机电传动控制 第三版 课件 第5、6章 可编程序控制器及其应用、变频器及其应用

机电传动控制第5章

可编程序控制器及其应用学习目标

熟悉可编程序控制器的结构组成和工作原理

熟练掌握可编程序控制器的常用指令和编程方法能够根据机电传动系统的需要，构建以PLC为核心的控制系统5.1概述5.1.1PLC的特点与分类1．PLC的定义

可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicalController，PLC）是微型计算机技术与继电接触器常规控制理念相结合的产物，即采用了微型计算机的基本结构和工作原理，同时，又融合了继电器-接触器系统的控制思想，在此基础上构成的一种新型控制器。PLC专为在工业环境下的应用而设计，采用可编程序的存储器，用来存储执行逻辑运算、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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。2．PLC的产生和发展PLC的产生和发展基于消费市场对工业产品多样化的需求，得益于工业生产的柔性化需求。特别是汽车制造业的激烈竞争，直接导致了PLC的诞生。1968年，美国美国通用汽车公司（GeneralMotorsCorporation，GM）面向全社会提出了对这一拟议中的新型控制器的采购计划，并提出了十条招标要求，简称“GM十条”：1）编程简单，可在现场修改控制程序；2）维护方便，采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接输入管理计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为工频电源（AC115V）；8）输出可直接驱动电磁阀、接触器等现场设备（AC115V）；9）通用性强，系统易于扩展；10）用户存储器容量大于4K。

“GM十条”一经提出，便引起强烈反响，直接引发了一场新型控制器的开发浪潮。1969年，美国数字设备公司（DigitalEquipmentCorporation，DEC）率先研制出了满足“GM十条”要求的、第一台可编程序逻辑控制器，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，取得了满意的控制效果，可编程序控制器PLC自此诞生。如今，PLC已经成为现代工业控制领域中电子控制装置的主导产品。3．PLC的特点图5-1PLC技术是计算机技术与继电器接触器技术的高度融合1）通用性强。2）接线简单。3）编程容易。4）抗干扰能力强、可靠性高。5）容量大，体积小，重量轻，功耗少，成本低，维修方便。

对于复杂的控制系统，采用继电器、接触器电路（简称继电电路）控制时，接线繁杂、混乱，相应地，故障率也高。采用继电电路控制的控制系统

（a）继电器、接触器控制系统的接线

（b）PLC控制系统的接线图5-2继电电路与PLC电路的接线比较4．PLC的分类（1）按结构形式分类

按结构形式分类，PLC可分为整体式和模块式两大类。1）整体式PLC。整体式PLC将电源、中央处理器（CPU）、存储器及输入/输出接口（I/O接口）等各个功能集成在一个机壳内，其特点是结构紧凑、体积小、价格低。

小型PLC多采用整体式结构，如西门子（Siemens）公司的S7-200系列PLC、欧姆龙（OMRON）公司的CPM2A系列PLC、三菱FX系列PLC等。图5-3西门子S7-200系列PLC（CPU224CN）

整体式PLC一般都配有许多专用的特殊功能模块，如模拟量I/O模块、通信模块等。2）模块式PLC。模块式PLC将电源、CPU、存储器及I/O接口等各个功能系统各自做成独立的模块，再将这些独立模块安装在同一底板或框架上。图5-4西门子SIMATICS7-300系列PLC（CPU313C-2DP）（2）按I/O点数和存储容量分类1）小型PLC。小型PLC的I/O点数一般在256点以下，存储器容量一般为2K左右。2）中型PLC。中型PLC的I/O点数一般在256～2048点之间，存储器容量一般在2K～8K。3）大型PLC。大型PLC的I/O点数一般在2048点以上，存储器容量一般为8K以上。5.1.2PLC的结构组成PLC由硬件系统和软件系统两大部分组成，两者互相配合、协同工作，共同完成PLC的控制任务。1．PLC的硬件系统PLC硬件系统的结构组成如图5-5所示。从宏观上看，PLC大体由输入部分、逻辑处理部分、输出部分、外部设备等组成。图5-5PLC硬件系统的结构组成

具体来说，PLC硬件系统包括以下几个部分：（1）中央处理器（2）存储器（3）电源（4）输入/输出接口PLC内部输入电路的作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入要求的电压信号，通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路有直流输入电路、交流输入电路和交直流输入电路三种。

输入电路通常以光电耦合（光电隔离）和阻容滤波（用电阻和电容组合构成的滤波电路）的方式提高抗干扰能力，根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。1）输入接口电路。

由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件是直接接到PLC输入接口电路上的，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须具有很强的抗干扰能力。

在PLC中，一般采用光电耦合和阻容滤波方式提高抗干扰能力。图5-6直流输入接口电路2）输出接口电路。

根据驱动负载的元件不同，可将输出接口电路分为继电器输出、晶体管（或场效应管）输出、双向晶闸管输出三种。①继电器输出接口电路。

输出接口电路既可驱动交流负载，又可驱动直流负载。驱动负载的能力一般在2A左右。图5-7继电器输出接口电路②晶体管输出接口电路。

晶体管（或场效应管）输出接口电路只可驱动直流负载。其优点是可靠性高，执行速度快，寿命长；缺点是过载能力较差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。图5-8晶体管输出接口电路③双向晶闸管输出接口电路。

双向晶闸管输出接口电路适合驱动交流负载，其驱动能力为1A左右。

双向晶闸管输出接口电路适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。图5-9双向晶闸管输出接口电路3）I/O电路的保护措施。①在PLC输入端并联一个旁路电阻来分流，使流入PLC的电流小于1.3mA，以避免PLC产生误动作。②应在输出回路串联熔断器。③对于大电感或频繁关断的感性负载，应使用外部抑制电路。一般采用阻容滤波电路或二极管吸收电路，即可解决上述问题。（5）外部设备接口（6）I/O扩展接口（7）编程器2．PLC的软件系统（1）系统程序PLC的系统程序有三种，即系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序和调用管理程序。

