第7章plc設(shè)計應(yīng)用設(shè)計

1、第五章第五章 可編程序控制器的網(wǎng)絡(luò)及通訊可編程序控制器的網(wǎng)絡(luò)及通訊PLC網(wǎng)絡(luò)中常用的通信方式 PLC控制網(wǎng)絡(luò)的“周期I/O方式”通信； PLC控制網(wǎng)絡(luò)的“全局I/O方式”通信； 主/從總線1：N通信方式（PLC通信網(wǎng)絡(luò)）； 令牌總線N：N通信方式（PLC通信網(wǎng)絡(luò)）； 浮動主站N：N通信方式（PLC通信網(wǎng)絡(luò)）； 令牌環(huán)通信方式（PLC通信網(wǎng)絡(luò)）； CSMA/CD通信方式； 多種通信方式的集成。SIEMENS S7-200系列的通訊及網(wǎng)絡(luò)系列的通訊及網(wǎng)絡(luò)一、通訊方式的選擇 為了支持網(wǎng)絡(luò)通訊，可以用不同的組態(tài)安排S7-200 CPU。可以在有Windows95、Windows98或Windows N

2、T操作系統(tǒng)的個人計算機上安裝STEP 7-Micro/WIN32 軟件，或在SIMATIC 編程器上安裝。在下面的通訊組態(tài)中可以把計算機和編程器作為主站： 單主站：單主站連到一個或多個從站。見下圖 多主站：單主站連到一個或多個從站和一個或多個主站。見下圖 對11-位調(diào)制解調(diào)制用戶：單主站連到一個或多個從站。該主站通過11-位調(diào)制解調(diào)制連到一個作為從站的S7-200 CPU 或S7-200 CPU 作為從站的網(wǎng)絡(luò)。 對10-位調(diào)制解調(diào)制用戶：單主站連到僅僅一個通過10-位調(diào)制解調(diào)制作為從站的S7-200 CPU 。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計利用PC/PPI電纜和幾個S7-200 CPU 通

3、訊第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計主站從站卡帶有主站和從站的CP卡通訊方式第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計二、通訊組態(tài)的選擇STEP-Micro/WIN 32 支持的硬件組態(tài)S7-200 和EM-277模塊的性能第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計三、通訊的設(shè)置1、在Windows95、Windows98下設(shè)置通訊； 選擇菜單命令ViewCommunciations。 在STEP-200的編程軟件中單擊通訊圖標(biāo)。2、在WindowsNT4.0下設(shè)置通訊；第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計四、參數(shù)選擇與修改1、選擇正確的接口參數(shù)并設(shè)置它（梯形圖編程軟件上設(shè)置）2、設(shè)定PC/PPI電纜（PPI）參數(shù) 當(dāng)

4、與S7-200 CPU通訊時，STEP 7-Micro/WIN32缺省設(shè)置為多主站PPI協(xié)議。這個協(xié)議允許STEP 7-Micro/WIN32與網(wǎng)絡(luò)中的其它主站設(shè)備（文本顯示器和操作面板）共存。通過檢查PG/PC接口中PC/PPI電纜屬性對話框的“Multiple Master Network”可以允許該工作方式。Windows NT 4.0不支持多主站選項。 STEP 7-Micro/WIN32也支持單主站PPI協(xié)議。當(dāng)使用單主站協(xié)議時， STEP 7-Micro/WIN32假設(shè)它是網(wǎng)絡(luò)中的唯一主站，并且不能與其它主站共享網(wǎng)絡(luò)。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 當(dāng)通過調(diào)制解調(diào)器或噪聲嚴(yán)重的網(wǎng)

5、絡(luò)通訊時，應(yīng)該采用單主站協(xié)議。在PG/PC接口的PC/PPI電纜屬性對話框中，通過清除的“Multiple Master Network”選項可以選擇單主站方式。按照下面的步驟設(shè)置PPI參數(shù)： 在PPI標(biāo)示簽的站參數(shù)區(qū)的地址框中，選擇一個號。這個號標(biāo)明在PLC 網(wǎng)絡(luò)中STEP 7-Micro/WIN32位于何處。站號0是運行STEP 7-Micro/WIN32的個人計算機的缺省站地址。在網(wǎng)絡(luò)中，第一個PLC的缺省地址是站號2。網(wǎng)絡(luò)中的每個設(shè)備必須具有唯一的站地址。 在超時框中選擇一個值。這個值代表使通訊處理器建立連接需要花費的時間長度。缺省值應(yīng)該足夠長。 設(shè)定STEP 7-Micro/WIN3

