S7-200系列PLC的计数器指令

 1）类型及编号

      CTU——增计数

CTD——减计数        C0～C255

CTUD——增减计数

 计数器6个要素：  指令格式（类型、编号等）    预置值——PV

         使能——CU、CD            复位——R、LD

                   当前值——Cxxx             计数器状态（位）——与定时器类似

2）功能、时序图及应用示例

  此例为一个增减计数器的应用示例，其与MODICON  PLC计数器指令的比较，同学可自己进行，并注意到，计数器指令的使能均是采样上升沿（“0” →“1” ）。

PLC系统设计的内容

一、输入回路的设计

1、电源回路 PLC供电电源一般为 AC85—240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）。

2、PLC上DC24V电源的使用各公司 PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行）。

3、外部DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“—”端不要与 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。

4、输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列PLC的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关 断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻（不能完全启动），或者有并联电阻或有漏电流时（不能完全切断），就会有误动作，灵敏度下降，对 此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PLC的**输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 PLC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 PLC的输入端。

二、输出回路的设计

1、各种输出方式之间的比较

（1）继电器输出：

优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决 定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms。

（2）晶闸管输出：

带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms。

（3）晶体管输出：

**优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 DC 5—30V的负载，**输出负载电流为0．5A/点，但每4点不得大于0.8A。

当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应**继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PLC输出驱动达林顿三极管（5—10A），再驱动负载，可大大减小。

2、抗干扰与外部互锁当 PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电 路，可有效保护PLC。当两个物理量的输出在PLC内部已进行软件互锁后，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

3、“GOM“点的选择不同的 PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流 大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的 PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PLC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝， 1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因 PLC内部一般没有熔丝。

4、PLC外部驱动电路对于 PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电 路，且每路有显示二极管（LED）指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

三、扩展模块的选用

对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足 要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请 看相关的技术手册。

各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

四、PLC的网络设计

当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和 用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。

**后，还要向 PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。

五、软件编制

在编制软件前，应首先熟悉所选用的 PLC产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速 度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

PLC控制系统设计中如何减少输出点

PLC控制系统设计中减少输出点的方法:

    （1）在可编程控制器输出功率允许的条件下，可将通断状态完全相同的负载并联共用一个输出点。
     （2）负载多功能化 。一个负载实现多种用途，如在PLC控制中，通过编程可以实现一个指示灯的平光和闪烁，这样一个指示灯可以表示两种不同的信息，节省了输出点。

（1）梯形图

梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用得**多的一种PLC编程语言。

（2）指令表

这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，用一系列操作指令组成的语句表将控制流程热核出来，并通过编程器送到PLC中去。

（3）顺序功能图

采用IEC标准的SFC(Sequential Function Chart)语言，用于编制复杂的顺控程序。利用这种**的编程方法，初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了工作效率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。

（4）状态转移图

类似于顺序功能图，可使复杂的顺控系统编程得到进一步简化。

（5）逻辑功能图

它基本上沿用了数字电路中的逻辑门和逻辑框图来表达。一般用一个运算框图表示一种功能。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种功能来完成。目前国际电工协会(IEC)正在实施发展这种编程标准。

（6）高级语言

近几年推出的PLC，尤其是大型PLC，已开始使用高级语言进行编程采用高级语言编程后，用户可以象使用PC机一样操作PLC。在功能上除可完成逻辑运算功能外，还可以进行PID调节、数据采集和处理、上位机通信等

西门子PLC和松下PLC的区别

西门子的编程软件和程序结构

1．            编程软件

西门子公司针对SIMATIC系列PLC提供了很多种的编程软件，主要有STEP MICRO/DOS和STEP MICRO/WIN；STEP mini;标准软件包STEP7

S7系列的PLC的编程语言非常丰富，有LAD、STL、SCL、GRAPH、HIGRAPH、CFC等。用户可以选择一种语言编程，如果需要，也可以混合使用几种语言编程。

2．            程序结构

程序结构主要适用与S7-3000和S7-400，他有线性编程、分步式编程和结构化编程等3种编程方法。

FPI系列可编程控制器是日本松下电工公司的小型PLC产品。

FPI编程软件及指令系统

1．编程方式

NPST-GR提供了3种编程方式：梯形图方式；语句表方式和语句表达方式。

2．注释功能

NPST-GR可以为I/O继电器和输出点加入注释，使用户对继电器所对应的设备及继电器的用途一目了然。

3．程序检查

NPST-GR能查找程序中语法的错误和进行程序校验

4．监控

NPST-GR能监控用户编制的程序，并可以进行运行测试。用户可以检查继电器、寄存器和PLC工作状态，方便的进行调试与修改。

5．系统寄存器设置

NPST-GR可设置N0.0-N0.418系统寄存器的内容，根据屏幕的提示信息进行选择或输入，简单方便。

6．I/O和远程I/O地址分配

用NPST-GR可以为主机扩展板上每个槽分配I/O和远程I/O地址

7．数据管理

数据管理可以将程序或数据存盘，用于数据备份，或在传入PLC之前暂存数据

两者在编程的应用上还有就是西门子的是单母线，而日本松下的是双母线；

还有就是西门子和日本松下的输入和输出也不同的，日本松下的输入就只有X，输出就只有Y。

    其实语言是相通的，就是方法不同，两个可以相互转换。

基于PLC的主轴轴承温度的检测系统

数控机床可用测量法对主轴轴承温度进行监测。通过测量主轴轴承运转中的温升，来了解主轴轴承是否正常。轴承温度一般限制在温度升高不超过45℃，监测中若发现轴承的温度超过70-80℃，应立即停机检查。

