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1、各种指令练习题PLC的应用领域包括：专用机床、纺织机械、包装机械、通用机械工程应用、控制系统、机床、楼宇自动化、电气制造工业及相关产业等等。 第1章SIMATIC管理器 SIMATICS7系列PLC是德国西门子公司性价比比较高的PLC系统。在其系列PLC中，S7-200是针对低性能要求设计的小型PLC。s7-300是针对中性能要求设计的模块化中小型PLC，最多可扩展32个模块。S7-400用于中高性能的模块化大型PLC，可以扩展300多个模块。其中，S7-300和S7-400的组态编程环境是STEP7。 1.1编程环境简介 STEP7是用于SIMATIC可编程控制器组态和编程的标准软件包，适用

2、于SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC，是编程、监控和参数设计的标准工具。 STEP7是一个强大的工程工具，用于整个项目流程的设计，从项目实施的计划配置、模块测试、集成测试调试到运行维护。涵盖整个项目流程的各种功能要求：CAD/CAE支持、硬件组态、网络组态、仿真、过程诊断等。 STEP7标准软件包提供的应用程序如下： 1、SIMATIC管理器 SIMATIC Manager可以集中管理一个自动化项目的所有数据，可以分步式地读/写各个项目的用户数据，如图1.1所示。 图1.1SIMATIC管理器 2、符号编辑器 使用符号编辑器可以管理所有的共享符号，其导入/导出功能可以使ST

3、EP7生成的符号表供其他的Windows工具使用，如图1.2所示。 图1.2符号表 3、诊断硬件 诊断硬件功能可以提供可编程序控制器的状态概况。可以只是每个模板是否正常。硬件诊断窗口如图1.3所示。 图1.3硬件诊断 4、编程语言 用于s7-300和S7-400编程语言的梯形逻辑图、语句表和功能块图都集中在一个标准软件包中。在STEP7V5.3以上的版本中顺序功能图编程语言也在标准软件包中。 此外，还有可选软件包，分别是结构化控制编程语言、状态图编程语言、连续功能图编程语言。软件编程环境如图1.4所示。 图1.4软件编程环境 5、硬件组态 硬件组态工具可以为自动化项目的硬件进行组态和参数设置。

4、可以对机架上的硬件进行配置、设置其参数及属性。硬件组态窗口如图1.5所示。 图1.5硬件组态窗口 6、组态网络 组态网络工具用于组态通信网络连接，包括网络连接的参数设置和网络中各个通信设备的参数设置。选择系统集成的通信或功能块，可以轻松实现数据的传送。组态网络窗口如图1.6所示。 图1.6组态网络窗口 1.2硬件组态 STEP 7软件中的硬件组态就是模拟真实的PLC硬件系统，将电源、CPU和信号模块等设备安装到相应的机架上，并对PLC硬件模块的参数进行设置和修改的过程。 当用户需要修改模块的参数或地址、需要设置网络通信，或者需要将分布式外设连接到主站的时候，也要进行硬件组态。硬件组态窗口由四部

5、分视图组成，具体硬件组态窗口如图1.7所示。 1、左上方视图显示了当前PLC站中的机架UR，用一个可移动的表格形象地代表机架，表中的每一行代表机架的一个插槽； 2、左下方视图显示了机架中插入模块的详细信息，包括订货号、版本、地址分配等信息，在这里用户可以修改网络地址和I/O地址等。 3、右上方视图显示硬件目录，用户可以选择相应的硬件模块插入机架。在SIMATIC300目录下，包含了用于组态PLC300系统的所有硬件。比如，“PS-300”文件夹中包含所有的电源模块、“SM-300”文件夹中包含所有的信号模块。单击“目录”按钮“可以显示/隐藏硬件目录； 4、右下方视图显示硬件目录中选中模块的信息

6、，包括模块的功能、接口特性、订货号和对特殊功能的支持等。 图1.7 硬件组态窗口 注意： 1、组态的硬件必须与PLC导轨上的PLC元器件订货号符合，且排放位置与真实机架上元器件排放位置相同； 2、如果没有接口模块，则第3行空着。 第2章PLC的硬件结构 PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来、用作数字控制的专用计算机。由于在硬件结构上采取了特殊的措施，并采用了特殊的工作机制，与微机处理器相比，PLC更适合应用在工作环境恶劣而可靠性要求高的场合。 2.1.1PLC的基本构成 2.1.2PLC的工作原理 我们以控制电机正反转为例来看一看PLC的CPU是如何执行程序的，如图2.1是PLC的外部接线和梯

