S7-200讀取該輸入點(diǎn)。7）設(shè)置掉電保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)S7-200允許用戶定義最多6個(gè)掉電保護(hù)區(qū)的地址范圍，變量存儲(chǔ)器V、位存儲(chǔ)器M、計(jì)數(shù)器C和定時(shí)器T。在缺省情況下，M存儲(chǔ)器的前14個(gè)字節(jié)是非保持的。對(duì)于定時(shí)器，只有保持型定時(shí)器TONR可以設(shè)為掉電保護(hù)。而且定時(shí)器和計(jì)數(shù)器只有當(dāng)前值可以保持，定時(shí)器位和計(jì)數(shù)器位是不能保持的。8）快速響應(yīng)中斷服務(wù)程序S7-200允許用戶在程序掃描周期中使用中斷，與中斷事件相關(guān)的中斷服務(wù)程序作為程序的一部分被保存。在正常的程序掃描周期中，有中斷請(qǐng)求就立即執(zhí)行中斷事件。在中斷優(yōu)先級(jí)相同的情況下，S7-200遵循“先來(lái)先服務(wù)”的原則來(lái)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。9）實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算操作S7-200PLC設(shè)置了PID回路指令，通過(guò)程序設(shè)置PID回路表參數(shù)，可以十分方便地通過(guò)執(zhí)行PID回路指令，對(duì)模擬量構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。10）提供模擬電位器S7-200提供有模擬電位器可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，位于模塊前蓋下面。調(diào)節(jié)電位器能增加/減小存于特殊存儲(chǔ)器中的值，這些只讀值在程序中可有很多功能，如更新定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，輸入或修改預(yù)置值、限定值等。11）提供四層口令保護(hù)S7-200所有型號(hào)都提供口令保護(hù)功能，用以限制對(duì)特殊功能的訪問(wèn)。對(duì)CPU功能及存儲(chǔ)器的訪問(wèn)權(quán)限是通過(guò)設(shè)置口令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。S7-200CPU提供了限制CPU訪問(wèn)功能的四個(gè)等級(jí)，若要進(jìn)行四個(gè)等級(jí)的訪問(wèn)，均需輸入正確的口令。2.2.2S7-200CPU模塊和技術(shù)指標(biāo)S7-200CPU22x系列PLC主機(jī)有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226五種不同結(jié)構(gòu)配制的CPU單元，供用戶根據(jù)不同需要選用。1．CPU模塊結(jié)構(gòu)S7-200的CPU模塊是一個(gè)功能強(qiáng)大的整體式PLC，它集成了一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源、輸入/輸出（I/O）若干端點(diǎn)（口）及RAM、EEPROM等，被封裝在一個(gè)緊湊的外殼內(nèi)。CPU模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入點(diǎn)用于從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào)，輸出點(diǎn)則負(fù)責(zé)輸出控制信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。CPU22x系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形示意圖，如圖2-3所示。前翻蓋：前翻蓋：模式選擇開(kāi)關(guān)模擬電位器擴(kuò)展端口輸入狀態(tài)指示燈端子下翻蓋終端接線端子排輸出狀態(tài)指示燈端子上翻蓋運(yùn)行狀態(tài)指示燈可選卡插槽：存儲(chǔ)卡、時(shí)鐘卡、電池卡等通訊接口：（CPU224XP、CPU226有兩個(gè)）圖2-3CPU22x系列PLC主機(jī)模塊外形功能示意圖S7-200PLC有RUN和STOP兩種工作模式，可由模式選擇開(kāi)關(guān)選擇。當(dāng)模式選擇開(kāi)關(guān)處于STOP位置時(shí)，不執(zhí)行程序但可以對(duì)其編寫程序；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于RUN位置時(shí)，PLC處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)不能對(duì)其編寫程序；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于TERM監(jiān)控狀態(tài)時(shí)，可以運(yùn)行程序也可以進(jìn)行讀/寫操作。