全自动洗衣机控制系统
学院：理工学院 年级：2013 专业：电子信息工程 姓名:肖苗 学号：20132121087
2016年3月 22日
指导老师：谢汝生老师
目录
一 PLC概述..................................................... 3
二 PLC的基本结构及分类..................................................... 3 三 PLC特点及应用领域..................................................... 四 PLC工作原理.....................................................8 五 PLC汇编语言.....................................................11
六 S7-200 PLC编程元件及指令系统介绍..........................................11 七 全自动洗衣机控制过程与用.......................................15 1 模型介绍及控制过程分析 2 I/O接口资源分配及I/O接口电路 3 顺序功能图
4 梯形图程序编制方法及程序 5 梯形图对应的指令程序
6 程序调试过程、控制效果分析及控制
八 总结………………………………………………………………………………….19 九 参考文献..................................................... ………………………………19
6
PLC控制运
摘要
可编程序控制器（Programmable Logic Controller, PLC），PLC的应用广泛、功能强大、使用方便、已经广泛的应用在各种机器设备和生产过程自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用中也得到迅速的发展。PLC主要有CPU模块、输入模块、输出模块、和编程软件组成。CPU模块主要由微处理器和存储器组成。PLC的程序分为操作系统和用户程序。I/O模块的作用： 信号传递，电平转换，噪声隔离。PLC的工作原理，电磁继电器工作状态，线圈得电状态，产生磁场，衔铁受力，常开闭合，常闭触点断开，线圈失电状态，磁场消失，衔铁在拉力弹簧作用下复位，常开触点断开，常触点接通。起保停电路，这是一个非常重要电路。PLC的特点:编程方法简单易学 功能强性价比高 可靠性高，抗干扰能力强 硬件配套齐全，用户使用方便 系统设计安装调试工作量少 体积小，能耗低，易于集成 维修工作量少，维修方便，适应性强。故障可分为 永久性故障（硬件的损坏）
关键词：PLC CPU I/O模块 电磁继电器指令集 梯形图程序
Automatic washing machine control system
Abstract
Programmable Logic Controller, PLC,PLC application widely, powerful, easy to use, has been widely used in various kinds of machinery, equipment and production process automatic control system, PLC in other areas, such as civil and home automation applications also get rapid development.The PLC CPU module, input module, output module, and the programming software.CPU module is mainly composed of the microprocessor and memory.The PLC program is divided into the operating system and user program.The role of the I/O modules: signal transmission, level conversion, noise isolation.Working principle of PLC, electromagnetic relay working status, coil electricity state, creating a magnetic field and the armature stress, closed normally open, normally closed off contact, coil of a state, the magnetic field disappeared, armature under the effect of torsion spring reset, normally open contacts disconnect, often contact through.Guaranteed power road, this is a very important circuit.Features: PLC programming method in easy function strong cost-effective high reliability, strong anti-jamming capability Hardware complete, the user easy to use system design and installation debugging less workload Small volume, low energy consumption, ease of integration less maintenance workload, convenient maintenance, strong adaptability.Failure can be divided into permanent failure damage (hardware)
Keywords: PLC ,CPU, I/O module, electromagnetic relay ladder, diagram program ,instruction set.
