可编程序控制器(西门子S7-200)课件

可编程序控制器

第19章2023/7/29119.1PLC的基本结构与工作原理19.2PLC程序设计基础19.3PLC的指令系统19.4应用举例第19章可编程序控制器2023/7/292学习目标理解可编程序控制器的基本结构和工作原理；理解可编程序控制器程序设计的基本编程方法；熟悉常用的编程指令，了解常用的PLC的功能指令；学会使用梯形图编制简单的程序。2023/7/29319.1PLC的基本结构与工作原理

可编程序控制器（PLC）是结合继电接触器控制和计算机技术而不断发展完善起来的一种自动控制装置，具有编程简单、使用方便、通用性强、可靠性高、体积小、易于维护等优点，在自动控制领域应用得十分广泛。

目前已从小规模的单机顺序控制发展到过程控制、运动控制等诸多领域。

继电接触器控制系统具有结构简单，价格便宜，容易掌握等优点，在自动控制领域发挥了巨大的作用；但是，这种控制也存在着功能简单、硬接线复杂、可靠性差、体积和重量大等缺点。2023/7/29419.1.1PLC的基本结构PLC从结构形式上可分为整体式和模块式两大类，其逻辑结构则基本相同。整体式PLC一般由CPU、I/O端子、显示面板、存储器和电源等组成，各部分集成为一个整体，通常微型小型PLC如西门子S7-200系列都是整体式结构；而模块式PLC一般由CPU模块、I/O模块、存储器模块、电源模块、底板和机架等组成，如西门子S7-300/400系列PLC。不论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放结构，其I/O可根据用户需要进行扩展和组合。2023/7/2952023/7/296CPU输入接口输出接口存储器电源外围接口编程设备PLC的基本结构2023/7/297与通用计算机的CPU一样，PLC中CPU也是整个系统的核心部件，CPU在很大程度上决定了PLC的整体性能，如控制规模、工作速度和内存容量等。CPU主要用来运行用户程序，监控输入/输出接口状态，作出逻辑判断和进行数据处理。即读取输入变量，完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、打印机、条码扫描仪等）的请求以及进行各种内部诊断等。1、CPU2023/7/298CPU模块一般都有相应的状态指示灯，如电源指示、运行停止指示、输入/输出指示和故障指示等。总线接口用于扩展连接I/O模块或特殊功能模块，内存接口用于外部存储器，外设接口用于连接编程器等外部设备，通信接口则用于通信。此外，CPU模块上还有用来设定工作方式和内存区等的设定开关。2023/7/2992、存储器PLC的内部存储器分为系统程序存储器和用户程序及数据存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由可编程序控制器生产厂家设计并固化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序由用户设计，使PLC完成用户要求的特定功能。用户程序及数据存储器主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。2023/7/29103、输入输出电路输入模块和输出模块简称为I/O模块，是联系外部设备与CPU的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号：数字量（或称开关量）输入模块用来接收来自按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等的数字量信号；模拟量输入模块接收来自电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。一般输入电路都设有滤波电路。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。2023/7/2911编程装置是用来对PLC进行编程和设置各种参数的。4、编程装置S7-200PLC编程有两种方法：一是采用手持式编程器，体积小，价格便宜，便于现场调试和维护；另一种方法是采用安装有STEP7-Micro/WIN编程软件的计算机和连接计算机与PLC的PC/PPI通信电缆。2023/7/29125.电源