6、2在網(wǎng)絡(luò)中進行通訊的傳輸速率。 選擇最高的站地址。 單擊本機連接標(biāo)簽，選擇PC/PPI所連接的通信口。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3、用MPI或CP卡組態(tài)：多主網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)使用多主接口抗戰(zhàn)或通過處理器卡時，可以有多種組態(tài)。MPI電纜可以把卡提供的單-RS485接口連接到網(wǎng)絡(luò)。在包含多個主站的網(wǎng)絡(luò)中，可以選擇一個站運行STEP 7-Micro/WIN32 編程軟件。這些主站包括操作員面板和文本顯示器。如下圖在這個組態(tài)中，給出了可能的通訊： STEP 7-Micro/WIN32（0號站）可以監(jiān)視2號站的狀態(tài)，同時文本顯示器（TD 200）（5號站和1號站）和CPU 224模塊（3號站河號站）通訊。

7、 通過網(wǎng)絡(luò)指令（NETR和NETW）兩個CPU224模塊可以發(fā)送信息。 3號站可以從2號站（CPU222）和4號站（CPU224）讀寫數(shù)據(jù)。 4號站可以從2號站（CPU222）和3號站（CPU224）讀寫數(shù)據(jù)。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計利用MPI或CP卡和S7-200 CPU 通訊 可以把多個主站和從站連到同一個網(wǎng)絡(luò)，但當(dāng)加入多個站時，網(wǎng)絡(luò)的性能會受到不利的影響。4、設(shè)置CP或MPI卡（PPI）參數(shù) 與PC/PPI參數(shù)設(shè)置相似。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計PC/PPI電纜PC/PPI電纜尺寸調(diào)制解調(diào)器的選擇第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計RS485與RS232的引腳調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)

8、器 用位表示的用位表示的數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式10位位8數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位1起始位起始位1停止位停止位無校驗無校驗調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器用位表示的數(shù)用位表示的數(shù)據(jù)格式據(jù)格式11位位8數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位1起始位起始位1停止位停止位1校驗位（偶）校驗位（偶）第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計五、網(wǎng)絡(luò)概述1、網(wǎng)絡(luò)主站；利用PC/PPI電纜和幾個S7-200 CPU 主站通訊主站主站或從站第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計EM 277 PROFUBUS-DP 模塊和CPU224 構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) 上圖為多主站設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。使用EM 277 PROFUBUS-DP 模塊可以提高通訊速率和連接數(shù)量。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2

9、、網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議 S7-200 CPU 支持多樣的通訊能力。根據(jù)所使用的S7-200 CPU ，網(wǎng)絡(luò)可以支持一個或多個以下協(xié)議： 點到點（Point-to- Point ）接口（PPI） 多點接口（Multi- Point ）（MPI） PROFIBUS 以上這些是基于開放系統(tǒng)內(nèi)連接（OSI）7層通訊結(jié)構(gòu)模型。PPI 和MPI 協(xié)議通過令牌環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)，令牌環(huán)網(wǎng)遵守歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170中的過程現(xiàn)場總線（PEOFUBUS）。 這些都是基于異步、基于字符的協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗和1個停止位。通訊幀有特殊的起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長度和數(shù)據(jù)完整性檢查和組成。只要相互的波特率相同

10、，三個協(xié)議可以在同一個網(wǎng)絡(luò)中同時運行，而不會相互影響。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 PEOFUBUS網(wǎng)絡(luò)使用RS-485標(biāo)準(zhǔn)雙絞線。它允許在一個網(wǎng)絡(luò)上最多連接32臺設(shè)備。根據(jù)波特率不同，網(wǎng)絡(luò)段的長度可以達到1200米。采用中繼器連接網(wǎng)絡(luò)段可以在網(wǎng)絡(luò)上連接更多的設(shè)備，延長網(wǎng)絡(luò)的長度。根據(jù)不同的波特率，采用中繼器可以把網(wǎng)絡(luò)延長到9600米，如下表7-7。 協(xié)議定義了兩類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：主站和從站。主站可以對網(wǎng)絡(luò)上另一個設(shè)備初始化申請。從站只響應(yīng)來自主站的申請。從站不初始化本身的申請。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 協(xié)議支持一個網(wǎng)絡(luò)上的127個地址（從0到126），網(wǎng)絡(luò)上最多由32個主站。為了通訊，

