西门子plc编程案的入门教程与案例分析

PLC指令是可编程逻辑控制器(PLC)的指令集，也称为PLC编程指令。这些指令是用于编写和控制PLC程序的基本构建块，它们包括输入和输出指令、逻辑指令、数据处理指令、定时器和计数器指令、数值比较指令等等。PLC指令可以用来实现复杂的控制逻辑，例如在工业自动化系统中控制生产线上的机器和设备。PLC指令集因不同的PLC品牌而异，但通常都符合国际标准化组织(ISO)和国际电子技术委员会(IEC)的标准。

01 小车往返运动

用S7-200实现小车往返的自动控制 ，控制过程为按下启动按钮 ，小车从左边往右边(右边往左边运动) 当运动到右边(左边)碰到右边(左边)的行程开关后 小车自动做返回运动，当碰到另一边的行程开关后又做返回运动 。如此的往返运动，直到当按下停车按钮后小车停止运动。可编程控制器的分类

按组成结构：整体式、模块式和紧凑式

按I/O点数：大(1024)、中(256～1024)、小型(256点)

按功能：低、中、高档.

PLC硬件系统：输入部分;运算控制部分(CPU);运算控制部分(CPU)

可编程控制器的一个机器扫描周期是指用户程序运行一次所经过的时间。它分为执行CPU自诊断、处理通讯请求、读输入(输入采样)、执行程序、写输出(输出刷新)等五个阶段。

S7-在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。

使用工作方式开关改变工作状态。

用位于CPU模块的出/入口下面的工作方式开关选择CPU工作方式。工作方式开关有三个挡位:STOPTERM(Terminal)、RUN。

提供参与操作的数据地址的方法，称为寻址方式。

S7-增计数，

减计数，

增/减计数。

S7-SIMATIC指令集是西门子公司PLC专用的指令集，具有专用性强、执行速度快等优点，可提供LAD，STL，FBD等多种编程语言。

IEC1131-3指令集是按国际电工委员会(IEC)PLC编程标准提供的指令系统。该编程语言适用于不同厂家的PLC产品，有LAD和FBD两种编辑器。

LAD图形指令有三个基本形式：触点、线圈和指令盒。

实例编程：

例1图1.1为三相异步电动机正反转运行电路。起动时，合上QS，引入三相电源。按下正转控制按钮SB2，KMl线圈得电，其常开触点闭合，电动机正转并实现自锁。

图1.1

当电动机需要反转时，按下反转控制按钮SB3，KMl线圈断电，KM2线圈得电，KM2的常开触点闭合，电动机反转并实现自锁，按钮SBl为总停止按钮。

任务要求用PLC来实现上图所示的三相异步电动机的正反转运行电路

(1)I/O(输入/输出)地址分配

由上述控制要求可确定PLC需要3个输入点，2个输出点，其I/0地址分配如下：

I0.0：停止按钮SB1

I0.1：正转起动按钮SB2

I0.2：反转起动按钮SB3

Q0.0：正转运行用交流接触器KM1

Q0.1：反转运行用交流接触器KM2

PLC的外部硬件接线图

1)方案一：直接用“起一保一停”基本电路实现。

2)方案二：利用“置位/复位”基本电路实现。

3)方案三：利用栈操作指令实现梯形图及指令表。

例2图2.1为两台电动机顺序起动逆序停止的控制电路图。按下起动按钮SB2，台电动机M1开始运行，5s之后第二台电动机M2开始运行;按下停止按钮SB3，第二台电动机M2停止运行，10s之后台电动机Ml停止运行;SBl为紧急停止按钮，当出现故障时，只要按下SBl，两台电动机均立即停止运行。

图2.1

任务要求用PLC来实现上图所示的两台电动机顺序起动逆序停止的控制电路，其控制时序图如下图所示。

I/O(输入/输出)地址分配

由上述控制要求可确定PLC需要3个输入点，2个输出点，其I/0地址分配如下：

I0.0：紧急停止按钮SB1

I0.1：起动按钮SB2

I0.2：停止按钮SB3

Q0.0：电动机M1运行用交流接触器KM1

Q0.1：电动机M2运行用交流接触器KM2

根据I/0地址分配及控制时序图可知，当起动按钮SB2被按下时，输入继电器I0.1接通，输出继电器Q0.0置1，交流接触器KMl线圈得电并自保，这时台电动机M1运行，5s之后输出继电器Q0.1置1，第二台电动机M2。

