基于PLC在车间物料运输上的应用

1、西南科技大学 毕业设计（论文）西南科技大学本11机制毕业生毕业论文题 目: 基于PLC在车间物料运输上的应用 院系名称： 电子电气工程系 专业班级： 本11机制电 学生姓名： 学 号： 指导教师： 徐贵认 教师职称： 讲师 2013年9月3日27摘要工业的发达程度是衡量一个国家综合国力的标准。而PLC控制是目前工业上最常用的自动控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣环境，因此，在工业上优于单片机控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻等一系列优点，因此在工业上的应用

2、越来越广泛。物料输送线在工厂生产中占据主要地位，它关系到生产是否能够正常进行，因此物料输送线的自动化控制的研究就变的很有必要。实现自动化的控制不仅可以使劳动力从重体力劳动中解脱出来还可以使生产的过程控制更加准确。 本文主要讲述PLC在物料运输中的应用，利用可编程控制器(PLC)，设计效率高、成本低的自动物料运输系统。以PLC为主控制器，结合气动装置、传感技术、位置控制技术，现场控制物料运输。本系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点。关键词：PLC、步进电机、传感器Title Application of PLC in the workshop material transport

3、 based onAbstractIndustry developed degree is the measure of a country's comprehensive national strength. And PLC control are the most commonly used industrial automatic control method, because of its easy to control, able to withstand harsh environment, therefore, is superior to the single chip

4、 microcomputer control in industry. PLC will be the traditional relay control technology, computer technology and communication technology, designed specifically for industrial control, with strong function, general flexible, high reliability, strong adaptability to environment, simple programming a

5、nd easy to use and a series of advantages such as small volume, light weight, so more and more widely used in industry.Conveying line, occupied the main position in the factory, it is related to whether can normal production, so the material conveyor line automation control research has become very

6、necessary. Automated control can not only make labor freed a heavier physical labor can also make the production process control more accurate.This article mainly tells the PLC application in material handling, using programmable controller (PLC), design of high efficiency, low cost of automatic mat

7、erial handling system. Is given priority to with PLC controller, combined with pneumatic device, sensing technology, position control technology, on-site control material handling. This system has a high degree of automation, stable operation and the characteristics of high precision, easy to contro

8、l.Keywords： PLC stepper motor sense organ 目 次1 绪论51.1 引言51.2 设计的目的和意义51.3 系统的总体方案62 物料运输控制系统的原理62.1 PLC简介62.2 EAN码及条码扫描仪103 物料运输控制系统的硬件选型123.1 电机及变频器的选型123.2 行程开关的选用143.3 传送带的选用153.4 传感器选型173.5 PLC的选择184 西门子PLC编程194.1 梯形图的特点及基本绘制规则194.2 S7-200PLC软件系统与STEP编程软件204.3 STEP245 PLC控制器的控制要求及其控制分析265.1

9、 控制要求265.2 控制分析265.3 PLC的I/O分配表275.4 程序流程图设计285.5 PLC外部连接图295.6PLC程序梯形图29结论34致谢36参考文献371 绪论1.1 引言可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC，它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动控制的各个领域。采用可编程控制器来实现物料运输中步进电机的控制从而实现对物料的运输，这可以在一定程度上减少物料运输的人力资源，也可以增加

10、物料运输的效率。拓展PLC在自动化行业的应用领域，具有一定的经济和理论意义。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。1.2 设计的目的和意义随着社会的发展，各种工厂都应运而生带动经济的发展，同时工厂内的物料运输已经很少有人工运输而是用皮带来代替，因此对物料输送线的研究变得很有必要，作为自动化专业的学生对这些的研究对将来的工作将有很大帮助。物料运输主要用的是皮带输送，但现场皮带控制主要是手工操作，为了提高效率，节省人力资源，改善工作环境，将皮带控制这一块由手动改为全自动变得很有必要。从而，节省人力，提高效率，增长经济效益，实现自动化。在市场经济条件下，工业企业为提高自身

