PLC編程與應用技術全套可編輯PPT課件全課導航項目一PLC基礎

項目二位邏輯指令的應用

項目三定時器指令和計數器指令的應用

項目四功能指令的應用

項目五PLC梯形圖程序的設計方法

項目六PID控制和運動控制的應用

項目七PLC通信和人機界面的應用

項目八PLC控制系統應用實例

項目一PLC基礎PLC自誕生以來，憑借其控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優點，成為當今工業自動化中重要的控制設備，廣泛應用于各個領域。本項目將介紹PLC的基礎知識和西門子S7-1200PLC的相關知識。項目導讀項目一PLC基礎了解PLC的產生、定義、組成和工作原理。了解PLC的特點、性能指標、分類和應用。了解西門子S7-1200PLC的特點和編程語言。了解西門子S7-1200PLC的硬件系統和開發軟件。能夠完成西門子S7-1200PLC的安裝和接線。能夠正確安裝和使用TIA博途軟件。感受中國科技的騰飛，增強民族自信心。養成崇尚技藝、求實創新的職業品質。知識目標技能目標素質目標章節導航任務一認識PLC任務二認識西門子S7-1200PLC任務一認識PLC什么是PLC？PLC有什么特點？PLC有什么用途？這些都是初學者較為關注的問題。通過本任務的學習，學生需要初步了解PLC，這是學習本書后續內容的基礎。請認真學習本任務，并完成任務實施中的市場調查報告。任務引入1968年，美國通用汽車公司公開招標，要求用新的控制裝置取代生產線上的繼電器-接觸器控制裝置，要求新的控制裝置滿足以下要求：一、PLC的產生和定義1．PLC的產生①編程方便，可現場修改程序；②維護方便，最好是插件式；③可靠性高于繼電器-接觸器控制裝置；④體積小于繼電器-接觸器控制裝置；⑤數據可以直接送入管理計算機；⑥成本上可以和繼電器-接觸器控制裝置相競爭；⑦輸入可以是交流115V（美國的電網電壓）；⑧輸出為交流115V、2A以上，可以直接驅動電磁閥；⑨用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB；⑩系統功能擴展和升級方便。1969年，美國數字設備公司根據上述要求，研制出了世界上第1臺可編程序控制器PDP-14，并在通用汽車公司的自動生產線上試用成功。從此這項研究技術迅速發展，從美國迅速普及至全世界。由于這種新型工業控制裝置可以通過編程改變控制方案，且專門用于邏輯控制，因此人們將其稱為可編程序邏輯控制器（programmablelogiccontroller,PLC）。一、PLC的產生和定義1．PLC的產生1980年，美國電氣制造商協會將可編程序邏輯控制器正式命名為可編程控制器（programmablecontroller），簡稱PC。但人們為了與個人計算機相區別，仍稱它為PLC。一、PLC的產生和定義2．PLC的定義國際電工委員會（IEC）在1987年2月發布的可編程控制器第三稿標準草案中，對PLC做了如下定義：PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入、輸出來控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備，都應按照易于與工業控制系統連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。2021年6月17日，在第五屆未來網絡發展大會期間，華為攜手紫金山實驗室、上海交通大學、寶信軟件正式發布了全球首個廣域云化PLC技術試驗成果。本次試驗基于確定性廣域網技術和下一代工業控制邊緣計算架構，在未來網絡試驗設施（CENI）上實現了滬寧兩地間傳輸距離近600千米的廣域云化PLC工業控制系統的部署和穩定運行，為廣域遠程工業控制系統的應用鋪平了道路。科技之光二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成1）PLC的硬件系統PLC的種類繁多，但其硬件系統的基本結構大致相同。PLC的硬件系統主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口、電源等組成，如圖所示。PLC的組成硬件系統軟件系統二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成（1）CPU。CPU的主要功能是完成PLC內所有的控制和監視操作。CPU一般由控制器、運算器和寄存器等組成，通過數據總線、地址總線、控制總線與存儲器、輸入/輸出接口電路連接。PLC中的存儲器按照讀寫方式的不同只讀存儲器（ROM）隨機存儲器（RAM）按照用途和功能的不同系統程序存儲器主要用于存放PLC生產廠家編寫的系統程序并固化在只讀存儲器（ROM）中，用戶不能訪問和修改。用戶存儲器主要用于存儲用戶的程序和數據，常存放在電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）和隨機存儲器（RAM）中。二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成（2）存儲器。知識鏈接由于系統程序存儲器與用戶無直接聯系，因此在PLC產品樣本或使用手冊中所列的存儲器形式及容量是指用戶存儲器。為避免出現用戶存儲器容量不夠用的情況，許多PLC提供了存儲器擴展功能。（3）輸入/輸出接口。輸入/輸出接口也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與被控設備相連接的端口。二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成輸入/輸出接口輸入接口的作用是將外部電路的信息，通過光電耦合電路送至PLC內部電路中。輸出接口的作用是將PLC的輸出信號轉換為可以驅動外部電路的信號，以便控制執行元件（如接觸器線圈、電機、閥門、水泵等）。（4）電源。電源將交流電轉換為CPU、存儲器等工作所需要的直流電。PLC內部電路使用的電源是整機的能源供給中心，它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性。目前，大部分PLC采用開關式穩壓電源供電。二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成知識鏈接為了滿足較復雜的控制需求，PLC還有一些智能接口模塊，如高速計數器模塊、溫度控制模塊等。這些模塊大多帶有單獨的CPU，有一定的數據處理能力。PLC的軟件系統的組成系統程序用來控制和完成PLC各種功能的程序系統診斷程序輸入處理程序編譯程序信息傳送程序監控程序等用戶程序用戶根據控制要求編寫的應用程序開關量邏輯控制程序模擬量運算控制程序閉環控制程序工作站初始化程序等2）PLC的軟件系統二、PLC的組成和工作原理1．PLC的組成PLC采用周期性循環掃描的工作方式，即“順序掃描，循環工作”。在PLC中，用戶程序按照先后順序存放，CPU從第一條指令開始執行程序，遇到結束指令時又返回到第一條指令，完成一個掃描周期，如此周而復始地循環。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理

