可编程序控制器应用第三章2.ppt

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1、后一页后一页返回返回安徽理工大学电信学院安徽理工大学电信学院可可编编程控制器程控制器原理与应用原理与应用 后一页后一页返回返回安徽理工大学安徽理工大学电信学院电信学院第第3章章 西门子小型可西门子小型可编程控制器编程控制器S7-200 返回返回后一页后一页前一页前一页3.2 S7-200 指令系统指令系统3.2.1 指令系统的三种编程语言指令系统的三种编程语言S7-200 系列系列PLC主机中有两类基本指令集：主机中有两类基本指令集：SIMATIC指令集和指令集和IEC 1131-3指令集，程序员可以指令集，程序员可以任选一种。任选一种。SIMATIC指令集是为指令集是为S7-200系列系列P

2、LC设计的，本指设计的，本指令通常执行时间短，而且可以用令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL和和FBD三种编程语言。三种编程语言。IEC 1131-3指令集是不同指令集是不同PLC厂家的指令标准，它厂家的指令标准，它不能使用不能使用STL编程语言。编程语言。返回返回后一页后一页前一页前一页1.梯形逻辑编程梯形逻辑编程 STEP7-Micro/WIN梯形逻辑（梯形逻辑（LAD）编辑器建）编辑器建立与电子线路图相似的程序。梯形程序允许立与电子线路图相似的程序。梯形程序允许CPU从从一个动力源仿真电源流，通过一系列逻辑输入条件，一个动力源仿真电源流，通过一系列逻辑输入条件，然后启用逻辑输出条件

3、。逻辑通常分解为容易识别然后启用逻辑输出条件。逻辑通常分解为容易识别的小的小“梯级梯级”或或“网络（网络（Network）”。每次执每次执行一个网络，顺序为从左至右，然后从最顶部至底行一个网络，顺序为从左至右，然后从最顶部至底部。执行完程序后，又回到程序的顶部重新开始。部。执行完程序后，又回到程序的顶部重新开始。返回返回后一页后一页前一页前一页 触点触点代表逻辑输入条件模拟开关、按钮、内部代表逻辑输入条件模拟开关、按钮、内部条件等条件等 线圈线圈通常代表逻辑输出结果模拟灯、电机启通常代表逻辑输出结果模拟灯、电机启动器、继电器、内部输出条件等。动器、继电器、内部输出条件等。方框方框代表附加指令，

4、例如定时器、计数器或代表附加指令，例如定时器、计数器或数学指令。数学指令。返回返回后一页后一页前一页前一页2.功能块图（功能块图（FBD）STEP7-Micro/WIN功能块图编辑器可建立与通用逻功能块图编辑器可建立与通用逻辑门图相似的逻辑方框指令。在辑门图相似的逻辑方框指令。在FBD编辑器中无触点编辑器中无触点和线圈，但有相等的指令，以方框指令的形式显示。程和线圈，但有相等的指令，以方框指令的形式显示。程序逻辑由这些方框指令之间的连接表示，即来自一条指序逻辑由这些方框指令之间的连接表示，即来自一条指令的输出（如令的输出（如AND（与）方框）可以被用于启用另一（与）方框）可以被用于启用另一条指

5、令（如定时器），以便建立必要的控制逻辑。条指令（如定时器），以便建立必要的控制逻辑。返回返回后一页后一页前一页前一页3.语句表（语句表（STL）STEP7-Micro/WIN语句表编辑器用输入指令助记语句表编辑器用输入指令助记符的方法建立控制程序。符的方法建立控制程序。STL编辑器对熟悉编辑器对熟悉PLC和和逻辑编程的经验丰富的程序员更合适。逻辑编程的经验丰富的程序员更合适。STL编辑器编辑器还可建立用梯形逻辑或功能块图编辑器无法建立的还可建立用梯形逻辑或功能块图编辑器无法建立的程序。程序。图图3.13显示一个语句表程序范例。显示一个语句表程序范例。返回返回后一页后一页前一页前一页 语句表与汇

