4-2 C620型车床电气控制系统的PLC改造10.18

课程名称：《数控机床电气控制》主讲人：刘保朝陕西工业职业技术学院学习情境四：PLC基本指令编程及应用项目4-2C620型车床电气控制系统的PLC改造（课时：6学时）学习导航项目布置C620型车床电气控制系统的PLC改造项目任务知识准备梯形图语言基础、PLC梯形图语言的编程原则、位逻辑指令任务描述任务实施C620型车床电气控制系统的PLC改造内容和要求创建C620型车床PLC改造项目、完成硬件组态、程序设计和项目仿真任务4.2C620型车床电气控制系统的PLC改造学习导航【能力目标】1.能够初步认识梯形图的语言，感知梯形图与继电器控制电路设计方法的相同点和差异；2.能够运用位逻辑指令编写简单程序段；3.用经验设计法编制控制电路的梯形图，学会使用软元件定时器的应用。4.能够编写传送带顺序启停控制程序；5.能完成普通机床基于PLC控制的电路改造和控制程序设计；1.掌握梯形图的语言基础；2.初步理解PLC梯形图语言的编程原则；3.掌握位逻辑指令的功能、格式、编程方法；4.掌握电动机顺序启停控制的用途与控制方法；【知识目标】一、项目布置项目4-2C620型车床电气控制系统的PLC改造1.1项目引入在中国“一五”和“二五”时期，沈阳铁西机床行业被称为“中国机床的故乡”。在百废待兴的新中国，机床国产化更是民族独立和工业独立的象征。沈阳第一机床厂工人们通过发扬艰苦奋斗的优良传统和精益求精的工匠精神。根据苏联图纸，通过4个月的样机试制，终于在1955年研制出通过成功研制C620-1机床，将当时中国机床工业发展到一个全新的水平。在上世纪五六十年代，C620-1机床年产量达2200台，产量占全国同类产品的八成以上，是全国机床行业‘十八罗汉’之首。”1958年沈阳水泵厂就利用这台机床生产出了新中国第一台DG270-150型高压锅炉给水泵转子部件。为彰显它所作出的历史性贡献，1960年国家发行新版人民币时，它的身影就出现在了2元人民币上。如今，这台机床已经成为中国工业博物馆的镇馆之宝，如图1所示。现有1个电源开关开关、2个按钮、1个旋钮开关、4个熔断器、1个S7-1200PLC（CPU1214C版本4.2）、1个交流接触器、2个三相热继电器和电路导线若干，请完成以下任务。任务1：完成C620电气改造的控制线路设计、分析与接线调试任务2：完成基于PLC控制的C620电气改造的控制程序设计与调试1.2项目任务描述思考与讨论：3.如何改在机床的电气控制系统，电气控制系统PLC改造的原则是什么？1.为什么要对普通机床进行PLC改造？1.3问题思考2.基于PLC控制的C620电气改造的控制程序设计原则时什么？PLC是专为工业控制而开发的装置，主要使用者是工厂电气技术人员。为了适应他们的传统习惯和掌握能力，PLC采用面向工业生产控制过程、面向工程问题的“自然语言”编程。国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可编程控制器语言标准）规定了下述5种编程语言：功能表图（sequentialfunctionchart）、梯形图（Ladderdiagram）、功能块图（Functionblackdiagram）、指令表（Instructionlist）、结构文本（structuredtext）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。2.1PLC的语言简介二、知识储备1）梯形图编程语言梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电气控制电路图相呼应，和电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图的设计被称为编程。梯形图沿用了继电器、触点、串并联等术语和类似的图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性的指令。触点和线圈组成的电路称为程序段(network，网络)，Step7Basic自动为程序段编号。梯形图是融逻辑操作、控制于一体，面向对象的、实时的、图形化的编程语言。2）功能块图编程语言功能块图类似于数字电路的逻辑功能图来表示控制逻辑。一般用一种功能方框表示一种特定的功能，框图内的符号表达了该功能块图的功能。功能块图是图形化的高级编程语言。通过软连接的方法把所需的功能块图连接起来，用于实现系统的控制。功能块图的表示格式有利于程序流的跟踪。3）语句表编程语言