11、網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備必須具有不同的地址。 運行STEP 7-Micro/WIN 32 的SIMATIC編程器和計算機 的缺省 地址是0； 操作面板（TD200、OP3和OP7）的缺省缺省地址是1； 可編程序控制器的缺省地址是2。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計PPI協(xié)議 PPI是一個主/從協(xié)議。在這個協(xié)議中，主站給從站發(fā)送申請，從站進行響應(yīng)。從站不初始化信息，但是當(dāng)主站發(fā)出申請或查詢時，從站才響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)中的所有S7-200 CPU 都作為從站。 如果在協(xié)議中允許PPI主站模式，一些S7-200 CPU 在RUN 模式下可以作為主站。一旦允許PPI主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）和網(wǎng)絡(luò)寫（NET

12、W）指令讀寫其它CPU。當(dāng)S7-200 CPU 作為PPI主站時，它還可以作為從站響應(yīng)來自其它主站的申請。 對于任何一個從站有多少個主站和它通訊，PPI沒有限制，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個主站。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計MPI協(xié)議 MPI可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。協(xié)議如何操作有賴于設(shè)備類型。 設(shè)備是S7-300 CPU，則建立主/主，因為所有的S7- 300 CPU 都是網(wǎng)絡(luò)主站。 設(shè)備是S7-200 CPU，則建立主/從，因為S7-200 CPU是 從站。 MPI總是在兩個相互通訊的設(shè)備之間建立連接。一個連接可能是兩個設(shè)備之間的非公用連接。另一個主站不能干涉兩個設(shè)備之間已經(jīng)建立的

13、立即餓。主站為了應(yīng)用可以短時間建立一個連接，或無限地保持連接斷開。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 由于設(shè)備之間S7-200的連接是非公用的，并且需要CPU中的資源，每個S7-200 CPU 只能支持一定數(shù)目的連接，每個CPU 支持四個連接，每個EM277模塊支持6個連接。 每個S7-200 CPU和 EM277模塊保留兩個連接，其中一個給SIMATIC編程器或計算機，另一個給操作面板。這些保留的連接不能由其它類型的主站使用。 通過與S7-200 CPU建立一個非保留的連接，S7-300和S7-400 CPU可以和S7-200 CPU 或EM277模塊進行通訊。利用XGET和XPUT指令， S

14、7-300和S7-400 可以讀寫S7-200 。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計PROFIBUS協(xié)議 PROFIBUS協(xié)議設(shè)計用于分布式I/O設(shè)備（遠程I/O）的高速通訊。 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通常有一個主站和幾個I/O從站。主站初始化網(wǎng)絡(luò)并核對網(wǎng)絡(luò)上的從站設(shè)備和配置中的是否匹配。主站連續(xù)地把輸出數(shù)據(jù)寫到從站并從它們讀取輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)DP主站成功地組態(tài)一個從站時，它就擁有該從站。如果網(wǎng)絡(luò)中有第二個主站，它只能很有限地訪問第一個主站的從站。用戶定義協(xié)議（自由口） 自由口通訊是通過用戶程序可以控制S7-200 CPU 通訊口的操作模式。利用自由口模式，可以實現(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)議連接多種智能設(shè)備。

15、通過使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（XMT）和接收指令（RCV），用戶程序控制通訊口的操作。通過SMB30（口0）允許自由口模式，而且只有在CPU處于RUN模式時才允許。當(dāng)CPU處于STOP模式時，自由口通訊停止，通訊口轉(zhuǎn)換成政策的PPI協(xié)議操作。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計六、網(wǎng)絡(luò)部件1、通訊口S7-200 CPU 通訊口引腳分配 S7-200 CPU 上的通訊口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170 中PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)RS-485兼容9-針 D 型連接器第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2、網(wǎng)絡(luò)連接器 利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個設(shè)備很容易地連到網(wǎng)絡(luò)中。一個連接器僅提供連接

16、CPU的接口，而另一個連接器增加了一個編程接口（如下圖所示）。兩種連接器都有： 兩組螺絲端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。 網(wǎng)絡(luò)偏置和終端匹配的選擇開關(guān)。 帶有編程接口的連接器可以把SIMATIC編程器或操作面板增加到網(wǎng)絡(luò)中，而不用改動項有的網(wǎng)絡(luò)連接。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計內(nèi)部連接電纜的偏置和終端第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3、PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)電纜PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)電纜總的規(guī)范 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)的最大長度有賴于波特率和所有電纜的類型。表7-7列出滿足上表中列出規(guī)范的電纜時網(wǎng)絡(luò)段的最大長度。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計帶有中繼器的網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)中繼器西門子提高連接到