7、形图。 图2.1PLC的外部接线和梯形图 输入I0.0、I0.1和I0.2分别采集电机停止、正转和反转的输入信号，输出Q0.0和Q0.1控制电机的正转和反转。 系统上电或由STOP模式切换到RUN模式时，CPU要执行一次复位操作，包含如下两个操作步骤： 1、清除没有保持功能的位存储器状态、定时器和计数器的状态，清除中断堆栈和块堆栈的内容等； 2、执行系统启动组织块OB100。如果用户想使系统在上电后做一些初始化操作，就可以在OB100中编写程序，否则用户完全可以忽略这个组织块。需要注意的是：OB100只在复位后被执行一次。 整个PLC的工作过程是以循环扫描的方式进行的，重复执行一个循环工作周期

8、。以下四个步骤就是PLC程序执行的一个循环工作周期： 1、操作系统启动循环时间监控 操作系统启动用户设置的监控循环时间。 2、CPU将输出映像区中的数据写到输出模块 CPU将输出映像区中的数据状态传送到输出模块，用于控制与输出点连接的继电器线圈。若上次循环工作周期中输出映像区中Q0.0状态为“0”，而这次Q0.0得电状态为“1”时，控制电动机的继电器线圈通电，其常开触点吸合，电动机正转；反之，控制电动机的继电器线圈断电，其常开触点断开，电动机停止工作。 3、CPU读取输入电路的接通/断开状态并存入输入映像区 PLC通过输入模块采集外部电路的接通断开状态，并写入到输入映像区中。若外部电路开关SB

9、1闭合时，对应的输入映像位I0.0状态为“1”，在梯形图中对应的I0.0常开触点闭合，常闭触点断开，反之亦然。 4、CPU处理用户程序，执行用户程序中的指令，并实时更新内存映像区 在CPU执行程序指令时，从映像区特别是输入映像区中读出程序中所用元件的“0”、“1”状态，并执行指令，将运行结果实时写入到对应的映像区中。需要注意的是：在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像区对应的元件位也不会随之立即改变，只能等到这个循环扫描周期结束，下一个循环周期开始时才能被更新。 FU2L1L1AC 220VNDISB1SB2SB3I0.2DC 24V1M1LDC 24VI0.0DOQ0.0

10、KA1KA1KA2电源模块FRI0.1CPUQ0.1KA2KM2KM1KM1L2KM2操作按钮I0.0101I0.1101操作前的状态Q0.0T011Q0.0T000Q0.1T000Q0.1T011操作后的状态Q0.0T+1111Q0.0T+1000Q0.1T+1000Q0.1T+1111说明正转控制停机状态下按正转启动按钮正转正转状态下松开正转启动按钮正转保持正转状态下再按正转按钮正转保持反转控制停机状态下按反转启动按钮反转反转状态下松开反转启动按钮反转保持反转状态下再按反转按钮反转保持I0.2111I0.21111、打开新建项目向导 2、选择CPU 3、选择组织块及编程语言 4、项目命名

11、5、完成项目创建 6、硬件组态 STEP 7软件中的硬件组态就是模拟真实的PLC硬件系统，将电源、CPU和信号模块等设备安装到相应的机架上，并对PLC硬件模块的参数进行设置和修改的过程。 1）插入硬件模块 配置电源模块 配置CPU 配置数字量输入模块 配置数字量输出模块 2）设置CPU属性 3）设置信号模块的起始地址 4）硬件编译，产生系统数据,完成硬件组态 7、创建符号表 8、创建程序 9、下载并仿真 执行菜单命令，选择ch1-1项目下的Symbols进行符号显示匹配，然后单击Insert Vertical Bit图标，插入2个按位垂直排列的字节变量，并分别输入字节地址IB0和QB0。 一、

12、位逻辑指令 例1.1在某控制系统中，风扇的运行条件包括：1、主控开关开启；2、温度上限开关启动；3、两个物位检测信号其中之一有效。风扇停止条件：1、人工手动关闭；2、温度下限开关启动。 分析：在上述条件中，在开启时，必须同时满足的条件就可以认为是“与”的关系。例如在温度控制系统中，主控开关和温度上限开关必须是串联，而两个物位开关则是满足其中之一就可以，所以两个开关之间应该是并联关系。停止条件在整个网络中必须是串联才能够起到作用。 表1.1风扇控制符号表 图1.1风扇控制梯形图 例1.2若系统中有四个输入，其中任何一个输入打开时，系统那个的传送机启动，系统中另有三个故障检测输入开关，若其中任何一

