电气控制与PLC技术（西门子S7-1200系列）（第2版）课件 张艳 项目2 物料分拣设备的PLC控制系统安装与调试

项目二物料分拣设备的PLC控制

系统安装与调试【项目介绍】1、物料分拣设备的功能物料分拣设备有机械手和传送带组成，用来分拣生产线上金属和塑料两种材质的物料。其中机械手把工件从工作台上某处抓起送到传送带上，然后由传送带把工件传送到适当的位置进行分拣。2、机械手和传送带的动作当设备上电时，进入初始待机状态(原位)。机械手的水平臂缩回在左极限位置，垂直臂缩回在上极限位置，手爪松开。此时红色指示灯EL1长亮，作为初始位置指示。传送带的拖动电动机不转动。只有上述部件在初始位置时，设备才能启动。若上述部件不在初始位置，红色指示灯EL1以亮0.2秒，灭0.2秒方式快速闪亮；按下复位按钮SB3，各部件回到初始位置后，红色指示灯EL1变为长亮。（1）机械手的动作按下启动按钮SB1，设备启动，红色指示灯EL1熄灭，绿色指示灯EL2亮，表示设备处于正常工作状态。一旦光电传感器1检测到工作台上有工件放入，机械手就从原位开始动作，将元件从工作台上抓起，放到传送带上位置1处，然后回到原位，其动作顺序如下：垂直臂下降→夹紧工件3秒→垂直臂上升→水平臂右转→垂直臂下降→松开工件2秒→垂直臂上升→水平臂左转，回到原位后，再次循环运行。如工作过程中按下停止按钮SB2，机械手把工件放到传送带后再返回初始位置停止。

（2）传送带的动作当工件放在位置1时，传感器2检测到传送带上有工件，电动机启动，传送带开始由左向右运行；无工件时，停止运行。如果工件到达位置2，被检测为金属件，将被分拣到第一个出料斜槽中；如果不是金属件，而是塑料件，将被传送到位置3，分拣到第二个出料斜槽中。如果分拣出的金属件达到6个，设备进行打包处理5秒，即所有传感器检测无效，不再进行分拣动作，之后自动进入下一个周期。

在分拣过程中，如检测到连续出现2个塑料件时，则系统停机报警--即设备停止工作，红色指示灯EL1闪烁，系统不能进行检测和分拣。此时按下停止按钮SB2，红色指示灯不再闪烁，系统回到初始上电待机状态。如果在分拣过程中按下停止按钮SB2，设备停止工作，恢复到上电待机状态，红灯EL1亮，绿灯EL2熄灭。3、项目任务分析机械手和传送带的动作，采用适当的PLC控制指令，设计物料分拣设备的PLC控制程序并安装调试。任务一初识PLC控制系统任务描述

物料分拣设备能够自动完成不同材质的物料的传送和分拣。该设备动作复杂，使用灵活，必须可根据需要随时修改其功能。用继电器-接触器控制系统很难完成上述复杂动作，固定接线不能满足灵活修改的要求。通过观察相应的机电设备找出PLC，认识其结构组成、工作原理和作用。根据提供的PLC控制程序，在网孔板上安装用PLC控制的三相交流异步电动机的正反转控制电路并调试运行。任务目标了解PLC的概念及组成；了解PLC的工作原理；了解PLC的外部结构及接线；了解PLC的编程语言；熟悉西门子S7－1200PLC的TIA博途编程软件。一、基础知识1.PLC的结构组成

硬件组成：CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等。(1)中央处理器（CPU）

是PLC的控制中枢，它的作用是从存储器中读取指令、执行指令、取下一条指令、处理中断等。(2)存储器用于存放系统程序、用户程序和工作数据。常用的类型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。(3)输入输出接口电路①输入接口电路用于接收外部各种控制信号，将其转换成CPU能够识别的信号，并存入输入映像寄存器。②输出接口电路PLC的输出接口电路用于将PLC处理后的输出信号转换成执行机构所需的控制信号，存放到输出映像寄存器中。

(4)I/O扩展接口电路用于连接I/O扩展单元，可以增加开关量I/O点数或模拟量I/O端子。扩展单元需和基本单元配合使用，不能单独使用。有的CPU可以扩展，有的不能。(5)电源PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源作为工作电源。整体式小型PLC还提供24V直流电源，供外部输入元件使用。（6）外设通信接口电路通过通信接口可以与打印机、计算机、扫描仪、触摸屏等外部设备相连，也可以与其它PLC相连。(7)其他部件PLC还可以配存储器卡、电池卡等。2.PLC的工作原理及等效电路可将PLC外部接线及内部等效电路分成3部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。3、PLC的工作过程

用户程序运行一次所需的时间叫做PLC的一个机器扫描周期。PLC的扫描工作过程可分为5个阶段：CPU自诊断、通信处理、输入处理、程序执行、输出处理。（1）CPU自诊断（2）通信处理（3）输入采样处理（4）程序执行（5）输出刷新处理PLC后三个阶段的扫描工作过程示意图4.PLC的分类（1）按结构形式分类整体式、模块式。（2）按I/O点数容量分类可分为小型机、中型机、大型机。小型PLC的点数为0～128点，大型PLC的点数在2048点以上。5.S7-1200系列PLC的外部结构和接线S7－1200系列PLC是德国西门子（SIEMENS）公司的一款紧凑型、模块化的PLC。（1）外部结构

PLC工作电源接口。存储卡插槽。可拆卸用户接线连接器（保护盖下面）。I/O状态LED指示灯。通信接口（CPU底部。①输入端接线输入端接入按钮、继电器触点、行程开关等无源触点（也称干接点）的元件及两线制传感器等元件。②输出端接线