11、的竞争能力就需要进行技术改造。在我国，目前国家兴新建项目所占比例较小，而现有企业的技术改造势在必行。随着科学技术的发展，如何利用现有资金，有效地进行企业的技术改造是一个带有普遍意义的课题。目前我国的基本建设投资向农业，水利，交通，节能，环保等领域倾斜，而电力，石油，化工，建材等基础工业，在近期内不会有新建大型企业的计划，但要使这些企业的产品在国内外市场上具有竞争能力，使企业提高生产效益，则比改造现有企业的任务还十分繁重。在企业的改造过程中，工业流程和设备是主要的，但也得相应地进行自动化配套改造。要完成现有企业的自动化改造任务，必须善于总结经验，充分掌握国外自动化及产品的动态，切实的结合本国，本

12、企业的具体情况加以应用，从而探索一条具有中国特色的自动化道路。本课题着眼于大型控制系统，根据皮带运输的电气控制设计出一套可行的PLC控制系统。该技术将节省大量资金，和大大的提高工作效率。1.3 系统的总体方案 本系统主要是将条码扫描、PLC、步进电机、气压系统等有机结合建立成小型的物料运输系统，实现对货物的分类和存取的功能。系统布局如图1.1所示。 图1.1 物料运输系统布局图2 物料运输控制系统的原理2.1 PLC简介2.1.1 PLC的概述及发展PLC = Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

13、它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据

14、设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，其发展如下：起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。 1969年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出

15、第一台PLC发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

16、 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业

17、控制设备的配套更加容易。2.1.2 PLC的应用特点1实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。 2范围广 电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。 3高速率 PLC能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而4.5M45Mbps之间。远远高于拨号上网和ISDN，比ADSL更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的PLC产品正在研制之中。 4永远在线PLC属于"即插即用"，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等

18、于接入网络！ 5便捷不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。2.1.3 PLC的硬件结构PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。PLC的硬件结构图如图2.1所示。 图2.1 PLC硬件结构图2.1.4 S7-200系列可编程控制器（PLC）的工作过程可编程控制器（PLC）工作流程图，如图2.2所示。图2.2 PLC工作工程2.2 EAN码及条码

19、扫描仪2.2.1 EAN码介绍EAN码由前缀码、厂商识别码、商品项目代码和校验码组成。前缀码是国际EAN组织标识各会员组织的代码，我国为690695；厂商代码是EAN编码组织在EAN分配的前缀码的基础上分配给厂商的代码；商品项目代码由厂商自行编码；校验码为了校验代码的正确性。在编制商品项目代码时，厂商必须遵守商品编码的基本原则：对同一商品项目的商品必须编制相同的商品项目代码；对不同的商品项目必须编制不同的商品项目代码。保证商品项目与其标识代码一一对应，即一个商品项目只有一个代码，一个代码只标识一个商品项目.我国的通用商品条码与其等效。我们日常购买的商品包装上所印的条码一般就是EAN码。如图2.

20、3所示。图2.3 条形码另外，图书和期刊作为特殊的商品也采用了EAN13表示ISBN和ISSN。前缀977被用于期刊号ISSN，图书号ISBN用978为前缀，我国被分配使用7开头的ISBN号，因此我国出版社出版的图书上的条码全部为9787开 .另外，图书和期刊作为特殊的商品也采用了EAN13表示ISBN和ISSN。前缀977被用于期刊号ISSN，图书号ISBN用978为前缀，我国被分配使用7开头的ISBN号，因此我国出版社出版的图书上的条码全部为9787开。以条形码 693 69838 0001 3 为例此条形码分为4个部分，从左到右分别为： 1-3位：共3位，对应该条码的693，是中国的国家

21、代码之一。（690-695都是中国的代码，由国际上分配） 4-8位：共5位，对应该条码的69838，代表着生产厂商代码，由厂商申请，国家分配。9-12位：共4位，对应该条码的0001，代表着厂内商品代码，由厂商自行确定。第13位：共1位，对应该条码的3，是校验码，依据一定的算法，由前面12位数字计算而得到。首先，把条形码从右往左依次编序号为“1,2,3,4”从序号二开始把所有奇数序号位上的数相加求和，用求出的和乘3，再把所有偶数序号上的数相加求和，用求出的和加上刚才奇数序号上的数的和乘3的积，然后得出和。再用大于或等于这个和的最小的10的倍数减去这个和，就得出校验。2.2.2 条码扫描器MS-