可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。

通过各种外围接口，PLC可以与编程器、计算机、PLC、变频器、EEPROM写入器和打印机等连接，总线扩展接口用来扩展I/O模块和智能模块等。6.外围接口2023/7/291319.1.2PLC的基本工作原理可编程序控制器有两种工作模式，即RUN（运行）模式和STOP（停止）模式。PLC通电后，需要对硬件和软件做一些初始化的工作。为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。2023/7/2914读取输入执行用户程序智能模块通信通信信息处理自诊断检查修改输出RUN状态读取输入智能模块通信通信信息处理自诊断检查修改输出一个扫描周期STOP状态2023/7/2915PLC的循环扫描工作方式RUN模式下，S7-200PLC按序循环执行下述任务：1、读取外部状态2、执行用户程序3、响应通讯请求4、内部诊断5、刷新输出STOP模式下，除用户程序不执行外，其余任务依然执行。在此状态下，可下载用户程序及设置系统。上述的任务序列称为PLC的一个扫描周期2023/7/2916一个扫描周期中与用户有关的三阶段输入采样阶段依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2023/7/2917用户程序执行阶段PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描每一条梯形图时，并按先左后右、先上后下的顺序进行逻辑运算，逻辑运算的结果存于映象区。上面的逻辑运算其运算结果会对下面的逻辑运算起作用；相反，下面的逻辑运算其运算结果只能到下一个扫描周期才能对上面的逻辑运算起作用。2023/7/2918输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照存在I/O映象区的运算结果，刷新所有对应的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。2023/7/2919PLC的工作特点所有输入信号在程序处理前统一读入，并在程序处理过程中不再变化。而程序处理的结果也是在扫描周期的最后时段统一输出。其工作特点是将一个连续的过程分解成若干静止的状态，极类似放映电影的原理。便于面向对象的思维。PLC仅在扫描周期的起始时段读取外部输入状态，该时段相对较短，抗输入信号串入的干扰极为有利。这种方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后。为克服上述问题，可利用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术。2023/7/2920扫描工作方式对程序执行的影响I0.0代表外部的按纽，当按纽动作后，左面的程序只需要一个扫描周期就可完成对M0.4的刷新，而右面的程序要经过四个扫描周期才能完成对M0.4的刷新。在扫描周期极为短的情况下（100ms），无时序配合要求，感觉不到这两段程序执行的的差异。在有时序配合的情况下，这种差异要引起注意。2023/7/2921PLC这种循环扫描工作方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后，可以采用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术等。2023/7/292219.1.3PLC的主要技术性能1.I/O点数

指PLC外部输入和输出端子数。通常小型机有几十点，中型机有几百个点，而大型机超过千点。

2.用户程序存储容量

用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。3.扫描速度

指扫描1000步用户程序所需的时间，以ms/千步为单位。有时也用扫描一步指令的时间计,如s/步。2023/7/29234.指令系统条数PLC具有基本指令和高级指令，指令的种类和数量越多，其软件功能越强。5.编程元件的种类和数量

编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是衡量PLC硬件功能强弱的一个指标。PLC内部“继电器”是存储器的存储单元。当写入该单元逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开。所以PLC内部这些继电器称为“软”继电器。2023/7/2924此外，不同PLC还有其他一些指标，如编程语言及编程手段、输入/输出方式、特殊功能模块种类、自诊断、监控、主要硬件型号、工作环境及电源等级等。2023/7/2925S7-200CNCPU家族性能指标2023/7/292619.2PLC程序设计基础18.2.1PLC编程语言与程序结构IEC(国际电工委员会)1994年5月公布的可编程序控制器标准(IEC1131)的第三部分(IEC1131-3)编程语言部分说明了5种编程语言的表达方式，即顺序功能图(SequentialFunctionchart)，梯形图(LadderDiagram)，功能块图(FunctionBlockDiagram)，指令表(InstructionList)和结构文本(StructuredText)。S7-200的编程软件中，用户可以选用梯形图、功能块图和语句表三种编程语言。2023/7/2927SIMATIC指令是西门子公司为其产品所设计的指令体系，为S7-200提供了以下三种编程语言：

