西门子6ES7223-1BL22-0XA8详细资料

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优力PLC UN系列PLC的20条基本逻辑指令。

取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）

（1）LD（取指令） 一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点开始的逻辑行都用此指令。

（2）LDI（取反指令） 一个常闭触点与左母线连接指令，每一个以常闭触点开始的逻辑行都用此指令。

（3）LDP（取上升沿指令）  与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在位元件的上升沿（由OFF→ON）时接通一个扫描周期。

（4）LDF（取下降沿指令）  与左母线连接的常闭触点的下降沿检测指令。

（5）OUT（输出指令） 对线圈进行驱动的指令，也称为输出指令。

取指令与输出指令的使用说明：

1）LD、LDI指令既可用于输入左母线相连的触点，也可与ANB、ORB指令配合实现块逻辑运算；

2）LDP、LDF指令仅在对应元件有效时维持一个扫描周期的接通。图1中，当M1有一个下降沿时，则Y3只有一个扫描周期为ON。

3）LD、LDI、LDP、LDF指令的目标元件为X 、Y 、M 、T、C、S；

4）OUT指令可以连续使用若干次（相当于线圈并联），对于定时器和计数器，在OUT指令之后应设置常数K或数据寄存器。

5）OUT指令目标元件为Y、M、T、C和S，但不能用于X。

触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）

（1）AND（与指令）  一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。

（2）ANI（与反指令）  一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运算。

（3）ANDP 上升沿检测串联连接指令。

（4）ANDF 下降沿检测串联连接指令。

触点串联指令的使用的使用说明：

1）AND、ANI、ANDP、ANDF都指是单个触点串联连接的指令，串联次数没有限制，可反复使用。

2）AND、ANI、ANDP、ANDF的目标元元件为X、Y、M、T、C和S。

3）OUT M101指令之后通过T1的触点去驱动Y4称为连续输出。

触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）

（1）OR（或指令） 用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。

（2）ORI（或非指令） 用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。

（3）ORP 上升沿检测并联连接指令。

（4）ORF 下降沿检测并联连接指令。

触点并联指令的使用说明：

1）OR、ORI、ORP、ORF指令都是指单个触点的并联，并联触点的左端接到LD、LDI、LDP或LPF处，右端与条指令对应触点的右端相连。触点并联指令连续使用的次数不限；

2）OR、ORI、ORP、ORF指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。

块操作指令（ORB / ANB）

（1）ORB（块或指令）  用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联。

ORB指令的使用说明：

1）几个串联电路块并联连接时，每个串联电路块开始时应该用LD或LDI指令；

2）有多个电路块并联回路，如对每个电路块使用ORB指令，则并联的电路块数量没有限制；

3）ORB指令也可以连续使用，但这种程序写法不使用，LD或LDI指令的使用次数不得过8次，也就是ORB只能连续使用8次以下。

（2）ANB（块与指令）  用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联。ANB指令的使用说明：

1）并联电路块串联连接时，并联电路块的开始均用LD或LDI指令；

2）多个并联回路块连接按顺序和的回路串联时，ANB指令的使用次数没有限制。也可连续使用ANB，但与ORB一样，使用次数在8次以下。

置位与复位指令（SET/RST）

（1）SET（置位指令） 它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。

（2）RST（复位指令） 使被操作的目标元件复位并保持清零状态。

SET、RST指令的使用如图6所示。当X0常开接通时，Y0变为ON状态并一直保持该状态，即使X0断开Y0的ON状态仍维持不变；只有当X1的常开闭合时，Y0才变为OFF状态并保持，即使X1常开断开，Y0也仍为OFF状态。

SET 、RST指令的使用说明：

1）SET指令的目标元件为Y、M、S，RST指令的目标元件为Y、M、S、T、C、D、V 、Z。RST指令常被用来对D、Z、V的内容清零，还用来复位积算定时器和计数器。

2）对于同一目标元件，SET、RST可多次使用，顺序也可随意，但后执行者有效。

微分指令（PLS/PLF）

（1）PLS（上升沿微分指令） 在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

（2）PLF（下降沿微分指令） 在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

利用微分指令检测到信号的边沿，通过置位和复位命令控制Y0的状态。

PLS、PLF指令的使用说明：

1）PLS、PLF指令的目标元件为Y和M；

2）使用PLS时，仅在驱动输入为ON后的一个扫描周期内目标元件ON，如图3-21所示，M0仅在X0的常开触点由断到通时的一个扫描周期内为ON；使用PLF指令时只是利用输入信号的下降沿驱动，其它与PLS相同。