22、890特点Microscan是一家专注于精确的数据采集与控制解决方案，为众多行业的自动化与OEM客户提供服务的全球技术领先公司。其产品是高精度的仪器。从高速条码读取这一类业务直到通过机器视觉进行高精度定向、安放和坐标检查， Microscan产品都可靠地执行复杂的数据采集任务。Microscan在80年代初就以发明第一款激光二极管条码扫描器以及发明二维数据矩阵符号，在自动识别（Auto ID）产业掀起了一场革命。 时至今日，Microscan继续在条码读取和机器视觉领域进行新产品开发，仍然是公认的技术领先者。如图2.4所示。图2.4 扫描器MS-890 是一种重型扫描器，具有极高的灵活性，用于

23、在各种工厂条件下解决大量实际应用。它每秒解码次数：400至1000次读取范围；10至120”（254至3048mm）； IP65封装；可选IB-890接线盒它具备经扩展的读码范围以及智能扫描光栅，为线性条码以及堆栈标签提供了强大的读取功能。 多功能和坚实的设计，使MS-890成为理想的工业用扫面器。 读码范围广：MS-890 光学系统的设计，旨在能够以扩展或变化的距离成功读码，例如在传送带或组装区域周围的安全地带或间隙地带进行读码。 可见指示器：发光LED指示灯位于MS-890对于所有成功读码提供即时视觉确认。有效读取绿色闪光从前窗投射出，在扫描器的360度范围内清晰可见。 可选接线盒：IB-

24、890接线盒提供了方便灵活的集成性，不需要任何特殊电缆或连接器。其功能包括： 以太网 插接式继电器模快 接线条的连接性 与手持式扫描器的连接性 智能光栅：MS-890的特色之一是可以为扫描角度和速度进行优化的智能光栅，从而可以读取多个符号15或安置不一致的标签。 自动校准：自动校准功能可自动确定并选择焦距、增益值和跟踪性能等的最佳读取设置。 条码编程：可在车间就地更改扫描器，方法十分简单，只需要对准条码并按EZ按钮。使用此功能可很方便的在多台MS-890扫描器上重复进行设置。2.2.3 MS-890的应用领域 条码扫描器广泛应用于商业POS收银系统、快递仓储物流、图书服装医药、银行保险通讯等多

25、个领域的需求。键盘接口，USB接口和RS232接口三种接口可供选择。产品标配包括扫描枪主机，USB数据线，手册以及白色支架；快递公司仓储物流仓库盘点超市卖场图书服饰店等,只要有条码的地方就有镭码存在。而正因MS-890扫描范围广，其广泛应用在轻工业到重工业升降机或传送带。3 物料运输控制系统的硬件选型3.1 电机及变频器的选型在工业中所使用的大部分电机为感应式交流电机，感应式交流电机的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的(为2的倍数，例如极数为2，4，6)，不是一个连续的数值，所以一般不适合通过改变电机的极数来调整电机的速度。变频调速是通过改变电动机供电电源频率进行调速

26、的一种方法，频率在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。近年来，随着电力电子技术、微电子技术、电动机和控制理论的飞速发展，交流电动机调速系统有了很大的提高，变频调速技术已经趋于成熟，用晶闸管或全控型器件组成逆变器，容量从几十瓦到几十千瓦的异步电动机变频调速系统大量投入到工业、商业等领域中应用。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。变频调速器已形成了与电机相配合的不同功率、不同用途的系列化产品，目前产品己经广泛地应用于石油、石化、钢铁、冶金、矿山、机械、纺织、建筑、造纸等行业，适用手水泵、风机、压缩机、机床等产品的电机调速。低压通用变频器输出电

27、压为380650V，输出功率为0.75400KW，工作频率为0400Hz，它的主电路都采用交一直一交电路，控制方式经历了以下四代：(1)U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式；(2)电压空间矢量(SVPWM)控制方式；(3)矢量控制(VC)方式：(4)直接转矩控制(DTC)方式；(5)矩阵式交一交控制方式。西门子公司生产的MICROMASTER系列变频器是目前市场上技术比较熟，性能价格比高的主流产品。本课题选用其中的MICROMASTER 420通用型变频器。MlCROMASTER 420变频器设有3个数字和1个模拟输入，1个模拟输出，1个继电器接点输出。它可以与SIMATIC S7-2