（一）PLC的概述
现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用中也得到了迅速的发展。PLC仍然处于不断的发展之中，其功能不断增强，更为开放，它不但是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位。PLC应用面之广、普及程度之高，是其他计算机控制设备不可比拟的。PLC主要有CPU模块、输入模块、输出模块、和编程软件组成。
（二）PLC的基本结构及分类
PLC的基本结构：PLC主要由CPU模块，输入模块，输出模块，编程软
件组成（如图1-1）。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊任务。
可编程序控制器电源模块按 钮选择开关限位开关电 源接触器电磁阀指示灯电源输入模块CPU模块输出模块现场输入信号 编程器被控负载
图1-1 PLC控制系统示意图
1、 CPU模块
CPU模块主要由微处理器和存储器组成在PLC控制系中CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出；存储器用来存储程序和数据。S7-200将CPU模块简称为CPU。
PLC的程序分为操作系统和用户程序。程序系统使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计规定的各种工作。操作系统由PLC生产厂家设计并固化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序有用户设计，它使PLC能完成用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以字节（Byte,B）为单位。
2、 I/O模块
输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块，它相当于人的眼，耳，手，脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号。开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流或电压信号。
输出模块将PLC处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备。模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行机构。
I/O模块的作用： 信号传递，电平转换，噪声隔离 I/O模块的外部接线方式 ① 汇点式：各I/O电路共用一个公共接地端，各输入点或输出点共用一个电源。该接线方式适用于输入端或输出端供电完全相同的场合。
② 分组式：将I/O点分为若干组，每组的I/O电路有一个公共点，它们共用一个电源。各组之间是分隔开来的，可以分别使用不同的电源。常用于输出模块多种供电的场合。
③ 分隔式：各I/O点之间相互隔离，每个I/O点都可以使用单独的电源。常见于I/O点数极少的输出模块的多种供电负载的输出接口接线。
3、 编程软件
使用S7-200的编辑软件STEP 7-Micro/WIN,可以在计算机屏幕上直接生和编辑梯形图或指令表程序，程序被编译后下载到PLC中的程序上载到计算机，还可以用STEP 7-Micro/WIN监控PLC.一般用USB/PPI编程电缆实现编程计算机与PLC的通信。
4、电源
PLC使用AC 220V电源或24V电源。内部开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器（例如接近开关）提供DC24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供 PLC的分类：PLC的程序分为操作系统和用户程序。 PLC的物理存储器：（1）随机存取存储器 RAM 既可以读也可以写 （2）只读存储器 ROM 只能读不能改
（3）可以电擦除可编程的只读存储器 EEPROM 闪存 整体式PLC又分为基本单元和扩展单元两种。 模块式PLC
由框架和模块用搭积木的方式组成系统，模块插在模块插座上，后者焊在框架的总线连接板上，主要用于大中型PLC和部分小型PLC。
CPU模块、开关量I/O模块、电源模块、模拟量I/O模块和其它特殊的功能模块等在结构上相互独立，用户可根据具体的应用要求，选用合适的模 块，安装在固定的机架上或导轨上，构成一个完整的PLC控制系统。
PLC厂家备有不同槽数的框架供用户选用，如果一个框架容纳不下所选用的模块，可以增设一个或数个扩展框架，各框架之间用I/O扩展电缆连接。 不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能模块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。
基本单元：它有CPU模块和I/O模块电源模块，是一台完整的PLC，可以单独使用。
扩展单元：内部只有I/O模块和电源，主要用于扩展基本单元上的I/O点数，不能单独使用。
基本单元和扩展单元之间用扁平电缆连接。