17、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)段的網(wǎng)絡(luò)中繼器，如下圖。 利用中繼器有以下特點：延長網(wǎng)絡(luò)距離；允許給網(wǎng)絡(luò)加入設(shè)備；提供了一個隔離不同網(wǎng)絡(luò)段的方法。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 在波特率是9600時，PROFIBUS允許在一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)上最多有32個設(shè)備，最長距離是1200米；每個中繼器允許給網(wǎng)絡(luò)增加另外32個設(shè)備，而且可以把網(wǎng)絡(luò)再延長1200米。網(wǎng)絡(luò)中最多可以使用9個中繼器，網(wǎng)絡(luò)總長度可增加至9600米。每個中繼器為網(wǎng)絡(luò)段提供偏置和終端匹配。七、網(wǎng)絡(luò)性能1、影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素：波特率；主站數(shù)；主站和從站地址選擇；間隙刷新因子；最高站地址。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2、令牌傳送網(wǎng)絡(luò)的重要品質(zhì)因素令

18、牌循環(huán)時間例：令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)舉例 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計用NETR和NETW指令時令派占用時間和令牌循環(huán)時間的公式SIMATIC 中斷和通訊指令中斷和通訊指令中斷連接和中斷分離指令梯形圖語句表ATCH INT，EVENTDTCH EVENT第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計中斷返回指令梯形圖語句表CRETI（ RETI ）中斷允許和中斷禁止指令（ ENI ）（ DISI ）ENIDISI全局地允許所有被連接的中斷事件全局地禁止處理所有中斷事件第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計按優(yōu)先級排列的中斷事件串行通訊口或自由端口模式脈沖串輸出（PTO）中斷、上升沿或下降沿中斷和高速計數(shù)器中斷時基中斷第

19、第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計例：中斷程序指令的實例第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計通過設(shè)置定時中斷去讀取模擬量輸入值SMB34定義了定時中斷0的時間間隔第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計梯形圖網(wǎng)絡(luò)讀和網(wǎng)絡(luò)寫指令：語句表NETR TBL，PORTNETW TBL，PORT 網(wǎng)絡(luò)讀指令（NETR）初始化通訊操作，通過指令端口（PORT）從遠程設(shè)備上接收數(shù)據(jù)并形成表（TBL）。 網(wǎng)絡(luò)寫指令（NETW）初始化通訊操作，通過指定端口（PORT）向遠程設(shè)備寫表（TBL）中的數(shù)據(jù)。 NETR 指令可以從遠程站點上讀最多16個 字節(jié)的信息，NETW指令則可以向遠程站點寫最多16個字節(jié)的信息。任何同一時間，只能

20、有最多為8條NETR和NETW指令有效。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計NETR和NETW指令所用TABLE的定義第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計網(wǎng)絡(luò)讀和網(wǎng)絡(luò)寫舉例： 本示例中，考慮一條生產(chǎn)線正在灌裝黃油桶并將其送到四臺包裝機（打包機）中的一臺上。打包機把8個黃油桶包裝到一個紙板箱中。一個分流機控制著黃油桶流向各個打包機。4個 CPU 221模塊用于控制打包機，一個 CPU 222模塊安裝了 TD 200 操作器接口，被用來控制分流機。下圖給出了該網(wǎng)絡(luò)配置。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 下圖詳細地給出了訪問站2數(shù)據(jù)（分別在VB200和VB300中）的接收和發(fā)

21、送緩沖區(qū)。CPU 222用NETR指令連續(xù)地讀取每個打包機的控制和狀態(tài)信息，每當(dāng)某個打包機包裝完100箱，分流機會注意到這件事，并用NETW令發(fā)送一條信息清除狀態(tài)字。程序?qū)蝹€打包機打包機1需要讀取控制字節(jié)、包裝完的箱數(shù)和復(fù)位包裝完的箱數(shù)。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計梯形圖發(fā)送和接收指令：語句表XMT TBL，PORTRCV TBL，PORT 發(fā)送指令（XMT）激活發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個數(shù)據(jù)指明了要發(fā)送的字節(jié)。PORT指定了用于發(fā)送的喘口。 XMT指令用于自由端口模式，由通訊端口發(fā)送數(shù)據(jù)。 接收指