PLC的输出端可以直接驱动接触器、继电器、电磁阀、指示灯等。6.S7-1200系列PLC的编程元件（1）输入继电器（I）（2）输出继电器（Q）（3）位存储器（M）（4）特殊标志位存储器（SM）（5）定时器（T）（6）计数器(C)7.PLC的编程语言S7-1200系列PLC支持SIMATIC和IEC61131-3两种类型的基本指令集，两种指令系统不兼容。SIMATIC指令集是西门子公司PLC专用的指令集，具有专用性强，执行速度快等优点，可提供梯形图、功能块图、顺序功能图、语句表和结构化控制语言（SCL）。S7-1500可以使用5种编程语言，S7-1200只能使用梯形图、功能块图、结构化控制语言这3种编程语言。1）梯形图语言（2）语句表（STL）（3）功能块图（FBD）（4）顺序功能图（SFC）（5）结构化控制语言8.PLC的编程软件TIA博途编程软件是西门子自动化的全新工程设计软件平台，STEP7Professional可用于S7-1200/1500/300/400和WinAC的组态和编程。STEP7Basic只能用于S7-1200的组态和编程。自从2009年发布第一款SIMATICSTEP7V10.5（STEP7Basic）以来，已经发布的版本有V10.5、V11、V11SP1、V11SP2、V12、SP3、V13、V14、V15。二、任务实施1.器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容（1）对照PLC实物，找出CPU、I/O电路等主要组成部分；（2）练习使用TIA博途编程软件输入电动机正反转电路的PLC程序，然后将程序下载至PLC，并进行程序的编辑、运行、及监视。3．实训记录（1）记录PLC主机外观各部分的名称及作用。（2）描述用PLC控制电动机正反转工作时的现象。（3）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及采取的处理方法。三、知识拓展

1.PLC的产生十项招标指标国际电工委员会（IEC）1987年颁布的PLC的定义2．PLC的发展趋势（1）网络化（2）高性能、小型化（3）开放性和标准化（4）简单化思考与练习1.PLC编程语言有哪几种？2.S7-1200系列PLC包括哪些内部存储器？3.PLC控制与继电器-接触器控制有什么异同？任务二PLC基本逻辑指令的使用任务描述

当物料分拣设备上电时，首先进入初始待机状态(原位)。机械手的水平臂缩回在左极限位置，垂直臂缩回在上极限位置，手爪松开。此时红色指示灯EL1长亮，作为初始位置指示。若上述部件不在初始位置，按下复位按钮SB3，各部件回到初始位置。试设计PLC控制程序并调试运行。任务目标掌握S7-1200系列PLC的输入、输出及中间继电器的含义；理解LD/LDN、OUT、A/AN、O/ON、置位与复位指令等基本指令的功能并熟悉其编程格式；掌握PLC梯形图程序的编制方法；根据控制要求编写PLC程序并安装接线，调试运行。一、基础知识1.S7-1200PLC的部分元器件（1）输入继电器（I）每一个输入继电器的线圈都与相应的PLC输入端相连，当外部开关闭合时，对应线圈得电，其常开触点闭合（状态为1），常闭触点断开（状态为0），常开、常闭触点在PLC编程时可以无限次使用。输入继电器等效电路图（2）输出继电器（Q）输出继电器的线圈只能由PLC内部程序驱动，不能由外部信号直接驱动。通过PLC内部程序使其线圈得电时，其常开触点闭合，常闭触点断开，常开、常闭触点在编程时可以无限次使用。输出继电器等效电路图2.PLC的位逻辑指令及其应用（1）触点指令梯形图中触点指令有常开触点、常闭触点和取反触点。常开触点：在赋的位值为1时，常开触点将闭合(ON)；在赋的位值为0时，常开触点将断开(OFF)。常闭触点：在赋的位值为0时，常闭触点将闭合(ON)；在赋的位值为1时，常闭触点将断开(OFF)。取反触点NOT：如果没有能流流入取反NOT触点，则会有能流流出；如果有能流流入取反NOT触点，则没有能流流出。（2）线圈指令梯形图中线圈指令有输出线圈指令和取反输出线圈指令两种。输出线圈：若有能流通过输出线圈，则输出设置为1；若没有能流通过输出线圈，则输出位置为0。取反输出线圈：若有能流通过取反输出线圈，则输出位置为0；若没有能流通过取反输出线圈，则输出位置为1。例题1：用PLC实现电动机长动控制。电动机长动控制线路，按下启动按钮SB2，接触器KM线圈得电，电动机启动运行；松开SB2，电动机继续运行；按下停止按钮SB1，接触器线圈断电，电动机停止运行。FR为热继电器，起过载保护作用。①输入输出接口的分配输入部分输出部分输入元件地址输出元件地址停止按钮SB1I0.0接触器线圈KMQ0.0启动按钮SB2I0.1热继电器FRI0.2②编制PLC控制程序例题2：CA6140车床PLC控制。主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M2才能启动。刀架电动机M3为点动控制。①输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件地址输出元件地址照明灯开关SA1I0.0照明灯ELQ0.0冷却泵开关SA2I0.1KM1Q0.1主轴启动SB2I0.2KM2Q0.2主轴停止SB1I0.3KM3Q0.3刀架开关SB3I0.4热继电器FR1I0.5热继电器FR2I0.6②编制PLC控制程序例题3：电动机Y-Δ启动的PLC控制。图1-5-2为手动控制的电动机Y-Δ启动控制电路，其控制电路部分用PLC控制实现。①输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件地址输出元件地址热继电器FRI0.0接触器KM1Q0.1停止按钮SB3I0.1接触器KM2Q0.2Y形启动按钮SB1I0.2接触器KM3Q0.3Δ形启动按钮SB2I0.3②梯形图程序例题4：设计三人抢答器的PLC控制方式。三人参加抢答题竞赛，抢答机会均等。主持人按下开始按钮启动系统，若某人先按下按钮答题，其指示灯点亮，其余二人指示灯均不能点亮；答题完毕，主持人按下按钮复位，重新开始抢答。①输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件地址输出元件地址系统启动按钮SB1I0.0甲指示灯EL1Q0.1甲抢答按钮SB2I0.1乙指示灯EL2Q0.2乙抢答按钮SB3I0.2丙指示灯EL3Q0.3丙抢答按钮SB4I0.3复位按钮SB5I0.4②梯形图程序3.PLC梯形图程序的特点和编制规则1）梯形图程序的特点①梯形图按从上到下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈构成一个网络。②梯形图中的继电器不是物理继电器。每个继电器对应内存中的一位，称为“软继电器”。③梯形图两端的母线并非实际电源的两端，通过的是“概念电流”。④梯形图中继电器线圈只能出现一次，而触点可无限次引用。⑤梯形图中，前面网络的执行结果将立即被后面的逻辑操作所利用。⑥输入继电器只有触点，没有线圈，其他继电器既有线圈又有触点。⑦PLC总是按程序段的先后顺序逐一处理，不存在不同程序段同时执行的情况。（2）梯形图编程规则①梯形图的每一行都从左边母线开始，然后是各种触点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束。触点不能放在线圈的右边。②线圈和指令盒一般不能直接连接在左边的母线上，若有需要，可以通过特殊继电器如SM0.0（始终为“1”）来完成。③在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称作双线圈输出，双线圈输出非常容易引起误动作，因此S7系列PLC中不允许有双线圈输出。④每一个程序段中，串联触点多的支路应放在上方，并联触点多的支路应放在左方。这样做一是节省指令，二是美观。⑤当多个逻辑行具有相同条件时，常将它们合并起来。⑥输入继电器的触点状态全部按常开触点进行设计更为合理。⑦同一个程序段内，S7-1200允许有多个独立电路，而S7-200不允许出现这种情况。4.置位/复位指令