RAM：随机存储器，存储用户程序和临时数据，易失性， 断电信息丢失。存储用户程序时，需后备电池
E2PROM：只读存储器，非易失性，断电保持，存储系统程序 PROM：可电擦除可编程只读存储器，非易失性，断电保持，写入时间比RAM慢，多用来存储用户程序和需长时间保存的重要数据
EPROM：可擦除可编程只读存储器，非易失性，断电保持，需用专用设备写入，比RAM速度慢。信号擦除需用紫外灯照射数小时，使用不方便，趋于淘汰PLC用户程序存储器一般有固定容量，若需要，可以使用存储器扩展模块添加。
按I/O点数分类（一） • 超小型PLC
I/O点数小于64点，内存容量在256Byt-1KB • 小型PLC
I/O点数在65-128点，内存容量在1-3.6KB。
小型及超小型PLC在结构上一般是一体化整体式的，主要用于中等容量的开关量控制具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制、通讯等功能。 • 中型PLC
I/O点数在129-512点，内存容量在3.6-13KB
除具有超小型和小型PLC的功能外，还增加了数据处理能力，适用于小规模的综合控制系统。
按I/O点数分类（二） • 大型PLC
I/O点数在513-896点，内存在13KB以上 • 超大型PLC
I/O点数在896点以上，内存在13KB以上
大型和超大型PLC除具有中小型PLC的功能外，增加了编程终端的处理能力和通讯能力，适用于多级自动控制和大型分散控制系统。
（三） PLC特点及应用领域 PLC的特点
（1）编程方法简单易学
程序结构使用企业中电气技术人员熟悉并易于掌握的梯形图语言。电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，程序控制过程形象直观，使用的指令数量少，易学易懂，易于为熟悉梯形图控制电路的电气技术人员学习和掌握。 （2）功能强、性价比高
一台小型PLC内部有成百上千个可供用户使用的编程元件（如存储器、 定时器、计数器等），有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器控制系统相比，具有很高的性价比。PLC可以通过通信联网，组成DCS集散控制系统，实现分散控制，集中管理。 （3）硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 用户不必自己设计制作硬件装置，只需确定PLC的硬件配置和设计外部接线图即可。
PLC的安装接线方便，一般用接线端子连接外部接线。
PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。 PLC的硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
（4）可靠性高，抗干扰能力强
可靠性是自动控制系统稳定工作的重要指标。是用户选择自动控制装置的首要条件。
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。
PLC用软件代替了继电器系统中容易出现故障的大量触点和接线，外部仅剩下输入和输出相关的少量硬件元件，接线大量减少，因触点接触不良的故障大为减少。
（1） 系统的设计，安装，调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电气控制系统中大量的中间继电器，时间继电 器，计数器等器件，使控制柜的设计，安装，接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规 律，很容易掌握。
PLC用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场统调过程中发现问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多
（2） 维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装 置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信
息迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速排除故障。 （3） 体积小，能耗低
复杂的控制系统使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器， 因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2-1/10。
PLC的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以节省大量的配线和附 件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积缩小，可以节省大量费用。
PLC的应用领域
（1） 数字量逻辑控制
这是PLC最基本最广泛的应用。其输入输出均为开关量信号，控制过程与 继电器控制系统最为接近，控制成本低廉，可靠性极高。可以用于单台设备，也可用于自动生产线，还可用于民用或家庭场合。 （2）运动控制