22、令（RCV）激活初始化或結(jié)束接收信息的服務(wù)。通過指定端口（PORT）接收的信息存儲于數(shù)據(jù)緩沖區(qū) （TBL）。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個數(shù)據(jù)指明了接收的字節(jié)數(shù)。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 在自由端口模式下，通訊協(xié)議完全由梯形圖程序制。SMB30用于端口 0）和 SMB31（如果CPU有兩個端口，則用于端口1）用于選擇波特率和奇偶校驗。 當(dāng)CPU處于STOP 模式，自由端口模式被禁止，重新建立正常的通訊。 只有CPU處于RUN模式時，才能進行自由出口通訊。通過向SMB30（端口0）或SMB130（端口 1）的協(xié)議選擇區(qū)置1，可以允許自由端口模式。處于自由端口模式時，不能與可編程設(shè)備通訊。第第7 7章

23、章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計SMB30 和 SMB130 分別配置通訊端口0和1 ，為自由端口通訊選擇波特率，奇偶校驗和數(shù)據(jù)位數(shù)。自由端口的控制字節(jié)描述如下表：第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計梯形圖獲取口地址指令：語句表GPA ADDR，PORTGET ADDRENADDRPORTENO獲取口地址（GPA）指令讀取 PORT指定的CPU 口 的站地址，將數(shù)值放入ADDR指定的地址中。設(shè)定口地址指令：梯形圖語句表SPA ADDR，PORTSET ADDRENADDRPORTENO將口的站地址（PORT）設(shè)置為ADDR指定的數(shù)值。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計自由口通訊模式的簡單應(yīng)用 自由口模式的通訊協(xié)

24、議可自由定義，通信所需要的信息存放在特殊存儲字節(jié)SMB30中，用戶須作如下說明： 奇偶校驗 每個字符的位數(shù) 波特率下例用一個仿真的打印機程序來描述數(shù)據(jù)發(fā)送，再用一個條形碼閱讀器程序來說明數(shù)據(jù)接收。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計打印機程序框圖第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計條形碼閱讀器程序框圖第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 7.1 7.1 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 7.27.2程序設(shè)計程序設(shè)計 7.37.3設(shè)計實例設(shè)計實例 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 應(yīng)用設(shè)計的基本知識應(yīng)用設(shè)計的基本知識 系統(tǒng)設(shè)計，包括

25、系統(tǒng)設(shè)計的步驟和幾種常用系統(tǒng)設(shè)計，包括系統(tǒng)設(shè)計的步驟和幾種常用的設(shè)計方法的設(shè)計方法 程序設(shè)計，比較詳細地介紹在程序設(shè)計時功程序設(shè)計，比較詳細地介紹在程序設(shè)計時功能流程圖的使用能流程圖的使用 應(yīng)用實例應(yīng)用實例 本章要求對應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的方法和步驟掌握會用，本章要求對應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的方法和步驟掌握會用，重點是掌握程序設(shè)計方法中的功能流程圖法。重點是掌握程序設(shè)計方法中的功能流程圖法。返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計7.1 7.1 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 7.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則系統(tǒng)設(shè)計的原則 7.1.2系統(tǒng)設(shè)計的步驟系統(tǒng)設(shè)計的步驟 返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用

26、設(shè)計7.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則系統(tǒng)設(shè)計的原則 在可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)該最大在可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)該最大限度地滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要限度地滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要求，在滿足控制要求的前提下，力求求，在滿足控制要求的前提下，力求PLC控制系控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全、可靠、操作和維修方便，統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全、可靠、操作和維修方便，而且應(yīng)使系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。而且應(yīng)使系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。設(shè)計一個設(shè)計一個PLC控制系統(tǒng)有多種途徑：可以在原有控制系統(tǒng)有多種途徑：可以在原有的繼電接觸控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以改造，形成可編的繼電接

27、觸控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以改造，形成可編程序控制器的控制系統(tǒng)。程序控制器的控制系統(tǒng)。 返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計7.1.2系統(tǒng)設(shè)計的步驟系統(tǒng)設(shè)計的步驟 1. 熟悉被控對象熟悉被控對象2. 制定控制方案制定控制方案 3. 詳細描述控制對象詳細描述控制對象 4. 詳細描述操作員站詳細描述操作員站 5. 配置可編程序控制器配置可編程序控制器6. 程序設(shè)計程序設(shè)計 返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計7.2程序設(shè)計程序設(shè)計 7.2.1功能流程圖概述功能流程圖概述 7.2.2由功能流程圖到程序由功能流程圖到程序 返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計程序設(shè)計

