《PLC原理及应用》

1、第1章可编程序控制器概论,1.1PLC的发展、分类及应用 1.2结构和工作原理 1.3技术性能指标 1.4编程语言,本章内容包括,l PLC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,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,1.1.1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

2、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,1.1.2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,1.1.3特点,1. 可靠性高 2. 功能强大 3.简单方便,返回本节,1.1.4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,1.1

3、.5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,1.2结构和工作原理,2.2.1结构 2.2.2工作原理,返回本章首页,1.2.1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

4、一典型PLC结构简图,图2.1结构简图,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,2. 存储器,1）只读存储器 2）随机存储器RAM,3. 输入输出单元,1）输入接口电路 （2）输出接口电路,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

5、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,图2.2 直流输入电路图,图2.3交流输入电路图,返回本节,1.2.2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

6、或离线编程,图2.4 工作原理图,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,图2.5程序执行原理图,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,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,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.

7、 扩展性 8. 通信功能,返回本章首页,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,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

8、l相关设备 l常用工业软件,返回本章首页,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,2.2S7-200 PLC系统组成,3.2.1系统基本构成 3.2.2主机结构 3.2.3扫描周期及工

9、作方式 3.2.4输入输出扩展 3.2.5主机性能指标,返回本章首页,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

10、,2.2.1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,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,2.2.2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,2

11、）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,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3.1CPU型号,SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机及I/O特性如表3.2所示,表3.2主机及I/O特性,2. 存储系统 （1）存储系统 （2）存储器及使用 （3）存储安全,图3.3存储系统,表3.3存储容量,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,3）存储安全 1）主机CPU模块内部配备的EEPRO

12、M，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,2.2.3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,1. 扫描周期,1）输入处理 （2）执行程序 （

13、3）处理通信请求 （4）执行CPU自诊断测试 （5）写数字输出,2. 工作方式,1）STOP方式 （2）RUN方式,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,2.2.4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,1. 设备连接,图3.5I/O扩展示意图

14、,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,2）电流提供 各CPU所能提供的最大5VDC电流如表3.4所示,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,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,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

15、,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,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,表3.722X主机主要技术指标,返回本节,2.2.5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,2.3 编程

16、元件及程序知识,3.3.1编程元件及寻址 3.3.2指令系统 3.3.3编程语言 3.3.4 程序结构,返回本章首页,2.3.1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,1. 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,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

17、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,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,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,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

18、存器（AQ） 高速计数器（HC） 累加器（AC,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,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,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

19、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,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,VD302 MOVD&MB10,AC2 MOVD&C2,LD14 注意：建立指针用MOVD指令,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&VB2

20、00，AC0 MOVW*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,3）修改指针,下面的两条指令可以修改指针的用法： INCDAC0 INCDAC0 MOVW*AC0，AC1,返回本节,2.3.2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

21、言,返回本节,2.3.3编程语言,1. 语句表 2. 梯形图 3. 功能块图 4. 其他编程语言,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,2. 梯形图,图3.10梯形图举例,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,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-

22、Pro C/C+ （2）S7-GRAPH （3）S7-HiGraph （4）CFC,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,2）S7-GRAPH,图3.13顺序流程图,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,图3.14 状态图,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

23、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,图3.15 连续功能图,2.3.4 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,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,2.4相关设备,3.4.1手编器 3.4.2计算机 3.4.3人机界面 3.4.4特殊功能模块,返回本章首页,2.4.1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

24、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,2.4.2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,2.4.3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/

25、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,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,2.4.4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,1. 数字量扩展模块 数字量扩展模块主要有

26、： 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,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

27、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,2.5工业软件,3.5.1应用和特点 3.5.2 工业软件的类型,返回本章首页,2.5.1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,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,2.5.2 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

28、如表3.12所示,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,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,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Win

29、CC,返回本节,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,3.1位操作类指令,3.1.1指令使用概述 3.1.2基本逻辑指令 3.1.3复杂逻辑指令 3.1.4定时器指令 3.1.5计数器指令 3.1.6比较,返回本章首页,3.1.1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

30、如右表4.1所示,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,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=OUT IN1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,本指令影响的特殊存储器位

31、：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,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,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,3.1.2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

32、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,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,1. 标准触点指令,1）LD：装入常开触点（LoaD） （2）LDN：装入常闭触点（LoaD Not） （3）A：与常开触点（And） （4）AN：与常闭触点（And Not）。 （5）O：或常闭触点（Or） （6）ON：或常