擴(kuò)展端口用于連接擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。端子下翻蓋下面為輸入端子和傳感器電源端子，輸入端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由端子蓋上方的一排指示燈顯示，正常工作時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈被點(diǎn)亮。端子上翻蓋下面為輸出端子和PLC供電電源端子，輸出端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由端子蓋下方的一排指示燈顯示，正常工作時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈被點(diǎn)亮。運(yùn)行狀態(tài)指示燈用于顯示CPU所處的工作狀態(tài)。當(dāng)CPU處于STOP狀態(tài)（停機(jī)方式）或重新啟動(dòng)時(shí)，黃燈常量；當(dāng)CPU處于RUN狀態(tài)（運(yùn)行方式）時(shí)，綠燈常亮；當(dāng)CPU處于SF狀態(tài)（硬件故障或軟件錯(cuò)誤）時(shí)，紅燈常亮?？蛇x卡插槽可以插入存儲(chǔ)卡、時(shí)鐘卡、電池卡等，存儲(chǔ)器卡用來(lái)在沒(méi)有供電的情況下（不需要電池）保存用戶程序。通訊接口可以連接RS-485通信電纜，可以通過(guò)專用PPI通信電纜連接上位機(jī)（RS-232）或編程設(shè)備或文本顯示器或其它的CPU，實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)或者其他PLC之間的通訊。2.CPU模塊實(shí)物外形常用的S7-200PLCCPU模塊實(shí)物外形如圖2-4所示。圖2-4常用S7-200CPU實(shí)物模塊功能下面僅介紹S7-200常用的典型模塊。1）CPU224XPCNPLCCPU224XPCNPLC集成了14輸入/10輸出數(shù)字量I/O點(diǎn)、2輸入/1輸出模擬量I/O端口；22KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間間；6個(gè)獨(dú)立的100kHz高速計(jì)數(shù)器、2路獨(dú)立的100kHz高速脈沖輸出；具有實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算控制功能，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)；2個(gè)RS485通信編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊功能；內(nèi)置模擬量I/O、自整定PID、線性斜坡脈沖指令等功能。CPU224XPCNPLC可以連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展為168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O端口。CPU224XPCNPLC是具有強(qiáng)大控制能力的控制器。2）CPU226CNPLCCPU226CNPLC集成了24輸入/16輸出數(shù)字量I/O點(diǎn)、2輸入/1輸出模擬量I/O端口；26KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器、2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出；具有實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算控制功能，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)；2個(gè)RS485通信編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊功能。CPU226CNPLC可以連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展為248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O端口，CPU226CNPLC具有更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊，完全能夠適應(yīng)一些較復(fù)雜的中、小型控制系統(tǒng)。4．S7-200CPU技術(shù)指標(biāo)S7-200CPU的技術(shù)指標(biāo)如下。1）S7-200CPU電源技術(shù)規(guī)范CPU221~CPU226分別設(shè)定了DC24V和AC120~220V兩種電源供電模式。