使用专用的运动控制模块，实现直线运动、圆周运动等场合的位置、速度等过程控制，广泛应用于各种机械的加工场合。 （3）闭环过程控制
通过PLC的模拟量A/D、D/A模块，可以完成模拟量和数字量之间的相互转换，实现对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的PID（比例－积分－微分）闭环过程控制。广泛应用于塑料加工、锅炉控制等设备控制。 （4）数据处理
现代PLC具有数学运算、数据传输、数据转换、排序、查表等功能，可能实现数据采集、分析和处理，大大增强了PLC自动控制系统的功能。 （5）通信联网
经通讯端口，可以实现PLC之间、PLC与其它智能设备（如计算机、变频器、数控装置等）之间通信，组成功能强大的“分散控制、集中管理”的分布式自动控制系统（DCS系统），为现代工业自动化生产提供强有力的控制支持。
（四）PLC工作原理
• PLC通电后，需要对硬件和软件进行初始化
• 为使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不只是执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或切换到STOP状态。这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
• PLC在RUN工作模式下，采用周期性循环扫描、分时操作的工作方式，不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。
• 除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，PLC还要完成内部处理、通信服务等工作。
传统的工业自动控制系统
——电磁继电器控制电磁继电器基本结构及工作原理 电磁继电器工作状态 ：
u线圈得电状态 产生磁场，衔铁受力，常开触点闭合，常闭触点断开 u线圈失电状
态 磁场消失，衔铁
在拉力弹簧作用下复位，常开触点断开，常闭触点接通。 1、 用触点和线圈实现逻辑运算
例：交流接触器控制异步电动机
起动-保持-停止电路 • KM ―接触器（大功率继电器或电磁阀）
• •
SB1―启动按钮 SB2―停止按钮
M ―三相电动机 逻辑表达式：KM=(SB1+KM) • SB2 起动-保持-停止电路的工作原理：
继电器的线圈通电时，其常开触点接通，常闭触点断开；线圈断电后，其常开触点断开，常闭触点闭合。 按下启动按钮SB1，它的常开触点接通，电流经过SB1的常开触点和停止按钮SB2的常闭触点，经过交流接触器KM的线圈。接触器的衔铁被吸合，使主电路中KM的3对常开触点闭合。异步电动机M的三相电源接通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的辅助敞开触点同时接通，放开启动按钮后，SB1的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2的常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁”和“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。
在电动机运行时按下停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM得线圈失电，KM的主触点断开，一部异步电动机的三相电源被切断，电动机停止运行，同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。当停止按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后， KM的线圈仍然失电，电动机继续保持运行停止状态。图中给出了有关的信号波形图，高电平表示“1”，低电平表示“0”。
•
PLC的操作模式
1.操作模式
有两种基本的工作状态: RUN / STOP, 通过模式开关进行选择
运行状态通过面板上的LED指示灯显示 RUN模式：
CPU通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。“RUN” LED亮。 STOP模式：
CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件信息下载到PLC。 2.用模式开关改变操作模式
• CPU模块上的模式开关在STOP位置时，将停止用户程序的运行 • 在RUN位置时，将启动用户程序的运行
• 模式开关在STOP或TERM（Terminal，终端）位置时，电源通电后CPU自动进入STOP模式
• 在RUN位置时，电源通电后自动进入RUN模式。 3.用STEP7-Micro/WIN编程软件改变操作模式 PLC - PLC之间建立起通信连接后，若模式开关在RUN或TERM位置, 可用编程软件中的命令改变CPU的工作模式。 4.在程序中改变操作模式
在程序中插入STOP指令，可以使CPU由RUN模式进入STOP模式。
3、PLC的扫描工作方式