系统管理程序用于系统管理，包括PLC的运行管理（各种操作的时间分配），存储空间的管理（生成用户数据区）和系统自诊断管理（如电源、系统出错、程序语法等）。

用户程序编辑程序用于将用户程序变成内码形式，以便于程序的修改和调试；指令解释程序用于将编程语言变成机器语言，以便CPU操作。

为提高运行速度，在程序执行中，某些信息处理（如I/O处理）或特殊运算等，是通过调用标准子程序来完成的。（2）用户程序

用户根据系统配置和控制要求编写的程序称为用户程序。用户程序是PLC用于工业控制的重要环节。PLC的编程语言多种多样，不同的PLC厂家、不同系列的PLC，采用的编程语言不尽相同。

常用的编程语言有梯形图、语句表、逻辑图、功能表图以及高级语言（如C语言）几种。5.1.3PLC的工作原理1．PLC的工作特点PLC的工作方式有两个显著特点，其一是周期性顺序扫描，其二是信号集中批处理。PLC通电后，需要对软硬件做初始化工作。为了使PLC的输出能及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分步处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为周期性顺序扫描工作方式。PLC在运行过程中，总是处在不断循环的顺序扫描过程中，每次扫描所用的时间称为扫描时间，又称为扫描周期或工作周期。

由于PLC的I/O点数较多，采用集中批处理的方法，可简化操作过程，便于控制，提高系统可靠性。

因此，PLC的另一个主要特点就是对输入采样、执行用户程序、输出刷新实施集中批处理。2．PLC的工作流程PLC的工作流程如图5-10所示。图5-10PLC的工作流程图PLC的工作流程（即扫描过程）主要包括输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。（1）输入采样阶段图5-11PLC扫描过程的核心内容（2）程序执行阶段

（3）输出刷新阶段5.1.4PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、冶金、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻工、轻纺、交通运输、粮食加工、酿造、环境保护等各个行业。1.开关量的逻辑控制2.模拟量控制3.运动控制4.过程控制5.数据处理6.通信及联网5.2西门子S7-200系列PLC

可编程序控制器产品众多，不同厂家、不同系列、不同型号的PLC，具体的功能和结构均有所不同，但其工作原理和基本组成是一致的。

德国西门子（SIEMENS）公司应用微处理器技术生产的SIMATIC可编程序控制器主要有S5和S7两大系列。5.2.1PLC的构成S7-200系列PLC的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动控制系统，其应用领域包括各种机床、纺织机械、印刷机械、食品、化工、环保、电梯、中央空调、实验室设备、传送带系统和压缩机控制系统等等。S7-200系列PLC有CPU21X和CPU22X两代产品，其中CPU22X系列PLC有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四个基本型号。下面以CPU224型PLC为重点，介绍小型PLC的组成。1.主机图5-12CPU224型PLC主机的结构外形1-输入信号指示灯；2-通信接口；3-存储器卡盖板（内有存储器卡接口）；4-输出信号指示灯；5-PLC工作状态指示灯（SF/DIAG、RUN、STOP）；6-产品标识（产品制造商及型号系列）；7-输出端子接线盖板（内藏输出接线端子及外部电源接线端子）；8-产品标识（产品具体型号及输出接口类型）；9-扩展I/O接口盖板（内藏扩展I/O接口、RUN/TERM/STOP开关及电位器）；10-产品标识（产品系列号）；11-输入端子接线盖板（内藏输入接线端子及传感器电源接线端子）图5-13CPU224主机输入/输出端子的分布CPU224主机箱外部设有RS-485通讯接口，用于连接文本/图形显示器、PLC网络等外部设备（图5-14）；还设有工作方式选择开关、模拟电位器、I/O扩展接口、工作状态指示灯和用户程序存储卡、I/O接线端子排及发光指示灯等。图5-14RS-485通讯接口与外部设备的连接2.基本I/OCPU22X系列PLC具有两种不同的电源供电电压，输出电路分为继电器输出和晶体管DC输出两大类。CPU22X系列PLC可提供4个不同型号的CPU供用户选用，其技术指标见表5-1。3.I/O扩展模块S7-200系列PLC的主机上已经集成了一定数量的I/O点，可以满足用户的基本需求。如果用户的实际控制I/O点多于主机自带的I/O点时，则需要对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力，CPU222最多可连接两个扩展模块（数字量或模拟量），CPU224和CPU226最多可连接7个扩展模块。S7-200系列PLC的可供选择的I/O扩展模块的技术参数见表5-2。4.热电偶/热电阻扩展模块

热电偶/热电阻扩展模块EM231是为CPU222、CPU224和CPU226专门设计的，用于连接热电偶/热电阻。5.通信扩展模块

除主机上集成有通信接口之外，S7-200系列PLC还可以通过通信扩展模块（PROFIBUS-DP扩展从站模块EM277或AS-i接口扩展模块CP243-2）联成更大的网络。5.2.2数据类型和寻址方法1.数据类型S7-200系列PLC的指令参数所使用的基本数据有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位实数型（REAL）等若干类型。2.寻址方式S7-200系列PLC采用分区与字节号相结合的方法对数据存储区进行编排地址号。PLC处理的数据可以是二进制的某一位，也可以是一个字节或是多个字节。操作数不同，寻址方式亦不同。1）位寻址。位寻址（bit）亦称字节.位寻址，一个字节拥有8个位。位寻址的表达方法如图5-15所示（a）数据存储区中某一位的表示方法

（b）数据存储区中某一位的具体地址

图5-15位寻址的表达方法2）字节寻址。字节寻址（8bit）以存储器标识符、字节标识符、字节地址组合而成。图5-16输入字节IB3（Byte）的构成3）字寻址。字寻址（16bit）以存储器标识符、字标识符、字节地址组合而成。