28、的內(nèi)容包括：編寫程序、編譯程序、模程序設(shè)計的內(nèi)容包括：編寫程序、編譯程序、模擬運行及調(diào)試程序等。擬運行及調(diào)試程序等。 程序設(shè)計的方法是指用什么方法和編程語言來編程序設(shè)計的方法是指用什么方法和編程語言來編寫用戶程序。寫用戶程序。程序設(shè)計有多種方法：如果控制系統(tǒng)是改造原有程序設(shè)計有多種方法：如果控制系統(tǒng)是改造原有成熟的繼電接觸控制系統(tǒng)，則可由電氣控制電路成熟的繼電接觸控制系統(tǒng)，則可由電氣控制電路圖很容易地轉(zhuǎn)化為梯形圖，生成控制程序。圖很容易地轉(zhuǎn)化為梯形圖，生成控制程序。 本節(jié)主要介紹功能流程圖法。本節(jié)主要介紹功能流程圖法。 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計7.2.1功能流程圖概述功能流程圖概述 功

29、能流程圖，簡稱功能圖，又叫狀態(tài)流程圖或狀功能流程圖，簡稱功能圖，又叫狀態(tài)流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。它是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的態(tài)轉(zhuǎn)移圖。它是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能說明性語言，能完整地描述控制系統(tǒng)的一種功能說明性語言，能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性，是分析、設(shè)計電氣控制工作過程、功能和特性，是分析、設(shè)計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。系統(tǒng)控制程序的重要工具。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計1. 組成組成 （1）步）步步是控制系統(tǒng)中的一個相對不變的性質(zhì)，它對應(yīng)于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。步是控制系統(tǒng)中的一個相對不變的性質(zhì)，它對應(yīng)于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。在功能流程圖中步通常表示某個執(zhí)行元件的

30、狀態(tài)變化。步用矩形框在功能流程圖中步通常表示某個執(zhí)行元件的狀態(tài)變化。步用矩形框表示，框中的數(shù)字是該步的編號，編號可以是該步對應(yīng)的工步序號，表示，框中的數(shù)字是該步的編號，編號可以是該步對應(yīng)的工步序號，也可以是與該步相對應(yīng)的編程元件（如也可以是與該步相對應(yīng)的編程元件（如PLC內(nèi)部的通用輔助繼電器、內(nèi)部的通用輔助繼電器、步標(biāo)志繼電器等）。步的圖形符號如圖步標(biāo)志繼電器等）。步的圖形符號如圖7.1（a）所示。）所示。初始步初始步初始步對應(yīng)于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，是系統(tǒng)運行的起點。一個控制初始步對應(yīng)于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，是系統(tǒng)運行的起點。一個控制系統(tǒng)至少有一個初始步，初始步用雙線框表示，如圖系統(tǒng)至少有一個初

31、始步，初始步用雙線框表示，如圖7.1（b）所示。）所示。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖7.1步和初始步步和初始步50(a)(b)第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（2）有向線段和轉(zhuǎn)移）有向線段和轉(zhuǎn)移有向線段和轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)移條件如圖有向線段和轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)移條件如圖7.2所示。所示。圖圖7.2轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（3）動作說明）動作說明一個步表示控制過程中的穩(wěn)定狀態(tài)，它可以對應(yīng)一個或一個步表示控制過程中的穩(wěn)定狀態(tài)，它可以對應(yīng)一個或多個動作?？梢栽诓接疫吋右粋€矩形框，在框中用簡明多個動作?？梢栽诓接疫吋右粋€矩形框，在框中用簡明的文字說明該步對應(yīng)的動作，如下圖的文字說明該步對應(yīng)的動作，

32、如下圖7.3所示。所示。圖中（圖中（a）表示一個步對應(yīng)一個動作；圖（）表示一個步對應(yīng)一個動作；圖（b）和（）和（c）表）表示一個步對應(yīng)多個動作，兩種方法任選一種。示一個步對應(yīng)多個動作，兩種方法任選一種。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2. 使用規(guī)則使用規(guī)則 （1）步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；）步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用步分開；）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用步分開；（3）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連線采用有向）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連線采用有向線段，畫功能圖的順序一般是從上向下或從左到線段，畫功能圖的順序一般是從上向下或從左到右，正常順序時

