电气控制与PLC技术5

模块五S7-200基本指令应用•任务一用PLC实现电动机的基本控制•任务二分支程序的处理•任务三置位/复位指令应用•任务四定时器指令应用•任务五计数器指令应用任务一用PLC实现电动机的基本控制•提出任务•工业生产中大多数生产机械的工作都是由电动机来拖动的。前边章节中已经学习过由继电—接触器控制电路实现的电动机控制。那么，如何使用PLC来完成对电动机的控制呢？一起通过一些电机控制小项目的训练，学习学习吧！•项目1实现两台电机的互锁控制。•控制要求：•(1)对两台电动机分别设有的启动/停止控制按钮。电动机M1的启动按钮SB1、停止控制按钮SB2；电动机M2的启动控制按钮SB3、停止控制按钮SB4。•(2)按下电动机M1启动按钮SB1，M1启动运行，按下电动机M1停止控制按钮SB2，M1停止运行。下一页返回任务一用PLC实现电动机的基本控制•(3)按下电动机M2启动按钮SB3，M2启动运行，按下电动机M2停止控制按钮SB4，M2停止运行。•(4)要求具有互锁控制，即：电动机M1运行时，M2不能运行；反之电动机M2运行时，M1不能运行。•新知识储备•基本位操作类指令•1.位操作类指令格式及功能•PLC的控制电路中也有与继电器控制电路相似的触点和线圈。它的触点和线圈是以指令的形式出现的。触点和线圈的指令格式及功能如表5-1所示。•2.解释说明•梯形图的触点代表CPU对存储器的读操作，由于计算机系统读操作上一页下一页返回任务一用PLC实现电动机的基本控制•的次数不受限制，所以用户程序中，常开、常闭触点使用的次数不受限制。梯形图的线圈符号代表CPU对存储器的写操作，由于PLC采用自上而下的扫描方式工作，在用户程序中，每个线圈只能使用一次，若使用次数(存储器写入次数)多于一次时，则其状态以最后一次为准。•语句表的基本逻辑指令由指令助记符和操作数两部分组成，操作数由可以进行位操作的寄存器元件及地址组成，如LDI0.0。•常用指令助计符的定义：•(1)LD(Load)：装载指令，对应梯形图从左侧母线开始，连接常开触点。•(2)LDN(LoadNot)：装载指令，对应梯形图从左侧母线开始，连接常闭触点。•这两条指令也用于梯形图程序中的分支开始。上一页下一页返回任务一用PLC实现电动机的基本控制•(3)A(And)：与操作指令，用于串联单个常开触点。•(4)AN(AndNot)：非操作指令，用于串联单个常闭触点。•(5)O(Or)：或操作指令，用于并联单个常开触点。•(6)ON(OrNot)：异操作指令，用于并联单个常闭触点。•(7)=(Out)：输出指令，线圈输出。•(8)在执行立即类指令之时，立即指令获取实际输入值，但不更新输入映像寄存器。立即指令不依赖S7-200PLC的扫描周期进行更新，而会立即更新。•(9)执行立即输出指令时，将新值写入实际输出和对应的过程映像寄存器中。•3.举例•【例5-1】用PLC实现电动机的启/停控制。上一页下一页返回任务一用PLC实现电动机的基本控制•(1)控制要求。•①按下按钮SB1，交流接触器KM1的吸引线圈通电，接触器主触点闭合，电动机运转。松开按钮SB1，电动机保持运行。•②按下按钮SB2，交流接触器KM1的吸引线圈断电，电动机停止运行。•(2)实施步骤。•①分析控制要求，保留电机运行电气控制主电路，用PLC程序控制替代电气控制电路部分。确定输入/输出设备数量，并进行I/O分配，如表5-2所示。I/O接线如图5-1所示。•②编程及调试。参考程序如图5-2所示。•分析：按下启动按钮SB1，I0.0常开触点闭合，Q0.0线圈得电(置位)，其常开触点闭合，实现自锁。即使松开按钮SB1(即I0.0常开触点打开)，“能流”仍然能够通过闭合的Q0.0的常开触点以及I0.1上一页下一页返回任务一用PLC实现电动机的基本控制•的常闭触点到达Q0.0线圈。按下停止按钮SB2，I0.1常闭触点断开，Q0.0线圈断电(复位)，同时Q0.0常开触点打开。