（1）单点置位/复位指令。单点置位指令用S（SET）表示，存储器置“1”，一直保持到执行复位指令为止。单点复位指令用R（RST）表示，存储器置“0”，使动作复位，清零。

（2）多点置位位域指令与复位位域指令。多点置位位域指令SET_BF将从指定的地址开始的连续的若干位置位。多点复位位域指令RESET_BF将从指定的地址开始的连续的若干位复位。例题5:用多点置位位域指令、多点复位位域指令编制程序，要求：按下启动按钮SB1，三台电动机M1、M2、M3同时启动，按下停止按钮SB2，电动机M1停止，M2、M3保持运转。

按钮SB1和SB2分别对应于I0.0和I0.1，控制三台电动机的接触器分别对应于Q0.0、Q0.1、Q0.2。例题6：电动机正反转电路的PLC控制。电动机正反转控制电路，按下正转按钮SB1，接触器KM1得电，电动机正向旋转；按下反转按钮SB2，接触器KM2得电，KM1断电，电动机反转；按下停止按钮SB3，电动机停转。①输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件地址输出元件地址热继电器FRI0.0正转接触器KM1Q0.1正转按钮SB1I0.1反转接触器KM2Q0.2反转按钮SB2I0.2停止按钮SB3I0.3②绘制PLC外部硬件接线图③用置位/复位指令实现的梯形图程序二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干

（1）输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件编程地址作用输出元件编程地址作用SB3I0.0复位按钮EL1Q0.0原位指示灯SQ2I0.1上极限开关YV1Q0.1左移电磁阀SQ4I0.2左极限开关YV2Q0.2上升电磁阀SQ5I0.3手爪开关YV3Q0.3手爪抓紧电磁阀2．实训内容设计机械手复位的PLC控制程序并调试运行。（2）绘制PLC外部硬件接线图（3）梯形图程序（4）调试运行程序①按照I/O分配表与外部接线图，进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。②连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。③PLC接通电源。④打开PLC的电源开关，PLC的状态指示灯置于STOP状态。⑤使用TIA博途编程软件编程。⑥下载程序至PLC。⑦PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑧按照控制要求操作面板上的开关，观察实验现象，判断是否实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）运行机械手复位程序，记录相应动作。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。三、知识拓展

边沿指令边沿指令是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，通常用作脉冲整形。边沿指令分为脉冲上升沿P和脉冲下降沿N两类。S7-1200边沿指令有边沿检测触点指令、边沿检测线圈指令、TRIG边沿检测指令。1.边沿检测触点指令边沿检测触点指令包括上升沿检测P触点和下降沿检测N触点指令。P触点检测到输入脉冲的上升沿时，让能流接通一个扫描周期；N触点检测到输入脉冲的下降沿时，让能流接通一个扫描周期。2.边沿检测线圈指令当上升沿检测线圈在进入线圈的能流中检测到上升沿（由0状态变为1状态）时，分配的位“OUT”为1状态。能流输入状态总是通过线圈后变为能流输出状态。3.TRIG边沿检测指令TRIG边沿检测指令包括P_TRIG与N_TRIG指令。P_TRIG指令在CLK输入端的能流的上升沿，Q端输出为1一个扫描周期。N_TRIG指令在CLK输入端的能流的下降沿，Q端输出为1一个扫描周期。思考与练习

1.将继电器-接触器控制的电动机顺序启停控制电路，转换为PLC控制的程序。2.将电动机长动控制电路转换为用PLC的置位复位指令控制的程序。任务三定时器指令的使用任务描述

物料分拣设备上电后，进入初始状态，各部件应在初始位置，上极限位置开关SQ2、左极限位置开关SQ4接通，手爪开关SQ5松开，红色指示灯EL1长亮。如各部件不在初始位置，则红色指示灯EL1以亮0.2秒，灭0.2秒的方式快速闪烁。试设计PLC控制程序并调试运行。任务目标理解定时器的意义，掌握定时器指令的功能并熟悉其编程格式;掌握用定时器指令编程的方法；进一步熟悉基本指令的使用；了解PLC在工业生产过程中的应用，学会使用PLC系统解决生产实际问题；能根据控制要求编写PLC控制程序，正确安装接线与调试运行。一、基础知识1、定时器的作用及分类（1）作用：

PLC的定时器类似于继电器－接触器控制系统中的时间继电器，其功能为用于延时控制。（2）分类

S7－1200PLC定时器可分为脉冲定时器（TP）、接通延时定时器（TON）、关断延时定时器（TOF）和保持型接通延时定时器（TONR）共4种类型。2、定时器指令格式及使用定时器的指令格式有功能块和线圈两种形式。在功能块的PT端输入时间设定值，在线圈的下方输入时间设定值。（1）脉冲定时器指令（TP）TP定时器可生成脉冲定时器。TP用于将输出Q置位为PT预设的一段时间。

（2）通电延时型定时器（TON）TON用于将输出Q的置位操作延时PT指定的一段时间。例题1：设计控制送料小车自动往返循环的PLC控制程序。要求：（1）小车从原位出发左行，到达终点后停留进行装料，经过20秒后返回；（2）返回原位后停留进行卸料，经过10秒后又开始进行下一循环。（3）行程开关SQ1和SQ2分别作为原位和终点的行程控制。输入部分输出部分输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用SB1I0.1左行按钮KM1Q0.1左行接触器SB2I0.2右行按钮KM2Q0.2右行接触器SB3I0.3停止按钮YV1Q0.3装料电磁阀SQ2I0.4终点行程开关YV2Q0.4卸料电磁阀SQ1I0.5原位行程开关PLC输入输出接口的分配PLC梯形图程序（3）断电延时型定时器（TOF）TOF用于定时器断电后的延时。例题2：如图所示为灯塔之光示意图，L1~L8为指示灯，设计控制指示灯点亮的PLC程序。要求：接通开关S,2秒后，L1指示灯点亮，又经过2秒后L2~L4同时点亮，再经过2秒后，L5~L8同时点亮；断开开关S，3秒后L1熄灭，又经过3秒后L2~L4同时熄灭，再经过3秒后L5~L8同时熄灭。①输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用SI0.0启动开关L1Q0.1指示灯L1L2~L4Q0.2指示灯