PLC的工作過程1）輸入采樣階段PLC在執行程序之前，按照順序將所有輸入端的信息讀入輸入映像寄存器中，這一過程稱為采樣。采樣結果的內容在本掃描周期內不會改變，只有到下一個輸入采樣階段才會被刷新。PLC在運行程序時，所需要的輸入信息不是取現時輸入端上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理2）程序執行階段PLC按照順序（從上到下、從左到右）逐條執行用戶程序，并按照程序要求對數據進行運算和處理，再將程序執行結果寫入輸出映像寄存器中。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理3）輸出刷新階段PLC執行完所有用戶程序后，將輸出映像寄存器中的內容送到輸出端中進行輸出，以驅動被控設備。二、PLC的組成和工作原理2．PLC的工作原理提示PLC在一個掃描周期內，對輸入狀態的掃描只在輸入采樣階段進行，輸出值也只在輸出刷新階段才能被送出去，而在程序執行階段輸入端和輸出端均被封鎖。PLC是一種工業控制系統，它較好地解決了工業控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活及經濟等方面的問題，其主要特點如下。三、PLC的特點和性能指標1．PLC的特點1）編程簡單，容易掌握PLC一般采用梯形圖作為編程語言。梯形圖語言直觀、易懂、易掌握，其電路符號和表達式與繼電器電路圖很相似，熟悉繼電器電路圖的技術人員不需要學習專門的計算機知識和語言，很快就可以掌握梯形圖語言。2）安裝簡單，維護方便PLC不需要專門的機房，使用時只需要將現場的各種設備與PLC相應的接口相連接即可。PLC各模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況及查找故障。三、PLC的特點和性能指標1．PLC的特點3）抗干擾能力強，可靠性高PLC在硬件和軟件方面都采取了措施，以提高其可靠性。硬件方面，PLC各接口都采用了光電隔離，使得外部電路與其內部電路實現了物理隔離；各模塊都采用了屏蔽措施，以防止輻射干擾。軟件方面，PLC具有良好的自診斷功能，一旦系統發生故障，CPU會立即采取有效措施防止故障擴大。4）體積小、重量輕、功耗低PLC的各部件，如CPU、電源、I/O模塊等一般采用模塊化結構，且結構緊湊、重量輕、功耗低。相對于通用工控機，PLC的體積和重量要小得多。三、PLC的特點和性能指標1．PLC的特點5）擴展能力強PLC針對不同的工業現場信號有相應的I/O模塊與工業現場的設備直接連接。此外，為了提高可操作性，PLC還有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業局域網，它還有多種通信聯網的接口模塊。各廠家的PLC雖然有所差異，但它們的主要性能指標是相同的，大體如下。三、PLC的特點和性能指標2．PLC的性能指標1）輸入/輸出點數輸入/輸出點數是指PLC上可連接外部輸入和輸出的端子數，常稱為點數。點數越多，說明PLC可連接的輸入和輸出設備越多，控制規模越大。2）存儲器容量存儲器容量是指PLC可存儲的用戶程序的量，通常以字或千字為單位。存儲器容量大，可以編制出復雜的程序。有些PLC的存儲器容量可以根據需要配置，有些PLC的存儲器容量可以擴展。三、PLC的特點和性能指標2．PLC的性能指標3）掃描速度掃描速度是指PLC執行用戶程序的速度，一般以ms/K為單位，即執行一千字用戶程序所需要的時間。不同用戶程序的執行速度差別較大，可以通過比較PLC執行相同程序所用的時間來衡量CPU工作速度的快慢。4）內部存儲器的種類和數量內部存儲器的種類和數量是衡量PLC硬件功能的一個指標。PLC內部有許多寄存器用于存放變量、中間結果、數據等，還有許多輔助寄存器，如定時/計數器、狀態寄存器等。這些存儲器的種類和數量越多，表示PLC存儲和處理各種信息的能力越強。三、PLC的特點和性能指標2．PLC的性能指標5）擴展能力PLC除了具有主控模塊外，還具有可以通過配置實現各種特殊功能的功能模塊，如信號模塊、通信模塊等。通過特殊功能模塊可以實現輸入/輸出點數的擴展、聯網功能的擴展、存儲容量的擴展等。1）按照結構形式分類四、PLC的分類和應用1．PLC的分類（a）歐姆龍CPM1A系列PLC（b）西門子S7-200系列PLC（c）三菱FX2N系列PLC整體式PLC：將電源、CPU、存儲器、I/O模塊等集中在一個機殼內，形成一個整體，如圖所示。PLC整體式模塊式模塊式PLC：按照各組成部分功能的不同分成若干個模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、通信模塊等。用戶可以根據系統要求，組合不同的模塊，形成不同用途的PLC系統，如圖所示。四、PLC的分類和應用1．PLC的分類（a）歐姆龍CQM1H系列PLC（b）西門子S7-1200系列PLC（c）三菱Q系列PLCPLC整體式模塊式1）按照結構形式分類PLC小型機將輸入/輸出點數在256點以下的PLC稱為小型PLC，如西門子S7-1200系列；中型機將輸入/輸出點數在256～2048之間的PLC稱為中型PLC，如西門子S7-300系列；大型機將輸入/輸出點數在2048以上的PLC稱為大型PLC，如西門子S7-400系列。2）按照輸入/輸出點數分類四、PLC的分類和應用1．PLC的分類四、PLC的分類和應用1．PLC的分類PLC低檔機小型PLC多為低檔機中檔機中型PLC多為中檔機高檔機大型PLC多為高檔機3）按照功能分類目前，PLC已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，其應用方向主要有以下幾類。四、PLC的分類和應用2．PLC的應用1）開關量邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域。PLC可以取代傳統的繼電器-接觸器控制裝置，實現邏輯控制和順序控制，它既可以用于單臺設備的控制，也可以用于多機群控及自動化流水線，如注塑機、數控機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。2）模擬量控制在工業生產過程中，常存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量（即模擬量），PLC通常采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法來處理這些模擬量，完成閉環控制。PLC的模擬量控制功能廣泛應用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。四、PLC的分類和應用2．PLC的應用3）運動控制目前，大多數PLC制造商都提供步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。在多數情況下，PLC將描述目標位置的數據送給位置控制模塊，位置控制模塊控制電機移動一軸或多軸到目標位置。當軸移動時，位置控制模塊保持適當的速度和加速度，確保運動平滑。PLC的運動控制功能廣泛應用于機床、機器人、電梯等各種機械設備中。