语句表是用助记符来表达PLC的各种控制功能的。它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言直观、易懂、编程简单，因此也是应用很广泛的一种编程语言。可使用简易编程器编程，但比较抽象，一般与梯形图语言配合使用，互为补充。参考继电器控制系统的PLC编程方法传统继电器控制系统电路可分为主电路和控制电路。这种控制电路采：PLC控制技术重新设计，基本上是：用PLC替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中的控制电路部分，而主电路部分基本保持不变。把PLC内部看作成许多“软继电器”，然后模拟继电器控制系统的编程方法，仍然按照设计继电器控制电路的形式来编制程序，这就是梯形图编程方法。因此，梯形图与继电器控制电路图相呼应，使用起来极为方便。继电器电动机启、停控制电路电动机启、停PLC控制梯形图2.2梯形图语言基础1）梯形图中的基本编程元素：触点、线圈和方框触点：代表逻辑控制条件。触点闭合时表示能量可以流过。触点分常开触点(—||—)和常闭触点(一|／|一)两种形式线圈：通常代表逻辑“输出”的结果。能量流到，则该线圈被激励。方框：代表某种特定功能的指令。能量流通过方框时，则执行方框所代表的功能。方框所代表的功能有多种，例如：定时器、计数器、数据运算等。1、梯形图由触点、线圈和用方框表示的指令框组成，这样组成的电路称为程序段；2、梯形图中的继电器继电器、接点、线圈不是物理的，是PLC存储器中的位(1=ON；0=OFF)；编程时常开/常闭接点可无限次引用，线圈输出只能是一次；3、梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流”，规定只能从左向右流；4、用户程序的运算是根据PLC的输入/输出映象寄存器中的内容，逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用；5、PLC的内部继电器不能输出，只能存放逻辑控制的中间状态；6、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模块上的功率器件来驱动。2）PLC梯形图语言的编程原则3）梯形图与继电器控制电路图两者之间差异(1)PLC采用梯形图编程是模拟继电器控制系统的表示方法，因而梯形图内各种元件也沿用了继电器的叫法，称之为“软继电器”。梯形图中的软继电器不是物理继电器，每个软继电器作为存储器中的1位。相应位为“1”态，表示该继电器线圈“通电”；相反，相应位为“0”态，表示该继电器线圈“断电”，故称之为“软继电器”。用软继电器就可以按继电器控制系统的形式来设计梯形图。(2)梯形图中流过的是“能流”，它只能从左到右、自上而下流动。“能流”不允许倒流。能流到，线圈则接通。能流是用户程序运算中满足输出执行条件的形象表示方式。继电器控制系统中的电流是不受方向限制的，导线连接到哪里，电流就可流到那里。

(3)梯形图中的常开、常闭触点不是现场物理开关的触点。它们对应输入、输出映像寄存器或数据寄存器中的相应位的状态，而不是现场物理开关的触点状态。因此在梯形图中同一元件的一对常开、常闭触点的切换没有时间的延迟，常开常闭触点只是互为相反状态。而继电器控制系统大多数的电器是属于先断后合型的电器。(4)梯形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接驱动现场执行机构。输出线圈的状态对应输出映像寄存器相应位的状态，而不是现场电磁开关的实际状态。(5)编制程序时，PLC内部继电器的接点原则上无限次反复使用，因为存储单元中的位状态可取用任意次；继电器控制系统中的继电器触点数是有限的。但是可编程序控制器内部的线圈通常只引用一次，所以应慎重对待重复使用同一地址编号的线圈。位逻辑指令处理的对象为二进制位信号。位逻辑指令扫描信号状态“1”和“0”位，并根据布尔逻辑对它们进行组合，所产生的结果（“1”或“0”）称为逻辑运算结果，存储在逻辑运算结果“RLO”中。常用的位逻辑指令2.3位逻辑操作指令位常闭触点常闭触点（动断触点）则对“0”扫描相应操作数。在PLC中规定：若操作数是“1”则常闭触点“动作”，即触点“断开”；若操作数是“0”，则常闭触点“复位”，即触点仍保持闭合。常闭触点所使用的操作数是：I、Q、M、L、D、T、C