L2~L4L5~L8Q0.3指示灯

L5~L8②编制PLC控制程序（4）有记忆的通电延时型定时器（TONR）TONR又称时间累加器，可用于累计输入电路接通的若干个时间段。二、任务实施1．器材准备PLC实训装置1台装有TIA博途编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。编程步骤及参考程序如下：（1）列出I/O分配表输入部分输出部分输入元件编程元件输出元件编程元件上限位开关SQ2I0.1原位指示灯EL1Q0.1左限位开关SQ4I0.2手爪抓紧开关SQ5I0.3（2）绘制PLC外部硬件接线图（3）梯形图程序（4）调试运行程序根据任务，进行程序的运行与调试。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。三、知识拓展——S7－1200PLC的基本存储单元1）位位（bit）是计算机存储数据的最小单位。数字可以用多位二进制数来表示，遵循逢2进1的运算规则。每一位都有一个权值，最右位为最低位，从右往左权值依次升高，第n位的权值为2n。例如，二进制数1101，它的最低位为1，对应的十进制数为：

1×23＋1×22＋0×21＋1×20＝132）字节、字与双字

存储器容量以字节（Byte）为基本单位，8位二进制数组成一个字节，

其中第0位为最低位（LSB），第7位为最高位（MSB）。S7－1200PLC位存储单元的地址由字节地址和位地址组成。IB3-----输入字节由I3.0～I3.7这8个位组成。I3.5-----I为区域标识符，表示输入继电器，字节地址为3，位地址为5。相邻的两个字节组成一个字（Word），如QW0是由QB0和QB1组成的一个字，0是起始字节的地址，QB0是高位字节。相邻的两个字组成一个双字（DoubleWord），即一个双字由相邻的4个字节组成，如MB100～MB103组成双字MD100，100是起始字节的地址，MB100是最高位字节。思考与练习

1．编制用两个定时器组合进行润滑10分钟间歇5分钟的PLC控制程序，安装接线并调试运行。2.如图所示为自动装车系统的示意图，试编制PLC控制程序。控制要求：（1）初始状态时，红灯L2亮，绿灯L1灭，料斗出料口阀门D，电动机M1、M2、M3、M4皆为关闭状态。（2）打开“启动”开关，绿灯L1亮，红灯L2灭，表示允许汽车开进装料；当汽车到来时，限位开关SQ1置为ON，红色信号灯L2亮，绿色L1灭，同时启动电机M4，经过1S后，再启动M3，再经2S后启动M2，再经过1S后启动M1，再经过1S后打开出料阀D亮，物料经料斗出料。（3）当车装满时，限位开关SQ2为ON，出料阀关闭，1S后M1停止，M2在M1停止1S后停止，M3在M2停止1S后停止，M4在M3停止1S后最后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。（4）关闭“启动”开关，自动配料装车的整个系统停止运行。任务四计数器指令的使用任务描述

在物料分拣设备上，如果分拣出的金属件达到6个，传送带停止运行，设备进行打包处理，5秒之后自动进入下一个周期，传送带继续运行。试设计PLC控制程序并调试运行。任务目标理解计数器的意义，掌握计数器指令的功能并熟悉其编程格式；掌握用计数器指令编程的方法；进一步熟悉基本指令的使用；了解PLC在工业生产过程中的应用，学会使用PLC系统解决生产实际问题；能根据控制要求编写PLC控制程序，正确安装接线与调试运行。一、基础知识1．系统存储器和时钟存储器S7-1200的CPU中设置有特殊位存储器，具有特殊功能或用来存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息。

其中有系统存储器和时钟存储器这两种。

系统存储器的默认字节是MB1，时钟存储器的默认字节为MB0，也可以修改系统存储器和时钟存储器字节的地址。一旦指定了系统存储器和时钟存储器字节后，这个字节就不能用于其他用途了，否则会在程序运行时出现错误。例如，M1.0是初始化脉冲，该位在PLC首次扫描时（第一个周期）为1，以后为0，属于只读型。时钟脉冲是一个周期内“0”和“1”各占一半的方波信号，如M0.5提供了一个1秒周期的时钟脉冲，0.5s为1，0.5s为0。例题1：报警闪烁电路的PLC控制程序。要求：报警灯报警闪烁时亮0.5秒，灭0.5秒。2．计数器的作用及分类计数器是用以记录脉冲信号个数的内部器件，利用输入脉冲上升沿（从OFF到ON）累计脉冲个数。西门子S7-1200型PLC的CPU提供了三种类型的计数器，分别为加计数器（CTU）、减计数器（CTD）和加减计数器（CTUD）。3．计数器指令格式及使用计数器在梯形图里以指令盒的形式出现。计数器6个要素：①类型。CTU、CTD、CTUD。②使能端CU/CD，CU为增1计数脉冲输入端，CD为减1计数脉冲输入端。③预置值PV。④复位端R/LD。R为复位脉冲输入端，LD为减计数器的复位脉冲输入端。⑤当前计数值CV。用来存储计数器当前所累积的脉冲个数。⑥计数器位。计数器位是一个开关量，表示计数器是否发生动作的状态。当计数器当前值达到预置值时，该位被置位为ON。（1）增计数器（CTU）增计数器在每一个CU输入端的上升沿递增计数。例题2：编制生产线上包装计数的PLC控制程序。生产线上用传感器检测通过产品的个数，对10个一组的产品进行包装。每有10个产品通过，PLC便产生一个输出信号，接通包装电磁阀5秒钟，以进行包装工序。输入部分输出部分输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用SI0.1传感器YVQ0.0包装电磁阀PLC输入输出接口的分配PLC梯形图程序（2）减计数器（CTD）减计数器在每一个CD输入端的上升沿从设定值开始递减计数。例题3：霓虹灯控制一喷泉状霓虹灯，当置位启动开关SD为ON时，LED指示灯按照1、2→3、4→5、6→7、8的顺序间隔1s依次点亮，当都点亮后所有灯同时闪烁3次（闪烁频率为1HZ），然后再按上述动作循环。当置位启动开关SD为OFF时，LED指示灯停止显示，系统停止工作。①输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件PLC编程元件输出元件PLC编程元件启动开关SDI0.0灯1、2Q0.1灯3、4Q0.2灯5、6Q0.3灯7、8Q0.4②编制PLC控制程序（3）增减计数器（CTUD）