相邻的两个字节构成一个字，一个字中的两个字节的地址必须连续，且低位字节在一个字中应该是高8位，高位字节在一个字中应该是低8位。

如图5-16所示，输入字节IB3（Byte）由IB3.0~IB3.7这8位构成。

如图5-17所示，IW14表示由IB14和IB15组成的一个字。其中，I为寄存器的标识符，W表示字（Word），14为起始字节的地址。IW14中的IB14应该是高8位，IB15应该是低8位。图5-17输入字IW14（Word）的构成4）双字寻址。

双字寻址（32bit）以存储器标识符、双字标识符、字节地址组合而成。

相邻的四个字节构成一个双字，一个双字中的四个字节的地址必须连续，且最低位字节在一个双字中应该是最高8位，最高位字节在一个双字中应该是最低8位。

如图5-18所示，ID12表示由IB12~IB15组成的一个双字。其中，I为寄存器的标识符，D表示双字（DoubleWord），12为起始字节的地址。ID12中的IB12应该是最高8位，IB15应该是最低8位。图5-18输入双字ID12（DoubleWord）的构成5.2.3数据存储区

根据数据存储区存储的数据性质不同，PLC将数据存储区划分为若干个不同的区域，称之为某某数据存储区或某某寄存器。PLC采用通道的概念来存储数据。用于存储数据的单元称为通道，每个通道具由8个存储单元，每个存储单元都有一个地址。

例如，存储单元I1.7即为输入映像寄存器第1通道的第7个存储单元。这种地址分配方法还适用于输出映像寄存器（Q区）、内部标志位寄存器（M区）、变量存储器（V区）。1.数字量输入映像区（I）和数字量输出映像区（Q）1）输入映像寄存器或称数字量输入映像区（I）。

数字量输入映像区是S7-200PLC为输入端信号状态开辟的一个存储区。

输入映像寄存器的标识符为I，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。输入映像寄存器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。按位方式存取时，从I0.0~I15.7，共有128点；按字节方式存取时，从IB0~IB15，共有16个字节；按字方式存取时，从IW0~IW14，共有8个字；按双字方式存取时，从ID0~ID12，共有4个双字。2）输出映像寄存器（Q）。

数字量输出映像区是S7-200PLC为输出端信号状态开辟的一个存储区。

输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0~Q15.7，共有128点），在每个扫描周期的末尾，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。

输出映像寄存器可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。按位方式存取时，从Q0.0~I15.7，共有128点；按字节方式存取时，从QB0~QB15，共有16个字节；按字方式存取时，从QW0~QW14，共有8个字；按双字方式存取时，从QD0~QD12，共有4个双字。图5-19CPU224的接线端子与数字量I/O点的对应关系

特别说明：实际没有使用的输入端和输出端的映像区的存储单元可以作中间继电器（软继电器）使用。2.模拟量输入映像区（AI区）和模拟量输出映像区（AQ区）1）模拟量输入映像区（AI区）。

模拟量输入映像区是S7-200PLC为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量（如温度、压力）转换成1个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示，从AIW0~AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。

特别说明：模拟量输入值为只读数据。2）模拟量输出映像区（AQ区）。

模拟量输出映像区是S7-200PLC为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200PLC将1个字长（2个字节，16位）的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示，从AQW0~AQW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。3.变量存储器（V）

在PLC执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间变量，这些中间变量也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。

变量存储器是S7-200PLC为保存中间变量数据而建立的一个存储区（相当于内部辅助继电器），用V表示。

变量存储器可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。按位方式存取时，从V0.0~I5119.7，共有40960点（CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位）；按字节方式存取时，从VB0~VB5119，共有5120个字节；按字方式存取时，从VW0~VW5118，共有2560个字；按双字方式存取时，从VD0~VD5116，共有1280个双字。4.位存储器区（M）

在PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来存储。位存储器就是根据这个要求设计的。

位存储器是S7-200PLC为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示。该区虽然叫位存储器，但是其中的数据不仅可以是位、还可以是字节、字或双字。

位存储器按位方式存取时，从M0.0~M31.7，共有256点；按字节方式存取时，从MB0~MB31，共有32个字节；按字方式存取时，从MW0~MW30，共有16个字；按双字方式存取时，从MD0~MD28，共有8个双字。5.顺序控制继电器区（S）

在PLC执行程序过程中，可能会用到顺序控制。顺序控制继电器就是根据顺序控制的特点和要求设计的。

顺序控制继电器区是S7-200PLC为存储顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区，用S表示。

在顺序控制过程中，用于组织步进过程的控制。

顺序控制继电器区可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。按位方式存取时，从S0.0~S31.7，共有256点；按字节方式存取时，从SB0~SB31，共有32个字节；按字方式存取时，从SW0~SW30，共有16个字；按双字方式存取时，从SD0~SD28，共有8个双字。6.局部存储器区（L）S7-200PLC有64个字节的局部存储器（相当于内辅继电器），其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。

局部存储器和变量存储器很相似，主要区别是变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。

全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（例如，主程序、子程序或中断程序）。

局部存储器区是S7-200PLC为局部变量数据建立的一个存储区，用L表示。

该区域的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。

局部是指该存储器区和特定的程序相关联，几种程序之间不能互访。

按位方式存取时，从L0.0~L63.7，共有512点；按字节方式存取时，从LB0~LB63，共有64个字节；按字方式存取时，从LW0~LW62，共有32个字；按双字方式存取时，从LD0~LD60，共有16个双字。7.定时器存储器区（T）PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是PLC的计时设备。S7-200PLC有256个定时器，其编号为T0、T1、……、T255。8.计数器存储器区（C）PLC在工作中有时不仅需要计时，还可能需要计数功能。计数器就是PLC的计数设备。S7-200PLC有256个计数器，其编号为C0、C1、……、C255。9.高速计数器区（HSC）

高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。S7-200PLC各个高速计数器计数频率高达30kHz。

各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则必须给出高速计数器的地址，即高速计数器的编号。S7-200PLC有6个高速计数器，其编号为HSC0、HSC1、……、HSC5。其中CPU221和CPU222仅有4个高速计数器（HSC0、HSC3、HSC4、HSC5）。10.累加器区（AC）