例如，CPU22xDC/DC/DC，其中第1個(gè)參數(shù)DC表示CPU工作供電為直流電源（20.4~28.8V），第2個(gè)DC表示輸入信號(hào)控制電壓為直流電源，第3個(gè)參數(shù)DC表示輸出控制電壓（負(fù)載的工作電源）為直流電源.。CPU直流供電如圖2-5-a所示。圖2-5CPU供電電源例如，CPU22xAC/DC/繼電器，其中第1個(gè)參數(shù)AC表示CPU工作供電為交流電源（AC85～265V），第2個(gè)DC表示輸入信號(hào)控制電壓為直流電源，第3個(gè)參數(shù)表示繼電器輸出，其觸頭控制負(fù)載的電壓可以為交、直流電源（電流<2A，電壓85～265V）。CPU交流供電如圖2-5-b所示。2）S7-200CPU單元技術(shù)指標(biāo)S7-200CPU單元技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2-1。5．存儲(chǔ)系統(tǒng)及功能1）硬件組成S7-200PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)由隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）構(gòu)成，CPU模塊內(nèi)部配備一定容量的RAM和EEPROM，其存儲(chǔ)容量以字節(jié)“B”為單位，如圖2-6所示。同時(shí)，CPU模塊支持可選的EEPROM存儲(chǔ)器卡。還增設(shè)了超級(jí)電容和電池模塊，用于長(zhǎng)時(shí)間保存RAM中的數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)可通過(guò)主機(jī)的超級(jí)電容存儲(chǔ)若干天；電池模塊可選，使用鋰電池模塊可使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間延長(zhǎng)到1～3年。2）程序存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)空間可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序由PLC產(chǎn)品設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)并由生產(chǎn)廠商固化在EEPROM中，對(duì)用戶不透明，它反映了PLC技術(shù)水平，它能夠智能化地管理和完成PLC規(guī)定的各種基本操作，用戶不能修改；用戶程序（在需要時(shí)含數(shù)據(jù)塊、CPU組態(tài)設(shè)置）是根據(jù)PLC用戶要求實(shí)現(xiàn)的特定功能而設(shè)計(jì)的程序。3）程序下載和上傳用戶程序、數(shù)據(jù)塊（可選）及CPU組態(tài)（可選）需要通過(guò)上位機(jī)編程下載到CPU存儲(chǔ)器RAM區(qū)，CPU會(huì)自動(dòng)地將其拷貝到EEPROM中，在存儲(chǔ)器RAM和EEPROM中互為映像空間，以利于長(zhǎng)期保存，以利于提高系統(tǒng)的可靠性。4）開(kāi)機(jī)恢復(fù)及掉電保持CPU上電后，將自動(dòng)從EEPROM中將用戶程序、數(shù)據(jù)及CPU配置恢復(fù)到RAM中，當(dāng)CPU模塊掉電時(shí)，如果在編程軟件中設(shè)置為保持，通用輔助存儲(chǔ)器M的前14個(gè)字節(jié)（MB0~MB13）數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在EEPROM中。2.2.3數(shù)字量輸入輸出（I/O）擴(kuò)展模塊可以通過(guò)數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊擴(kuò)展輸入輸出點(diǎn)，擴(kuò)展模塊外部連接示意圖如圖2-7所示。除CPU221外，其它CPU模塊均可配接一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展模塊，連接時(shí)CPU模塊放在軌道左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊依次相連，形成擴(kuò)展I/0鏈，擴(kuò)展模塊實(shí)物如圖2-8所示。2.2.4模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊在工業(yè)控制過(guò)程中，常需要對(duì)一些模擬量（連續(xù)變化的物理量）實(shí)現(xiàn)輸入或輸出控制，如溫度、壓力、流量等都是模擬輸入量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、晶閘管調(diào)速裝置和變頻器等）也要求PLC輸出模擬信號(hào)。