關(guān)鍵字：PLC、西門子、一鍵啟停、LAD

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基于7-200 SMART實(shí)現(xiàn)Modbus TCP通信
順序功能圖——（二）設(shè)計(jì)機(jī)組延時(shí)關(guān)機(jī)程序
基于S7-200 SMART實(shí)現(xiàn)MATLAB寫入與讀取PLC數(shù)據(jù)

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前言

提示：以下內(nèi)容均屬個(gè)人思考，本人也還是技術(shù)小白，如有出現(xiàn)紕漏，請各位大佬指出。：

一日在編寫PLC代碼時(shí)發(fā)現(xiàn)了早期在著名大學(xué)B站學(xué)習(xí)的一段例程——“一鍵啟停”，不過對于當(dāng)時(shí)的我來說這段程序看起來有點(diǎn)陌生，于是決定再學(xué)習(xí)鞏固一下基礎(chǔ)知識。經(jīng)過在網(wǎng)上尋找資源發(fā)現(xiàn)，大部分的示例都直接給出程序但缺少一點(diǎn)分析，有分析的又需要交費(fèi)，于是就有了這篇博客。

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提示：以下是本篇文章正文內(nèi)容，下面案例可供參考，且案例中被改進(jìn)程序與改進(jìn)程序是原理關(guān)聯(lián)，可能出現(xiàn)被改進(jìn)程序與改進(jìn)程序中變量名不同的情況

一、硬件與軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)：WIN11
編程軟件：STEP 7-MicroWIN SMART V2.8
編程語言：LAD
PLC：西門子——SIMATIC S7-200 SMART CPU ST60

二、基本的起保停電路`

1.普通線圈

普通線圈構(gòu)成的起保停LAD代碼如下：

 

圖1 普通線圈實(shí)現(xiàn)起保停

變量含義：
I0.0——啟動按鈕
I0.1——停止按鈕
Q0.0——電機(jī)
工作原理：
動作前電機(jī)還未得電
①按下啟動按鈕→常開觸點(diǎn)I0.0閉合+常閉觸點(diǎn)I0.1閉合→線圈Q0.0得電→電機(jī)啟動
②按鈕都無動作→常開觸點(diǎn)Q0.0閉合+常閉觸點(diǎn)I0.1閉合→線圈Q0.0得電→電機(jī)保持
③按下停止按鈕→常開觸點(diǎn)Q0.0閉合+常閉觸點(diǎn)I0.1斷開→線圈Q0.0失電→電機(jī)停止

以上程序中的I、Q寄存器如果換成M寄存器也可以使用如下LAD代碼：

 

圖2.1 普通線圈實(shí)現(xiàn)起保停

 

圖2.2 普通線圈實(shí)現(xiàn)起保停

其中由于M寄存器依靠鼠標(biāo)控制賦值，以人類的手速很難達(dá)到按鈕的效果，所以這里使用觸點(diǎn)＋上升沿識別的方式模擬按鈕
變量含義：
M0.0+上升沿——啟動按鈕
M0.1+上升沿——停止按鈕
M0.4——電機(jī)

 

圖3.1 SM0.0的含義

 

圖3.2 刪去SM0.0后的錯(cuò)誤信息

SM0.0在這里的作用是防止報(bào)錯(cuò)

2.置位/復(fù)位線圈

置位/復(fù)位線圈構(gòu)成的起保停LAD代碼如下：
 

圖4 置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)起保停

變量含義：
I0.0——啟動按鈕
I0.1——停止按鈕
Q0.0——電機(jī)
工作原理：
動作前電機(jī)還未得電
①按下啟動按鈕→常開觸點(diǎn)I0.0閉合+常閉觸點(diǎn)I0.1閉合→線圈Q0.0得電→電機(jī)啟動
②按鈕都無動作→常開觸點(diǎn)Q0.0閉合+常閉觸點(diǎn)I0.1閉合→線圈Q0.0得電→電機(jī)保持
③按下停止按鈕→常開觸點(diǎn)Q0.0閉合+常閉觸點(diǎn)I0.1斷開→線圈Q0.0失電→電機(jī)停止

以上程序中的I、Q寄存器如果換成M寄存器也可以使用如下LAD代碼：
 

圖5 置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)起保停

變量含義：
M0.0+上升沿——啟動按鈕
M0.1+上升沿——停止按鈕
M0.2——電機(jī)

提示：本節(jié)內(nèi)容如果覺得理解吃力的小伙伴，如果排除博主文筆不好的原因，可能需要自己去補(bǔ)一下PLC的相關(guān)知識。

三、一鍵啟停電路

首先讓我們思考一個(gè)問題，如何將兩個(gè)按鈕簡化為一個(gè)按鈕？
在基本的起保停電路中，我們利用不同的變量對應(yīng)兩個(gè)按鈕，如果只用一個(gè)變量代表按鈕，那么還必須有一個(gè)中間變量用于區(qū)分當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)，即“電機(jī)轉(zhuǎn)動”與“電機(jī)停止”。