梯形图（Ladderdiagram）功能块图（Functionblockdiagram）指令表（Instructionlist）其中梯形图和功能块图与IEC1131-3基本兼容，而指令表在SIMATIC中称之为语句表（StatementList）简称STL。在程序编辑中，为用户同时提供了SIMATIC和IEC1131-3两种体系供选择。2023/7/2928LAD及程序结构示意2023/7/2929LAD的编程要点LAD由触点、线圈和功能块三元素组成。由这三元素组成的独立电路称为网络（NETWORK）网络左右两侧的垂直母线代表电源（S7系列省去右侧母线）。触点接通，“电流”才能从左至右流经功能块和线圈，产生相应的操作和动作。功能块设有EN和ENO端，只有“电流”流进EN端功能块才能执行相关的操作，仅当操作无误“电流”才会流出ENO端，导致后续的动作或操作。逻辑运算从左至右执行，各网络从上到下执行。2023/7/2930STL及程序结构示意2023/7/2931STL的编程要点STL类似汇编语言。编制的程序简洁，可实现LAD和FBD难以实现的功能。STL中可不加入NETWORK标识，为便于与LAD相互的转换，须正确加入上述标识。2023/7/2932FBD及程序结构示意2023/7/2933FBD的特点类似数字逻辑的门电路。除逻辑运算外，其余的功能块与LAD没有差别。部分部门和单位习惯用方块图表示逻辑关系，适合使用这种语言。西门子LOGO！产品使用该语言。2023/7/2934S7-200PLC的程序结构S7-200CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。1、主程序主程序OB1是程序的主体，每一个项目都必须并且只能有一个主程序，在主程序中可以调用子程序和中断程序。主程序通过指令控制整个应用程序的执行，每次CPU扫描都要执行一次主程序。STEP7MicroWin的程序编辑器可以选择不同的程序。2023/7/29352、子程序子程序是一个可选的指令的集合，仅在被其他程序调用时执行。同一子程序可以在不同的地方被多次调用，使用子程序可以简化程序代码和减少扫描时间。设计得好的子程序容易移植到别的项目中去。3、中断程序中断程序是指令的一个可选集合，中断程序不是被主程序调用，它们在中断事件发生时由PLC的操作系统调用。中断程序用来处理预先规定的中断事件，因为不能预知何时会出现中断事件，所以不允许中断程序改写可能在其它程序中使用的存储器。2023/7/293619.2.2存储器的数据类型与寻址方式1、数据在存储器中存取的方式二进制数的1位(bit)只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量(或称数字量)的两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为1，则表示梯形图中对应的编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，反之相反。位数据的数据类型为BOOL(布尔)型。(1)位、字节、字和双字I5I0I1I2I3I476543210MSBLSB2023/7/2937VB200LSB0MSB7VB200LSB低有效字节0MSB15高有效字节VB201VB200LSB最低有效字节0MSB31最高有效字节VB201VB202VB203两个字节组成1个字(Word)，两个字组成1个双字(DoubleWord)。一般用二进制补码表示有符号数，其最高位为符号位，最高位为0时为正数，为1时为负数，最大的16位正数为7FFFH，H表示十六进制数。8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)、第7位为最高位(MSB)。2023/7/2938字节、字和双字的取值范围数据的位数无符号数有符号整数十进制十六进制十进制十六进制B（字节），8位值0~2550~FF-128~12780~7FW（字），16位值0~655350~FFFF-32768~327678000~7FFFFD（双字），32位值0~42949672950~FFFFFFFF-2147483648~214748364780000000~7FFFFFFF2023/7/2939

位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如I3.2，其中的区域标识符“I”表示输入(Input)，字节地址为3，位地址为2。这种存取方式称为“字节.位”寻址方式。（2）数据的存取方式

输入字节IB3(B是Byte的缩写)由I3.0-I3.7这8位组成。相邻的两个字节组成一个字，VW200表示由VB200和VB201组成的1个字，VW200中的V为区域标识符，W表示字(Word)，200为起始字节的地址。VD200表示由VB200~VB203组成的双字，V为区域标示符，D表示存取双字(DoubleWord)，200为起始字节的地址。2023/7/29402、不同存储区的寻址S7系列PLC的存储器分成三类：内置EEPROM区内置RAM区外插EEPROM匣（选件）2023/7/2941内置EEPROM

用于备份系统的配置文件、用户程序及用户选定的数据区。仅在下述四种情况可改写它的内容：下载程序时复制外接存储卡时有外接存储卡，每当上电时用户程序中，可用系统标志对动态存储数据予以刷新为备份RAM的部分内容，它与RAM的部分区域成镜像。内置RAM

存储用户程序和数据。该区域分成两部分，一部分在掉电后能借助内置的高效电容或电池匣选件较长时间保存数据。其余部分则是易失性的。在使用中，应将系统的特征数据（如常数、系数、特征变量等）存放在具有保持能力的区域中。2023/7/2942外插EEPROM匣（选件）对内置EEPROM作永久的备份便于交流和传递程序2023/7/2943RAM区分成两大部分： 用户程序区和数据存储区用户不能对程序区进行读和写，它由操作系统负责监管。数据存储区按基本的不同用途又分成若干区域。2023/7/2944数据存储区的分类（1）输入映像寄存器（I区）在扫描周期的开始阶段，PLC采样外部的数字输入，并将对应的状态存入该区域。输出映像寄存器（Q区）在扫描周期的程序处理阶段存放计算出的输出状态，并在扫描周期的结束阶段将其存放的结果拷贝至物理的输出装置。变量存储区（V区）用于存放运算的中间结果或与程序相关的变量。位存储区（M区）用于存放运算的中间状态或控制信息。用“位”来表述重在强调其中存放的内容以位为单位。顺序控制继电器（S区）与顺序控制指令配合，专用于组织顺序控制（步进控制）程序段。特殊存储区（SM区）其作用类似熟知的标志寄存器。它以位的形式实现CPU与用户程序间的通信。如是否第一个扫描周期、运算是否溢出等。局域变量区（L区）用于暂存中间结果或在子程序中作为形式参数。在用法上与V区的差别是该区具有局域的概念，而V区是全局概念。以上各区的存放数据可按位、字节、字或双字存取。2023/7/2945数据存储区的分类（2）定时器（T区）