•【例5-2】梯形图和语句表的对应关系举例。如图5-3所示。读者试分析下面的小程序可完成现实生活或生产中的哪种控制任务？•任务实施•温馨提示：该去做项目了！•知识巩固•项目2两台电机顺序启动，逆序停车控制。•(1)有两台电动机M1和M2，分别有各自的启动和停止控制按钮。•(2)按下M1的启动按钮SB1，电动机M1先启动运行，M2方可启动，即：M1不运行，则M2不能运行。上一页下一页返回任务一用PLC实现电动机的基本控制•(3)M2不停止，则M1不能停止，即：按下M2的停止按钮，M2电动机停止后，M1方可停止。•总结阶段•温馨提示：通过这节内容的学习和训练，总结一下自己的收获吧！上一页返回任务二分支程序的处理•提出任务•项目1将图5-4所示梯形图程序转换成语句表指令，并分析程序执行过程中，堆栈各级内容的变化情况。•新知识储备•一、堆栈操作指令•1.堆栈操作指令格式及功能•在梯形图中，如果所有的触点是简单的串、并联关系，可以使用上一节所介绍的位逻辑指令。然而，如果梯形图中的触点常常呈现比较复杂的连接关系，就要涉及堆栈操作。•在S7-200中，有一个9层堆栈，用于处理逻辑操作，故称为逻辑堆栈。PLC的堆栈与一般计算机的堆栈结构是一致的，它是一组临时存取数据的存储单元，是由9个堆栈位存储器组成的串联堆栈，堆栈的下一页返回任务二分支程序的处理•结构如表5-3所示。•堆栈操作的原则是：“先进后出”，“后进先出”。进栈时，数据由栈顶压入，堆栈中原有的数据串行下移一位，栈底(STACK8)的数据则丢失。出栈时数据从栈顶被取出，所有数据向上串行上移一位，在栈底(STACK8)中，装入一个随机数据。•S7-200系列PLC提供的堆栈指令格式如表5-4所示。•2.指令说明•(1)每执行一次LD(或LDN)指令，自动进行一次进栈操作。•(2)串联一个或一个以上的并联触点块时要使用ALD指令。•(3)并联一个或一个以上的串联触点块时要使用OLD指令。•(4)使用LPS指令时，本指令为分支的开始，以后必须有分支结束指令LPP。即LPS与LPP指令必须成对出现。•(5)逻辑堆栈指令可以嵌套使用，但最多可嵌套使用9次。上一页下一页返回任务二分支程序的处理•(6)ALD、OLD、LPS、LRD和LPP指令无操作数。•3.举例应用•触点块是由两个或两个以上触点串联或并联构成的，触点块之间既可以串联，也可以并联。•(1)触点块串联指令ALD。•【例5-3】当两个或两个以上的触点块串联时，在STL语句中将出现一条ALD指令，如图5-5和图5-6所示。•(2)触点块并联指令OLD。•【例5-4】当两个或两个以上的触点块并联时，在STL语句中将出现一条OLD指令，如图5-7和图5-8所示。•(3)分支程序的处理(逻辑堆栈指令的应用)。•【例5-5】LPS、LRD和LPP指令用于处理多个分支电路同时受一个或一组触点的控制情况。LPS指令用于分支的开始，LPP用于上一页下一页返回任务二分支程序的处理•分支电路的结束。LRD则用于分支开始和分支结束之间的逻辑块编程。使用方法如图5-9和图5-10所示。•二、触发器指令•1.触发器指令格式及功能•触发器指令格式及功能如表5-5所示。•2.指令说明•(1)S、R1、S1、R、OUT端的操作数包括I、Q、V、M、SM、S、T、C、L和能流。•(2)bit端的操作数包括I、Q、V、M和S。•3.举例应用•【例5-6】用一个按钮实现电动机的启/停控制。•进行I/O分配如表5-6所示。梯形图及语句表程序如图5-11所示。上一页下一页返回任务二分支程序的处理•任务实施•温馨提示：该去做项目了！•知识巩固•项目2将图5-12和图5-13所示梯形图程序转换成语句指令表。•总结阶段•温馨提示：通过这节内容的学习和训练，总结一下自己的收获吧！上一页返回任务三置位/复位指令应用•提出任务•自动化供水系统已经悄然走进了人们的生活中，并且与人们的生产和生活密切相关。本节将完成的任务是用PLC实现一个简单的供水系统水位控制。