33、闭触点（Or Not） （7）NOT：触点取非（输出反相） （8）= ：输出指令,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,表4.5指令AI0.2的执行,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,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,

34、2. 正负跳变指令,图4. 4时序图,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,图4.5跳变应用,图4.6时序,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,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

35、 例：SQ0.0,1,2）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,图4.7置位复位,本程序对应的时序图如图4.8所示,图4.8时序图,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,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

36、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,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,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

37、和RI指令的操作数类型及范围如表4.7所示,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,图4.9立即指令程序,图4.10时序图,返回本节,3.1.3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,1. 栈装载与指令,ALD，栈装载与指令（与块）。在梯形图中用于

38、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,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,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LPS与LPP指令必须成对出现。 在语句表中指令LPS执行情况如下表4.10所示,3. 逻辑推入栈指令,4. 逻辑弹出栈指令,LPP，逻辑弹出栈指令（分支结束或主控复位指令）

39、。在梯形图中的分支结构中，用于将LPS指令生成一条新的母线进行恢复。 注意：使用LPP指令时，必须出现在LPS的后面，与LPS成对出现。 在语句表中指令LPP执行情况如下表4.11所示,5. 逻辑读栈指令,LRD，逻辑读栈指令。在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，开始第二个和后边更多的从逻辑块。 在语句表中指令LRD 执行情况如表4.12所示,6. 装入堆栈指令,LDS，装入堆栈指令。本指令编程时较少使用。 指令格式：LDSn （n为08的整数） 例：LDS4 指令LDS4 在语句表中执行情况如下表4.13所示,应用举例： 图4.11是复杂逻辑指令在实际应用中的一段程序的梯形图,图4

40、.11复杂逻辑指令的应用,返回本节,3.1.4定时器指令,系统提供3种定时指令：TON、TONR和TOF。 精度等级： S7-200定时器的精度（时间增量/时间单位/分辨率）有3 个等级：1ms、10ms和100ms，精度等级和定时器号关系如表4.14所示,指令操作数,1）编号： 2）预设值PT： 3）使能输入（只对LAD和FBD,1. 接通延时定时器,TON，接通延时定时器指令。用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。使能输入断开，定时器自动复位

41、，即定时器位OFF，当前值为0。 指令格式：TONTxxx，PT 例：TONT120，8,2. 有记忆接通延时定时器,TONR，有记忆接通延时定时器指令。用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。 TONR定时器只能用复位指令进行复位操作。 指令格式：TONRTxxx，PT 例： TONRT20，63,3. 断开延时定时器,TOF，断开延时定时器

42、指令。用于断开后的单一间隔定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为ON，当前值为0。当使能输入由接通到断开时，定时器开始计数，当前值达到预设值时，定时器位OFF，当前值等于预设值，停止计数。 TOF复位后，如果使能输入再有从ON到OFF的负跳变，则可实现再次启动。 指令格式：TOFTxxx，PT 例： TOFT35，6,4. 应用举例,例1：图4.12是介绍3种定时器的工作特性的程序片断，其中T35为通电延时定时器，T2为有记忆通电延时定时器，T36为断电延时定时器,图4.12定时器特性,本梯形图程序中输入输出执行时序关系如图4.13所示,图4.13定时

43、器时序,例2：用TON构造各种类型的时间继电器触点。 有的厂商的PLC只有TON定时器，因此，在这种情况下可以利用TON来构造断电延时型的各种触点。 图4.14是用TON构造TOF作用的触点。其时序图与TOF的时序完全相同。 图4.15用通电延时定时器与输出继电器组成带瞬动触点的定时器。 图4.16是利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用。 本程序实现的功能是：用输入端I0.0控制输出端Q0.0，当I0.0接通后，过3个时间单位Q0.0端输出接通，当I0.0断开后，过6个时间单位Q0.0断开,图4.14定时器应用,图4.14定时器应用,图4.15定时器应用,图4.16定时器应用,返回本节,

44、3.1.5计数器指令,1. 概 述 2. 增计数器 3. 增减计数器 4. 减计数器 5. 应用举例,1. 概述,计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数。 计数器指令有3种：增计数CTU、增减计数CTUD和减计数CTD。 指令操作数有4方面：编号、预设值、脉冲输入和复位输入,图4.18电机顺序起动,2. 增计数器,CTU，增计数器指令。首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值增加1个单位，当前值达到预设值时，计数器位ON，当前值继续计数到32767停止计数。复位输入有效或执行复位指令，计