累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。例如，可以用累加器向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算过程的中间数据。S7-200PLC提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。

因为PLC的运算功能是离不开累加器的。因此，不能像占用其他存储器那样占用累加器。11.特殊存储器区（SM）

特殊存储器是S7-200PLC为CPU和用户程序之间传递信息的媒介。

它们可以反映CPU在运行中的各种状态信息，用户可以根据这些信息来判断机器工作状态，从而确定用户程序该做什么，不该做什么。这些特殊信息也需要用存储器来存储。特殊存储器就是根据这个要求设计的。1）特殊存储器区。

特殊存储器是S7-200PLC为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。

特殊存储器区的数据有些是可读可写的，有一些是只读的。

特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。特殊存储器按位方式存取时，从SM0.0~SM179.7，共有1440点；按字节方式存取时，从SM0~SM179，共有180个字节；按字方式存取时，从SMW0~SMW178，共有90个字；按双字方式存取时，从SMD0~SMD176，共有45个双字。

特别说明：特殊存储器区的头30个字节为只读区。2）常用的特殊继电器。

特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息，例如SM0.0一直为1状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为1状态。SM0.4和SM0.5分别提供周期为1min和1s的时钟脉冲。SM1.0、SM1.1和SM1.2分别是零标志、溢出标志和负数标志。5.2.4编程软件STEP7-Micro/WIN是西门子公司为S7-200系列PLC的开发而设计的，是基于Windows操作系统的应用软件，其基本功能是创建、编辑和修改用户程序以及编译、调试、运行和实时监控用户程序。

该编程软件请同学们自学。5.3PLC的编程语言与程序结构

在PLC中有多种程序设计语言，包括梯形图、语句表、顺序功能流程图、功能块图等。

梯形图和语句表是基本程序设计语言，通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，如代替继电器、计数器、定时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其他的基本操作。5.3.1梯形图

梯形图（Ladder，LAD）程序设计语言是一种从继电器接触器控制电路图演变而来的图形语言。

梯形图借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求连接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。

（a）梯形图程序

（b）登高用的梯子图5-50梯形图名称的由来5.3.2语句表

语句表（StatementList，STL，亦称指令表）程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。语句表程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似。图5-51语句表与梯形图互相转换5.3.3顺序功能流程图

顺序功能流程图（SequentialFunctionChart，SFC）是近年来发展起来的一种程序设计语言。

顺序功能流程图以功能流程为导向，将控制系统分为若干个子系统，从功能流程入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。图5-52顺序功能流程图5.3.4功能块图

功能块图（FunctionBlockDiagram，FBD）是采用逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的工程技术人员很容易掌握。

功能块图指令由输入、输出段及逻辑关系函数组成。图5-53功能块图5.4基本位逻辑指令及应用5.4.1基本位逻辑指令

位操作指令是以“位”为操作数地址的PLC常用的基本指令。1．逻辑取及线圈驱动指令LD/LDN/=图5-54逻辑取（载入）及线圈驱动指令的使用方法2．触点串联指令A（And）/AN（AndNot）1）A、AN是单个触点串联连接指令，可连续使用，如图5-55所示。S7-200PLC的编程软件中规定的串联触点使用上限为11个。图5-55触点串联指令A（And）/AN（Andnot）的使用方法2）若按正确次序编程，可以连续使用＝指令，如图5-56所示。图5-56触点串联指令A（And）/AN（Andnot）的使用方法（连续使用＝指令）3．触点并联指令O（Or）/ON（OrNot）图5-58触点并联指令O（Or）/ON（Ornot）的使用方法4．电路块串联的编程图5-59电路块串联的编程5．电路块并联的编程图5-60电路块并联的编程6．逻辑堆栈操作S7-200系列PLC使用一个9层堆栈来处理所有的逻辑操作，其结构与计算机中的堆栈结构相同。

堆栈是一组能够存储和取出数据的暂存单元（类似于客栈、旅馆），其特点是“先进后出”。

每一次进行入栈操作，新值放入栈顶，栈底值丢失；每一次进行出栈操作，栈顶值补进随机数。

逻辑堆栈指令主要用来完成对触点的复杂连接。（1）指令功能

逻辑入栈LPS、逻辑读栈LRD和逻辑出栈LPP指令，这三条指令也称为多重输出指令，主要用于一些复杂逻辑的输出处理（图5-61）。图5-61堆栈的操作原理图5-62逻辑入栈LPS、逻辑读栈LRD和逻辑出栈LPP的指令格式LPS（LogicPush）：逻辑入栈指令。

从梯形图的分支结构（图6-62）中可以形象地看出，它用于生成一条新的母线，其左侧为原来的主逻辑块，右侧为新的从逻辑块，因此可以直接编程。从堆栈使用上来讲，LPS指令的作用是把栈顶值复制后压入堆栈。图5-62逻辑入栈LPS、逻辑读栈LRD和逻辑出栈LPP的指令格式LRD（LogicRead）：逻辑读栈指令。

在梯形图分支结构中，当新母线左侧为主逻辑块时，LPS开始右侧的第一个从逻辑块编程，LRD开始从第二个以后的逻辑块编程。从堆栈使用上来讲，LRD读取最近的LPS压入堆栈的内容，而堆栈本身不进行Push和Pop工作。图5-62逻辑入栈LPS、逻辑读栈LRD和逻辑出栈LPP的指令格式LPP（LogicPop）：逻辑出栈指令（支电路结束指令）。

在梯形图分支结构中，LPP用于LPS产生的新母线右侧的组后一个从逻辑块编程，它在读取完离它最近的LPS压入堆栈内容的同时复位该条新母线。从堆栈使用上来讲，LPP把堆栈弹出一级，堆栈内容依次上移。图5-63多层堆栈的使用

