第8章 继电接触控制系统

8.1 常用控制电器 8.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路 8.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路 8.4 行程控制 8.5 时间控制

第8章 继电接触控制系统 本章要求： 1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2. 掌握自锁、联锁的作用和方法。 第8章 继电接触控制系统 本章要求： 1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2. 掌握自锁、联锁的作用和方法。 3. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 4. 掌握基本控制环节的组成、作用和工作过 程。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。

第8章 继电接触控制系统 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。 第8章 继电接触控制系统 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。 本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控制环节和保护环节的典型线路。 实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。

8.1 常用控制电器 8.1.1 组合开关 组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装 在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动 8.1 常用控制电器 8.1.1 组合开关 组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装 在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动 转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线 路、不同联接方式的转换。图11.1.1为用转换开关 实现三相电动机起停控制的接线图。 转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利 于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一 般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。

M 3~ 图 8.1.1 用组合开关起停电动机的接线图

（a）外形 （b） 符号 （c) 结构

8.1.2 按钮(手动切换电器) 按钮常用于接通和断开控制电路。 按钮的外形图和结构如图所示。 (b) 结构 (a) 外形图 常闭触点 常开触点 (a) 外形图 (b) 结构 按钮开关的外形和符号

按钮帽 4 SB 结 构 符 号 名 称 常闭按钮 (停止按钮) 常开按钮 (起动按钮) 复合按钮 1 2 3 复位弹簧 支柱连杆 常闭静触头 桥式静触头 常开静触头 外壳 动画

8.1.3 接触器 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。 (a) 外形 (b) 结构 交流接触器的外形与结构

~ 8. 1.3 接触器 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。 电源 常开 线圈 常闭 辅助触点 主触点 电机 弹簧 铁心 衔铁 M 8. 1.3 接触器 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。 ~ M 3~ 电源 弹簧 常开 线圈 常闭 铁心 衔铁 辅助触点 主触点 电机 动画

常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。 接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。 线圈 KM 符号 动合(常开)主触点 KM 用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧 装置) KM 动合(常开)辅助触点 动断(常闭)辅助触点 用于控制电路流过的小电流 (无需加灭弧装置) 属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示 常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。 接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。 如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、 120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。

8.1.4 继电器 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 8.1.4 继电器 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。 1. 电流及电压继电器 电流继电器：可用于过载或过载保护， 电压继电器：主要作为欠压、失压保护。

一、电压继电器 KA U < > 特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类似 欠电压继电器 KA U < 过电压继电器 >

二、电流继电器 特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器 过流电流继电器 欠流电流继电器

二、电流继电器 欠电流继电器 KA I < 过电流继电器 >

2. 中间继电器 通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。 中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控 制线路。 (b) 符号 KA 线圈 常开触头 常闭触头 中间继电器外形与符号 (a) 外形

3. 时间继电器 + 是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制 (1)直流电磁式 时间继电器 3. 时间继电器 工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。 是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制 (1)直流电磁式 时间继电器 衔铁 + 阻尼铜套 直流电磁式结构图

(2) 空气式延时继电器 a) 通电延时继电器 KT 线圈 通电延时闭合 常开触点 通电延时断开 常闭触点 (a) 外形 (2) 空气式延时继电器 a) 通电延时继电器 KT 线圈 通电延时闭合 常开触点 通电延时断开 常闭触点 (a) 外形 b) 断电延时继电器 延时继电器的外形与结构 KT 线圈 (b)符号 断电延时断开 常开触点 断电延时闭合 常闭触点

动铁芯 静铁芯 微动开关 调节螺丝 气囊 恢复弹簧 线圈 调节螺丝 气囊 恢复弹簧

(2) 空气式时间继电器 工作原理 通电延时的空气式时间继电器结构示意图 常开触头 延时闭合 常闭触头 延时打开 进气孔 调节螺丝 排气孔 微动开关2 橡皮膜 活塞杆 微动开关1 释放弹簧 托板 常开触头 常闭触头 挡块 线圈通电  衔铁向下吸合  连杆动作  触头动作 工作原理 恢复弹簧 动铁心 线圈 通电延时的空气式时间继电器结构示意图

时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。 常闭 延时闭合 常闭 延时断开 空气式时间继电 器的延时范围大 (有 0.4 ~ 60 s 和 0.4 ~180s两种)。 结构简单，但准 确度较低。 常开触头 常闭触头 断电延时的空气式时间继电器结构示意图 时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。

8. 1.5 热继电器 用于电动机的过载保护。 (a) 外形 (b) 结构 热继电器外形与结构

8.1.5 热继电器 ~ 用于电动机的过载保护。 结构原理图 工作原理 8.1.5 热继电器 用于电动机的过载保护。 双金属片 ~ 常闭触头 发热元件 杠杆 结构原理图 工作原理 动画 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。

8.1.6 熔断器 用于低压线路中的短路保护。 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。 符号 FU 8.1.6 熔断器 用于低压线路中的短路保护。 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。 符号 FU 熔断器额定电流IF的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载 IF > IL (2) 单台电机 (3) 频繁起动的电机

熔断器 瓷插式熔断器

熔断器 瓷插式熔断器

熔断器 螺旋式熔断器

熔断器 有填料式熔断器

熔断器 无填料密封式熔断器

熔断器 快速熔断器

熔断器 自恢复熔断器

8. 1.7 行程开关(限位开关) 用于自动往复控制或限位保护等。 结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。 未撞击 撞击 (b)示意图 8. 1.7 行程开关(限位开关) 用于自动往复控制或限位保护等。 结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。 未撞击 撞击 (b)示意图 ST 常开触点 常闭触点 (c) 符号 (a)外形图 行程开关的外形符号

8.1.8 自动空气断路器(自动开关) 可实现短路、过载、失压保护。 欠压 过流 锁钩 脱扣器 脱扣器 释放弹簧 主触点 连杆装置 手动闭合 8.1.8 自动空气断路器(自动开关) 可实现短路、过载、失压保护。 过流 脱扣器 欠压 脱扣器 锁钩 释放弹簧 主触点 手动闭合 连杆装置 衔铁释放 动画 自动空气断路器原理图

