《电气控制与PLC》图文课件-第五章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,2,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,可编程序控制器指令是,PLC,的编程语言，用户通过编写指令码，由编译系统编译成机器码后，加载到可编程序控制器的用户程序存储器中，由监控程序去执行它，从而实现复杂的控制操控。可编程序控制器语言指令是由各类工程人员所熟悉的工程语言直接转化过来的，便于记忆，易于编程。,S7-200 PLC,编程指令结构,3,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1,基本逻辑指令,5.1.1,基本位操作指令,基本逻辑指令在语句表语言中是指对位存储单元的简单逻辑运算，在梯形图中是指对触点的简单连接和对标准线圈的输出。,一般来说，语句表语言更适合于熟悉可编程序控制器和逻辑编程方面有经验的编程人员。用这种语言可以编写出用梯形图或功能框图无法实现的程序。选择语句表时进行位运算要考虑主机的内部存储结构。,4,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,（,1,）,LD,：装入常开触点（,LoaD,）,（,2,）,LDN,：装入常闭触点（,LoaD,Not,）,（,3,）,A,：与常开触点（,And,）,（,4,）,AN,：与常闭触点（,And Not,）。,（,5,）,O,：或常闭触点（,Or,）,（,6,）,ON,：或常闭触点（,Or Not,）,（,7,）,NOT,：触点取非（输出反相）,（,8,）,=,：输出指令,5,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,可编程序控制器中的堆栈与计算机中的堆栈结构相同，堆栈是一组能够存储和取出数据的暂时存储单元。堆栈的存取特点是“后进先出”，,S7-200,可编程序控制器的主机逻辑堆栈结构如表所示。,6,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,在语句表中，,LD,、,LDN,、,A,、,AN,、,O,、,ON,、,NOT,这几条指令的执行对逻辑堆栈的影响分别如下表说明。,LD I0.1=1,的执行,I0.2,的执行,7,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,如图所示。,在功能框图中，,常闭触点的装入,和串并联用指令,盒的对应输入,信号端加圆圈,来表示。,触点的使用,8,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1.2,脉冲生成,(,边沿触发,),指令,脉冲生成也称边沿触发指令，就是利用信号的边沿，来触发相应的电路从而产生一个机器周期的扫描脉冲，常常用作脉冲整形和噪波消除。,9,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,脉冲生成指令时序图,10,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1.3,设置、复原操作指令,梯形图中线圈获得能量流时,(,存储器位置,1),表示线圈通电，线圈没有获得能量流,(,存储器位置,0),时表示线圈断电。利用继电器电路中线圈通、断电原理来描述存储器位的置位、复位操作。设置、复原指令则是将存储器的设置、复原功能分开来用。,11,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1.4,取反和无操作指令,无操作指令,(NOP),的作用是防止程序跑飞。当使能输入有效时，执行空操作指令,(NOP),，扫描周期长度将会稍微延长，给程序增加陷阱，不影响用户程序的执行，使能流输出不中断。,取反指令,(NOT),的作用是把电路的逻辑运算取反，即对存储器位进行取反操作运算结果若为,1,则变为,0,，改变能量流的状态。,12,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1.5,定时器指令,西门子,S7-200,系列,PLC,的定时器指令可按照工作方式和时间基准进行分类，若按照工作方式可分为，接通,(,通电,),延时定时器,(TON),，用于单个间隔计时；保留性接通,(,有记忆的通电,),延时定时器,(TONR),；断开延时定时器,(TOF),，用于延长时间以超过关闭（或假条件），例如电机关闭后使电机冷却。这些定时器用于实现时间控制，属于增量型定时器。时间基准又称为定时精度和分辨率。定时器指令格式如表所示。,13,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,定时器特性,14,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,定时器时序,15,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,定时器时基标准,16,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1.6,计数器指令,计数器的基本结构和使用方法与定时器的基本一致，西门子,S7-200,系列,PLC,计数器指令有,CTU(,增计数,),、,CTD(,减计数,),、,CTUD(,增,/,减计数,),，其工作原理是利用输入脉冲上升沿信号来累计脉冲个数。主要由预置值寄存器、当前值寄存器、状态位等组成。实际用来对产品进行计数或完成相应的逻辑控制。计数器指令格式如表,5-7,所示。,17,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,18,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.1.7,比较指令,比较指令用于两个数值、字符串按一条件进行比较。,19,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,比较指令程序举例,20,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.2,数学运算指令,5.2.1,算术运算指令,+I,，整数加法指令。