常开触点对于常开触点，则对“1”扫描相应操作数。在PLC中规定：若操作数是“1”则常开触点“动作”，即认为是“闭合”的；若操作数是“0”，则常开触点“复位”，即触点仍处于打开的状态。常开触点所使用的操作数是：I、Q、M、L、D、T、C在LAD（梯形图）程序中，通常使用类似继电器控制电路中的触点符号及线圈符号来表示PLC的位元件，被扫描的操作数（用绝对地址或符号地址表示）则标注在触点符号的上方，如图所示。1)触点与线圈电路器件IO端子作用SB2I0.0启动信号SB1I0.1停止信号KMQ0.0控制KM通、断电PLC选型：S7-1200CPU1214CQ0.0=(I0.0+Q0.0)*(I0.1)案例：电动机长动运行PLC控制输出线圈输出线圈与继电器控制电路中的线圈一样，如果有电流流过线圈（RLO=“1”），则被驱动的操作数置“1”；如果没有电流流过线圈，则被驱动的操作数复位（置“0”）。输出线圈只能出现在梯形图逻辑串的最右边。所使用的操作数可以是：Q、M、L、D。RLO是逻辑运算结果的简称，中间有“NOT”的触点为取反RLO触点，如果没有能流流入取反RLO触点，则有能流流出。如果有能流流入取反RLO触点，则没有能流流出。

2)取反RLO触点S（置位输出）、R（复位输出）指令将指定的位操作数置位和复位。如果同一操作数的S线圈和R线圈同时断电，指定操作数的信号状态不变。置位输出指令与复位输出指令最主要的特点是有记忆和保持功能。如果I0.4的常开触点闭合，Q0.5变为1状态并保持该状态。即使I0.4的常开触点断开，Q0.5也仍然保持1状态。在程序状态中，用Q0.5的S和R线圈连续的绿色圆弧和绿色的字母表示Q0.5为1状态，用间断的蓝色圆弧和蓝色的字母表示0状态。指令说明：(1)指定触点一旦被置位，则保持接通状态，直到对其进行复位操作；而指定触点一旦被复位，则变为接通状态，直到对其进行复位操作。(2)如果对定时器和计数器进行复位操作，则被指定的T或C的位被复位，同时其当前值被清0。

3)置位、复位输出指令“置位位域”指令SET_BF将指定的地址开始的连续的若干个位地址置位，“复位位域”指令RESET_BF将指定的地址开始的连续的若干个位地址复位。4）置位位域指令与复位位域指令SR方框是置位/复位（复位优先）触发器，在置位（S）和复位（R1）信号同时为1时，方框上的输出位M7.2被复位为0。可选的输出Q反映了M7.2的状态。RS方框是复位/置位（置位优先）触发器，在置位（S1）和复位（R）信号同时为1时，方框上的M7.6为置位为1。可选的输出Q反映了M7.6的状态。5）置位/复位触发器与复位/置位触发器复位优先锁存器置位优先锁存器SR1输出位RS1输出位00保持前一状态00保持前一状态010100101011110111输出线圈可选案例：三人抢答器编程：抢答器有I0.0、I0.1和I0.2三个输入、对应输出分别为Q0.0、Q0.1和Q0.2，复位输入是I0.3。要求:三人任意强答，谁先按动瞬时按钮，谁的指示灯优先亮，且只能亮一盏灯，进行下一个问题时，主持人按复位按钮，抢答重新开始。电路器件IO端子作用SB1I0.01#抢答器按钮SB2I0.12#抢答器按钮SB3I0.23#抢答器按钮LED1Q0.01#指示灯LED2Q0.11#指示灯LED3Q0.31#指示灯M0.0复位优先触发器M0.1复位优先触发器M0.2复位优先触发器[例]按动一次瞬时按钮I0.0，输出Q4.0亮，再按动一次按钮，输出Q4.0灭；重复以上。案例：故障显示电路设计故障信息显示电路，从故障信号I0.0的上升沿开始，Q0.7控制的指示灯以1Hz的频率闪烁。操作人员按复位按钮I0.1后，如果故障已经消失，则指示灯熄灭。如果没有消失，则指示灯转为常亮，直至故障消失。

