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西门子810D面板  西门子810D面板

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2：由于在客户之中有很多系统成套商和工程商，所以经常有系统投标或整体成套的项目，客户会对我们提出更高的要求，如系统配置、现场等，这就要求我们有更好的意识和技术水平，深入参与到实际的项目中，用我们的特长取得更好的业绩。

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PLC的特点

1、通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。同时，由于PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变

1. 向高集成、高性能、高速度，大容量发展
微处理器技术、存储技术的发展十分迅猛，功能更强大，价格更便宜，研发的微处理器针对性更强。这为可编程序控制器的发展提供了良好的环境。大型可编程序控制器大多采用多CPU结构，不断地向高性能、高速度和大容量方向发展。
在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，某些可编程序控制器还具有模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。
2. 向普及化方向发展
由于微型可编程序控制器的价格便宜，体积小、重量轻、能耗低，很适合于单机自动化，它的外部接线简单，容易实现或组成控制系统等优点，在很多控制领域中得到广泛应用。
3. 向模块化、智能化发展
可编程序控制器采用模块化的结构，方便了使用和维护。智能I/O模块主要有模拟量I/O、高速计数输人、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、热电阻输入、条形码阅读器、多路BCD码输人/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。智能I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成可编程序控制器的主CPU难以兼顾的功能，简化了某些控制领域的系统设计和编程，提高了可编程序控制器的适应性和可靠性。
4. 向软件化发展
编程软件可以对可编程序控制器控制系统的硬件组态，即设置硬件的结构和参数，例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数等。在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。可编程序控制器编程软件有调试和监控功能，可以在梯形图中显示触点的通断和线圈的通电情况，查找复杂电路的故障非常方便。历史数据可以存盘或打印，通过网络或Modem卡，还可以实现远程编程和传送。
个人计算机（PC）的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。目前已有多家厂商推出了在PC上运行的可实现可编程序控制器功能的软件包，如亚控公司的KingPLC。“软PLC"在很多方面比传统的“硬PLC"有优势，有的场合“软PLC"可能是理想的选择。
5. 向通信网络化发展
伴随科技发展，很多工业控制产品都加设了智能控制和通信功能，如变频器、软启动器等。可以和现代的可编程序控制器通信联网，实现更强大的控制功能。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十公里远的地方，通过Modem和互联网可以与**上其他地方的计算机装置通信。
相当多的大中型控制系统都采用上位计算机加可编程序控制器的方案，通过串行通信接口或网络通信模块，实现上位计算机与可编程序控制器交换数据信息。组态软件引发的上位计算机编程革命，很容易实现两者的通信，降低了系统集成的难度，节约了大量的设计时间，提高了系统的可靠性。国际上比较**的组态软件有Intouch、Fix等，国内也涌现出了组态王、力控等一批组态软件。有的可编程序控制器厂商也推出了自己的组态软件，如西门子公司的WINCC。

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S7-300

• 模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求

• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活

• 方便用户和简易的无风扇设计

• 当控制任务增加时，可自由扩展

• 大量的集成功能使它功能非常强劲
  
  信号模块是 SIMATIC S7-300 与过程相连的接口。
  大量不同的数字量和模拟量模块可**提供每种任务所需的输入/输出。
  数字量和模拟量模块在通道数目、电压和电流范围、隔离、诊断和报警功能等方面有所不同。 
  对于在此列举的所有模块系列，SIPLUS 部件也可应用在扩展温度范围 -25 - +60℃ 以及腐蚀性环境/冷凝环境中。
  另外，面向安全的应用中还可使用故障安全模块。
  

  数字量输入/输出模块具有下列机械特性：

  紧凑型设计

  坚固的塑料机壳里包括：

  • 绿色 LED，用于指示输入/输出的信号状态

  • 前连接器插座，通过前门保护

  • 前门上的标签区。

  • 连接器针脚分配，用于在前门内部进行配线。

  安装方便

  模块安装在 DIN 导轨上并通过总线连接器连接到相邻模块。没有插槽规则；输入地址由插槽决定。

  当在 ET 200M 分布式 I/O 系统中与有源总线模块一起使用时，可以对数字量输入/输出模块进行热插拔，而不会有任何反应。其它模块继续工作。

  方便用户接线

  装置单元通过连接器连接。当首次连接模块时，编码设备锁定在连接器中，这样该连接器只能适合于同样类型的模块。更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。这样可以避免在更换模块的过程中将已接线的前连接器插入到错误模块中。

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  S7-300是SIMATIC控制器中销售量**多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说，S7-300 是用于集中式或分布式结构的解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。
   
  

  数字量输入/输出模块用于处理自动化系统中的数字量输入/输出任务。 可通过这些模块连接数字量传感器和执行器。

西门子810D面板

FANUC PLC计数器指令 CTR及使用说明

CTR用作计数器指令，控制型式可按需要选择，其功能指令格式如图1所示。

 