13、个有输入时传送机即停止工作。 分析：系统的四个输入只要有一个打开系统就可以工作，所以4个输入应该是并联关系。3个故障检测开关其中任一个有输入信号系统就停止工作，所以故障信号之间应该是串联关系。 表1.2故障检测控制符号表 图1.2故障检测梯形图 例1.3设计程序控制机床工作台的往复运动，如图1.5所示。 图1.3工作台示意图 分析：工作台是由交流电机驱动，要改变工作台的运动方向只要改变电机的旋转方向就可以。按下启动按钮电机驱动工作台开始工作，如果工作台运动到极限位置时，由行程开关检测并发出停止前进指令，同时自动发出返回指令。只要没有按停止按钮，工作台就会继续这种自动往复的运动。 表1.3机床工

14、作台的往复运动符号表 图1.4机床工作台的往复运动梯形图 注意：1）例题中指出使用“按钮”，在编程时要注意按钮与开关的不同，开关在得电后一直保持该状态，而按钮则是得电之后又回到原状态，所以一般在使用按钮时需要“自锁”； 2）两个程序段分别实现正转和反转的功能，两段程序中都使用了对输出线圈的“或”关系实现了自锁功能； 3）两个程序段之间的互锁是通过对相应的常闭按钮的“与关系”实现的。 例1.4 某电力设备有3台风机，当电力设备处于运行状态时，如果风机至少有两台以上转动，则指示灯常亮；如果仅有1台风机转动，则指示灯以0.5Hz的频率闪烁；如果没有任何风机转动，则指示灯以2Hz的频率闪烁；当设备不运

15、行时，指示灯不亮。 二、置位复位指令 例2.1生产过程连锁报警控制功能实现。常压法硝酸装置是一套连续生产的具有爆炸危险的工业装置，在紧急事故状态下实现停车，使得生产处于安全状态。报警启动的条件为：控制室仪表盘上的紧急事故停车按钮I0.1动作；氨氧化炉铂网温度超过上限值I0.2；氨过热器出口气体氨温度低于下限值I0.3，压力高于上限值I0.4；空气压缩机故障停止I0.5。 如果全部故障被解除，控制室复位开关I0.0和故障指示灯复位I0.6开关同时闭合，故障指示灯Q0.0熄灭。 表1.4生产过程连锁报警控制符号表 图1.5生产过程连锁报警控制梯形图 程序分析：程序段1中给出各个信号输出上的关系，使

16、用置位指令使得故障指示信号灯置位。程序段2中给出当系统故障全部解除并且两个复位信号同时作用则故障指示灯复位。 三、触发指令 例3.1使用触发器指令控制电动机的正反转。 分析：因为在出现故障的时候必须紧急停车，这里选用的是复位优先触发器。 表1.5电机正反转符号表 图1.6用SR触发器指令完成电动机正反转控制梯形图 程序分析：这里选用的是复位优先触发器，因为在出现故障的时候必须要紧急停车。程序中正转和反转分别用I0.0和I0.1启动，启动后不需要自锁，输出线圈Q0.0和Q0.1的互锁功能同样起作用。当按下I0.2时，系统复位。 例3.2设计一个四组抢答器，要求四组中任意抢答，谁先按按钮，谁的指示

17、灯优先亮，且只能亮一盏灯，进行下一问题时主持人按复位按钮，抢答重新开始。 分析：因为在主持人按复位按钮后进行下一轮抢答，这里选用的是复位优先触发器。I0.1至I0.4分别对Q0.1至Q0.4进行置位操作，使用I0.0对输入信号进行复位。为了保证只有一盏指示灯亮，程序中将4个输出信号Q0.1、Q0.2、Q0.3和Q0.4进行了互锁操作。 图1.6抢答器符号表 图1.7抢答器梯形图 程序分析：抢答器设计中使用的是复位优先型触发器， I0.1、I0.2、I0.3 和I0.4分别对Q0.0、Q0.1、Q0.2和Q0.3进行置位操作，使用I0.0对输出信号进行复位。程序中将4个输出信号进行互锁操作，否则

18、无法保证只有一盏指示灯亮。中间存储位为M0.1M0.2M0.3和M0.4，每个触发器独立工作，保证程序的正确运行。 四、边沿检测指令 1、RLO边沿检测指令 例4.1设计一个电路，电路中包括3个按钮和一个灯，即利用3个按钮在不同地点控制一个灯，要求3个按钮任意一个灯亮，再按任意一个灯灭。3个按钮分别是I0.0、I0.1和I0.2，灯的控制输出为Q0.0。 表1.7多处灯控制符号表 图1.8多处灯控制梯形图 我们分三步解释扫描过程： 第一步，在程序段1中，第一次按动按钮时，任意一个按钮接通，在一个扫描周期中，则M0.1接通；在程序段2中的第一个分支中，由于M0.1接通，而M0.2常闭点本身是通的