S7-200在RAM区中设置了若干的定时器。用于计数时标（1ms、10ms或100ms）。 每个定时器占据两个数据单元，一个16位的存储器用于计时，另一个用于表征定时器的状态，占用一位。2023/7/2946数据存储区的分类（3）计数器（C区）

S7-200同时在RAM区中还设置了若干的计数器。用于计数外部事件。 每个计数器占据两个数据单元，一个16位的存储器用于计数，另一个用于表征计数器的状态，占用一位。2023/7/2947数据存储区的分类（4）高速计数器（HC） 用以计数外部高速事件，计数的频率不受扫描周期的限制。 计数单元双字长，只能读，不能写。不存在相应的状态单元。2023/7/2948数据存储区的分类（5）模拟量输入存储区(AI)： 每个模拟量占16位（一个字）。 低字节构成高8位，高字节构成低8位。2023/7/2949数据存储区的分类（6）模拟量输出存储区（AQ）： 每个模拟量占16位（一个字）。 低字节构成高8位，高字节构成低8位。2023/7/2950数据存储区的分类（7）累加器区（AC）： 共有四个32位的累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。 可用于存放中间运算结果，也可用于程序间的数据传递。数据可按字节、字或双字存取。2023/7/2951常数的表示方法与范围常数值可以是字节、字或双字，S7-200以二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进制、ASCII码或浮点数形式来表示。数据存储区的分类（8）2023/7/2952符号地址的应用引入符号地址便于记忆，也便于设计和理解程序。用符号地址代替存储器地址，可利用程序编辑器上的变量表来进行。符号地址的命名规则与其他程序设计语言基本一致。#INPUT（局域变量），INPUT（全局变量）2023/7/295319.3PLC的指令系统19.3.1位逻辑指令位逻辑指令是PLC应用中最基本,使用最频繁的指令。位逻辑指令主要分为两大类：触点和线圈。2023/7/2954标准触点指令常开触点对应的存储器地址位为1状态时，该触点闭合。常闭触点对应的存储器地址位为0状态时，该触点闭合。触点符号中间的“／”表示常闭，触点指令中变量的数据类型为BOOL型。2023/7/2955立即触点立即(Immediate)触点指令只能用于输入I，执行立即触点指令时，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，但是并不更新该物理输入点对应的映像寄存器。触点符号中间的“I”和“／I”表示立即常开和立即常闭。2023/7/2956输出指令输出指令与线圈相对应，驱动线圈的触点电路接通时，线圈指定位对应的映像寄存器为1，反之则为0。输出类指令应放在梯形图的最右边，变量为BOOL型。2023/7/2957立即输出指令立即输出指令只能用于输出量(Q)，执行该指令时，将结果立即写入指定的物理输出位和对应的输出映像寄存器。线圈符号中的“I”用来表示立即输出。2023/7/2958置位复位指令是从指定的位地址开始的N个点的映像寄存器都被置位(为1)或复位(为0)，N=1～255，图中置位指令中N=1，复位指令N=2，即满足前面逻辑条件时，分别置位从Q0.0开始的1位（Q0.0）或复位从Q0.0开始的2位（Q0.0，Q0.1）。置位与复位2023/7/2959立即置位与立即复位执行立即置位或立即复位指令时，从指定位地址开始的N个连续的物理输出点将被立即置位或复位，N=l～128。2023/7/2960空操作指令(NOPN)不影响程序的执行，操作数N=0。取反(NOT)取反触点将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果若为1则变为0，为0则变为1，该指令没有操作数。跳变触点正跳变触点检测到一次正跳变(触点的输入信号由0变为1)时，或负跳变触点检测到一次负跳变(触点的输入信号由1变为0)时，触点接通一个扫描周期。正/负跳变指令没有操作数，触点符号中间的“P”和“N”分别表示正跳变(PositiveTransition)和负跳变(NegativeTransition)。空操作指令2023/7/29612023/7/296219.3.2定时器与计数器定时器指令定时器指令是PLC的基本功能指令。学习定时器要掌握其不同类型的基本作用。如何控制定时器（启动、停止和复位）是重点。理解时标和定时器的刷新概念。学会用时序图分析定时器的工作过程。2023/7/2963定时器分三种类型：TON（通电延时定时器）TONR（保持型通电延时定时器）TOF（断电延时定时器）2023/7/2964TON（延时通定时器）工作特点使能端（IN）ON时，开始计时。当计时值（Txxx