4）數據處理PLC具有數學運算（包含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信模塊傳送到指定的智能裝置中進行處理。PLC的數據處理功能廣泛應用于造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統中。四、PLC的分類和應用2．PLC的應用5）通信聯網PLC的通信通常包括PLC與PLC之間、PLC與上位機之間、PLC與其他智能設備（如變頻器、數控裝置）之間的通信。PLC與其他智能設備一起，可以構成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統，建立工廠的自動化網絡。本任務需要先學習PLC的基礎知識，包括PLC的產生、定義、組成、工作原理、特點、性能指標、分類及主要應用等，對PLC有一定的了解，然后在此基礎上收集、查找資料，深入了解PLC，以完成任務實施。任務分析1．實施目的任務實施——撰寫PLC市場調查報告通過撰寫PLC市場調查報告，讓學生了解市場中的主流PLC、了解國產PLC的優勢和不足、了解各品牌PLC常用的編程軟件。任務實施——撰寫PLC市場調查報告2．實施內容PLC市場調查報告的內容應包括以下幾個方面。（1）PLC市場發展現狀分析。（2）PLC應用狀況分析。（3）國際主流PLC的主要性能及應用。（4）國產PLC的主要產品及特點。（5）列舉各品牌PLC常用的編程軟件。任務實施——撰寫PLC市場調查報告3．實施流程（1）將全班學生分為4～6組，每組人數盡量一致，設組長1名。（2）組長組織小組成員搜集資料，并將市場調查報告制作成PPT。（3）每個小組選派一名代表上臺講解自己組的市場調查報告。（4）評選出PPT制作得最好和市場調查報告講解得最全面的小組進行獎勵。什么是PLC？課堂訓練課堂小結認識PLCPLC的產生和定義PLC的組成和工作原理PLC的特點和性能指標PLC的分類和應用任務二認識西門子S7-1200PLCS7-1200PLC是西門子公司在2009年5月正式推出的一款產品，經過近幾年的推廣，在市場上的使用率很高，目前是西門子公司主推的一款產品。通過本任務的學習，學生需要了解S7-1200PLC的特點、編程語言、硬件系統和開發軟件等內容。請認真學習本任務，并完成任務實施中的安裝任務。任務引入S7-1200PLC作為西門子公司在小型PLC領域的主打產品，吸納了S7-200PLC和S7-300PLC的優點，將邏輯控制、人機接口和網絡控制等功能集成于一體，可滿足小型獨立離散控制系統處理復雜控制任務的需求。S7-1200PLC的主要特點如下。一、S7-1200PLC概述1．S7-1200PLC的特點1）集成了PROFINET接口S7-1200PLC集成的PROFINET接口用于編程、HMI通信和PLC之間的通信。此外，PROFINET接口還支持使用開放以太網協議的第三方設備。該接口帶有一個具有自動交叉網線功能的RJ-45連接器，可提供10/100Mbit/s的數據傳輸速率，且支持以下協議：TCP/IP、ISO-on-TCP和S7通信。一、S7-1200PLC概述1．S7-1200PLC的特點2）集成技術強S7-1200PLC具有進行計算和測量、閉環回路控制、運動控制的集成技術，是一個功能非常強大的系統，可以完成多種類型的自動化任務。3）存儲器容量大S7-1200PLC為用戶程序和用戶數據提供了高達150KB的工作內存，同時還提供了高達4MB的集成裝載內存和10KB的掉電保持內存。SIMATIC存儲卡是一種由西門子預先格式化的SD存儲卡，是可選件，可用于轉移程序，也可用于存儲其他文件或更新系統固件。一、S7-1200PLC概述1．S7-1200PLC的特點4）組態靈活通過簡單的組態，S7-1200PLC通過對輸入和輸出映像寄存器的讀寫操作，可以實現主從架構的分布式I/O應用。5）通信方便S7-1200PLC提供了各種各樣的通信選項以滿足網絡通信的要求，可支持的通信協議有I-Device、PROFINET、PROFIBUS、USS通信、AS-i、ModbusRTU等，可實現遠距離控制通信、點對點通信。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言其中，S7-1200PLC使用的編程語言只有梯形圖和功能塊圖兩種。PLC的5種編程語言梯形圖（LAD）語句表（STL）功能塊圖（FBD）順序功能圖（SFC）結構文本（ST）1）梯形圖梯形圖是一種圖形編程語言，它使用基于電路圖的表示方法。梯形圖與繼電器電路圖相似，很容易被技術人員理解和掌握。在梯形圖中，程序由一個或多個程序段構成，每個程序段由左、右兩條垂直線之間的觸點、線圈和功能塊有序組合而成。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言S7-1200PLC的梯形圖程序左、右垂直線稱為左、右母線觸點表示邏輯輸入條件，如開關、按鈕和寄存器等線圈通常表示邏輯輸出結果，用來控制外部的指示燈、接觸器、電磁閥和寄存器等功能塊包括定時器、計數器及數學運算等用梯形圖編寫程序時，應遵循以下規則。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言（1）梯形圖常采用程序段結構。清晰的程序段結構有利于程序的調試，編譯時能夠明確指出錯誤語句所在的程序段，且不增加程序的長度。（2）梯形圖必須遵循順序執行的原則，即從左到右、從上到下執行，每行都是從左母線開始，到右母線結束。（3）觸點不能放在線圈的右側，且不能與右母線直接相連。（4）線圈不允許串聯，且同一個編號的線圈不能多次使用。S7-1200PLC的梯形圖程序提示PLC循環掃描程序，將同一掃描周期中的結果留在輸出寄存器中，所以輸出點的值在用戶程序中可以作為條件使用。2）功能塊圖功能塊圖采用類似于數學邏輯門電路的圖形符號，在該編程語言中，方框左側為邏輯運算的輸入變量，方框右側為邏輯運算的輸出變量，輸入端和輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導線”連接在一起，信號從左向右流動。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言功能塊圖功能塊圖具有以下特點。一、S7-1200PLC概述2．S7-1200PLC的編程語言（1）功能塊圖以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易。（2）功能塊圖是用圖形化的方法描述功能，邏輯直觀，大大方便了技術人員的編程和組態，易于操作。（3）由于控制功能的邏輯關系易于表達，因此對于控制規模較大、邏輯關系較復雜的系統，使用功能塊圖編程和組態的時間可以縮短。S7-1200PLC的硬件系統采用模塊式結構，將主要模塊安裝在標準DIN導軌或面板上。用戶可以根據自身的需求確定PLC的結構，系統擴展方便。二、S7-1200PLC的硬件系統S7-1200PLC硬件系統的組成S7-1200PLC的CPU模塊將微處理器、電源、數字量I/O電路、模擬量I/O電路、PROFINET接口、高速運動控制I/O等組合到一個設計緊湊的外殼中，形成功能強大的控制器。二、S7-1200PLC的硬件系統1．CPU模塊不同型號S7-1200PLC的CPU技術規范