主控指令（MC/MCR）

（1）MC（主控指令） 用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面。

（2）MCR（主控复位指令） 它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。

在编程时常会出现这样的情况，多个线圈同时受一个或一组触点控制，如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多存储单元，使用主控指令就可以解决这一问题。MC、MCR指令的使用如图8所示，利用MC N0 M100实现左母线右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下，其中N0表示嵌套等级，在无嵌套结构中N0的使用次数无限制；利用MCR N0恢复到原左母线状态。如果X0断开则会跳过MC、MCR之间的指令向下执行。

MC、MCR指令的使用说明：

1）MC、MCR指令的目标元件为Y和M，但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步，MCR占2个程序步；

2）主控触点在梯形图中与一般触点垂直（如图3-22中的M100）。主控触点是与左母线相连的常开触点，是控制一组电路的总开关。与主控触点相连的触点用LD或LDI指令。

3）MC指令的输入触点断开时，在MC和MCR之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非积算定时器和计数器，用OUT指令驱动的元件将复位，22中当X0断开，Y0和Y1即变为OFF。

4）在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数多为8级，编号按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7顺序增大，每级的返回用对应的MCR指令，从编号大的嵌套级开始复位。

堆栈指令（MPS/MRD/MPP）

堆栈指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重输出电路，为编程带来便利。在FX系列PLC中有11个存储单元，它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。

（1）MPS（进栈指令） 将运算结果送入栈存储器的段，同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。

（2）MRD（读栈指令） 将栈存储器的段数据（后进栈的数据）读出且该数据继续保存在栈存储器的段，栈内的数据不发生移动。

（3）MPP（出栈指令） 将栈存储器的段数据（后进栈的数据）读出且该数据从栈中消失，同时将栈中其它数据依次上移。

堆栈指令的使用说明：

1）堆栈指令没有目标元件；

2）MPS和MPP配对使用；

3）由于栈存储单元只有11个，所以栈的层次多11层。

逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END）

（1）INV（反指令） 执行该指令后将原来的运算结果取反。反指令的使用如图10所示，如果X0断开，则Y0为ON，否则Y0为OFF。使用时应注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那样与母线连接，也不能象指令表中的OR、ORI、ORP、ORF指令那样单使用。

 （2）NOP（空操作指令） 不执行操作，但占一个程序步。执行NOP时并不做任何事，有时可用NOP指令短接某些触点或用NOP指令将不要的指令覆盖。当PLC执行了用户存储器操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。

（3）END（结束指令） 表示程序结束。若程序的后不写END指令，则PLC不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的步执行到后一步；若有END指令，当扫描到END时，则结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序划分若干段，在确定程序段无误后，依次删除END指令，直至调试结束。

FX系列PLC的步进指令

1．步进指令（STL/RET）

步进指令是专为顺序控制而设计的指令。在工业控制领域许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便实现又便于阅读修改。

FX2N中有两条步进指令：STL（步进触点指令）和RET（步进返回指令）。

STL和RET指令只有与状态器S配合才能具有步进功能。如STL S200表示状态常开触点，称为STL触点，它在梯形图中的符号为-|| ||- ，它没有常闭触点。我们用每个状态器S记录一个工步，例STL S200有效（为ON），则进入S200表示的一步（类似于本步的总开关），开始执行本阶段该做的工作，并判断进入下一步的条件是否满足。一旦结束本步信号为ON，则关断S200进入下一步，如S201步。RET指令是用来复位STL指令的。执行RET后将重回母线，退出步进状态。

2．状态转移图

一个顺序控制过程可分为若干个阶段，也称为步或状态，每个状态都有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就将实现转换，即由上一个状态转换到下一个状态执行。我们常用状态转移图（功能表图）描述这种顺序控制过程。，用状态器S记录每个状态，X为转换条件。如当X1为ON时，则系统由S20状态转为S21状态。

状态转移图中的每一步包含三个内容：本步驱动的内容，转移条件及指令的转换目标。如图1中S20步驱动Y0，当X1有效为ON时，则系统由S20状态转为S21状态，X1即为转换条件，转换的目标为S21步。

