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1、第十章第十章 其它常用其它常用PLC系统简介系统简介 u教学提示:除了三菱教学提示:除了三菱FX 系列系列PLC外,目前市场外,目前市场较为流行的中小型较为流行的中小型PLC还有日本欧姆龙还有日本欧姆龙C20 型型PLC和德国西门子和德国西门子S7-200系列系列PLC。本章通过对比和举。本章通过对比和举一反三的方式介绍这两种一反三的方式介绍这两种PLC,使读者能够很快地,使读者能够很快地对这两种对这两种PLC有一个初步的总体的了解,以便于实有一个初步的总体的了解,以便于实际工作中的选用际工作中的选用 u教学要求:教学要求:通过本章教学使学生初步掌握欧姆龙通过本章教学使学生初步掌握欧姆龙C20
2、 PLC和西门子和西门子S7-200系列系列PLC的基本指令和梯的基本指令和梯形图设计,能够运用这两种形图设计,能够运用这两种PLC来实现逻辑控制来实现逻辑控制 10.1 欧姆龙欧姆龙C系列系列C20普及型普及型PLC10.1.1 C20的性能的性能10.1.2 C20的选件和配置的选件和配置10.2 西门子西门子S7200PLC10.1.3 C20的基本指令的基本指令10.2.1 S7200系列系列PLC的硬件系统的硬件系统10.3 3种种PLC应用程序举例应用程序举例10.1.4 C20的专用指令的专用指令10.2.2 S7200系列系列PLC的内部资源及寻址方式的内部资源及寻址方式第十章
3、第十章 其它常用其它常用PLC系统简介系统简介10.2.3 S7200系列系列PLC基本逻辑指令及举例基本逻辑指令及举例10.3.1 简单程序举例简单程序举例10.3.2 综合应用举例综合应用举例10.1 欧姆龙欧姆龙C系列系列C20普及型普及型PLC10.1.1 C20的性能的性能uC20有基本型和扩展型两种型号。基本型容量为有基本型和扩展型两种型号。基本型容量为1194个程序语句,个程序语句,28个个I/O点及点及136个内部辅助继电器;扩展型除了个内部辅助继电器;扩展型除了I/O点能增加到点能增加到140个以外,其它功能与基本型相同。个以外,其它功能与基本型相同。C20的性能见表的性能见
4、表10.1 uC20可以根据控制系统的可以根据控制系统的I/O点数选用点数选用16点输入点输入/12点输出,点输出,32点输点输入入/24点输出,点输出,48点输入点输入/36点输出,点输出,64点输入点输入/48点输出,点输出,80点输入点输入/60点输出等主机模块点输出等主机模块 uC20共有共有48个定时器个定时器/计数器每个定时器的范围是计数器每个定时器的范围是0.01秒秒999.9秒,秒,每个计数器的计数范围是每个计数器的计数范围是19999。C20还有高速定时功能,定时范还有高速定时功能,定时范围是围是0.01秒秒999.9秒秒 uC20除了具有一般小型除了具有一般小型PLC所具备
5、的逻辑运算指令、定时指令、所具备的逻辑运算指令、定时指令、计数指令等以外,还具有数值计算指令,例如加法、减法、比较、计数指令等以外,还具有数值计算指令,例如加法、减法、比较、移位等指令,能适应较为复杂的开关量控制移位等指令,能适应较为复杂的开关量控制 表表10.1 C20性能表性能表性能指标不可扩展型可扩展型控制系统程序存储系统编程系统梯形系统指令指令字长6位/地址指令数27编程容量512地址1194地址执行时间10s/地址I/O继电器数I:16点(00000015)I:80点(00000415)O:12点(05000511)O:60点(05000911)内部继电器内部辅助继电器136点定时器
