学习情境3：单按钮复用控制

学习目标………3知识准备………6任务实施………40自我评估………55学习情境3——单按钮复用控制

知识目标…………4技能目标…………5学习目标通过本项目的学习与训练，能够让学员知道S7-200系列PLC有哪些计数器指令、数据传送指令、逻辑运算指令及移位指令，各有什么特点，如何正确使用；理解PLC的顺序扫描工作方式；掌握如何实现单按钮的复用。知识目标在了解PLC工作过程的基础上，能把正确使用S7-200PLC的指令系统，并独立完成按钮复用控制系统（如：多台设备的单按钮控制、单按钮起停控制等）的硬件配置及安装、硬件组态及程序编写、数据下载及系统调试技能目标计数器指令………………7传送指令…………………15逻辑运算指令……………21移位指令…………………28知识准备在S7-200CPU存储器内预留有一定容量的存储区专门用于计数器存储计数值，S7-200CPU最多支持256个计数器，因此在使用计数器时，计数器的地址编号（C0～C255）必须在有效范围之内。计数器都是16位的，每个计数器占用该区域2个字节空间。每个计数器都有一个与计数器编号（C0～C255）同名的二进制位（C0～C255），当计数器当前值（C0～C255）达到设定值时，相应的二进制位动作。计数器指令——综述对于加计数器（CTU），当CU端出现由0到1的变化时，计数器的当前值（Cn）加1。当前值（Cn）大于或等于预设值（PV）时，计数器位（Cn）变为1，达到最大值（32,767）时，计数器停止计数。当复位（R）输入端出现由0到1的变化时，计数器复位。计数器复位时其当前值（Cn）清零，计数器位（Cn）变为0。当然也可以用复位指令对计数器复位。计数器指令——加计数器（CTU）1/2

I0.0为1时，自动进行加计数；I0.2为1时，则对计数器复位。

计数器指令——加计数器（CTU）2/2

当LD端出现由0到1的变化时，计数器位变为0，同时将预设值（PV）作为当前值（Cn）。当CD端出现由0到1的变化时，计数器的当前值（Cn）减1。当前值（Cn）减为0时，计数器停止，对应的计数器位（Cn）变为1。计数器指令——减计数器（CTD）1/2

I0.1为1时，自动进行减计数；I0.2为1时，则对计数器复位；I0.3为1时，装载计数器初值。

计数器指令——减计数器（CTD）2/2

当CU端出现由0到1的变化时，计数器加1；当CD端出现由0到1的变化时，计数器减1。

每次执行加减计数时，预设值（PV）与当前值（Cn）进行比较：当计数器当前值（Cn）达到最大值（32767）时，下一个加计数脉冲（CU）则使计数器返回最小值（-32768）；当计数器当前值（Cn）达到最小值（-32768）时，下一个减计数脉冲（CD）则使计数器返回最大值（32767）。计数器指令——加减计数器（CTUD）1/3

当前值（Cn）大于或等于预设值（PV）时，计数器位（Cn）变为1；否则，计数器位为0。当R端出现由0到1的变化时，计数器复位。计数器复位后，计数器初值（Cn）清零，计数器位（Cn）变为0。当然也可以用复位指令对计数器复位。计数器指令——加减计数器（CTUD）2/3

I0.0为1时，自动进行加计数；I0.1为1时，自动执行减计数；I0.2为1时，则对计数器复位。计数器指令——加减计数器（CTUD）3/3

传送指令——通用数据传送指令1/2

传送指令中：IN为被传送数据输入端；OUT为数据接收端；N为数据块的长度，其取值范围为1~255；EN为使能端，只有当EN信号的RLO为1时，才允许执行数据传送操作，将IN端的数据传送到OUT端所指定的存储器；ENO为使能输出，其状态跟随EN信号而变化。IN操作数可以是V、I、Q、M、S、SM、L、AC、常数、*VD、*LD、*AC；OUT操作数可以是V、I、Q、M、S、SM、L、AC、*VD、*LD、*AC等类型，但必须在数据宽度上相匹配。传送指令——通用数据传送指令2/2

传送指令——块传送指令1/2

传送指令——块传送指令2/2

当I0.2=1时，将VB0开始的连续2个字节（VB0和VB1）数据传送给VB10和VB11。传送指令——交换指令当I0.0=1时，将数据“16#1234”传送给VW0（VB0=12、VB1=34）；当I0.1=1时，对VW0进行高低字节交换（VB0=34、VB1=12）。传送指令——立即传送指令对于字节传送立即读（BIR）指令，其IN端只能使用IBx；对于字节传送立即写（BIW）指令，其OUT端的操作数只能是QBx。