设置MB0为时钟存储器字节，M0.5提供周期为1s的时钟脉冲。出现故障时，将I0.0提供的故障信号用M2.1锁存起来，M2.1和M0.5的常开触点组成的串联电路使Q0.7控制的指示灯以1Hz的频率闪烁。按下复位按钮I0.1，故障锁存标志M2.1被复位为0状态。如果故障已经消失，指示灯熄灭。如果没有消失，M2.1的常闭触点与I0.0的常开触点组成的串联电路使指示灯转为常亮，直至I0.0变为0状态，故障消失，指示灯熄灭。6）边缘检测触点指令如果输入信号I0.6由0变为1状态(即输入信号I0.6的上升沿)，则该触点接通一个扫描周期。触点下面的M4.3为边缘存储位，用来存储上一个扫描循环是I0.6的状态，通过比较输入信号的当前状态和上一次循环的状态来检测信号的边沿。边沿存储位的地址只能在程序中使用一次，它的状态不能在其他地方被改写。只能使用M、全局DB和静态局部变量来作边沿存储位，不能使用临时局部数据或I/O变量来作边沿存储位。7）边缘检测线圈指令：上升沿检测线圈仅在流进该线圈的能流的上升沿，输出位M6.1为1状态，M6.2为边沿存储位。在I0.7的上升沿，M6.1的常开触点闭合一个扫描周期，使M6.6置位，在I0.7的下降沿，M6.3的常开触点闭合一个扫描周期，使M6.6复位。中间有P的线圈是“在信号上升沿置位操作数”指令，仅在流进该线圈的能流的上升沿，该指令的输出位M6.1为1状态。其他情况下M6.1均为0状态，M6.2为保存P线圈输入端的RLO的边沿存储位。

中间有N的线圈是“在信号下降沿置位操作数”指令，仅在流进该线圈的能流的下降沿，该指令的输出位M6.3为1状态。其他情况下M6.3均为0状态，M6.4为边沿存储位。上述两条线圈格式的指令对能流是畅通无阻的，这两条指令可以放置在程序段的中间或最右边。在运行时改变I0.7的状态，可以使M6.6置位和复位。8）P_TRIG与N_TRIG指令在流进P_TRIG指令的CLK输入端的能流的上升沿，Q端输出一个扫描周期的能流，使M8.1置位，方框下面的M8.0是脉冲存储器位。P_TRIG指令与N_TRIG指令不能放在电路的开始处和结束处。扫描RLO的信号边沿指令在流进“扫描RLO的信号上升沿”指令（P_TRIG指令）的CLK输入端的能流（即RLO）的上升沿，Q端输出脉冲宽度为一个扫描周期的能流，方框下面的M8.0是脉冲存储位。在流进“扫描RLO的信号下降沿”指令（N_TRIG指令）的CLK输入端的能流的下降沿，Q端输出一个扫描周期的能流。方框下面的M8.2是脉冲存储器位。P_TRIG指令与N_TRIG指令不能放在电路的开始处和结束处。边沿检测指令的比较以上升沿检测为例，P触点用于检测触点上面的地址的上升沿，并且直接输出上升沿脉冲。其他3种指令都是用来检测RLO（流入它们的能流）的上升沿。

