基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统设计论文(33页).doc

-基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统设计论文-第 22 页PLC期末综合论文题目：基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘要近年来，城市交通拥塞现象频繁，从而引起交通事故频发、驾驶员严重违规和交通秩序混乱问题。大部分城市的交通出现了超负荷运行的情况，所以交通阻塞问题已经成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。对于如何采用合适的控制方法，最大限度的缓解主干道，利用好城市高速道路和解决城区交通拥堵现象，目前最为有效方案是使用交通信号控制系统，可见改善城市交通灯控制系统是很重要的一件事情。随着电气工业及计算机科技的发展，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC以其结构简单、编程方便、可靠性高等优点在我国得到了广泛的应用。其中，PLC在交通信号控制信号灯系统设计中也发挥着巨大的作用。本文介绍了利用西门子系列PLC在十字路口交通信号灯控制系统设计中的应用,阐述了系统控制方案。本文采用德国西门子公司生产的S7-200型PLC 作为核心控制器进行十字路口交通信号灯控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、顺序功能图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据十字路口交通信号灯控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试.【关键字】 PLC 十字路口交通信号灯控制系统 梯形图AbstractIn recent years, the urban traffic congestion phenomenon occur frequently, causing frequent traffic accidents, the driver serious violations and traffic order problem. Most of the city traffic in the overload operation, so the traffic jam has already become the important problems traffic administrative department need to solve. How to adopt the appropriate control method, relieve the main road, make good use of urban expressway and solve the urban traffic congestion phenomenon, at present the most effective solution is to use the traffic signal control system, so improve the city traffic lights control system is an important thing. With the development of electric industry and computer technology, more and more small medium-sized equipment adopted PLC control, which with its advantages of simple structure, convenient programming and high reliability has been widely used in our country. Among them, PLC plays an important role in the traffic signal control. This paper describes the overall control using Siemens Series PLC control system for traffic lights. Describes the control scheme. In this paper, produced by the German company Siemens S7-200 PLC as the core controller-type intersection traffic signal control system design. And design a system configuration diagram of the program instructions, and input and output terminals of the ladder allocation scheme. While the overall control system based on intersection traffic signal control requirements and characteristics, determine the PLC input and output distribution and on-site commissioning. ）【Keywords】 PLC Traffic Signal Control System Ladder Diagram目录一、PLC概述1二、PLC的基本结构及分类2三、PLC的特点及应用领域63.1PLC的特点63.2PLC的应用领域7四、PLC工作原理86.1电磁继电器基本结构及工作原理86.2用触点和线圈实现逻辑运算86.3PLC的操作模式86.4PLC的工作原理96.5PLC的输入/输出滞后时间9五、PLC编程语言10六、S7-200 PLC编程元件及指令系统介绍126.1S7-200的控制程序126.2S7-200指令系统126.3触点指令136.4输出指令与其它指令146.5定时器与计数器指令156.6计数器指令16七、十字路口交通信号灯系统PLC控制应用177.1模型介绍及控制过程分析177.2控制系统结构187.3顺序功能图207.4梯形图程序编制方法介绍及程序207.5程序调试过程、控制效果分析及控制结果21八、项目开发总结22九、参考文献22附录一23附录二25一、 PLC概述PLC即可编程控制器，由传统的工业自动控制系统电磁继电器控制发展而来，为了顺应制造业对市场需求做出迅速反应这样现代社会要求而出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制设备。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，是其他计算控制设备无法比拟的。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。从上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能够完成各种各样的控制功能外，还有与其它计算机智能设备通信联网的功能。本实验以西门子公司的S7-200系列小型PLC为实验对象。S7-200以其极高的性能价格比，在我过占有很大的市场份额。二、 PLC的基本结构及分类PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和编程器等五部分组成，其特殊功能模块能用来完成某些特殊任务。