增减计数器在每一个CU输入端的上升沿当前值CV递增加1计数，直至其达到上限(INT=32767)；在每一个CD输入端的上升沿当前值CV递减1计数，直至其达到下限(INT=-32768)。例题4：闯关游戏机的PLC程序设计。设计一个闯关游戏机程序，规则如下：按开始键SB1，游戏开始；停止复位键SB2，游戏结束。游戏开始后，如果操作正确，每闯一关（用传感器SQ1检测）积1分；如果操作错误，碰到“雷区”（用传感器SQ2检测），就减1分。若在2分钟内积够5分为胜利，否则算失败。闯关胜利亮绿色指示灯，失败了红灯闪烁（亮0.5s灭0.5s）。如要再玩游戏，需从新按开始键，若中间不想玩了，按下停止复位键即可。

输入输出接口的分配

输入部分输出部分输入元件编程元件作用输出元件编程元件作用开始键I0.0游戏开始EL1Q0.0胜利指示停止键I0.1游戏停止EL2Q0.1闯关失败指示传感器SQ1I0.2胜利关传感器SQ2I0.3失败关输入/输出接口的分配PLC梯形图程序二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。编程步骤及参考程序如下：（1）列出I/O分配表输入部分输出部分输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用S1I0.1（传感器2）检测传送带上有无工件KMQ0.1控制传送带电动机S2I0.2（传感器3）检测金属件（2）绘制PLC外部硬件接线图（3）梯形图程序（4）调试运行程序①按照输入/输出分配表与外部接线图进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。②连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。③PLC接通电源。④打开PLC的电源开关，PLC置于STOP状态。⑤使用TIA博途软件编程。⑥下载程序至PLC。⑦PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑧按照控制要求操作面板上的开关，观察实验现象，判断是否实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及处理方法。三、知识拓展——传感器与西门子S7-1200PLC接线方法（1）两线制传感器等元件接线（2）如果传感器为有源的，如图中SQ2、SQ3还要考虑电源“+”“-”极，棕色线接正极（L+），蓝色线接负极（PLC输入端）。三线制PNP型传感器接线三线制NPN型传感器接线思考与练习

1．一个计数器最大计数值是32767，那么要计数200000，该怎么实现？试编写出该程序。2.用定时器和计数器组合，设计一个10小时30分钟的延时电路程序。3．编制一盏指示灯亮灭的控制程序，要求：按下启动按钮，指示灯立即点亮；按下停止按钮，指示灯闪烁3次后熄灭。任务五顺序控制指令的使用任务描述

机械手用于将工件从工作台搬送到传送带上。上电时，机械手处在初始状态(原位)，机械手的水平臂左摆在左极限位置，垂直臂缩回在上极限位置，原位指示灯HL1亮。各运动极限位置分别用磁性位置开关或接近开关来检测：下极限位置SQ1、上极限位置SQ2、右极限位置SQ3、左极限位置SQ4。

按下启动按钮SB1，机械手开始从原位按以下顺序进行动作：垂直臂下降→夹紧工件3秒→垂直臂上升→水平臂右移→垂直臂下降→松开工件2秒→垂直臂上升→水平臂左移，回到原位后，再次循环运行。按下停止按钮SB2，机械手把工件放到传送带后再返回初始位置停止。试设计PLC控制程序并调试运行。任务目标理解顺序控制设计法；掌握顺序功能图的设计方法和基本类型；了解PLC在工业生产过程中的应用，学会使用PLC系统解决生产实际问题；能根据控制要求编写PLC控制程序，正确安装接线与调试运行。一、基础知识1．顺序控制设计法与顺序功能图（1）顺序控制设计法简介

是用一种图形化的功能性语言来设计工业顺序控制程序的，即顺序功能图（SFC，SequentialFunctionChart）语言。

大部分基于IEC61131-3编程的PLC都支持SFC语言，可用SFC直接编程，非IEC61131-3的PLC产品不能用SFC直接编程，如西门子S7-200、S7-1200，它需要先根据控制要求设计出顺序功能图，然后根据功能图指令转化成梯形图。（2）顺序功能图

又称功能流程图或状态转移图，它是一种描述顺序控制系统的图形表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言。顺序功能图主要由“步”、“动作”及“转移条件”组成。在顺序功能图中一般应由步和有向线段组成闭环。（1）步。

也称为状态，可以把一个工作循环周期划分成若干个阶段。动作是与步对应的，在每个稳定的状态下，一般会有相应的动作（也可以没有动作）。活动步：状态位置1，其余步为零。初始步：控制过程开始的活动步与系统初始状态相对应。（2）转移。从一个步转到另一个步，称为转移。转移条件是指使系统从一个步向另一个步转移的必要条件。转移必须同时满足两个条件：该转移的前一步都必须是活动步；相应的转移条件得到满足。转移实现时应完成两个操作：后续步都变为活动步；前级步都变为不活动步。（3）顺序功能图的构成规则顺序功能图的绘制必须满足以下规则：①步与步不能直接相连，必须用转移分开。②转移与转移不能直接相连，必须用步分开。③步与转移、转移与步之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向。④一个顺序功能图至少要有一个初始步。2．顺序功能图的类型及其应用