28、00链接，或集成到SIMATIC和SIMOTION的TIA系统中。MICROMASTER 420通用型变频器用于驱动普通应用对象时，只要对它进行简单的组态，就可以满足对特定传动系统的控制要求。而且，由于变频器采用的是模块化设计，可以选用各种选件，非常方便地对传动装置进行扩展，从而实现多种标准功能。变频器的原理示意图如图3.1所示。电机的选型是根据该行业运输线上的功率来考虑的，本系统的电机分为两部分，一种是平的输送线的电机，功率大概5KW的交流电机就可以了；第二种是爬坡处的电机，功率要比平的输送线要大，功率大概应为10KW的交流电机。图3.1 变频器示意图3.2 行程开关的选用在本系统中行程开关

29、主要是作为物流货品进入分拣通道后，让挡板机能够复位使用。3.2.1 行程开关简介行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。3.2.2 种类及特点1.常规国产行程开关常规行程开关中LX19系列中的LX19-001/111，LXK3系列中的LXK3-20S/T，JLXK1系列JLXK1-111/411/511最具代表力,这些产品有结构简单、功能实用、价格低廉的优势深受广大

30、使用者的青睐。2.进口行程开关进口行程开关中WL系列、HL系列、D4V系列、SZL-WL系列最具代表力，此类产品做工精细、性能优越、在极端环境中的表现更为突出，赢得了大批的粉丝，但价格高昂也令不少用户咋舌3.耐高温行程开关在国产的耐高温行程开关中最具影响力的就是YNTH系列耐高温行程开关，一般性用在炼钢厂的比较多。YNTH行程开关能在高温的环境中正常工作，最高工作温度为350度，工作环境的温度增高产品的寿命就会相应的下降，超过300度要减低开关的工作量来保证产品的寿命。此系列行程开关价格低廉，性能稳定赢得了广大客户的一致好评。4.防水行程开关国产防水行程开关中YNFS(TZ)系列较为突出。YN

31、FS行程开关具有体积小、灵敏度高、密封性强、耐油防腐蚀的特点，最令人惊叹的是此类行程开关可以放在水中工作令同类产品望尘莫及。3.2.3 LX19-001LX19-001行程开关（以下简称行程开关），适用于交流50Hz、额定电压至380V，直流电压至220V的控制电路中，作控制运动机构的行程和变换其运动方向或速度之用。如图3.2所示，参数如表3-1所示。表3-1 LX19-001参数型号额定工作电压电流结构形成触头对数工作行程超程触头转换时间S动作力N动断动合LX19-001380V仅有传动杆，能自动复位111.24mm3mm00415DC220V3.3 传送带的选用在货物入口的物料运输装置选用

32、的是动力式滚子传送机，常用于水平的或微斜的输送线路。驱动装置将动力传送给滚子，使其转动，通过滚子表面与运送物品表面间的摩擦力输送物品，为了节约成本我选用成组驱动，由一个驱动装置驱动。实物图如图3.3所示，参数如表3-2所示。图3.2 LX19-001图3.3 传送带表3-2 传送带参数品牌型号材质强力磨耗拉力强度螺距网丝直径论鼎B300橡胶15MPa200mm&sup3强力0（mm）0（mm）3.4 传感器选型 传感器传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满

33、足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节，有时也可以成为换能器、检测器、和探头等。常用传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率和数字信号等。 传感器有很多种，如：电阻式传感器、变频功率传感器、称重传感器、压阻式传感器等。本设计采用光电传感器，光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器.它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检

34、测和控制中应用非常广泛.本设计系统依据此功能将光电传感器作为进货的一种指示灯等提示使用。光电传感器图如图3.4所示。 图3.4 光电传感器3.5 PLC的选择本系统的控制主要是由西门子S7-200型CPU224的PLC控制器作为控制装置进行的。通过PLC的外围连接，将传动装置及感应装置和PLC控制器相连接，当需要进行货品的分流时，PLC控制电机起动并带动传送带的运行，之后以光电传感器的检测信号作为计数脉冲对货品的种类进行检测；然后，通过条形扫描器的检测信号控制挡板机对货品进行分道传送处理。同时也经由条形码扫描器的检测信号，通过PLC的控制挡板机不运动，再使上述检测的货品进入F通道。CPU224

35、实物图如图3.5所示，参数如表3-3所示。图3.5 CPU224表3-3 CPU224参数电源电压DC 24V，AC 100230V为扩展模块提供的输出电流660mA程序存储器8K字节/典型值为2.6K条指令数据存储器2.5K字计数器0256，可保持：256，6个高速计数器定时器可保持：256，4个定时器，1ms30s16个定时器，10ms5min236个定时器，100ms54min接口一个RS485通信接口本机I/O数字量输入：14，其中4个可用作硬件中断，14个用于高速功能数字量输出：10，其中2个可用作本机功能模拟电位器：2个可连接的I/O数字量输入/输出：最多94/74模拟量输入/输出