组成模块示意图如图1所示。图1 PLC组成模块示意图2.1 CPU模块 输入采样程序执行输出刷新（1） 由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。它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。具体如图2所示：周期性 循环扫描 分时操作图2 PLC组成模块示意图CPU每次扫描要完成以下工作：输入处理（输入采样） 将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。 程序执行 逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。 输出处理（输出刷新） 将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。 CPU模块中存储器的作用：存储系统程序、用户程序和各种数据。（2） 存储器存储器的作用是存储系统程序、用户程序和各种数据。 系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序由PLC生产厂家固化在ROM中，用户不能直接存取。 用户程序由用户设计，它决定了PLC的输入信号与输出信号之间的具体关系。用户程序一般储存于RAM或E2PROM中，用户程序存储器容量一般以字（每个字由二进制16位组成）为单位（一般指令和操作数各占一个字节），有的PLC将字称为步，每一步储存一条指令。 存储器的分类：按用途分类，可分为系统程序存储器和用户程序存贮器。具体分类如下：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。 ROM：只读存储器，非易失性，断电保持，存储系统程序。E2PROM：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。 2.2 I/O模块 I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。PLC通过I/O模块与工业生产过程现场联系。 模拟量I/O模块 传递信号I/O模块分类 数字量I/O模块 I/O模块的三大作用 电平变换 特殊I/O模块 噪声隔离 （1） 输入模块 输入模块用来接收和采集输入信号。PLC通过输入模块检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为PLC对被控对象进行控制的信息依据。PLC输入模块按工作分为开关输入模块和模拟输入模块。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。图3为开关量输入模块电路：图3 开关量输入模块电路示意图输入电路中有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。 （2） 输出模块 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。PLC输入模块按工作也可分为开关量输出模块和模拟输出模块。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。（3） I/O模块的电平转换作用PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O模块单元，有各种各样功能的I/O单元供用户选用。外部设备传感器和执行机构所需信号电平多种多样（如DC24V或AC220V/380V），而PLC中CPU模块处理的信息只能是标准数字信号电平（5V工作电压），所以I/O模块需实现这种转换。（4） I/O模块的噪声隔离的作用I/O 模块从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作，所以CPU模块不能直接与外部I/O装置直接相连，需要在I/O模块电路中进行滤波、光电隔离等抗干扰隔离处理措施。常用噪声隔离措施：I/O回路滤波电路去除干扰信号I/O回路光电耦合器传递信号，去除干扰I/O回路继电器传递信号，回路物理隔离2.3 编程器 （1） 编程器的作用用它来生成用户程序；编辑、检查、修改、调试用户程序；监视用户程序执行情况。 （2） 编程器的分类： 专用简易编程器：只能输入指令，不能图形编程，体积小，价廉，功能简单，通用性差 。专用图形编程器：支持指令及图形编程，功能较强，通用性差，价贵。 通用计算机编程：使用专业软件编程，通过通信电缆与PLC交换数据，功能强大，通用性强。 2.4 电源模块PLC使用AC220V或DC24V电源。内部的开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型PLC可以为输入电流或外部电子传感器提供DC24V直流电源。驱动PLC负载（现场执行机构）的直流电源一般由用户提供。 三、PLC的特点及应用领域 3.1 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。 （5）系统设计、安装、调试工作量少 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。 大多数PLC用户程序采用顺序控制设计法设计，编程方法规律性强，容易掌握，程序设计时间较继电器控制系统设计短。PLC的用户程序可在实验室开发和模拟调试，大大缩短现场调试时间和工作量，系统调试时间较继电器控制系统少得多。 （6）维修工作量少、维修方便 PLC故障率低，且有完善的自诊断和显示功能，发生故障时可以根据PLC的发光二极管或编程设备提供的信息快速查明故障点及其原因，用更换模块的方法可以迅速排除故障。 （7）体积小，能耗低，易于集成 PLC用软件替代了大量中间继电器和时间继电器，节省大量配件和接线，减少大量安装接线工作量，控制柜体积小，能耗低，易于同被控设备集成，实现机电一体化。3.2 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6.1 电磁继电器基本结构及工作原理 电磁继电器工作状态：线圈得电状态产生磁场，衔铁受力，常开触点闭合，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，常闭触点接通。6.2 用触点和线圈实现逻辑运算 例如图4所示的交流接触器控制异步电动机的起动-保持-停止电路。 图4 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： 6.3 PLC的操作模式 PLC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。（1） 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。 （2） 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。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。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。 在程序中插入STOP指令，可以使CPU由RUN模式进入STOP模式。 6.4 PLC的工作原理 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。