西门子模块-西门子模块6ES7313-6CG04-4AB2

以电机控制为例讲解PLC梯形图程序的编程与PLC有关的程序包括两类，一类是面向PLC内部的程序，即系统管理程序和编译程序（或解释程序）。这些程序由PLC厂家设计并固化到存储器中。另一类是面向用户或面向生产过程的“应用程序”（Application Program），也称“PLC程序”（PLC Program）或“用户程序”（Use Program）。下面所要讨论的是面向外部、即面向生产过程的程序设计。

到目前为止，在所有“应用程序”中，以“梯形图”的应用较为广泛。梯形图程序采用类似继电器触点、线圈的图形符号，容易为从事电气设计制造的技术人员所理解和掌握。

电动机起停两地控制逻辑

a） 继电器控制   b） 梯形图控制

    图1为用于电动机起停两地控制的继电器控制电路和与其控制逻辑等效的梯形图。在图1a中，S1和S3，S2和S4分别为相距甚远的两个操作台上的电动机起、停按钮。K为起动电动机的接触器线圈。当任一起动按钮（S1或S2）被按下时，接触器K得电，并通过其触点K闭合自保，电动机进入运转状态。当任一停止钮（S3或S4）被按下时，接触器K失电，其触点K断开，电动机停止运转。这样，两个操作台均可独立地对电动机起停进行控制。在图1b中，当S1或S2节点闭合时，K线圈输出，并通过节点K闭合自保。当S3或S4节点断开时，K线圈无输出，节点K亦断开。由上例可见，梯形图的控制逻辑结构及工作原理与继电器逻辑控制电路是十分接近的。

图2是一段用“梯形图”表示的简单的PLC程序。左右两条竖直线称为“电力轨”（Power Rail）。梯形图是电力轨和夹在电力轨间的“节点”（或称触点）、“线圈”（或称继电器线圈）、“功能块”（功能指令，图中未画）等构成的一个或多个“网络”。在左右电力轨间的梯形图的一个网络且包括电力轨称为一个‘梯级’（Rung）。每个梯级由一“行”或数“行”构成。例如图2的梯形图由两个梯级构成。上一个梯级只有一“行“，含有三个“节点”和一个“线圈”。下一个梯级由三“行”构成，含有四个“节点”和一个“线圈”。

根据继电器电路图设计梯形图的基本方法

在分析PLC控制系统的功能时，可以将它想象成一个继电器控制系统中的控制，其外部接线图描述了这个控制的外部接线，梯形图是这个控制的内部“线路图”，梯形图中的输入继电器和输出继电器是这个控制与外部世界联系的“接口继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。在分析时可以将梯形图中输入继电器的触点想象成对应的外部输入器件的触点或电路，将输出继电器的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还可能受外部触点的控制。

   图1是某摇臂钻床的继电器控制电路原理图。钻床的主轴电机用接触器KM1控制，摇臂的升降电机用KM2和KM3控制，立柱的松开和夹紧电机用KM4和KM5控制。图2和图4-16是实现具有相同功能的PLC的外部接线图和梯形图。

   将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如下：

了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。

2 )确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。

 继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构用PLC的输出继电器来控制，它们的线圈接在PLC的输出端。按钮、控制开关、限位开关、接近开关等用给PLC提供控制合作和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端。继电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成，它们与PLC的输入继电器和输出继电器无关。   画出PLC的外部接线图后，同时也确定了PLC的各输入信号和输出负载对应的输入继电器和输出继电器的元件号。例如图2中控制摇臂上升的按钮SB3接在PLC的X0输入端子上，该控制信号在梯形图中对应的输入继电器的元件号X0。在梯形图中，可以将X0的触点想象为SB3的触点。

3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电路对应的梯形图中的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。

第2步和第3步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的元件号之间的对应关系。为梯形图的设计打下了基础。

4)根据上述对应关系画出梯形图。

PLC使用位处理技术进行键盘用户定义

当按下一个数字键时，其值被加入存储在单个数据字中的数据串中。这个程序可以对0到9999的数字进行操作。如果**过较大限值，则较高位溢出、丢失。每个新近输入位放置在数据串的“单元”位置。经处理，输入的数字输出，给一个7段显示DSP1，表示当前输入数据串是什么。

程序通过对位数据找(首地址M110>左移4位(SFTL,指令)，把输入数字加到当前串。为实现这个目的，“空”数据值被移入到位元件M110, 11, 12和13。当键入的数据值移入到寄存器D010后，D010内容与位数据找(首地址M110 )通过WOR相连结。因为D010的内容总是1个数字(一个按粗输入)，即一个4位模式，可以说，D010的前4位被复制到位数据栈的预先“置空”区域中，此区域也为4位。

