PLC原理及应用学习.pptx
本章内容包括：lPLC的发展、分类及应用l结构及工作原理l主要技术性能指标l常用编程语言返回本章首页第1页/共445页第一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.1PLC的发展、分类及应用 1.1.1产生 1.1.2发展 1.1.3特点 1.1.4分类 1.1.5应用 返回本章首页第2页/共445页第二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。产生 可编程序逻辑控制器PLC产生于1969年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。现在所说的可编程序控制器PC（Programmable Controller）是1980年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器PLC进一步发展而来。1985年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。返回本节第3页/共445页第三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。发展 1.发展及现状 2.发展趋势（1）与计算机联系密切（2）发展多样化（3）模块化（4）网络与通信能力增强（5）多样化与标准化（6）工业软件发展迅速 返回本节第4页/共445页第四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。特点 1.可靠性高 2.功能强大 3.简单方便 返回本节第5页/共445页第五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。分类 1.从结构上可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式。2.从规模上按PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大型。返回本节第6页/共445页第六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。应用 1.工业1）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等；2）模拟量控制，部分PLC或功能模块具有PID控制功能，可实现过程控制；3）监控，用PLC可构成数据采集和处理的监控系统；4）建立工业网络，为适应复杂的控制任务且节省资源，可采用单级网络或多级分布式控制系统。2.其他行业可编程序控制器在其他行业的应用也日益广泛：在国防和民用，如建筑，环保，家用电器等。返回本节第7页/共445页第七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.2结构和工作原理 结构 工作原理 返回本章首页第8页/共445页第八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。结构 PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。图2.1结构简图第9页/共445页第九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.中央处理单元 中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU的主要功能：1）从存储器中读取指令 2）执行指令 3）顺序取指令 4）处理中断 第10页/共445页第十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.存储器 1）只读存储器 2）随机存储器RAM 第11页/共445页第十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.输入输出单元（1）输入接口电路（2）输出接口电路 第12页/共445页第十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图2.2和图2.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。图2.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1。即输入映像寄存器的对应位由0变为1。第13页/共445页第十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图2.2 直流输入电路图第14页/共445页第十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图2.3交流输入电路图返回本节第15页/共445页第十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。工作原理 1.循环扫描PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图2.4所示。图2.4中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。第16页/共445页第十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图2.4 工作原理图第17页/共445页第十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图2.5所示。PLC执行的五个阶段，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。第18页/共445页第十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图2.5程序执行原理图第19页/共445页第十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.与计算机的异同 相同点：（1）基本结构相同（2）程序执行原理相同 不同点：两者的不同点主要体现在工作方式上。第20页/共445页第二十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.与继电接触器的异同 相同点：图形结构和逻辑关系相同。不同点：（1）实现原理不同（2）工作方式不同返回本节第21页/共445页第二十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.3技术性能指标 1.外形尺寸 2.输入输出点数 3.机器字长 4.速度5.指令系统6.存储器容量7.扩展性8.通信功能 返回本章首页第22页/共445页第二十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.4编程语言 1.梯形图 2.语句表 3.逻辑符号图 4.高级语言 返回本章首页第23页/共445页第二十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。第3章 基本指令 3.1位操作类指令3.2运算指令3.3其他数据处理指令3.4表功能指令3.5转换指令第24页/共445页第二十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。第2章S7-200可编程序控制器 2.1S系列PLC发展概述 2.2S7-200 PLC系统组成 2.3 编程元件及程序知识 2.4相关设备 2.5工业软件 第25页/共445页第二十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。本章学习目的本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括：lS系列PLC发展概述lS7-200 可编程序控制器的系统组成l编程元件及程序知识l相关设备l常用工业软件返回本章首页第26页/共445页第二十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.1S系列PLC发展概述 德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。返回本章首页第27页/共445页第二十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.2S7-200 PLC系统组成 系统基本构成 主机结构 扫描周期及工作方式 输入输出扩展 主机性能指标 返回本章首页第28页/共445页第二十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，对第一代PLC产品不再作具体介绍。