6、计数器48个(TIM/CNT0047)TIMER:0.1999.9秒(高速0.0199.99)COUNTER:09999次保持继电器160点(HR000915)微分输出48个(DIFU/DIFD指令)暂存继电器8点(TR07)续表续表内部继电器 特殊辅助继电器1808:电池故障出现时ON1809、1810、1811、1812:常OFF1813:常ON1814:常OFF1815:程序执行一个扫描周期后ON1900:0.1秒时钟1901:0.2秒时钟1902:1秒时钟1903:运算结果不以BCD码输出时ON1904:运算结果有进位时ON1905:比较结果()ON1906:比较结果()ON1907:
7、比较结果(2500100TIM00=2500010TIM002500001表表10.13 S1、S2的数据区域的数据区域数据区域编 号输入输出继电器、内部辅助继电器0017CH保持继电器HR09CH定时器/计数器TIM/CNT0047常数#0000FFFF8传输指令(传输指令(MOV)和反传输指令()和反传输指令(MVN)表表10.14 比较指令的定义与功能比较指令的定义与功能指令符功能号名称指令功能梯形图符号MOVFUN 2 1 (S)(D)传输指令把一个通道的数据或4位常数(S)传送到一个指定的通道(D)MVNFUN 22(S)(D)传输指令把一个通道的数据或4位常数求反后传送到一个指定的
8、通道(DMOVSDMVNSD指令说明:指令说明:若被传送的数据为若被传送的数据为0,则专用辅助寄存器,则专用辅助寄存器1906接通,接通,否则断开否则断开 表表10.15 S、D的数据区域的数据区域数据区域SD输入输出继电器、内部辅助继电器00170517保持继电器HR09HR09定时器/计数器TIM/CNT0047常数#0000FFFF【例例10-9】当当0000接通时,接通时,MOV把把10CH(10001015)的的16位数据传送到位数据传送到HR9CH(HR900HR915),然后,),然后,由由MVN求反再传送到求反再传送到HR0CH(HR000HR015)。梯形)。梯形图见图图见图
9、10.9 地址指令数据0200LD00000201FUN 2 110HR90202FUN 2 2HR9HR0图图10.9 MOV/MVN指令的编程指令的编程9加法指令(加法指令(ADD)表表10.16 加法指令的定义与功能加法指令的定义与功能指令说明:指令说明:(1)在实现)在实现ADD指令之前,应安排一条指令之前,应安排一条CLC指令来指令来清除进位标志(清除进位标志(1904)指令符功能号名称指令功能梯形图符号ADDFUN 3 0 (S1)(S2)(D)加法指令将一个通道的数据(S1)或4位常数与指定通道数据(S2)或4位常数带进位相加,结果输出到指定通道(D)。(2)该指令为)该指令为4
10、位位BCD数据相加,若相加结果为数据相加,若相加结果为0,则,则1906接通;若有进位,则接通;若有进位,则1904接通接通 ADDS1S2D表表10.17 S1、S2、D的数据区域的数据区域数据区域S1、S2D输入输出继电器、内部辅助继电器00190517保持继电器HR09HR09定时器/计数器TIM/CNT0047常数#0000FFFF10减法指令减法指令(SUB)表表10.18 减法指令的定义与功能减法指令的定义与功能指令说明:指令说明:(1)在实现)在实现SUB指令之前,应安排一条指令之前,应安排一条CLC指令来清除指令来清除进位标志(进位标志(1904)(2)该指令为)该指令为4位位
11、BCD数据带进位(数据带进位(1904)相减,若相)相减,若相减结果为减结果为0,则,则1906接通,若结果为负数,则接通,若结果为负数,则1904接通接通 ADDS1S2D指令符功能号名称指令功能梯形图符号SUBFUN 31 (S1)(S2)(D)加法指令将一个通道的数据(S1)或4位常数减去指定通道数据(S2)或4位常数,并具有进位,结果输出到指定通道(D)。10.2 西门子西门子S7-200 PLC10.2.1 S7-200系列系列PLC的硬件系统的硬件系统1硬件系统基本构成硬件系统基本构成(1)基本单元)基本单元 CPU 221 它有它有6输入输入/4输出,输出,I/O共计共计10点,