3．步进指令的使用说明

1）STL触点是与左侧母线相连的常开触点，某STL触点接通，则对应的状态为活动步；

2）与STL触点相连的触点应用LD或LDI指令，只有执行完RET后才返回左侧母线；

3）STL触点可直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈；

4）由于PLC只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出（顺控程序在不同的步可多次驱动同圈）；

5) STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ指令；

6)在中断程序和子程序内，不能使用STL指令。

一、选择合适的网络

对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络是很重要的，甚至有人提出了“网络就是控制器”的概念。，网络是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求来选择网络的形式，这在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；另外，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。一个实时系统的性能可从时间、性和应用对象三个方面来衡量。

二、掌握PLC扫描原理

与其它控制设备比较，PLC重要的特征是“扫描”。PLC上电后，自动重复执行程序扫描和I/O扫描，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中相应的单元内，输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。在用户程序执行阶段，PLC按由上而下、先左后右的顺序依次地扫描程序（梯形图），根据逻辑运算的结果，刷新RAM存储区或I/O映象区对应单元的状态。在输出刷新阶段，根据I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，这时，才是PLC 的真正输出。可见，采用PLC程序控制的过程和结果与继电器逻辑回路是有区别的，特别是涉及到梯级的次序、脉冲信号的捕捉等，与PLC的扫描原理是密切相关的。实践中，大量的程序问题均源于此，常常会出现不可思议的。因此，设计PLC程序，精通PLC的基本原理。

三、力求结构化程序设计

提高程序的质量，提高编程效率，使程序具有良好的可读性、性、可维护性以及良好的结构，是每位程序设计者的目标。IEC61131-3是电工(IEC)于1999年推出的用于工业控制领域的标准化编程语言，具有开放性、可移植性、结构化编程和结构化数据、检错和纠错能力强等特点，适用于PLC编程。采用结构化程序设计，便于构造程序(尤其是复杂的程序)、多人设计，调试以及软件管理。虽然软件工程的思想已被绝大部分程序员所接受，但要将这种思想转化为软件开发过程中的自觉行为却不是一件很容易的事。

四、重视抗干扰措施

自动化系统应用于恶劣的工业现场，抗干扰措施尤为重要。实践中，经常出现由于干扰导致调试失败甚至设备损坏的事例。自动化系统的干扰，有以下3类来源：

1)空间辐射干扰；

2)系统外部线路，包括电源线、信号线、接地系统等引入的干扰；

3)系统内部电磁辐射及线路干扰。

五、针对这些干扰，在工程实施中要考虑以下措施：

1)在系统结构设计与设备选型时，充分考虑环境适应性和电磁兼容性；

2) 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰；

3)合理选择和敷设电缆、电线；

4)硬件上采取隔离装置或滤波装置；

5)软件上采取提高性的措施，如数字滤波、定时校正参考点电位、信息冗余等；

6)正确选择接地方式，一般采用一点接地和串联一点接地。

PLC除了用于开关量控制、定时、计数的基本指令外，还有大量的应用指令，有的plc的应用指令多达数百条。

      对于应用指令，初学者非常困惑，不知道哪些指令重要、哪些指令常用，应该怎样学习它们。这些指令可以分为下面几种类型：

      1．属于几乎所有计算机语言都有的指令，例如数据的传送、比较、移位、循环、数学运算、字逻辑运算、数据类型转换等指令。

      这类指令非常重要，它们与计算机的基础知识（例如数制、数据类型、寻址方式等）有关，应通过例子和实验了解这些指令的基本功能。学好一种型号的plc的这类指令，再学别的plc的同类指令就很容易了。

      2．与顺序控制程序有关的指令。这类指令中，fx的stl指令设计得，用stl指令设计的梯形图与顺序功能图之间有明确的对应关系，因此易于理解和使用，设计的程序比其他方法设计的短，可以节约大量的设计时间。

      s7-200的scr（顺序控制继电器）指令和欧姆龙的步指令（step/snxt）也用于编写顺序控制程序。

      建议在学习这类指令之前，学习顺序功能图（见作者编写的plc教材）。

      3．与plc的应用有关的指令，例如与pid控制、运动控制、高速输入/高速输出、通信有关的指令，这些指令也很重要。某些指令需要学习有关的专门知识，才能正确的理解和使用它们。