常用的顺序功能图类型：

单序列结构、选择分支结构、并行序列结构、

跳转和循环结构、混合结构。

1）单序列结构

是最简单的顺序功能图，每一步后面只有一个转移，每个转移后面只有一步。

各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。

例题1：十字路口交通信号灯的布置如左图所示，运行要求如右图的描述，请设计PLC控制电路、编写控制程序，并在实验装置上安装接线及调试运行。1）输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用SDI0.0控制开关东西灯RQ0.0东西红灯东西灯GQ0.1东西绿灯东西灯YQ0.2东西黄灯南北灯RQ0.3南北红灯南北灯GQ0.4南北绿灯南北灯YQ0.5南北黄灯2）画出顺序功能图3）编制PLC控制程序（略）例题2：设计一台分拣大小球的机械臂设备的PLC控制装置。控制要求：当机械臂处于原始位置时，上限位开关SQ3和左限位开关SQ4均压下，抓球电磁铁处于失电状态。按下启动按钮SB1后，机械臂下行，当碰到下限位开关SQ2后停止下行，这时电磁铁得电吸球。如果吸住的是小球，则大小球检测开关SQ1为接通状态；如果吸住的是大球，则SQ1为断开状态。1秒后，机械臂上行，碰到上限位开关SQ3后右行，它会根据大小球不同，分别在SQ5（小球）和SQ6（大球）处停留，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在对应的球箱里。球放下1秒后，机械臂返回。如果不按停止按钮SB2，机械臂会一直循环工作下去；如果按下停止按钮，机械臂将把本循环的动作完成后回到初始位置。再次按下启动按钮，系统可以从头开始循环工作。（2）选择分支结构特点是有几条分支，需要进行选择，只能运行其中一条支路。1）输入输出接口的分配

2）设计顺序功能图3）编制梯形图程序

（略）

（3）并行序列结构并行序列的特点是几条支路同时执行。

例题3：编制三种液体混合装置的PLC控制程序。1）输入输出接口的分配2）画出顺序功能图3）编制梯形图程序

（略）（4）跳转和循环结构（5）混合结构混合结构就是不是单一的选择、并列、跳转等结构，一个混合结构的功能的流程图可能既有选择结构又有并列或者跳转、循环结构。二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。

（1）列出I/O分配表（2）绘制PLC外部硬件接线图（3）设计顺序功能图（4）编制PLC梯形图程序略。（5）调试运行程序①按任务要求组装机械手。②连接气压传动回路，并手动操作检查气路。③按照输入/输出分配表与PLC外部接线图，进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。④连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。⑤PLC接通电源。⑥打开PLC的电源开关，PLC置于STOP状态。⑦使用TIA博途软件编程。⑧下载程序至PLC。⑨PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑩按照控制要求操作实训台上的开关，观察实验现象，判断是否实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。三、知识拓展---使用“启保停”电路模式把顺序功能图转化成梯形图的编程方法

基本思路：

在梯形图程序中，只有前一步为活动步且转移条件成立时，才能进行步转移，且总是将代表前一步的位存储器的常开触点与转换条件对应的触点串联，作为后续步中间继电器得电的条件。当后续步被激活时，应将前一步关断，所以将代表后续步的中间继电器的常闭触点串联在前一步的电路中。例题5：如图所示为某组合机床的工作台动作示意图，初始状态时停在左极限位置，限位开关SQ3被压下。按下启动按钮SB，工作台的运动按照“快进－工进－快退－原位停止”的顺序工作。快进时电磁阀YV1和YV2同时通电，工进时YV2单独通电，快退时YV3通电。试用“启保停”电路模式编写流程图和PLC程序。（1）列出I/O分配表（2）设计顺序功能图（3）编制PLC梯形图程序思考与练习

1.顺序功能图的组成要素有哪些？何时可以执行某一步的动作？2.有3台电动机，要求启动时每隔8min依次启动一台，每台运行8小时自动停止。运行的过程中还可以用停止按钮将3台电动机同时停机，试画出顺序功能图，并编制其控制程序。任务六数据传送指令的使用任务描述

物料分拣设备在分拣过程中，如检测到连续出现2个塑料件时，则红色指示灯EL1闪烁，绿色指示灯EL2熄灭，系统不能进行分拣。此时按下停止按钮SB2，红灯不再闪烁，系统回到初始上电待机状态。试用数据传送指令设计PLC控制程序并调试运行。任务目标理解与掌握数据传送指令的功能及应用；能够根据控制要求用数据传送指令编制PLC程序；掌握变量存储器的功能及应用；了解比较指令的功能及应用；熟悉PLC在工业生产过程中的应用，能够用PLC系统解决生产实际问题。一、基础知识1．数据传送指令

数据传送指令用于将输入端（IN）的数据传送到输出端（OUT1），并转换为输出端OUT1指定的数据类型。MOVE为单个数据传送指令符号，输入参数IN和输出参数OUT1可以是除Bool外的所有的基本数据类型（DTL、Struct、Array等）。IN还可以是常数。单个数据传送指令的参数图示的常数与存储单元之间的传送，当I0.0接通时，对MB0～MB4进行清零，可采用数据传送指令，把数据0送入从MB0开始的四个字节MB0～MB4中，即双字MD0。图示的存储单元之间的传送，当I0.0接通时，把QB2中的一个字节数据传送到QB0中。例题1：用数据传送指令实现多盏灯的点亮和熄灭。要求：按下SB1按钮，1,3灯点亮，按下SB2按钮，2,4灯点亮，按下SB3按钮，四盏灯全部熄灭。例题2：按下I0.0～I0.4对应的按钮，用数码显示器显示0～4五个数字，字符对应见表，七段数码显示器接线见图。

PLC程序如图2．比较指令比较指令用来比较数据类型相同的两个数IN1和IN2的大小。相比较的两个数可以是I、Q、M、L、D存储区中的变量或常数。比较指令的运算符：等于“＝＝”；大于等于“>＝”；

小于等于“<＝”；大于“>”；小于“<”；

不等于“<>”。例题3：比较指令的应用，当定时器T1的当前值MD20大于等于300时，输出线圈Q0.1通电。例题4：用比较指令编写一个PLC程序：启动后，灯HL1先亮，0.5秒后，灯HL2亮、HL1熄灭，再过0.5秒后灯HL3亮、HL2熄灭，再过0.5秒后灯HL1亮、HL3熄灭，依次循环，按下停止按钮后，所有灯熄灭。输入输出分配表梯形图程序如图二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。

（1）列出I/O分配表（2）绘制PLC外部硬件接线图（3）编制PLC梯形图程序（4）调试运行程序①按照输入/输出分配表与外部接线图，进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。②连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。③PLC接通电源。④打开PLC的电源开关，PLC置于STOP状态。⑤使用TIA博途软件编程。⑥下载程序至PLC。⑦PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑧按照控制要求操作面板上的开关，观察实验现象，判断是否能够实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。三、知识拓展--数据块传送指令