型號特征和功能CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217CCPU類型（電源信號/輸入信號/輸出信號）DC/DC/DC、DC/DC/RLY、AC/DC/RLYDC/DC/DC本機數字量I/O點數6/48/614/10本機模擬量I/O點數2/02/2輸入映像寄存器1024B輸出映像寄存器1024B注：DC表示直流電信號、AC表示交流電信號，RLY表示繼電器輸出。二、S7-1200PLC的硬件系統1．CPU模塊不同型號S7-1200PLC的CPU技術規范(續表）

型號特征和功能CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C工作存儲器50KB75KB100KB125KB150KB裝載存儲器1MB4MB位存儲器（M）4096B8192B信號模塊可擴展個數無2個8個信號板可擴展個數1個通信模塊可擴展個數3個（左側擴展）二、S7-1200PLC的硬件系統1．CPU模塊不同型號S7-1200PLC的CPU技術規范(續表）

型號特征和功能CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C最大本地數字量I/O點數1482284最大本地模擬量I/O點數13196769高速計數器最多可組態6個使用任意內置或信號板輸入的高速計數器脈沖輸出最多可組態4個使用任意內置或信號板輸出的脈沖輸出上升沿/下降沿中斷點數6/68/812/1214/14PROFINET接口個數1個2個實時時鐘保持時間通常為20天，40℃時最少為12天外觀尺寸/mm90×100×75110×100×75130×100×75150×100×75知識鏈接CPU的3種工作模式STOP模式CPU不執行任何程序，此時用戶可以編輯、修改、下載和上傳程序；STARTUP模式CPU將執行一次“啟動OB”程序（如果存在）；RUN模式CPU重復執行PLC程序。信號板（signalboard,SB）（見左圖）是S7-1200PLC特有的硬件設備，安裝時將信號板直接插入CPU正面的槽內即可，信號板的安裝如右圖所示。信號板有可拆卸的端子，可以很容易地更換掉。二、S7-1200PLC的硬件系統2．信號板信號板信號板的安裝目前，S7-1200PLC有多種型號的信號板，主要包括數字量輸入/輸出（DI/DQ）板、模擬量輸入/輸出（AI/AQ）板和通信板等，如表所示。二、S7-1200PLC的硬件系統2．信號板信號板的型號型號名稱相關說明DI/DQSB12214點的數字量輸入信號板SB12224點的數字量輸出信號板SB12232點輸入/2點輸出的數字量輸入/輸出信號板AI/AQSB12311×12位的模擬量輸入信號板SB12321點的模擬量輸出信號板通信板CB1241RS-485接口和9針D-Sub插座信號模塊（signalmodule,SM），主要用于擴展PLC的輸入/輸出點數，增加PLC的附加功能。信號模塊通常安裝在CPU模塊的右側。二、S7-1200PLC的硬件系統3．信號模塊信號模塊按其信號類型的不同，可分為數字量模塊數字量輸入模塊數字量輸出模塊數字量輸入/輸出模塊模擬量模塊模擬量輸入模塊模擬量輸出模塊模擬量輸入/輸出模塊常見信號模塊的技術規范如A表和表B所示。二、S7-1200PLC的硬件系統3．信號模塊型號類型相關說明輸入/輸出點數及類型輸入/輸出電源類型SM1221數字量輸入模塊8/0DC24V16/0DC24VSM1222數字量輸出模塊0/8DC24V，0.5A0/16DC24V，0.5A0/8（RLY）2A0/16（RLY）2A0/8（RLY雙態）2ASM1223數字量輸入/

輸出模塊8/8DC24V，0.5A16/16DC24V，0.5A8/8（RLY）DC24V，2A16/16（RLY）DC24V，2A表A

數字量模塊注：RLY表示繼電器輸出。二、S7-1200PLC的硬件系統3．信號模塊表B模擬量模塊型號/類型相關說明SM1231模擬量輸入模塊包括4路、8路的13位模塊和4路的16位模塊，可選

