step7基本讲解.doc

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1、+课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时12h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第三章 指令系统3.1位逻辑指Bit Logic Instructions （3.1.1） 教学目的要 求使学生熟练掌握西门子S7-300系列可编程控制器的基本位逻辑指令。教学重点各条基本位逻辑指令的符号，功能，使用条件。教学难点STL、FBD、LAD三种编程语言的特点及相互转换主要教具设备材料投影仪、S7-300可编程控制器、计算机及编程软件课后记学生初次接触可编程序控制器，注意讲解过程由浅入深，注意结合生产实际。既不要让学生蒙上神秘感，、又要注意某些学生把问题看得太简单。教

2、案教 学 内 容备 注第一章 绪论3.1位逻辑指令3.1.1 基本位逻辑指令位逻辑指令的运算结果用两个二进制数字1和0来表示。可以对布尔操作数（BOOL）的信号状态扫描并完成逻辑操作。逻辑操作结果称为RLO(result of logic operation)。语句表STL表示的基本位逻辑指令l A And 逻辑“与”l AN And Not 逻辑“与非”l O Or 逻辑“或”l ON Or Not 逻辑“或非”l X Exclusive Or 逻辑“异或”l XN Exclusive Or Not 逻辑“异或非”l = Assign 赋值指令l NOT Negate RLO RLO取反l

3、SET Set RLO (=1) RLO=1l CLR Clear RLO (=0) RLO=0l SAVE Save RLO in BR Register 将RLO的状态保存到BR。边沿信号识别指令。位逻辑指令的运算规则：“先与后或”。可以用括号将需先运算的部分括起来，运算规则为：“先括号内，后括号外”。 梯形图LAD表示的基本位逻辑指令l -| |- Normally Open Contact (Address) 常开触点 l -|/|- Normally Closed Contact (Address) 常闭触点l -(SAVE) Save RLO into BR Memory 将RLO

4、的状态保存到BRl XOR Bit Exclusive OR 逻辑“异或”l -( ) Output Coil 输出线圈l -( # )- Midline Output 中间标志输出l -|NOT|-Invert Power Flow RLO取反功能图FBD表示的位逻辑指令 将在后面的指令详解中给出概括：十分钟利用投影仪教 案教 学 内 容备 注1逻辑“与”操作当所有的输入信号都为“1”，则输出为“1”；只要输入信号有一个不为“1”，则输出为“0”。例3.1.1：功能图（FBD）语言如下： 梯形图（LAD）语言如下： 语句表（STL）语言如下： A I 0.0 A I 0.1 = Q 4.02

5、逻辑“或”操作只要有一个输入信号为“1”，则输出为“1”；所有输入信号都为“0”，输出才为“0”。例3.1.2：功能图（FBD）语言如下： 当输入信号I 0.0 和 I 0.1有一个以上为“1”时，输出信号Q 4.0 为“1”。当输入信号I 0.0 和 I 0.1都为“0”时，输出信号Q 4.0 才为“0”。梯形图（LAD）语言如下： 语句表（STL）语言如下： O I 0.0 O I 0.1 = Q 4.0注意编程语言的三种表达方式及各自的特点。教 案教 学 内 容备 注3逻辑异或操作当两个输入信号其中一个为“1”而另一个为“0”时，输出信号为“1”；当两个输入信号都为“0”或者都为“1”时

6、，输出信号为“0”。例3.1.3：功能图（FBD）语言如下： 当输入信号I 0.0 为“1”而 I 0.2为“0”或者I 0.0 为“0”而 I 0.2为“1”时，输出信号Q3.1 为“1”。当输入信号I 0.0 和 I 0.2都为“0”或者I 0.0 和 I 0.2都为“1”时，输出信号Q 3.1为“0”。梯形图（LAD）语言如下： 语句表（STL）语言如下： X I 0.0 X I 0.2 = Q 3.14逻辑取反操作逻辑取反操作对逻辑运算结果RLO取反。功能图（FBD）符号： 梯形图（LAD）符号：-|NOT|-语句表（STL）符号：NOT 引导学生举出生活中异或关系的例子教 案教 学