P线圈用于检测能流的上升沿，并用线圈上面的地址来输出上升沿脉冲。其他3种指令都是直接输出检测结果。R_TRIG指令与P_TRIG指令都是用于检测流入它们的CLK端的能流的上升沿，并直接输出检测结果。其区别在于R_TRIG指令用背景数据块保存上一次扫描循环CLK端信号的状态，而P_TRIG指令用边沿存储位来保存它。3种边沿检测指令的功能比较以上升沿检测为例：在P触点指令中，触点上面的地址的上升沿，该触点接通一个扫描周期，因此P触点用于检测触点上面地址的上升沿，并且直接输出上升沿脉冲。在P线圈的能流的上升沿，线圈上面的地址在一个扫描周期为1状态，因此P线圈用于检测能流的上升沿，并用线圈上面的地址来输出上升沿脉冲。P_TRIG指令用于检测能流的上升沿，并且直接输出上升沿脉冲。如果P_TRIG指令左边只有I1.0触点，可以用I1.0的P触点来代替P_TRIG指令。案例：单按钮启保停程序案例：故障信息显示电路举例设计故障信息显示电路，从故障信号I0.0的上升沿开始，Q0.7控制的指示灯以1Hz的频率闪烁。操作人员按复位按钮I0.1后，如果故障已经消失，则指示灯灭，如果没有消失，则指示灯转为常亮，直至故障消失。很多的工业设备上装有多台电动机，由于设备操作流程要求，各电动机的工作时序不一样。在对多台电动机进行控制时，各电动机的启动或停止是有顺序的，这种控制方式称为顺序启停控制。例如，三级传送带的运动就是顺序启停控制。生产线一般由多级传送带组成，为了防止物料的堆积，多级传送带在正常起动时需按物流方向逆向逐级起动，正常停机时则按物流方向顺向逐级停机，故障停机时，故障点之前的传送带应立即停机，故障点之后的传送带应按物流方向顺向逐级停机。3PLC控制三级传送带顺序启停现有一套物料输送机构，由3条传送带和料斗组成。为防止物料堆积，要求按物流方向逆向逐级起动，停机时则按物流方向顺向逐级停机。控制要求如下：1）启动时，首先按下SB5，启动M3电机，3#传送带运行。接着按下SB3，启动M2电机，2#传送带运行。最后按下SB1，启动M1电机，1#传送带运行。同时料斗底门电磁阀L接通，物料加载到传送带上。2）停止时，当物料传送工作完成后，首先按下SB2，停止M1电机，1#传送带停止运行。同时料斗底门电磁阀L断开，料斗底门关闭。之后按下SB4，M2电机停止，2#传送带停止运行。最后按下SB6，M3电机停止，3#传送带停止运行。这三台电动机M1、M2、M3需要长动运行，主电路中分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。系统主电路设计本系统的主电路如图所示。图中，M1，M2，M3为三台皮带传输送料电动机，交流接触器KM1~KM3通过控制三台电动机的运行来控制三个传送带，从而进行对物料的传输。FR为起过载保护作用的热继电器，用于物料传输过程中当传送带过载时断开主电路。FU为熔断器，起过电流保护作用。系统的I/O地址分配I/O地址分配表：程序段1中，3#传送带的起启动、停止控制，采用基本的程序设计方法——启停保方法编程，启动后，M3电机长动运行。需要特别注意的是，“M3电机停止SB6常闭触点”与“M2电机控制输出常开触点”并联，确保在逆序停止时，只有在M2电机停止的情况下，M3电机才能停止。程序段2中，“M2电机启动SB3常开触点”前串联“M3电机控制输出”，用于确保M3电机启动的情况下，才能启动M2电机，确保顺序启动。同样，“M2电机停止SB6常闭触点”与“M1电机控制输出常开触点”并联，确保在逆序停止时，只有在M1电机停止的情况下，M2电机才能停止。程序段3中，“M1电机启动SB3常开触点”前串联“M2电机控制输出”，用于确保M2电机启动的情况下，才能启动M1电机，确保顺序启动。在这种程序设计思路下，启动过程，依次按下M3、M2、M1的启动按钮，确保三个传输带顺序启动。停止过程，必须依次按下M1、M2、M3的停止按钮，才能逆序停止三个传输带。C620型车床电气控制系统的PLC改造三、任务实施某机械加工企业中有许多就是普通机床。为了使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，充分利用普通机床，决定采用西门子S7-1200PLC对C620普通车床电气控制进行技术改造。机床机械结构不变，控制系统采用PLC控制，控制要求不变。3.1任务描述C620车床简介C620车床的加工范围较广，主要是用车刀对旋转的工件车削回转表面，也可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花等工具加工车外圆、车端面、切槽、钻孔、镗孔、车锥面、车螺纹、车成形面、钻中心孔及滚花等。C620型号的意义是C表示车床（车床汉语拼音的第一个字母），6表示是“普通”单轴卧式车床，20表示车床回转中心至拖板面高度是200mm。C620普通车床如图所示，主要由床身、主轴箱、进给箱、导轨、丝杠、溜板箱、刀架、尾座等组成。C620普通车床电气系统由主电动机M1和冷却泵电动机M2及相关电气控制系统组成，两台电动机单方向运转主电动机M1工作时，同时需要用冷却油泵。手动闭合电源开关QS，按下启动按钮SB2,