由于受堆栈空间的限制，LPS、LPP指令连续使用时应少于9次。7．置位与复位指令

执行置位和复位（N位）指令时，把从指令操作数（bit）指定的地址开始的N个点都被置位或复位。

置位和复位（1位）指令可用于电动机的起动/停止控制程序。图5-64置位/复位指令（S/R）8．正/负跳变指令

在梯形图（LAD）中，正/负跳变指令用正/负跳变触点表示。

在语句表（STL）中，正跳变触点指令用EU（Edgeup）表示，一旦发现栈顶的值出现正跳变（由0到1，上升沿）时，该栈顶值被置“1”，并持续一个扫描周期；图5-65正/负跳变指令的编程

负跳变触点指令用ED（EdgeDown）表示，一旦发现栈顶的值出现负跳变（由1到0，下降沿）时，该栈顶值被置“1”，并持续一个扫描周期。可以用正/负跳变触点检测上升沿/下降沿信号。图5-65正/负跳变指令的编程9．NOT、NOP和END指令表5-4NOT、NOP及END指令的形式及功能STL功能说明操作数NOT逻辑结果取反NOP空操作END无条件结束—NOT为逻辑结果取反（亦称取非）指令，在复杂逻辑结果取反时为用户提供方便。取反触点指令可用来改变能流的状态。能流到达取反触点时，能流就停止；能流未到达取反触点时，能流就能通过。NOP为空操作，对程序没有实质影响。操作数N是一个0～255之间的常数。END为无条件结束指令，在编程结束时一定要写上该指令，否则会出现编译错误。调试程序时，在程序的适当位置插入END指令可以实现程序的分段调试。10．立即I/O指令

立即I/O指令（亦称立即触点指令）包括LDI指令、LDNI指令、AI指令、ANI指令、OI指令、ONI指令。

指令中的“I”（Immediately）为“立即”的意思。执行立即触点指令时，直接读取物理输入点的值，输入映像寄存器内容不更新。指令操作数仅限于输入物理点的值。图5-66立即触点指令和立即输出指令的用法11．立即置位和立即复位指令SI称为立即置位指令；RI称为立即复位指令。

执行SI指令或RI指令时，从指定位地址开始的N个点的映像寄存器都将被立即置位或立即复位。新值被同时写到物理输出点和相应的输出映像寄存器。立即置位或立即复位N的点数可以是1～12。图5-67立即置位和立即复位指令的用法5.4.2基本位逻辑指令的应用下面以CPU224CN机型为例，介绍PLC的应用。图5-68CPU224CN机型的外部接线方法任务1

设计单台三相异步电动机单向起动/停止的PLC控制系统，电动机要求有过载保护。

根据控制要求设计控制电路，可按照以下步骤进行。1）I/O端口分配。根据控制要求，I/O端口分配情况见表5-5。表5-5单台电动机起动/停止的PLC控制系统I/O端口分配输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF1起动按钮Q0.0QA1接触器线圈I0.1SF2停止按钮I0.2BB热继电器2）设计电气原理图。单台三相异步电动机单向起动/停止的PLC控制系统电气原理图如图5-69所示。图5-69单台三相异步电动机单向起动/停止的PLC控制系统电气原理图3）程序设计。（a）对应常开触点（b）对应常闭触点图5-70单台三相异步电动机单向起动/停止的PLC控制程序图5-71单台三相异步电动机单向起动/停止的PLC控制程序任务2设计一个可以在A、B两地对单台三相异步电动机单向起动/停止的PLC控制系统，电动机要求有过载保护。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF3A地起动按钮Q0.0QA1接触器线圈I0.1SF4B地起动按钮I0.2SF2A地停止按钮I0.3SF1B地停止按钮I0.4BB热继电器表5-6单台电动机两地控制的PLC控制系统I/O端口分配情况2）设计电气原理图。图5-72单台三相异步电动机两地单向起动/停止的PLC控制系统电气原理图3）程序设计。图5-73电动机两地控制的PLC控制程序任务3两台电动机依次顺序起动控制。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF2MA1起动按钮Q0.0QA1MA1接触器线圈I0.1SF4MA2起动按钮Q0.1QA2MA2接触器线圈I0.2SF1MA1停止按钮I0.3SF3MA2停止按钮I0.4BB1MA1热继电器I0.5BB2MA2热继电器表5-7控制两台电动机依次顺序起动的I/O端口分配2）设计电气原理图。图5-74两台电动机顺序起动的PLC控制系统电气原理图3）程序设计。图5-75两台电动机顺序起动的PLC控制程序任务4设计一个单台电动机正/反转互锁的PLC控制系统。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF2正转起动按钮（常开触点）Q0.0QA1电动机MA正转接触器线圈I0.1SF3反转起动按钮（常开触点）Q0.1QA2电动机MA反转接触器线圈I0.2SF1停止按钮（常开触点）I0.3BB热继电器（常闭触点）表5-8单台电动机正/反转互锁的PLC控制系统I/O分配表2）设计电气原理图。图5-76单台电动机正/反转互锁的PLC控制系统电气原理图3）程序设计。图5-77单台电动机正/反转互锁的PLC控制程序5.5定时器指令及应用5.5.1定时器指令S7-200PLC的定时器类型有三种：通电延时型定时器（TON）和有记忆功能的通电延时型定时器（TONR）、断电延时型定时器（TOF）。S7-200系列PLC定时器分辨率（时基）有三种，分别为1ms、10ms、100ms。定时器指令分别率/ms计时范围/s定时器编号有记忆功能的通电延时型定时器（TONR）11~32.767T0、T64101~327.67T1~T4、T65~T681001~3276.7T5~T31、T68~T95通电延时型定时器（TON）和断电延时型定时器（TOF）11~32.767T32、T96101~327.67T33~T36、T97~T1001001~3276.7T37~T63、T101~T255表5-9定时器的分辨率及计时范围