接着位数据找的内容被直接移出到一个7段显示的输出。同时使用BIN指令处理同一个位栈，其结果存在D000中。这是一个直接读取当前数字串的过程。

PLC梯形图经验设计法简介

经验设计法用设计继电器电路图的方法来设计比较简单的开关量控制系统的梯形图，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形，增加一些触点或中间编程元件，最后才能得到一个较为满意的结果。

这种方法设计没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，一般用于较简单的梯形图（如手动程序）的设计，一些电工手册中给出了大量常用的继电器控制电路，在用经验法设计梯形图时可以参考这些电路。

概述

带集成数字量输入和输出的紧凑型CPU

用于具有提高过程性能需求的小型应用

带技术功能

CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)

应用

CPU 312C 是一种紧凑型 CPU，用于对处理速度要求很高的小型应用。集成数字量输入/输出，支持直接连接过程。

集成技术工程的其他用途包括：

计数

频率测量

周期测量

脉宽调制

设计

CPU 312C 安装有：

微处理器;

处理器处理每条二进制指令的时间可达 100 ns。

扩展存储器;

64 KB 高速工作存储器（相当于大约 21 K 的指令），用于执行相关的程序，为用户程序提供充分的空间；

SIMATIC 微型存储卡（较大 8 MB）作为程序的装载存储器，还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。

灵活的扩展能力

多达 8 个模块，（1排结构）

MPI多点接口

内置 MPI 接口可以较多同时建立 6 个与 S7-300/400 或与 PG、PC、OP 的连接。在这些连接中，始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过“全局数据通讯”，MPI可以用来建立较多16个CPU组成的简单网络。

内置输入/输出；

10个数字量输入(均可用于报警处理)和6个数字量输出，用于将过程信号连接到 CPU 312C。

功能

口令保护;

用户程序使用密码保护，可防止非法访问。

块加密；

函数 (FC) 和功能块 (FB) 可以通过 S7-Block Privacy，加密存储于 CPU 以保护专有技术。

诊断缓冲;

诊断缓冲区中可存储最后 500 条错误和中断事件，其中的 100 条事件可以长期存储。

免维护的数据后备;

如果发生断电，则可通过 CPU 将所有保持性数据自动写入到 SIMATIC 微型存储卡（MMC 卡）上，且将在再次通电时保持不变。

可参数化的特性

可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及CPU的响应进行参数设置：

概述；

定义名称、上位名称和位置 ID

启动；

定义 CPU 的启动特性和监视时间

循环/时钟存储器；

*较大循环时间和负载，设定时钟存储器地址。

记忆性；

设置保持区

日时钟中断；

设定起始日期、起始时间和间隔周期

周期中断；

周期设定

系统诊断；

确定诊断消息的处理和范围

时钟；

设定AS内或MPI上的同步类型

防护等级；

定义程序和数据的访问权限

通讯；

保留连接源

MPI多点接口;

定义站地址

数字量输入/输出

地址设定，输入继电器和过程中断

集成功能“计数器” 

设定地址，以及 “连续计数”“单次计数”“周期计数”“频率测量”和“脉宽调制”模式下的参数分配

显示功能与信息功能

状态和故障指示；

发光二极管显示，例如，硬件、编程、定时器或I/O出错以及运行模式，如RUN、STOP、Startup。

测试功能；

使用编程器，可显示用户执行过程中的信号状态，独立于用户程序修改过程变量，并输出堆栈存储器的内容。

信息功能；

通过编程器以文本形式为用户提供存储能力信息、CPU的运行模式，以及主存储器和装载存储器当前的使用情况、当前的循环时间和诊断缓冲区的内容。

集成的通讯功能

编程器/OP 通讯

全局数据通讯

S7 基本通讯

S7 通讯(只是服器)

集成功能

计数器；

2个通道（较高 10 kHz），具有独立方向的比较器，可直接连接到 24V 增量型编码器。

2通道频率测量；

允许进行频率测量（高达 10 kHz），例如，测量轴速或吞吐量（每个测量周期内的件数）。

周期测量

2个通道。可测量计数信号的周期时间，计数频率较高为 1 KHz。

脉宽调制；

2个输出可直接连接控制阀、执行器、开关设备、加热装置等，例如采样频率为 2.5 kHz。 可设置周期长度并可在运行时修改占空比。

报警输入（所有数字量输入）；

报警输入可以检测过程事件，并在较短的时间内触发响应。