万能式低压断路器结构图

电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法： 1. 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。 继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。 在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。 电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法： 1. 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。 2. 控制线路由主电路(被控制负载所在电路) 和控制电路 (控制主电路状态)组成。 3. 属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和 触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同 的电路中，但必须标注相同的文字符号。

4. 所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下 的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。 5. 与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等) 在控 制电路中不画出。 分析和设计控制电路时应注意以下几点： 使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准 确可靠 (2) 尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。 (3) 必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。

8.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路 1.直接起动 (a)结构图 按扭SB 组合开关Q SB 熔断器FU 交流接触器KM 4 热继电器FR 3 5 热继电器FR M 3～ 4 (a)结构图

8.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路 . (1) 电路 SB1 KM SB2 FR FU Q 3~ M 热继电器 动断触点 保险丝 开关 主电路 控制电路 起动按钮 接触器 主触点 热继电器 发热元件 停止按钮 接触器 线圈 接触器 辅助触点 动画 (b)原理图

. 电动机的保护 保险丝 一、直接起动 SB1 KM SB2 FR FU Q 3~ M 热继电器 动断触点 短路保护 控制电路 热继电器 主电路 控制电路 热继电器 接触器 过载保护 零压、欠压保护

电动机的保护 短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘 损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产 生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通 常采用熔断器 FU和过流继电器等。 欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至 使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而 使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能 自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备 故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行 自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。 过载保护是为防止三相电动机在运行中电流 超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR 保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。

. 起动 (2) 控制原理 合上开关Q 按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， FR 3~ M FU Q KM主触点闭合， 电动机运转。 Q 主电路 FR 3~ M FU Q KM主触点闭合， 电动机运转。 Q KM辅助触点闭合自锁。 FR KM . SB1 SB2 控制电路 KM KM 通电 转动 动画

. (2) 控制原理 合上开关Q 按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， 起动 KM主触点闭合， 电动机运转。 KM辅助触点闭合自锁。 Q FR KM . SB1 SB2 控制电路 KM辅助触点闭合自锁。 按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， KM主触点闭合， 电动机运转。 通电 起动 转动 主电路 3~ M FU Q 松开起动按钮SB2 自锁 利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁

. (2) 控制原理 停车 按下停止按钮SB1 , KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。 Q Q KM辅助触点断开，取消自锁。 FU 3~ M KM 自锁 Q Q FU FR KM . SB1 SB2 控制电路 主电路 FR 通电 转动

. (2) 控制原理 停车 按下停止按钮SB1 , KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。 KM辅助触点断开，取消自锁。 FR KM 控制电路 通电 主电路 FU Q 3~ M 断电 停转 转动 去掉KM辅助触点, 实现点动控制。

~ 2. 既能长期工作又能点动的控制电路 按下起动按钮，电动机运转，松开起动按钮 ，电动机停转。 FR SB1 SB2 SB3 KM SB2 FR SB1 ~ SB3 点动按钮SB3的作： (1) 使接触器线圈KM通电； (2) 使线圈KM不能自锁。 复合按钮

~ 2. 既能长期工作又能点动的控制电路 点动时： 按下SB3 电机运转 KM SB2 FR SB1 SB3 通电 先断开 闭合 自锁触点不起作用 后闭合

2. 既能长期工作又能点动的控制电路 松开SB3 KM SB2 FR SB1 ~ SB3 断电 后闭合 断开 先断开

~ 2. 既能长期工作又能点动的控制电路 松开SB3 电机停转 实现点动 用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。 KM SB2 FR SB1 先断开 后闭合 断开 断电

. . . . . 3. 电机的顺序控制 1. 控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。 Q 按SB1 FU 再按SB2 M2转动 . . . . 通电 KM1 闭合 . SB SB1 KM1 KM2 KM1 闭合 KM2 闭合 SB2 动画 M1 M2 3~ 3~ KM2 闭合 通电

思考 这样的顺序控制是否合理？ KM1 两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。 KM2 M1 3~ M2

例1：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？ 起动： KM1 FR1 SB 通电 KM2 KM2 KM1 闭合 FR2 SB 通电 闭合

例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？ 停止： KM1 FR1 SB KM2 SB FR2 KM1 断电 断开 断电 断开

8.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路 将电动机接到电源的任意两根线对调一下， 即可使电动机反转。 需要用两个接触器来实现这一要求。 8.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路 将电动机接到电源的任意两根线对调一下， 即可使电动机反转。 需要用两个接触器来实现这一要求。 当正转接触器工作时，电动机正转； 当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任 意两根联线对调一下，电动机反转。

. . . . 正反转的控制线路 SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。 Q 正反转控制电路必须保证正 转、反转接触器不能同时动作。 FR FU . . 正转按钮 正转接触器 SB . SBF KMF KMR KMF KMF KMR SBR KMR . FR 反转触点 正转触点 KMF M 3~ 反转按钮 反转接触器

. . . . . “联锁”触点 按下SBF KMF KMR SB 通电 SBF 电机正转 缺点： KMR KMF 改变转向时必须先按停止按 钮。 KMR KMF 闭合 KMF . . SBR 断电 断开 KMR 在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。 利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。 解决措施：在控制电路中加入机械连锁。

利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。 KMF SB KMR SBF 电气联锁 利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。 KMR KMF KMF SBR KMR 鼠笼式电动机正反转的控制线路

KMF SB KMR SBF 断电 先断开 断开 KMR KMF KMF SBR 通电 闭合 闭合 KMR 闭合 当电机正转时， 按下反转按钮SBR 停止正转 电机反转

例：指出图示电路中的错误，并加以改进，说明改进后的正反转控制电路的操作过程？

8.4 行程控制 STa STb 行程控制： 控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。 自动往返运动： 8.4 行程控制 正程 限位开关 STa STb 逆程 行程控制： 控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。 自动往返运动： 1. 能正向运行也能 反向运行 2. 到位后能自动返 回 STa STb 电机

按SBF时 挡块 前进(正转） KMF通电 电机正转 后退 工作台前进 STa STb 行程开关 到达预定位置， 挡块1撞击STb 2 电机正转 后退 工作台前进 STa STb 行程开关 到达预定位置， 挡块1撞击STb 自动往返运动： SB KMR SBF KMF STb STa SBR (其常闭断开， 常开闭合) KMF断电 停止正转 KMR通电 电机反转 (工作台后退)