36、：最多28/7（或14）AS接口输入/输出：496最多可接扩展模块7个4 西门子PLC编程4.1 梯形图的特点及基本绘制规则梯形图是各种PLC通用的编程方式，尽管不同厂家生产的PLC指令系统以及指令的助记符不完全相同，但梯形图编写的基本原则是相同的。在编写梯形图时，一般应遵循下列基本原则。1、梯形图中的触点，无论是I/O触点、内部通用继电器触点、定时器触点还是计数器触点，均可在编写程序中无限次使用，即可动合也可动断。无需用复杂的程序结构来减少触点的使用次数。2、梯形图按照从上到下、从左到右的顺序排列，每个继电器线圈为一个逻辑行。每一逻辑行起于左母线，终于右母线直接相连，不能再继电器线圈与右母线

37、之间连接其他元素。3、继电器线圈不能直接与左母线相连，如有需要，可通过一个没有使用的内部继电器的动断触点或特殊继电器R9010的动合触点来连接。4、一般情况下，梯形图中某编号的继电器线圈只能出现一次，否则容易引起误操作。但在某些特殊情况下，也允许出现重号的继电器线圈，如使用多个跳转指令的程序段及使用步进指令的程序段。5、在梯形图中，串联触点使用的次数没有限制，并联触点使用的次数也没有限制。6、两个或两个以上的继电器线圈可以并联输出。7、一段完整的梯形图程序必须以END结束。4.2 S7-200PLC软件系统与STEP编程软件4.2.1 S7-200PLC编程基础知识(1)数据类型S7-200P

38、LC指令的参数所用的基本数据类型有1位布尔型（BOOL）、8位字节型（BYTE）、16位无符号整数（WORD）、16位有符号整数（INT）、32位无符号双字整数（DWORD）、32位有符号双字整数(DINT)、32位实数（REAL）。S7-200的CPU中存放数据类型为BOOL、BYTE、WORD、INT、DWORD、DINT和REAL。不同的数据类型具有不同的数据长度和数据范围。在上述数据类型中，用字节（B）、字(W)型、双字（D）型分别表示8位、16位、32位的数据长度。数据类型如表4-1所示。表4-1 数据位数与取值范围数据的位数无符号数有符号整数十进制十六进制十进制十六进制B(字节)：

39、8位值0-2550-FF-128-12780-7FW（字）：16位值0-653550-FFFF-32768-327678000-7FFFD（双字）：32位值0-42949672950-FFFFFFFF-2147483648-214748364780000000-7FFFFFFF位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，其中的区域标示符“1”表示输入（input）,字节地址为3，位地址为2。这种存取方式称为“字节.位”寻址方式。输入字节IB3由I3.O-I3.7者八位组成。相邻的两个字节组成一个字，VW100表示由VB100和VB101组成的1个字，VW100中的V为区域标示符，W，表示字，100

40、为起始字节的地址。VD100表示由VB100-VB103组成的双字，V位区域标示符，D表示存取双字，100为起始字节的地址。(2)寻址方式1)直接寻址 直接寻址指定了存储器的区域、长度和位置，例如VW790是V存储区中的字，其地址为790。可以用字节（B）、字(W)、或双字（DW）方式存取V、I、Q、M、S和SM存储器区。例如VB100表示以字节方式存取，VW100表示存取VB100、VB101组成的字，VD100表示存取VB100VB103组成的双字。2)间接寻址指令给出了存放操作数地址的存储单元的地址称为间接寻址。S7-200CPU允许使用指针对下述存储区域进行间接寻址：I、Q、V、M、S

41、、AI、AQ、T和C。间接寻址不能用于位地址、HC或L存储区。使用间接寻址之前，应创建一个指向该位置的指针。指针为双双字值，用来存放；另一个存储器的地址，只能用V、L或累加器做指针。建立指针时必须用双字传送指令将需要间接寻址的存储器地址送到指针中。指针也可以为子程序传递参数。&VB200表示VB200的地址，而不是VB200中的值。3)用指针存取数据用指针存取数据时，操作数前加“*”号，表示该操作数位一个指针。*AC1表示AC1是一个指针，*AC1是AC1所指的地址中的数据。4)修改指针连续存取指针所指的数据时，因为指针是32位的数据，应使用双字指令来修改指针值，例如双字加法(ADDD