±10V、±5V、0～20mA和4～20mA等多種量程SM1231熱電偶和熱電阻模擬量輸入模塊包括4路、8路的熱電偶模塊和4路、8路的熱電阻模塊，可選多種量程的傳感器SM1232模擬量輸出模塊包括2路和4路的模擬量輸出模塊，±10V電壓輸出為14位，0～20mA和4～20mA電流輸出為13位SM1234模擬量輸入/輸出模塊包括4路模擬量輸入和2路模擬量輸出，輸入為13位，輸出為14位通信模塊（communicationmodule,CM）安裝在CPU的左側，S7-1200PLC最多可安裝3個通信模塊。二、S7-1200PLC的硬件系統4．通信模塊用戶可以使用通信模塊，通過TIA博途軟件提供的相關指令，實現PLC與計算機、PLC與PLC之間的通信。通信模塊還可以和其他控制部件或智能模塊通信或組成局部網絡。因此，可以說通信模塊的能力代表了PLC的組網能力。常用的通信模塊點對點通信模塊PROFIBUS通信模塊工業遠程控制通信模塊AS-i接口模塊I/O-Link接口模塊TIA博途軟件是西門子推出的、面向工業自動化領域的新一代工程軟件平臺。TIA博途軟件將所有的自動化軟件工具都統一到一個開發環境中，是自動化行業內首個采用統一工程組態和軟件項目環境的自動化軟件。三、S7-1200PLC的開發軟件自2009年發布第一款SIMATICSTEP7V10.5（STEP7Basic）以來，TIA博途軟件經歷了V10.5、V11、V12、V13、V14、V15和V16等版本，它支持西門子最新的硬件S7-1200/1500系列PLC，并向下兼容S7-300/400等系列PLC。TIA博途軟件TIA博途STEP7TIA博途WinCCTIA博途StartdriveTIA博途Scout用戶可以根據實際應用情況，購買一種或幾種軟件產品的組合。TIA博途STEP7是西門子PLC的一款編程軟件，用于西門子系列工控產品包括S7、M7、C7和基于PC的WinAC的編程、監控和參數設置，是SIMATIC工業軟件的重要組成部分。TIA博途WinCC是西門子公司開發的一款可視化過程監控軟件，它能夠進行數據采集、監控、處理等一系列操作。知識鏈接TIA博途Startdrive是西門子TIA博途軟件的一個組件，用于調試西門子的變頻器產品，主要完成聯網、配置參數（包括功率部件、電機、編碼器、自由功能塊和工藝控制器等）、配置控制方式和故障診斷等功能。TIA博途Scout是西門子公司開發的一款全集成自動化軟件，將運動控制任務、PLC任務、工藝功能和驅動組態組合在一個系統中，它通過一個用戶友好、組織清晰的“導航中心”開發和管理PLC項目所需要的全部工具。知識鏈接本任務需要先學習S7-1200PLC的相關知識，包括S7-1200PLC的特點、編程語言、硬件系統和開發軟件等，對S7-1200PLC有一定的了解，在此基礎上，才能完成S7-1200PLC硬件電路的安裝和接線，以及TIA博途軟件的安裝和使用。任務分析1）CPU的安裝通過卡夾可以方便地將CPU安裝到DIN導軌或面板上，并且CPU可以采用水平或垂直兩種安裝方式，如圖所示。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）DIN導軌安裝方式（b）面板安裝方式（c）水平安裝方式（d）垂直安裝方式S7-1200PLC的安裝方式由于S7-1200PLC需要通過自然對流冷卻，所以在設備上方和下方必須留出至少25mm的空隙。此外，模塊前端與機柜內壁間也至少應留出25mm的深度。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC如果有通信模塊應先將通信模塊連接到CPU模塊上，然后將整個組件作為一個單元安裝到DIN導軌或面板上，再安裝信號模塊。如果沒有通信模塊可直接安裝CPU模塊，再安裝信號模塊。安裝時，要注意幾點：提示①垂直安裝時，允許的最大環境溫度比水平安裝時低10℃；②在安裝或拆卸任何模塊（含引線）前，要確保電源處于斷開狀態；③S7-1200PLC必須安裝在外殼、控制柜或電控室內；④S7-1200PLC必須與熱輻射、高壓和電噪聲隔離開。2）S7-1200PLC的接線（1）供電電源接線。S7-1200PLC有兩種供電方式，即DC24V和AC120～240V，供電電源的接線方法如圖所示。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）直流電源接線方法（b）交流電源接線方法供電電源接線方法其中，標記為L+/M的電源端子為直流電源端，標記為L1/N的電源端子為交流電源端，接線時必須先確認CPU的類型及供電方式。2）S7-1200PLC的接線（2）數字量模塊接線。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）漏型輸入接線（b）源型輸入接線數字量輸入模塊接線數字量輸入模塊接線：S7-1200PLC的數字量輸入方式有DC24V漏型輸入和源型輸入兩種。漏型輸入時，數字量輸入公共端1M接24V直流電源的負極，如圖（a）所示；源型輸入時，數字量輸入公共端1M接24V直流電源的正極，如圖（b）所示。數字量模塊接線數字量輸入模塊接線數字量輸出模塊接線數字量輸出模塊接線：S7-1200PLC的數字量輸出方式有晶體管輸出和繼電器輸出兩種。其中，晶體管輸出的CPU只支持直流信號輸出，如圖（a）所示；繼電器輸出的CPU可以接直流信號，也可以接120～240V的交流信號，如圖（b）所示。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）晶體管輸出接線（b）繼電器輸出接線數字量輸出模塊接線（3）模擬量模塊接線。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC（a）二線制接線（b）三線制接線模擬量輸入模塊接線（c）四線制接線模擬量輸入模塊接線：模擬量輸入模塊可以采用標準電流和電壓信號，其接線方式根據模擬量儀表或設備線纜個數分為二線制、三線制和四線制3種類型，如圖所示。模擬量模塊接線模擬量輸入模塊接線模擬量輸出模塊接線模擬量輸出模塊接線：模擬量輸出模塊可以輸出標準電流和電壓信號，其接線方式（以SM1232模塊為例）如圖所示。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件1．安裝S7-1200PLC模擬量輸出模塊接線經驗傳承在對任何電氣設備進行接線前，必須確保已切斷該設備的電源。同時，還要確保已切斷所有相關設備的電源。另外，在使用感性負載時，要加入抑制電路。抑制電路可以限制輸出通斷時的高壓瞬變，保護輸出，并可以限制感性負載開關時產生的電子噪聲。S7-1200PLC使用的軟件是TIA博途STEP7。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件2．安裝TIA博途軟件TIA博途STEP7基礎版（STEP7basic），用于組態S7-1200PLC；專業版（STEP7professional），用于組態目前西門子品牌中除S7-200之外所有的PLC及WinAC。1）安裝要求本教材所使用的軟件版本為TIA博途STEP7V15.1專業版。運行該軟件推薦的計算機配置如表所示。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件2．安裝TIA博途軟件配置要求操作系統MicrosoftWindows7或更高處理器Intel(R)Core(TM)i5-6440EQ2.7GHz或更高內存16GB或更大（大型項目為32GB以上）硬盤50GB的固態硬盤或更大顯示器15.6″全高清顯示器（1920×1080或更高）運行TIA博途STEP7V15.1專業版推薦的計算機配置2）安裝步驟在安裝軟件前要檢查計算機的配置是否滿足系統要求，并確保具有管理員權限。滿足這兩點要求后，關閉所有正在運行的程序，準備安裝軟件。具體步驟詳見教材。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件2．安裝TIA博途軟件任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件在桌面上雙擊圖標，進入TIA博途軟件開發界面。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件1）TIA博途軟件的視圖TIA博途軟件的視圖有兩種，可以單擊左下角的圖標按鈕進行切換，如圖所示。（a）Portal視圖（b）項目視圖TIA博途軟件的視圖項目視圖能顯示項目的全部組件，編輯器、參數和數據等全部顯示在一個視圖中，可以方便地訪問設備和塊。Portal視圖是面向任務的工作模式，使用簡單、直觀，可以很快地開始項目設計，適合初學者使用。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件2）創建新項目在Portal視圖和項目視圖中都可以創建新項目，此處介紹在Portal視圖中創建新項目的步驟。具體步驟詳見教材。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件3）硬件組態創建新項目后，需要對各硬件進行組態、參數配置和通信互連。項目中的組態要與實際系統一致。系統啟動時，CPU會自動檢測軟件的預設組態與系統的實際組態是否一致，不一致則會報錯。下面介紹在Portal視圖中進行項目硬件組態的步驟。具體步驟詳見教材。任務實施——安裝并使用S7-1200PLC的硬件及軟件3．初步使用TIA博途軟件4）程序設計與仿真硬件組態完成后，便可進行PLC程序設計與仿真了。PLC支持梯形圖和功能塊圖語言，此處以梯形圖為例介紹PLC程序設計與仿真的步驟。具體步驟詳見教材。小試身手在硬件設備中，撥動輸入I0.0和I0.1的開關，查看輸出Q0.0的狀態，將結果填入表中。輸入輸出I0.0I0.1Q0.000

01

10

11

注：“1”表示開關閉合；“0”表示開關斷開。輸入與輸出的關系簡述西門子S7-1200PLC的工作原理。課堂訓練課堂小結認識西門子S7-1200PLCS7-1200PLC概述S7-1200PLC的硬件系統S7-1200PLC的開發軟件學習成果評價指導教師根據學生的實際學習成果對其進行評價，學生配合指導教師共同完成學習成果評價表，如表所示。班級