33、可以省略箭頭，否則必須加箭頭。右，正常順序時可以省略箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個功能圖至少應(yīng)有一個初始步。）一個功能圖至少應(yīng)有一個初始步。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3. 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 （1）順序結(jié)構(gòu)）順序結(jié)構(gòu) （2）分支結(jié)構(gòu)）分支結(jié)構(gòu) 選擇性分支選擇性分支 并發(fā)性分支并發(fā)性分支 （3）循環(huán)結(jié)構(gòu)）循環(huán)結(jié)構(gòu) （4）復(fù)合結(jié)構(gòu)）復(fù)合結(jié)構(gòu) 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（1）順序結(jié)構(gòu)）順序結(jié)構(gòu) 圖圖7.4順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)210電機M2起動電機M1起動等待T1延時時間到按下停止按鈕按下起動按鈕第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（2）分支結(jié)構(gòu)）分支結(jié)構(gòu) 圖圖7.5選擇性分支選擇性分支3 3 7

34、3 3 63333323333543 3 83 3 1AFCJHEBIGD第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計并發(fā)性分支并發(fā)性分支 圖圖7.6并發(fā)性分支并發(fā)性分支第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)）循環(huán)結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個順序過程的多次或順序過程的多次或往復(fù)執(zhí)行。功能圖往復(fù)執(zhí)行。功能圖畫法如圖畫法如圖7.7所示，所示，這種結(jié)構(gòu)可看作是這種結(jié)構(gòu)可看作是選擇性分支結(jié)構(gòu)的選擇性分支結(jié)構(gòu)的一種特殊情況。一種特殊情況。 圖圖7.7并發(fā)性分支并發(fā)性分支第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（4）復(fù)合結(jié)構(gòu)）復(fù)合結(jié)構(gòu) 圖圖7.8功能流程圖舉例功能流程圖舉例返回本節(jié)返回本節(jié)3 3M01.03

35、 3M00.63 3M00.73 3M01.13 3M00.0I0.4I1.0I0.6I0.03 3M00.43333M00.3M00.23 3M00.53 3M00.1I0.1I0.3I0.2Q0.3Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0等 待Q0.1Q0.4Q0.2Q0.0Q0.2Q0.5等 待Q1.0I0.5I1.1I1.2第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計7.2.2由功能流程圖到程序由功能流程圖到程序 1. 邏輯函數(shù)法邏輯函數(shù)法 2. 功能流程圖實例功能流程圖實例 3. 步標(biāo)志繼電器法步標(biāo)志繼電器法 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計1. 邏輯函數(shù)法邏輯函數(shù)法 （1）通用

36、輔助繼電器的邏輯函數(shù)式）通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式 （2）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式 （3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（1）通用輔助繼電器的）通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式邏輯函數(shù)式函數(shù)規(guī)則：函數(shù)規(guī)則：除第一步外，每一步用一除第一步外，每一步用一個通用輔助繼電器（以下個通用輔助繼電器（以下簡稱繼電器）表示本步是簡稱繼電器）表示本步是否被執(zhí)行，即步狀態(tài)。如否被執(zhí)行，即步狀態(tài)。如圖圖7.9所示。所示。 圖圖7.9步與繼電器步與繼電器第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（2）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式圖圖7.8中的中的Yj、Y

37、k、Yp分別表示這分別表示這3個步所對應(yīng)的動作或個步所對應(yīng)的動作或輸出，可以是執(zhí)行元件或其他繼電器，也可以是指令盒。輸出，可以是執(zhí)行元件或其他繼電器，也可以是指令盒。一般情況下，一個步對應(yīng)一個動作，當(dāng)功能流程圖中有一般情況下，一個步對應(yīng)一個動作，當(dāng)功能流程圖中有多個步對應(yīng)同一個動作時，其輸出可用這幾個步對應(yīng)的多個步對應(yīng)同一個動作時，其輸出可用這幾個步對應(yīng)的繼電器繼電器“或或”來表示。來表示。（3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖可由每個邏輯函數(shù)式中的與或邏輯關(guān)系，用串聯(lián)或并聯(lián)可由每個邏輯函數(shù)式中的與或邏輯關(guān)系，用串聯(lián)或并聯(lián)觸點對應(yīng)線圈的形式畫出所有梯級的梯形圖。觸點對應(yīng)線圈的形式畫出

38、所有梯級的梯形圖。 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（1）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式 （2）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式 （3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖 2. 功能流程圖實例功能流程圖實例 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計用起動優(yōu)先規(guī)則。用起動優(yōu)先規(guī)則。（1）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（2）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式 圖圖7.9中除步中除步M00.2和步和步M00.6對應(yīng)同一個執(zhí)行元件輸出對應(yīng)同一個執(zhí)行元件輸出觸點外，其他每一步對應(yīng)一個不同的