1．全局数据块与数组

数据块传送指令用于传送数据块中的数组的多个元素。首先应生成全局数据块和数组。数组由相同数据类型的多个元素组成，数组元素的数据类型可以是所有的基本数据类型。添加数据块2．数据块传送指令（MOVE_BLK与UMOVE_BLK）

数据块传送（MOVE_BLK）指令又称为存储区移动指令，其将一个存储区（源区域）的数据传送到另一个存储区（目标区域）中。数据块传送指令的参数MOVE_BLK指令与UMOVE_BLK指令的应用如图。接通I0.3，MOVE_BLK与UMOVE_BLK指令被执行，MOV_BLK指令将数据块DB1中的数组source[0]-source[19]的0号元素开始的20个Int元素的值，复制到数据DB2中的数组array[0]-array[19]的0号元素开始的20个元素；DB1中的数组source[20]-source[39]被整块复制到DB2的array[20]-array[39]中。思考与练习

1．编写将VB200的数据送入定时器T39，作为T39的预置值的程序段。2．用数码显示器循环显示0～9之间的数字，间隔时间为0.5秒。3．按下列要求用比较指令编写一段程序，下载到PLC中调试运行。数控车床换刀程序中，将当前刀号代码（1～4）存储在MB4中；若刀架不在任何刀位，将0存储在MB4中。当I2.4有效时，若指令刀号MB3与当前刀号MB4不相等，Q0.3复位，刀架电动机正转。当刀架转到预定刀位时，当前刀号MB4与指令刀号MB3相等，Q0.3复位，刀架停止正转，同时Q0.4置位，刀架电动机开始反转，进行锁紧。延时4s后，反转停止，换刀结束。任务七移位指令的使用任务描述

PLC控制机械手将工件从工作台搬送到传送带上。上电时，机械手处在初始状态(上极限位置、左极限位置)，原位指示灯EL1亮。按下启动按钮SB1，机械手开始进行抓送工件的动作，返回原位后，再次循环运行。按下停止按钮SB2，机械手把工件放到传送带后返回初始位置停止。试采用移位指令设计PLC控制程序并调试运行。

任务目标理解左移和右移、循环左移和循环右移等指令的功能及应用；掌握用左移和右移、循环左移和循环右移等指令编程的方法；能够根据控制要求用移位指令编制一般PLC控制程序，正确安装接线与调试运行；掌握PLC在工业生产过程中的应用，学会使用PLC系统解决生产实际问题。一、基础知识1．左、右移位指令1）左、右移位的含义

该指令分为左移位和右移位指令。

左移1位时，相应的位都左移1位，最高位移除丢失，最低位补0。右移1位时，相应的位都右移1位，最低位移除丢失，最高位补0。2）移位指令的格式移位指令SHL和SHR将输入参数IN指定的存储单元的整个内容逐位左移或右移若干位，移位的位数用参数N来定义，移位的结果保存在输出参数OUT指定的地址。移位次数与移位数据的长度有关，如果所需要移位次数大于移位数据的位数，则超过的次数无效。

例如，字节左移时，若移位次数设定为10，则指令实际执行的结果是移位8次，而不是设定的10次。

3）移位指令的使用图示为字右移位指令程序，设VW20=0011010101101001,试分析执行程序后，VW20中的数值变化过程。本程序对VW20进行3次右移位，数值变化过程如表所示。例题1：

“河南机电”4盏彩灯分别接于Q0.1～Q0.4，SB1、SB2分别为启动和停止按钮。要求：按下SB1后，“河”先亮，以后每隔1秒逐次单个点亮一盏灯，最后一盏灯点亮后，第一盏灯又开始点亮，并如此循环；按下停止按钮，系统停止工作。试用移位指令编写上述程序。

1）输入输出地址分配梯形图程序

2．循环移位指令（1）循环移位的含义循环移位指令分为循环左移和循环右移指令。循环移位数据存储单元的移出端与另一端相连，最后被移出的位进入另一端空出来的位。循环左移1位时，相应的位都左移1位，最高位进入最低位；循环右移1位时，相应的位都右移1位，最低位进入最高位。（2）循环移位指令的格式

使能输入有效时，把输入数据IN循环左移或循环右移N位后，再将结果输出到OUT所指的存储单元中。执行指令后，ENO总是为“1”状态。（3）循环移位指令的使用

设QB0＝10100110，试分析执行程序后，QB0的数值变化过程。例题2：用寄存器移位指令编写例题1“河南机电”4盏彩灯顺次点亮的程序。要求：按下启动按钮后，4盏灯逐个点亮并保持，全亮后又逐个顺次熄灭，逐个点亮与熄灭间隔时间均为1秒，并如此循环工作。例题3：用移位指令编制图示喷泉状霓虹灯的PLC控制程序。要求：接通开关S，其指示灯按时间间隔0.5秒依次循环点亮：1→2→3→4→5→6→7→8→1→2、3、4→5、6、7、8→1、2、3、4、5、6、7、8；断开开关S，指示灯全部熄灭。PLC输入输出接口分配顺序功能图梯形图程序二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容

根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。（1）列出I/O分配表（2）画出系统工作的顺序功能图（3）绘制PLC外部硬件接线图（4）编制PLC梯形图程序（5）调试运行程序①按照输入/输出分配表与外部接线图，进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。②连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。③PLC接通电源。④打开PLC的电源开关，“RUN/STOP”置于STOP状态。⑤用TIA博途软件编程。⑥下载程序至PLC。⑦PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑧按照控制要求操作面板上的开关，观察实验现象，判断是否实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。思考与练习

1．用寄存器移位指令编制灯塔之光控制系统的程序，安装接线并调试运行。2．用寄存器移位指令编制图十字路口红绿灯控制系统的程序。3.如图，电镀生产线采用专用行车架，行车架上装有可升降的吊钩，行车和吊钩各有一台电动机拖动，行车进退和吊钩升降由限位开关控制，生产线定为三槽位，依次完成酸洗、电镀、清洗过程。系统的初始状态为：吊钩在下限位，行车在左限位。工作流程为：启动后，吊钩从原位由下向上移动，遇到上限位开关SQ4后，行车从左向右移动，到3号槽限位开关SQ3后（中间遇到1号槽限位开关SQ1和2号槽限位开关SQ2不响应）停止，吊钩下降，到下限位时停止，工件放入酸洗槽，10秒后，吊钩上升，到上限位时停止，5秒后，行车左行，在SQ2弹起时停止左行，吊钩下降，到下限位后停止，电镀20秒后，吊钩上升，到上限位停5秒，接着左行，在SQ1弹起时停止左行，吊钩下降，到下限位后停止，放入清水槽清洗10秒，之后吊钩上升，到上限位后停5秒，接着左行到左限位停止，1秒后下降至下限位。回到原位后，经过30秒，吊钩自动上升右行，按照工作流程一直循环下去。任意时刻按下停止按钮，吊钩完成当前循环，回到原位停止。各处限位开关分别为：上限位开关SQ4、下限位开关SQ5、左限位开关SQ6。用移位指令编制电镀生产线的PLC控制程序。任务八函数与函数块的使用任务描述