使能输入有效时，将两个单字长（,16,位）的符号整数,IN1,和,IN2,相加，产生一个,16,位整数结果,OUT,。,+D,，双整数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（,32,位）的符号双整数,IN1,和,IN2,相加，产生一个,32,位双整数结果,OUT,。,IN1+IN2=OUT,。,+R,，实数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（,32,位）的实数,IN1,和,IN2,相加，产生一个,32,位实数结果,OUT,。,21,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,减法,指令 是对有符号数进行相减操作。包括：整数减法、双整数减法和实数减法。这三种减法指令与所对应的加法指令除运算法则不同之外，其他方面基本相同。,在,LAD,和,FBD,中，以指令盒形式编程，执行结果：,IN1-IN2=OUT,。,在,STL,中，执行结果：,OUT-IN2=OUT,。,指令格式：,-IIN2,OUT,（整数减法）,-DIN2,OUT,（双整数减法）,-RIN2,OUT,（实数减法）,例：,-IAC0,VW4,22,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,乘,/,除运算指令,乘,/,除运算指令是对符号数的乘法运算指令和除法运算指令。,乘法指令。使能输入有效时，将两个单字长的符号整数,IN1,和,IN2,相乘，产生一个整数结果,OUT,。,23,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.2.2,数学函数指令,1.,三角函数指令,SIN,、,COS,、,TAN,，即正弦、余弦、正切指令。将一个双字长（,32,位）的实数弧度值,IN,分别取正弦、余弦、正切，各得到,32,位的实数结果。,如果已知输入值为角度，要先将角度值转化为弧度值，方法：使用（,*,R,）,MUL_R,指令用角度值乘以,/180,即可。,24,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,2.,指数,/,自然对数,/,平方根指令,25,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.2.3,增,1/,减,1,计数,计数器的增,1/,减,1,计数器用于是用于对输入脉冲的计数，用于数的自增、自减操作，用来实现累加计数和循环控制等功能。,26,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,27,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.2.4,逻辑运算指令,逻辑运算指令严格的讲为字的逻辑运算指令，是对无符号字进行的逻辑处理，包括取反,(INV),指令；逻辑与,(WAND),指令、逻辑或,(WOR),指令、逻辑异或,(WXOR),指令，它们的作用是把两个输入字,(IN1,和,IN2),的对应位执行运算。并把运算结果由,OUT,制定的存储单元输出。,28,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,29,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.3,数据处理指令,5.3.1,数据传送指令,将输入字节或字以单一数据或数据块的形式移至输出，不改变原来的数值，从而实现存储单元间的数据复制和传送。,1.,单一传送,（,1,）,MOVB,，字节传送指令,（,2,）,BIR,，传送字节立即读指令,（,3,）,BIW,，传送字节立即写指令,（,4,）,MOVW,，字传送指令,（,5,）,MOVD,，双字传送指令,（,6,）,MOVR,，实数传送指令,2.,块传送,（,1,）,BMB,，字节块传送指令,（,2,）,BMW,，字块传送指令,（,3,）,BMD,，双字块传送指令,30,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,数据传送指令应用实例,31,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.3.2,移位指令,循环左移和循环右移根据所循环移位的数的长度分别又可分为字节型、字型、双字型。,循环移位特点：,移位数据存储单元的移出端与另一端相连，同时又与,SM1.1,（溢出）相连，所以最后被移出的位被移到另一端的同时，也被放到,SM1.1,位存储单元。例如在循环右移时，移位数据的最右端位移入最左端，同时又进入,SM1.1,。,SM1.1,始终存放最后一次被移出的位。,（,1,）字节循环左移和字节循环右移,（,2,）字循环左移和字循环右移,（,3,）双字循环左移和双字循环右移,32,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,移位寄存器位（,SHRB,）指令：,将,DATA,数值移入移位寄存器。,33,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.3.3,交换字节指令,将输入字（,IN,）的最高位字节和最低位字节相互交换。,34,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.3.4,内存填充指令,从地址,OUT,开始，将包含在地址,IN,中的字值填充,N,个连续字。,N(,字节,),的数据范围为,0255,。,35,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.4,转换指令,5.4.1,数据类型转换指令,1.,整数与,BCD,码,（,1,）,BCD,码到整数,（,2,）整数到,BCD,码,2.,字节与整数,（,1,）字节到整数,（,2,）整数到字节,3.,整数与双整数,（,1,）双整数到整数,（,2,）整数到双整数,4.,双整数与实数,（,1,）实数到双整数,（,2,）双整数到实数,36,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,数据类型转换指令应用实例,37,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.4.2,数据编码、解码指令,1.,编码指令,ENCO,，编码指令。