組號

日期

姓名

學號

指導教師

評價項目評價內容滿分/分評分/分知識PLC的產生和定義5

PLC的組成和工作原理5

PLC的特點和性能指標5

PLC的分類和應用5

S7-1200PLC概述5

S7-1200PLC的硬件系統5

S7-1200PLC的開發軟件5

技能能夠完成西門子S7-1200PLC的安裝和接線20

能夠正確安裝和使用TIA博途軟件20

素養積極參加教學活動，主動學習、思考、討論5

認真負責，按時完成學習、訓練任務5

團結協作，與組員之間密切配合5

服從指揮，遵守課堂和實訓室紀律5

有競爭意識、勇于克服困難5

合計100

自我評價

教師評價

謝謝您的觀看PLC編程與應用技術全課導航項目一PLC基礎

項目二位邏輯指令的應用

項目三定時器指令和計數器指令的應用

項目四功能指令的應用

項目五PLC梯形圖程序的設計方法

項目六PID控制和運動控制的應用

項目七PLC通信和人機界面的應用

項目八PLC控制系統應用實例

項目二位邏輯指令的應用S7-1200PLC通過指令控制繼電器、接觸器、電機等低壓電器，在工業生產中有著廣泛的應用。從本項目開始，將重點介紹PLC的編程指令。本項目主要介紹位邏輯指令，位邏輯指令屬于基本邏輯控制指令，是專門針對位邏輯量進行處理的指令，它包括觸點指令、輸出指令、置復位指令和邊沿檢測指令等。項目導讀掌握觸點指令和輸出指令的基本用法。掌握置復位指令的基本用法。掌握邊沿檢測指令的基本用法。掌握故障報警指示燈控制系統的設計方法。掌握四組搶答器控制系統的設計方法。掌握電機正反轉控制系統的設計方法。能夠應用位邏輯指令設計簡單的PLC控制程序。具備勇于探索的創新精神。增強遵守規章制度和安全生產的責任意識。領略工匠風采，養成攻堅克難、兢兢業業的工匠精神。知識目標技能目標素質目標項目二位邏輯指令的應用章節導航任務一應用觸點指令和輸出指令任務二應用置復位指令任務三應用邊沿檢測指令任務一應用觸點指令和輸出指令故障報警指示燈，顧名思義，起著警示提醒的作用，它能有效減少安全事故的發生，保證生產和人員的安全，因此廣泛應用于工業生產、交通運輸、

建筑安全、消防

安全、航空航天

等領域。任務引入請應用觸點指令和輸出指令，設計一個故障報警指示燈控制系統，控制要求如下。（1）當系統無故障時，綠燈常亮。（2）當系統出現1處故障時，黃燈常亮。（3）當系統出現2處故障時，紅燈常亮。（4）當系統出現3處故障時，紅燈閃爍。（5）按下復位按鈕后，所有燈滅。任務引入任務分析任務實施任務在位邏輯中，指令的基礎主要是觸點和線圈，觸點讀取位的狀態，線圈將狀態寫入位中。S7-1200PLC大部分位邏輯指令結構如圖所示。當輸入信號的狀態為“1”時，該指令被激活。任務工單位邏輯指令結構一、觸點指令觸點指令常開觸點指令常開觸點指令的指令符號如圖A所示。當操作數的狀態為“1”時，常開觸點將接通，輸出狀態為“1”；當操作數的狀態為“0”時，常開觸點將斷開，輸出狀態為“0”。常閉觸點指令常閉觸點指令的指令符號如圖B所示。當操作數的狀態為“1”時，常閉觸點將斷開，輸出狀態為“0”；當操作數的狀態為“0”時，常閉觸點將接通，輸出狀態為“1”。取反指令取反指令的指令符號如圖C所示。當觸點左邊輸入的狀態為“1”時，右邊輸出的狀態為“0”；當觸點左邊輸入的狀態為“0”時，右邊輸出的狀態為“1”。圖A常開觸點指令的指令符號圖B常閉觸點指令的指令符號圖C取反指令的指令符號提示取反指令沒有操作數。二、輸出指令輸出指令線圈指令線圈指令的指令符號如圖A所示。當線圈的輸入狀態為“1”時，操作數的狀態為“1”；當線圈的輸入狀態為“0”時，操作數的狀態為“0”。取反線圈指令取反線圈指令的指令符號如圖B所示。當線圈的輸入狀態為“1”時，操作數的狀態為“0”；當線圈的輸入狀態為“0”時，操作數的狀態為“1”。圖A線圈指令的指令符號圖B取反線圈指令的指令符號【例2-1】請分析下圖所示梯形圖程序中Q0.0～Q0.3的狀態。二、輸出指令梯形圖程序解析題干分析：若輸入I0.0的狀態為“0”，程序段1中，Q0.0的輸入端（即I0.0的輸出端）斷開，其狀態為“0”；程序段2中，取反指令的輸入端斷開，輸出端接通，Q0.1的狀態為“1”；程序段3中，Q0.2的輸入端接通，其狀態為“1”；程序段4中，Q0.3的輸入端斷開，其輸出狀態為“1”。若輸入I0.0的狀態為“1”，程序段1中，Q0.0的輸入端接通，其狀態為“1”；程序段2中，取反指令的輸入端接通，輸出端斷開，Q0.1的狀態為“0”；程序段3中，Q0.2的輸入端斷開，其狀態為“0”；程序段4中，Q0.3的輸入端接通，其輸出狀態為“0”。故Q0.0～Q0.3的狀態如下表所示。輸入輸出I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.30011111000Q0.0～Q0.3的狀態二、輸出指令解析題干【例2-2】現有一臺水泵，請用梯形圖設計該水泵的控制程序，控制要求：開關按下后，水泵工作；開關抬起后，水泵停止工作。二、輸出指令分析：在傳統控制電路中，控制水泵的方法有很多，最簡單的是在水泵與供電電源之間接一只斷路器，通過斷路器的通斷來控制電機的運行和停止。因此，本例在設計梯形圖程序時，可采用斷路器作為開關。設斷路器與PLC的接口為I0.0，水泵的接觸器與PLC的接口為Q0.0，將I0.0的輸出送至輸出線圈Q0.0，即可得到控制水泵的梯形圖程序，如圖所示。控制水泵的梯形圖程序例2-3知識鏈接位邏輯指令按照控制要求進行邏輯組合，便可構成基本的邏輯控制，即“與”“或”及其組合。位邏輯指令使用“0”和“1”兩個布爾操作數對信號的狀態進行邏輯操作，并將邏輯操作結果（RLO）送入存儲器的狀態位中。常用邏輯控制指令的符號及功能如下表所示。名稱指令符號功