42、)或双字加1（INCD）指令。修改时记住需要调整的存储器地址的字节数：存取字节时，指针值加1；存取字时，指针加2；存取双字时，指针加4。(3)存储器1)映像寄存器输入映像寄存器，在每个扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值存于输入映像中。PLC通过光耦合器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器中，外部输入电路接通时对应的映像寄存器位ON（1状态）,反之为OFF（0状态）。输出映像寄存器，在扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，在由后者驱动外部负载。模拟量输入映像寄存器，S7-200将现场连续变化的模拟量用A/D个转换器转换为1个字长的数字量，用区域标

43、识符AI、表示数据长度的W和起始字节的地址来表示模拟量输入的地址。因为模拟量输入是一个字长，应从偶数字节地址开始存放。模拟量输出映像寄存器，S7-200将一个字长的数字用D/A转换器转换为现场的模拟量，用区域标识符AQ、表示数据长度的W和字节的起始地址来存储模拟量输出的地址。2)定时存储器定时器相当于继电器系统中的时间继电器。S7-200有三种定时器，它们的时基增量分别为1ms、10ms和100ms。定时器的当前值寄存器是16位有符号整数，用于存储定时器累计的时基增量值。定时器位用来描述定时器的的延时动作的触点状态，定时器为1时，梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开；为0时则触点的状态相反

44、。3)计数存储器计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，CPU提供加计数器、减计数器和加减计数器。计数器的当前值为16位有符号整数，用来存放累计的脉冲。当加计数器的当前值大于等于设定值时，计数器被置为1。用计数器地址来存取当前值和计数器位。带位操作数的指令存取计数器位，带字操作数的指令存取当前值。4)累加器累加器是可以像存储器那样使用的读/写单元。CPU提供了4个32位累加器，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据。按字节、字只能存取累加器的低8位或16位，双字存取全部的32位，存取的数据长度由所用的指令来决定。4.2.2 S7-200PLC编程基础指令(1)逻辑指令LD:取指令，

45、由常开触点逻辑运算开始；LDN：取反指令，由常闭触点逻辑运算开始 。A:与指令，用于单个常开触点串联连接；AN：与反指令，用于单个常闭触点串联连接。S/R：置位/复位指令，对同一个元件可以多次使用S/R指令。对计数器和定时器复位，则它们的当前值被清零。EU/ED：边沿脉冲指令，EU指令对其之前的逻辑运算结果的上升沿产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动后面的输出线圈；ED指令则在对应输入I0.1有下降沿时产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后的输出线圈M0.1。(2)程序控制指令JMP:跳转指令，当输入端有效时，使程序的跳转到指定的标号。END：条件结束指令，执行条件成立时结束主程序，返回

46、主程序起点。MEND：无条件结束指令，结束主程序，返回主程序起点。STOP：停止指令，执行条件成立时停止执行用户程序，令CPU状态由RUN转到STOP。FOR：循环指令，必须和NEXT指令成对使用，FOR标记循环开始，NEXT标记循环的结束。CALL：子程序调用指令，在使用输入有效时，主程序把程序控制权交给子程序。子程序的调用可以带参数。4.3 STEP4.3.1 STEP的基本功能STEP7-Micro/WIN32的基本功能是协助用户完成应用软件的开发任务，例如，创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。利用该软件可设置PLC的工作方式和参数，上传和下载用户程序，进行程序的运行监控。它还具有简

47、单语法的检查、对用户的程序的文档管理和加密等功能，并提供在线帮助。上传和下载用户程序指的是用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程时，PLC主机和计算机之间的程序、数据和参数的传送。上传用户程序是将PLC中的程序和数据通过通信设备（如PC/PPI电缆）上传到计算机中进行程序的检查和修改；下载用户程序是将编制好的程序、数据和CPU组态参数通过通信设备下载到PLC中以进行运行调试。程序编辑中的语法检查功能可以避免一些语法和数据类型方面的错误。梯形图错误处的下方自动加红色曲线。软件功能的实现可以在联机工作方式下进行，部分功能的实现也可以在离线工作方式下进行。联机方式是指带编程软件的计算机