第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。第29页/共445页第二十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。系统基本构成 SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图3.1所示。图3.1S7-200 PLC系统组成第30页/共445页第三十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。系统基本构成1.硬件（1）基本单元（2）扩展单元（3）特殊功能模块（4）相关设备 2.工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本节第31页/共445页第三十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。主机结构 1.各CPU介绍及I/O系统（1）主机外形SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图3.2所示：图3.2S7-200主机外形第32页/共445页第三十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）基本结构特点输出信号类型电源输出 基本I/O 存储安全 高速反应 模拟电位器 实时时钟 输入输出可扩展性 第33页/共445页第三十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表3.1所示。表表3.1CPU型号型号第34页/共445页第三十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机及I/O特性如表3.2所示。表表3.2主机及主机及I/O特性特性第35页/共445页第三十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.存储系统（1）存储系统（2）存储器及使用（3）存储安全 第36页/共445页第三十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图3.3存储系统第37页/共445页第三十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。表表3.3存储容量存储容量第38页/共445页第三十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）存储器及使用 上装和下装用户程序 定义存储器保持范围 用程序永久保存数据 存储器卡的使用 第39页/共445页第三十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（3）存储安全1）主机CPU模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可自动装入并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。2）用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到EEPROM存储器。3）主机CPU提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和数据在断电后保持几天之久。4）CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延长数据所存的时间。5）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。返回本节第40页/共445页第四十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。扫描周期及工作方式 1.扫描周期 2.工作方式 3.改变CPU工作方式的方法 图3.4CPU的扫描周期第41页/共445页第四十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.扫描周期（1）输入处理（2）执行程序（3）处理通信请求（4）执行CPU自诊断测试（5）写数字输出 第42页/共445页第四十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.工作方式（1）STOP方式（2）RUN方式 第43页/共445页第四十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.改变CPU工作方式的方法 1）用PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有3个挡位。2）用STEP 7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的方式开关置于TERM或RUN位置，然后在此软件平台用鼠标单击STOP和RUN方式按钮即可。3）在用户程序中用指令由RUN方式转换到STOP方式，前提是程序逻辑允许中断程序的执行。返回本节第44页/共445页第四十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。输入输出扩展 1.设备连接 2.最大I/O配置的预算 3.输入输出及CPU组态 第45页/共445页第四十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.设备连接 图3.5I/O扩展示意图第46页/共445页第四十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.最大I/O配置的预算（1）映像寄存器数量（2）电流提供（3）模块电流（4）电流预算规则 第47页/共445页第四十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）电流提供各CPU所能提供的最大5VDC电流如表3.4所示。第48页/共445页第四十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（3）模块电流CPU 22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表3.5所示。第49页/共445页第四十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.输入输出及CPU组态（1）I/O点数扩展和编址（2）设置输入滤波（3）设置脉冲捕捉（4）输出表配置（5）定义存储器保持范围 第50页/共445页第五十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。例如，某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，表3.6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。第51页/共445页第五十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。若按表3.6的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图3.6所示为其中的一种模块连接形式。图3.6扩展连接图第52页/共445页第五十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则只有第一个脉冲可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如图3.7所示。图3.7脉冲捕捉波形图第53页/共445页第五十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。表表3.722X主机主要技术指标主机主要技术指标返回本节第54页/共445页第五十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。主机性能指标 S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表3.7所示。返回本节第55页/共445页第五十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.3 编程元件及程序知识 编程元件及寻址 指令系统 编程语言 程序结构 返回本章首页第56页/共445页第五十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。