M1、M2同时长动运行。M1、M2其中一台电机过载时，使热继电器动作,则两电动机M1、M2同时断电，停止运行。按下停止按钮SB1，M1、M2同时停止。EL为照明灯，HL1运行指示绿灯，HL2停止指示红灯C620车床电气控制系统说明3.2任务分析为保障C620能按上述要求工作，控制系统采用西门子S7-1200PLC控制器，改造控制电路。对C620普通车床电气系统的PLC改造的主要任务是控制和照明电路，采用PLC控制，并编写控制程序。其主电路部分保持不变。I/O地址分配表输入输入地址输出输出地址I0.0照明旋钮SAQ0.0运行指示绿灯HL1I0.1停止按钮SB1Q0.1停止指示红灯HL2I0.2启动按钮SB2Q0.2照明电灯ELI0.3热继电器FR1Q0.3M1、M2接触器KM1I0.4热继电器FR13.3I/O口分配结合C620车床的控制要求，分析系统中的输入输出元件种类和数量，进行I/O的选用和地址分配。确定C620车床电气控制线路PLC改造的I/O地址分配如表所示。系统上电后，按下启动按钮SB2,

M1、M2同时长动运行。若M1、M2其中一台电机过载时，使热继电器动作,则两电动机M1、M2同时断电，停止运行。按下停止按钮SB1，M1、M2同时停止。电动机启动前停止指示红灯HL2亮，运行指示绿灯HL1灭。电动机启动后，停止指示红灯HL2灭，运行指示绿灯HL1亮。当旋钮开关闭合时，照明灯EL亮C620控制要求：设计C620车床电气PLC控制线路如图1-16所示。图1-16C620车床电气PLC控制线路3.4硬件电路设计与接线输入PLC变量表结合IO分配表，把系统使用的输入输出元件拖拽到PLC变量表中。根据实际需要可以在这里添加和编辑用到的变量和常量的名称、数据类型、地址，以及其他属性。3.5创建PLC变量表为方便编写、分析、修改和检查程序，在编程前建立变量表。双击项目树窗口中的PLC变量的“显示所有变量”项目打开符号编辑器，定义变量。依据功能要求，设计C620车床电气控制系统的PLC改造程序方案1，如图所示。在程序段1中，采用启停保的方式设计主轴运行电机的控制线路。在主电路中，冷却泵电动机共用和主轴运行电机共用接触器KM1。当按下启动按钮SB2时，Q0.3高电平，并保持，两台电机同时启动并长动运行。另外在网络1中还添加了FR1、FR2的过载保护环。3.4设计电路控制程序程序段2中，当主轴运行电机运行时，点亮运行指示灯。程序段3中，实现电源接通时，点亮电源指示灯。当主轴运行电机运行时关掉电源指示灯。程序段4中，实现打开照明开关点亮照明灯EL。设计C620车床电气控制系统的PLC改造程序2如图所示。请对比两个程序的区别，并分析其原因。设计电路控制程序S7CPU的存储区包括:装载存储器、工作存储器RAM和系统存储器RAM三个基本区域装载存储器动态装载存储器RAM可保持装载存储器EEPROM工作存储器RAM用户程序，如逻辑块、数据块系统存储器RAM过程映像I/Ｏ表位存储器、定时器、计数器局域数据堆栈、块堆栈中断堆栈、中断缓冲区四、知识拓展1.PLC的存储器、编址及寻址1）PLC的存储器PLC使用的物理存储器类型：RAM,ROM,FlashEPROM(简称为FEPROM，闪存)4.1PLC的存储器、编址及寻址装载存储器，用于非易失性地存储用户程序、数据和组态。项目被下载到CPU后，首先存储在装载存储器中。每个CPU都具有内部装载存储器。该内部装载存储器的大小取决于所使用的CPU。该内部装载存储器可以用外部存储卡来替代。如果未插入存储卡，CPU将使用内部装载存储器；如果插入了存储卡，CPU将使用该存储卡作为装载存储器。但是，可使用的外部装载存储器的大小不能超过内部装载存储器的大小，即使插入的存储卡有更多空闲空间。该非易失性存储区能够在断电后继续保持。（1）装载存储器存储卡：可选的存储卡用来存储用户程序，或用于传送程序。工作存储器是易失性存储器，用于在执行用户程序时存储用户项目的某些内容。CPU会将一些项目内容从装载存储器复制到工作存储器中。该易失性存储区将在断电后丢失，而在恢复供电时由CPU恢复。（2）工作存储器系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器组件，被划分为若干个地址区域。使用指令可以在相应的地址区内对数据直接进行寻址。系统存储器用于存放用户程序的操作数据，例如过程映像输入/输出、位存储器、数据块、局部数据，I/O输入输出区域和诊断缓冲区等。（3）系统存储器系统存储区的地址区地址区说明输入过程映像I输入映像区每一位对应一个数字量输入点，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。CPU在接下来的本周期各阶段不再改变输入过程映像寄存器中的值，直到下一个扫描周期的输入处理阶段进行更新输出过程映像Q输出映像区的每一位对应一个数字量输出点，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，再由后者驱动外部负载位存储区M用来保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息定时器T定时器相当于继电器系统中的时间继电器，用定时器地址(T和定时器号，如T5)来存取当前值和定时器状态位，带位操作数的指令存取定时器状态位，带字操作的指令存取当前值计数器C用计数器地址(C和计数器号，如C20)来存取当前值和计数器状态位，带位操作数的指令存取计数器状态位，带字操作的指令存取当前值局部数据L可以作为暂时存储器或给子程序传递参数，局部变量只在本单元有效数据块DB在程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其它数据在I/O点的地址或符号地址的后面附加“:P”，可以立即读外设输入或立即写外设输出，例如I0.3:P和Q0.4:P。写外设输入点是被禁止的，即I_:P访问是只读的。用I_:P访问外设输入不会影响过程映像输入区中的对应值。外设输出Q0.3:P可以立即写外设输出点，同时写给过程映像输出。读外设输出点是被禁止的，即Q_:P访问是只写的。位存储器区（M存储器）用来存储运算的中间操作状态或其他控制信息。数据块用来存储代码块使用的各种类型的数据。临时存储器用于存储代码块被处理时使用的临时数据。所有的代码块都可以访问M存储器和数据块中的数据。在OB、FC和FB的接口区生成的临时变量只能在生成它们的代码块内使用，不能与其他代码块共享。只能通过符号地址访问临时存储器。2）编址及寻址

