西门子模块6ES350-1AH03-0AE0介绍说明

西门子模块6ES350-1AH03-0AE0介绍说明

PLC数值的基本知识

UN列PLC内部采用32bit作为处理器，其工作原理与其他的计算机设备是相似的。所有的CPU处理器采用的都是二进制码作为内部处理数据的格式，“数据”在计算机内部是以“信号电平”的方式进行处理的，其中信号电平只有“低”或“高”两个状态，分别对应于二进制数的“0”或“1”，信号电路中不容易出现误判，可确保处理结果的正确性。

二进制数

“二进制”用于计算机计算则是简捷方便的进制，对于1位数的计算有：

0＋0＝0；0＋1＝1；1＋0＝1；1＋1＝10（有进位，此时需用2个位来表示）这些计算只需用典型的“与”、“或”、“非”逻辑电路就可组合完成运算了。 

当需要处理的数值比较大时，就需用多个二进制位来表示，位数越多，可表示的数值越大，现在常用的CPU位(bit)数有：

位数

 可一次处理的大数值

 应用说明

4bit

 15

 消费类简单产品中还有使用，已很少

8bit

 255

 如8051，常用于简单的控制系统中

16bit

 65,535

 如808x，工业控制中使用，使用较少

32bit

 4,294,967,295

 如ARM，目前广泛应用于工控、消费类产品

64bit

 709551615

 通用计算机中使用

位数少的CPU，并非不能处理大的数值，只不过需要多次运算，有时还需要编程人员熟悉算法。就像大车一次可以搬运的货物，用小车就需要往返多次才能搬完，车越小，需要的次数越多，耗时也越多。

UN系列PLC元件中，常用的数据宽度是1Word（即16bit）；部分计数器为2Word（32bit）。对于16bit 的无符号数据，用2进制表示的大值为1111,1111,1111,1111，换算为十进制就是65,535。

PLC数值的基本知识

BCD码

符合人们阅读习惯的数字格式是十进制，在人们监控或设置工作参数时，往往需要采用十进制格式进行数据显示，而计算机内部使用的是HEX格式，故需采用一种底层为每4个二进制位组成一个数字位，而每个数字位只能为十进制数的0～9，由此组成的数值，这种格式数字在存储器中的编码称为BCD码(Binary-Coded Decimal)。

在PLC内部，原理上用4位二进制数代表1位十进制数，在每一位BCD码中，不存在HEX格式中的A~F。对于一个8bit宽度的寄存器单元，能存储的大BCD数只能是99，因此将HEX格式转换为BCD码后，会占用大的存储空间。

PLC内部总是按HEX格式进行数据计算的，在驱动非智能的显示设备（如数码管）显示数据之前，往往需要将PLC内部的十六进制（HEX）格式数据先转换为BCD码，然后进行显示输出；将用户以十进制方式设置的参数存入PLC内存之前，则往往需要将该BCD码转换为十六进制（HEX）格式。

UN系列PLC内部提供了HEX与BCD两种格式相互转换的命令，在需要进行显示输出，或设置开关读取的时候，执行该格式转换指令。

人们在电脑显示器上看到的十进制读数，都是经过了计算机自动作BCD转换后才显示的；监控时修改的参数，则是电脑软件作了HEX转换后写入的，人为干预而已。

有符号数与无符号数

PLC内部的数据可以进行四则运算，运算结果可能产生负数，这样的计算结果就产生了“有符号数”，事实上UN系列PLC内部的寄存器D、32bit 计数器C的数据、所有四则和函数运算指令都可按“有符号数”进行运算操作。

16bit的D寄存器中位（bit15）便用于代表值的符号，因此D寄存器值的取值范围是-32,768～32,767。当用双字（32bit，2 个连续的D 寄存器）表示一个数据时，用位（bit31）代表值的符号，因此D寄存器值的取值范围是-2,147,483,648～2,147,483,647。符号位如下图：

当符号位为0时，表示为正数，故1Word的正数是大值为HEX格式的H7FFF，即32767；2Word 的正数是大值为HEX格式的H7FFFFFFF，即2,147,483,647。

当符号位为1时表示负数，是其数值的补码，其的计算方法是“先将有符号数逐位取反，然后再加1”，例如HEX格式的HFFFF，其＝H0000+1＝1，即“HFFFF”代表-1；又例如HEX格式的H8000，其＝H7FFF+1＝32768，即有符号数H8000代表-32768，是1Word寄存器小的负值。同理，2Word的小负值为有符号数H80000000，即-2,147,483,648。

进行数值比较大的加减运算时，要注意符号的处理，尤其是出现进位或借位操作时，要进行“借位标志”、“进位标志”的判断及相应处理，否则可能导致计算出错。

无符号数，即没有符号位，默认都为正数，对于1Word的寄存器，其取值范围是0～65535，有些计时、计数的应用场合，就只有正数，需按无符号数处理，在作加减运算时，需要防止计算溢出，导致计算错误。