单元内容）大于等于预定值PT后，状态位置位。计时值达到预定值后，继续计时直至最大值32767。使能端（IN）OFF时，清除计时单元并复位状态位。复位指令（R）可同时清除计时单元并复位状态位。TON定时器用于单个时间间隔的计时。2023/7/2965TON（延时通定时器）时序图2023/7/2966TONR（保持型延时通）工作特点使能端（IN）ON时，开始计时。当计时值（Txxx单元内容）大于等于预定值PT后，状态位置位。计时值达到预定值后，继续计时直至最大值32767。使能端（IN）OFF时，停止计时，计时单元的内容将被保持。只能用复位指令（R）清除计时单元并复位状态位。TONR定时器用于累计固定时间间隔的脉冲2023/7/2967TONR（保持型延时通）时序图2023/7/2968TOF（断电延时）工作特点TOF用于延时关断输出，延时长短由TOF控制。当使能端（IN）ON时，状态位立即置位。而计时单元随之清零。使能端（IN）OFF时，开始计时。达到预定值后，状态位复位（OFF）同时计时单元停止计时。如果（IN）端的OFF时间小于预定时间，状态位将保持ON状态。TOF一定是在（IN）端由ONtoOFF的跳变时才开始计时。RESET指令可用于TOF复位。2023/7/2969TOF（断电延时）时序图2023/7/2970S7-200提供加计数，减计数和加减计数指令，计数器的编号范围为CO～C255。不同类型的计数器不能共用同一计数器号。计数器对计数器指令要掌握以下几点：触发计数的方式停止计数的条件复位计数器的方法不同类型计数器的基本功能2023/7/2971Cxxx标明计数器号，用于寻址（xxx：0-255）。PV预置值（16位整型，可是常数，也可是直接寻址或指针寻址的变量）。2023/7/2972CTU指令CTU计数CU端的脉冲数。脉冲正跳沿触发计数，计数以加1的方式进行。当计数值（currentvalue）大于或等于预定值（PresetValue），状态位置位当计数到最大值32767停止计数。R（Reset）端置位，复位计数器和状态位也可用复位指令同时复位计数单元和状态位2023/7/2973CTD指令CD端的正跳沿触发计数。计数以减1的方式进行。当计数值等于零时，置位状态位，并停止计数。LD（load）端置位，将预定值（PV）移入计数单元，同时复位状态位。可用复位指令同时复位计数单元和状态位。2023/7/29742023/7/2975CTUD指令CU端的正跳沿触发加计数，CD端的正跳沿触发减计数。当计数值大于等于预定值PV，置位状态位。R端置位，复位计数器（计数单元清零，同时状态位复位）。加计数到最大值32767后，下个加计数脉冲将使计数值变成最小值-32768。减到最小-32768后，下个减脉冲将使计数值变成最大值32767。也可用复位指令同时复位计数单元和状态位。2023/7/29762023/7/297719.3.3程序控制指令循环指令在控制系统中经常遇到需要重复执行若干次同样的任务的情况，这时可以使用循环指令。FOR指令表示循环的开始，NEXT指令表示循环的结束，驱动FOR指令的逻辑条件满足时，反复执行FOR与NEXT之间的指令。在FOR指令中，需要设置指针或当前循环次数计数器(INDX)、起始值(INIT)和结束值(FINAL)。2023/7/2978条件满足时，跳转指令JMP(Jump)使程序流程转到对应的标号LBL(Label)处，标号指令用来指示跳转指令的目的位置。JMP与LBL指令中的操作数n为常数0-255，JMP和对应的LBL指令必须在同一程序块中。跳转与标号指令2023/7/297919.3.4数据处理指令