7、内 容备 注例3.1.4：只有当I 1.0 和I 1.1相与的结果为“0”并且I 1.2 和I 1.3相与的结果为“1”或I 1.4为“1”时，输出Q 4.0才为“1”；否则Q 4.0为“0”。功能图（FBD）语言如下： 梯形图（LAD）语言如下： 语句表（STL）语言如下： A I 1.0 A I 1.1 NOT A( A I 1.2 A I 1.3 NOT O I 1.4 ) = Q 4.05中间输出符号中间输出指令用于存储RLO的中间值，该值是中间输出指令前的位逻辑操作结果。中间输出指令不能用于结束一个逻辑串，因此，中间输出指令不能放在逻辑串的结尾或分支的结尾处。特别要讲清楚中间符号的作

8、用教 案教 学 内 容备 注例3.1.5 M 0.0的缓存器中存放着I 1.0和I 1.1相与后取反的结果；M 1.1的缓存器中存放着I 1.2和I 1.3相与后取反的结果；M 2.2的缓存器中存放着I 1.4的逻辑运算结果；M 3.3的缓存器中存放上述整个逻辑运算的结果。例3.1.6M 0.0的缓存器中存放着I 1.0和I 1.1相与的结果；M 1.1的缓存器中存放着I 1.0、I 1.1、I 1.2和I 1.3四个输入信号相与后取反的结果；M 2.2的缓存器中存放着整个逻辑运算的结果。6位逻辑操作规则：位逻辑指令的运算规则：“先与后或”。例3.1.7：当输入信号I 1.0 和I 1.1 都

9、为“1”，或输入信号I 1.2 和 I 1.3 都为“1”时，输出信号Q 3.1 为“1”。否则输出信号Q 3.1 为“0”。功能图（FBD）语言如下： 梯形图（LAD）语言如下：重点强调教 案教 学 内 容备 注语句表（STL）语言如下： A I 1.0 A I 1.1 O A I 1.2 A I 1.3 = Q 3.1例3.1.8：当输入信号I 1.0 或I 1.1为“1”，并且I 1.2 或 I 1.3为“1”时，输出信号Q 3.1 为“1”。否则输出信号Q 3.1 为“0”。功能图（FBD）语言如下： 梯形图（LAD）语言如下：语句表（STL）语言如下： A (O I 1.0 O I

10、1.1 ) A( O I 1.2 O I 1.3 ) = Q 3.1牢记位逻辑运算的规则。重点是在语句表中课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时16h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第三章 指令系统3.1位逻辑指令 Bit Logic Instructions （3.1.23.1.4） 教学目的要 求使学生熟练掌握西门子S7-300系列可编程控制器的置位/复位指令。教学重点置位/复位指令的符号，功能，使用条件。教学难点置位/复位指令的记忆功能。主要教具设备材料投影仪、S7-300可编程控制器、计算机及编程软件课后记置位/复位指令对于较熟悉继电接触器控制的学

11、生来说是个较新的概念。同时又是非常重要的指令。注意引导学生结合数字电路的RS触发器以及继电接触器系统中的“自保”结构充分理解。教 案教 学 内 容备 注3.1.2置位/复位指令置位/复位指令根据RLO的值，来决定被寻址位的信号状态是否需要改变。若RLO的值为1，被寻址位的信号状态被置1或清0；若RLO是0，则被寻址位的信号保持原状态不变。对于置位操作，一旦RLO为1，则被寻址信号（输出信号）状态置1，即使RLO又变为0,输出仍保持为1；对于复位操作，一旦RLO为1，则被寻址信号（输出信号）状态置0，即使RLO又变为0，输出仍保持为0。语句表STL表示的置位/复位指令l R Reset 复位指令