开始运行;当按下停止按钮SB3时，输入继电器I0.2接通，输出继电器Q0.1置0，第二台电动机M2停止运行，10s之后输出继电器Q0.0置0，台电机停止运行。梯形图及语句表如图所示。

例3图3.1为三相异步电动机Y-减压起动的原理图。KMl为电源接触器。KM2为联结接触器，KM3为Y联结接触器，KT为起动时间继电器。其工作原理是：起动时合上电源开关QS，按起动按钮SB2，则KMl、KM3和KT同时吸合并自锁，这时电动机接成Y联结起动。

图3.1

任务要求用PLC来实现图Y-减压起动的控制电路，其控制时序图如图所示。利用PLC基本指令中的串、并联及输出指令可实现上述控制要求。

例4如图4.1是一个库门自动控制示意图。当有汽车接近库门时，超声波开关动作(超声波开关为0N)，库门打开，直到上限位开关动作，汽车通过库门，红外线光电开关动作(汽车遮断了光束，光电开关为0N)，汽车完全进入库门后，库门开始关门，直到下限位开关动作，完成一个自动控制过程。

图4.1

如图4-1所示，设小车在初始位置时停在右边，限位开关SQ2处于“0N”状态。按下起动按钮SB0后，小车向左运动，碰到限位开关SQl时，变为右行;返回限位开关SQ2处变为左行，碰到限位开关SQ0时，变为右行，返回起始位置后停止运动。

任务要求用PLC控制小车往复运动，用单序列的顺序功能图编程。

图4-1

(1)I/O(输入/输出)地址分配

由上述控制要求可确定PLC需要4个输入点，2个输出点，其I/O地址分配如下：

I0.0：限位开天SQ0

I0.1：限位开关SQl

I0.2：限位开关SQ2

I0.3：起动按钮SB0

QO.0：接触器KMl小车左行

QO.1：接触器KM2小车右行

小车往复运动的顺序功能图

小车往复运动的控制梯形图

例5城市隧道要求24小时不间断照明，有时考虑到要节约用电和延长灯的使用寿命，需要分时控制，同时又要有足够的照明，如隧道中有A、B、C三组灯，每天早7点到晚7点，第1组灯亮，晚7点到晚10点3组灯都亮(车多)，晚10点至第二天早7点第2、3组灯亮，要求用一个开关控制三组灯的亮和灭。

运料车主要用于搬运加工工件，在工矿企业的生产车间是比较常见的运输设备。运料车由三相交流异步电动机进行驱动。其运动方向的改变主要是通过电动机的正反转来实现。控制系统正常运行时，一般设为连续运行(自动控制)状态。但在调试系统或设备维修过程中，往往需把系统设为点动控制(手动控制)，所以运料车的控制实际上就是电动机点动、连续正反转控制。

运料车由三相交流异步电动机拖动，可左右运行，如图1所示。具体控制要求如下：

1、点动控制时，按点动正转按钮，电动机正转点动运行，运料年左行;按点动反转按钮，电动机反转点动运行，运料车右行。

2、连续控制时，按正转按钮，电动机连续正转，运科车连续左行;按反转按钮，电动机连续反转，运料车连续右行;按停止按钮，运料车随时停止。

3、运料车应有软、硬件互锁控制功能

要求用前面已经学过的编程元件和方法试着编写PLC控制编程(梯形图)：

(1)用触点线圈指令编程;

(2)用置位复位指令编程;

(3)用跳转与跳转标号指令编程。

一、设计电气原理图

1、选择电器元件及PLC型号

输入信号：点动正转按钮1个、点动反转按钮1个、连续正转按钮1个、连续反转按纽1个、停止按钮1个，输入信号共5个，要占用5个输入端子，所以PLC输入至少需5点。(这里说明一下，限位因篇幅的原因，不做考虑)。

输出信号：正转接触器1个、反转接触器1个，占用PLC两个输出端子，所以PLC输出至少需2点。查西门子PLC用户手册可知，CPU221主机输入6点、输出4点，能满足实际需求的输入5点输出2点的要求。因PLC控制电动机，所以继电器输出型的PLC就能满足要求，选择CPU221继电器输出型的PLC即可。