PLC通电后，需要对硬件和软件进行初始化为使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务（见图1-2）。这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。每次循环的时间称为扫描周期。在RUN模式，扫描周期由下面五个阶段组成。
图1-2扫描过程
（1） 读取输入（输入采样） （2） 执行用户程序 （3） 通信处理
（4） CPU自诊断测试
（5） 改写输出（输出刷新） （6） 中断程序的处理 （7） 立即I/O处理 （8） 扫描周期
（五）PLC汇编语言
与个人计算机相比，PLC的硬件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的。各个厂家的PLC的编程语言和指令系统的功能和表达方式也各不相同，互不兼容。IEC（国际电工委员会）是为了电子技术的所有领域制定全球标准的世界组织。IEC于1994年5月公布了PLC标准(IEC 61131)。其中的第三部分（IEC61131-3）是PLC的编程语言标准。IEC 61131-3是世界上第一个，也是至今为止唯一的工业控制系统的编程语言标准。
目前已有越来越多的PLC生产厂家提供了符合IEC 61131-3标准的产品。IEC 61131-3已经成为各种工控产品事实上的软件标准。
IEC 61131-3详细说明了句法、语义、和下述5种编程语言（如图1-3）
(1) 顺序功能图(Sequential Function Chart)； 顺序功能图 (2) 梯形图(Ladder Diagram)；
(3) 功能块图(Function Block Diagram)； (4) 指令表(Instruction List)； (5) 结构文本(Structured Text)。 功能模块 指令表 梯形图
图1-3 顺序功能图、梯形图和功能块图是图形边城语言，指令表和结构文本是文字语言。
结构文本 （六）S7-200 PLC编程元件及指令系统介绍
编程原件及指令系统包括以下几部分： 6.1位逻辑指令
指令是程序的最小独立单位，用户程序由若干条顺序排列的指令构成的。一条指令由一个操作码和一个操作数组成，操作数由标识符和参数组成。
PLC中的指令按功能分为两大类：
（1）位逻辑指令：用于顺序控制程序设计
（2）功能指令：用于编制特殊程序，如高速I/O处理、数据传输和处理、计数器特殊用法、算术运算和模拟运算等。
PLC指令按用途分为四大类：
（1）作用于触点的指令：如LD、A、AN、O、ON （2）作用于线圈的指令：如 =、S、R、
（3）数据处理指令：如MOVB、SLB、ADD、MUL等。
（4）独立使用的指令：如OLD、ALD、NOT、EU、ED、END 等。（后面无需操作数，可独立使用。）
与指令操作相关的三种内部寄存器：
（1） I/O状态表：RAM中存放I/O接口的状态，供用户程序执行时使用。 （2）结果寄存器（R）：位于栈顶，用于存贮逻辑运算的结果。 （3）堆栈（S）：用于梯形图中电路块的串、并联时的情况。在这种情况下，应先将一组触点（电路块）的结果求出后，暂存取来，再求出另一组触点的结果，然后将两个结果作串并联处理。故需要有一组先进后出的堆栈。 6.2 触点指令
1.堆栈：
S7-200有一个9层堆栈，栈顶（结果寄存器R）用来存储逻辑运算的结果，下面的8层用来存放运算的中间结果.数据按“先进后出”的原则存放。
漏底堆栈：当栈满时，栈底内容会自动溢出丢失，空出栈顶供新的信息入栈。
2.标准触点指令：
常开触点对应的存储地址位为1状态时，该软继电器线圈得电，该触点闭合。常开触点的连接指令有：
（1）LD：用于梯形图中起始常开触点的连接，即将指令指定的常开触点（存储位）状态值取进栈顶，栈中值顺序下移一层，最底层数据溢出丢失。
（2）A（AND）：用于单个常开触点与其它触点的串联连接，即读出该存储器状态后与栈顶值相“与”，其结果存入栈顶。
（3）O（OR）：用于单个常开触点与其它触点的并联连接，即读出该存储器状态后与栈顶值相“或”，其结果存入栈顶。
常闭触点对应的存储地址位为0状态时，该软继电器线圈失电，该触点
闭合。
*常闭触点的连接指令有：
（1）LDN：用于梯形图电路的起始常闭触点的连接，即将指令指定的存储位状态取反后载入栈顶，栈中值顺序下移一层，最底层数据溢出丢失。
（2）AN（AND NOT）：用于单个常闭触点与其它触点的串联连接；即读出该存储器状态后取反，再与栈顶值相与，得到的结果存入栈顶。
（3）ON（OR NOT）：用于单个常闭触点与其它触点的并联连接；即读出该存储器状态后取反，再与栈顶值相或，得到的结果存入栈顶。
注：上述触点串并联指令只能将单个触点与别的触点串联或并联。要将由若干个触点组成的串并联电路块与其它电路进行连接，则需要使用块连接指令。
3．栈装载或(OLD， Or Load) 指令——电路块并联连接
（1）两个以上触点串联连接而成的电路块称为“串联电路块”。 （2）将串联电路块并联时要使用装载或(OLD) 指令。 （3）电路块的起始触点要使用 LD或LDN指令。
注：OLD指令实现的操作： 取出栈顶第一层和第二层的数据进行“或”
操作，得到的结果再存入栈顶。执行完后，栈深度减1。OLD指令单独使用，不需要操作数（地址），相当于需要并联的两块电路右侧的一段垂直连线。