能與指令操作數1和操作數2同時接通時，輸出端接通或指令操作數1或操作數2接通時，輸出端接通【例2-3】將例2-2中的主控元件斷路器改為按鈕，設計一個電機控制系統，控制要求：按下啟動按鈕，電機開始運轉，啟動按鈕彈起后，電機持續運轉；按下停止按鈕，電機停止運轉。二、輸出指令分析：設啟動按鈕與PLC的接口為I0.0，停止按鈕與PLC的接口為I0.1，電機的接觸器與PLC的接口為Q0.0。由控制要求可知，電機控制系統的時序圖如圖所示。解析梯形圖題干（1）按下啟動按鈕后，常開觸點I0.0的狀態為“1”，線圈Q0.0的狀態為“1”，電機啟動，因此I0.0的輸出最終送至Q0.0。（2）啟動按鈕彈起后，I0.0的狀態變為“0”，Q0.0的狀態仍為“1”，電機保持運轉，因此需要將Q0.0的常開觸點與I0.0并聯，即Q0.0實現自鎖功能，保證此時電機仍運轉。（3）按下停止按鈕I0.1，I0.1的狀態變為“1”，Q0.0的狀態變為“0”，電機停止運轉，因此需要將常閉觸點I0.1的輸出送至Q0.0。由以上分析可知，I0.0由“0”變為“1”時，Q0.0的狀態為“1”；I0.0由“1”變為“0”時，Q0.0的狀態保持為“1”（自鎖）；I0.1由“0”變為“1”時，Q0.0的狀態為“0”（停止）。故電機控制系統的邏輯表達式為二、輸出指令解析梯形圖題干二、輸出指令由電機控制系統的時序圖和邏輯表達式可知，其梯形圖程序如圖所示。電機控制系統的梯形圖程序解析梯形圖題干本任務需要先學習觸點指令和輸出指令的相關知識，在此基礎上，才能完成故障報警指示燈控制系統的設計。由控制要求可知，此故障報警指示燈控制系統有4個輸入和4個輸出，設輸入為SB0（復位按鈕）、SB1（故障1）、SB2（故障2）和SB3（故障3），輸出為Q1（綠燈常亮）、Q2（黃燈常亮）、Q3（紅燈常亮）和Q4（紅燈閃爍）。設系統無故障為“0”，有故障為“1”，則故障報警指示燈控制系統的工作過程：當系統無故障時，Q1輸出為“1”；當有1個故障時，Q2輸出為“1”；當有2個故障時，Q3輸出為“1”；當有3個故障時，Q4輸出為“1”；當按下SB0（復位按鈕）時，輸出均為“0”。任務分析任務分析任務實施任務故障報警指示燈控制系統輸入與輸出之間的邏輯關系如表所示。任務分析輸入輸出SB0SB1SB2SB3Q1Q2Q3Q400001000000101000010010001000100001100100101001001100010011100011×××0000任務分析任務實施任務輸入與輸出之間的邏輯表達式為任務分析完成該任務的主要步驟如下。（1）根據故障報警指示燈控制系統的工作過程，填寫I/O地址分配表。（2）根據I/O地址分配表，繪制PLC的硬件接線圖，并完成接線。（3）根據故障報警指示燈控制系統的工作過程和I/O地址分配表，設計梯形圖程序。（4）將梯形圖程序下載到PLC中，按照表(故障報警指示燈控制系統輸入與輸出之間的邏輯關系)改變SB0、SB1、SB2和SB3的狀態，觀察指示燈的工作狀態。任務分析任務實施任務1．I/O地址分配任務實施——設計故障報警指示燈控制系統根據工作過程分析，故障報警指示燈控制系統有4個輸入信號，即復位按鈕、故障1、故障2和故障3，3個輸出信號，即綠燈、黃燈和紅燈（常亮+閃爍），故其I/O地址分配表如下表所示。故障報警指示燈控制系統的I/O地址分配表輸入輸出元件I/O地址備注元件I/O地址備注SB0I0.0復位按鈕L1Q0.0綠燈SB1I0.1故障1L2Q0.1黃燈SB2I0.2故障2L3Q0.2紅燈SB3I0.3故障3

任務分析任務實施任務2．硬件接線任務實施——設計故障報警指示燈控制系統根據左表繪制PLC的硬件接線圖（見右圖），并根據接線圖完成接線。PLC的硬件接線圖故障報警指示燈控制系統的I/O地址分配表輸入輸出元件I/O地址備注元件I/O地址備注SB0I0.0復位按鈕L1Q0.0綠燈SB1I0.1故障1L2Q0.1黃燈SB2I0.2故障2L3Q0.2紅燈SB3I0.3故障3

任務分析任務實施任務3．程序設計與仿真任務實施——設計故障報警指示燈控制系統根據工作過程和I/O地址分配表，將邏輯表達式（見任務分析）轉換成梯形圖程序，如下圖所示。故障報警指示燈控制系統的梯形圖程序故障報警指示燈控制系統的程序設計與仿真步驟見教材。任務分析任務實施任務課堂小結應用觸點指令和輸出指令觸點指令常開觸點指令常閉觸點指令取反指令輸出指令線圈指令取反線圈指令任務二應用置復位指令搶答器是一種應用非常廣泛的電子設備，在各種搶答活動、知識競賽中，它能迅速客觀地分辨出最先獲得發言權的選手，為競賽增添了刺激性、娛樂性。任務引入請應用置復位指令，設計一個四組搶答器控制系統，控制要求如下。（1）參賽者通過按下搶答按鈕回答問題。（2）主持人按下開始按鈕后，各組才能搶答。（3）某組參賽者搶先按下搶答按鈕，對應按鈕的指示燈點亮，其他組參賽者再按下搶答按鈕無效。（4）回答完畢后，主持人按下復位按鈕，所有指示燈熄滅。任務引入任務分析任務實施任務任務工單置復位指令置位指令復位指令置位位域指令復位位域指令置位/復位觸發器指令復位/置位觸發器指令一、置位指令和復位指令1．置位指令置位指令的梯形圖程序當按下按鈕I0.0時，Q0.0的狀態置為“1”；按鈕彈起后，I0.0斷開，Q0.0的狀態仍為“1”，從而實現了自鎖功能。置位指令的功能是使操作數的狀態置為“1”，其指令符號為。置位指令的梯形圖程序如圖所示。一、置位指令和復位指令2．復位指令當按下按鈕I0.1時，Q0.0的狀態置為“0”；按鈕彈起后，I0.1斷開，Q0.0的狀態仍為“0”，直到有置位信號（使Q0.0置為“1”）出現。復位指令的梯形圖程序復位指令的功能是使操作數的狀態置為“0”，其指令符號為。復位指令的梯形圖程序如圖所示。置位指令和復位指令的主要特點是具有記憶保持功能，被置位或復位的操作數只能通過復位指令或置位指令還原。因此，置位指令和復位指令在大多數情況下都是成對出現的，在程序的一個地方使用了置位指令，在另一個地方就會使用復位指令。置位指令和復位指令的操作數可以多次使用。置位指令和復位指令的時序圖如下圖所示。一、置位指令和復位指令2．復位指令置位指令和復位指令的時序圖一、置位指令和復位指令2．復位指令置位指令和復位指令的時序圖對比以上兩圖可知，當輸入條件相同時，其輸出狀態完全一致，即左圖對應的梯形圖程序也能夠實現電機的連續控制。電機控制系統的時序圖知類通達在梯形圖編程中，可以用基本觸點指令，也可以用置位指令、復位指令實現電機的啟停控制。在學習和工作中，在遇到問題時，要堅信辦法總比困難多，一條道路走不通時，換個思路，變個想法，或許能柳暗花明。單獨置位或復位一個位地址的變量時，通常使用置位指令或復位指令，而置位或復位多個位地址變量時，通常會使用置位位域指令或復位位域指令。二、置位位域指令和復位位域指令二、置位位域指令和復位位域指令1．置位位域指令置位位域指令的梯形圖程序置位位域指令的主要功能是為從地址“OUT”處開始的“n”位地址置位（變為“1”并保持），其指令符號為。置位位域指令的梯形圖程序如圖所示。點擊此處返回內容二、置位位域指令和復位位域指令2．復位位域指令復位位域指令的梯形圖程序說明：圖（置位位域指令的梯形圖程序）和圖（復位位域指令的梯形圖程序）中的上升沿檢測觸點指令（）、下降沿檢測觸點指令（）將在任務三中詳細介紹。復位位域指令的主要功能是為從地址“OUT”處開始的“n”位地址復位（變為“0”并保持），其指令符號為。復位位域指令的梯形圖程序如圖所示。二、置位位域指令和復位位域指令2．復位位域指令置位位域指令和復位位域指令的時序圖如下圖所示，在I0.0的上升沿（從“0”變為“1”）時，從Q0.0開始的連續8位數據，即Q0.0～Q0.7（QB0），全部置為“1”，即QB0FFH；在I0.0的下降沿（從“1”變為“0”）時，QB0復位，即QB000H。置位位域指令和復位位域指令的時序圖三、置位/復位觸發器指令和復位/置位觸發器指令1．置位/復位觸發器指令置位/復位（SR）觸發器指令也稱復位優先觸發器指令，其指令符號如下圖所示。如果S輸入端的狀態為“1”，R1輸入端的狀態為“0”，則置位觸發器；如果S輸入端的狀態為“0”，R1輸入端的狀態為“1”，則復位觸發器；如果兩個輸入端的狀態均為“1”，則復位觸發器；如果兩個輸入端的狀態均為“0”，則保持觸發器之前的狀態。SR觸發器指令輸入與輸出狀態的對應關系如表所示。