使能输入有效时，将字型输入数据,IN,的最低有效位（值为,1,的位）的位号输出到,OUT,所指定的字节单元的低,4,位。,2.,解码指令,DECO,，译码指令。使能输入有效时，将字节型输入数据,IN,的低,4,位所表示的位号对,OUT,所指定的字单元的对应位置,1,，其他位置,0,。即对半个字节的编码进行译码来选择一个字型数据,16,位中的,1,位。,3.,七段显示译码指令,SEG,，七段码指令。使能输入有效时，将字节型输入数据,IN,的低,4,位有效数字产生相应的七段码，并将其输出到,OUT,所指定的字节单元。,38,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,编码、解码及七段显示译码指令应用实例,39,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.4.3,字符串类型转换指令,1.,指令种类,（,1,）,ASCII,码转换,16,进制指令,（,2,）,16,进制到,ASCII,码,（,3,）整数到,ASCII,码,（,4,）双整数到,ASCII,码,（,5,）实数到,ASCII,码,2.,指令介绍,下面仅以,ASCII,码转换,16,进制指令为例说明字符串与其他数据类型之间的转换。,ATH,，,ASCII,码转换,16,进制指令。指令盒中有,3,个操作数：,IN,，开始字符的字节地址，字节类型；,LEN,，字符串的长度，字节类型，最大长度为,255,；,OUT,，输出目的开始字节地址，字节类型。使能输入有效时，把从,IN,开始的长度为,LEN,的,ASCII,码转换为,16,进制数，并将结果送到,OUT,开始的字节进行输出。,40,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,字符串转换,41,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.5,表功能指令,表功能指令是建立和存取字类型的数据表格。,建立表格的要素是建立最大条目数,(TL),，,实际,填表数,(EC),，表地址。表中最多存放,100,个数据，存放于第三个字节地址后，表内数据存储格式如图所示。,42,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.5.1,填表指令,该指令在梯形图中有,2,个数据输入端：,DATA,为数值输入，指出将被存储的字型数据或其地址；,TBL,表格的首地址，用以指明被访问的表格。当使能输入有效时，将输入字型数据添加到指定的表格中。,填表数特点：,填表数时，新存的数据添加在表中最后一个数据的后面。每向表中存一个数据，实际填表数,EC,会自动加,1,。,43,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.5.2,表取数指令,先进先出,(FIFO),指令：移除表格中的,(,最早条目,),第一个条目，将数值移动到,DATA,指定位置，表格中其他条目均向上移一个位置，表格中的条目数减,1,。,后进先出,(LIFO),指令；移除表格中的最后一个条目，并将数值移动到,DATA,指定的位置，表格中的条目数减,1,。,44,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.5.3,表格查找指令,表格查找指令,(TBL),：在表格,(TBL),中从,INDX,指定的条目开始，寻找与命令参数,(CMD),定义的搜索标准相匹配的数据数值,(PTN),即搜索与某些标准相符的数据。,CMD,是一个被指定为,14,的数值，分别是,=,、,、,。,45,表格查找指令格式应用实例,46,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.6,程序控制指令,用于程序运行状态的控制包括顺序控制指令、跳转指令、循环指令及系统控制指令等。,5.6.1,系统控制类指令,顺序控制指令，使,CPU,从,RUN,到,STOP,模式从而可以立即终止程序的停止指令,(STOP),，若,STOP,指令在中断程序中执行，该中断立即终止，把所有挂起的中断忽略，继续扫描程序的剩余部分完成当前周期的剩余动作，包括主用户程序的执行，并从当前扫描到最后。,47,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.6.2,跳转指令,跳转指令,(JMP),表示对程序中的标签（,n,）执行跳转操作。,48,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.6.3,循环指令,1.,循环指令,(FOR),：重复循环执行,FOR,和,NEXT,之间的指令程序。需要指定索引值或当前循环计数（,INDX,）、结束值（,FINAL,）和起始值（,INIT,）。,NEXT,指令标示,FOR,循环结束，此时堆栈顶值为,1,。,49,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,2.,调用子程序（,CALL,）指将控制转换给子程序（,SBR_n,）。调用子程序指令可以调用带参数子程序调指令，也可调用不带参数子程序调指令。,50,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.6.4,顺序控制指令,它可以描述程序的顺序执行、循环、条件分支及程序的合并等功能流程概念。顺序控制指令可以将程序功能流程图转换成,LAD,或,FBD,程序。,1,、功能流程图,功能流程图是根据顺序控制的思想和工艺过程，将程序的执行分成每个程序步，每一步由步进条件、程序处理、转换条件和程序结束四部分构成,。,2,、顺序控制指令,加载顺序控制继电器指令（,LSCR,）,顺序控制继电器转换指令（,SCRT,）,顺序控制继电器结束（,SCRE,）指令，标记,SCR,段的结束。