48、或编程器与PLC直接连接，此时可实现该软件的大部分基本功能；离线方式是指带编程软件的计算机或编程器与PLC断开连接，此时只能实现部分功能，如编辑、编译及系统的组态。4.3.2 STEP7的系统组态系统组态主要包括：通信组态、设置数字量或模拟量输入滤波、设置脉冲捕捉、输出表配置、定义存储器保持范围、设置密码和后台通信时间等内容，系统组态设置主要在引导条中的“系统块”中进行。(1)数字量输入滤波S7-200允许为部分或全体本机数字量输入点设置输入滤波，合理定义延迟时间可以有效地抑制甚至滤除输入噪声干扰。(2)模拟量输入滤波在模拟量输入信号变化缓慢的场合，可以对不同的模拟量输入选择软件滤波。滤波后的

49、值是预选采样次数的各次模拟量输入的平均值。系统默认参数为：模拟量输入点全部滤波、采样次数为64、静区值为320。模拟量滤波功能不能用于用模拟量字传递数字量或报警信息的模块。AS-i主站模块、热电偶模块及RTD模块要求CPU禁止模拟量输入滤波。(3)设置脉冲捕捉在处理数字量输入时，PLC采用周期扫描方式进行输入和输出映像寄存器的读取和刷新。如果数字量输入点有一个持续时间小于扫描周期的脉冲，则CPU不能捕捉到此脉冲，PLC将不能按预定的程序正确运行。S7-200位每个主机数字量输入点提供脉冲捕捉功能。用来捕捉持续时间很短的高电平脉冲或低电平脉冲。如果已经为数字量输入设置了输入滤波，则可以使主机能够

50、捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号。但如果一个扫描周期内有多个输入脉冲，只能检测出第一个脉冲。(4)输出表设置在“系统块”选项中选择“输出表”选项卡，可设置CPU由RUN方式转变为STOP方式后，各数字量输出点的状态。如选择“冻结输出”方式，则CPU由RUN方式转变为STOP方式后，所有数字量输出点将冻结在CPU进入STOP方式之前的状态；如未选择“冻结输出”，则CPU由RUN方式转变为STOP方式后，各数字量输出点的状态用输出表来设置，即把填写好的输出表复制到相应的输出点。(5)PLC断电后的数据保存方式单击“系统块”的“保持范围”选项卡，可选择PLC断电时希望保持的

51、内存区域。最多可定义6个要保存的存储区范围，设置保存的存储区有V、M、C和T。对于定时器，只能保存定时器TONR，而且只能保持定时器和计数器的当前值，定时器位和计数器位不能保持，上电时定时器位和计数器位均被清零。对M存储区的前14个字节，系统默认设置为不保持。(6)CPU密码的设置S7-200的密码保护功能提供3种限制存取CPU存储器功能的等级。各等级均有不需密码即可使用的某些功能。只要输入正确的密码，用户即可使用所有的CPU功能。默认等级是1级，对存取没有限制，相当于关闭了密码功能。5 PLC控制器的控制要求及其控制分析5.1 控制要求如图5.1示意图所示，该系统能将从进货口进入的物流货品进

52、行分拣，并经由S1S6的挡板机进行滑坡分道传输。按下启动按钮，电机转动带动传送带运动，M1光电传感器用来检测是否有货品进入。图中的S0条形码检测器主要是用来对进入的货品条形码进行扫描，驱动对应的挡板机S1S6运动，并使货品进入相应的滑坡分拣传输道。如果不符合这6道分拣要求，指示灯L1亮，则会进入F通道。图5.1 分拣系统示意图5.2 控制分析 根据控制要求，按下启动按钮，电机转动带动传动装置皮带运动。M1光电传感器检测到有货品信号时，对应的计数器加1显示。货品进入传送带后，S0条形码扫描器对货品条形码进行扫描检测，驱动对应的挡板机运动。检测到货品为1号物流货品，则S1挡板机动作，并将货品挡至1号滑坡分拣通道；同理，S2S6挡板机会将对应的2号到6号的物流货品引导至相应的滑坡分拣通道。当进入的需分拣的物流货品的条形码进过S0扫描器扫描发现内容不符合分拣要求，则S1S6挡板机均不动作，指示灯L1亮，货品将进入F通道。 5.3 PLC的I/O分配表