45、数器自动复位，即计数器位OFF，当前值为0。 指令格式：CTUCxxx，PV 例：CTUC20，3 程序实例： 图4.19为增计数器的程序片断和时序图,图4.19增计数程序及时序,3. 增减计数器,CTUD，增减计数器指令。有两个脉冲输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。 指令格式：CTUDCxxx，PV 例： CTUDC30，5 程序实例：如图4.20所示为增减计数器的程序片断和时序图,图4.20增减计数程序及时序,4. 减计数器,CTD，增减计数器指令。脉冲输入端CD用于递减计数。首次扫描，定时器位OFF，当前值为等于预设值PV。计数器检测到CD输入的每个上升沿时，计数器

46、当前值减小1个单位，当前值减到0时，计数器位ON。 复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值复位为预设值，而不是0。 指令格式：CTDCxxx，PV 例： CTDC40，4 程序实例：图4.21为减计数器的程序片断和时序图,图4.21减计数程序及时序,5. 应用举例,1）循环计数。 以上三种类型的计数器如果在使用时，将计数器位的常开触点作为复位输入信号，则可以实现循环计数。 2）用计数器和定时器配合增加延时时间，如图4.22所示。试分析以下程序中实际延时为多长时间,图4.22计数器应用例,返回本节,3.1.6比较,1. 字节比较 2. 整数比较 3. 双字整数比较

47、4. 实数比较 5. 应用举例,1. 字节比较,字节比较用于比较两个字节型整数值IN1和IN2的大小，字节比较是无符号的。比较式可以是LDB、AB或OB后直接加比较运算符构成。 如：LDB=、AB、OB= 等。 整数IN1和IN2的寻址范围：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常数。 指令格式例： LDB=VB10,VB12 ABMB0,MB1 OB=AC1,116,2. 整数比较,整数比较用于比较两个一字长整数值IN1和IN2的大小，整数比较是有符号的（整数范围为16#8000和16#7FFF之间）。比较式可以是LDW、AW或OW后直接加比较运算符构成。 如：

48、LDW=、AW、OW= 等。 整数IN1和IN2的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 指令格式例： LDW=VW10,VW12 AWMW0,MW4 OW=AC2,1160,3. 双字整数比较,双字整数比较用于比较两个双字长整数值IN1和IN2的大小，双字整数比较是有符号的（双字整数范围为16#80000000和16#7FFFFFFF之间）。 指令格式例： LDD=VD10,VD14 ADMD0,MD8 OD=HC0,*AC0,4. 实数比较,实数比较用于比较两个双字长实数值IN1和IN2的大小，实数比较是有符号的（负实数范

49、围为-1.175495E-38和-3.402823E+38，正实数范围为+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比较式可以是LDR、AR或OR后直接加比较运算符构成。 指令格式例： LDR=VD10,VD18 ARMD0,MD12 OR*AC1,VD100,5. 应用举例,控制要求： 一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进出计数。货物多于1000箱，灯L1亮；货物多于5000箱，灯L2亮。 其中，L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。 本控制系统的程序如图4.23所示。程序执行时序如图4.24

50、所示,图4.23程序举例,图4.24时序图,返回本节,3.2运算指令,4.2.1 加法 4.2.2减法 4.2.3乘法 4.2.4除法 4.2.5 数学函数指令 4.2.6增减 4.2.7 逻辑运算,返回本章首页,3.2.1 加法,1. 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OUT,图4.25整数加法例,2. 双整数加法 +D，双整数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的符号双整数IN1和IN2相加，产生一个32位双整数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1+IN2=OU

51、T。 在STL中，执行结果：IN1+OUT=OUT。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 指令格式：+DIN1， OUT 例：+DVD0，VD4,R，实数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的实数IN1和IN2相加，产生一个32位实数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1+IN2=OUT。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负,返回本节,3.2.2减法,减法指令

52、是对有符号数进行相减操作。包括：整数减法、双整数减法和实数减法。这三种减法指令与所对应的加法指令除运算法则不同之外，其他方面基本相同,在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1-IN2=OUT。 在STL中，执行结果： OUT- IN2=OUT。 指令格式：-IIN2,OUT（整数减法） -DIN2,OUT（双整数减法） -RIN2,OUT（实数减法） 例：-IAC0,VW4,返回本节,3.2.3乘法,I，整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单字长（16位）的符号整数IN1和IN2相乘，产生一个16位整数结果OUT,指令格式：*IIN1，OUT 例：*IVW0，AC0,1. 整数乘

