第二章PLC基本指令系统.doc

第二章S7-200 PLC的基本指令
本章重点：
<1）了解SIEMENS S7－200 PLC的软器件特点。
<2）掌握SIEMENS S7－200 PLC的指令系统的功能以及编程的方法。
本章的能力要求:
通过学习，使学生具有灵活应用SIEMENS S7－200 PLC 指令进行编程的能力。
一、基本逻辑指令
LD用LD指令。
2）触点的串/并联用A/O指令，线圈的驱动总是放在最右边，用=态来决定。
2）尽量避免双线圈输出<即同一线圈多次使用）。
二、复杂的逻辑指令
1．电路块的串/并联
OLD辑块，右侧为新的从逻辑块，可直接编程。
LRDLAD形式及功能如表2-1。
表2-1置位/复位指令的STL、LAD形式及功能
指令名称
STL
LAD
功能
置位指令
S bit，n
bit
—( S >
n
从bit开始的n个元件置1并保持
复位指令
R bit，n
bit
—( R >
n
从bit开始的n个元件清0并保持
图2-5表示：输入继电器I0.0为1使Q0.0接通并保持，输入继电器I0.1为1使Q0.0断开并保持。若I0.0和I0.1同时为1，R指令写在后面但有优先权，则Q0.0为0。
说明：
1）S/R指令具有保持功能，当置位或复位条件满足时，输出状态保持为1或0。
2）对同一元件可多次使用S/R指令。
3）因为是扫描工作方式，故写在后面的指令有优先权。
4）对计数器和定时器复位，计数器和定时器的当前值将被清为0。
5）置位/复位元件bit可为I、Q、M、SM、T、C、V、S等。
6）置位/复位元件数目n取值范围为1～255。

图2-5
例2-2 根据梯形图以及输入继电器的时序画出输出继电器时序。

图2-6
例2-3用基本逻辑指令实现置位/复位功能。

图2-7
四、边沿脉冲指令
EU指令在对应输入条件有一个上升沿<由OFF到ON）时，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后面的输出线圈；而ED指令则对应输入条件有一个下降沿<由ON到OFF）时，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后的输出线圈。
表2-2 边沿脉冲指令
指令
STL
LAD
功能
操作
上升沿
EU
┤P├
上升沿微分
无
下降沿
ED
┤N├
下降沿微分
无

图2-8
例2-4用基本逻辑指令实现边沿脉冲指令功能。

图2-9
五、定时器指令
每个定时器均有一个16位当前值寄存器及一个的状态位<反映其触点状态）。
1．定时器指令使用说明
<1）定时器号：定时器总数有256个，定时器号范围为00ms。
定时器定时时间T的计算：T=PT×S
PT —— 定时设定值，均用16位有符号整数来表示，最大计数值为32767。
S —— 分辨率，单位为ms。
2．定时器指令

图2-10通电延时

图2-11断电延时
<1）通电延时定时器TON
如图2-10，当IN接通时，定时器位为0，当前值从0开始计时，当前值等于或大于PT端的设定值时，定时器位变为1，梯形图中对应定时器的常开触点闭合，常闭触点断开，当前值仍连续计数到32767。输入端断开，定时器自动复位，当前值被清零，定时器位为0。
<2）断电延时定时器TOF
如图2-11，输入端IN接通时，定时器位变为1，当前值为0。当输入端IN由接通到断开时，定时器开始定时，当前值达到PT端的设定值时，定时器位变为0，常开触点断开，常闭触点闭合，停止计时。
<3）保持型通电延时定时器TONR

图2-12 保持型
上电或首次扫描时，定时器位为0，当前值保持在掉电前的值。输入端IN接通时，当前值从上次的保持值开始继续计时，当累计当前值等于或大于PT端的设定值时，定时器位变为1，当前值可继续计数到32767。
输入端IN断开时，定时器的当前值保持不变，定时器位不变。TONR指令只能用复位指令R使定时器的当前值为0，定时器位为0。
注意：
1）不能把一个定时器号同时用作TOF和TON指令。
2）使用复位指令R对定时器复位后，定时器位为0，定时器当前值为0。
3）TONR指令只能通过复位指令进行复位操作。
3．定时器的刷新方法
<1）1ms定时器：由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关，即采用中断刷新方式。
<2）10ms定时器：由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。
<3）100ms定时器：在该定时器指令执行时被刷新。
六、计数器
计数器是对输入端的脉冲进行计数。 每个计数器均有一个16位当前值寄存器及一个状态位<反映其触点状态）。计数器的当前值、设定值均用16位有符号整数来表示，最大计数值为32767。计数器总数有256个，计数器号范围为55）。
1．增计数器CTU
当复位输入端R为0时，计数器计数有效；当增计数输入端CU有上升沿输入时，计数值加1，计数器作递增计数，当计数器当前值等于或大于设定值PV时，该计数器位为1，计数至最大值32767时停止计数。复位输入端R为1时，计数器被复位，计数器位为0，并且当前值被清零。
2．减计数器CTD图2-13
当装载输入端LD为1时，计数器位为0，并把设定值PV装入当前值寄存器中。当装载输入端LD为0时，计数器计数有效；当减计数输入端CD有上升沿输入时，计数器从设定值开始作递减计数，直至计数器当前值等于0时，停止计数，同时计数器位被置位。