编制传送带上分拣物料的PLC控制程序。要求：（1）当工件放在位置1时，传感器2检测到传送带上有工件，电动机启动，传送带开始由左向右运行；无工件时，停止运行。设备正常工作时，绿色指示灯EL2长亮。（2）当工件到达位置2，被检测为金属件时，将被分拣到第一个出料斜槽中；如果不是金属件，而是塑料件，将被传送到位置3，分拣到第二个出料斜槽中。（3）如果分拣出的金属件达到6个，设备进行打包处理5秒，即所有传感器检测无效，不再进行分拣动作。之后自动进入下一个周期分拣工作。（4）在分拣过程中，如检测到连续出现2个塑料件时，则系统停机报警，即设备停止工作，红色指示灯EL1闪烁，系统不能进行检测和分拣。此时按下停止按钮SB2，红灯不再闪烁，系统回到初始上电待机状态。任务目标掌握函数与函数块指令的功能及应用；熟练应用PLC编程，掌握PLC在工业生产过程中的应用；能根据控制要求编写程序并正确安装接线、调试程序；能够根据生产实际要求，完成整个PLC控制系统。一、基础知识S7-1200的编程采用块的概念块类似于子程序的功能，它是将程序分解成独立的自成体系的各个部件这样更便于组成程序结构，便于项目分工；有利于程序的阅读和调试；由于程序块只在需要时才调用，可以减少CPU扫描的时间几个类似的项目只需要对同一个程序块作不多的修改就能适用，增加程序的可移植性1.函数与函数块的概念S7-1200用户程序由程序块和数据块组成程序块包括组织块（OB）、函数（FC，又称为功能）和函数块（FB，又称为功能块）数据块（DB）包括全局数据块和背景数据块。函数（FC）和函数块（FB）都是用户编写的程序块，它们包含完成特定任务的程序，用户可以将具有相同或相近控制过程的程序编写在FC或FB中，然后从另一个程序块（OB、FB或FC）调用。执行完FC和FB后，将执行结果返回给调用它的程序块。2.函数的编程与应用

在使用函数进行编程时，首先在TIAPortal软件中生成函数，并生成它的局部变量，然后进行函数程序的设计，最后在程序块中调用此函数的程序。（1）生成函数

下面以函数FC1对电动机M的长动控制程序为例，介绍生成函数的方法、步骤。

打开TIAPortal软件的项目视图，生成一个名为“长动控制”的新项目。

添加一型号为CPU1214C的PLC。

“添加新块”

新生成函数“长动控制[FC1]”（2）生成函数的局部变量在块接口区中生成局部变量。函数主要有以下5种局部变量：（1）Input（输入参数），用于接收调用它的程序块提供的输入数据。（2）Output（输出参数），用于将程序执行结果返回给调用它的程序块。（3）InOut（输入/输出参数），其初值由调用它的程序块提供，块执行完后将它的值返回给调用它的程序块。（4）Return（返回值），属于输出参数，其值返回给调用它的程序块，数据类型为Void，表示函数没有返回值，在调用函数FC时看不到它。（5）Temp（临时数据），暂时保存在局部堆栈中的数据，每次调用块之后，原有的临时数据可能被后续调用该函数的程序块的临时数据覆盖。下面生成上述电动机长动控制的函数局部变量。（3）编写函数FC1的程序FC1的控制要求如下：按下“启动按钮”，“交流接触器”通电，电动机启动运行，同时“工作指示灯”点亮；按下“停止按钮”，“交流接触器”断电，电动机停止运行，同时“工作指示灯”熄灭。

在FC1程序编辑器区中编写上述电动机长动控制的程序，并对其进行编译。（4）调用函数

在OB1中调用FC1，实现对电动机的长动控制。

在主程序OB1中设置PLC变量表。

输入输出地址分配如表。在OB1程序编辑器视窗中调用函数FC1时，将项目树中的FC1拖放到OB1程序区的左母线上，FC1函数呈现出方框的形式。若在FC1中不使用局部变量，而直接使用绝对地址或符号地址编程，则如同在主程序中编程一样。本任务若在FC1中未使用局部变量，则无形参，FC1程序如图所示。在OB1中调用FC1如图所示。例题1：在主程序OB1中调用函数FC1和FC2，实现对电动机M的点动和长动控制。其中FC1可实现电动机M的长动控制，FC2可实现电动机M的点动控制，用选择开关控制长动和点动。1）生成函数FC1及其局部变量，并进行函数程序的设计2）生成函数FC2及其局部变量，并进行函数程序的设计3）主程序OB1调用函数FC1、FC2

主程序OB1的PLC变量表中，输入输出地址分配如表。编程如图：主程序OB1中，选择开关SB3接通时，执行FC1函数，电动机实现长动控制；选择开关SB3断开时，执行FC2函数，电动机实现点动控制。3．函数块的编程与应用函数块FB是用户编写的有单独存储区（背景数据块）的程序块。函数块的输入、输出参数等局部变量用指定的背景数据块保存，函数块执行完后，背景数据块中的数据不会丢失。函数块的典型应用是执行不能在一个扫描周期结束的操作。用函数块编程与用函数编程的方法及步骤类似，即先在TIAPortal软件中生成函数块，并生成其局部变量，然后进行函数块程序的设计，最后在程序块中调用此函数块的程序。（1）生成函数块函数块FB的生成过程与函数FC类似。下面以函数FB1对电动机延时通电控制程序为例，介绍生成函数块的方法及步骤。生成一个名为“延时通电”的新项目。添加新设备CPU1214C的PLC。添加新块“延时通电[FB1]”。（2）生成函数块的局部变量与函