12、无扩展能力,程点,无扩展能力,程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,非常适序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,非常适合于少点数的控制系统合于少点数的控制系统 CPU 222 它有它有8输入输入/6输出,输出,I/O共计共计14点。和点。和CPU 221相比,相比,它可以进行一定模拟量的控制和它可以进行一定模拟量的控制和2个模块的扩展,因此是应用更个模块的扩展,因此是应用更广泛的全功能控制器广泛的全功能控制器 CPU 224 它有它有14输入输入/10输出,输出,I/O共计共计24点。和前两者相比,点。和前两者相比,存储容量扩大了一倍,它可以有存储容量扩大了一倍,它可以有
13、7个扩展模块,有内置时钟,它个扩展模块,有内置时钟,它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,是使用的最多的有更强的模拟量和高速计数的处理能力,是使用的最多的S7-200产品产品 CPU 226 它有它有24输入输入/16输出,输出,I/O共计共计40点,和点,和CPU 224相比,相比,增加了通信口的数量,通信能力大大增强。它可用于点数较多、增加了通信口的数量,通信能力大大增强。它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统要求较高的小型或中型控制系统 CPU 226 XM 这是西门子公司后来推出的一种增强型主机,它这是西门子公司后来推出的一种增强型主机,它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行
14、了扩展,其它指标和在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展,其它指标和CPU 226相同相同(2)扩展单元)扩展单元 表表10.19 数字量输入输出扩展模块数字量输入输出扩展模块输入扩展模块EM221 输出扩展模块EM222 8点24V DC输入8点AC 120/230输入16点24V DC输入8点24V DC(晶体管)输出8电AC 120/230 V输出8点继电器输出4点24V DC输出,每点5A4点继电器输出,每点10A4点24 V DC输入/4 V DC 输出4点24 V DC输入/4 V 继电器输出8点24 V DC 输入/8 V DC输出8点24 V DC 输入/8 V 继电器输
15、出16点24 V DC 输入/16 V DC 输出16点24 V DC输入/16 V 继电器输出表表10.20 模拟量输入输出扩展模块模拟量输入输出扩展模块模拟量输入扩展模块EM231 模拟量输出扩展模块EM232模拟量输入/输出扩展模块EM2354路模拟量输入2路热电阻输入4路热电偶输入2路模拟量输出4路模拟量输入/1路模拟量输出(3)特殊功能模块)特殊功能模块(5)工业软件)工业软件(4)相关设备)相关设备 2 I/O点数扩展和编址点数扩展和编址CPU 22X系列的每种主机所提供的本机系列的每种主机所提供的本机I/O点的点的I/O地址是固定地址是固定的,进行扩展时,可以在的,进行扩展时,可
16、以在CPU右边连接多个扩展模块,每个扩展右边连接多个扩展模块,每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所链中所处的位置。编址方法是同种类型输入或输出点的模块在链中按与处的位置。编址方法是同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增,其它类型模块的有无以及所处的位置不影响主机的位置而递增,其它类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号本类型模块的编号【例例10-10】某一控制系统选用某一控制系统选用CPU224,系统所需的输,系统所需的输入输出点数各为:数字量输入入输出点数各为:数字量输入24点、数字量输出点、