. 8. 5 时间控制 Q 1. Y– 换接起动控制线路 FU SB1 SB2 KM1 KM2 接法 KM3 Y接法 KM1 KT 8. 5 时间控制 KM1 FU Q 1. Y– 换接起动控制线路 . SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 KM2 KM3 接法 Y接法

. SB1 SB2 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 起动过程： 常闭断开 常开闭合 自锁 KM2断电 KM1通电 通电延 时断开 . SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 通电 通电延时 继电器 通电瞬 时闭合 通电 通电 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 复合 按钮 断电 起动过程： 常闭断开 常开闭合 自锁 KM2断电 KM1通电 常闭延时断开 按SB2 KT通电 KM2断电 常开闭合 KM3通电 绕组Y接 电动机Y接起动 常闭断开

. SB1 SB2 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 KT通电 起动过程： 按SB2 KM1通电 KM2断电 绕组Y接 常闭断开 常开闭合 常闭延时断开 电动机Y接起动 自锁 KM3通电 松开SB2, 电机仍处于Y 接起动状态。

SB1 SB2 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 当 KT 常闭触 点延时断开时 常开断开 KM1断电 常闭闭合 通电延 时断开 通电 SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 断电 断电 通电延时 继电器 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 当 KT 常闭触 点延时断开时 复合 按钮 常开断开 KM1断电 常闭闭合

SB1 SB2 KM1断电 常开断开 常闭闭合 绕组 接 KM2通电 常闭断开 KM3断电 常闭闭合 Y接断开 通电延 时断开 KM1 SB1 KT SB2 断电 通电 通电延时 继电器 KT KM3 KT 通电 KM1 KM2 KM3 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 断电 通电 通电 断电 KM1 KM2 KM1断电 常开断开 常闭闭合 当 KT 常闭触 点延时断开时 复合 按钮 KM2 绕组 接 KM2通电 常闭断开 KM3断电 常闭闭合 Y接断开

SB1 SB2 KM1断电 常开断开 常闭闭合 KM2通电 常闭断开 KM3断电 绕组 接 Y接断开 电机接运行 KM1通电 KT KM1 KM3 KM2 断电 通电延时 继电器 通电延 时断开 复合 按钮 KM1断电 常开断开 常闭闭合 当 KT 常闭触 点延时断开时 KM2通电 常闭断开 KM3断电 绕组 接 Y接断开 通电 电机接运行 KM1通电

. 2. 鼠笼式电动机能耗制动控制线路 Q FU1 FR 断电延时 继电器 FU2 KM1 SB1 SB2 FR KT KM1 直流电源 2. 鼠笼式电动机能耗制动控制线路 3~ M FR KM1 Q FU1 . SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 FU2 断电延时 继电器 直流电源 断电延时断开

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间 断电延时 继电器 时断开 断电 正常运行： KM1主触点闭合 电机运转 常开闭合 自锁 按SB2 KM1通电 KT通电, 常开闭合 常闭断开 KM2 断电

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间 制动时： 断电延 时断开 按SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机脱离三相电源 常开断开 常闭闭合

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间 制动时： 按SB1 断电 SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间 断电 通电 制动时： 按SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机脱离三相电源 常闭闭合 常开断开 断电延 时断开 KT断电 KM2通电 制动开始

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间 断电延 时断开 制动时： 按SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机脱离三相电源 断电 延时 常开断开 KT触点断开 KM2断电 常闭闭合 制动结束

. 下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中 有几处错误，请改正之。 正反转控制线路 M 3~ Q SB1 FU SBF KMR KMF FR FU Q . KMF KMR SB1 SBF SBR 正反转控制线路

8.6 可编程控制器(PLC) 概述 11.1 可编程控制器的结构和工作原理 11.2 可编程控制器的程序编制 11.3 可编程控制器应用举例

8.6 可编程控制器(PLC) 本章要求： 1. 了解可编程控制器的结构和工作原理。 2. 了解可编程控制器的几种基本编程方法。 3. 熟悉常用的编程指令。 4. 学会使用梯形图编制简单的程序。

Programmable Controller 由来和定义 发展概况和趋势 主要功能和特点 分类 著名品牌

8.6.1 PLC的基本概念与基本结构 a、PLC的由来（产生） 1 、PLC的基本概念 20世纪20年代以来，继电器控制曾一度占据工业控制领域的主导地位。 继电器控制系统的弱点 ： 体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差等。尤其是可靠性差、不具有通用性、灵活性。

PLC的产生 *1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），拟定了十项公开招标的技术要求 *1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器（PDP-14型）

十项技术要求 1. 编程简单方便，可在现场修改程序； 2. 硬件维护方便，最好是插件式结构； 3. 可靠性要高于继电器控制装置； 4. 体积小于继电器控制装置; 5. 可将数据直接送入管理计算机；

6. 成本上可与继电器柜竞争； 7. 输入可以是交流115V； 8. 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀； 9. 扩展时，原有系统只需做很小的改动； 10. 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

b、可编程序控制器的定义 ? 可编程序控制器(PLC) Programmable Logic Controller

定义： “可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存贮器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令。并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

C、PLC区别于微机控制系统的重要特征 抗干扰能力 工业环境 适应能力 应用范围

可编程序控制器的发展概况 第一阶段（初创期） 第二阶段（成熟期） 第三阶段（大发展期） 第四阶段（继续发展阶段）

第一阶段（1969—1972） 初创期 功绩 PDP-14 编程语言： 采用计算机的初级语言 硬件结构： 采用中、小规模集成电路 可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC 功绩 把计算机的程序存储技术引入继电器控制系统

第二阶段（1973—1978） 成熟期 进入 实用化阶段 硬件：采用微处理器 控制功能：增多 编程技术：开发了梯形图编程法 NEMA 可编程序控制器（Programmable Controller）简称PC