•项目1储水塔水位控制。•控制要求具体如下：如图5-14所示，有一水塔供水系统，需用电动机抽水至储水塔，其动作如下：•(1)初始状态下，水塔和蓄水池均是空的，电动机M=OFF，水位传感器S1=S2=S3=S4=OFF。•(2)按下启动按钮，电磁阀Y1打开，蓄水池开始蓄水，液面上升，当液面淹没到传感器S3时，S3=ON，电磁阀Y1关闭，且抽水电动机M启动。下一页返回任务三置位/复位指令应用•(3)电动机抽水至水塔，水塔水位上升，当水塔水位上升至传感器S1时，S1=ON，抽水电动机停止抽水，即M=OFF。•(4)旋转手动排水电磁阀开始排水，当水塔水位低于传感器S2时，电动机重新启动(此时蓄水池水位不得低于传感器S4，否则电动机不能启动)，开始抽水。•(5)当蓄水处水位低于传感器S4时，电动机M停止抽水，且电磁阀Y1重新打开，蓄水池开始蓄水，若不按下停止按钮，就按照这种规律工作。•(6)按下停止按钮，随时停止电动机M，且关闭阀门Y1。•新知识储备•5.3.1置位、复位指令S(Set)/R(Reset)•1.置位、复位指令格式及功能上一页下一页返回任务三置位/复位指令应用•PLC的控制电路中也可以用置位线圈实现自保持功能。指令格式及功能如表5-7所示。•2.指令说明•(1)置位、复位线圈通常成对使用，也可以单独使用或与指令盒配合使用。•(2)置位、复位指令操作数n的范围是0～255。•(3)因为与PLC的循环扫描工作方式有关，当置位线圈和复位线圈的输入端同时有效时，位于后边的指令具有优先权。•(4)同一编程元件可以多次使用置位指令和复位指令。•(5)立即置位、立即复位指令操作数n的范围是1～128。•5.3.2边沿触发指令和取非操作指令•1.指令的格式及功能上一页下一页返回任务三置位/复位指令应用•在梯形图中，边沿触发指令和取非操作指令都是一个常开触点。边沿触发指令的功能是：在输入脉冲的上升沿时刻或下降沿时刻到来时产生一个扫描周期宽度的脉冲。可见，边沿触发指令可用来捕捉上升沿和下降沿信号。边沿触发指令EU(EdgeUp)/ED(EdgeDown)和取非操作指令的格式及功能如表5-8所示。•2.指令说明•(1)对于PLC一进入RUN模式就为接通状态的输入条件，EU指令不被执行。•(2)取非指令执行时，若该指令输入端的逻辑运算结果为1，经该指令取非后结果为0，表示能流就此截止，即能量流不能到达右侧，输出无效。若该指令输入端的逻辑运算结果为0，经该指令取非后结果为1，则能流可以通过触点向右侧传递。上一页下一页返回任务三置位/复位指令应用•3.举例应用•【例5-7】边沿触发指令应用。•程序如图5-15所示，时序图如图5-16所示。•【例5-8】蓄水池水位控制。•要求：蓄水池中装有两个水位检测传感器S1和S2，S1是低水位检测，S2是高水位检测。要求水位高于S2时，关闭进水电磁阀YV1，打开排水电磁阀YV2，水位低于S1时关闭排水电磁阀YV2，重新开启进水电磁阀YV1，如此循环(初始状态：S1=S2=YV1=YV2=OFF，蓄水池是空的)。•分析：初始状态：S1=S2=YV1=YV2=OFF，蓄水池是空的。所以设置启动按钮用来实现初始状态下的启动操作。I/O分配表如表5-9所示。程序如图5-17所示。上一页下一页返回任务三置位/复位指令应用•任务实施•温馨提示：该去做项目了！•知识巩固•项目2要求在3个不同地方安装3个开关，用这3个开关控制一盏灯的状态。任何一地的开关状态变化，都可使灯的状态发生变化，即不管开关是打开还是关闭，灯的状态都会改变。•(提示：3个开关有6种状态，灯有2种状态，可形成12种不同组合)•总结阶段•温馨提示：通过这节内容的学习和训练，总结一下自己的收获吧！上一页返回任务四定时器指令应用•提出任务•同学们在日常生活中都见过装饰彩灯。每当夜晚到来时，它们闪烁着美丽的光芒，装点着城市的大街小巷。你们知道这些彩灯是怎样控制的呢？快来学习学习吧！•项目1装饰彩灯的PLC控制。•控制