1 安装及接线

数控机床可利用热电阻、多通道数字仪表及PLC控制系统的结合，来实现主轴轴承温度的检测。

在主轴前、中、后轴承处，安装4个热电阻。PLC控制系统采集4个测量点的温度，来监测不同位置处轴承温升情况。

2 控制要求及原理

温度控制系统利用热电阻进行测量点的温度测量，利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。PLC实现参数设定、远程监控、数据存储和报警处理等功能。在实际编程过程中，不需要编写读写PLC寄存器的程序，通过数据定义的方法，在定义了I/O变量后，可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、数据记录和报警等。

系统设置一个启动按钮来启动控制程序，设置红、绿2个指示灯来显示温度状态。4个测量点的温度在要求范围内，绿灯亮，表示主轴可正常运转；当某一个被测点温度达到上限时，即便主轴转速还未达到要求，则红灯亮，同时数控系统显示器上相对应的轴承报警。操作者将主轴立即停止运转，并根据对应报警号检查主轴轴承对应位置处的状况，从而避免主轴轴承研伤现象。

3 结束语

现代PLC具有功能强、集成度高、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定等显著特点，广泛应用于现代工业的自动控制中。PLC可扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，本文提到的主轴轴承温度的检测就是以PLC为核心的智能温度控制系统，操作方便，可靠性好，具有重要的现实意义。

PLC基本指令表及各指令解释

一、标准触点 LD、A、O、LDN、AN、ON、 

LD，取指令。表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。

LDN，取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。

A，与指令。用于单个常开接点的串联。

AN，与非指令。用于单个常闭接点的串联。

O，或指令。用于单个常开接点的并联。

ON，或非指令。用于单个常闭接点的并联。 

       二、正、负跳变 ED、EU 

ED，在检测到一个正跳变（从OFF到ON）之后，让能流接通一个扫描周期。

EU，在检测到一个负跳变（从ON到OFF）之后，让能流接通一个扫描周期。

 三、输出 = 

=，在执行输出指令时，映像寄存器中的指定参数位被接通。 

四、置位与复位指令S、R 

S，执行置位(置1)指令时，从bit或OUT指定的地址参数开始的N个点都被置位。

R，执行复位(置0)指令时，从bit或OUT指定的地址参数开始的N个点都被复位。

置位与复位的点数可以是1-255，当用复位指令时，如果bit或OUT指定的是T或C时，那么定时器或计数器被复位，同时当前值将被清零。 

五、空操作指令NOP   

NOP指令不影响程序的执行，执行数N（1-255）。

多个定时器组合的延时程序的PLC梯形图

一般PLC的一个定时器的延时时间都较短，如FX系列PLC中一个0.1s定时器的定时范围为0.1～3276.7s，如果需要延时时间更长的定时器，可采用多个定时器串级使用来实现长时间延时。定时器串级使用时，其总的定时时间为各定时器定时时间之和。

如图5-10所示为定时时间为1h的梯形图及时序图，辅助继电器M1用于定时启停控制，采用两个0.1s定时器T14和T15串级使用。当T14开始定时后，经1800s延时，T14的常开触点闭合，使T15再开始定时，又经1800s的延时，T15的常开触点闭合，Y4线圈接通。从X14接通，到Y4输出，其延时时间为1800s+1800s=3600s=1h。

图5-10  用定时器串级的长延时程序

a）梯形图      b）时序图 SHAPE  \* MERGEFORMAT

西门子PLC集成脉冲输出通过步进电机进行定位控制

关于定位控制(Positioning，调节(Regulated)和控制(Controlled)操作之间存在一些区别。步进电机小需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中，借助于CPU214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制小需要参考点，本例还是初略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(Duul coding)给CPU指定定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由CPU输出相关个数的控制脉冲。

例图

硬件要求

程序框图

程序和注释

一、初始化

在程序的**个扫描周期(SM0.1=1)，初始化重要参数。

二、设置和取消参考点

如果还没有确定参考点，那么参考点曲线(Reference Point Curve)应从按“START"(起动)按钮(I1 .0开始。CPU有可能输出**数量的控制脉冲。在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关((I1.4)后，首先调用停比电机的子程序。然后，将参考点标志位M0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端Q1.0。

如果I1.4的开关己被激活，而且“定位控制”也被激活(M0.3=1)，则切换到“参考点曲线”操作模式。在子程序1中，将M 0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(Q1 .0=0)。此外，控制还为输出**数量的控制脉冲做准备。当两次激活I1 .4开关，便在两个模式之问切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停机。

实际上，一个与驭动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。

三、定位控制

如果确定了一个参考点(M0.3=1 ），而且没有联锁，那么就执行相对的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节IBO读出对偶码方式的定位角度后，再存入字节MB11。与此角度有关的脉冲数，根据下面的公式计算:

该示例程序所使用的步进电机采用半步操作方式((S=1000)。在子程序3中循环计算步数。如果说现在按“START”按钮(I1.0)， CPU将从输出端Q0. 0输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将“电机转动”的标志位M0.1置成1。

在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0，此程序将M0.1置成0，以便能够再次起动电机。

四、停止电机

按“STOP"(停止)按钮(I1.1)，可在任何时候停止电机。执行子程序0中与此有关的指令。

本程序长度为147个字。