北方民族大学PLC第04章

第4章S7-200

PLC编程指令第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.1.1

IEC61131与SIMATIC指令体系PLC编程语言标准IEC61131-3，是PLC指令系统的参考标准，它要求不同的PLC制造商的PLC支持相似的指令，以方便PLC控制系统设计。它的主要内容包括以下几点。编译为标准代码的规则，定义了PLC必须满足的程序编译标准；软件模型、通信模型和编程模型；可编程序控制器语言中的通用元件，如变量和数据类型、功能和功能块、程序和任务。56/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.1.2

西门子PLC编程语言IEC61131-3规定了指令表（STL）、梯形图（LAD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）和结构化文本（ST）五种编程语言。西门子PLC支持梯形图（LAD）、指令表（STL）、顺序功能图（SFC）和功能块图（FBD）四种编程语言。在S7-200中，顺序功

能图是通过步控指令实现的，在形式上是梯形图形式，在思路上却是顺序控制的思想。在S7-300/400中，顺序功能图是以图形化的方式，通过S7-GRAPH软件包开发GRAPH程序实现。86/12/2020第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.1.3

逻辑操作结果RLO对于功能线圈，只要该线圈左侧的RLO为1，则实现相应的功能。图4-1中的MOV_B线圈左侧的RLO等于1时，则按功能线圈的规则，实现数据传送功能。线圈的执行是和其左侧的RLO密切相关的，实际上PLC程序的所有分析和设计均和RLO相关。RLO是西门子PLC中的重要概念，它是对传统

PLC程序分析和设计中电流、能流等概念的高度概括。126/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.1.3

逻辑操作结果RLO在程序中，RLO永远属于线上面的所有点，而且相连接的线上的所有点的RLO是相同的。在最左侧的母线位置，RLO的值为1。RLO的值可能被接点改变，当触点接通时，其两端的

RLO相同，若不通，则其右侧RLO为0；在并联时，只要有一个触点右侧的RLO等于1，则所有触点右侧的RLO等于1。136/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.1.3

逻辑操作结果RLO梯形图语言是一种图形化语言，类似于继电器电路图，相对于其他几种编程语言更加直观易懂，特别适合于数字量逻辑控制，初学者几乎不需要花费太多的精力就能掌握；现在许多熟练的工程技术人员也都十分青睐它。让我们先来认识一下梯形图编程的形式：146/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.1.3

逻辑操作结果RLO在图4-1所示的程序中，位置1、2和4的RLO的值为1；位置2和7的RLO的值由I0.0和I0.1的触点状态决定，若触点通，则位置2和7的RLO的值为1；网络2中的NOT触点会改变

RLO的值，位置8和位置7的RLO的值相反。再次强调一下，触点的状态由触点所对应的继电器（变量）的状态决定。当继电器动作（变量为1）时，常开触点接通，常闭触点断开；当继电器不动作（变量为0）时，常开触点断开，常闭触点接通。该结论对于所有继电器（或位变量）均适用。156/12/2020第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.1.4

S7-200/300/400

PLC指令分类166/12/2020西门子S7-200/300/400

PLC指令包括位逻辑、定时器（计时器）、计数器、传送（移动）、移位、比较、转换、逻辑操作、中断和通信等10多类指令。西门子S7-200和S7-300/400PLC在形式上有的时候有差别，但差别不大，而且本质上是一致的。本章主要介绍S7-200位逻辑、定时器（计时器）、计数器、传送（移动）、移位和比较等指令，中断、顺序控制、通信等指令和编程在后续章节中介绍。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章本章的主要内容176/12/20204.1

S7-200/300/400编程指令与RLO4.2位逻辑操作指令4.3定时器指令4.4计数器指令传送、比较、移位与转换指令数学运算指令表功能指令字符串操作指令其他指令可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.0 位逻辑指令概述186/12/2020位逻辑指令是对以位进行计量的数据进行

控制的指令。位逻辑指令的操作数是位数据，包括I、Q、M、T和C等。位逻辑指令是PLC中最常用和最重要的指令。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.1 基本位逻辑指令196/12/2020基本位逻辑指令包括常开触点、常闭触点和普通线圈，如表4-1所示。触点和触点之间可以形成与、或和非的基本逻辑关系，也可以组合形成复杂的逻辑关系，从而决定线圈左侧的RLO。线圈的动作状态由线圈左侧的