编程元件及寻址 1.数据类型2.直接寻址方式 3间接寻址方式 第57页/共445页第五十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.数据类型数据类型（1）数据类型及范围SIMATIC S7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为+1.175495E-38+3.402823E+38；负数为-1.175495E38-3.402823E+38。不同长度的整数所表示的数值范如表3.8所示。第58页/共445页第五十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）常数在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如表3.9所示。第59页/共445页第五十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.直接寻址方式（1）编址形式按位寻址的格式为：Ax.y 存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：Ay数据寻址格式为：ATx第60页/共445页第六十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）各元件介绍输入继电器（I）输出继电器（Q）通用辅助继电器（M）特殊标志继电器（SM）变量存储器（V）局部变量存储器（L）顺序控制继电器（S）第61页/共445页第六十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。定时器（T）计数器（C）模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）高速计数器（HC）累加器（AC）第62页/共445页第六十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。S7-200将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，元件名称（区域地址符号）如表3.10所示。第63页/共445页第六十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。按位寻址的格式为：Ax.y必须指定元件名称、字节地址和位号，如图3.8 所示。图3.8中MSB表示最高位，LSB表示最低位。图3.8位寻址格式第64页/共445页第六十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3间接寻址方式 间接寻址方式是，数据存放在存储器或寄存器中，在指令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址。存储单元地址的地址又称为地址指针。这种间接寻址方式与计算机的间接寻址方式相同。间接寻址在处理内存连续地址中的数据时非常方便，而且可以缩短程序所生成的代码的长度，使编程更加灵活。用间接寻址方式存取数据需要作的工作有3种：建立指针、间接存取和修改指针。第65页/共445页第六十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（1）建立指针 建立指针必须用双字传送指令（MOVD），将存储器所要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下：例：MOVD&VB200,VD302MOVD&MB10,AC2MOVD&C2,LD14注意：建立指针用MOVD指令。第66页/共445页第六十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）间接存取 指令中在操作数的前面加“*”表示该操作数为一个指针。下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：MOVD&VB200，AC0MOVW*AC0，AC1若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示 执行过程如下：第67页/共445页第六十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。第68页/共445页第六十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（3）修改指针 下面的两条指令可以修改指针的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1返回本节第69页/共445页第六十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。指令系统 S7-200 系列PLC主机中有两类基本指令集：SIMATIC指令集和IEC 1131-3指令集，程序员可以任选一种。提供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务。SIMATIC指令集：是为S7-200系列PLC设计的，本指令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL和FBD三种编程语言。IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准，它不能使用STL编程语言。返回本节第70页/共445页第七十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。编程语言 1.语句表 2.梯形图 3.功能块图 4.其他编程语言 第71页/共445页第七十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.语句表 语句表（STL）语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员。用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言，STEP 7 Micro/Win32的语句表如图3.9所示。图3.9语句表举例第72页/共445页第七十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.梯形图 图3.10梯形图举例第73页/共445页第七十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.功能块图 功能块图（FBD）的图形结构与数字电子电路的结构极为相似，如下图3.11所示。第74页/共445页第七十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。4.其他编程语言 SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中型PLC提供了许多高级编程工具，以下简要其中的几种：（1）S7-SLC和 M7-Pro C/C+（2）S7-GRAPH（3）S7-HiGraph（4）CFC 第75页/共445页第七十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（1）S7-SLC和 M7-Pro C/C+图3.12SLC语言S7-SLC的语言与PASCAL非常相似，如图3.12所示。第76页/共445页第七十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）S7-GRAPH 图3.13顺序流程图第77页/共445页第七十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（3）S7-HiGraph 它借助于状态图来描述异步过程。用于装置和过程，以及可能的转移状态的图形描述。本工具可基于系统框图和流程图直接进行编程，程序结构和过程清晰。S7-HiGraph如图3.14所示。第78页/共445页第七十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图3.14 状态图第79页/共445页第七十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（4）CFC CFC（连续功能图）是在原来的CSF（控制系统流程图）的基础上发展起来的，它通过绘制过程控制流程图，将各程序块在版面上布置，然后将它们相互连接即可。控制系统流程图如图3.15所示。