4．栈装载与(ALD， And Load) 指令——电路块串联连接
（1）两个以上触点并联连接而成的电路块称为“并联电路块”。 （2）将并联电路块串联时要使用装载与(ALD) 指令。 （3）电路块的起始触点要使用 LD或LDN指令。
注：ALD指令实现的操作： 取出栈顶第一层和第二层的数据进行“与” 操作，得到的结果再存入栈顶。执行完后，栈深度减1。ALD指令单独使用，不需要操作数（地址），相当于需要串联的两块电路之间的一段水平连线。
5．其它堆栈操作指令
（1）逻辑入栈（Logic Push， LPS）指令：复制栈顶值并将其压入下一层，栈中原来的数据依次向下一层推移，栈低值被推出丢失（漏底堆栈）。
（2）逻辑读栈（Logic Read， LRD）指令：将栈中第二层数据复制到栈顶。第2~9层的数据不变，但原栈顶值丢失。
（3）逻辑出栈（Logic Pop， LPP）指令：使栈中各层的数据向上移动一层，第二层数据成为栈顶值，栈顶原来的数据丢失。
（4）装载堆栈（Load Stack， n=1~8， LDS n）指令：复制栈内第n层的数据到栈顶，栈中原来的数据依次下移一层，栈底值被推出丢失。 6．立即触点 立即（Immediate）触点指令只能用于输入量I。 立即读入物理输入点的值，但是并不更新该物理输入点对应的过程映像输入寄存器。 6.3 输出类指令与其他指令 1．输出指令（＝）
输出指令与线圈对应，当驱动线圈的逻辑电路接通时，线圈流过
“能流” ，对应的映像寄存器（即软继电器）为1, 反之则为0。执行输出指令时， 使用栈顶值驱动输出指令指定的线圈。 输出类指令应放在梯形图程序的最右边。
2．立即输出指令（＝ I）
执行立即输出指令时，将栈顶值立即写入指定的物理输出位和对 应的输出过程映像寄存器。该指令只能用于输出位（Q）。 3．置位与复位指令
S（Set） ——置位指令 S bit， N (N=1~255)
R（Reset） ——复位指令 R bit， N (N=1~255)
执行S/R指令时，从指定的位地址开始的N个连续的位地址都被置 位或复位。
S/R指令有记忆和保持功能。
若用于对定时器和计数器复位，则将清除定时器和计数器的当前值，它们
的位状态变为0。
4．立即置位与复位指令
SI(Set Immediate) ——立即置位指令 SI bit， N (N=1~255) RI(Reset Immediate) ——立即复位指令 RI bit， N (N=1~255)
执行SI/RI指令时，从指定的位地址开始的N个连续的位地址将立即被置位或复位。该指令只能用于输出量（Q），新值被同时写入对应的物理输出点和输出映像寄存器。
5． RS触发器
RS触发器基本功能与R/S指令相同。
*置位优先（SR）触发器：当置位信号S1和复位信号R同时为1时，输出信号OUT为1；
* 复位优先（RS）触发器：当置位信号S和复位信号R1同时为1时，输出信号OUT为0。 6. 其它指令
（1）取反指令（NOT）
取反（NOT）触点将存放在栈顶的值（左边电路的逻辑运算结果）取反，所得结果再存入栈顶。该指令改变能流输入状态，指令单独使用，没有操作数。 （2）跳变触点指令——上升沿/下降沿检测指令(正负跳变指令)正跳变触点指令(EU——Edge Up) 检测到每一次正跳变(触点的输入信号由 0到1，即脉冲信号上升沿) 时，触点接通一个扫描周期。对于正跳变指令，一旦发现有正跳变发生(由0到1) ，该栈顶值被置1，否则置0。
*负跳变触点指令(ED——Edge Down) 检测到每一次负跳变(触点的输入信号由 1到0，即脉冲信号下降沿) 时，触点接通一个扫描周期。对于负跳变指令，一旦发现有负跳变发生(由1到0) ，该栈顶值被置1，否则置0。 注：上述两条指令均独立使用，不需要操作数。 触点符号中的“P”表示正跳变（Positive Transition） 触点符号中的“N”表示负跳变（Negative Transition）。 （3）空操作指令
空操作指令（NOP N）执行空操作，只是占用执行程序的机器指 令周期，不影响程序的执行结果，其中的操作数N=0~255，用于定义空操作次数。 6.4定时器与计数器指令 6.4.1 定时器指令
1.定时器的分辨率：有1ms，10ms，100ms三种。 2．断开延时定时器指令
接通延时定时器(TON) 在使能输入端(IN) 的输入电路接通时开始定时。当前值和设定值均为16位有符号整数(INT) 。当前值大于等于预置时间 (PT—Preset Time) 端指定的设定值(1~32767) 时，定时器位变为ON，梯形图中该定时器的常开触点接通，常闭触点断开。(达到设定值后，当前值仍继续增大，直到最大值32767)输入电路断开时，定时器自动复位，当前值被清零，定时器位变为OFF。 CPU第一次扫描时，定时器被清零。 TON和TOF不能共享相同的定时器号。可以用复位指令复位定时器。在第一个扫描周期非保持型定时器TON和TOF被自动复位，当前值和定时器位均被清零。 3．保持型接通延时定时器(Retentive On-Delay Timer， TONR)
当输入电路接通时开始定时，输入电路断开时，当前值保持不变。当前值大