6、编语言编程十分相似。语句表与汇编语言编程十分相似。CPU按照程按照程序记录的顺序，从顶部至底部，然后再从头重新开序记录的顺序，从顶部至底部，然后再从头重新开始执行每条指令。始执行每条指令。3.2.2 位逻辑指令位逻辑指令1.标准触点指令标准触点指令 如果数据类型为如果数据类型为I或或Q，这些指令从内存或过程映，这些指令从内存或过程映像寄存器获取状态值。像寄存器获取状态值。常开触点对应的存储器地址位为常开触点对应的存储器地址位为1状态时，该触状态时，该触点闭合。在语句表中，分别用点闭合。在语句表中，分别用LD（Load，装载）、，装载）、A（And，与）和，与）和O（Or，或）指令来表示开始、，

7、或）指令来表示开始、串联和并联的常开触点。串联和并联的常开触点。返回返回后一页后一页前一页前一页 常闭触点对应的存储器地址位为常闭触点对应的存储器地址位为0状态时，该触点闭合。在语句表中，状态时，该触点闭合。在语句表中，分别用分别用LDN（Load Not）、）、AN（And Not）和）和ON(0r Not)来表来表示开始、串联和并联的常闭触点示开始、串联和并联的常闭触点。触。触点符号中间的点符号中间的“”表示常闭，触点表示常闭，触点指令中变量的数据类型为指令中变量的数据类型为BOOL型。型。图图3.14是触点与输出指令的例子。是触点与输出指令的例子。返回返回后一页后一页前一页前一页返回返回

8、后一页后一页前一页前一页2.堆栈的基本概念堆栈的基本概念 S7-200有有1个个9位的堆栈，栈顶用来存储逻辑位的堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果，下面的运算的结果，下面的8位用来存储中间运算结果位用来存储中间运算结果(见图见图3.15)。堆栈中的数据一般按。堆栈中的数据一般按“先进后出先进后出”的原则存取。的原则存取。返回返回后一页后一页前一页前一页 执行执行LD指令时，将指令指定的位地址中的二进制指令时，将指令指定的位地址中的二进制数据装载入栈顶。执行数据装载入栈顶。执行A(与与)指令时，将指令指定的指令时，将指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数相位地址中的二进制数和栈顶中的二进制

9、数相“与与”，结果存入栈顶。执行，结果存入栈顶。执行O指令时，将指令指定的位地指令时，将指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数相址中的二进制数和栈顶中的二进制数相“或或”，结，结果存入栈顶。果存入栈顶。执行常闭触点对应的执行常闭触点对应的LDN，AN和和ON指令时，取指令时，取出指令指定的位地址中的二进制数据后，将它取反出指令指定的位地址中的二进制数据后，将它取反（0变为变为1，1变为变为0），然后再做对应的装载、与、），然后再做对应的装载、与、或操作。或操作。返回返回后一页后一页前一页前一页3.与堆栈有关的指令与堆栈有关的指令ALD 块与指令块与指令:采用逻辑采用逻辑AND（与）操作

10、将堆栈第一级和第二（与）操作将堆栈第一级和第二级中的数值组合级中的数值组合，并将结果载入，并将结果载入堆栈顶部。执行堆栈顶部。执行ALD后，堆栈深后，堆栈深度减度减1。OLD块或指令块或指令:采用逻辑采用逻辑OR（或）操作将堆栈第一（或）操作将堆栈第一级和第二级中的数值组合级和第二级中的数值组合，并将结果载入堆栈顶部。，并将结果载入堆栈顶部。执行执行OLD后，堆栈深度减后，堆栈深度减1。LPS逻辑进栈逻辑进栈:指令复制堆栈中的顶值并使该数值指令复制堆栈中的顶值并使该数值进栈。堆栈底值被推出栈并丢失。进栈。堆栈底值被推出栈并丢失。返回返回后一页后一页前一页前一页LPP逻辑出栈指令逻辑出栈指令:将