当进行逻辑运算时（如“逻辑与”、“逻辑或”等运算指令），操作数是当无符号数进行处理的，符号位（bit15）与其它位同等参与逻辑运算。

浮点数

浮点数在PLC（或计算机）中用以近似表示任意实数，具体格式是由一个整数或数（即尾数）乘以某个基数（计算机中通常是2）的整数次幂，这种表示方法类似于基数为10的科学记数法。

一个浮点数可用m×b^e来表示。其中m为尾数，形如±d.ddd...dd；b 为基数；e为指数。例如966536217用十进制浮点数表示就可为9.665×108,因尾数有四舍五入，精度有下降。但可以看到，使用浮点数可表示大范围的数值。

由此可以看出，在计算机中表示一个浮点数，其结构如下：

     尾数部分（小数）

 阶码部分（整数）

数符±

 尾数m

 阶符±

 阶码e

在PLC或计算机内使用的浮点数，都采用了标准的格式，为了计算的方便，仪表都采用二进制浮点数格式。一个浮点数占用32bit的存储器单元。实际使用浮点数时，并不需要用户对浮点格式有特别的了解，计算机会对输入的实数自动作标准格式化处理。

浮点计算是指浮点数参与的运算，这种运算通常伴随着因为无法表示而进行的近似或舍入。在PLC中有模拟量信号处理和运算时，可能用到浮点数。有一些文本显示器或触摸屏中要用来设定小数时也需要对其进行浮点运算。

在三相异步电动机的星/三角换接启动控制实验区完成本实验

注意：（本实验只能在实验台上完成），由于电机正反转换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果电弧还未熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。用PLC来控制电机则可避免这一问题。

实验目的

1、 掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。

2、  学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。

实验要求

合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。

三相异步电动机星/三角换接启动控制的实验面板图：图6-3-1所示

三相异步电动机的星/三角换接启动控制面板

上图下框中的SS、ST、FR分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2；将KM1、KM2、KM3分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3；COM端与主机的1L端相连；本实验区的+24V端与主机的L+端相连。KM1、KM2、KM3的动作用发光二管来模拟。

实验装置已将三个CJ0-10接触器的触点引出至面板上。学生可按图示的粗线，用实验连接导线连接。380V电压已引至三相开关SQ的U、V、W端。A、B、C、X、Y、Z与三相异步电动机（400W）的相应六个接线柱相连。将三相闸开关拨向“开”位置，三相380V电即引至U/、V/、W/三端。

注意：接通电源之前，将三相异步电动机的星/三角换接启动实验模块的开关置于“关”位置（开关往下扳）。因为一旦接通三相电，只要开关置于“开”位置（开关往上扳），这一实验模块中的U、V、W端就已得电。所以，请在连好实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身。

四、编制梯形图并写出程序

实验参考程序表6-3-1所示

步序 指  令 步序 指  令 

0 LD    I0.0 10 LD    T47 

1 O     M10.0 11 AN    T37 

2 AN    I0.1     停止 12 AN    Q0.2 

3 AN    I0.2     过载保护 13 =     Q0.3         KM3吸合 

4 =     M10.0 14 LD    T37 

5 =     Q0.1      KM1吸合 15 TON   T38, +5 

6 LD    M10.0 16 LD    T38 

7 TON   T37, +60  延时6S 17 AN    Q0.3 

8 LD    M10.0 18 =     Q0.2         KM2吸合 

9 TON   T47, +10  延时1S     

五、动作过程分析

启动：按启动按钮SS，I0.0的动合触点闭合，M10.0线圈得电，M10.0的动合触点闭合，Q0.1线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1秒后Q0.3线圈得电，即接触器KM3的线圈得电，电动机作星形连接启动；同时定时器线圈T37得电，当启动时间累计达6秒时，T37的动断触点断开，Q0.3失电，接触器KM3断电，触头释放，与此同时T37的动合触点闭合，T38得电，经0.5秒后，T38动合触点闭合，Q0.2线圈得电，电动机接成三角形，启动完毕。定时器T1的作用使KM3断开0.5秒后KM2才得电，避免电源短路。

停车：按停止按钮ST，I0.1的动断触点断开，M10.0、T37失电；M10.0、T37的动合触点断开，Q0.1、Q0.3失电。KM1、KM3断电，电动机作自由停车运行。

过载保护：当电动机过载时，I0.2的动断触点断开，Q0.1、Q0.3失电，电动机也停车。按一下按钮FR，可模拟过载，观察运行结果

六、   实验设备

1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置一台

2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

4、锁紧导线若干