于等于PT端的设定值时，定时器位变为ON。（达到设定值后，当前值仍继续增大，直到最大值32767）。可以用 TONR来累计输入电路接通的若干个时间间隔。只能用复位指令(R) 来复位TONR。在第一个扫描周期，所有的定时器位被清零。可以在系统块中设置TONR的当前值是否有断电保持功能。 6.4.2 计数器指令
1. 加计数器（CTU——Count Up）
当复位端（R）断开（无复位信号）时，加计数器对来自计数输入端（CU）的脉冲信号上升沿进行计数，直至计数最大值32767。当前值大于等于设定值PV时，计数器位被置1。当复位输入R为ON或执行复位指令时，计数器被复位，计数器位变为OFF，当前值被清零。计数器编号范围为C0~C255。不同类型的计数器不能使用相同编号。
2．减计数器（CTD——Count Down）
在装载输入LD的上升沿，计数器位被复位为OFF，预设值PV被装入当前值寄存器。在减计数脉冲输入信号CD的上升沿，从预设值开始，当前值减1，减至0时，停止计数，计数器位被置位为ON。 3. 加减计数器（CTUD）
在加计数输入脉冲CU的上升沿，计数器的当前值加1，在减计数输入脉冲的上升沿，计数器的当前值减1。当前值大于等于设定值PV时，计数器被置位。若复位输入R为ON，或对计数器执行复位操作时，计数器被复位。
（七）全自动洗衣机控制过程与PLC控制运用
1、模型介绍介绍及控制过程分析
启动时， 首先进水， 到高位时停止进水， 开始洗涤。 正转洗涤15S，
暂停3S后反转洗涤15S， 暂停3S后再正转洗涤， 如此反复30次。 洗涤结束后开始排水， 当水位下降到低水位时， 进行脱水（同时排水） ， 脱水时间为10S。 这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。经过3次上述大循环后（第2、 3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警10S后结束全部过程，自动停机。 2、I/O接口资源分配及I/O接口电路 2.1 I/O接口资源分配情况
根据全自动洗衣机的设计模型和我们现有的PLC设备资源，我们对模型所需要的I/O资源进行了如下分配：
（1）输入控制：主要有启动按钮I0.0开关，高水位限位开关I0.1，低水位限位开关I0.2，并且在启动注水后一小段时间后为接通状态：
（2）输出控制：主要有洗衣机进水状态Q0.0，洗衣机洗涤时的正转状态Q0.1，洗衣机洗涤时的反转状态Q0.2，洗衣机的排水状态Q0.3，洗衣机脱水状态Q0.4，洗衣机洗完后的报警状态Q0.5；
2.2 I/O接口电路设计如图所示
3、顺序功能图
4、梯形图程序编制方法及程序
顺序功能图绘制完成后，可以根据系统的顺序功能设计PLC的梯形图程序，即采用顺序功能图的编程方式完成用户程序的设计任务，采用这种编程有不同的编程方法，其中使用置位复位指令（RS指令）的顺序控制梯形图设计方法。采
用这种编程方式完成全自动洗衣机控制过程PLC梯形图程序的编程，等到的梯形图程序，如图所示：
5、梯形图对应的指令程序：
6、程序调试过程、控制效果分析及控制结果
利用S7_200编程软件，将自己的梯形图程序输入到软件当中，进行编译，可以看到无错误无警告，然后将电脑与PLC设备用电缆连接，将波动开关与PLC设备用导线连接，设置电脑与设备的连接参数。将PLC设备设置在STOP模式，然后将程序下载到PLC设备当中，启用RUN模式，我们波动开关可以看到输出指示灯的变化。
当我们按下启动按钮I0.0时，进水状态灯Q0.0亮起，当按下高水位限位开关I0.1时，Q0.0灭，Q0.1亮起则表示开始洗涤正转，15S后Q0.1灭，3S后,Q0.2亮起则表示电机反转洗涤，15S后Q0.2灭，3S后又重复上述过程30次；当30次完成后，Q0.3亮起表示正在排水，波动低水位限位开关I0.2，则Q0.3，Q0.4，Q0.1同时亮起，进入脱水过程，然后重复总的过程3次，3次完成后，Q0.5亮起表示完成洗涤，报警提示。整个执行过程中，现象都很准确，整个洗衣过程得到了很好的体现。
（八）总结
在这次实验中，我们学到了许多有用的知识，实验的设计到编程，再到调试过程，更加提高了我们的动手能力。我们知道PLC是一种可靠性高，使用方便，功能强大的自动控制设备，所以我们本次的设计就是利用PLC来控制和设计全自动洗衣机。本文就是以全自动洗衣机的设计实例给大家介绍了PLC的基本概念，控制指令，设计编程方法，比如：梯形图设计等等。当然在设计过程当中也会遇到许多的问题，比如说，在设计时，我们会发现洗衣机是用同一个电机控制的 ，当我们是用一个状态来表示一个电机呢，还是用多个呢，还有那些地方设计的不合理啊，修复BUG等等问题，但最后我们都利用所学知识一一解决了，完成了这次合理设计，实现了全自动洗衣机的功能。我们有这样的成果，当然要感谢我们的指导老师，谢汝生老师的精心指导，在他的教学指导下，我们掌握了PLC的控制方法和设计方法等多方面知识。我们将不骄不躁继续努力做到更好！
（九）参考文献
【1】廖常初 主编《S7-200 PLC编程及应用》第二版机械工业出版社2013.10 【2】谢汝生 编《PLC实验教学指导书》云南大学，200.1
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