图2-14 减计数器
3．增/减计数器CTUD

图2-15增/减计数器
当复位输入端R为0时，计数器计数有效；当增计数输入端CU有上升沿输入时，计数器作递增计数；当减计数输入端CD有上升沿输入时，计数器作递减计数。当计数器当前值等于或大于设定值PV时，该计数器位为1。当复位输入端R为1时，计数器当前值为0，计数器位为0。
注意：
1）在一个程序中，同一计数器号不要重复使用，更不可分配给几个不同类型的计数器。
2）当用复位指令R复位计数器时，计数器位被复位，并且当前值清零。
3）除了常数外，还可以用VW、IW、QW、MW、SW、SMW、AC等作为设定值。
例2-7根据图5-20梯形图，说明其功能。
当I0.0来4个脉冲，C48位为1，其常开触点接通，C49计数一次，第二次扫描C48常开触点复位C48，当前值为0；当I0.0再来4个脉冲，C49又计数一次，…。当I0.0来4×5个脉冲时，C49位为1，其常开触点接通，Q0.0为1。
七、比较指令
将两个操作数按指定的条件作比较，条件成立时，触点就闭合。
IN为位型数据，“×”表示操作数IN1和IN2所需满足的条件：“>”大于、“>=”大于等于、“<”小于、“<=” 小于等于、“<>”不等于、“=”等于
当VB0=VB1时，Q0.0为1；或当VB2>VB3时，Q0.0为1。
八、取反指令及空操作指令
1．取反指令NOT：
该指令将复杂逻辑结果取反，它无操作数。
2．空操作指令NOP：
该指令为空操作，它对用户程序的执行没有影响。
图2-17
表2-4取反指令及空操作指令
指令名称
STL
LAD
功能
操作元件
取反指令
NOT
逻辑结果
取反
无
空操作指令
NOP n

空操作

n0～255
NOT
NOP

n

九、程序控制指令
1．结束指令END和MEND
END：条件结束指令，执行条件成立<左侧逻辑值为1）时结束主程序，返回主程序起点。
MEND：无条件结束指令，结束主程序，返回主程序起点。指令不含操作数。

图2-18结束指令 图2-19 停止指令
2．停止指令STOP
STOP指令的执行条件成立<左侧逻辑值为1）时，可以使主机CPU的工作方式由RUN切换到STOP，从而立即中止用户程序的执行。指令不含操作数。
3．跳转指令JMP与标号指令LBL
JMP指令的执行条件成立时，使程序的执行跳转到指定的标号。LBL指令指定跳转的目标标号n。操作数n：0~255。

图2-30
作业：P44，2，5，6
第三章 数字量控制系统梯形图程序设计方法
第一节 梯形图的经验设计法
一、复杂逻辑指令应用
复杂逻辑指令主要有电路块的串/并联及逻辑堆栈操作。
例1：写出图5-23梯形图的语句表。

图5-23
二、根据梯形图和给出时序，画出输出的时序图。
例2：

图5-24
例3：

图5-25
三、定时器指令的应用
例4：延时接通断开电路

图5-26
例5：闪烁电路

图5-27
作业：P117，5-4，5-5，5-6
第二节 S7－200 PLC的基本指令应用程序分析<二）
例6：指出图5-28的错误。

图5-28
分析：I0.3的常开触点不能放在线圈的右边，梯形图中不能出现两个Q0.3的线圈，M0.8中的位地址不能大于7，立即输入触点只能用于输入位I，Q0.3的线圈不能直接连接在左侧母线上，T32是1ms定时器，其常闭触点不能接在它自己的IN输入端，T32无设定值。
例7：分析图5-29所示梯形图，详细说明梯形图的功能。

图5-29
分析：T37——定时时间5s，I0.0接通后，T37开始计时，5s时间到，C48计数一次，计数40次，即经过40*5s=200s后，C48位为1，常开触点接通，Q0.0为1I0.1用于复位C48。
例8：用接在I0.0输入端的光电开关检测传送带上通过的产品,有产品通过时I0.0为ON，如果在10s内没有产品通过，由Q0.0发出报警信号，用I0.1输入端外接的开关解除报警信号。画出梯形图，并写出对应的语句表。
梯形图：

