關(guān)鍵字：PLC、西門子、一鍵啟停、LAD

系列文章目錄

基于7-200 SMART實現(xiàn)Modbus TCP通信
順序功能圖——（二）設(shè)計機組延時關(guān)機程序
基于S7-200 SMART實現(xiàn)MATLAB寫入與讀取PLC數(shù)據(jù)

前言

提示：以下內(nèi)容均屬個人思考，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)時的我來說這段程序看起來有點陌生，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分析，有分析的又需要交費，于是就有了這篇博客。

提示：以下是本篇文章正文內(nèi)容，下面案例可供參考，且案例中被改進程序與改進程序是原理關(guān)聯(lián)，可能出現(xiàn)被改進程序與改進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：

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

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：

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到按鈕的效果，所以這里使用觸點＋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

SM0.0在這里的作用是防止報錯

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：
 

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

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：
 

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

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

1.基于置位/復(fù)位線圈實現(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

變量含義：
M0.0+上升沿——按鈕
M0.7——電機

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

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

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行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時電機停止，即M0.7未得電
①第一個線圈：電機停止+按鈕按下→常閉觸點M0.7閉合+常開觸點M0.0上升沿識別→M0.7置位
②第二個線圈：電機停止+按鈕按下+M0.7置位→常開觸點M0.7閉合+常開觸點M0.0上升沿識別→M0.7復(fù)位
在一個掃描周期中線圈復(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行改進了。

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

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

2.基于置位/復(fù)位線圈實現(xiàn)一鍵啟停_2

如果小伙伴們能理解第一種的改進，那么第二種會好理解很多。

重新梳理第一種的改進：

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

思考一下：如果可以在按下按鈕的啟動電機時候屏蔽復(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的問題進行一下改進：

變量含義：
M2.0+上升沿——按鈕
M2.7——電機

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

3.基于普通線圈實現(xiàn)一鍵啟停_3

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

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

基于圖9的電路，增加標(biāo)志位：
 

變量含義：
M1.0+上升沿——按鈕
M1.7——電機

以線圈為單元進行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時M1.7未得電
第一個線圈程序：M1.0按鈕按下→M1.1得電
第二個線圈程序：M1.1常開觸點閉合+M1.7常閉觸點閉合→M1.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時M0.7已得電
第一個線圈程序：M1.0按鈕不按下→M1.1不得電
第二個線圈程序：M1.1常閉觸點閉合+M1.7常開觸點閉合→M1.7線圈得電
當(dāng)前掃描周期開始時M0.7已得電
第一個線圈程序：M1.0按鈕不按下→M1.1不得電
第二個線圈程序：M1.1常閉觸點閉合+M1.7常開觸點閉合→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增加的標(biāo)志位都是兩個，如圖8的常閉觸點M2.7與常開觸點M2.7，這個為什么是只在原來基礎(chǔ)上增加了一個常閉觸點M1.7？

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

4.基于取反字節(jié)指令實現(xiàn)一鍵啟停_4

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

在介紹第四種改進之前，小伙伴們需要了解取反字節(jié)指令
 

該指令實現(xiàn)將輸入的數(shù)據(jù)按位取反的功能：

基于上述指令實現(xiàn)一鍵啟停：
 

變量含義：
M3.0+上升沿——按鈕
M3.7——電機

以線圈為單元進行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時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)指令實現(xiàn)一鍵啟停_5

首先介紹異或字節(jié)指令：
 

該指令實現(xiàn)將輸入的兩個數(shù)據(jù)按位取異或的功能：
 

基于上述指令實現(xiàn)一鍵啟停：

變量含義：
M4.0+上升沿——按鈕
M4.7——電機

以線圈為單元進行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時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)先指令實現(xiàn)一鍵啟停_6

首先介紹置位優(yōu)先指令：
 

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

基于上述指令實現(xiàn)一鍵啟停：

變量含義：
M5.0+上升沿——按鈕
M5.7——電機

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

7.基于復(fù)位優(yōu)先指令實現(xiàn)一鍵啟停_7

首先介紹復(fù)位優(yōu)先指令
 

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

基于上述指令實現(xiàn)一鍵啟停：
 

變量含義：
M6.0+上升沿——按鈕
M6.7——電機

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

8.基于計數(shù)器指令實現(xiàn)一鍵啟停_8

首先介紹加計數(shù)指令：
 

該指令實現(xiàn)計數(shù)與清零：
 

軟件自帶的幫助文檔中只有減計數(shù)器，不過原理都差不多。

基于上述指令實現(xiàn)一鍵啟停：

變量含義：
M7.0+上升沿——按鈕
M7.7——電機

以線圈為單元進行分析：
當(dāng)前掃描周期開始時7.7未得電（C7=0）
計數(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7.7已得電（C7=1）
計數(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7.7未得電（C7=1）
計數(shù)程序：M7.0按鈕按下→C7=2→C7常開觸點閉合→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

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，如果有錯誤也請大佬們在評論區(qū)指正，

一點感想

警告：以下就是一些個人的直抒胸臆了
這應(yīng)該算是我寫的第一篇長文，分享自己在學(xué)習(xí)過程種的思考歷程與想法。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候總想問點為什么，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)備工作上花費的時間，進而將大部分精力花在真正重要或者困難的部分；
④自己的一點小私心，在幫助他人的過程中獲得一點自我滿足 記錄一下自己的思考，方便之后忘記了回來看看。