定时器总数为256个，定时器编号范围为（T0～T255）。每个定时器有两个相关的变量：

当前值：定时器累计时间的当前值，存放在定时器的当前值存储器（16bit）中。

定时器的状态位：当定时器当前值等于或大于设定值时，该定时器的状态位被置为“1”。1.通电延时型定时器（TON）

通电延时型定时器TON（On-DelayTimer）用于模拟通电延时型物理时间继电器的功能。

当输入端（IN）接通时，通电延时型定时器（TON）开始计时，当定时器的当前值等于或大于设定值（PT）时，该定时器的状态位被置位为“1”。

定时器（TON）累计值达到设定时间后，TON继续计时，一直能记到最大值32767。

输入端（IN）断开时，定时器TON复位，即当前值为0，定时器的状态位为“0”。

定时器的实际设定时间T＝设定值（PT）×分辨率，设定值（PT）的数据类型是有符号整数（INT）。图5-78通电延时定时器（TON）指令编程2.有记忆功能的通电延时型定时器（TONR）

有记忆功能的通电延时型定时器（TONR，RetentiveOn-DelayTimer）亦称有保持功能的通电延时型定时器。

当输入端（IN）接通时，有记忆功能的通电延时型定时器（TONR）开始计时，当定时器（TONR）的当前值等于或大于设定值时，该定时器的状态位被置位为“1”。

定时器（TONR）累计值达到设定值后，定时器（TONR）继续计时，一直记到最大值32767。

当输入端（IN）断开时，定时器（TONR）的当前值保持不变，定时器的状态位也不变，即具有记忆（或保持）功能。

当输入端（IN）再次接通，定时器当前值从原保持值开始往上累计时间，继续计时。可以用定时器（TONR）累计多次输入信号的接通时间。

上电伊始或首次扫描时，定时器（TONR）的定时器的状态位为“0”，当前值保持，可利用复位指令（R）清除定时器（TONR）的当前值。图5-79有记忆功能的通电延时型定时器（TONR）的指令编程3.断电延时型定时器（TOF）

断电延时型定时器（TOF，Off-DelayTimer）用于模拟断电延时型物理时间继电器的功能。

当输入端（IN）接通时，定时器的状态位立即置为“1”，并将当前值设为0。

当输入端（IN）断开时，定时器开始计时，当断电延时型定时器（TOF）的计时当前值等于设定时间时，定时器的状态位立即置为“0”，且停止计时。TOF指令必须用负跳变（由ON到0FF，即下降沿）的输入信号起动计时。图5-80断电延时型定时器（TOF）指令编程

注意：S7-200系列PLC的定时器中1ms、10ms、100ms的定时器的刷新方式是不同的。①1ms定时器。由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关。所以当扫描周期较长时，在一个周期内可能被多次刷新，其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。②10ms定时器。由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。由于是每个扫描周期只刷新一次，就在每次程序处理期间，其当前值为常数。③100ms定时器。在该定时器指令执行时被刷新。因而要注意，如果该定时器线圈被激励而该定时器指令并不是每个扫描周期都执行，那么该定时器将不能及时刷新，丢失时基脉冲，造成计时失准。

若同一个100ms定时器指令在一个扫描周期中多次被执行，则该定时器就会数多了时基脉冲，相当于时钟走快了。5.5.2定时器指令的应用任务1设计一个三相异步电动机Y/△减压起动的PLC控制系统。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.1SF2起动按钮（常开触点）Q0.1QA1主电路接触器I0.2SF1停止按钮（常开触点）Q0.2QA2△接法接触器I0.3BB热继电器（常闭触点）Q0.3QA3Y接法接触器表5-10三相异步电动机Y/△减压起动控制系统的I/O端口分配2）设计电气原理图。3）程序设计。图5-82三相异步电动机Y/△减压起动的PLC控制系统电气原理图图5-83三相异步电动机Y/△减压起动的PLC控制程序任务2机床工作台自动循环控制控制要求如下：

机床工作台在左端（由行程开关BG1限位）装夹刀具或更换刀具，在右端（由行程开关BG2限位）开展工作（实施工进）。行程开关BG3和BG4是极限位置开关，用作安全保护，防止工作台冲出既定范围。

机床工作台在处于BG1与BG2之间任意位置时，可以按下按钮SF3使机床工作台停止；按下SF1后，则机床工作台向左运动（电动机正转）；按下SB2后，则机床工作台向右运动（电动机反转）。

机床工作台起动后先向左行，到左端停下装夹刀具；10s后装夹刀具结束，开始右行，到右端停下开展工作（实施工进）；40s后加工完毕，又开始左行；如此自动往复循环，直到按下停止按钮SF3，整个系统停止运行。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF1左行（正转）按钮Q0.0QA1右行接触器线圈（反转）I0.1BG1左端行程开关（装夹刀具或更换刀具）Q0.1QA2左行接触器线圈（正转）I0.2SF2右行（反转）按钮I0.3BG2右端行程开关（开展工作，实施工进）I0.4SF3停止按钮表5-11机床工作台自动循环控制系统的PLCI/O端口分配2）设计电气原理图。3）程序设计。图4-40机床工作台自动循环示意图图5-84机床工作台自动循环的PLC控制系统电气原理图5.6计数器指令及应用5.6.1计数器指令1.计数器指令的作用和类别

定时器是对PLC内部的时钟脉冲进行计数，而计数器则是对外部或由程序产生的计数脉冲进行计数。

计数器可以累计其计数输入端的计数脉冲由低到高的次数。S7-200系列PLC有三种类型的计数器，分别是增计数器CTU（CounterUp）、减计数器CTD（CounterDown）和增/减计数器CTUD（CounterUp/Down）。

计数器总数为256个，计数器编号范围为C0～C255。图5-85机床工作台自动循环系统的PLC控制程序图5-86增计数器指令的应用图5-87增计数器指令的时序图图5-88减计数器指令的应用图5-89减计数器指令的时序图图5-90增/减计数器指令的应用图5-91增/减计数器指令的时序图2.计数器指令与比较指令的配合使用