语句表：
LDN I0.0
TON T37，100
LD T37
AN I0.1
= Q0.0
例9：在按钮I0.0按下后Q0.0变为1状态并保持<图5-30），I0.1输入3个脉冲后<用C1计时），T37开始定时，5s后Q0.0变为0状态，同时C1复位，在可编程序控制器刚开始执行用户程序时，Ｃ１也被复位设计梯形图。

图5-30
梯形图：
作业：P118，5-7，5-8，5-9
第三节S7－200 PLC的顺序控制指令
一、顺序控制指令
1．顺序功能图
顺序功能图又简称功能图，它是一种描述顺
序控制系统的图解表示方法，是专为工业顺序控
制程序设计的一种功能说明性语言。它能完整地
描述控制系统的工作过程、功能和特性。
功能图主要由步、转移条件及动作三要素组
成。
<1）步
表示了控制系统中的某个状态，用矩形<单线或双线）表示。
当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步” 。
<2）转移条件
当某一活动步满足一定的条件时，转换为下一步。步与步之间用一个有向线段来表示转移的方向，有向线段上再用一段横线表示转移的条件。
注意：
当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向；其它情况可省略箭头。
<3）动作
在每个稳定的活动步下，可能有相应的动作。

2. 顺序控制指令
( SCRT>
n
( SCRE>
SCR
n
指令名称
STL
LAD
功能
操作元件
 装载顺序控制
继电器指令 
LSCR n
顺控状态开始
n：S位

顺序控制继电器
转换指令

SCRT n
顺控状态转移
n：S位
顺序控制继电器
结束指令
SCRE

顺控状态结束

无

二、功能图的主要类型
1. 单流程
其动作过程是一个一个完成的。功能图中的每一个状态仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个状态。
2. 并行分支/汇合
在顺序控制流程中，一个顺序控制状态流必须分成两个或多个不同分支控制状态流，这就是并行流程分支。当多个控制状态流产生的结果相同时，可以将这些控制状态流合并成一个控制状态流，即并行分支的汇合。
3. 选择分支/汇合
在顺序控制流程中，具有多条分支控制状态流需要选择，即分支选择。它是一个控制流可能转入多个分支控制流中的某一个，但不允许多路分支同时执行。实际流程中到底进入哪一个分支，取决于控制流前面的转移条件是否满足。

第四节 S7－200 PLC的功能指令
一、功能指令的一般形式
功能指令的主体是功能框。框题头是指令的助记符，ADD－加法，I－整数。功能框左上方与EN相连的是执行条件。

功能框左边的操作数通常是源操作数，功能框右边的操作数通常是目标操作数。操作数的长度应符合规定。功能指令可处理的数据包括位、实数(R=32 bit>。
ENO为功能指令成功执行的标志位输出，即功能指令正常执行，ENO=1。
二、数学运算指令
1. 加法指令
当加法允许信号EN＝1时，把两个输入端IN1，IN2指定的数相加，结果送到输出端OUT指定的存储单元中。加法指令可分为整数<_I）、双整数<_DI）、实数<_R）加法指令。它们各自对应的操作数数据类型分别是有符号整数、有符号双整数、实数。

对标志位的影响：SM1.0<零），SM1.1<溢出），SM1.2<负）。
2. 减法指令
当减法允许信号EN=1时，被减数IN1与减数IN2相减，其结果送到输出端OUT指定的存储单元中。减法指令可分为整数<_I）、双整数<_DI）、实数<_R）减法指令。它们各自对应的操作数数据类型分别是符号整数、有符号双整数、实数。

对标志位的影响：SM1.0<零），SM1.1<溢出），SM1.2<负）。
3. 乘法指令
当乘法允许信号EN=1时，把两个输入端IN1和IN2指定的数相乘，结果送到输出端OUT指定的存储单元中去。乘法指令可分为整数<_I）、双整数<_DI）、实数<_R）乘法指令和整数完全乘法指令。前三种指令各自对应的操作数的数据类型分别为有符号整数、有符号双整数、实数。整数完全乘法指令，把输入端IN1与IN2指定的两个16位整数相乘，产生一个32位乘积，并送到输出端OUT指定的存储单元中去。

对标志位的影响：SM10<零），SM1.1<溢出），SM1.2<负）。
4. 除法指令
当除法允许信号EN=1时，被除数与IN1与除数IN2指定的数相除，结果送到输出端OUT指定的存储单元中去。除法指令可分为整数<_I）、双整数<_DI）、实数<_R）除法指令和整数完全除法指令。前三种指令各自对应的操作数分别为有符号整数、有符号双整数、实数。整数完全除法指令，把输入端IN1与IN2指定的两个16位整数相除，产生一个32位结果，并送到输出端OUT指定的存储单元中去。其中高16位是余数，低16位是商。