其扫描过程图5所示： 图5 扫描过程示意图6.5 PLC的输入/输出滞后时间 输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。 数字量输入模块的RC滤波器用来滤除由输入端引入的干扰噪声，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。 输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器输出电路的滞后时间一般在10ms左右，场效应晶体管输出电路的滞后时间为数us至100多us，双向可控硅输出负载接通时滞后约1ms，导通到断开的最大滞后时间为10ms。 由于PLC在一个扫描工作周期的各个阶段采用分时操作的工作方式，引起的滞后时间最长可达两三个扫描周期。图6 扫描过程示意图五、PLC编程语言PLC中的程序由两部分组成：操作系统：由PLC的生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序：是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。要开发应用程序，就要用到PLC的编程语言和指令系统为了方便PLC的开发和使用，IEC（国际电工委员会）制定了PLC的全球标准(IEC61131)。该标准包含了如下五个组成部分：通用信息、设备与测试要求、编程语言、用户指南和通信。其中的第三部分（IEC61131-3）是PLC的编程语言标准，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标准的5种编程语言：(1) 顺序功能图(Sequential Function Chart)；(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)。标准中有两种图形语言梯形图和功能块图；标准中有两种文字语言指令表和结构文本1.顺序功能图是一种位于其它编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。它提供了一种组织程序的图形方法，步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元素。有三种基本结构：顺序结构（单系列）、选择系列和并行系列。对目前大多数PLC来说，顺序功能图还仅仅作为组织编程的工具使用，尚需用其它编程语言（如梯形图）将它转化为PLC的可执行程序。因此，通常只是将顺序功能图作为PLC的辅助编程工具，而不是一种独立的编程语言2.梯形图程序梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是使用得最多的PLC图形编程语言。梯形图与工厂的继电器控制系统的电路图相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的技术人员掌握，特别适合于开关量逻辑控制。3.功能块图是一种类似于数字逻辑电路的一种编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言使用类似于与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量。梯形图与语句表 功能块图4.指令表程序指令是程序的最小独立单位，用户程序是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。操作码定义要执行的功能，它告诉CPU该执行什么操作；操作数为执行该操作所需要的信息，它告诉CPU用什么去做。一般情况下，指令的操作数在PLC的存贮器中。5.结构文本是为国际标准IEC 61131-3标准创建的一种专用的高级语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写程序非常简洁和紧凑。6.编程语言的相互转换和选用在S7-200的编程软件中，用户可以选用梯形图、指令表和功能块图来编程，编程软件可以自动切换用户程序使用的编程语言。梯形图程序与继电器电路图的表达方式极为相似，梯形图中输入信号与输出信号之间的逻辑关系一目了然，易于理解，程序可读性强。而指令表程序逻辑关系难于一眼看出，程序可读性差。在设计复杂程序时建议使用梯形图编程。但指令表输入方便快捷，还可以为每一条指令加上注释，便于复杂程序的阅读。在设计通信、数学运算等高级应用程序是时可以采用。梯形图中一个网络只能有一个独立电路。语句表中，几块独立电路对应的语句可以放在一个网络中，但是这种网络不能转换为梯形图。梯形图程序一定能转换为指令表。六、S7-200 PLC编程元件及指令系统介绍6.1 S7-200的控制程序S7-200的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。1.主程序是程序主体，每个项目都必须并且只能用一个主程序。在主程序中可以调用子程序和中断程序。2.子程序子程序是可选的，仅在被其它程序调用时执行。同一个子程序可以在不同地方被多次调用。使用子程序可以简化程序代码和减少扫描时间。3.中断程序用来及时处理与用户程序的执行时序无关的操作，或者不能事先预测何时发生的中断事件。中断程序不是由用户程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。中断程序由用户编写。6.2 S7-200指令系统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。操作码定义要执行的功能，它告诉CPU该执行什么操作；操作数为执行该操作所需要的信息，它告诉CPU用什么去做，一般情况下，指令的操作数在PLC的存贮器中。1.PLC中的指令分类 (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。位逻辑指令是PLC中最基本的编程指令，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法，用位逻辑指令基本上即可满足开关量逻辑控制系统的编程。(3) 作用于线圈的指令：如 =、S、R。 (4) 作用于触点的指令：如LD、A、AN、O、ON。 (5) 独立使用的指令：如OLD、ALD、NOT、EU、ED、END 等 该类指令后面无需操作数，可独立使用。(6) 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。 (7) 数据处理指令：如MOVB、SLB、ADD、MUL等。 (8) 指令操作相关的三种内部寄存器： (9) 结果寄存器（R）：位于栈顶，用于存贮逻辑运算的结果。 (10) 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。6.3 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。 在PLC用户程序的执行过程中，当执行LD指令时，都有一个移栈操作，将栈顶（结果寄存器R值推入下层堆栈，腾空栈顶以便执行后续操作。但在程序执行过程中，压入堆栈中的内容最终不一定会弹出来使用。故这里的堆栈可假想为一个漏底堆栈，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。故在编程时要注意有用的信息要在被漏出堆栈前使用，否则会出现信息丢失的错误，应该很好地安排好梯形图程序的图形结构，正确处理好块操作中的ALD、OLD等指令在梯形图中的适当位置，才能得到正确的执行结果。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：用于单个常开触点与其它触点的串