在模擬信號(hào)輸入時(shí)，必須將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能夠接受的數(shù)字信號(hào)，即進(jìn)行模/數(shù)（A-D）轉(zhuǎn)換；在模擬信號(hào)輸出時(shí)，必須將CPU輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，即進(jìn)行數(shù)/模（D-A）轉(zhuǎn)換。2.2.5熱電偶、熱電阻輸入擴(kuò)展模塊1.熱電偶輸入擴(kuò)展模塊S7-200PLC的EM231熱電偶擴(kuò)展模塊直接以熱電偶輸出的電勢(shì)作為輸入信號(hào)，進(jìn)行A-D轉(zhuǎn)換后輸入給PLC，可以實(shí)現(xiàn)4路熱電偶輸入。該模塊具有冷端補(bǔ)償電路，可用于J、K、E、N、S和R型熱電偶，可通過(guò)模塊下方的DIP開(kāi)關(guān)來(lái)選擇熱電偶的類型、斷線檢查、測(cè)量單位、冷端補(bǔ)償?shù)裙δ堋?.熱電阻輸入擴(kuò)展模塊S7-200PLC的EM231熱電阻輸入擴(kuò)展模塊提供了與多種熱電阻的連接口，通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)來(lái)選擇熱電阻的類型、接線方式、測(cè)量單位和開(kāi)路故障的方向可以實(shí)現(xiàn)2路熱電阻輸入。所有連接到擴(kuò)展模塊上的熱電阻必須是同一類型。熱電阻傳感器與EM231熱電阻控制模塊連接方式有2線、3線、4線3種，后兩種主要是為了消除連接導(dǎo)線引起的測(cè)量誤差，4線方式精度最高，一般情況下使用3線方式即可滿足測(cè)量要求?？梢酝ㄟ^(guò)DIP開(kāi)關(guān)SW8（OFF為3線、ON為2線或4線）設(shè)置熱電阻連接方式。2.2.6網(wǎng)絡(luò)通信及其他控制模塊S7-200PLC除了前面介紹的常用模塊外，還配備了網(wǎng)絡(luò)通信、位置控制、稱重、文本顯示器及觸摸屏等擴(kuò)展模塊。2.3I/O編址及外部端口接線I/O端口是CPU與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的接口，本節(jié)主要介紹S7-200PLC的I/O端口編址及端口的外部接線。2.3.1模塊I/O端口編址CPU必須通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)從輸入端口獲取外部設(shè)備信息、從輸出端口對(duì)外部設(shè)備的控制功能。CPU是通過(guò)系統(tǒng)分配給各端口相應(yīng)的編址來(lái)訪問(wèn)輸入輸出端口的。2.3.2S7-200PLC模塊外部接線及注意事項(xiàng)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)首先需要建立PLC與外部輸入信號(hào)與輸出控制設(shè)備的接口電路，然后，才能面向I/O端口進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。因此，用戶必須掌握I/O點(diǎn)與外部設(shè)備的連接關(guān)系和配電要求。2.4S7-200PLC內(nèi)部編程資源2.4.1S7-200PLC編程軟元件編程軟元件是PLC（CPU）內(nèi)部具有不同功能的存儲(chǔ)器單元，每個(gè)單元都有唯一的地址，在編程時(shí)，用戶只需使用軟元件的符號(hào)地址即可。S7-200PLC根據(jù)軟元件的不同功能，分為輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等區(qū)域。PLC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)斷開(kāi)，所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器，這些軟繼電器的最大特點(diǎn)是其觸點(diǎn)可以無(wú)限次使用。2.4.2軟元件類型和功能1．輸入繼電器（I）輸入繼電器又稱輸入過(guò)程映象寄存器，一個(gè)輸入繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)PLC的輸入端子，用于接收外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制。輸入繼電器與輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)的連接及內(nèi)部等效電路，如圖2-21所示。2．輸出繼電器（Q）輸出繼電器又稱輸出過(guò)程映象寄存器，一個(gè)輸出繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)PLC的輸出端子，可以作為負(fù)載的控制信號(hào)。3．通用輔助繼電器（M）通用輔助繼電器（又稱位存儲(chǔ)區(qū)或內(nèi)部標(biāo)志位）在PLC中沒(méi)有輸入/輸出端子與之對(duì)應(yīng)，在邏輯運(yùn)算中只起到中間狀態(tài)的暫存作用，類似與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。