1.基于置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_1

我們先從思路比較簡單的置位/復(fù)位線圈起保停電路開始做改動

 

圖6 置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_初步設(shè)想

變量含義：
M0.0+上升沿——按鈕
M0.7——電機(jī)

這樣的改動看似符合了我們的要求：
①電機(jī)停止+按鈕按下→常閉觸點(diǎn)M0.7閉合+常開觸點(diǎn)M0.0上升沿識別→M0.7置位
②電機(jī)運(yùn)行+按鈕按下→常開觸點(diǎn)M0.7閉合+常開觸點(diǎn)M0.0上升沿識別→M0.7復(fù)位

但實(shí)際運(yùn)行起來的結(jié)果不能說差強(qiáng)人意吧，只能說是相差甚遠(yuǎn)——不管如何按下按鈕電機(jī)都不會啟動。

上述問題的出現(xiàn)是由于我們對程序掃描的原理還不熟悉，博主認(rèn)為上述程序需要以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)電機(jī)停止，即M0.7未得電
①第一個(gè)線圈：電機(jī)停止+按鈕按下→常閉觸點(diǎn)M0.7閉合+常開觸點(diǎn)M0.0上升沿識別→M0.7置位
②第二個(gè)線圈：電機(jī)停止+按鈕按下+M0.7置位→常開觸點(diǎn)M0.7閉合+常開觸點(diǎn)M0.0上升沿識別→M0.7復(fù)位
在一個(gè)掃描周期中線圈復(fù)位又置位，但是注意這里變量的值會先暫存只有等所有程序都掃描完成后，才能將變量的值更新，這也是為什么我們發(fā)現(xiàn)實(shí)際變量并沒有變化！

知道了問題的原因，那就可以針對性的進(jìn)行改進(jìn)了。

已知不能直接讓代表電機(jī)的線圈M0.7直接與按鈕相連，博主這里采用增加一個(gè)中間變量的方式（已驗(yàn)證）：

 

圖7 置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_利用中間變量改進(jìn)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M0.7未得電
第一個(gè)線圈程序：M0.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M0.7閉合→M0.1線圈置位
第二個(gè)線圈程序：M0.0按鈕按下+常開觸點(diǎn)M0.7斷開→M0.1線圈不復(fù)位
第三個(gè)線圈程序：常開觸點(diǎn)M0.1閉合→M0.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M0.7已得電
第一個(gè)線圈程序：M0.0按鈕未按下+常閉觸點(diǎn)M0.7斷開→M0.1線圈不置位
第二個(gè)線圈程序：M0.0按鈕未按下+常開觸點(diǎn)M0.7閉合→M0.1線圈不復(fù)位
第三個(gè)線圈程序：常開觸點(diǎn)M0.1閉合→M0.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M0.7已得電
第一個(gè)線圈程序：M0.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M0.7斷開→M0.1線圈不置位
第二個(gè)線圈程序：M0.0按鈕按下+常開觸點(diǎn)M0.7閉合→M0.1線圈不復(fù)位
第三個(gè)線圈程序：常開觸點(diǎn)M0.1閉合→M0.7線圈得電

2.基于置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_2

如果小伙伴們能理解第一種的改進(jìn)，那么第二種會好理解很多。

重新梳理第一種的改進(jìn)：

首先，我們確定標(biāo)志位為電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)
而且，我們知道電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不能與電機(jī)輸出直接相連
所以，我們用一個(gè)中間變量作為按鈕輸出的一個(gè)中轉(zhuǎn)站控制電機(jī)輸出

思考一下：如果可以在按下按鈕的啟動電機(jī)時(shí)候屏蔽復(fù)位線圈，圖6的好像也可以解決問題。

基于上述思考，我們還可以針對圖6的問題進(jìn)行一下改進(jìn)：

 

圖8 置位/復(fù)位線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_另外一種改進(jìn)

變量含義：
M2.0+上升沿——按鈕
M2.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M2.7未得電
第一個(gè)線圈程序：M2.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M2.7閉合→M2.7線圈置位
第二個(gè)線圈程序：M2.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M2.7閉合→M2.1線圈得電
第三個(gè)線圈程序：M2.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M2.1斷開→M2.7線圈不復(fù)位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M2.7已得電
第一個(gè)線圈程序：M2.0按鈕未按下+常閉觸點(diǎn)M2.7斷開→M2.7線圈不置位
第二個(gè)線圈程序：M2.0按鈕未按下+常閉觸點(diǎn)M2.7斷開→M2.1線圈失電
第三個(gè)線圈程序：M2.0按鈕未按下+常閉觸點(diǎn)M2.1閉合+常開觸點(diǎn)M2.7閉合→M2.7線圈不復(fù)位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M2.7已得電
第一個(gè)線圈程序：M2.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M2.7斷開→M2.7線圈不置位
第二個(gè)線圈程序：M2.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M2.7斷開→M2.1線圈失電
第三個(gè)線圈程序：M2.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M2.1閉合+常開觸點(diǎn)M2.7閉合→M2.7線圈復(fù)位