12、l S Set 置位指令梯形图LAD表示的置位/复位指令l -( S ) Set Coil 线圈置位指令l -( R ) Reset Coil 线圈复位指令l SR Set-Reset Flip Flop 复位优先型SR双稳态触发器指令l RS Reset-Set Flip Flop 置位优先型RS双稳态触发器指令功能图FBD表示的位逻辑指令强调“记忆功能”教 案教 学 内 容备 注1置位/复位线圈指令例 3.1.9：当I 0.0和I 0.1输入都为“1”或者I 0.2输入为“0”时，Q 4.0被置位，即输出为“1”；不满足上述条件时，Q 4.0的输出状态不变。功能图（FBD）语言如下： 梯形

13、图（LAD）语言如下： 语句表（STL）语言如下：A I 0.0 A I 0.1 ON I 0.2 S Q 4.0例3.1.10：当I 0.0和I 0.1输入都为“1”或者I 0.2输入为“0”时，Q 4.0被复位，即输出为“0”；不满足上述条件时，Q 4.0的输出状态不变。功能图（FBD）语言如下： 梯形图（LAD）语言如下：语句表（STL）语言如下：A I 0.0 A I 0.1 ON I 0.2 R Q 4.0注意与普通线圈符号的不同教 案教 学 内 容备 注2置位/复位双稳态触发器指令 如果置位输入端为“1”，复位输入端为“0”，则触发器被置位。此后，即使置位输入端为0，触发器也保持置

14、位不变。如果复位输入端为1，置位输入端为“0”，则触发器被复位。置位优先型RS触发器的R端在S端之上，当两个输入端都为1时，下面的置位输入端最终有效。既置位输入优先，触发器被置位。复位优先型SR触发器的S端在R端之上，当两个输入端都为1时，下面的复位输入端最终有效。既复位输入优先，触发器被复位。例 3.1.11 如果输入信号 I 0.0 = 1, I 0.0 = 0, 则M 0.0被复位，Q 4.0 = 0； I 0.0 = 0, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 1； I 0.0 = 0, I 0.0 = 0, 则M 0.0输出保持不变，Q 4.0输出不变； I 0.

15、0 = 1, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 1。例 3.1.12 如果输入信号 I 0.0 = 1, I 0.0 = 0, 则M 0.0被复位，Q 4.0 = 0； I 0.0 = 0, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 1； I 0.0 = 0, I 0.0 = 0, 则M 0.0输出保持不变，Q 4.0输出不变； I 0.0 = 1, I 0.0 = 1, 则M 0.0被置位，Q 4.0 = 0。注意讲清楚置位优先型RS触发器和复位优先型SR触发器在功能图和语句表中的表示方法以及适用场合教 案教 学 内 容备 注3.1.3边沿信号识别指令

16、1RLO边沿信号识别指令当信号状态变化时就产生跳变沿，当从0变到1时，产生一个上升沿（或正跳沿）；若从1变到0，则产生一个下降沿（或负跳沿）。跳变沿检测的原理是：在每个扫描周期中把信号状态和它在前一个扫描周期的状态进行比较，若不同则表明有一个跳变沿。因此，前一个周期里的信号状态必须被存储，以便能和新的信号状态相比较。l 下降沿信号识别指令 若CPU检测到输入有一个负跳沿，将使得输出线圈在一个扫描周期内通电。对输入扫描的RLO值存放在存储位中。在OB1的扫描周期中，CPU扫描并形成RLO值，若该RLO值是0且上次RLO值是1，这说明FN指令检测到一个RLO的负跳沿，那么FN指令把RLO位置1。如

17、果RLO在相邻的两个扫描周期中相同（全为1或0），那么FN语句把RLO位清0。例 3.1.13 此节内容较难懂，适当慢一些。强调“边沿”的概念教 案教 学 内 容备 注若CPU检测到输入I1.0有一个负跳沿，将使得输出Q4.0的线圈在一个扫描周期内通电。对输入I1.0常开触点扫描的RLO值（在本例中，此RLO正好与输入I1.0的信号状态相同）存放在存储位M1.0中。在OB1的扫描周期中，CPU对I1.0信号状态扫描并形成RLO值，若该RLO值是0且存放在M1.0中的上次RLO值是1，这说明FN指令检测到一个RLO的负跳沿，那么FN指令把RLO位置1。如果RLO在相邻的两个扫描周期中相同（全为1