11、堆栈中的一个数值出栈。第二将堆栈中的一个数值出栈。第二个堆栈数值成为堆栈新顶值。个堆栈数值成为堆栈新顶值。LRD逻辑读取指令逻辑读取指令:将第二个堆栈数值复制至堆栈顶将第二个堆栈数值复制至堆栈顶部。不执行进栈或出栈，但旧堆栈顶值被复制破坏。部。不执行进栈或出栈，但旧堆栈顶值被复制破坏。LDS n载入堆栈指令载入堆栈指令:复制堆栈中的堆栈位复制堆栈中的堆栈位n，并将，并将该数值置于堆栈顶部。堆栈底值被推出栈并丢失。该数值置于堆栈顶部。堆栈底值被推出栈并丢失。1)OLD（Or Load）指令）指令返回返回后一页后一页前一页前一页 OLD用逻辑用逻辑“或或”操作对堆栈第操作对堆栈第1层和第层和第2层

12、的数层的数据相据相“或或”，即将两个串联电路块并联，并将运算结，即将两个串联电路块并联，并将运算结果果S1=I0.1+S2存入堆栈的顶部。第存入堆栈的顶部。第3第第9层的数据层的数据依次向上移动一位（依次向上移动一位（x表示不确定的值）。表示不确定的值）。OLD指令不需要地址，它相当于需并联的两块电指令不需要地址，它相当于需并联的两块电路右端的一段垂直连线。路右端的一段垂直连线。返回返回后一页后一页前一页前一页 2)ALD（And Load）指令）指令 ALD指令用逻辑指令用逻辑“与与”操作对堆操作对堆栈第栈第1层和第层和第2层的数据相层的数据相“与与”，即将两个电路块串联，并将运算结即将两个

13、电路块串联，并将运算结果果S0=I0.1*S1存入堆栈的顶部存入堆栈的顶部(见见图图3.18 图中图中x表示不确定的值表示不确定的值)。将电路块串并联时，每增加一个将电路块串并联时，每增加一个用用LD或或LDN指令开始的电路块的指令开始的电路块的运算结果，堆栈中增加一个数据，运算结果，堆栈中增加一个数据，堆栈深度加堆栈深度加1，每执行一条，每执行一条ALD或或OLD指令，堆栈深度减指令，堆栈深度减1。返回返回后一页后一页前一页前一页3）其它堆栈操作指令）其它堆栈操作指令 入栈入栈(LPS，Logic Push)指令复制栈顶的值并将其压指令复制栈顶的值并将其压入堆栈的下一层，栈中原来的数据依次向

14、下一层推移，入堆栈的下一层，栈中原来的数据依次向下一层推移，栈底值被推出丢失（见图栈底值被推出丢失（见图3.19）。）。读栈读栈(LRD，Logic Read)指令将堆栈中第指令将堆栈中第2层的数据复层的数据复制到栈顶，制到栈顶，29层的数据不变，但原栈顶值消失。层的数据不变，但原栈顶值消失。返回返回后一页后一页前一页前一页出栈出栈(LPP，Logic Pop)指令使栈中各层的数指令使栈中各层的数据向上移动一层，第据向上移动一层，第2层的数据成为堆栈新的层的数据成为堆栈新的栈顶值，原来栈顶的数据从栈内消失。栈顶值，原来栈顶的数据从栈内消失。返回返回后一页后一页前一页前一页装载堆栈装载堆栈(LD

15、S n，Load Stack，n：18)指令复指令复制堆栈内第制堆栈内第n层的值到栈顶，栈中原来的数据依次层的值到栈顶，栈中原来的数据依次向下一层推移，栈底值被推出丢失。向下一层推移，栈底值被推出丢失。返回返回后一页后一页前一页前一页4.立即触点立即触点 立即立即(Immediate)触点指令触点指令只能用只能用于输入于输入I，执行立即触点指令时，执行立即触点指令时，立即读入物理输入点的值，根据立即读入物理输入点的值，根据该值决定触点的接通断开状态，该值决定触点的接通断开状态，但是并不更新该物理输入点对应但是并不更新该物理输入点对应的映像寄存器。在语句表中，分的映像寄存器。在语句表中，分别用别

