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PLC设计顺序控制梯形图的一些基本问题

 设计顺序控制梯形图的一些基本问题

  S7-300/400的S7-Graph是一种顺序功能图编程语言。S7-Graph属于可选的编程语言，需要单的许可证密钥，学习使用S7-Graph也需要花一定的时间。此外现在大多数PLC (包括S7-200和S7-1200)还没有顺序功能图语言。因此有必要学习根据顺序功能图来设计顺序控制梯形图的编程方法。本节介绍使用置位复位指令的通用的编程方法，5.4节介绍具有多种工作方式的控制系统的编程方法，5.5节介绍S7-Graph的使用方法。

  本节介绍的编程方法很容易掌握，用它们可以迅速地、得心应手地设计出任意复杂的数字量控制系统的梯形图。它们的适用范围广，可以用于所有厂家生产的各种型号的PLC。

  1.程序的基本结构

  绝大多数自动控制系统除了自动工作方式外，还需要设置手动工作方式。下列两种情况需要启用手动工作方式

  1)开始执行自动程序之前，要求系统处于规定的初始状态。如果开机时系统没有处于初始状态，则应进入手动工作方式，用手动操作使系统进入规定的初始状态后，再切换到自动工作方式。也可以设置使系统自动进入初始状态的工作方式(见5.4节)。在调试阶段也可以使用手动工作方式。

  2)顺序自动控制对硬件的要求很高，如果有硬件故障，例如某个限位开关有故障，不可能正确地完成整个自动控制过程。在这种情况下，为了使设备不至于停机，可以进入手动工作方式，对设备进行手动控制。

  有自动、手动工作方式的控制系统的程序结构如图5-17所示，公用程序用于处理自动方式和手动方式都需要执行的任务，以及处理两种工作方式的相互切换。

  图中的I2.0是自动/手动切换开关，I2.0为1状态时调用手动程序，为0状态时调用自动程序。

 2. 执行自动程序的初始状态

  系统满足规定的初始状态后，应将顺序功能图的初始步对应的存储器位M置为1状态，使初始步变为活动步，为启动自动运行做好准备。同时还应将其余各步对应的存储器位复位为0状态，这是因为在没有并行序列或并行序列未处于活动状态时，同时只能有一个活动步。

  在5.3节中，假设刚开始执行用户程序时，系统已处于要求的初始状态，为转换的实现做好

  3.双线圈问题

  自动程序和手动程序都需要控制PLC的输出Q，因此同一个输出位的线圈可能会出现两次

  或多次，称为双线圈现象。像图5-17这样用相反的条件调用自动程序和手动程序时，允许同一个元件的线圈在这两个程序中分别出现一次。因为两个程序的调用条件相反，在一个扫描周期内只会调用其中的一个程序，而逻辑块中的指令只是在该逻辑块被调用时才执行，没有调用时则不执行。因此实际上每次扫描循环只处理同一个输出位的两个线圈中的一个。

PLC的系统程序和用户程序各是指什么

PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合。它包括系统程序和用户程序。
（1）系统程序
       系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等。监控程序又称为管理程序，主要用于管理全机。编译程序用来把程序语言翻译成机器语言。诊断程序用来诊断机器故障。系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接存取，故也不需要用户干预。
（2）用户程序
        用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC的程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。用户程序由用户用编程器键入到PLC内存。小型PLC的用户程序比较简单，不需要分段，而是顺序编制的。大中型PLC的用户程序很长，也比较复杂，为使用户程序编制简单清晰，可按功能结构或使用目的将用户程序划分成各个程序模块。按模块结构组成的用户程序， 每个模块用来解决一个确定的技术功能，能使很长的程序编制得易于理解，还使得程序的调试和修改变得很容易。
        对于数控机床来说，数控机床PLC中的用户程序由机床制造厂提供，并已固化到用户 EPROM中，机床用户不需进行写入和修改，只是当机床发生故障时，根据机床厂提供的梯形 图和电气原理图，来查找故障点，进行维修

主机内各部分之间均通过总线连接。总线分为电源总线、控制总线、地址总线和数据总线。各部件的作用如下：

 （1）中央处理单元CPU

 PLC的CPU与通用微机的CPU一样，是PLC的核心部分，它按PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态或数据，并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中；诊断电源及PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误等；在PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路；分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，再由输出状态寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容实现输出控制、制表打印、数据通信等功能。以上这些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。

    （2）存储器

存储器（简称内存），用来存储数据或程序。它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

PLC配有系统程序存储器和用户程序存储器，分别用以存储系统程序和用户程序。系统程序存储器用来存储监控程序、模块化应用功能子程序和各种系统参数等，一般使用EPROM；用户程序存储器用作存放用户编制的梯形图等程序，一般使用RAM，若程序不经常修改，也可写入到EPROM中；存储器的容量以字节为单位。系统程序存储器的内容不能由用户直接存取。因此一般在产品样本中所列的存储器型号和容量，均是指用户程序存储器。

    （3）输入/输出（I/O）模块

    I/O模块是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平和输出驱动能力的I/O模块供用户选用。I/O模块要求具有抗干扰性能，并与外界绝缘因此，多数都采用光电隔离回路、消抖动回路、多级滤波等措施。I/O模块可以制成各种标准模块，根据输入、输出点数来增减和组合。I/O模块还配有各种发光二极管来指示各种运行状态。

    （4）电源

PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来对PLC的内部电路供电。

（5）编程器

编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它经过接口与CPU联系，完成人机对话。

编程器分简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线编程，它通过一个接口与PLC连接。智能型编程器即可在线编程又可离线编程，还以远离PLC插到现场控制站的相应接口进行编程。智能型编程器有许多不同的应用程序软件包，功能，适应的编程语言和方法也较多。