图1  CTR指令格式

指令格式说明：

1）指定初始值  CNO＝0，初始值为0，CNO＝1，初始值为1。

2）指定加或减计数器  UPDOWN=0，做加法计数器；UPDOWN＝1，做减法计数器。

注：做减法计数器时初始值就是预置值，与CNO无关。不论是做加法还是减法计数器，预置值都是从CRT／MDI面板上通过键入设定的。 

3）复位  RST＝0，不复位；RST＝1，复位，复位时R₁变为“0”，计数器的累加值变为初始值。  

4）计数信号  ACT＝0，计数器不工作；ACT＝l，计数器信号的上升沿触发工作。即ACT每通一次，计数器加1或减1。

5）R₁输出  当计数器累加到预置值时R₁=1。R₁的地址可任意确定。计数器的计数范围是从0000～9999。

S7-300的基本位逻辑指令

位逻辑指令的运算结果用两个二进制数字1和0来表示。可以对布尔操作数（BOOL）的信号状态扫描并完成逻辑操作。逻辑操作结果称为RLO(result of logic operation)。

语句表STL表示的基本位逻辑指令

l        A    And               逻辑“与”

l        AN  And Not            逻辑“与非”

l        O    Or                逻辑“或”

l        ON  Or Not             逻辑“或非”

l        X    Exclusive Or        逻辑“异或”

l        XN  Exclusive Or Not     逻辑“异或非”

l        =   Assign              赋值指令

l        NOT   Negate RLO      RLO取反

l        SET    Set RLO (=1)     RLO=1

l        CLR    Clear RLO (=0)   RLO=0

l        SAVE   Save RLO in BR Register  将RLO的状态保存到BR。

边沿信号识别指令。

位逻辑指令的运算规则：“先与后或”。

可以用括号将需先运算的部分括起来，运算规则为：

“先括号内，后括号外”。

    梯形图LAD表示的基本位逻辑指令

l        ---| |---   Normally Open Contact (Address)  常开触点

l        ---|/|---   Normally Closed Contact (Address) 常闭触点

l        ---(SAVE)  Save RLO into BR Memory  

将RLO的状态保存到BR

l        XOR    Bit Exclusive OR      逻辑“异或”

l        ---(   )  Output Coil           输出线圈

l        ---( # )--- Midline Output         中间标志输出

l        ---|NOT|---Invert Power Flow     RLO取反

功能图FBD表示的位逻辑指令

    将在后面的指令详解中给出

用PLC梯形图实现加减乘除运算的程序举例

用功能指令实现以下算式的运算： 38X/255+2 的梯形图如图所示。

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。

梯形图的设计应注意以下三点：

（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，**后是线圈与右母线相联。

（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。

（三）输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。

何为PLC 的周期扫描机制？PLC的扫描周期一般包括哪几个阶段？

当PLC运行时，CPU就要执行用户程序中的操作。但是CPU不可能同时执行多个操作，只能分时地一个操作一个操作地执行。PLC利用系统软件在其内部建立了输入输出映像区，当PLC的CPU执行用户程序时，从输入映像区中读取输入信号的状态，进行相应的操作。当CPU执行完**个操作后，将操作结果输出到输出映像区，然后再执行第二个操作，操作结果送到输出映像区。在程序执行过程中，PLC并不读取输入信号的真正状态，执行结果也并没有输出到PLC外部。只有当程序执行到结束指令（END）时，将输出映像区中执行结果向PLC外部输出一次，将输入信号的状态读取一次送到输入映像区。对输入输出信号的这一操作过程称为I/O刷新。I/O刷新完成后，CPU再从用户程序的**条指令开始，进行下一次程序执行。PLC的这种工作方式被称为扫描方式。

 PLC的扫描周期包括上电后初始处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新。

PLC的规模和几种常用名称

在实际运用中，当需要对PLC的规模作出评价时，较为普遍的作法是根据输入／输出点数的多少或者程序存储器容量（字数）的大小作为评价的标准，将PLC分为小型、中型和大型（或小规模、中规模和大规模）三类，如表1所示。

表1 PLC的规模分类

存储器容量的大小决定存储用户程序的步数或语句条数的多少。输入／输出点数与程序存储器容量之间有内在的联系。当输入／输出点数增加时，顺序程序处理的信息量增大，程序加长，因而需加大程序存储器的容量。

一般来说，数控车床、铣床、加工中心等单机数控设备所需输入或输出点数多在128点以下，少数复杂设备在128点以上。而大型数控机床，FMC、FMS、FA则需要采用中规模或大规模PLC。

为了突出可编程序控制器作为工业控制装置的特点，或者为了与个人计算机“PC”或脉冲编码器“PLC”等术语相区别，除通称可编程控制器为“PLC”外，目前不少厂家，其中有些是****的PLC厂家，还采用了与PLC不同的其他名称。现将几种常见名称列举如下：