19、，所以M0.2接通；在程序段3中，M0.2通，所以Q0.0通，电灯亮； 第二步，在程序段1中，由于扫描周期已过，所以，虽然几个按钮输出保持不变，M0.1断开；程序段2的第一个分支，仔细分析会发现能流不通而第二个分支中，由于M0.2是通的，同时常闭接点M0.1是通的，所以M0.2保持接通状态。在程序段3中，由于M0.2保持接通，所以灯依然亮； 第三步，若再一次按时，在程序段1中，M0.1接通；在程序段2中，由于M0.1和M0.2是通的，所以第一分支和第二分支能流不通，因而，M0.2变为不通状态；在程序段3中，由于M0.2不通，所以Q0.0不通，电灯灭，之后系统循环运行。 2、地址边沿检测指令 例

20、4.2设置故障显示电路，若故障信号为I0.0，灯控信号输出为Q0.0。要求当系统故障输入有效时指示灯开始以1HZ的频率闪烁。当操作人员按下复位按钮I0.1时，如果此时故障信号已消失，指示灯熄灭。如果故障信号仍然存在则指示灯变为常亮，直至故障消失。 表1.8故障信息显示符号表 图1.9故障信息显示梯形图 五、定时器指令 定时器在程序中产生时间序列，相当于继电器电路中的时间继电器。定时器的基本功能是在程序中设定响应时间或者响应顺序。S7的定时器的主要种类有：脉冲定时器、接通延时定时器、保持接通延时定时器和断开延时定时器。 定时器在使用的时候要和相应的触点配置配合使用，并根据不同的定时任务增加或减少

21、触点的数量。按照预先的操作要求确定PLC系统，然后确定定时器模块的使用情况，一个系统中可以使用一个或多个定时器。具体地说，定时器在程序中可以完成以下功能中的一个或者多个：延时启动、延时断开、时间限制、重复循环、触发操作、多重延时启动，多重延时关闭、设置一个循环的时间间隔。 PLC的CPU为每个定时器都保留了一定的存储区域，用来存放当前的定时时间值。该区域的大小为一个字，其格式如图1.10所示。 图1.10 定时器字的存储格式 其中D0D11是用来存储用户设定的当前的BCD码时间值的，范围是0999。根据BCD码格式可知D0D3表示时间预设值的个位，D4D7表示时间预置值的十位，D8D11，是百

22、位，D12D13用来存储定时器的时基。 定时器时间预置值的设置有两种格式： 1、十六进制形式 W#16#wxyz其中w是时间基准，xyz是BCD格式的时间值。这个时间值的设定方式是按照定时器字的格式输入的，在预置之前必须选定时基，通过计算确定定时时间。在使用该方法前一定要熟悉定时器字的格式和意义。 2、S5时间格式 S5T#aH_bM_cS_dMS，其中H表示小时，M表示分钟，S表示秒，MS表示毫秒，a、b、c、d是用户设置的时间值。该方法比较直观，可以直接按照用户的需要设定定时器的定时时间，而时基的选定则由系统自动完成。初始值预置过程中注意定时器的定时时间范围。 1、脉冲定时器 从脉冲定时器

23、时序波形可以看出：当S端从“0”变到“1”，脉冲定时器启动。在定时时间到达之前，如果输入S端从“1”变到“0”，则定时器结束定时。同样在R端从“0”变到“1”，无论定时时间是否到，定时器复位为零。之所以叫脉冲定时器，是因为在脉冲宽度期间，定时器能正常定时，否则，就复位至初始状态。 图1.11脉冲定时器时序波形 例5.1用脉冲定时器设计一个周期振荡电路，振荡周期为15S，占空比为7：15。 程序分析：程序设计的思路是用定时器互相启动，形成振荡器。I0.0为程序的启动开关，两个定时器的定时时间分别为7S和8S。 表1.10用脉冲定时器设计周期振荡电路符号表 图1.12用脉冲定时器设计周期振荡电路梯

24、形图 程序分析：程序设计的基本思路是用定时器互相启动，形成振荡器。I0.0为程序的启动开关，两个定时器的定时时间分别为7S和8S。在程序段1中使用的是定时器T2的常闭触点，只有使用常闭触点才能在启动开关闭合时定时器T1开始启动。在程序段2中串联了T1的常闭点，在定时器T1工作期间该触点断开，所以定时器T2不能工作；在定时器T1停止工作时，常闭触点闭合，定时器T2开始工作。定时器T2定时时间到常闭触点闭合，定时器T1开始工作。如此循环，Q0.0产生周期振荡输出。 2、扩展脉冲定时器 从扩展脉冲定时器的时序波形可以看出：当输入S端从“0”变到“1”，扩展脉冲定时器启动。定时器将持续工作而不受启动输