RLO决定。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.2.1 基本位逻辑指令206/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.1 基本位逻辑指令例4.1自保持电路1。自保持电路如图4-2所示，I0.0有输入（只要保持有一个扫描周期），同时I0.1没有输入，则Q0.0有输出，即便此后I0.0不再有输入，Q0.0也一直保持有输出，直到I0.1有输入为止。图4-2自保持电路和时序图自保持电路是常用的控制程序，是从很多程序中抽象出来的电路，应用特别广泛。例如，电动机起停PLC控制中，起动按钮接I0.0，停按钮接I0.1，Q0.0的输出控制电动机接触器，则用自保持电路可以现电动机起停控制。216/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.1 基本位逻辑指令例4.2互锁电路。图4-3线圈互锁电路和触点互锁电路226/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.1 基本位逻辑指令例4.3多输入电路。图4-4多输入电路和时序图236/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.1 基本位逻辑指令246/12/2020由表4-1中给出的触点，可以按照与、或、非的逻辑关系组合成更加复杂的逻辑块，如表4-2所示。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.2 置位与复位指令256/12/2020置位与复位指令包括S指令、R指令、SR指令和RS指令。置位指令是特殊的线圈状态控制指令，使用时也需要指定一个位变量作为存储位。只要其左边的RLO为1，存储位就被置为1，即使其左边的RLO变为0，该存储位始终保持为1，只有使用复位指令对其复位，该存储位才会被清为0。复位指令也是特殊的线圈状态控制指令，同样需指定一个位变量作为存储位，即复位的对象。它的主要功能是对置位后的地址进行复位。经常与置位指令配合使用。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.2置位与复位指令266/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第十章第十一章4.2.2 置位与复位指令例4.4自保持电路2。用复位优先的置位复位组合线圈也可以实现自保持电路第三章，如图4-5所示。第四章第五章第六章第七章第八章第九章图4-5用复位优先的置位复位组合线圈实现自保持电路276/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.3边沿触发指令286/12/2020边沿触发指令的功能主要是通过比较相邻两个扫描周期间流过该指令输入位置RLO的状态，决定自身导通与否以及导通时间是多长。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.3边沿触发指令是在图4-6中，

上升沿触发指令，每个扫描周期都会计算其左侧的RLO，并与上一个扫描周期的RLO进行比较。如果上一周期RLO为0，当前RLO为1，则认为检测到上升沿，则使其右侧的RLO等于1，并保持一个扫描周期；如果上一周期RLO为1，无论当前左侧的RLO状态如何，均认为没有上升沿发生，则其右侧的RLO等于0。上一周期的左侧RLO的值，都会保存在系统中，并且每周期都更新一次。图4-6

S7-200

PLC边沿触发指令的梯形图和时序图296/12/2020第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.2.3边沿触发指令中，，·

在图4-6 是下降沿触发指令，每个扫描周期都要计算其左侧的RLO，并与上一个扫描周期的

RLO进行比较。如果上一周期RLO为1，当前RLO为0，

则认为检测到下降沿，则使其右侧的RLO等于1，并保持一个扫描周期；如果上一周期RLO为0，无论当前左侧的

RLO状态如何，均认为没有下降沿发生，则其右侧的

RLO等于0。上一周期的左侧RLO的值，都会保存在系

统中，并且每周期都更新一次。·

由于在相连的两个周期中，不可能连续出现上升沿或下降沿，因此出现边沿后，该触点后的RLO等于1，只能保持一个扫描周期。306/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.4立即读写指令立即读写指令是为了加快系统的响应速度而设计的指令，他们允许系统对输入/输出端口（I和Q）进行直接快速的读写。立即读写指令如表4-5所示：316/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.2.5编程举例(补充)单按钮起停电路：功能描述：只有一个按钮作为输入信号来控制电机的起停；输入信号：I0.0; 输出信号：Q0.0326/12/2020单按钮起停程序注意：必须考虑PLC的程序执行的过程和扫描周期的概念思考：还有别的编程方法吗?P指令可以用普通指令来代替吗？如何改写？可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章本章的主要内容336/12/20204.1