计数器指令往往与比较指令配合使用。比较指令用于两个操作数按一定条件进行比较。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合；比较条件不满足时，触点断开。语句表（STL）梯形图（LAD）说明LD□xxIN1IN2比较触点接起始母线LDNA□xxIN1IN2比较触点的“与”LDNO□xxIN1IN2比较触点的“或”表5-12比较指令格式5.6.2计数器指令的应用任务1某化工厂的自动仓库，用于存放汽车发动机机油。该仓库最多可存放6000箱机油，需对所存的货物进出计数。

其中，PG1和PG2分别受Q0.0和Q0.1的控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中，其控制程序如图5-92所示。

汽车发动机机油多于1000箱时，指示灯PG1点亮；汽车发动机机油多于5000箱时，指示灯PG2点亮。图5-92计数器指令的应用任务2闪烁计数PLC控制系统。

有指示灯一盏，要求按起动按钮（I0.0）后，指示灯以熄灭3s、点亮3s的工作周期得电60次后自动停止，按停止按钮（I0.1）后立即停止。图5-93计数器指令的应用任务3设计交通信号灯的PLC控制系统。图5-94某十字路口交通信号灯的布置情况

控制要求如下：接通电源并计数，在0～90s期间，东西红灯Q0.2、南北绿灯Q0.3点亮；在90～95s期间，东西红灯Q0.2、南北黄灯Q0.4点亮；在95～125s期间，东西绿灯Q0.0、南北红灯Q0.5点亮；在125～130s期间，东西黄灯Q0.1、南北红灯Q0.5点亮。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF1起动按钮Q0.0PG1东西绿灯I01SF2停止按钮Q0.1PG2东西黄灯Q0.2PG3东西红灯Q0.3PG4南北绿灯Q0.4PG5南北黄灯Q0.5PG6南北红灯表5-13交通信号灯控制系统的PLCI/O端口分配图5-95交通信号灯的PLC控制系统外部接线图控制程序请自行分析5.7功能指令及其应用5.7.1程序控制类指令

程序控制类指令用于程序运行状态的控制，主要包括有条件结束、暂停、跳转、标号、循环、子程序、顺序控制等指令。1.条件结束（END）指令

所谓条件结束（END）指令，就是执行条件成立时结束主程序，返回主程序起点。条件结束指令用在无条件结束（MEND）指令之前。用户程序必须以无条件结束指令结束主程序。

西门子可编程系统编程软件会自动在主程序结束前加上一个无条件结束（MEND）指令。条件结束指令不能在子程序或中断程序中使用。2.暂停（STOP）指令

所谓暂停（STOP）指令，是指当条件符合时，能够引起CPU的工作方式发生变化，从运行（RUN）方式进入停止（STOP）方式，立即终止正在执行的指令。

如果STOP指令在中断程序中执行，那么该中断程序立即终止，并且忽略所有挂起的中断，继续扫描主程序的剩余部分。

在本次扫描的最后，完成CPU从RUN到STOP方式的转换，其指令格式如图5-97所示。图5-97STOP指令格式

需要注意的是：END指令和STOP指令是有区别的。

如图5-98所示，在这个程序中，当I0.1接通时，Q0.1有输出，若I0.2接通，终止用户程序，Q0.1仍保持接通，下面的程序不会执行，并返回主程序起始点。若I0.1断开，接通I0.3，则Q0.2有输出，若将I0.4接通则Q0.1和Q0.2均复位，CPU转为STOP方式。图5-98END和STOP指令的区别3.跳转（JMP）与标号（LBL）指令

跳转（JMP）指令，是指当指令执行后，可使程序流程转到同一程序中的具体标号（n）的程序段。

标号（LBL）指令，是指标记跳转目的地的位置（n）指令。指令操作时n为常数，通常n=0～255。梯形图LAD语句表STL功能JMPn条件满足时，跳转指令（JMP）可使程序流程转到同一程序的具体标号（n）处LBLn跳转标号指令（LBL）标记跳转目的地的位置（n）表5-14跳转与标号指令的格式及功能

如图5-99所示的梯形图中，当JMP条件满足（即I0.1为ON时），程序跳转指令LBL标号以后的指令，即执行网络4的程序段，而在JMP和LBL之间的指令一概不予执行，即不执行网络2的程序段。

在这个过程中，即使I0.2接通也不会有Q0.2输出。当JMP条件不满足（即I0.1为OFF）时，则当I0.2接通时Q0.2有输出。图5-99跳转与标号指令用法举例4.循环指令（FOR、NEXT）

循环指令的功能是重复执行相同功能的计算和逻辑处理程序段，循环指令极大地优化了程序结构。

该指令有两个，分别为循环开始指令（FOR）和循环结束指令（NEXT）。梯形图LAD语句表STL功能INDX，INIT，FINAL条件满足时，循环开始NEXT循环结束表5-15循环开始与循环结束指令的格式及功能

循环与标号指令的用法举例如图5-100所示，该梯形图表示当I0.1的状态为ON时，①所示的外循环执行3次，由VW210累计循环次数；当I0.2的状态为ON时，外循环每执行一次，②所示的内循环执行3次，且由VW220累计循环次数。图5-100循环与标号指令用法举例5.子程序指令S7-200PLC的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。STEP7-Micro/WIN4.0在程序编辑器窗口里为每一个程序组织单元（ProgramOrganizationalUnit，POU）提供一个独立的页，主程序总是在第一页，排在后面的就是子程序或中断程序。

子程序常用于需要多次反复执行相同任务的地方，只需要写一次子程序，其他的程序在需要的时候调用子程序即可，而无需重写该程序。

子程序的调用是有条件的，未调用时不会执行子程序中的指令。因此，使用子程序可以减少扫描时间。

使用子程序可以将程序分为容易管理的小块，使程序结构简单清晰，易于查错和维护。子程序的调用1）子程序调用指令（CALL）。在使能输入有效时，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，也可以不带参数。指令子程序调用指令子程序条件返回指令LADSTLCALLSBR_0CRET表5-16子程序调用及条件返回指令2）子程序条件返回指令（CRET）。在使能输入有效时，结束子程序的执行，返回主程序中。梯形图中以线圈的形式编程，指令不带参数，指令格式见表5-16。子程序调用举例：应用子程序调用指令的程序如图5-101所示。5.7.2步进顺序控制指令1.功能流程图简介