17、数字量输出20点、点、模拟量输入模拟量输入6点和模拟量输出点和模拟量输出2点点 解:解:该系统可有多种不同模块的选取组合,并且各模块在该系统可有多种不同模块的选取组合,并且各模块在I/O链中的位置排列方式也有可能有多种,图链中的位置排列方式也有可能有多种,图10.10所示所示为其中的一种模块连接形式。表为其中的一种模块连接形式。表10.21为其对应的各模为其对应的各模块的编址情况块的编址情况 图图10.10 模块连接方式模块连接方式表表10.21 各模块编址各模块编址主机 I/O模块I/O模块2 I/O模块 3 I/O模块4 I/O模块 5 I/OI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2
18、Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7AIW0 AQW0AIW2AIW4AIW6I3.0 Q3.0I3.1 Q3.1I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3AIW8 AQW2AIW10AIW12AIW1410.2.2 S7-200系列系列PLC的内部资源及寻址方式的内部资源及寻址方式 输入输入/输出继电器输出继电器(I/Q)通用辅助继电器通用辅助
19、继电器(M)特殊辅助继电器特殊辅助继电器(SM)变量存储器变量存储器(V)局部变量存储器局部变量存储器(L)顺序控制继电器顺序控制继电器(S)定时器定时器(T)计数器计数器 模拟量输入映像寄存器模拟量输入映像寄存器(AI)、模拟量输出映像寄存、模拟量输出映像寄存器器(AQ)高速计数器高速计数器 累加器累加器 2.软元件数据类型及范围寻址软元件数据类型及范围寻址表表10.22 S7-200 PLC中常数表示方法中常数表示方法进制书写格式举例十进制十进制数值1052十六进制16#十六进制值16#8AC6二进制2#二进制值2#1010_0011_1101_0001ASCII码ASCII 码文本sho
20、w terminals浮点数ANSI/IEEE 754 1985标准(正数)+1.75495E-38 +3.402823 E+38(负数)-1.75495E-38 -3.402823 E+383.软元件直接寻址软元件直接寻址(1)位寻址格式)位寻址格式 u按位寻址的格式为:按位寻址的格式为:Ax.y,其中,其中,A:元件名称,:元件名称,x:字节地址,:字节地址,y:字节内的位地址。使用时必须指定元件名称、字节地址和位号。:字节内的位地址。使用时必须指定元件名称、字节地址和位号。如图如图10.11 所示是输入继电器的位寻址格式所示是输入继电器的位寻址格式 u可以进行位寻址的编程元件有:输入继电
21、器可以进行位寻址的编程元件有:输入继电器(I),输出继电器,输出继电器(Q)、通用辅助继电器、通用辅助继电器(M)、特殊辅助继电器、特殊辅助继电器(SM)、局部变量存储、局部变量存储器器(L)、变量存储器、变量存储器(V)和顺序控制继电器和顺序控制继电器(S)MSBLSB76543210I0I1I2I3I3.4字节的位号字节的位号字节和位地址之间的间隔字节和位地址之间的间隔 字节的地址字节的地址元件名称元件名称(I为输入继电器)为输入继电器)图图10.11 CPU存储器中位数据表示方法举例(位寻址)存储器中位数据表示方法举例(位寻址)2.特殊器件的寻址格式特殊器件的寻址格式 存储区内另有一些元
22、件是具有一定功能的器件,不存储区内另有一些元件是具有一定功能的器件,不用指出它们的字节,而是直接写出其编号。这类元件用指出它们的字节,而是直接写出其编号。这类元件包括定时器包括定时器(T)、计数器、计数器(C)、高速计数器、高速计数器(HC)和累加和累加器器(AC)。其中。其中T和和C地址编号中均包含两个含义,如地址编号中均包含两个含义,如T10,既表示,既表示T10的定时器状态信息,又表示该定时器的定时器状态信息,又表示该定时器的当前值的当前值 3.字节、字和双字的寻址格式字节、字和双字的寻址格式 对字节、字和双字数据,直接寻址时需要指明元件对字节、字和双字数据,直接寻址时需要指明元件名称、