25、入端S端负跳沿的影响。在定时时间到达之前，如果输入S端从“0”变到“1”，则扩展脉冲定时器再次启动。输出端Q在定时器工作期间始终为“1”。同时从时序波形可以发现：在启动端不断由“0”变为“1”时，只要定时时间未到，则定时器反复启动，输出Q在此期间始终为“1”。 图1.13扩展脉冲定时器的时序波形图 例5.2机器在运行时，为了警告机器旁边的操作人员，报警17S。当机器启动时，即使在17S的定时时间内将输入关闭，报警也会保持17S。I0.0为机器启动信号，I0.1为机器停止信号，I0.5为复位，Q0.0为报警输出，Q0.4为机器启动输出。 分析：机器启动，扩展脉冲定时器开始运行，当机器启动信号消失

26、或者停止按钮在定时器定时时间未到的情况下断开，定时器都继续定时指导定时时间到输出低电平信号。 表1.12用扩展脉冲定时器设计报警系统符号表 图1.14用扩展脉冲定时器设计报警系统梯形图 程序分析：程序段1为机器的启动停止程序。程序段2中当Q0.1接通即机器启动，扩展脉冲定时器运行，当扩展脉冲定时器的启动信号输入端的Q0.4消失或者在定时时间未到的情况下I0.1断开，扩展脉冲定时器都继续定时到定时时间到输出低电平信号。 例5.3设计一个频率监视器，如果频率低于下限，输出报警信号Q0.0，监视系统启动按钮为I0.0，确认按钮I0.1使监视系统和报警输出信号复位。在演示程序中使用时钟存储器M10.5

27、作为监视频率输入，实际的频率监视系统可以将M10.0换成相应的监视传感器的输出。 分析：利用扩展脉冲定时器的特点，时间未到时，若输入S端反复有正跳变，则定时器反复启动，定时器输出始终为1，直至定时时间到。如果监视频率下限为1HZ，那么定时器的定时时间就是1S。如果频率正常情况下，1Hz的频率反复启动1S定时器，使输出始终为高电平。如果频率变低，脉冲时间间隔变大时，1S的定时器完毕，此时输出变为低电平。，监控指示灯Q0.0变亮。 表1.13用扩展脉冲定时器设计的频率监视器符号表 图1.15用扩展脉冲定时器设计的频率监视器梯形图 程序分析：利用扩展脉冲定时器的特点，时间未到时，若启动信号输入S端反

28、复有正跳沿，则定时器反复启动，定时器的输出始终为1，直至定时时间到。在程序段1中如果监视频率为1HZ，那么定时器的定时时间就是1S。如果频率高于1HZ，那么在1S的定时时间没有完成时就在S端出现新的正跳沿信号，定时器就被重新启动重新计数，这个过程不断进行，定时器保持运行状态。如果频率变低，脉冲时间间隔大于1S时，定时器可以完成计数，定时器定时完毕，此时输出变为低电平。在程序段3中使用延时接通定时器，定时时间与脉冲定时器T1相同。在这里这个定时器的主要的作用是对程序段4中的输出信号进行控制，如果程序段4中没有常开触点M0.1，那么T1开始工作，Q0.0就有输出，监控指示灯亮，实际上T1必须通过一

29、段时间之后才能判断出频率是否超过限定。 3、接通延时定时器 接通延时定时器的特点就是定时时间到，输出才接通。当输入S端从“0”变到“1”，接通延时定时器启动。如果在定时期间，S端状态保持不变，则定时时间到后，使输出Q变为“1”。如果输入S端从“1”变到“0”，则接通延时定时器输出Q变为“0”。当输入R端从“0”变到“1”，则不论定时器工作否，定时器均复位。 图1.16接通延时定时器的时序波形图 例5.4用接通延时定时器设计一个周期振荡电路，振荡周期为15S，占空比为7:15。 分析：启动开关接通后，定时器T2开始定时，8S定时时间到，T2的常开触点接通，使输出线圈变为1状态，同时T1开始定时，