返回本节第80页/共445页第八十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图3.15 连续功能图 第81页/共445页第八十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。程序结构 1.用户程序（1）主程序（2）子程序（3）中断处理程序 2.数据块 3.参数块 第82页/共445页第八十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。如 果 编 程 使 用的 是 手 编 器，主 程 序 应 安 排到 程 序 的 最 前面。其 他 部 分的 位 置 安 排 没有严格的顺序，但 习 惯 上 把 子程 序 安 排 在 中断程序的前面。如图3.16所示。图3.16程序结构 返回本节第83页/共445页第八十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.4相关设备 手编器 计算机 人机界面 特殊功能模块 返回本章首页第84页/共445页第八十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。手编器 工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信设备，使PLC和计算机相连，用编程软件可直接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是用小型和微型PLC实现的小规模系统。返回本节第85页/共445页第八十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。计算机 计算机包括个人计算机和工业计算机，在可编程序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重要的作用，几乎PLC系统从工程项目开发、编程、调试到系统的运行和维护，计算机越来越成了不可缺少的工具。返回本节第86页/共445页第八十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。人机界面 1.构造特点 文本显示区：可显示两行信息（每行20个字符）的液晶显示LCD。按键：共有9个键。通信：通过TD/CPU电缆（通用RS232接口）可以提供可编程序控制器与TD 200的通信，同时可以提供TD的电源，而不必再另接电源。电源：如果不用TD/CPU通信电缆，可以通过面板右侧的电源接口连接外部电源。第87页/共445页第八十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.主要功能可以显示从CPU主机读出的信息（如读取指令、数据、当前值及状态）；可以调整运行中选定的程序变量；可以提供对输入输出点的强制功能；可以为实时时钟设置日期和时间；支持多种语言形式的菜单和提示并支持中文。返回本节第88页/共445页第八十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。特殊功能模块 1.数字量扩展模块 2.模拟量扩展模块 3.热电偶、热电阻模块4.通信扩展模块 5.现场设备接口模块 第89页/共445页第八十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.数字量扩展模块数字量扩展模块主要有：EM221 数字量输入模块，24V，8输入。EM222数字量输出模块，24V，8输出。EM223数字量混合模块，24V。2.模拟量扩展模块模拟量扩展模块主要有：EM231：4模拟输入点，2W，12位。EM232：2模拟输出点，2W，12位。EM235：4模拟输入点，1模拟量输出点，2W，12位。3.热电偶、热电阻模块 EM231为1.8W，15位，模拟量输入。第90页/共445页第九十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。4.通信扩展模块EM277 PROFIBUS-DP模块用于PLC现场总线通信连接。波特率可从960012M波特。5.现场设备接口模块CP 243-2通信处理器是AS-I主站连接部件，专门用于S7-200 CPU 22x，连接的同时显著增加了S7-200可利用的I/O点数。返回本节第91页/共445页第九十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.5工业软件 应用和特点 工业软件的类型 返回本章首页第92页/共445页第九十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。应用和特点 1.应用 它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数的赋值；用户编程；文件编制；系统测试、起动、服务；过程控制；归档。第93页/共445页第九十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.特点采用多种标准 共享数据管理 工具系统集成化 开放化的系统 可重用的程序段 集成的诊断功能 返回本节第94页/共445页第九十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。工业软件的类型 1.标准工具标准工具是SIMATIC S7/M7/C7自动化系统进行编程的基础，SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表3.12所示。第95页/共445页第九十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。2.工程工具 工程工具主要包括：编程员用的高级语言；技术专家用的图形语言；诊断、仿真、远程维护和工厂文件编制等用的辅助软件。第96页/共445页第九十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.运行软件 运行软件种类很多，以下是几个常用的运行软件：1）SIMATIC S7的控制，例如：标准控制、模块化和模糊控制系列软件；2）将自动化系统连接到Windows应用程序的程序接口工具；3）SIMATIC M7的实时操作系统。第97页/共445页第九十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。4.人机接口 人机接口包括：操作员面板和系统组态用的软件，如Protool和Protool/Life等；用于过程诊断的可选软件包ProAgent；Windows 95/NT用的高性能可视化工具系统WinCC。返回本节第98页/共445页第九十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。本章学习目的l位操作类指令，主要是位操作及运算指令，与时也包含与位操作密切相关的定时器和计数器指令等。l运算指令，包括常用的算术运算和逻辑运算指令。l其他数据处理类，包括数据的传送、移位、填充和交换等指令。l表功能指令，包括对表的存取和查找指令。l转换指令，包括数据类型转换、码转换和字符转换指令。返回本章首页第99页/共445页第九十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.1位操作类指令 指令使用概述 基本逻辑指令 复杂逻辑指令 定时器指令 计数器指令 比较 返回本章首页第100页/共445页第一百页，编辑于星期六：十五点 二十五分。指令使用概述 1.主机的有效编程范围存储器的存储容量及各编程元件的有效编程范围如右表4.1所示。第101页/共445页第一百零一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。许多指令中含有操作数，操作数的有效编址范围如表4.2所示。第102页/共445页第一百零二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（1）指令例整数加法+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位整数结果输出（OUT）。在LAD和FBD中，以 指 令 盒 形 式 编 程。指 令 盒 的 执 行 结 果：IN1+IN2=OUT在STL中，执行结果：IN1+OUT=OUTIN1和IN2的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。OUT的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、*VD、*AC和*LD。