    微机可编程控制器（Microprocessor Programmable Controller-MPC）；

    可编程接口控制器（Programmable Interface Controller-PIC）；

    可编程机器控制器（Programmable Machine Controller-PMC），

    可编程顺序控制器（Programmable Seguence Controller-PSC）。

置位、复位和脉冲指令说明、编程举例

SET：置位指令。

RST：复位指令。

以上两指令是一对指令，主要用于输出继电器、状态器、辅助继电器的保持及复位工作。

PLS：上升沿微分输出指令。

PLF：下降沿触发指令。

指令说明：

1．SET置位，功能是动作保持。

2．对同一软元件，SET和RST可多次使用，顺序也可随意，但RST有优先权。

3．RST复位，功能是清除动作保持，既寄存器的清零。

4．使用PLS指令时，仅在驱动输入ON后1个扫描周期内，软元件Y，M动作。

5．使用PLF指令时，仅在驱动输入OFF后的1个扫描周期内，软元件Y，M动作。

举例：

（1）SET和RST指令的应用

梯形图：如图1

程序清单

LD  X000

SET  Y000

LD  X001

RST  Y000

END

2）PLS和PLF指令的应用

梯形图：如图4-20   

程序清单

LD  X000

PLS  M0

LD  X001

PLS  M1

LD  M0

SET  Y000

LD  M1

RST  Y000

END

可编程序控制器PLC的分类

PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

    1．按结构形式分类

    根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。

    （1）整体式PLC  整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

    （2）模块式PLC   模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

    还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。

    2．按功能分类

    根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、**三类。

    （1）低档PLC  具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

    （2）中档PLC   除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

    （3）**PLC   除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。**PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

3．按I/O点数分类

    根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。

      (1).小型PLC——I/O点数< 256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。

如：GE-I型     美国通用电气（GE）公司

    TI100      美国德洲仪器公司

    F、F1、F2  日本三菱电气公司

    C20 C40    日本立石公司（欧姆龙）

    S7-200     德国西门子公司

    EX20 EX40  日本东芝公司

    SR-20/21   中外合资无锡华光电子工业有限公司

(2). 中型PLC——I/O点数256～2048点；双CPU，用户存储器容量2～8K

如：S7-300     德国西门子公司

SR-400     中外合资无锡华光电子工业有限公司

SU-5、SU-6   德国西门子公司

C-500        日本立石公司

GE-Ⅲ        GE公司

  (3). 大型PLC——I/O点数> 2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8～16K

    如：S7-400  德国西门子公司

用西门子PLC构成邮件分拣控制系统实训举例

一、实验设备

YX-80系列PLC实训装置;

个人计算机(WINDOW ),

PC/PPI编程线缆、STEP7Micro/WIN32编程环境;

连接导线一套。

邮件分拣机实验板，如图1所示;

注:邮件分拣机实验板的输入端子为一特殊设计的端子，其原画图如图2所示，它的功能是:当输出端MS为ON时，S1自动产生脉冲信号模拟测量电动机转速光码盘信号。

二、实验内容

①控制要求:启动后绿灯L2亮表示可以进邮件，S2为ON表示检测到了邮件，拨码器(I0.0-I0.3)模拟邮件的邮码，从拨码器读到邮码的正常值为1, 2, 3, 4, 5, 若非此5个数，则红灯L1闪烁，表示出错，电动机MS停止。重新启动后，能重新运行，若此5个数中的任一个，则红灯L1亮，表示系统正在分拣。电动机M5运行，将邮件分拣至箱内完成L1灭，L2亮，表示可继续分拣邮件。

②IO口分配

③编辑调试并运行程序

三、编程练习

根据下述两种控制要求，编制多个邮件分拣控制程序，调试并运行程序。

①开机绿灯亮，电动机M5运行，当检测到邮件的邮码不是(1, 2,  3, 4,  5)任何一个时，则红灯L1闪烁，M5停止，重新启动。

可同时分拣到多个邮件。邮件一件接一件地被检到它的到来和它的邮码，机器将每个邮件分拣到其对应的信箱中。例如，在n2时刻，S2检测到邮码为2的邮件时，如果高速计数器的计数值为m2，则M2在(m2+n2 )时刻动作，若高速计数器的计数值为m3，当在n3时刻检测到一个邮码为3的邮件时，M3在(m3+n3)时刻动作。

②开机绿灯亮，电动机M5运行，当检测到邮件的邮码不是(1, 2,  3, 4,  5)中的任何一个时，则红灯L1闪烁，MS停止运行，当检测到邮件欠资或未贴邮票时则蜂鸣器发生响声，M5停止。按动启动按钮，表示故障清除，重新运行。

可同时分拣多个邮件，其它要求同上。