PLC？ 个人计算机（Personal Computer ）简称PC 为与个人计算机（PC）相区别，又把可编程序控制器简称为PLC。

第三阶段（1978—1984） 大发展期 PLC应用面扩大、销售额剧增 功能进一步增强、处理速度更快

第四阶段 继续发展阶段 性能/价格比大幅度提高 编程语言多样化 人机对话能力增强

可编程序控制器发展趋势 小 型 化 大型化

1、大型化 方向发展： *大存储容量 *高速度 *高性能 *增加I/O点数

主要表现 增强网络通信功能 发展智能模块 外部故障诊断功能 编程语言、编程工具标准化、高级化 实现软件、硬件标准化 编程组态软件发展迅速

2、小型化 方向发展： *简易化 *体积小 *功能强 *价格低

PLC的主要功能和特点 主要功能 a、PLC的主要功能 开关量逻辑控制 模拟量控制 PID控制 定时控制 计数控制 顺序（步进）控制 数据处理 通信和联网 主要功能

1、逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。它可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。 2、模拟量控制 有些 PLC具有“模数”（A/D）转换和数模（D/A）”转换功能，能完成对模拟量的控制与调节。 3、PID控制 闭环过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。 4、定时控制 PLC具有定时控制功能。 5、计数控制 PLC还具有计数控制功能。 6、顺序（步进）控制 PLC能完成步进控制功能。步进控制是指在完成一道工序后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。 7、数据处理 8、通信与连网 9、运动控制

1、CPU模块 CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。 b、PLC的基本结构 PLC主要有CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置等组成。 1、CPU模块 CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。 2、I/O模块 输入模块和输出模块简称I/O模块。 3、编程器 编程器用来生成用户程序，并用来编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。 4、电源 PLC一般使用AC220V电源或DC24V电源。

c、PLC的特点 可靠性高、抗干扰能力强 通用性强、灵活性好 编程简单、使用方便 模块化结构 安装简便、调试方便

PLC的分类 按PLC的控制规模分类 小型机 中型机 大型机 控制点数 <256点 256点～2048点 >2048点 用户程存储器容量 <8K字 <50K字 >50K字 样机 西门子 S7-200 S7-300 S7-400 按PLC的控制规模分类

按PLC的结构形式分类 整体式 模块式 叠装式 特点 电源,cpu,I/O集中在一个机箱内 由机架和各种模块组成 整体式与模块式结合起来 优点 结构紧凑,价格低,体积小 配置灵活,装配方便,便于扩展维修 结构紧凑 体积小 配置灵活 安装方便 样机 美国GE公司的GE-I系列 S7-300 S7-400 S7-200 按PLC的结构形式分类

Power in a Small Package!! 模块式 底 板 电源模块 CPU模块 IO模块 Power in a Small Package!!

PLC面临的课题 PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。 SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合IEC1131－3国际标准的新一代开放体系结构的PLC。

PLC著名品牌 1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家： 美国 A－B公司 （Allen－Bradley） 德国西门子公司（Siemens） 美国GE－Fanuc公司 美国的莫迪康（Modicon）和法国的TE电器公司 日本欧姆公司（OMRON） 日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI） 日本富士电机株式会社（Fuji Electric） 日本东芝公司（TOSHIBA） 日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE） 日本松下电工株式会社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd

可编程控制器的结构和工作原理 一、 可编程控制器的结构及各部分的作用 各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。 一、 可编程控制器的结构及各部分的作用 PLC内部主要由主机、输入 /输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。

外设接口 输入接口 输出接口 CPU ROM、RAM 电源部件 编程器 打印机 计算机 继电器、可控硅、晶体管电路 模拟量输入 行程开关 继电器触点 各种开关 传感器 照明 电磁装置 执行机构 采用光电隔离装置

内部存储器有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器 系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。 用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。

可编程控制器的编程语言 同其它电脑装置一样，PLC的操作是依其程序操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种，采用的表达方式不同，但基本上可归纳为： 梯形图语言 语句表语言 布尔代数语言 流程图语言 目前常用

主要内容 PLC的硬件结构 PLC的工作原理 S7-200系列PLC PLC的安装

PLC的硬件结构 一、PLC的基本组成

一、PLC的物理结构 根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式、混合式 1、整体式PLC S7-200系列 　S7-200主机外形

Power in a Small Package!! 2、模块式PLC 底 板 电源模块 CPU模块 IO模块 Power in a Small Package!!

二、PLC各组成部分的作用 微处理器 控制接口电路 ★微处理器：实现逻辑运算、数学运算，协 调控制系统内部各部分的工作 （一）中央处理单元（CPU） 微处理器 控制接口电路 CPU ★微处理器：实现逻辑运算、数学运算，协 调控制系统内部各部分的工作 ★按照系统程序所赋予的任务运行 ★任务： 1. 控制接收与存储用户程序和数据 2. 进行自诊断 3. 执行用户程序

控制接口电路 是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件 数据缓冲 单元选择 信号匹配 中断管理 功能

（二）存储器 系统程序存储器 存储器 用户程序存储器

3、可以电擦除可编程的只读存储器（EEPROM） PLC使用以下几种物理存储器 1、随机存取存储器（RAM） 2、只读存储器（ROM） 3、可以电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）

1．系统程序存储器 存放： 系统程序关系到PLC的性能，不能由用户访问和修改。 监控程序 用户指令解释 标准程序模块 系统调用管理程序 系统参数 系统程序关系到PLC的性能，不能由用户访问和修改。

2．用户程序存储器 用户程序区 数据区 系统区 用户程序存储器 用户程序 工作数据 系统参数 系统参数（CPU组态数据）： *输入输出组态 *功能的设置

（三）输入、输出单元 PLC的CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间连接的接口部件 电平转换功率放大光电耦合 电平转换光电耦合