3.基于普通線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_3

針對普通線圈實(shí)現(xiàn)的起保停，在改進(jìn)前我們先將圖2.2的電路進(jìn)行如下改進(jìn)：

 

圖9 圖2.2的改進(jìn)

圖9的改進(jìn)是基于停止按鈕的核心功能——斷開保持電路的電流，故只要斷開觸點(diǎn)在保持觸點(diǎn)與電機(jī)輸出之間都可以實(shí)現(xiàn)斷開功能

基于圖9的電路，增加標(biāo)志位：
 

圖10 普通線圈實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

變量含義：
M1.0+上升沿——按鈕
M1.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M1.7未得電
第一個(gè)線圈程序：M1.0按鈕按下→M1.1得電
第二個(gè)線圈程序：M1.1常開觸點(diǎn)閉合+M1.7常閉觸點(diǎn)閉合→M1.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M0.7已得電
第一個(gè)線圈程序：M1.0按鈕不按下→M1.1不得電
第二個(gè)線圈程序：M1.1常閉觸點(diǎn)閉合+M1.7常開觸點(diǎn)閉合→M1.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)M0.7已得電
第一個(gè)線圈程序：M1.0按鈕不按下→M1.1不得電
第二個(gè)線圈程序：M1.1常閉觸點(diǎn)閉合+M1.7常開觸點(diǎn)閉合→M1.7線圈得電

問題 ：有些小伙伴可能有疑惑，為什么之前兩種改進(jìn)增加的標(biāo)志位都是兩個(gè)，如圖8的常閉觸點(diǎn)M2.7與常開觸點(diǎn)M2.7，這個(gè)為什么是只在原來基礎(chǔ)上增加了一個(gè)常閉觸點(diǎn)M1.7？

解答：圖9中起保持作用的常開觸點(diǎn)Q0.0（同圖10的常開觸點(diǎn)M1.7）其實(shí)也有表示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的作用，故這里只需要添加一個(gè)常閉觸點(diǎn)M1.7

4.基于取反字節(jié)指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_4

以上三種改進(jìn)都是只用到了基礎(chǔ)的線圈和觸點(diǎn)，指令比較簡單但是邏輯上比較難以理解，后面五種改進(jìn)就屬于指令上比較復(fù)雜，但邏輯上簡單。

在介紹第四種改進(jìn)之前，小伙伴們需要了解取反字節(jié)指令
 

圖11 取反字節(jié)指令

該指令實(shí)現(xiàn)將輸入的數(shù)據(jù)按位取反的功能：

 

圖12 取反字節(jié)指令示例

基于上述指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停：
 

圖13 基于取反字節(jié)指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

變量含義：
M3.0+上升沿——按鈕
M3.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)3.7未得電
取反程序：M3.0按鈕按下→VB3取反
線圈程序：VB3=1→V3.0=1→M3.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)3.7已得電
取反程序：M3.0按鈕未按下→VB3不取反
線圈程序：VB3=1→V3.0=1→M3.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)3.7已得電
取反程序：M3.0按鈕按下→VB3取反
線圈程序：VB3=0→V3.0=0→M3.7線圈失電

5.基于異或字節(jié)指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_5

首先介紹異或字節(jié)指令：
 

圖14 異或字節(jié)指令

該指令實(shí)現(xiàn)將輸入的兩個(gè)數(shù)據(jù)按位取異或的功能：
 

圖15 異或字節(jié)指令示例

基于上述指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停：

 

圖16 基于異或字節(jié)指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

變量含義：
M4.0+上升沿——按鈕
M4.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)4.7未得電
異或程序：M4.0按鈕按下→VB4與1異或
線圈程序：VB4=1→V4.0=1→M4.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)4.7已得電
異或程序：M4.0按鈕按下→VB4不與1異或
線圈程序：VB4=1→V4.0=1→M4.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)4.7已得電
異或程序：M4.0按鈕按下→VB4與1異或
線圈程序：VB4=0→V4.0=0→M4.7線圈失電

6.基于置位優(yōu)先指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_6

首先介紹置位優(yōu)先指令：
 

圖17 置位優(yōu)先指令

該指令實(shí)現(xiàn)當(dāng)置位和復(fù)位指令沖突時(shí)優(yōu)先置位的功能：
 

圖18 置位優(yōu)先指令示例

基于上述指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停：

 