39、執(zhí)行元件輸出觸點。觸點外，其他每一步對應(yīng)一個不同的執(zhí)行元件輸出觸點。多步對應(yīng)一動作多步對應(yīng)一動作f (Q0.2)=M00.2+M00.6一步對應(yīng)一動作一步對應(yīng)一動作f (Q0.0)=M00.0f (Q0.3)=M00.3f (Q0.5)=M00.7f (Q1.0)=M01.1其他輸入點的邏輯函數(shù)式寫法也都用相同方式。其他輸入點的邏輯函數(shù)式寫法也都用相同方式。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計（3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖 根據(jù)上述邏輯函數(shù)式可畫出對應(yīng)的梯形圖，根據(jù)上述邏輯函數(shù)式可畫出對應(yīng)的梯形圖，如右圖如右圖7.10所示。為節(jié)省篇幅，本程序中的所示。為節(jié)省篇幅，本程序中的所有標(biāo)

40、題欄所有標(biāo)題欄Network都省略，且只列出了部都省略，且只列出了部分輸出。分輸出。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計 圖圖7.10轉(zhuǎn)化為梯形圖轉(zhuǎn)化為梯形圖(1)第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖7.10轉(zhuǎn)化為梯形圖轉(zhuǎn)化為梯形圖(2)第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3. 步標(biāo)志繼電器法步標(biāo)志繼電器法 圖圖7.11順序繼電器指令（順序繼電器指令（1）第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖7.11順序繼電器指令（順序繼電器指令（2）返回本節(jié)返回本節(jié) 第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計7.3設(shè)計實例設(shè)計實例 1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 2. 制定控制方案制定控制方案 3. 系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表系統(tǒng)配置及

41、輸入輸出對照表 4. 設(shè)計主電路及設(shè)計主電路及PLC外部接線圖外部接線圖 5. 設(shè)計功能流程圖設(shè)計功能流程圖 6. 建立步與繼電器對照表建立步與繼電器對照表 7. 寫邏輯函數(shù)式寫邏輯函數(shù)式 8. 畫梯形圖畫梯形圖 返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述設(shè)計一個設(shè)計一個3工位旋轉(zhuǎn)工作臺，其工作示意如圖工位旋轉(zhuǎn)工作臺，其工作示意如圖7.12所示。三個工位分所示。三個工位分別完成上料、鉆孔和卸件。別完成上料、鉆孔和卸件。（1）動作特性）動作特性工位工位1：上料器推進，料到位后退回等待。：上料器推進，料到位后退回等待。工位工位2：將料夾緊

42、后，鉆頭向下進給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到：將料夾緊后，鉆頭向下進給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到位后，工件松開，放松完成后等待。位后，工件松開，放松完成后等待。工位工位3：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。到位后等待。（2）控制要求）控制要求通過選擇開關(guān)可實現(xiàn)自動運行、半自動運行和手動操作。通過選擇開關(guān)可實現(xiàn)自動運行、半自動運行和手動操作。第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖7.12工作臺示意圖工作臺示意圖返回本節(jié)返回本節(jié)工位1裝工件鉆孔工位2退回工位3退回卸工件卸料器上料器第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2

43、. 制定控制方案制定控制方案 1）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動、半自動運行和手動調(diào)整方）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動、半自動運行和手動調(diào)整方式。式。2）手動調(diào)整采用按鈕點動的控制方式。）手動調(diào)整采用按鈕點動的控制方式。3）系統(tǒng)處于半自動工作方式時，每執(zhí)行完成一個工作循環(huán)，用一個）系統(tǒng)處于半自動工作方式時，每執(zhí)行完成一個工作循環(huán)，用一個起動按鈕來控制進入下一次循環(huán)。起動按鈕來控制進入下一次循環(huán)。4）系統(tǒng)處于全自動運行方式時，可實現(xiàn)自動往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。）系統(tǒng)處于全自動運行方式時，可實現(xiàn)自動往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。5）系統(tǒng)運動不很復(fù)雜，采用）系統(tǒng)運動不很復(fù)雜，采用4臺電機臺電機 。6）對于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，）對于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，采用不進入采用不進入PLC的方法以節(jié)省的方法以節(jié)省I/O點數(shù)。點數(shù)。7）由于點數(shù)不多，所以用中小型）由于點數(shù)不多，所以用中小型PLC可以實現(xiàn)。可用可以實現(xiàn)。可用CPU 224與擴與擴展模塊，或用一臺展模塊，或用一臺CPU 226。返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3. 系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表 表表7.1輸入信號對照表輸入信號對照表第第7 7章章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計表表