18、或0），那么FN语句把RLO位清0。l 上升沿信号识别指令 若CPU检测到输入有一个正跳沿，将使得输出线圈在一个扫描周期内通电。对输入扫描的RLO值存放在存储位中。在OB1的扫描周期中，CPU扫描并形成RLO值，若该RLO值是1且上次RLO值是0，这说明FN指令检测到一个RLO的正跳沿，那么FP指令把RLO位置1。如果RLO在相邻的两个扫描周期中相同（全为1或0），那么FP语句把RLO位清0。例 3.1.14 若CPU检测到输入I1.0有一个正跳沿，将使得输出Q4.0的线圈在一个扫描周期内通电。对输入I1.0常开触点扫描的RLO值（在本例中，此RLO正好与输入I1.0的信号状态相同）存放在存储

19、位M1.0中。在OB1的扫描周期中，CPU对I1.0信号状态扫描并形成RLO值，若该RLO值是1且存放在M1.0中的上次RLO值是0，这说明FN指令检测到一个RLO的正跳沿，那么FP指令把RLO位置1。如果RLO在相邻的两个扫描周期中相同（全为1或0），那么FP语句把RLO位清0。弄清“上升沿”与“下降沿”的概念与区别教 案教 学 内 容备 注2触点边沿信号识别指令l 触点下降沿信号识别指令 在OB1的扫描周期中，CPU对的状态与其上一个扫描周期的状态进行比较（上一个扫描周期的状态保存在中。若该状态是0且存放在中的上次状态是1，这说明NEG指令检测到的负跳沿，那么NEG指令把RLO位置1。如果

20、在相邻的两个扫描周期中状态相同（全为1或0），那么NEG指令把RLO位清0。例 3.1.15 当输入信号I 0.0、I 0.0、I 0.2、I 0.4全为“1”并且I 0.3 有一个负跳变，则Q 4.0输出一个扫描周期的正脉冲信号。l 触点上升沿信号识别指令 在OB1的扫描周期中，CPU对的状态与其上一个扫描周期的状态进行比较（上一个扫描周期的状态保存在中。若该状态是1且存放在中的上次状态是0，这说明POS指令检测到正跳沿，那么POS指令把RLO位置1。如果在相邻的两个扫描周期中状态相同（全为1或0），那么POS指令把RLO位清0。注意与前面指令的区别教 案教 学 内 容备 注例 3.1.16

21、 当输入信号I 0.0、I 0.0、I 0.2、I 0.4全为“1”并且I 0.3 有一个正跳变，则Q 4.0输出一个扫描周期的正脉冲信号。3.1.4 RLO 置位、清零、保存指令置位指令 符号： SET 功能： RLO = 1复位指令 符号： CLR 功能： RLO = 0例 3.1.17 RLO保存指令 符号： SAVE 功能： (RLO) BR 说明： 将RLO的状态保存到状态字寄存器中的BR位中。强调尽对RLO操作课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时20h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第三章 指令系统3.2 定时器指令 Time Instruc

22、tions（3.2.13.2.4） 教学目的要 求使学生熟练掌握西门子S7-300系列可编程控制器的脉冲定时器及扩展脉冲定时器及有关指令。教学重点西门子S7-300系列的脉冲定时器及扩展脉冲定时器。教学难点脉冲定时器及扩展脉冲定时器的特性、区别、适用场合。主要教具设备材料投影仪、S7-300可编程控制器、计算机及编程软件课后记定时器应用较为广泛，生产生活中的例子也不少，但一定要引导学生分清楚各种定时器的区别，不同类型定时器输出信号与输入信号的关系教 案教 学 内 容备 注3.2 定时器指令3.2.1 定时器的结构 S7中定时时间由时基和定时值两部分组成，定时时间等于时基与定时值的乘积。当定时器