圖19 基于置位優(yōu)先指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

變量含義：
M5.0+上升沿——按鈕
M5.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)5.7未得電
置位優(yōu)先程序：M5.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M5.7閉合+置位優(yōu)先指令→M5.7置位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)5.7未得電
置位優(yōu)先程序：M5.0按鈕未按下+常開觸點(diǎn)M5.7閉合+置位優(yōu)先指令→M5.7不復(fù)位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)5.7已得電
置位優(yōu)先程序：M5.0按鈕按下+常開觸點(diǎn)M5.7閉合+置位優(yōu)先指令→M5.7復(fù)位

7.基于復(fù)位優(yōu)先指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_7

首先介紹復(fù)位優(yōu)先指令
 

圖20 復(fù)位優(yōu)先指令

該指令實(shí)現(xiàn)當(dāng)置位和復(fù)位指令沖突時(shí)優(yōu)先置位的功能：
 

圖21 復(fù)位優(yōu)先指令示例

基于上述指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停：
 

圖22 基于復(fù)位優(yōu)先指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

變量含義：
M6.0+上升沿——按鈕
M6.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)6.7未得電
置位優(yōu)先程序：M6.0按鈕按下+常閉觸點(diǎn)M6.7閉合+復(fù)位優(yōu)先指令→M6.7置位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)6.7未得電
置位優(yōu)先程序：M6.0按鈕未按下+常開觸點(diǎn)M6.7閉合+復(fù)位優(yōu)先指令→M6.7不復(fù)位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)6.7已得電
置位優(yōu)先程序：M6.0按鈕按下+常開觸點(diǎn)M6.7閉合+復(fù)位優(yōu)先指令→M6.7復(fù)位

8.基于計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停_8

首先介紹加計(jì)數(shù)指令：
 

圖23 加計(jì)數(shù)指令

該指令實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)與清零：
 

圖24 減計(jì)數(shù)指令示例

軟件自帶的幫助文檔中只有減計(jì)數(shù)器，不過原理都差不多。

基于上述指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停：

 

圖25.1 基于加計(jì)數(shù)指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

 

圖25.2 基于加計(jì)數(shù)指令實(shí)現(xiàn)一鍵啟停

變量含義：
M7.0+上升沿——按鈕
M7.7——電機(jī)

以線圈為單元進(jìn)行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)7.7未得電（C7=0）
計(jì)數(shù)程序：M7.0按鈕按下→C7=1
置位線圈：C7=1→M7.7置位
復(fù)位線圈：C7=1→M7.7不復(fù)位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)7.7已得電（C7=1）
計(jì)數(shù)程序：M7.0按鈕不按下→C7=1
置位線圈：C7=1→M7.7不置位
復(fù)位線圈：C7=1→M7.7不復(fù)位
當(dāng)前掃描周期開始時(shí)7.7未得電（C7=1）
計(jì)數(shù)程序：M7.0按鈕按下→C7=2→C7常開觸點(diǎn)閉合→置位C7→C7=0
置位線圈：C7=0→M7.7不置位
復(fù)位線圈：C7=0→M7.7復(fù)位

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總結(jié)

到這里博主總共在這里總結(jié)了我自己見過的八種一鍵啟停電路，并分享了自己的思考過程與原理分析，如果有錯(cuò)誤也請大佬們在評論區(qū)指正，

一點(diǎn)感想

警告：以下就是一些個(gè)人的直抒胸臆了
這應(yīng)該算是我寫的第一篇長文，分享自己在學(xué)習(xí)過程種的思考?xì)v程與想法。寫這篇的原因有以下：
①在學(xué)習(xí)的過程中也看到了網(wǎng)上的許多資料，雖然有許多靠譜的答案，但總感覺不明白原理就感覺不是很暢快，如果以上思路是正確的希望能幫到一些同樣有困擾的小伙伴，如果不正確也希望能幫助大家思考；
②本科與研究生偏向理論的研究讓我在工作中遇到了很多問題，向老前輩們請教的時(shí)候總想問點(diǎn)為什么，但是迎來的大多是略帶不屑與不耐煩的回復(fù)，希望能我的思路和答案可以幫助到大家，而不是獲得“冷嘲熱諷”的回答；
③許多問題在我看來可以直接獲取思路與答案進(jìn)行快速學(xué)習(xí)，希望我的問題與答案能幫助部分小伙伴減少在準(zhǔn)備工作上花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)而將大部分精力花在真正重要或者困難的部分；
④自己的一點(diǎn)小私心，在幫助他人的過程中獲得一點(diǎn)自我滿足 記錄一下自己的思考，方便之后忘記了回來看看。