SR觸發器指令的指令符號三、置位/復位觸發器指令和復位/置位觸發器指令2．復位/置位觸發器指令復位/置位（RS）觸發器指令也稱置位優先觸發器指令，其指令符號如下圖所示。如果R輸入端的狀態為“1”，S1輸入端的狀態為“0”，則復位觸發器；如果R輸入端的狀態為“0”，S1輸入端的狀態為“1”，則置位觸發器；如果兩個輸入端的狀態均為“1”，則置位觸發器；如果兩個輸入端的狀態均為“0”，則保持觸發器之前的狀態。SR觸發器指令輸入與輸出狀態的對應關系如表所示。

RS觸發器指令的指令符號三、置位/復位觸發器指令和復位/置位觸發器指令SR觸發器指令RS觸發器指令輸入狀態輸出狀態輸入狀態輸出狀態SR1RS100保持之前的狀態00保持之前的狀態010011101100110111

SR觸發器指令和RS觸發器指令輸入與輸出狀態的對應關系2．復位/置位觸發器指令點擊此處返回內容三、置位/復位觸發器指令和復位/置位觸發器指令2．復位/置位觸發器指令【例2-4】如圖（a）和圖（b）所示為RS觸發器指令和SR觸發器指令的梯形圖程序，設I0.0和I0.1的狀態如圖（c）所示，Q0.0和Q0.1的初始狀態均為“0”，試分析Q0.0和Q0.1的狀態。（a）RS觸發器指令的梯形圖程序（b）SR觸發器指令的梯形圖程序（c）I0.0和I0.1的狀態RS和SR觸發器指令的梯形圖程序及I0.0和I0.1的狀態解析題干三、置位/復位觸發器指令和復位/置位觸發器指令2．復位/置位觸發器指令分析：在RS和SR觸發器指令中，若置位輸入端和復位輸入端的狀態均為“0”，則輸出狀態保持不變；若復位輸入端的狀態為“1”，則輸出狀態為“0”；若置位輸入端的狀態為“1”，則輸出狀態為“1”；若兩個輸入端的狀態均為“1”，將按照優先級順序執行置位或復位指令，即RS觸發器的輸出狀態為“1”，SR觸發器的輸出狀態為“0”，故圖（RS和SR觸發器指令的梯形圖程序及I0.0和I0.1的狀態）中Q0.0和Q0.1的狀態如下圖所示。RS和SR觸發器指令的時序圖解析題干本任務需要先學習置復位指令的相關知識，在此基礎上，才能完成四組搶答器控制系統的設計。四組搶答器控制系統的工作過程：按下開始按鈕（SB0）后，四組參賽者按下各自的搶答按鈕（SB1～SB4），搶先按下者，其對應指示燈點亮（L1～L4），即指示燈的狀態變為“1”；按下復位按鈕（SB5）后，指示燈熄滅（狀態變為“0”）。任務分析任務分析任務實施任務完成該任務的主要步驟如下。（1）根據四組搶答器控制系統的工作過程，填寫I/O地址分配表。（2）根據I/O地址分配表，繪制PLC的硬件接線圖，并完成接線。（3）根據四組搶答器控制系統的工作過程和I/O地址分配表，設計梯形圖程序。（4）將梯形圖程序下載到PLC中，根據控制要求改變SB0～SB5的狀態，觀察L1～L4的工作狀態。在設計時要注意：四組參賽隊伍的指示燈不能同時點亮，即它們之間必須進行互鎖。任務分析任務分析任務實施任務根據工作過程分析，四組搶答器控制系統有6個輸入信號，即開始按鈕、搶答按鈕（4組）和復位按鈕，有4個輸出信號，即每組搶答按鈕對應的指示燈，故其I/O地址分配表如表所示。任務實施——設計四組搶答器控制系統1．I/O地址分配輸入輸出元件I/O地址備注元件I/O地址備注SB0I0.0開始按鈕L1Q0.1第一組的指示燈SB1I0.1第一組搶答按鈕L2Q0.2第二組的指示燈SB2I0.2第二組搶答按鈕L3Q0.3第三組的指示燈SB3I0.3第三組搶答按鈕L4Q0.4第四組的指示燈SB4I0.4第四組搶答按鈕

SB5I0.5復位按鈕

四組搶答器控制系統的I/O地址分配表點擊此處返回內容任務分析任務實施任務根據表（四組搶答器控制系統的I/O地址分配表）繪制PLC的硬件接線圖（見下圖），并根據接線圖完成接線。任務實施——設計四組搶答器控制系統2．硬件接線PLC的硬件接線圖任務分析任務實施任務根據工作過程和I/O地址分配表，四組搶答器控制系統的梯形圖程序設計思路如下。任務實施——設計四組搶答器控制系統3．程序設計與仿真（1）按下SB0（I0.0）后，搶答器進入答題狀態；按下按鈕SB5（I0.5）后，答題狀態結束。因此，用SR觸發器指令控制M0.0（答題狀態）。（2）M0.0為“1”時，用置位指令和復位位域指令控制指示燈的狀態，且指示燈之間必須互鎖。任務分析任務實施任務四組搶答器控制系統的梯形圖程序如圖所示。任務實施——設計四組搶答器控制系統3．程序設計與仿真四組搶答器控制系統的程序設計與仿真步驟見教材。任務分析任務實施任務課堂小結應用置復位指令置位指令和復位指令置位位域指令和復位位域指令置位/復位觸發器指令和復位/置位觸發器指令