23、运行时，定时值不断减1，直至减到0，减到0表示定时时间到。定时时间到后会引起定时器触点的动作。定时器的第0到第11位存放BCD码格式的定时值，三位BCD码表示的范围是0999。第12，13位存放二进制格式的时基。从下表中可以看出：时基小定时分辨率高，但定时时间范围窄；时基大分辨率低，但定时范围宽。时 基二进制时基分辨率定 时 范 围10 s000.01 s10ms至9s_990ms100ms0l0.1 s100ms至1m_39s_900ms1 s101s1s至16m_39s10 s1110 s10s至2h_46m_30s当定时器启动时，累加器1低字的内容被当作定时时间装入定时字中。这一过程是由

24、操作系统控制自动完成的，用户只需给累加器l装入不同的数值，即可设置需要的定时时间。推荐采用下述直观的句法：L W#16# txyz 其中：t，x，y，z均为十进制数； t时基，取值0,1,2,3,分别表示时基为：10ms、100ms、1s、10s。xyz定时值，取值范围：1到999。 也可直接使用S5中的时间表示法装入定时数值，例如：L S5T# aH_bbM_ccS_dddMS其中：a小时，bb分钟，cc秒，ddd毫秒.范围：1MS到2H_46M_30S；此时，时基是自动选择的，原则是：根据定时时间选择能满足定时范围要求的最小时基。此节是定时器的基础知识若某些同学理解上有困难，可暂时放一放教

25、 案教 学 内 容备 注S7300提供了多种形式的定时器：脉冲定时器(SP)、扩展定时器(SE)、接通延时定时器(SD)、带保持的接通延时定时器(SS)和断电延时定时器(SF)。下图给出了各种定时器的工作状态。注意五种定时器各自的特点教 案教 学 内 容备 注3.2.2 脉冲定时器 Pulse Timer脉冲定时器时序如下：例3.2.1 STL语句表如下： A I 0.0 L S5T#10s 装入定时时间到ACCU1 SP T5 启动脉冲定时器T5 A I 0.1 R T 5 定时器T5复位 A T 5 = Q 4.0FBD 功能图如下：时序图如下： 结合实际例子让同学充分理解。教 案教 学

26、内 容备 注3. 2. 3 定时器再启动指令FR Enable Timer格式： FR 定时器再启动指令FR用于重新装载定时时间，定时器以新装入的时间值运行。下面结合一个具体的例子来说明。STL语句表如下： A I 2.0 FR T1 再启动定时器T1 A I 2.1 L S5T#10s 装入定时时间到ACCU1 SP T1 启动脉冲定时器T1 A I 2.2 R T1 定时器T1复位 A T1 = Q4.0时序如下：（1）在定时器运行期间，使能输入端I 2.0有一个从“0”到“1”的变化，此时，定时器T1被再启动，定时时间恢复到预置初值从新开始计时。I 2.0有一个从“1”到“0”的变化没有

27、作用。（2）虽然定时器没有运行，当使能 输入端I 2.0有一个从“0”到“1”的变化，同时定时器启动输入端I 2.1 处于高电平状态，此时，定时器T1也被启动。（3）当定时器启动输入端I 2.1 处于低电平状态，尽管使能输入端I 2.0有一个从“0”到“1”的变化，此时，定时器T1也不能启动。此点是难点注意讲深讲透教 案教 学 内 容备 注3.2.4 扩展脉冲定时器 Extended Pulse Timer 例3.2.2 STL语句表如下：A I 0.0 L S5T#2s 装入定时时间到ACCU1 SE T5 启动扩展脉冲定时器T5 A I 0.1 R T 5 定时器T5复位 A T 5 =

28、Q 4.0 FBD 功能图如下：时序图如下：特别注意与脉冲定时器的不同点课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时24h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第三章 指令系统3.2 定时器指令 Time Instructions（3.2.53.2.7） 教学目的要 求使学生熟练掌握西门子S7-300系列可编程控制器的延时接通定时器等有关指令。教学重点西门子S7-300系列的延时接通定时器。教学难点延时接通定时器的特性、区别、适用场合。主要教具设备材料投影仪、S7-300可编程控制器、计算机及编程软件课后记延时接通定时器生产实际中用得最为广泛，此种类型的定时器要求同学