类型： 输入单元 直流 交流 交直流 输出单元 晶体管输出方式 晶闸管输出方式 继电器输出方式

1、输入模块 图2.3 直流输入电路图

1、输入模块 　交流输入电路图

2、输出模块 图2.4继电器输出电路

直流输出方式的特点 晶体管 场效应管 响应速度快

继电器输出方式的特点 输出电流大（可达2A～4A） 可带交流、直流负载， 适应性强 响应速度慢

2、输出模块 场效应管输出电路

2、输出模块 交流可控硅输出

可编程序控制器的工作原理 建立I/O映象区 循环扫描的工作方式 输入/输出延迟响应

—.建立I/O映象区 Q0.0 I0.0 存储器 系统的每一个输入点与输入映象区的某一位相对应 系统的每一个输出点与输出映象区的某一位相对应

用触点和线圈实现逻辑运算 1、与、或、非逻辑运算的输入／输出关系 2、接触器控制的异步电动机的主电路和有关的波形见图2-7 继电器电路和梯形图的对比 二、PLC 的工作模式 1、工作模式 PLC有两种工作模式，即RUN（运行）模式与STOP（停止）模式 2、有模式开关改变工作模式 3、用STEP-Micr/WIN32编程软件改变工作模式 4、在程序中改变工作模式

PLC对继电器控制系统的仿真 一、PLC模拟继电器控制系统的编程方法 1.PLC 替代电路图中的控制电路部分 主电路 控制电路

2.控制电路与PLC的比较 输入部分 输出部分 输入部分 逻辑部分 逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成 输出部分 “硬接线” 光电耦合电平转换 光电耦合电平转换 逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成 输出部分 “硬接线” “软接线”

3.模拟继电器控制系统的编程方法 组成不同 组成不同 逻辑部分 控制条件作用一致 控制条件作用一致 “软继电器”： “输入继电器” “输出继电器” “中间继电器” “时间继电器” 逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成 “软接线” “硬接线”

梯形图是仿真继电器控制电路 1. 梯形图与继电器控制电路相呼应 结构、功能相同 电动机启、停控制电路 梯形图

2.CPU仿真继电器控制电路图 左母线 ？ 右母线 触点 线圈 “能流” 功能方框

梯形图网络 每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级 每个网络由一个/多个梯级组成

梯形图与继电器控制电路的 ： 差异 ①“软继电器”不是物理继电器 ②“能流”的表示方式 不许倒流 能流 扫描方向

⑤梯形图中的接点原则上可无限次使用，线圈通常只引用一次 ③ 触点不是现场物理开关的触点 ④ 梯形图中的输出线圈不是物理线圈 ⑤梯形图中的接点原则上可无限次使用，线圈通常只引用一次 I/O映象寄存器 I/O映象寄存器 PLC认为：常开触点是取位状态操作；常闭触点是位取反操作

三.PLC的工作原理即：循环扫描的工作方式 （一）可编程序控制器的工作过程 周期循环扫描 一个循环扫描过程所需的时间称为一个扫描周期

循环扫描过程 系统初始化，对I/O映象区清零，复位定时器··· 对电源、内部电路、语法进行检查；定期复位监控定时器WDT PLC PLC PC；PLC 其他 PLC 编程器··· 以扫描的方式按顺序逐句扫描处理··· RUN RUN 以扫描的方式，处理输入/输出信息 周而复始

工作循环各阶段的作用是： 1、读取输入又叫输入采样本阶段的作用是： 2、执行用户程序又叫程序执行阶段，本阶段的作用是： 3、改写输出又叫输出刷新阶段，本阶段的作用是： 4、通信处理，本阶段的作用是： 5、CPU自诊断测试，本阶段的作用是： 6、中断程序的处理 7、立即I/O处理 8、PLC的工作过程举例

梯形图完成的逻辑运算为：

（二）用户程序的循环扫描过程

特点 集中采样与集中输出的工作方式 外界信号状态的变化要到下一个周期才被读入 程序执行阶段输出映象区的内容随着程序执行的进程而变化 输入、输出延迟响应 语句的安排影响响应时间

三. 输入、输出延迟响应 （一）输入、输出延迟响应 “串行”处理 三. 输入、输出延迟响应 （一）输入、输出延迟响应 PLC是以扫描的方式处理信息，它是顺序地、连续地、循环地逐条执行程序，在任何时刻它只能执行一条指令，即以“串行”处理方式进行工作，导致输入、输出延迟响应。 “串行”处理

输入、输出延迟响应： 当PLC的输入端的信号发生变化到PLC输出端对该变化作出反应需要一段时间，这种现象称为输入、输出延迟响应或滞后现象 响应 输入输出延迟响应 变化

（三）在用户程序执行阶段 PLC对输入输出的处理规则 ① 输入映象寄存器的内容，由上一个扫描周期输入端子的状态决定。

② 输出映象寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定。

③ 输出锁存电路的状态，由上一次输出刷新期间输出映象寄存器的状态决定。 ④ 输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存电路来确定。 ⑤ 执行程序时所用的I/O状态值，取用于输入、输出映象寄存器的状态。

思考 1． 梯形图与继电器控制电路图存在哪些差异？ 2． 简述可编程序控制器用户程序的工作过程。有何特点？ 1．  梯形图与继电器控制电路图存在哪些差异？ 2．  简述可编程序控制器用户程序的工作过程。有何特点？ 3．  可编程序控制器输入、输出延迟响应产生的原因有哪些？

四、模拟量扩展模快与热电偶、热电阻扩展模快 五、STEP7-Micro/WIM编程软件与显示面板简介 S7-200系列PLC 一、S7-200新一代产品 二、CPU 模快 三、数字量扩展模快 四、模拟量扩展模快与热电偶、热电阻扩展模快 五、STEP7-Micro/WIM编程软件与显示面板简介

一、S7-200PLC主机简介 CPU221模块 CPU222模块 CPU224模块 CPU226模块 CUP226XM模块 S7-200 CPU22X系列产品： CPU221模块 CPU222模块 CPU224模块 CPU226模块 CUP226XM模块

二、CPU226模块 I/O总点数为40点（24/ 16点） 可带7个扩展模块 用户程序存储器容量为6.6K字 内置高速计数器 具有PID控制的功能 有2个高速脉冲输出端 2个RS-485通讯口 具有PPI、MPI和自由口通讯协议的通讯能力