30、7S后T1定时时间到，它的常闭触点断开，使输出线圈和T1断电。下一个扫描周期因T1的常闭触点接通，T2又从预置值开始定时，以后Q0.0的线圈将这样周期性地通电和断电，直到I0.0变为0状态。 表1.14用接通延时定时器设计的周期振荡电路符号表 图1.17用接通延时定时器设计的周期振荡电路梯形图 4、保持型接通延时定时器 保持型接通延时定时器即使在脉冲宽度不够定时宽度时，也能够使定时器运行至定时时间结束。同时从时序波形可以发现：在启动端不断由“0”变为“1”时，只要定时时间未到，则定时器反复启动，输出Q在此期间始终为“0”。直至定时时间到，输出才变为“1”。 图1.18 保持型接通延时定时器的时

31、序波形 5、断开延时定时器 断开延时定时器的特点是在S端上正跳沿时，输出为“1”，在端下跳沿，定时器启动，直到定时时间到，输出在此期间始终为“1”。即所谓S端断开，才开始延时定时。 图1.19断开延时定时器的时序波形 例5.5使用断开延时完成双延时关闭功能。当厂房内的灯关闭后，出口灯亮42S。出口灯关闭后，停车场灯在开3M。 表1.15使用断开延时完成双延时关闭功能的符号表 图1.20使用断开延时完成双延时关闭功能的梯形图 六、定时器综合应用 例6.1振荡器在编程和实际的工程应用中可以灵活地实现各种功能，在造纸厂造纸过程中，纸从造纸机到卷纸机，纸的一段需要打上号码，每12S打一个号码。这个12

32、S信号就可以由定时器组成的振荡器循环提供。I0.0为启动信号，Q0.0为输出信号驱动打号机，该信号要求保持2S。 表1.16造纸过程驱动打号机的符号表 图1.21造纸过程驱动打号机的梯形图 例6.2使用定时器完成延时启动功能。某加工过程中需要固定一个金属棒，其形状由三个方向的水压控制。开启启动后系统开始运行，水压头A按下，并保持在受压位置。5S后，第二个水压头B从另外一个方向按下并保持在预定位置。再经过5S后，第三个水压头C从第三个方向按下并保持在预定位置。系统停止运行三个水压头松开，这样部件取走。I0.0系统启动信号，I0.1系统停止开关，Q0.0为A水压头输出，Q0.1为B水压头输出，Q0

33、.2为C水压头输出。 表1.17延时接通启动符号表 图1.22延时接通启动梯形图 例6.3使用定时器完成延时关闭功能。木材加工系统中，使用PLC对电锯、风扇和润滑泵进行控制。系统运行过程中要求风扇启动5S后电锯和润滑泵启动，按下停止按钮后电锯停止，风扇继续运行5S吹走木屑，润滑泵继续运行10S。 表1.18延时关闭系统符号表 图1.23延时关闭系统梯形图 例6.4自动搅拌机控制要求：初始状态，Y1、Y2、Y3以及M、H状态均为OFF，液位传感器L1、L2、L3状态均为OFF。 按下启动按钮SB1，开始注入液体A，当液面高度达到L2时，停止注入液体A，开始注入液体B，当液面上升到L1时，停止注入

34、液体，开始搅拌10S，10S后继续搅拌，同时加热5S，5S后停止搅拌，继续加热8S。 8S后停止加热，同时放出混合液体C，当液面降至L3时，继续放2S，2S后停止放出液体，同时重新注入液体A，开始下一次混合。 按下停止按钮SB2，在完成当前的混合任务后，返回初始状态。 图1.20自动搅拌机工作示意图 表1.19自动搅拌机符号表 图1.24自动搅拌机梯形图 七、计数器指令 PLC使用计数器完成计数功能，计数的范围是0999。在S7-300/400中计数器可以是加法技术也可以是减法计数，实际上在S7-300/400中有三类计数器：加法计数器、减法计数器和加减可逆计数器。 计数器的设置上与定时器相似

35、。在PLC的CPU中计数器也有一个存储区，用来存放计数器的计数数值。其格式如图1.25所示。 图1.25 计数器字的格式 其中D0D11是用来存储用户设定的当前的BCD码计数值的，范围是0999。在访问计数器字的时候使用C#后面跟数字的格式即可。 例7.1对停车场的车位进行计数。若停车场共有30个车位，在停车场入口处有一个接近开关，当有车经过入口时，接近开关输出脉冲。在出口处有同样的接近开关，车辆出去的时候接近开关产生一个脉冲。要求当停车场尚有停车位时，入口处的闸栏才可以将门开启，车辆可以进入停车场停放，并使用指示灯表示尚有车位。若车位已满时，则有一个指示灯显示车位已满，且入口的闸栏开启让车进