16、用LDI、AI、OI来表示开始、来表示开始、串联和并联的常开立即触点，用串联和并联的常开立即触点，用LDNI、ANI、ONI来表示开始、来表示开始、串联和并联的常闭立即触点。串联和并联的常闭立即触点。返回返回后一页后一页前一页前一页5.输出指令输出指令 输出指令（输出指令（=）与线圈相对应，驱动）与线圈相对应，驱动线圈的触点电路接通时，线圈流过线圈的触点电路接通时，线圈流过“能流能流”，指定位对应的映像寄存器为，指定位对应的映像寄存器为1，反之则为，反之则为0。输出指令将栈顶值复输出指令将栈顶值复制到对应的映像寄存器制到对应的映像寄存器。输出类指令。输出类指令应应放在梯形图的最右边放在梯形图的

17、最右边，变量为，变量为BOOL型。型。返回返回后一页后一页前一页前一页6.立即输出立即输出 立即输出指令（立即输出指令（=I）只能用于输）只能用于输出量（出量（Q），），执行该指令时，将执行该指令时，将栈顶值立即写入指定的物理输出栈顶值立即写入指定的物理输出位和对应的输出映像寄存器。线位和对应的输出映像寄存器。线圈符号中的圈符号中的“I”用来表示立即用来表示立即输出输出 返回返回后一页后一页前一页前一页7.置位与复位置位与复位 执行执行S（Set，置位或置，置位或置1）与）与R（Reset，复位或置，复位或置0）指令时，）指令时，从指定的位地址开始的从指定的位地址开始的N个点的映个点的映像寄存

18、器都被置位像寄存器都被置位(变为变为1)或复位或复位(变为变为0)，N=1255，图中，图中N=1。如果被指定复位的是定时器位如果被指定复位的是定时器位(T)或计数器位或计数器位(C)，将清除定时器，将清除定时器/计计数器的当前值。数器的当前值。返回返回后一页后一页前一页前一页I0.0Q0.2-Q0.4Q0.0Q1.0I0.1返回返回后一页后一页前一页前一页8.立即置位与立即复位立即置位与立即复位 执行执行SI（Set Immediate，立即置，立即置位）或位）或RI（Reset Immediate，立即复位）指令时，从指定位地立即复位）指令时，从指定位地址开始的址开始的N个连续的物理输出点

19、将个连续的物理输出点将被立即置位或复位，被立即置位或复位，N=1128。线圈中的线圈中的I表示立即。该指令只能表示立即。该指令只能用于用于输出量输出量(Q)，新值被同时写入，新值被同时写入对应的物理输出点和输出映像寄对应的物理输出点和输出映像寄存器。存器。返回返回后一页后一页前一页前一页9.跳变触点跳变触点 正跳变触点检测到一次正跳变（触正跳变触点检测到一次正跳变（触点的输入信号由点的输入信号由0变为变为1)时，或负时，或负跳变触点检测到一次负跳变跳变触点检测到一次负跳变(触点触点的输入信号由的输入信号由1变为变为0)时，触点接时，触点接通一个扫描周期。正负跳变指令通一个扫描周期。正负跳变指令

20、的助记符分别为的助记符分别为EU（Edge Up，上升沿）和上升沿）和ED（Edge Down，下，下降沿），它们降沿），它们没有操作数没有操作数，触点符，触点符号中间的号中间的(“P”和和“N”分别表示分别表示正跳变正跳变(Positive Transition)和负和负跳变跳变(Negative Transition)。返回返回后一页后一页前一页前一页I0.0Q0.1Q0.0返回返回后一页后一页前一页前一页10.空操作指令空操作指令 11.取反（取反（NOT）空操作指令空操作指令(NOP N)不影响程序不影响程序的执行，操作数的执行，操作数N=0255。取反触点指令将它左边电路的逻取反触点