S7-200PLC的逻辑运算指令可以对字节（B）、字（W）、双字（DW）操作数，按位进行逻辑取反（INV）、逻辑与（AND）、逻辑或（OR）及逻辑异或（XOR）运算。指令格式如表3-3所列。逻辑运算指令中的IN为逻辑取反（INV）指令的源操作数；IN1为逻辑与（AND）、逻辑或（OR）及逻辑异或（XOR）运算指令的第一个源数据；IN2为逻辑与（AND）、逻辑或（OR）及逻辑异或（XOR）运算指令的第二个源数据；OUT为逻辑取反（INV）、逻辑与（AND）、逻辑或（OR）及逻辑异或（XOR）运算指令的目的操作数。要求源操作数和目的操作数的数据类型必须与指令类型相匹配。

逻辑运算指令——综述

逻辑运算指令——取反指令

逻辑运算指令——与指令

逻辑运算指令——或指令

逻辑运算指令——异或指令

逻辑运算指令——示例1/2

逻辑运算指令——示例2/2S7-200PLC的移位指令可以对字节（B）、字（W）、双字（DW）进行左移、右移、循环左移、循环右移等操作。移位指令中的IN为源操作数；N为移位的位数；OUT为目的操作数；DATA为移位寄存器指令的待移入位数据；S_BIT为移位寄存器指令的最低位；N为移位寄存器指令的位数及方向控制字。要求源操作数和目的操作数的数据类型必须与指令类型相匹配。移位指令——综述移位指令——左移指令1/2

对于左移指令，按指定位数（N）对源操作数（IN）依次左移N位，左边移出位自然丢失，右边空缺位补0，并将移位结果保存在目的操作数（OUT）中，源操作数（IN）保持不变。移位指令——左移指令2/2

移位指令——右移指令1/2

对于右移指令，按指定位数（N）对源操作数（IN）依次右移N位，右边移出位自然丢失，左边空缺位补0，并将移位结果保存在目的操作数（OUT）中，源操作数（IN）保持不变。

移位指令——右移指令2/2

移位指令——循环左移指令1/2

对于循环左移指令，按指定位数（N）对源操作数（IN）依次循环左移N位，左边移出位补充到右边空缺位，并将移位结果保存在目的操作数（OUT）中，源操作数（IN）保持不变。

移位指令——循环左移指令2/2

移位指令——循环右移指令1/2

对于循环右移指令，按指定位数（N）对源操作数（IN）依次循环右移N位，右边移出位补充到左边空缺位，并将移位结果保存在目的操作数（OUT）中，源操作数（IN）保持不变

。

移位指令——循环右移指令2/2

移位指令——移位寄存器指令1/3

移位寄存器（SHRB）指令实际上是一种自定义移位寄存器。移位寄存器（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器，并由S_BIT指定移位寄存器的最低位，由N指定移位寄存器的长度和移位方向（+N表示“移位加”，-N表示“移位减”，移位寄存器的最大长度为64位），移出位则放置在特殊功能存储器SM1.1（移出标志位）中。移位指令——移位寄存器指令2/3

在“移位减”（N为负值）中，输入数据（DATA）移入移位寄存器的最高位，并移出最低位（S_BIT）。移出的数据被放置在SM1.1中。

移位指令——移位寄存器指令3/3

在“移位加”（N为正值）中，输入数据（DATA）移入移位寄存器的最低位（由S_BIT指定），并移出移位寄存器的最高位。移出的数据被放置在SM1.1中。控制要求…………41任务分析…………42实施方案…………44方案调试…………54任务实施——电动机的单按钮起停控制

要求用1个控制按钮控制1台电动机的启动和停止。第1次操作按钮电动机起动；第2次操作按钮电动机停车；第3次操作按钮电动机起动，如此循环。控制要求PLC在工作时采用顺序循环扫描的工作方式来执行主循环程序OB1及子程序中的用户程序，在一个扫描周期的开始CPU对所有的输入端子上的信号进行集中采集，并将采集结果保存在过程映像输入寄存器（I），在程序执行期间不再考虑输入端子上信号的变化，而程序执行过程中所产生的中间结果则直接保存在存储器（M）或过程映像输出寄存器（Q）中，并不立即送到输出端子，而只有在当前扫描周期结束前才将程序执行的最终结果集中送到输出端子，对输出端子进行刷新。如果对这种扫描方式理解不清楚，在编程时就会出现意想不到的结果。由于PLC循环扫描的工作特殊性，不能直接用简单的逻辑实现电动机的单按钮控制，必须考虑在同一扫描周期内是否会出现运行状态的多次切换。任务分析1/2以电动机的单按钮起停控制为例，如果用如图所示的逻辑来实现看起来似乎可行，但是，如果仔细分析会发现当按一次按钮时，首先扫描到第一个程序段，会使KM变为1，并写入过程映像输出寄存器；当扫描到第二个程序段时，由于KM的过程映像输出寄存器已经为1，所以又会使KM变为0，结果无论如何都无法启动电动机。