36、入。 分析：在程序中使用加减可逆计数器。预置停车场的车位30，每次有车辆进入的时候对输入的脉冲进行减1计数，若有车辆从出口出来则对输入的脉冲进行加1计数，计数器的当前计数值就是停车场的车位。 表1.9停车场车位计数的符号表 图1.10停车场车位计数的梯形图 例7.2用I0.3控制Q0.0、Q0.1和Q0.2，要求：若I0.3闭合三次，Q0.0亮，I0.3再闭合三次Q0.1亮，若再闭合三次，Q0.2亮，之后，I0.3闭合一次，Q0.0、Q0.1和Q0.2都灭，如此循环进行，其中I0.1为停止按钮，I0.2为计数器复位按钮。 表1.10 符号表 八、计数器和定时器综合应用 例8.1设计一段PLC控

37、制程序对传送机上的某一点进行计数控制。要求记录该点在1min内经过多少个工件。 表1.20传送机计数控制符号表 图1.25传送机计数控制梯形图 例8.2用计数器扩展定时器的定时范围。在S7-300/400中定时器的定时范围最大为9990S，如果这个定时时间不能满足控制要求可以使用计数器对定时器进行定时范围扩展，即实现多次定时达到扩展的目的。要求将定时时间扩展为24h。 表1.21用计数器扩展定时器实例的符号表 图1.26用计数器扩展定时器实例的梯形图 九、MOVE指令 例9.1使用MOVE指令为定时器传送定时时间值。某风扇降温系统在达到一定的温度会自动启动，为系统降温。如果在运行过程中风扇因故

38、障停止则必须等待一段时间才能重新启动，如果是限位开关I0.0启动风扇则这个时间为7S，如果是温度限位开关I0.1启动风扇则需要等待15S。 表1.22为定时器传送定时时间值实例的符号表 图1.27为定时器传送定时时间值实例的梯形图 十、比较指令 例10.1两个传送带之间有一个可以存放100件货物的临时仓库。传送带1将货物运送至仓库，传送带2将货物运出仓库。传送带1和传送带2在靠近仓库处都有一个光电传感器，用来计量运入和运出的仓库的货物数量。在仓库的显示面板上有五个指示信号灯，Q0.0为仓库区空指示灯，Q0.1为仓库区有货物指示信号，Q0.2为仓库区装入50%指示信号，Q0.3为仓库区装入90%

39、指示信号，Q0.4为仓库区满指示信号。 图1.25仓库区示意图 表1.23仓库区货物数量显示系统的符号表 图1.26仓库区货物数量显示系统的梯形图 十一、循环移位指令 例11.1走马灯的实现。要求运用循环移位指令实现8个彩灯的循环左移和右移。 表1.24走马灯系统的符号表 图1.27走马灯系统的梯形图 十二、综合应用实例 例12.1舞台艺术灯饰的PLC控制。上方五道组灯呈拱形，下方三道组灯呈阶梯形，如图1.28所示。设计过过程中共使用4种模式。 1、第一种模式灯按照图中编号的顺序先是拱形灯由内向外依次点亮，然后是阶梯形等由上至下； 2、第二种模式是灯按照与第一种模式相反的顺序点亮； 3、第三种

40、模式是单号灯与双号灯交替点亮； 4、第四种模式是先点亮0号组灯和4号组灯，接着点亮1号组灯和5号组灯，然后是2号组灯和6号组灯点亮，最后点亮3好组灯和7号组灯，并且在某组灯点亮的时候其他组灯是不亮的，如此循环。 图1.28舞台艺术灯饰示意图 程序流程图如图1.29所示。 图1.29舞台艺术灯饰的程序流程图 表1.25舞台艺术灯饰的程序符号地址表 图1.30舞台艺术灯饰的梯形图程序 例12.2用热处理机对钢圈进行表面硬化处理，通过将工件加热到高温，然后立即淬火实现硬化。使用非接触式传感器对工件的尺寸进行测量，尺寸1215CM，淬火温度800；尺寸810CM，淬火温度820。温度控制误差10。这里

41、假设所用的工件都是合格品，即一定为两个尺寸范围内。 1、主按钮I0.0按下系统启动开始工作； 2、限位开关I0.1打开，工件开始向上移动； 3、将工件传送至加工位置，此时进行尺寸测量，测量的数据保存到MW10中； 4、工件在上升过程中触发限位开关I0.2，停止向上； 5、延时3S，工件开始加热，使用热电偶进行温度测量，达到温度后停止加热，温度测量值在MW100中； 6、淬火8S结束； 7、淬火结束，缓冲2S后开始下降，到下限位开关停止向下； 8、工件到达底部，停留5S后工件被移走，工件移送2S后重新开始传送工件进行加工过程； 9、在系统工作过程中的任意环节都可以使用停止按钮停止工作。 程序流程