21、指令将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果若为辑运算结果取反，运算结果若为1则变为则变为0，为，为0则变为则变为1，该指，该指令令没有操作数没有操作数。能流到达该触点。能流到达该触点时即停止，若能流未到达该触点，时即停止，若能流未到达该触点，该触点给右侧供给能流。该触点给右侧供给能流。NOT指令将堆栈顶部的值从指令将堆栈顶部的值从0改为改为1，或从，或从1该为该为0。返回返回后一页后一页前一页前一页3.2.3 定时器与计数器指令定时器与计数器指令 1.定时器指令定时器指令（1）通电延时定时器指令）通电延时定时器指令定时器、计数器的当前值、设定值定时器、计数器的当前值、设定值均为均为16位有符

22、号整数位有符号整数(INT)，允许的，允许的最大值为最大值为32 767。通电延时定时器通电延时定时器(TON)输入端输入端(IN)的的输入电路接通时开始定时。当前值输入电路接通时开始定时。当前值大于等于大于等于PT（Preset Time，预置，预置时间时间)端指定的设定值时端指定的设定值时(PT=132767)，定时器位变为，定时器位变为ON，梯形图，梯形图中对应定时器的常开触点闭合，常中对应定时器的常开触点闭合，常闭触点断开。达到设定值后，当前闭触点断开。达到设定值后，当前值仍继续计数，直到最大值值仍继续计数，直到最大值32767。返回返回后一页后一页前一页前一页输入电路断开时，定时器被

23、复位，当前值被清零，输入电路断开时，定时器被复位，当前值被清零，常开触点断开。第一次扫描时定时器位常开触点断开。第一次扫描时定时器位OFF，当前，当前值为值为0。定时器有定时器有1ms、10ms和和100ms三种分辨率，分三种分辨率，分辨率取决于定时器号辨率取决于定时器号(见表见表3.8)。定时器的设定时间。定时器的设定时间等于设定值与分辨率的乘积，例如等于设定值与分辨率的乘积，例如T37为为l00ms定时定时器，设定值为器，设定值为10，设定时间为，设定时间为l00ms10=1s 定时器和计数器的设定值的数据类型均为定时器和计数器的设定值的数据类型均为INT型，型，除了常数外，还可以用除了常

24、数外，还可以用VW、IW等作它们的设定值。等作它们的设定值。返回返回后一页后一页前一页前一页返回返回后一页后一页前一页前一页（2）断电延时定时器指令）断电延时定时器指令 断电延时定时器断电延时定时器(TOF)用来在用来在IN输入电路断开输入电路断开后延时一段时间，再使定时器位后延时一段时间，再使定时器位OFF。它用输入。它用输入从从ON到到OFF的负跳变启动定时。的负跳变启动定时。接在定时器接在定时器IN输入端的输入电路接通时定时器输入端的输入电路接通时定时器位变为位变为ON，当前值被清零。输入电路断开后，开，当前值被清零。输入电路断开后，开始定时，当前值从始定时，当前值从0开始增大，当前值等

25、于设定值开始增大，当前值等于设定值时，输出位变为时，输出位变为OFF，当前值保持不变，直到输，当前值保持不变，直到输入电路接通。入电路接通。返回返回后一页后一页前一页前一页 图图3.25 断电延时定时器时序断电延时定时器时序 返回返回后一页后一页前一页前一页定时器类型分辨率最大值定时器号码 TONR1毫秒 32.767秒T0,T6410毫秒327.67秒T1-T4,T65-T68100毫秒3276.7秒T5-T31,T69-T95TON、TOF1毫秒32.767秒T32,T9610毫秒327.67秒T33-T36,T97-T100100毫秒3276.7秒T37-T63,T101-T255表表3

26、.8 定时器的参数定时器的参数 返回返回后一页后一页前一页前一页（3）保持型通电延时定时器）保持型通电延时定时器 保持型通电延时定时器保持型通电延时定时器(Retentive On-Delay Timer，TONR)的输入电路接通时，开始定时。当的输入电路接通时，开始定时。当前值大于等于前值大于等于PT端指定的设定值时，定时器位变为端指定的设定值时，定时器位变为ON。达到设定值后，当前值仍继续计数，直到最大。达到设定值后，当前值仍继续计数，直到最大值值32767.输入电路断开时，当前值保持不变。可用输入电路断开时，当前值保持不变。可用TONR来累计输入电路接通的若干个时间间隔。复来累计输入电路