在运用PLC进行顺序控制时常使用顺序控制指令，这是一种由顺序功能图设计梯形图的步进型指令。图5-102功能流程图2.顺序控制指令（1）指令组成及格式LADSTL功能说明LSCRn顺序步开始指令（LoadSequenceControlRelay，LSCR）。顺序控制继电器位SX.Y=1时，该程序步执行。SCRTn顺序步转移指令（SequenceControlRelayTransition，SCRT）。使能端输入有效时，将本顺序步的顺序控制继电器的状态位清零，下一步顺序控制继电器的状态位置1。SCRE顺序步结束指令（SequenceControlRelayEnd，SCRE）。顺序步结束指令可以使程序退出顺序控制程序段的工作。表5-17顺序控制指令格式3.顺序功能图的基本结构

顺序功能图按照工作流程不同，可分为单流程、选择流程和并列流程三种。（a）单流程

（b）选择流程

（c）并行流程图5-103顺序功能图的基本结构4.步进顺序指令的应用任务1

运料小车的顺序控制。

设小车的初始位置是停在左边，限位开关I0.2为1状态。按下起动按钮I0.0后，小车向右运行，运动到位、压下限位开关I0.1后，停在该处，3s后开始左行，左行到位、压下限位开关I0.2后返回初始步，停止运行。图5-104运料小车的运动示意图1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF起动按钮Q0.0QA0右行（小车电动机正转）接触器I0.1BG1右行限位行程开关Q0.1QA1左行（小车电动机反转）接触器I0.2BG2左行限位行程开关表5-18运料小车顺序控制系统I/O端口分配2）设计电气原理图。3）程序设计。图5-105运料小车顺序控制系统的电气原理图图5-106运料小车的顺序动作流程图任务2编写十字路口交通信号灯的循环程序。控制要求：设置一个起动按钮SF1、循环转换开关SF2。当按下SF1后，交通信号灯控制系统开始工作。首先南北红灯点亮，东西绿灯点亮。循环转换开关SF2闭合后，信号灯系统循环工作；否则信号灯系统停止，所有的信号灯均熄灭。1）I/O端口分配。输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SF1起动按钮Q0.0PG1南北绿灯I0.1SF2循环按钮Q0.1PG2南北黄灯Q0.2PG3南北红灯Q0.3PG4东西绿灯Q0.4PG5东西黄灯Q0.5PG6东西红灯表5-19I/O端口分配表2）设计硬件电路。系统的PLC硬件电路如图5-108所示。图5-108交通信号灯循环显示控制系统的PLC硬件电路3）程序设计。图5-109交通信号灯顺序控制流程图5.7.3功能指令

功能指令实际上是PLC厂商为满足用户的特殊需要而开发的通用子程序。1．数据传送类指令

数据传送含单个数据传送及一次性传送多个连续字块的传送，每种可以传送数据的类型分为字节、字、双字或者实数等几种情况。

传送指令用于数据的转移与生成，可用于存储单元的清零、程序初始化等场合。图5-115传送指令应用2．数字运算类指令图5-116整数运算指令的应用图5-117数学功能指令的应用4．逻辑操作指令图5-119逻辑操作指令的应用5.8PLC控制系统设计5.8.1PLC控制系统的设计步骤1．熟悉被控对象2．明确控制任务与设计要求3．制定电气控制方案4．硬定系统的输入/输出信号5．PLC的选型与硬件配置6．PLC元件的编号分配7．程序设计8．模拟运行与调试程序9．现场运行调试10．编制技术文件5.8.2PLC应用的注意事项1．编程注意事项图5-124梯形图绘制说明2．编程技巧

利用中间元件（即该存储器的位）可以简化程序结构。同时，控制程序也会变得简洁清晰，易于分析和理解。不难看出，中间元件类似于继电器接触器电路中的中间继电器。因此，在PLC程序中，这类中间元件亦称软继电器。3.节省PLC输入/输出点的方法（1）减少所需输入点数的方法1）分时分组输入。2）输入触点合并。3）将信号设置在PLC之外。（2）减少所需输出点数的方法

在PLC的输出功率允许的条件下，通/断状态完全相同的多个负载并联后，可以共用一个输出点，通过外部的或PLC控制的转换开关切换，一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。

与外部元件的触点配合，可以用一个输出点控制两个或多个有不同要求的负载。如用一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，可以显示两种不同的信息。4.外部联锁电路的设置

为了防止控制电动机正、反转的两个接触器同时动作，造成三相电源短路，可在PLC外部设置硬件联锁电路。5.外部负载的额定电压PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压为AC220V的负载。因此，交流接触器的线圈应选用AC220V的。5.8.3PLC控制系统的抗干扰措施1．选择抗干扰性能好的PLC机型2．综合抗干扰设计3．电源的选择4．电缆的选择和布置5．硬件滤波及软件抗干扰措施5.8.4PLC控制系统的安全保护1．短路保护

当PLC输出控制的负载短路时，为了避免PLC内部的输出器件损坏，应该在PLC的输出负载回路中加装熔断器，进行短路保护。2．感性输入/输出的处理PLC的输入端和输出端常常接有感性元件，如果是直流感性元件，应在其两端并联续流二极管；如果是交流元件，应在其两端并联阻容电路，从而抑制电路断开时产生的电弧对PLC内部输入、输出元件的影响。3．PLC系统的接地

良好的接地是PLC系统安全、可靠运行的重要条件，PLC系统必须进行可靠的接地。5.8.5典型机床的PLC控制系统设计

本节以Z3040型摇臂钻床为例，介绍典型机床的PLC控制系统设计方法。1．主电路2．PLC控制系统I/O端口分配3．设计硬件电路4．设计控制程序GAMEOVER机电传动控制