主 要 技 术 指 标

1.直流输入模块 1）外部接线图： 直流输入模块（EM221 8×24VDC） 8个数字量输入端子 需提供一个24VDC电源

2）直流输入电路： *I/O端子状态 输入映象寄存器状态 *直流电源检测输入点的状态

2．交流输入模块 不同相 不同相 1）外部接线图： EM221 8×120V/230VAC 分 隔 式 独立电源

三.数字量模块

（一）数字量输入模块 直流输入模块 交流输入模块 数字量输入模块 *每个输入点与一个且仅与一个输入电路相连 *把现场开关信号变成CPU能接收的标准电信号

1.直流输入模块 1）外部接线图： 直流输入模块（EM221 8×24VDC） 8个数字量输入端子 需提供一个24VDC电源

2）直流输入电路： *I/O端子状态 输入映象寄存器状态 *直流电源检测输入点的状态

四、模拟量模块（A/D） 模拟量模块 模拟量输入模块 模拟量输出模块 模拟量输入输出模块 作用： 进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号

组成 1. 光电耦合器防止电磁干扰 多路转换开关进行通道的切换 输出端设置信号寄存器

1）外部接线图： EM231 4个模拟量输入通道

2）模拟量输入模块的特性 ●电压输入范围： 单极性0~10V，0~5V； 双极性±5V，±2.5V ●电流输入范围 ： 0～20mA EM231： ●电压输入范围： 单极性0~10V，0~5V； 双极性±5V，±2.5V ●电流输入范围 ： 0～20mA ●模拟量到数字量的最大转换时间 ：250μs

※输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是12位二进制数 ※ CPU中存放格式： ※每个通道占用存储器AI区域2个字节 ※输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是12位二进制数 ※ CPU中存放格式： 符号位

① 单极性数据格式（0~10V、0~5V） ？ 12位数据的最大值应为32760 单极性数据格式的全量程范围设置为0~32000 差值 12位数据的最大值应为32760 单极性数据格式的全量程范围设置为0~32000 第15位为0，表示是正值数据 ？

② 双极性数据格式（±5V、±2.5V） 全量程范围设置为－32000~+32000 32760 分辨率以A/D转换后的二进制数数字量的位数来表示（12/11位）

(二) 模拟量输出模块（D/A） 作用： 把PLC输出的数字量信号转换成相应的模拟量信号

1）外部接线图： EM232 需要直流24V供电

2）模拟量输出模块的特性 输出信号的范围： 电压输出的设置时间为100μs 电流输出的设置时间为2ms *电压输出为±10V *电流输出为0-20mA 电压输出的设置时间为100μs 电流输出的设置时间为2ms

*PLC运算处理后的12位数字量信号在CPU中存放格式： *每个输出通道占用存储器AQ区域2个字节 *PLC运算处理后的12位数字量信号在CPU中存放格式： D /A转换前

① 电流输出数据格式 电流输出数据格式的全量程范围设置为 为0~+32000 第15位为0，表示是正值数据

2．电压输出的数据格式 电压输出数据格式的全量程范围设置为-32000~ +32000 模拟量输出模块的分辨率通常以D/A转换前待转换的二进制数数字量的位数表示。

(三) 模拟量输入输出模块（EM235） 4个模拟量输入通道 1个模拟量输出通道 模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块

S7-200 PLC的系统配置 ◎基本配置： I/O配置具有固定的I/O地址 ◎扩展配置： 数字量模块 模拟量模块 智能模块 扩展控制规模 扩展控制功能

10.6.3 PLC程序设计基础

主要内容 S7-200PLC编程的基本概念 S7-200PLC基本指令及编程方法 S7-200PLC功能指令

S7-200 PLC编程的语言与程序结构 ★S7-200 PLC的编程语言 ★数据类型 ★用户程序存储器区域 ★S7-200CPU的寻址方式 ★程序的组织结构 ★编程的一般规约

一、S7-200 PLC的编程语言的国际标准 S7-200 PLC有两种指令集： IEC 1131-3指令集 SIMATIC指令集

IEC 1131-3指令集 是国际电工委员会（IEC）制定的PLC国际标准1131-3 Programming Language (编程语言)中推荐的标准语言。 支持系统完全数据类型检查 只能用梯形图（LAD）和功能块图（FBD）编程语言编程 指令执行时间较长

SIMATIC指令集 特点： 大多数指令符合IEC1131-3标准 不支持系统完全数据类型检查 由西门子公司设计 特点： 大多数指令符合IEC1131-3标准 不支持系统完全数据类型检查 可以用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）编程语言编程 顺序功能块(SFC) 指令执行时间较短

1. 梯形图（LAD） ▲沿用了继电器、触点、串并联等术语 ▲简化了图形符号 ▲增加了特殊功能的指令 ▲信号流向清楚、简单、直观、易懂

2. 功能块图（FBD） 沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式

3. 语句表（STL） 语句表（STL）是用助记符来编程。它类似于计算机的汇编语言。 编程简单 直观、易懂

有条件地相互转换

2. 数据长度与数据范围 数据长度 无符号数 有符号数 十进制 十六进制 0 to 255 0 to 65,535 2. 数据长度与数据范围 数据长度 无符号数 有符号数 十进制 十六进制 B（字节）： 8 bit值 0 to 255 0 to FF -128 to 127 80 to 7F W（字）： 16 bit值 0 to 65,535 0 to FFFF -32,768 to 32,767 8000 to 7 FFF D（双字）： 32 bit值 0 to 4,294,967,295 0 to FFFF FFFF -2,147,483,648 to 2,147,483,647 8000 0000 to 7FFF FFFF 实数:

3、数据区存储器地址的表示格式 可分为: 位地址 字节地址 字地址 双字地址

1．位地址格式 I3.4 位号 字节地址 区域标识符 隔开 “ ” MSB LSB 7 6 5 4 3 2 1 I0 I1 I2 I3 I4 I1 I2 I3 I4 I5 位号 字节地址 区域标识符 “ ” 隔开

2．字节、字、双字地址格式 VB100 VB100 起始字节地址 数据长度 区域标识符 VW100 VD100

3．其他地址格式 T24 定时器：T24 计数器： C45 累加器：AC3 元件号 区域标识符

二、 数据区存储器区域 输入/输出映象寄存器（I/Q） 内部标志位存储器（M ） 变量存储器（V） 局部存储器（L） 顺序控制继电器存储器（S） 特殊标志位存储器（SM） 定时器存储器（T）