S7-200/300/400编程指令与RLO4.2位逻辑操作指令4.3定时器指令4.4计数器指令传送、比较、移位与转换指令数学运算指令表功能指令字符串操作指令其他指令可编程序控制器原理及应用第一章第二章第八章4.3.1定时器概述346/12/2020定时器类似于电气控制电路里面的时间继电器，基本第三章功能是通过一段时间的定时对某个操作作延时响应；现在第四章定时器的功能越来越强大，用途也越来越广，经过组合使第五章用，定时器可以产生宽度可调的脉冲序列，实现振荡器功第六章能；也可以对某个系统进行定时，防止出现死循环，实现第七章软看门狗等功能。S7-200的CPU22X系列的PLC总共可以提供256个定第九章时器T0-T255，可以分为3类：第十章（1）通电延时定时器TON，用于单一时间间隔的定时；第十一章（2）保持型通电延时定时器TONR，用于累计多个时间间隔；（3）断电延时定时器TOF，用于关断、故障事件后的延时；可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.3.2定时器的设定值、当前值和状态值356/12/20201.定时器的设定值定时器的时基是引起定时器当前时间值发生变化的最小时间单位，也称为定时器分辨率。本质上讲它是PLC内部标准脉冲序列的周期值，PLC正是对这些固定周期的标准脉冲进行累加，从而得到定时的时间。S7-200的PLC所提供的定时器（T0～T255）均规定好了定时分辨率，如表4-6中的T32，它的定时分辨率是1ms。换句话说，每隔1ms，T32的当前值就会发生变化。若当前值大于等于预设值，则定时器的状态位就会变化。S7-200系列PLC的定时时基有3种：1ms、10ms和100ms。每个定时器的定时时基、类型、最大预设定时值如表4-6所示。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.3.2定时器的设定值、当前值和状态值366/12/2020CPU22X根据其精度及编号对256个定时器进行了分类定时器类型时基(分表辨4-6

C率)msP定U22时X定长时度器最的大精值度及编(秒)S号定时器输出(定时器编号)TONR1mS32.767ST0T6410mS327.67ST1—T4T65—T68100mS3276.7ST5—T31T69—T95TONTOF1mS32.767ST32T9610mS327.67ST33—T36T97—T100100mS3276.7ST37—T63T101—T255可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.3.2定时器的设定值、当前值和状态值376/12/2020对于S7-200

PLC的定时器，其设定值乘以其对应的时基，就可以得到设定的时间值了。例如，T33的设定值为100，就表示设定的时间值为1s。S7-200PLC定时器的设定值是一个16位有符号数，最大设定值为32

767另外，表4-6中的TON或TOF定时器，一旦确定了类型，在整个程序中再也不能改变。例如，T33若定义为TON类型的定时器，则再也不能定义成TOF类型。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章4.3.2定时器的设定值、当前值和状态值2.定时器的当前值和状态值定时器除了有设定值之外，还有当前值和状态值（见图第四章4-12）。分析状态值是我们分析定时器的最终目的。定时器第五章的状态值为1或0，是一个布尔量，长度为1位（bit）。也可第六章以将定时器看成继电器，其状态分为动作与不动作两种。第七章第八章第九章第十章第十一章图4-7定时器的当前值和状态值386/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.3.3接通延时定时器396/12/2020接通延时定时器的特点是在主输入端RLO有效的条件下，延时设定时间后动作。图4-8

S7-200接通延时定时器指令和时序图可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.3.4 保持型接通延时定时器406/12/2020图4-9保持型接通延时定时器指令和时序图（S7-200）S7-200

PLC的保持型接通延时定时器（TONR）用于多个时间间隔的累计定时。可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.3.5 断开延时定时器416/12/2020图4-10断开延时定时器指令和时序图（S7-200）断开延时定时器（TOF）用于使能输入端断开后使定时器继续保持动作一段时间。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.3.6 不同时基的定时器的刷新方式426/12/2020·1.1ms定时器的刷新方式·

1ms定时器采用中断的方式刷新当前值。每隔1ms系统自动刷新一次定时器位和当前值，与扫描周期无关。·2.10ms定时器的刷新方式·

对于10ms的定时器，定时器位和当前值总是在每个扫描周期的开始时被刷新，之后在整个扫描周期内定时器位和当前值保持不变。·3.100ms定时器的刷新方式·

100ms定时器的刷新与上面两种不同，是在该定时器指令被执行时刷新。第第第第第第第第第第第一章二章三章四章五章六章七章

八章

九章

十章

十一章可编程序控制器原理及应用4.5.4转换指令766/12/2020第一章第第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章十一章可编程序控制器原理及应用4.5.4转换指令776/12/2020第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.6.1算术运算指令816/12/2020第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.6.1算术运算指令826/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.6.1算术运算指令算术运算指令的使用如图4-23所示。图4-23算术运算指令的使用836/12/2020可编程序控制器原理及应用第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章4.6.2逻辑运算指令846/12/2020逻辑与、逻辑或、逻辑异或、取反等逻辑操作均属于逻辑运算指令。操作数的数据长度可以是字节（

byte）、字（word）、双字（dword）。表4-22中列出了逻辑运算指令梯形图的格式，以及操作数的范围和类型。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章可编程序控制器原理及应用4.6.2逻辑运算指令856/12/2