第103页/共445页第一百零三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）使能流输出ENO断开的出错条件：SM1.1（溢出）；SM4.3（运行时间）；0006（间接寻址）指令格式：+IIN1,OUT第104页/共445页第一百零四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。例：+IVW0,VW4本指令在梯形图和语句表中的编程如图4.1所示。图4.1整数加法第105页/共445页第一百零五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。3.梯形图的基本绘制规则（1）Network（2）能流/使能（3）编程顺序（4）编号分配（5）内、外触点的配合（6）触点的使用次数（7）线圈的使用次数（8）线圈的连接 返回本节第106页/共445页第一百零六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。基本逻辑指令 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。第107页/共445页第一百零七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。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4.3所示。第108页/共445页第一百零八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.标准触点指令标准触点指令（1）LD：装入常开触点（LoaD）（2）LDN：装入常闭触点（LoaDNot）（3）A：与常开触点（And）（4）AN：与常闭触点（AndNot）。（5）O：或常闭触点（Or）（6）ON：或常闭触点（OrNot）（7）NOT：触点取非（输出反相）（8）=：输出指令 第109页/共445页第一百零九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。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表4.4、表4.5其后的说明。第110页/共445页第一百一十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。表4.5指令AI0.2的执行第111页/共445页第一百一十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。程序实例：本 程 序 段 用以 介 绍 标 准触 点 指 令 在梯 形 图、语句 表 和 功 能块图3种语言编程中的应用，仔细比较不同编程工具的区别与联系。其梯形图和语句表程序结构如图4.2所示。图4.2标准触点LAD和STL例第112页/共445页第一百一十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。本程序对应的功能框图如图4.3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。程序执行的时序图如图4.4所示。图4.3标准触点FBD例2.正负跳变指令 第113页/共445页第一百一十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图4.4时序图第114页/共445页第一百一十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。负跳变触点检测到脉冲的每一次负跳变后，产生一个微分脉冲。指令格式：ED（无操作数）应用举例：图4.5是跳变指令的程序片断。图4.6是图4.5指令执行的时序。第115页/共445页第一百一十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图4.5跳变应用第116页/共445页第一百一十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图4.6时序第117页/共445页第一百一十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（1）S，置位指令（2）R，复位指令置位即置1，复位即置0。置位和复位指令可以将位存储区的某一位开始的一个或多个（最多可达255个）同类存储器位置1或置0。这两条指令在使用时需指明三点：操作性质、开始位和位的数量。各操作数类型及范围如表4.6所示。3.置位和复位指令置位和复位指令第118页/共445页第一百一十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（1）S，置位指令 将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位置位。用法：Sbit,N例：SQ0.0,1第119页/共445页第一百一十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（2）R，复位指令 将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位复位。当用复位指令时，如果是对定时器T位或计数器C位进行复位，则定时器位或计数器位被复位，同时，定时器或计数器的当前值被清零。用法：Rbit,N例：RQ0.2,3应用举例：图4.7为置位和复位指令应用程序片断。第120页/共445页第一百二十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图4.7置位复位第121页/共445页第一百二十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。本程序对应的时序图如图4.8所示。图4.8时序图第122页/共445页第一百二十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。4.立即指令（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 第123页/共445页第一百二十三页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（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。第124页/共445页第一百二十四页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（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。第125页/共445页第一百二十五页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（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如表4.7所示。第126页/共445页第一百二十六页，编辑于星期六：十五点 二十五分。（4）RI，立即复位指令用立即复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）物理输出点被立即复位，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。用法：RIbit,N例：RIQ0.0,1应用举例：图4.9为立即指令应用中的一段程序，图4.10是程序对应的时序图。第127页/共445页第一百二十七页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图4.9立即指令程序第128页/共445页第一百二十八页，编辑于星期六：十五点 二十五分。图4.10时序图返回本节第129页/共445页第一百二十九页，编辑于星期六：十五点 二十五分。复杂逻辑指令 1.栈装载与指令 2.栈装载或指令 3.逻辑推入栈指令 4.逻辑弹出栈指令 5.逻辑读栈指令 6.装入堆栈指令 第130页/共445页第一百三十页，编辑于星期六：十五点 二十五分。1.栈装载与指令 ALD，栈装载与指令（与块）。在梯形图中用于将并联电路块进行串联连接。在语句表中指令ALD执行情况如表4.8所示。第131页/共445页第一百三十一页，编辑于星期六：十五点 二十五分。OLD，栈装载或指令（或块）。在梯形图中用于将串联电路块进行并联连接。在语句表中指令OLD执行情况如表4.9所示。2.栈装载或指令 第132页/共445页第一百三十二页，编辑于星期六：十五点 二十五分。LPS，逻辑推入栈指令（分支或主控指令）。在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻辑块时，第一个完整的从逻辑行从此处开始。注意：使用LPS指令时，本指令为分支的开始，以后必须有分支结束指令LPP。即LP