通用輔助繼電器可以按位來(lái)存取數(shù)據(jù)，如M26.7。也可以按字節(jié)、字或雙字來(lái)存取數(shù)據(jù)，如MD20。4．特殊繼電器（SM）特殊繼電器的某些位（特殊標(biāo)志位）具有特殊功能或用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)變量、控制參數(shù)和信息，是用戶與系統(tǒng)程序之間的界面。用戶可以通過(guò)特殊標(biāo)志位來(lái)溝通PLC與被控制對(duì)象之間的信息。5．變量存儲(chǔ)器（V）變量存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)變量（可以被主程序、子程序和中斷程序等任何程序訪問(wèn)，也稱全局變量），可以存放程序執(zhí)行過(guò)程中數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果，如直接尋址位變量V1.0、字節(jié)變量VB10、字變量VW10、雙字變量VD10，它們的起始地址是相同的。6．局部變量存儲(chǔ)器（L）局部變量存儲(chǔ)器用來(lái)存放局部變量（局部變量只在特定的程序內(nèi)有效），可以用來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)或者子程序的傳遞參數(shù)。局步變量可以分配給主程序段、子程序段或中斷程序段，但不同程序段的局部存儲(chǔ)器是不能相互訪問(wèn)的。7．順序控制繼電器（S）PLC中也把順序控制繼電器稱為狀態(tài)器或狀態(tài)元件，是順序控制繼電器指令的重要元件，常與順序控制指令LSCR、SCRT、SCRE結(jié)合使用。8．定時(shí)器（T）定時(shí)器是PLC中常用的編程軟元件，主要用于累計(jì)時(shí)間的增量，其分辨率有1ms、10ms和100ms三種。定時(shí)器的工作過(guò)程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器類同，當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開(kāi)始累計(jì)時(shí)間增量（當(dāng)前值），當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。定時(shí)器地址格式如T37。9．計(jì)數(shù)器（C）計(jì)數(shù)器是用來(lái)累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始累計(jì)它的輸入端脈沖上升沿（正跳變）的次數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)動(dòng)作。計(jì)數(shù)器地址格式如C2410．累加器（AC）11．模擬量輸入/輸出映像寄存器（AI/AQ）模擬量輸入映像寄存器用以存放A-D轉(zhuǎn)換后輸入的16位的數(shù)字量，其地址格式為AIW[起始字節(jié)地址]，如：AIW2。12．高速計(jì)數(shù)器（HC）一般計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計(jì)數(shù)器可累計(jì)比CPU的掃描速度更快的事件。高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值是一個(gè)雙字長(zhǎng)（32位）的整數(shù)，且為只讀值。教學(xué)設(shè)計(jì)1.課程導(dǎo)入：采用奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式五環(huán)展示的控制，展開(kāi)主題討論，導(dǎo)入本次課程。2.課程討論通過(guò)課程討論讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)加深印象，并提高學(xué)生對(duì)課堂的參與度。在課堂教學(xué)中引入大量的實(shí)物圖片，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，即工程應(yīng)用型教學(xué)法正是教學(xué)科研努力的方向，這種工程應(yīng)用型的教學(xué)方法不僅對(duì)PLC這門課程的教學(xué)起著重要的作用，而且為工科學(xué)生進(jìn)行以后系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析打下工程基礎(chǔ)，也為他們的工程思想的建立、為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供了保障。