SIMATIC比较指令SIMATIC数据传送指令移位与循环移位指令数据转换指令表功能指令读写实时时钟指令2023/7/298019.3.5数学运算指令整数加法和减法指令将两个16位整数相加或相减，结果为16位整数。双整数加法和减法指令将两个32位整数相加或相减，结果为32位整数。整数乘法指令将两个16位整数相乘，产生一个16位乘积。整数除法指令将两个16位整数相除，产生一个16位的商，不保留余数。双整数乘法指令将两个32位整数相乘，产生一个32位乘积。双整数除法指令将两个32位整数相除，产生一个32位的商，不保留余数。整数乘法产生双整数指令将两个16位整数相乘，产生一个32位乘积。整数除法产生双整数指令两个16位整数相除，产生一个32位结果，高16位为余数，低16位为商。加1与减1指令将输入的字节，字和双字加1或减1。SIMATIC整数数学运算指令2023/7/2981实数加减法指令将两个32位实数相加或相减，并产生32位实数结果。实数乘法指令将两个32位实数相乘，产生一个32位实数积。实数除法指令将两个32位实数相除，并产生一个32位的实数商。平方根指令将32位实数开平方，得到32位实数结果。三角函数指令包括正弦指令，余弦指令，正切指令等。自然对数指令将输入中的值取自然对数，结果存入输出OUT。自然指数指令E将输入的值取以e为底的指数，结果存于OUT。该指令与自然对数指令配合，可实现以任意实数为底、任意实数为指数(包括分数指数)的运算。SIMATIC浮点数数学运算指令2023/7/2982

取反指令求取输入字节，字或双字的反码，并将结果装入输出端。字节逻辑运算指令分别求取两个输入字节，字或双字对应位相与、或、非的结果，并送至输出端。SIMATIC逻辑运算指令2023/7/298319.3.6PLC基本编程

输入、输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等的触点可以无限制重复使用。

掌握了PLC的基本程序设计之后，就可以根据控制要求编写简单的程序。下面给出PLC的基本编程原则。

梯形图的每一行都是从左边母线开始，继电器线圈或指令符号接在最右边。S7-200PLC右边的母线未画出。1.继电器触点的使用2.梯形图的母线2023/7/29843.指令的输入与输出必须有能流输入才能执行的功能块或线圈指令称为条件输入指令，它们不能直接连接到左侧母线上。如果需要无条件执行这些指令，可以用接在左侧母线上的SM0．0常开触点来驱动它们。有的线圈或功能块的执行与能流无关，如标号指令LBL和顺序控制指令SCR等，称为无条件输入指令，应将它们直接接在左侧母线上。不能级连的指令块没有ENO输出端和能流流出。JMP、CRET、LBL、NEXT、SCR和SCRE等属于这类指令。触点比较指令没有能流输入时，输出为O，有能流输入时，输出与比较结果有关。2023/7/2985

使用线圈输出指令时，同一编号的继电器线圈在同一程序中使用两次以上，称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误动作或逻辑混乱，因此一定要慎重。4.程序的结束S7-200PLC编程软件在程序结束时默认有END，RET，RETI等指令，用户不必输入。5.尽量避免双线圈输出2023/7/2986例如图中，设I0.0为ON、I0.1为OFF。

由于PLC是按扫描方式执行程序的，执行第一行时Q0.0对应的输出映像寄存器为ON，而执行第二行时Q0.0对应的输出映像寄存器为OFF。本次扫描执行程序的结果是，Q0.0的输出状态是OFF。显然Q0.0前面的输出状态无效，最后一次输出才是有效的。2023/7/29871.启保停控制

按下I0.0，其常开触点接通，此时没有按下I0.1，其常闭触点是接通的，Q0.0线圈通电，同时Q0.0对应的常开触点接通；如果放开I0.0，“能流”经Q0.0常开触点和I0.1流过Q0.0，Q0.0仍然接通，这就是“自锁”或“自保持”功能。

按下I0.1，其常闭触点断开，Q0.0线圈“断电”，其常开触点断开，此后即使放开I0.1，Q0.0也不会通电，这就是“停止”功能。18.4.2梯形图编程典型电路2023/7/2988