任务分析2/2方案1用边沿指令及异或逻辑实现……45方案2用异或逻辑实现…………………46方案3用位逻辑指令实现………………47方案4用计数器和比较指令实现………48方案5用SR触发器实现…………………49方案6用RS触发器实现…………………50方案7按扫描顺序实现…………………51方案8用互补的状态标志实现…………52方案9用循环移位指令实现……………53实施方案——电动机的单按钮起停控制

实施方案——方案1：用边沿指令及异或逻辑实现

首先根据控制按钮SB_1信号状态设置状态标志，使用上升沿检测指令，保证每按动一次控制按钮，状态标志F1的状态只在当前扫描周期内起作用。然后用状态标志F1与电动机（KM）当前的状态进行逻辑异或运算，由于按动控制按钮当前周期内F1=1，用F1与KM相异或，就可以实现对电动机状态的转换，如果直接用KM来代替F1，将无法实现要求的功能。

实施方案——方案2：用异或逻辑实现

首先根据按钮的状态设置状态标志F1，并用F2消除按钮抖动带来的影响，保证按以按钮只设置一次F1。然后用F1与电动机当前的状态进行异或逻辑，并根据异或运算的结果控制电动机的起停。如果不设置标志F2（去掉第3个程序段），则按动一次控制按钮，电动机的状态将会自动来回切换数次。实施方案——方案3：用位逻辑指令实现

与方案1不同，每按动一次控制按钮（SB_1），都要根据电动机（KM）当前的状态来设定状态标志（F2）。然后再用状态标志（F2）来控制电动机（KM）。控制程序如图3-14所示。如果直接用KM来代替F2，同样不能实现要求的控制功能。

实施方案——方案4：用计数器和比较指令实现首先用计数器对控制按钮（SB_1）按动的次数进行统计，如果计数器的当前值为1，则启动电动机（KM）；否则电动机停止。然后用比较指令判断计数器的当前值是否为2，如果为2，则对计数器复位。

实施方案——方案5：用SR触发器实现首先对控制按钮（SB_1）进行上升沿信号的采集，然后对采集结果和电动机（KM）当前的状态进行逻辑异或运算，根据异或运算的结果控制电动机（KM）的起停。实际电路等效为RS触发器。

实施方案——方案6：用RS触发器实现根据方案5的设计思想，也可以用RS触发器实现。实施方案——方案7：按扫描顺序实现实施方案——方案8：用互补的状态标志实现首先设置2个互补的状态标志F1和F2，然后用F1和F2控制电动机（KM）的起停。实施方案——方案9：用循环移位指令实现首先给控制字输入初值2#1010_1010_1010_1010，然后用循环移位指令对控制字进行循环移位，每按动一次控制按钮控制字移动一位，并用控制字的其中任意一位控制电动机的起停。方案调试对于上述各种控制方案可以分别在各子程序中设计完成，调试哪一个方案可以在循环主程序OB1中调用该子程序。然后对执行全编译命令，并将编译结果下载到PLC。将PLC切换到RUN模式，按动控制按钮，观察电动机的运行状态。填空题……………56判断题……………58思考题……………59技能训练…………60自我评估（1）S7-200CPU最多支持___________个计数器。（2）S7-200PLC有三种类型的计数器，分别是___________计数器、___________计数器和___________计数器。（3）对于加计数器（CTU），当CU端出现___________信号时，计数器的当前值（Cn）加1。（4）对于减计数器（CTD），当LD端出现由0到1的变化时，计数器位变为___________，同时将预设值（PV）作为当前值（Cn）。填空题1/2（5）对于减计数器（CTD），当CD端出现___________信号时，计数器的当前值（Cn）减1。当前值（Cn）减为0时，计数器将___________，对应的计数器位（Cn）变为1。（6）S7-200PLC的数据块传送指令，其数据块的长度N的取值范围为___________。（7）S7-200PLC的逻辑运算指令可以对字节、字或双字操作数，按___________进行逻辑取反、逻辑与、逻辑或及逻辑___________运算。（8）S7-200PLC的移位指令可以对字节、字或双字操作数进行左移、右移、___________和___________等操作。填空题2/2（1）对于S7-200PLC的加计数器，当前值（Cn）大于或等于预设值（PV）时，对应的计数器位（Cn）变为0，达到最大值（32,767）时，计数器将停止计数。（2）对于S7-200PLC的减计数器，当前值（Cn）减为0时，计数器停止，对应的计数器位（Cn）变为0。（3）S7-200PLC数据传送指令可按字节（