对标志位的影响：SM1.0<零），SM1.1<溢出），SM1.2<负），SM1.3<除数为0）。
5. 加1减1指令
当加1或减1指令允许信号EN=1时，把输入端IN数据加1或减1，并把结果存放到输出单元OUT。加1和减1指令按操作数的数据类型可分为字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）加1/减1指令。
字节加1和减1指令的操作数数据类型是无符号字节型，对标志位的影响：SM1.0<零）、SM1.1(溢出>。
字、双字加1和减1指令的操作数的数据类型分别是有符号整数、有符号双字整数，对标志位的影响：SM1.0<零），SM1.1<溢出），SM1.2<负）。

三、逻辑运算指令
逻辑运算指令的操作数均为无符号数。
1. 逻辑“与”指令
当逻辑“与”允许信号EN=1时，两个输入端IN1和IN2的数据按位“与”，结果存入OUT单元。逻辑“与”指令按操作数的数据类型可分字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）“与”指令.

2. 逻辑“或”指令
当逻辑“或”允许信号EN=1时，两个输入端IN1和IN2的数据按位“或”，结果存入OUT单元。逻辑“或”指令按操作数的数据类型可分字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）“或”指令。

3. 逻辑“异或”指令
当逻辑“异或”允许信号EN=1时，两个输入端IN1和IN2的数据按位“异或”，结果存入OUT单元。逻辑“异或”指令按操作数的数据类型可分字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）“异或”指令

例根据下列逻辑运算指令的梯形图，写出运算结果。

4．取反指令
当取反允许信号EN=1时，对输入端IN指定的数据按位取反，结果存入OUT单元。取反指令按操作数的数据类型可分为字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）取反指令。
逻辑运算指令影响的标志位：SM1.0(零>。

四、传送指令
1. 数据传送指令
当数据传送允许信号EN=1时，输入端IN指定的数据传送到输出端OUT，传送过程中数据值保持不变。数据传送指令按操作数的数据类型可分为字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）、实数 (_R> 传送指令。

2. 字节交换指令
当字节交换允许信号EN=1时，输入端IN指定字的高字节内容与低字节内容互相交换。交换结果仍存放在输入端IN指定的地址中。操作数数据类型为无符号整数。

五、移位指令
移位指令均为无符号数操作。
1. 右移位指令
当右移位允许信号EN=1时，输入端IN指定的数据右移N位，结果存入OUT单元。右移位指令按操作数的数据类型可分为字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）右移位指令。

2．左移位指令
当左移位允许信号EN=1时，输入端IN指定的数据左移N位，结果存入OUT单元。左移位指令，按操作数的数据类型可分为字节<_B）、字<_W）、双字<_DW）左移位指令。字节、字、双字移位指令的实际最大可移位数分别为8、16、32。

右移位和左移位指令，对移位后的空位自动补零。移位后SM1.1(溢出>的值就是最后一次移出的位值。如果移位的结果是0，SM1.0置位。
3. 移位寄存器指令
移位寄存器指令把输入端DATA的数值送入移位寄存器，S_BIT指定移位寄存器的最低位，N 指定移位寄存器的长度<从S_BIT开始，共N位）和移位的方向<正数表示左移，负数为右移）。
当移位寄存器允许输入端EN有效时，每个扫描周期寄存器各位都移动一位，移出的数据影响SM1.1。N为字节型数据类型，移位寄存器的最大长度为64位。操作数DATA、S_ BIT为位型数据类型。

由移位寄存器的最低有效位S_BIT和移位寄存器的长度N可计算出移位寄存器最高有效位MSB.b的地址。
计算公式为
MSB.b={S_BIT的字节号+[<| N |-1＋S_BIT的位号）÷ 8]的商}．{[<| N |-1+S_BIT的位号）÷8]的余数}
例如，如果S_BIT是V20.4，N是9，那么MSB.b是V21.4。具体计算如下
MSB.b={V20+[(9-1+4>÷8]的商}．{[(9-1+4>÷8]的余数}=V21.4
例在下列移位寄存器的梯形图中， VB100 中的内容为30H，移位后VB100中的内容为多少？

六、数据转换指令
1. BCD码与整数的转换
BCD_I指令在允许信号EN=1时，将输入端IN指定的0～9999范围内的BCD码转换成整数，并将结果存放到输出端OUT指定的存储单元中去。
I_BCD指令在允许信号EN=1时，将输入端IN指定的0～9999范围内的整数转换成BCD码，并将结果存放到输出端OUT指定的存储单元中去。

转换的数据均为无符号数。指令影响的标志位：SM1.6<非法BCD码）。
2．译码、编码指令
译码DECO指令在允许信号EN=1时，根据输入字节IN的低四位的二进制值所对应的十进制数<0～15），将输出字OUT的相应位置为1，其他位置0。
编码指令ENCO在允许信号EN=1时，将输入字IN中值为1的最低位的位号<0～15）编码成4位二进制数，写到输出字节OUT的低四位。