      4．与plc特定的硬件、软件有关的指令，例如读写特殊模块和模拟电位器的指令，s7-300/400读取数据块长度和编号的指令等。

      5．与某些特定的工程应用有关的指令。例如fx的凸轮顺控指令和旋转工作台控制指令。

      学习应用指令时，可以按指令的分类浏览所学的plc有哪些应用指令，它们用来干什么，便于在需要的时候能找到手册或帮助中的指令说明。初学时没有必要花大量的时间去了解应用指令的详细使用方法，没有必要记硬背它们。是了解指令的基本功能。

      可以采用需要什么学什么的方法，学习读程序、编程序时遇到的和需要使用的指令，没有用到的指令暂时不管它。在阅读或编写程序时如果遇到不常用的指令，可以通过编程手册了解它们的详细使用方法。

      如果编程软件有指令的在线帮助，选中指令列表或程序中的某条指令，按一下f1键，就可以看到该指令的大量细节，例如指令各参数的数据类型、可用的存储区、参数的意义，指令的功能和应用实例、指令的执行对状态字或有关标志位的影响等。

      与学外语不能只靠背单词，应主要通过阅读和会话来学习一样，要学好plc的应用指令，也离不开实践。一定要在读程序和编程序的过程中学习应用指令。

      有的指令实际上少使用，它们属于“休眠”的指令，学习的时候可以不管它们。万一在读程序时遇到它们，可以通过指令的在线帮助或查手册来了解它们。

PLC的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的换会带来不必要的损失。 （1）电源模块故障 

一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，换整个电源。“5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。“BATT”变色灯是后备电源指示灯，正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该换后备电池，手册规定两到三年换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要换整个模块。 

（2）I/O模块故障 

输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中改相应的地址。但要注意，程序较大是查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是换输入模块还是换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是不允许的。 

（3）CPU模块故障 

通用型S5PLC的CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性大，因为换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。 

检修实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪烁后常亮，断电复位后故障依旧，换CPU模块后运行正常。在进行芯片级维修时换了CPU但故障灯仍然不停闪烁，至到换了通信借口板后功能才恢复正常。

  1.引言

伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。通常的控制方式有三种：

①通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制；

②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和性来控制电机的转速和方向；

③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。

简单、方便的实现对伺服电机转速的控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为的控制。

    2.控制系统电路

控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外。还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。

具体控制方案：触摸屏是人机对话接口，初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。

表1直接实测数值表 输入值 整形数值 实际转速 

500 500 70 

2000 2000 360 

4000 4000 750 

6000 6000 1145 

由表1可看出，输入值和实际转速相差甚远，而的办法是通过运算将输入值转换成能对应上实际转速的整形数值。但是还要找到转速和转速对应的数值。通过实验发现，对应关系如表2所示

PLC的模拟量输出和伺服电机转速输出都是线性的，可以根据表2的数据列出直线方程组，计算出输入值和整形数值之间的关系。

2711＝500×a+b

30854＝600×a+b

解得：a=5117；b=152

设实际转速为x，整形数值为y；那么关系方程为：

y=5117×x+152

通过PLC。实现则需妻用到数字运算指令；

运算后，将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作(由于输出口不接受双字数据；所以仅传字数据，VB2232即可)。

这样．就基本上完成了从对话框输入速度值，经过PLC运算后输出模拟量。伺服控制器接收到模拟量驱动伺服电机，伺服电机的转速等于输入速度值的过程。通过经过实际检验，测得输入值、整形数值、实际转速如表3。

表2   实测对应数值表 整形数值  实际转速  

2711  500  

30854  6000  

表3运算后的实测数值表 输入值  运算后数值  实际转速  

500  2711  500  

1000  5269  999  

2000  10386  1998  

3000  15503  3000  

4000  20620  4002  

5000  25737  5001  

6000  30854  6000  

方案中的伺服电机，设计工作转速范围为500～6000RPM，精度要求为±3RPM。

3.控制过程

在触摸屏中设置一个对话框，可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的变量数据(如VW310)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该数值相同的速度。

PLC输出的模拟量是0～10V，对应的数据是0～32000；而伺服电机的输入模拟量是0～l0V。对应的转速是0-6500 RPM。由于这些数值都是理论上的，并且终希望得到的还是输入值对应上转速即可。因此，模拟量作为中间环节仅做参考。需要考虑的还是输入值、数据和实际转速。经过直接实测，测试数据如表1所示。

    4.结束语

本文提出了一种利用西门子200系列PLC所配备的模拟量输出模块，控制伺服电机的方法，方法简单，易于实现，且能够满足转速精度为±3 RPM的工作要求。