思政元素：通過(guò)奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式視頻展示增加學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情，提高學(xué)生的民族自信；工匠精神：通過(guò)可編程邏輯控制器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)參數(shù)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)精神，用專業(yè)精神、職業(yè)精神和工匠精神引領(lǐng)大學(xué)生成長(zhǎng)成才。教學(xué)后記周次第3周授課時(shí)間章節(jié)名稱第3章S7-200系列PLC的基本指令及應(yīng)用3-1S7-200系列PLC編程環(huán)境及編程規(guī)約3-2位邏輯指令PLC硬件連接，編程環(huán)境及簡(jiǎn)單實(shí)例實(shí)驗(yàn)授課方式理論課（√）、實(shí)驗(yàn)課（√）上機(jī)（）、其他方式（）教學(xué)時(shí)數(shù)4學(xué)時(shí)教學(xué)目的和要求掌握S7-200基本邏輯指令。掌握PLC基本指令編程；理解PLC程序的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的方法及使用。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：S7-200基本邏輯指令，PLC基本指令編程2、難點(diǎn)：PLC基本指令的原理、功能及編程應(yīng)用。教學(xué)方法選擇以下方面：教師講授（√），課堂討論（√），多媒體教學(xué)（√），提問(wèn)式教學(xué)（√）討論練習(xí)作業(yè)作業(yè)：學(xué)習(xí)通完成作業(yè)教研室主任審批意見(jiàn)教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)(可附另頁(yè))3.1S7-200系列PLC編程環(huán)境及編程規(guī)約S7-200系列PLC的編程環(huán)境主要有STEP7-Mirco/WIN編程軟件和STEP7-Mirco/WINSMART編程軟件，用戶需要按編程軟件約定的編程規(guī)約進(jìn)行編程。3.1.1S7-200系列PLC編程軟件簡(jiǎn)介PLC應(yīng)用程序編輯、編譯和下載可以通過(guò)上位機(jī)（PC）運(yùn)行集成編程軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用S7-200PLC，首先要在PC上安裝STEP7-Mirco/WIN編程軟件；使用S7-200SMARTPLC，則需要在PC上安裝STEP7-Mirco/WINSMART編程軟件。STEP7-Mirco/WIN和STEP7-Mirco/WINSMART的指令格式基本相同，支持梯形圖LAD（Ladder）、語(yǔ)句表STL（StatementList）和功能塊圖（FunctionBlockDiagram）等編程語(yǔ)言來(lái)編制用戶程序，并且可以直接進(jìn)行顯示切換。其中，梯形圖和語(yǔ)句表是最基本、最常用的PLC編程語(yǔ)言，它們不僅支持結(jié)構(gòu)化編程方法，而且兩種編程語(yǔ)言可以相互轉(zhuǎn)化。用戶應(yīng)按照編程軟件規(guī)定的編程語(yǔ)言（指令格式）編寫PLC應(yīng)用程序?？梢詮腟TEP7-Micro/WIN中導(dǎo)出項(xiàng)目移植到STEP7-Micro/WINSMART，也可以在STEP7-Micro/WINSMART中直接打開(kāi)一個(gè)STEP7-Micro/WIN項(xiàng)目文件（.mwp）。編程軟件可以使用上位計(jì)算機(jī)作為圖形編程器，用于在線（聯(lián)機(jī)）或離線（脫機(jī)）開(kāi)發(fā)用戶程序，并可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7-Mirco/WIN和STEP7-Mirco/WINSMART編程軟件的使用方法見(jiàn)本書第9章。3.1.2S7-200系列PLC指令基本格式及編程規(guī)約 1.S7-200PLC指令基本格式在S7-200PLC程序設(shè)計(jì)中，常用的指令有梯形圖（以下簡(jiǎn)稱LAD）和語(yǔ)句表（以下簡(jiǎn)稱STL兩種表示方法。1）LAD指令基本格式LAD（梯形圖）指令是使用最廣泛的PLC圖形編程語(yǔ)言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖具有相似、直觀、易懂的優(yōu)點(diǎn)。LAD（梯形圖）指令使用類似于電氣控制形式的符號(hào)來(lái)描述指令要執(zhí)行的操作，以符號(hào)上的數(shù)據(jù)表示需要操作的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單LD位邏輯（開(kāi)關(guān)量）指令的梯形圖格式如圖3-1a所示，STEP7-Mirco/WIN編程環(huán)境梯形圖格式如圖3-1b所示，STEP7-Mirco/WINSMART編程環(huán)境梯形圖格式如圖3-1c所示。