数据区存储器区域（续） 计数器存储器（C） 模拟量输入映象寄存器（AI） 模拟量输出映象寄存器（AQ） 累加器（AC） 高速计数器（HC）

1．输入/输出映象寄存器（I/Q） 输入映象寄存器（I） 输出映象寄存器（Q）

输入映象寄存器（I） CPU在每次扫描周期开始（或结束）时，对各输入端子的状态进行采样，并将采样值存于输入映象寄存器对应的位中，作为程序处理时输入点状态的依据。

输入映象寄存器（I）的地址格式 位地址 I[字节地址] . [位地址] 例I0.1 字节、字、双字地址 I[长度] [起始字节地址] 例IB4

输出映象寄存器（Q） CPU将输出的结果存放在输出映象寄存器中，在扫描周期的结尾，CPU以批处理方式将输出映象寄存器的数值复制到相应的输出端子上。输出模块将输出信号传送给外部负载。

输出映象寄存器（Q）地址格式 位地址 Q[字节地址] . [位地址]， 例Q1.1 字节、字、双字地址 Q[长度][起始字节地址]， 例QB5

小结 I/O设备 I/O端子

I端子 I映象区 ◎输入采样阶段采集 ◎存放在输入映象区中 ◎执行期间冻结采样值

O映象区 O端子 输出刷新阶段集中输出： O映象区→输出锁存器→O端子→外部负载

I/O映象区 ◆ I/O映象区每个位都映象I/O单元的每个端子状态 ◆I/O映象区实际上就是外部I/O设备状态的映象区 ◆PLC通过I/O映象区的各个位与外部物理设备建立联系

I/O映象区 I/O继电器 执行速度快，抗干扰 能力强 执行程序过程： ◇I/O数据←I/O映象区 ◇运算结果→O寄存器

3．变量存储器（V） 全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（主程序、子程序或中断程序） ■存放程序执行过程中的中间结果 ■存放其他相关的数据 ■全局有效 全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（主程序、子程序或中断程序）

V存储器的地址格式 位地址： V[字节地址] . [位地址] 例V10.2 字节、字、双字地址： V[长度][起始字节地址] 例VW100

4．内部标志位存储器（M） ○内部标志位存储器（M） ○也称内部线圈 ○存放中间操作状态

内部标志位存储器（M）的地址格式 位地址： M[字节地址] . [位地址] 例M20.7 字节、字、双字地址： M[长度][起始字节地址] 例MD20

5．定时器存储器（T） ※模拟物理时间继电器 ※时基有三种： 1ms 10ms 100ms ※地址表示格式： T [定时器号] 例：T24

6. 计数器存储器（C） 累计其输入端脉冲电平由低到高的次数 地址表示格式： C [计数器号] 例：C3

S7-200PLC基本指令及编程方法 基本逻辑指令 定时器、计数器指令 立即I/O指令 顺序控制继电器指令 逻辑堆栈指令 移位寄存器指令 取非触点指令 正/负跳变触点指令 定时器、计数器指令 顺序控制继电器指令 移位寄存器指令 比较触点指令

基本指令 开关量逻辑控制 注意各操作数的数据类型及数值范围 CPU对非法操作数将生成编译错误代码 S7-200CPU操作数的范围见表5-5

一、基本逻辑指令 基本逻辑指令以位逻辑操作为主 数据类型是Bool 通过逻辑堆栈（Stack）实现逻辑处理 逻辑堆栈：9级深度，1位宽度 “能流”到，执行LAD/ FBD指令 当栈顶值为“1”时，才能执行语句表指令 逻辑堆栈（Stack）

(一) 标准触点指令 1．梯形图（LAD） 常开和常闭触点指令用触点表示 与某触点对应的存储器地址的位（bit）值为1时:

2．语句表（STL） LD （Load) 栈装载指令 A （And) 逻辑 “与”指令 对常闭触点编程 LDN O （or） 逻辑 “或”指令 对常闭触点编程 LDN AN ON

将存储区某位（bit）值装入栈顶。 （堆栈最后一级内容丢失） 栈装载指令 LD（Load） 将存储区某位（bit）值装入栈顶。 （堆栈最后一级内容丢失） 表示一个逻辑梯级常开触点的编程开始。

将某 bit值“与”栈顶值，运算结果存入栈顶 逻辑 “与”指令 A（And） 将某 bit值“与”栈顶值，运算结果存入栈顶 表示常开触点串联编程 I0.1· I0.0 没有压入和弹出操作

逻辑 “或”指令 O（or） 表示常开触点 的并联编程 将某bit值“或”栈顶值，运算结果仍存入栈顶 I0.2 I0.2+I0.3 堆栈没有压入和弹出操作 表示常开触点 的并联编程 将某bit值“或”栈顶值，运算结果仍存入栈顶

LDN、AN、ON指令 I0.2 对常闭触点编程 将操作数的bit值取反后，再作相应的“装载”、“与”、“或”操作。

（二）输出指令 在（LAD）中 输出线圈表示继电器输出线圈编程 执行输出指令时， “能流”到，则线圈被激励。 线圈被激励，输出映象寄存器或其他存储器的相应位为“1”，反之为“0”。 输出线圈

输出指令（续） 在（STL）中 输出指令把栈顶值复制到由操作数地址指定的存储器的对应位中。 堆栈操作过程中，传送前后堆栈值不变。 输出指令 Q0.0 输出指令

（三）置位和复位指令 把从指令操作数指定的（bit）地址开始的N个点都被置位或复位。 N: 1~255 N=3

在梯形图（LAD）中 能流到，就执行置位(或复位)指令 执行置位指令时，把从指令操作数指定的地址开始的N个点都被置位且保持，置位后即使能流断，仍保持置位 执行复位指令时，把从指令操作数指定的地址开始的N个点都被复位且保持，复位后即使能流断，仍保持复位。 由于扫描工作方式，程序中写在后面的指令有优先权。

在语句表（STL）中 栈顶值为1时，执行置位（或复位）指令 执行置位指令时，把从指令操作数指定的地址开始的N个点都被置位且保持，置位后即使栈顶值变为0，仍保持置位 执行复位指令时，把从指令操作数（bit）指定的地址开始的N个点都被复位且保持，复位后即使栈顶值变为0，仍保持复位。 1

电机的启、停控制程序 1. 2.