42、图如图1.31所示。 图1.31钢圈表面硬化处理系统程序流程图 输入输出地址定义如表1.26所示。 表1.26钢圈表面硬化处理系统符号表 图1.32钢圈表面硬化处理系统梯形图 例12.2病床紧急呼叫系统设计。系统设置主要包括两个部分：普通病房和重病房。 普通病房功能要求： 1、每一个病床床头均有一个紧急呼叫按钮和重置按钮，方便病人紧急呼叫； 2、设每层楼一个护士站，每个护士站均有该楼层病人紧急呼叫和处理完毕的重置按钮； 3、当病人按下紧急呼叫按钮，并且没有在5S之内重置，该病人的床头和房间门口的指示灯闪烁，同时护士站的指示灯闪烁； 4、护士站的紧急呼叫灯闪烁后，护士须先按下处理按钮取消灯的闪烁

43、，再到病房处理紧急情况，只有病房内的紧急情况处理结束后才可以按下床头的重置按钮，停止床头和房间门口灯的闪烁。如果护士直接到病房对紧急情况进行处理，那么处理后对床头灯进行复位，护士站的指示灯也被复位。 重病房功能要求： 1、重病房内有两个呼叫按钮，重病房内的看护人员需要护士协助时按下第一个按钮通知护士站，另一个按钮是病人有突发状况时，看护人员呼叫医生和护士的； 2、重病的每次呼叫如果在10分钟内没有按下重置按钮，也就是10分钟内没有对紧急状况作出判断和处理，自动向医院会诊中心进行呼叫，会诊中心的会诊指示灯闪烁和蜂鸣器响起，会诊中心专家按下重置按钮将会诊中心的呼叫信号解除，并到重病房进行会诊； 3

44、、重病房的每次紧急呼叫进行计数，以便医生了解病人状态。 某层楼的病房分步情况如表1.27所示，该楼层有三个病房，两间病房为普通病房，第三病房为重病房；每个病房中有两个床位，同时表中也给出病房的代码号。 FC1实现的功能： 1、病床呼叫，若5S没有重置信号输出指示灯闪烁信号； 2、护士在护士站对呼叫指示灯进行复位； 3、病房内护士对病人紧急状态进行处理，然后将病床指示灯和病房门口指示灯进行重置。 FB1完成的功能： 1、看护员协助呼叫，护士站协助灯闪烁； 2、看护员紧急呼叫，护士站紧急指示灯闪烁； 3、紧急呼叫信号10分钟没有置位呼叫会诊中心； 4、对病人的紧急呼叫进行计数。 OB1实现的主要功

45、能是启动呼叫系统，并对各个普通病房和重病房的呼叫进行处理。可以根据各个楼层病房和床位不同进行不同方式的调用。 模拟量的处理 问题1 PLC如何采集并处理物理量？ 在生产过程中都存在着大量非电物理量，为了实现对这些物理量的控制，需先经测量传感器将非电物理量变换为电量，再经测量变送器将测量结果转换成标准的模拟量电信号，然后再将标准的模拟量电信号送入模拟量输入模块进行A/D转换，变换成CPU所能接受的二进制电平信号并送入CPU进行存储和数据处理。 问题2 PLC如何调节、控制物理量？ 经PLC运算程序加工处理后二进制电平信号需送入模拟量输出模块进行D/A转换，将二进制电平信号变换为模拟量电信号，然后

46、用模拟量电信号再驱动相应的执行器，最终实现对物理量的调节与控制。 1、在不同测量方式下模拟量的表达方式 电压、电流、电阻及Pt00的表达方式。电压 范围 超上限 超上界 测量范围 10V 11.759 11.7589 10.0004 10.00 7.50 额定范围 -7.50 -10.00 -10.0004 超下界 超下限 -11.759 11.76 转换值 32768 32511 27649 27648 20736 -20736 -27648 -27649 -32512 -32768 电流 测量范围 420mA 22.815 22.810 20.0005 20.000 16.000 4.00

47、0 3.9995 1.1852 1.1845 转换值 32768 32511 27649 27648 20736 0 -1 -4864 -32768 电阻 测量范围 0300 352.778 352.767 300.011 300.000 225.000 0.000 转换值 32768 32511 27649 27648 20736 0 -1 不允许负值 -4864 -32768 温度 测量范围 -200850? 1000.1 1000.0 850.1 850.0 -200.0 -200.1 -243.0 -243.1 转换值 32768 10000 8501 8500 -2000 -2001 -2430 -32768 2、模拟量的规范化读入 模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0500L，对应的输出电压为010V。假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于010V的电压信号，其转换值为