I0.1I0.1Q1.0a)b)c)圖3-1梯形圖指令格式在梯形圖中，為了便于理解和分析各個(gè)元器件間的輸入與輸出關(guān)系，可以假想為電路中某支路的概念電流，也稱作能流。因此，本書在描述指令的連接時(shí)，融入了“電路”的概念。例如，圖3-1a所示指令中I0.1觸點(diǎn)接通時(shí)，有一個(gè)假想的能流（箭頭）流過(guò)Q1.0的線圈。觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立語(yǔ)句稱為網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)中，程序的邏輯運(yùn)算按從左到右的方向執(zhí)行，與能流的方向一致。 2）STL指令（語(yǔ)句表）STL指令一般由助記符和操作數(shù)組成，其格式如下。助記符助記符操作數(shù)助記符表示指令要執(zhí)行的功能操作；操作數(shù)表示指令要操作的數(shù)據(jù)。例如：LD I0.1//LD：取指令操作碼；I0.1：輸入位操作數(shù)。 = Q1.0//"="：輸出操作碼；Q1.0：輸出位操作數(shù)。STL（語(yǔ)句表）指令表達(dá)式與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在編程環(huán)境中可以方便地相互轉(zhuǎn)換。3）指令中操作數(shù)表示方法指令中的位邏輯操作數(shù)（bit）只能以直接尋址方式對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。直接尋址也稱字節(jié)·位尋址，由元件名稱、字節(jié)地址和位地址組成。在圖3-1中，操作數(shù)I0.1中的I表示輸入映像寄存器第0字節(jié)中的第1位輸入點(diǎn)；操作數(shù)Q1.0中的Q表示輸出映像寄存器的第1字節(jié)中的第0位輸出位。S7-200PLC梯形圖編程規(guī)約使用梯形圖編程時(shí)應(yīng)符合以下規(guī)約。（1）每個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元（即輸出單元）構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須以觸點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)其邏輯條件組成邏輯控制，網(wǎng)絡(luò)結(jié)束（右側(cè)）為輸出單元，輸出單元應(yīng)為為軟元件線圈或定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等指令（盒）。網(wǎng)絡(luò)不能以觸點(diǎn)終止。（2）一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可有若干個(gè)線圈，只要線圈位于該特定網(wǎng)絡(luò)的并行分支上。不能在網(wǎng)絡(luò)上串聯(lián)一個(gè)以上線圈（即不能在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一條水平線上放置多個(gè)線圈）。（3）梯形圖中，輸入、輸出及其他軟繼電器或指令的觸點(diǎn)，可以任意重復(fù)使用。（4）同一編號(hào)的線圈在同一程序中不得使用多次，雖然編譯時(shí)可以通過(guò)，但容易發(fā)生邏輯錯(cuò)誤。（5）線圈或指令盒不能直接與左母線連接，如果需要，可以根據(jù)程序要求通過(guò)特殊功能繼電器SM0.0（常態(tài)為ON）或SM0.1連接。（6）觸點(diǎn)可以任意并聯(lián)和串聯(lián)，多個(gè)線圈和指令盒也可以并聯(lián)使用。（7）為編程方便、提高編程效率和便于閱讀，編程應(yīng)按“上繁下簡(jiǎn)、左繁右簡(jiǎn)”原則進(jìn)行。（8）編程時(shí)，以假設(shè)電路中概念電流（能流）的理解方式為出發(fā)，更能確保程序的正確性。（9）由于PLC采用掃描工作方式，對(duì)于某些程序塊（如第5章的子程序、中斷程序），如果按一般計(jì)算機(jī)常規(guī)編程思想編寫梯形圖，會(huì)出現(xiàn)梯形圖程序執(zhí)行情況與編程者本來(lái)意圖不一致的結(jié)果。需要讀者深刻理解PLC掃描工作方式的工作過(guò)程才能避免這些錯(cuò)誤。3.2位邏輯指令位邏輯指令是PLC中最基本最常用的指令，主要用來(lái)完成基本的位邏輯運(yùn)算及控制。位邏輯指令的典型應(yīng)用有電動(dòng)機(jī)控制、紅綠交通燈、電梯自動(dòng)控制、密碼鎖、搶答器、二位（或三位）式閉環(huán)控制及位控報(bào)警器等領(lǐng)域。位邏輯指令主要包括觸點(diǎn)輸入、線圈驅(qū)動(dòng)輸出指令、位邏輯（運(yùn)算）指令、置位/復(fù)位指令、立即指令、邊沿觸發(fā)指令及堆棧操作指令等。