,51,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,52,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.7,中断指令,中断指令,是指当控制系统正在执行程序时，出现了特殊请求或某些急需处理的异常情况，这时系统暂时中止正在运行的程序，转而去对刚才出现的特殊请求或急需处理的异常情况进行处理,(,即执行中断服务程序,),。,5.7.1,中断源,1.,中断源,中断源就是向,PLC,发出中断请求的中断程序,(,事件,),。,(1),输入,/,输出中断,(I/O),(2),时基中断,(3),通信中断,2.,中断优先级,给中断源指定处理次序就是确定中断优先级。在程序执行过程中，当多个中断源同时申请中断时，,CPU,将根据中断性质和事件的轻重缓急将中断源进行排队，并给予优先权。,3.,中断响应顺序,53,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.7.2,中断控制指令,中断控制过程：经过判别优先顺序后，将最先需要处理的中断请求送给,CPU,，,CPU,响应中断后自动将逻辑堆栈、累加器和某些特殊标志寄存器位进行保存，中断处理完成后，又自动将这些保存起来的数据进行恢复。,1.,中断允许、禁止指令及有条件返回指令,2.,中断连接和中断分离指令,3.,清除中断事件指令,54,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,55,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.8,高速处理指令,高速处理指令包括：,高速计数指令,高速脉冲输出指令,立即类指令。,（,1,）数量及编号,（,2,）中断事件类型,（,3,）工作模式及输入点,（,1,）高速脉冲输出的形式,（,2,）输出端子的确定,（,3,）相关寄存器,（,4,）脉冲输出指令,（,1,）立即触点指令,（,2,）,=I,，立即输出指令,（,3,）,SI,，立即置位指令,（,4,）,RI,，立即复位指令,56,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,每个高速计数器都有一个状态字节，程序运行时根据运行状况自动使某些位置位，可以通过程序来读相关位的状态，用以作为判断条件实现相应的操作。状态字节中各状态位的功能如表所示。,57,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.8.1,高速计数指令,（,1,）选择计数器及工作模式。,（,2,）设置控制字节。,（,3,）执行,HDEF,指令。,（,4,）设定当前值和预设值。,（,5,）设置中断事件并全局开中断。,（,6,）执行,HSC,指令。,使用高速计数器时，要按以下步骤进行,：,58,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.8.2,高速脉冲输出,高速脉冲输出指令,(PLS),：当使能端输入有效时，检测特殊功能寄存器位，激活由控制位定义的脉冲操作，使相应的输出,(Q0.0,和,Q0.1),为系统提供,PTO(,脉冲串输出,),和,PWM(,脉宽调制,),功能，实现高速脉冲输出和精确控制。,59,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,（,1,）立即触点指令。,在每个标准触点指令的后面加“,I,”,。指令执行时，立即读取物理输入点的值，但是不刷新对应映像寄存器的值。,这类指令包括：,LDI,、,LDNI,、,AI,、,ANI,、,OI,和,ONI,。下面以,LDI,指令为例。,用法：,LDIbit,例：,LDII0.2,注意：,bit,只能是,I,类型。,60,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,（,2,）,=I,，立即输出指令。,用立即指令访问输出点时，把栈顶值立即复制到指令所指出的物理输出点，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。,用法：,=Ibit,例：,=IQ0.2,注意,：,bit,只能是,Q,类型。,（,3,）,SI,，立即置位指令。,用立即置位指令访问输出点时，从指令所指出的位（,bit,）开始的,N,个（最多为,128,个）物理输出点被立即置位，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。,用法：,SIbit,N,例：,SIQ0.0,2,注意：,bit,只能是,Q,类型。,SI,和,RI,指令的操作数类型及范围,61,62,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.9,特殊及其他功能指令,5.9.1,时钟指令,实时调用系统时钟，在记录控制、监视系统中起到很好的作用。,63,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.9.2,通信指令,XMT,，自由口发送指令,RCV,，自由口接收指令,NETR,，网络读指令,NETW,，网络写指令,GPA,，获取口地址指令,64,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,65,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,5.9.3PID,指令,1.PID,指令,比例,/,积分,/,微分,(PID),回路控制指令简称,PID,指令，常用在模拟系统的控制过程中，使回路实现高精度的控制。,PID,指令,(PID),：利用输入和配置在表,(TBL),中的信息，在被参考的,LOOP,上执行,PID,回路计算，即根据提供的信息，用自动调谐器确定一组调谐参数，为回路的输出的最终增益和频率计算增益（回路增益）、复原（积分时间）、速率（微分时间）的建议值，提供合理的最优数值，最终达到微调并真实优化控制回路进程的目的,。,66,第,5,章 西门子,S7-200,的基本指令,2.PID,算法,