二进制数的1位(bit)只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量(或称数字量)的两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为1，则表示梯形图中对应的编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，反之相反。位数据的数据类型为BOOL(布尔)型。8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)、第7位为最高位(MSB)。两个字节组成1个字(Word)，两个字组成1个双字(DoubleWord)可以按照位、字节、字和双字对存储单元进行寻址

位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如I3.2，其中的区域标识符“I”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(B是Byte的缩写)由I3.0-I3.7这8位组成。相邻的两个字节组成一个字，MW200表示由MB200和MB201组成的1个字，MW200中的M为区域标识符，W表示字(Word)，200为起始字节的地址。MD200表示由MB200~MB203组成的双字，M为区域标示符，D表示存取双字(DoubleWord)，200为起始字节的地址。注意：1、M200.2，MB200，MW200和MD200等地址有重叠现象，在使用时一定注意，以免引起错误。2、S7PLC中的“高地址，低字节”的规律，如果将16#12送入MB200，将16#34送入MB201，则MW200=16#1234。4.2系统存储区与数据类型——基本数据类型1.数制（1）二进制数二进制数的1位只能为0和1。用1位二进制数来表示开关量的两种不同的状态。如果该位为1，梯形图中对应的位编程元件的线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开，称该编程元件为TRUE或1状态。该位为0则反之，称该编程元件为FALSE或0状态。二进制位的数据类型为BOOL（布尔）型。（2）多位二进制数多位二进制数用来表示大于1的数字。从右往左的第n位（最低位为第0位）的权值为2n。2#1100对应的十进制数为1

23＋1

22＋0

21＋0

20=8+4=12。（3）十六进制数十六进制数用于简化二进制数的表示方法，16个数为0～9和A～F（10～15），1位十六进制数对应于4位二进制数，例如2#0001001110101111可以转换为16#13AF或13AFH。十六进制数“逢16进1”，第n位的权值为16n。16#2F对应的十进制数为2