53、法,2. 完全整数乘法,MUL，完全整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单字长（16位）的符号整数IN1和IN2相乘，产生一个32位双整数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1*IN2=OUT。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）；SM1.3（被0除）。 指令格式：MULIN1，OUT 例：MULAC0，VD10,3. 双整数乘法,D，双整数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的符号整数IN1和IN2相乘，产生一个

54、32位双整数结果OUT。 在STL中，执行结果：IN1*OUT=OUT。 IN1和IN2的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）；SM1.3（被0除）。 指令格式：*DIN1，OUT 例：*DVD0，AC0,4. 实数乘法,R，实数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的实数IN1和IN2相乘，产生一个32位实数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒

55、形式编程，执行结果：IN1*IN2=OUT。 在STL中，执行结果：IN1*OUT=OUT。 IN1和IN2的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）；SM1.3（被0除）。 指令格式：*RIN1，OUT 例：*RVD0，AC0,返回本节,3.2.4除法,在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1/IN2=OUT。 在STL中，执行结果： OUT/ IN2=O

56、UT。 指令格式：/IIN2,OUT（整数除法） DIVIN2,OUT（整数完全除法） /DIN2,OUT（双整数除法） /RIN2,OUT（实数除法,例：DIVVW10, VD100 /IVW20, VW200 两条指令的编程及执行情况比较如图4.26所示,图4.26除法指令应用,对于除法指令,对于完全除法指令,返回本节,3.2.5 数学函数指令,1.平方根 2. 自然对数 3. 指数 4. 正弦、余弦、正切,1.平方根,SQRT，平方根指令。把一个双字长（32位）的实数IN开平方，得到32位的实数结果。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：SQRT(IN)=OUT。 在STL中

57、，执行结果：SQRT(IN)=OUT。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出和非法值）；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：SQRTIN，OUT 例：SQRTVD0，AC0,2. 自然对数,LN，自然对数指令。将一个双字长（32位）的实数IN取自然对数，得到32位的实数结果。 应用实例： 求以10为底的50（存于VD0）的常用对数，结果放到AC0。 本运算程序如图4.27所示,图4.27自然对数的应用,3. 指数,EXP，指数指令。将一个双字长（32位）的实数IN取以e为底的指

58、数，得到32位的实数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：EXP(IN)=OUT。 在STL中，执行结果：EXP(IN)=OUT。 指令格式：EXPIN, OUT 例：EXPVD0, AC0,4. 正弦、余弦、正切,SIN、COS、TAN，即正弦、余弦、正切指令。将一个双字长（32位）的实数弧度值IN分别取正弦、余弦、正切，各得到32位的实数结果。 如果已知输入值为角度，要先将角度值转化为弧度值，方法：使用（*R）MUL_R指令用角度值乘以/180即可,例：TANVD0, AC0 应用实例：求COS160o的值。如图4.28所示,图4.28三角函数应用例,返回本节,3.

59、2.6增减,1. 字节增和字节减 2. 字增和字减 3. 双字增和双字减 4. 应用实例,1. 字节增和字节减,INCB，字节增指令。使能输入有效时，把一字节长的无符号输入数（IN）加1，得到一 字节的无符号输出结果OUT。 DECB，字节减指令。使能输入有效时，把一字节长的无符号输入数（IN）减1，得到一字节的无符号输出结果OUT,2. 字增和字减,3. 双字增和双字减,INCD，双字增指令。使能输入有效时，把双字长（32位）的有符号输入数（IN）加1，得到双字长的有符号输出结果OUT。 DECD，双字减指令。使能输入有效时，把双字长的有符号输入数（IN）减1，得到双字长的有符号输出结果OU

60、T,4. 应用实例,控制要求： 食品加工厂对饮料生产线上的盒装饮料进行计数，每24盒为一箱，要求能记录生产的箱数。 程序及说明： 程序如图4.29所示,图4.29增减指令的应用,返回本节,4.2.7 逻辑运算,1. 字节逻辑运算 2. 字逻辑运算 3. 双字逻辑运算,1. 字节逻辑运算,字节逻辑运算包括字节与、字节或、字节异或、字节取反,2. 字逻辑运算,字节逻辑运算包括字节与、字节或、字节异或、字节取反,3. 双字逻辑运算,字逻辑运算包括双字与、双字或、双字异或、双字取反,返回本节,3.3其他数据处理指令,4.3.1传送类指令 4.3.2移位指令 4.3.3字节交换指令 4.3.4填充指令,