29、必须熟练掌握。教 案教 学 内 容备 注3.2.5 接通延时定时器 ON-Delay Timer接通延时定时器时序如下：例3.2.3STL语句表如下：A I 0.0 L S5T#2s 装入定时时间到ACCU1 SD T5 启动延时接通定时器T5 A I 0.1 R T 5 定时器T5复位 A T 5 = Q 4.0FBD 功能图如下： 时序图如下：重点之重点结合习题讲深讲透教 案教 学 内 容备 注3.2.6 保持型接通延时定时器 Retentive ON-Delay Timer保持型接通延时定时器时序如下：例3.2.4 STL语句表如下：A I 0.0 L S5T#2s 装入定时时间到ACC

30、U1 SS T5 启动保持型延时接通定时器T5 A I 0.1 R T 5 定时器T5复位 A T 5 = Q 4.0FBD 功能图如下：时序图如下：注意与接通延时定时器的区别教 案教 学 内 容备 注3.2.7 关断延时定时器 Off - Delay Timer关断延时定时器时序如下：例3.2.5 STL语句表如下：A I 0.0 L S5T#2s 装入定时时间到ACCU1 SF T5 启动关断延时接通定时器T5 A I 0.1 R T 5 定时器T5复位 A T 5 = Q 4.0FBD 功能图如下： 时序图如下：此种定时器时下降沿触发。与前四种不同课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期

31、5课时4h累计课时28h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第三章 指令系统3.3计数器指令 Counter Instructions3.4 装入和传输指令 Load and Transfer Instructions 教学目的要 求使学生熟练掌握西门子S7-300系列可编程控制器的计数器指令以及装入和传输指令。教学重点计数器指令以及装入和传输指令。教学难点不同类型数据的传输方式。主要教具设备材料投影仪、S7-300可编程控制器、计算机及编程软件。课后记计数器也是电器控制系统中的重要部件，注意讲清楚计数值的输出形式教 案教 学 内 容备 注3.3计数器指令3.3.1 计数器的结构

32、 计数器是一种由位和字组成的复合单元，计数器的输出由位表示，其计数值存储在字存储器中。在CPU的存储器中留出了计数器区域，该区域用于存储计数器的计数值。每个计数器为2个字节（Byte），称为计数字。在S7300中，计数器区为512个字节(Byte)，因此最多允许使用256个计数器。计数器的第0到第11位存放BCD码格式的计数值，三位BCD码表示的范围是0999。第1215位没有用途。S7中的计数器用于对RLO正跳沿计数。S7中有三种计数器，它们分别是：加计数器、减计数器和可逆计数器。只要计数器的计数值不是“0”，计数器的输出就为“1”。当计数器启动时，累加器1低字的内容被当作计数初值装入计数字

33、中。这一过程是由操作系统控制自动完成的，用户只需给累加器l装入不同的数值，即可设置需要的计数初值。L C# xyz其中： xyz记数初值，取值范围：1到999。FBD符号： 可逆计数器 加计数器 减计数器端子说明： CU 加计数输入 CD 减计数输入S 预置输入 PV 设置计数初值R 复位输入 Q 计数器状态输出 CV 当前计数值输出（十六进制格式）BCD 当前计数值输出（BCD码格式）注意与定时器结构的异同点教 案教 学 内 容备 注 例3.3.1 FBD 功能图如下：STL语句表如下：A I 0.0CU C 10 计数器加计数A I 0.1CD C 10 计数器减计数 A I 0.2S C

34、 10 计数初值预置 L C#55 装入计数初值到ACCU1 A I 0.3 R C 10 计数器C10复位 A C 10 = Q 4.0 l 当输入信号I 0.2由“0”变为“1”时，计数初值55被装入计数器C10；l 如果输入信号I 0.0由“0”变为“1”，计数器C10的计数值加1（除非C10的计数值已达到999）；l 如果输入信号I 0.1由“0”变为“1”，计数器C10的计数值减1；（除非C10的计数值已减到0）；l 如果输入信号I 0.3由“0”变为“1”，计数器C10被复位，计数值为0；l 只要计数器C10的计数值不为0，则Q 4.0输出就为“1”。3.3.2 计数器再启动指令FR Enable Counter 格式： FR coun