161＋15

160＝47。2．数据类型数据类型用来描述数据的长度（即二进制的位数）和属性。3．位（Bool），二进制的1位，软件用TRUE/FALSE表示1和0。I3.2中的“I”表示输入，字节地址为3，位地址为2。4．位字符串数据类型Byte（字节）、Word（字）、Dword（双字）统称为位字符串。分别由8位、16位和32位二进制数组成。5．整数SInt和USInt分别为8位的短整数和无符号短整数，Int和UInt分别为16位的整数和无符号整数，DInt和UDInt分别为32位的双整数和无符号的双整数。有符号整数的最高位为符号位，最高位为0时为正数，为1时为负数。有符号整数用补码来表示，二进制正数的补码就是它的本身，将一个正整数的各位取反后加1，得到绝对值与它相同的负数的补码。

6．浮点数浮点数的优点是用很小的存储空间(4B)表示非常大和非常小的数。浮点数又称为实数（REAL），可表示为1.m2E，指数E是有符号数。

ANSI/IEEE标准浮点数为1.m2e，e=E+127（0～255）。范围为±1.17549510-38～±3.402823

1038。

最高位为浮点数的符号位，正数时为0，负数时为1。规定尾数的整数部分总是为1，第0～22位为尾数的小数部分。8位指数加上偏移量127后（0～255），放在第23～30位。STEP7中用小数表示浮点数。LReal为64位的长浮点数，最高位为符号位。尾数的整数部分总是为1，第0～51位为尾数的小数部分。11位的指数加上偏移量1023后（0～1023），放在第52～62位。

7．时间与日期Time是有符号双整数，其单位为ms，能表示的最大时间为24天多。

Date（日期）为16位无符号整数，无符号双整数TOD（TIME_OF_DAY）为从指定日期的0时算起的毫秒数。数据类型DTL的12个字节为年（占2B）、月、日、星期的代码、小时、分、秒（各占1B）和纳秒（占4B），均为BCD码。星期日、星期一～星期六的代码分别为1～7。8．字符数据类型字符（Char）占一个字节，Char以ASCII格式存储。WChar（宽字符）占两个字节，可以存储汉字和中文的标点符号。字符常量用英语的单引号来表示，例如'A'。9.全局数据块与其他数据类型

1）生成全局数据块单击项目树中的“添加新块”，单击打开的对话框中的“数据块（DB）”按钮，生成一个数据块，类型为默认的“全局DB”。右键单击项目树中新生成的数据块，执行快捷菜单命令“属性”，选中打开的对话框左边窗口中的“属性”，勾选右边窗口中的复选框“优化的块访问”，只能用符号地址访问生成的块中的变量，不能使用绝对地址。这种访问方式可以提高存储器的利用率。

2）字符串数据类型String（字符串）是字符组成的一维数组，每个字节存放1个字符。第一个字节是字符串的最大字符长度，第二个字节是字符串当前有效字符的个数，字符从第3个字节开始存放，一个字符串最多254个字符。4.3PLC水塔水位控制1）任务分析在农村和乡镇，有不少地方采用水塔供水。水塔系统由水塔、水泵、蓄水池、电磁水阀、水位传感器、水管网路等组成。由于用水流量的波动，如果不采取措施，水塔水压不稳定，会造成供水不足或水从水塔溢出。保持水压在规定的范围内变化，是十分必要的。水泵工作时，将水打到水塔中，水压上升到规定水压最大值时，断开水泵。水泵休息时，借助水塔的水位继续供水。水量减少时，水压会降低，当水压低于规定值时，重新启动水泵。水塔供水系统工作时，当蓄水池水位低于蓄水池下限位传感器（S4为OFF），电磁阀YV打开进水。当蓄水池水位高于水池上限位传感器时（S4、S3为ON），电磁阀YV关闭。当蓄水池水位高于水池下限位传感器（S4为ON），且水塔水位低于水塔下限位传感器时（S2为OFF），水泵电机M运转，开始由蓄水池抽水至水塔水池。当水塔水位达到高水位下限位传感器时（S1为ON）时，水泵电机M停止运转。（1）系统上电后，按下启动按钮SB1，启动系统。（2）当蓄水池水位低于水池下限位时液位传感器S4为OFF，电磁阀YV打开进水，蓄水池需要进水，灯L2亮。当蓄水池水位高于蓄水池上限位时液位传感器S4、S3为ON，电磁阀YV关闭，蓄水池需要进水，灯L2灭。