通过分析，可以看出这种电路具备启动（I0.0），保持（Q0.0）和停止（I0.1）的功能，这也是其名称的由来。

在实际的电路中，启动信号和停止信号可能由多个触点或者比较等其它指令的相应位触点串并联构成。2023/7/29892.延时接通/断开逻辑I0.0Q0.197要求：I0.0常开触点闭合9秒后Q0.1导通，I0.0常开触点断开7秒后Q0.1断电。通过面向对象的设计的思路将一个过程分解成若干的片段，每一个片段整理出单元控制对象。2023/7/2990T37的复位若利用I0.0的OFF，在I0.0ON的时间少于9秒时，不能保证T37发出定时到的信号。2023/7/29912023/7/29923.定时范围的扩展PLC提供的时标只有1ms、10ms和100ms三种，最大计数值皆为32767。要扩展定时范围就需自行设计时标发生器，再利用计数器来计数时标脉冲。设计时标发生器就需确定周期及占空比，以便确定时标发生器的参数。时标发生器的本质是一种能自动激发的定时器。

问题分析：2023/7/2993对象的选择定时器T37，发出1分钟的时标计数器C4（CTU）计数时标脉冲，产生1小时的定时信号线圈Q0.2拷贝T37状态位，以便可靠自激定时器线圈Q0.0输出扩展后的定时信号定时的启动信号I0.2扫描周期1min2023/7/2994对象动作逻辑条件说明T37启动启动AND

定时未到复位与启动可互斥C4计数T37T37的定时脉冲复位启动信号OFFQ0.2ONT37T37ONQ0.0ONC4C4ON控制逻辑条件2023/7/2995时标发生器部分定时扩展的程序示意若启动信号I0.2是短暂的脉冲信号，应作哪些修改？此程序设计能否连续发出扩展脉冲，若需要在哪些地方作修改？程序示意图2023/7/2996第一问题的解决

若启动信号I0.2是短暂的脉冲信号，应作哪些修改？要点是如何解决无记忆信号的保存问题利用起保停逻辑，通过自锁方式“记忆”下启动指令为此须增加撤消按钮I0.3及I0.2的记忆状态Q2.0，（原方案中的I0.2用Q2.0替换）2023/7/2997第二问题的解决

若连续发出扩展脉冲，若需要在哪些地方作修改？主要是解决计数器的复位计数器的复位应由扩展定时到及启动无效共同决定2023/7/29984.闪烁逻辑问题的描述

所谓闪烁逻辑是脉冲周期及占空时间皆定时的自激脉冲发生器。选用定时器及输出对象

定时器1（TONT37）用于控制线圈的断电时间定时器2（TONT38）用于控制线圈的通电时间Q0.0的0、1状态输出闪烁信号2023/7/2999闪烁逻辑程序Q0.0断电2秒Q0.0通电3秒闪烁电路也可以看作是振荡电路，在实际PLC程序具有广泛的应用。2023/7/29100经验设计法在上面几种典型电路的基础上进行综合应用编程，但是它没有固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果也不是唯一的，设计程序的质量与设计者的经验有密切的关系，通常需要反复调试和修改才能得到一个较为满意的结果；同时程序的分析和阅读非常困难，修改局部程序时，容易对程序的其他部分产生意想不到的影响，因此用经验法设计出的梯形图维护和改进比较麻烦。对于典型的顺序控制工作过程，可以采用顺序控制设计法进行梯形图程序的设计，参见参考文献。2023/7/2910119.4.1PLC应用系统设计步骤

19.4PLC的应用举例

在掌握了PLC的基本工作原理、编程指令和编程方法的基础上可结合实际问题进行PLC应用控制系统的设计。2023/7/29102分析控制对象确定控制内容软件设计（编制用户程序及模拟仿真）硬件设计（PLC选择、控制柜设计及布线系统总装统调符合设计要求？调整软件调整硬件投入运行否否是2023/7/29103（1）深入了解和详细分析被控对象（生产设备或生产过程）的工作原理及工艺流程，画出工作流程图；（2）列出该控制系统应具备的全部功能和控制范围；（3）拟定控制方案使之能最大限度地满足控制要求，并保证系统简单、经济、安全、可靠。1.分析控制对象，确定控制内容这是设计功能良好的PLC控制系统的前提和基础。2023/7/29104