23、数据类型和存储区域内的首字节地址。如图名称、数据类型和存储区域内的首字节地址。如图10.12 所示是以变量存储器为例分别存取字节、字和双所示是以变量存储器为例分别存取字节、字和双字字3种长度数据的比较种长度数据的比较 图图10.12 存取存取3种长度数据的比较种长度数据的比较10.2.3 S7-200系列系列PLC基本逻辑指令及举例基本逻辑指令及举例表表10.23 C20、FX2N和和S7200 PLC基本指令比较基本指令比较S7200 指令FX2N对应指令C20对应指令梯形图符号操作数字功能操作数LDLDLD继电器号以常开触点开始的操作符号输入继电器I输出继电器Q辅助继电器M特殊辅助继电器S
24、M定时器T计数器C变量存储器V顺序控制继电器S 局部变量存储器L(对应FX2N PLC元件的 X、Y、M、S、T、C)LDNLDILD NOT继电器号以常闭触点开始的操作符号AANDAND继电器号串联常开触点ANANIAND-NOT继电器号串联常闭触点OOROR继电器号并联常开触点ONORIOR-NOT继电器号并联常闭触点表表10.23 C20、FX2N和和S7200 PLC基本指令比较基本指令比较ALDANBAND-LD并联电路块串联OLDORBOR-LD串联电路块并联EUPLS上升沿脉冲无操作数EDPLF下降沿脉冲无操作数OUTOUT继电器号线圈驱动指令继电器编号:I、Q、M、SM、T、C
25、、V、S、LPP除以上基本指令外,还有如下基本指令除以上基本指令外,还有如下基本指令 1计数器指令计数器指令表表10.24 记数器指令格式记数器指令格式格式名称增记数器增减记数器减记数器梯形图指令CTU C*,PVCTUD C*,PVCTD C*,PV记数器号记数器号计数脉冲输入计数脉冲输入复位输入复位输入计数设定值计数设定值记数器号记数器号增计数脉冲增计数脉冲输入输入减计数脉冲减计数脉冲输入输入复位输入复位输入计数设定值计数设定值CUPVRCTUCURPVCDCTUD记数器号记数器号复位输入复位输入计数设定值计数设定值RPVCDCTD计数脉冲输入计数脉冲输入2定时器指令定时器指令表表10.2
26、5 定时器指令格式定时器指令格式格式名称接通延时定时器有记忆接通延时定时器断开延时定时器梯形图分辨率和定时器编号1毫秒:T32,T9610毫秒:T33T36,T97T100100毫秒:T37T63,T101T2551毫秒:T0,T6410毫秒:T1T4,T65T68100毫秒:T5T31,T69T951毫秒:T32,T9610毫秒:T33T36,T97T100100毫秒:T37T63,T101T255指令TON T*,PT举例:定时输入端接I0.0,定时器编号为T35,定时时间为1秒,指令为LD I0.0TON T35,+100TONR T*,PT举例:定时输入端接I0.0,定时器编号为T2,
27、定时时间为1秒,指令为LD I0.0TONR T2,+100TOF*,PT举例:定时输入端接I0.1,定时器编号为T2,定时时间为1秒,指令为LD I0.1TOF T2,+100定时器号定时器号定时输入端定时输入端时间常数时间常数INPTTON定时器号定时器号定时输入端定时输入端时间常数时间常数INPTTONR定时器号定时器号定时输入端定时输入端时间常数时间常数INPTTOF2.置位、复位指令置位、复位指令表表10.26 置位置位/复位指令的功能表复位指令的功能表表表10.27 置位置位/复位指令的应用示例复位指令的应用示例S7-200 PLC基本指令梯形图基本指令梯形图 表表10.27 C2