3.2.1觸點(diǎn)輸入/線圈驅(qū)動(dòng)輸出指令1．LD、LDN指令1）取指令LD（Load）LD指令格式如圖3-2所示，其中bit為觸點(diǎn)位操作數(shù)（下同）。語(yǔ)句表LDbit語(yǔ)句表梯形圖梯形圖圖3-2LD指令格式使用LD指令時(shí)，起動(dòng)梯形圖任何邏輯塊的第一條指令時(shí)，對(duì)應(yīng)輸入端點(diǎn)連接開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，觸點(diǎn)bit閉合；對(duì)應(yīng)輸入端點(diǎn)連接開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，觸點(diǎn)bit斷開(kāi)。一般用于連接動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)。 LD指令也稱動(dòng)合指令。2）取反指令LDN（LoadNot）LDN指令格式如圖3-3所示。LDNbitLDNbit梯形圖語(yǔ)句表 梯形圖語(yǔ)句表圖3-3LDN指令格式LDN指令在起動(dòng)梯形圖任何邏輯塊的第一條指令時(shí)，如果對(duì)應(yīng)輸入端點(diǎn)連接的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，觸點(diǎn)bit斷開(kāi)；對(duì)應(yīng)輸入端點(diǎn)連接的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，觸點(diǎn)bit閉合。LDN指令也稱動(dòng)斷指令。2．=（Out）輸出指令=（Out）輸出指令又稱線圈驅(qū)動(dòng)指令，其指令格式如圖3-4所示。bitbit()=bit語(yǔ)句表梯形圖語(yǔ)句表梯形圖圖3-4“=”指令格式輸出指令示例如圖3-5所示。圖3-5輸出指令示例在梯形圖中，該指令必須放在網(wǎng)絡(luò)的最右端。該類指令使用時(shí)注意以下方面。（1）LD、LDN指令操作數(shù)區(qū)域?yàn)椋篒、Q、M、T、C、SM、S、V；“=”指令的操作數(shù)區(qū)域?yàn)镸、Q、T、C、SM、S。（2）指令中常開(kāi)接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，作為使能的條件，在語(yǔ)法上和實(shí)際編程中都可以無(wú)限次的重復(fù)使用。（3）PLC輸出線圈，作為驅(qū)動(dòng)元件，在語(yǔ)法上可以無(wú)限次的使用。由于在重復(fù)使用的輸出線圈中只有程序中最后一個(gè)是有效的，其它都是無(wú)效的，輸出線圈具有最后優(yōu)先權(quán)。所以，同一程序中，“=”指令后的線圈使用1次為宜。（4）在上一章已經(jīng)強(qiáng)調(diào)，PLC輸入繼電器只能識(shí)別相應(yīng)的外部端口開(kāi)關(guān)是接通狀態(tài)還是斷開(kāi)狀態(tài)，不能識(shí)別外部連接的是常開(kāi)按鈕還是常閉按鈕。3.2.2位邏輯與指令1．位邏輯“與”指令A(yù)位邏輯“與”指令A(yù)（And）：用于動(dòng)合觸點(diǎn)的串聯(lián)連接，只有串聯(lián)在一起的所有觸點(diǎn)全部閉合時(shí)，輸出才有效。位邏輯與指令梯形圖、指令表以及時(shí)序圖如圖3-8所示：梯形圖梯形圖語(yǔ)句表圖圖圖3-8位邏輯與指令及時(shí)序圖時(shí)序圖2．位邏輯“與非”指令A(yù)N位邏輯“與非”指令A(yù)N（AndNot）用于動(dòng)斷觸點(diǎn)的串聯(lián)連接。A和AN指令梯形圖及語(yǔ)句表示例如圖3-9所示。梯形圖語(yǔ)句表//使用邏輯“與”指令=ANLD=Q0.0M0.0I0.2Q0.1//驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Q0.0//驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Q0.1梯形圖語(yǔ)句表//使用邏輯“與”指令=ANLD=Q0.0M0.0I0.2Q0.1//驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Q0.0//驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Q0.1//使用邏輯“與非”指令A(yù)I0.1//使用邏輯“與”指令A(yù)M0.1M0.0網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2I0.1Q0.0Q0.1I0.0I0.2LDI0.0M0.1圖3-9A和AN指令示例A和AN指令的操作數(shù)區(qū)域?yàn)镮、Q、M、SM、T、C、S、V、L。單個(gè)觸點(diǎn)可以連續(xù)串聯(lián)使用，最多為11個(gè)。3.2.3位邏輯“或”指令1．位邏輯“或”指令O位邏輯“