小结 上述指令遵循CPU的扫描规则，程序执行过程中梯形图中各输入继电器、输出继电器触点的状态取自于I/O映象寄存器。 程序运算的结果要在输出刷新阶段，将输出映象区的内容集中转存到输出锁存寄存器。 然后传送到各相应的输出端子，驱动实际输出负载。

定时器与计数器指令 定时器类型 ： 对PLC内部的时钟脉冲进行计数 接通延时定时器（TON） 有记忆接通延时定时器（TONR） 一、定时器指令 对PLC内部的时钟脉冲进行计数 定时器类型 ： 接通延时定时器（TON） 有记忆接通延时定时器（TONR） 断开延时定时器（TOF）

定时器分辨率 1ms 10ms 100ms 分辨率由定时器号决定

1.当前值： 2.定时器位： ●定时器号范围：（T0~T255） ●定时器有两个相关的变量： 累计时间的当前值，存放在定时器的16（bit）当前值寄存器中。 　2.定时器位： 当定时器当前值等于或大于设定值时，该定时器位被置为“1”。

1．接通延时定时器TON 输入端（IN）接通时，定时器（TON）开始计时 当定时器的当前值等于或大于设定值（PT）时，该定时器位被置位为“1”。

定时器TON（续） 当达到设定时间后，TON继续计时，一直计到最大值32767。 输入端（1N）断开时，定时器TON复位，即当前值为“0”，定时器位为“0” (Off)。

设定时间T 设定时间T=设定值PT×分辨率 TON是模拟通电延时型物理时间继电器功能 T=5×100ms

2．有记忆接通延时定时器TONR 输入端接通时，定时器（TONR）开始计时 当当前值=＞设定值时，该定时器位被置位为1

输入端断开时，定时器（TONR）的当前值保持不变，定时器位不变（与TON不同） 当输入端再次接通，定时器当前值从原保持值开始再往上累计时间，继续计时 可以用定时器（TONR）累计多次输入信号的接通时间

上电周期或首次扫描时，定时器（TONR）的定时器位为0，当前值保持 可利用复位指令（R）清除定时器（TONR）的当前值(定时器位=0)。

3．断开延时定时器（TOF） 输入端接通时，定时器位立即为1，并把当前值设为0（相当于复位） 当输入端断开时，定时器开始计时，当达到设定时间时，定时器位为“0” ，并停止计时 TOF指令必须用输入信号的ON→OFF的跳变启动计时 模拟断电延时型物理时间继电器功能

小结 定时器类型 接通IN 当前值=设定值 断开IN TON 计时 T位=1 复位 TONR 不变 TOF 不计时，T位=1 当前值=0

注意 ! △定时器号不可重复使用 △使用复位（R）指令对定时器复位时，定时器位=0，定时器当前值清零 有记忆接通延时定时器（TONR）只能通过复位指令使定时器当前值清零 对断开延时定时器（TOF），需在输入端有一个负跳变（ON→OFF）的输入信号才能启动计时。 △不同分辨率的定时器它们当前值的刷新周期是不同的。

T当前值的刷新 1ms分辩率定时器 每隔1ms刷新一次 在一个扫描周期中要刷新多次，而不和扫描周期同步。 ON一个 扫描周期 不会接通

10ms分辩率定时器 在每次扫描周期的开始对10ms定时器刷新 在一个扫描周期内定时器当前值保持不变 不适合

100ms分辨率定时器 在定时器指令执行时刷新 自复位式定时器 100ms×30=3s　　

100ms定时器 注 意 不宜用在子程序和中断程序中 在主程序中不能重复使用同一个100ms的定时器号 注 意 不宜用在子程序和中断程序中 100ms定时器 在主程序中不能重复使用同一个100ms的定时器号 100ms定时器只能用于每个扫描周期内同一定时器指令执行一次，且仅执行一次的场合。 结论

（二）计数器指令 对外部的或由程序产生的计数脉冲进行计数 计数器是累计其计数输入端的计数脉冲电平由低到高的次数 计数器类型： 增计数器 减计数器 增/减计数器

计数器号范围：C（0~255） 1.当前值： 2.计数器位： 计数器有两个相关的变量： 计数器累计计数的当前值，存放在计数器的16（bit）当前值寄存器中。 2.计数器位： 当计数器的当前值等于或大于设定值时，计数器位置为“1”。

1．增计数器指令CTU 当CU端有一上升沿信号时，计数器作递增计数 当计数器当前值等于或大于设定值（PV）时，该计数器位被置位。 计数范围： （0~32767） 当R端有效时，计数器被复位 计数输入端 复位输入端

自复位式计数器 自复位式计数器

2．增/减计数器指令（CTUD） 在每一个CU输入端的上升沿递增计数 在每一个CD输入端的上升沿递减计数 当当前值=＞预置值时，该计数器位被置位 当复位输入端（R）有效时，计数器被复位

计数范围：+32767 ~ -32768 计数器在达到计数最大值32767后，下一个CU输入端上升沿将使计数值变为最小值（-32768） 在达到最小计数值（-32768）后，下一个CD输入端上升沿将使计数值变为最大值（32767） 当用复位指令（R）复位计数器时，计数器位被复位，计数器位为0，并且当前值清零

3．减计数器指令（CTD） 当I1.4=1：C40=0，PV→CV；当当前值=0，C40=1； ▲ 减计数器指令无复位端 当装载输入端（LD）有效时，计数器复位并把设定值（PV）装入当前值寄存器（CV）中 当计数输入端（CD）有一个上升沿信号时，计数器从设定值开始作递减计数 直至计数器当前值等于0时，停止计数，同时计数器位被置位 计数范围：（0~32767） 当I1.4=1：C40=0，PV→CV；当当前值=0，C40=1； ▲ 减计数器指令无复位端 ▲当装载输入端接通时，计数器复位，并把设定值装入当前值寄存器中

注意 在一个程序中， 同一计数器号不要重复使用！

结束