28、0、FX2N和和S7200 PLC基本指令梯形图基本指令梯形图续表续表10.3 三种三种PLC应用程序举例应用程序举例10.3.1 简单程序举例简单程序举例【例例10-11】程序。该电路要求在输入信号有效时,程序。该电路要求在输入信号有效时,立刻有输出;而输入信号断开后,输出信号延时一立刻有输出;而输入信号断开后,输出信号延时一段时间才断开段时间才断开 C20和和S7-200两种两种PLC的瞬时接通的瞬时接通/延时断控延时断控制的编程如表制的编程如表10.28所示所示 解:解:表表10.28 瞬时接通瞬时接通/延时断开程序比较延时断开程序比较【例例10-12】延时接通延时接通/延时断开程序。该
29、电路要求有输入延时断开程序。该电路要求有输入信号接通后,停一段时间输出信号才接通;而输入信号断信号接通后,停一段时间输出信号才接通;而输入信号断开后,输出信号延时一段时间才断开开后,输出信号延时一段时间才断开 延时接通延时接通/延时断开的梯形图和指令程序及见表延时断开的梯形图和指令程序及见表10.29所示所示 解:解:表表10.29 延时接通延时接通/延时断开程序延时断开程序续表续表【例例10-13】振荡电路。振荡电路也叫闪烁电路如表振荡电路。振荡电路也叫闪烁电路如表10.30所示,主要用于报警、娱乐等场合所示,主要用于报警、娱乐等场合 解:振荡电路的梯形图和指令程序及见表解:振荡电路的梯形图
30、和指令程序及见表10.30所示所示 表表10.30 振荡电路程序振荡电路程序【例例10-14】长延时电路。当需要延时时间很长时,常长延时电路。当需要延时时间很长时,常需要使用几个定时器与记数器组合的电路来实现需要使用几个定时器与记数器组合的电路来实现 解:长延时的电路的梯形图和指令程序及如表解:长延时的电路的梯形图和指令程序及如表10.31所所示,长延时定时时间为示,长延时定时时间为15小时小时20分钟分钟 表表10.31 长延时电路程序长延时电路程序续表续表10.3.2 综合应用举例综合应用举例【例例10-15】机械手将传送带机械手将传送带A上的物体搬运到传送带上的物体搬运到传送带B上,其时
31、序图如图上,其时序图如图10.13 所示,我们将应用前面介绍的三所示,我们将应用前面介绍的三种种PLC进行编程进行编程 图图10.13 搬运机械手时序图搬运机械手时序图解:解:(1)确定输入输出元件如下:)确定输入输出元件如下:三菱FX 2N系列欧姆龙C20 系列西门子S7-200系列输入继电器起到按钮X0000000I0.0停止按钮X0010001I0.1抓紧限位X0020002I0.2左移限位X0030003I0.3右移限位X0040004I0.4上升限位X0050005I0.5下降限位X0060006I0.6物体检测X0070007I0.7输出继电器输送带AY0000500Q0.0左移Y
32、0010501Q0.1右移Y0020502Q0.2上升Y0030503Q0.3下降Y0040504Q0.4抓Y0050505Q0.5放Y0060506Q0.6(2)三种)三种PLC的梯形图及指令见表的梯形图及指令见表10.32、表、表10.33和表和表10.34所示所示 表表10.32 欧姆龙欧姆龙C20系列可编程序控制器梯形图及指令系列可编程序控制器梯形图及指令表表10.33 三菱三菱FX2N系列可编程序控制器梯形图及指令系列可编程序控制器梯形图及指令表表10.34 西门子西门子S7-200可编程序控制器梯形图及指令可编程序控制器梯形图及指令续表续表小小 结结u本章在前面章节介绍了本章在前面章节介绍了FX2N PLC的工作原理、基的工作原理、基本指令、步进顺控指令的基础上,对比介绍了欧姆本指令、步进顺控指令的基础上,对比介绍了欧姆龙龙C20 普及型普及型PLC和西门子和西门子S7-200 小型机小型机PLC的基的基本指令格式、功能和梯形图设计,并且应用三种本指令格式、功能和梯形图设计,并且应用三种PLC进行了简单程序设计和综合应用。这三种进行了简单程序设计和综合应用。这三种PLC在基本指令、步进顺控指令方面有相似之处,本章在基本指令、步进顺控指令方面有相似之处,本章节可作为了解节可作为了解C20、S7-200型型PLC的入门知识的入门知识