27、接通的若干个时间间隔。复位指令位指令(R)用来清除它的当前值，同时使定时器位用来清除它的当前值，同时使定时器位OFF。图中的时间间隔。图中的时间间隔1000ms时，时，10ms定时器定时器T1的定时器位变为的定时器位变为ON。在第一个扫描周期，定时器位为在第一个扫描周期，定时器位为OFF。可以在。可以在系统块中设置系统块中设置TONR的当前值有断电保持功能。的当前值有断电保持功能。返回返回后一页后一页前一页前一页图图3.26 保持型通电延时定时器时序保持型通电延时定时器时序返回返回后一页后一页前一页前一页2.计数器指令计数器指令（1）加计数器）加计数器CTU 当复位输入当复位输入(R)电路断开

28、，加电路断开，加计数计数(Count Up)脉冲输入脉冲输入(CU)电电路由断开变为接通路由断开变为接通(即即CU信号的信号的上升沿上升沿)，计数器的当前值加，计数器的当前值加1，直至计数最大值直至计数最大值32 767。当前值。当前值大于等于设定值大于等于设定值(PV)时，该计数时，该计数器位被置器位被置1。当复位输入。当复位输入(R)ON时，时，计数器被复位，计数器位变为计数器被复位，计数器位变为OFF，当前值被清零，当前值被清零(见图见图3.27)。在语句表中，栈顶值是复位输入在语句表中，栈顶值是复位输入(R)，加计数输入值，加计数输入值(CU)放在栈放在栈顶下面一层。顶下面一层。返回返

29、回后一页后一页前一页前一页 图图3.27加计数器加计数器返回返回后一页后一页前一页前一页（2）减计数器减计数器CTD 在减计数在减计数(Count Down)脉冲输入脉冲输入CD的上升沿的上升沿(从从OFF到到ON)，从设定值开始，计数器的当前值，从设定值开始，计数器的当前值减减1，减至，减至0时，停止计数，计数器位被置时，停止计数，计数器位被置1。装载。装载输入输入(LD)为为ON时，计数器位被复位，并把设定值时，计数器位被复位，并把设定值装入当前值装入当前值(见图见图3.28)。返回返回后一页后一页前一页前一页 在语句表中，栈顶值是装载输入在语句表中，栈顶值是装载输入LD，减计数输，减计数

30、输入入CD放在栈顶下面一层。放在栈顶下面一层。返回返回后一页后一页前一页前一页（3）加减计数器）加减计数器CTUD 在加计数脉冲输入在加计数脉冲输入(CU)的上升沿，计数器的当前的上升沿，计数器的当前值加值加1，在减计数脉冲输入，在减计数脉冲输入(CD)的上升沿，计数器的的上升沿，计数器的当前值减当前值减1，当前值大于等于设定值，当前值大于等于设定值(PV)时，计数器时，计数器位被置位。复位输入（位被置位。复位输入（R）ON，或对计数器执行复，或对计数器执行复位位(R)指令时，计数器被复位指令时，计数器被复位(见图见图3.29)。当前值为。当前值为最大值最大值32767时，下一个时，下一个CU输入的上升沿使当前值输入的上升沿使当前值变为最小值变为最小值-32768。当前值为。当前值为-32768时，下一个的时，下一个的上升沿使当前值变为最大值上升沿使当前值变为最大值32767。在语句表中，栈顶值是复位输入在语句表中，栈顶值是复位输入R，加计数输入，加计数输入CU放在堆栈的第放在堆栈的第2层，减计数输入层，减计数输入CD放在堆栈的第放在堆栈的第3层。层。返回返回后一页后一页前一页前一页 图图3.29加减计数器指令及时序加减计数器指令及时序 计数器的编号范围为计数器的编号范围为C0C255。不同类型的。不同类型的计数器不能共用同一计数器号。计数器不能共用同一计数器号。