PLC功能指令及其应用(西门子)

PLC功能指令及其应用（西门子）PLC功能指令及其应用(西门子)功能指令及其应用7中断

电动机Y-△降压启动控制13

传送带的PLC控制2

手动/自动控制程序4彩灯循环点亮控制数码管循环点亮控制56停车场数码显示控制PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】应用数据传送指令设计电动机Y-△形降压启动控制电路和程序。指示灯在启动过程中亮，启动结束时灭。如果发生电动机过载，停止工作并且灯光报警。

任务4.1电动机Y-△降压启动控制

PLC功能指令及其应用(西门子)1．输入继电器的表示格式输入继电器是PLC输入信号的通道，输入继电器既可以按位操作，也可以按字节、字或者双字操作。（1）位位表示格式为：I[字节地址].[位地址]。如I1.0表示输入继电器第1个字节的第0位（2）字节字节表示格式为：IB[起始字节地址]。如IB0表示输入继电器第0个字节，共8位。其中第0位是最低位，第7位为最高位。其表示格式如图4-1所示。4.1.1输入/输出继电器的表示格式PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)（1）位位表示格式为：Q[字节地址].[位地址]。如Q0.0表示输出继电器第0个字节的第0位（2）字节字节表示格式为：QB[起始字节地址]。如QB0表示输出继电器第0个字节，共8位。其中第0位是最低位，第7位为最高位。其表示格式如图4-4所示PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)4.1.2数据传送指令及应用PLC功能指令及其应用(西门子)对数据传送指令说明如下：（1）数据传送指令的梯形图使用指令盒表示：传送指令由操作码MOV，数据类型（B/W/DW/R），使能输入端EN，使能输出端ENO，源操作数IN和目标操作数OUT构成。（2）ENO可作为下一个指令盒EN的输入，即几个指令盒可以串联在一行，只有前一个指令盒被正确执行时，后一个指令盒才能执行。（3）数据传送指令的原理：当EN=1时，执行数据传送指令。其功能是把源操作数IN传送到目标操作数OUT中。数据传送指令执行后，源操作数的数据不变，目标操作数的数据刷新。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)1．控制要求应用数据传送指令设计电动机Y-△形降压启动控制电路和程序。指示灯在启动过程中亮，启动结束时灭。如果发生电动机过载，停止工作并且灯光报警。2．启动过程和控制数据启动过程和控制数据见表4-5。4.1.3电动机Y-△降压启动控制电路与程序PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)3．电动机Y-△形降压启动控制电路

电动机Y-△形降压启动控制电路如图4-9所示。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】某台设备具有手动/自动两种操作方式。SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开状态时，选择手动操作方式；当SB3处于接通状态时，选择自动操作方式，不同操作方式的进程如下：（1）手动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停止。（2）自动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机连续运转1min后，自动停止。按停止按钮SB1，电动机立即停止。任务4.2手动/自动控制程序PLC功能指令及其应用(西门子)4.2.1跳转指令及应用PLC功能指令及其应用(西门子)对跳转指令与标号指令说明如下。（1）跳转指令：改变程序流程，使程序转移到具体的标号（N）处。当跳转条件满足时，程序由JMP指令控制转至标号N的程序段去执行。（2）标号指令：标记转移目的地的地址。（3）注意事项：跳转指令与标号指令必须位于同一个程序块中，即同时位于主程序（或子程序或中断程序）内。PLC功能指令及其应用(西门子)2．跳转程序结构应用跳转指令的程序结构如图4-11所示。I0.3是手动/自动选择开关的信号输入端。当I0.3未接通时，执行手动程序段，反之执行自动程序段。I0.3的常开/常闭触点起联锁作用，使手动、自动两个程序段只能选择其一。PLC功能指令及其应用(西门子)1．控制要求某台设备具有手动/自动两种操作方式。SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开状态时，选择手动操作方式；当SB3处于接通状态时，选择自动操作方式，不同操作方式的进程如下：（1）手动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停止。（2）自动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机连续运转1min后，自动停止。按停止按钮SB1，电动机立即停止。4.2.2手动/自动控制电路与程序PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)3．手动/自动控制电路

手动/自动控制电路如图4-12所示。PLC功能指令及其应用(西门子)4．程序梯形图和指令表程序梯形图和指令表如图4-13所示。在程序中，手动/自动程序段不能同时被执行，所以程序中的线圈Q0.0不能视为双线圈。程序工作原理如下：（1）手动工作方式：当SB3处于断开状态时，I0.3常开触点分断，不执行“JMP1”指令，而从网络2顺序执行手动控制程序段。此时，因I0.3常闭触点闭合，执行“JMP2”指令，跳过自动控制程序段到标号2处结束。（2）自动工作方式：当SB3处于接通状态时，I0.3常开触点闭合，执行“JMP1”指令，跳过网络2和网络3到网络4标号1处，执行网络5的自动控制程序段，然后顺序执行到指令语句结束。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】用传送带输送工件，数量为20个。连接I0.0端子的光电传感器对工件进行计数。当计件数量小于15时，指示灯常亮；当计件数量等于或大于15时，指示灯闪烁；当计件数量为20时，10s后传送带停止，同时指示灯熄灭。任务4.3传送带的PLC控制

PLC功能指令及其应用(西门子)1．数据类型（1）数据类型、长度及范围S7-200系列PLC数据类型可以是字节、字、双字和实数型，实数采用32位来表示，数据类型、长度及范围见表4-10。4.3.1算术运算指令PLC功能指令及其应用(西门子)（2）常数在S7-200系列PLC编程中经常使用到常数，CPU以二进制形式存储所有常数，但使用常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。常数的表示形式见表4-11。PLC功能指令及其应用(西门子)2.加/减运算指令加∕减运算指令是对符号数的加∕减、双整数加∕减运算和实数加∕减运算。（1）加∕减运算指令格式加/减运算6种指令的梯形图指令格式如表4-12所示。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)3．乘∕除运算指令乘∕除运算是对符号数的乘法运算和除法运算。包括有整数乘∕除运算，双整数乘∕除运算，整数乘∕除双整数输出运算和实数乘∕除运算等。（1）乘∕除运算指令格式乘∕除运算指令格式如表4-13所示。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)【例4.3】算术运算指令应用实例如图4-15所示，用梯形图编程输入图（a），图（b）可以通过编程软件转换后得到对应的语句表程序。本例中，若VW10=2000，VW12=150，则执行完该段程序后，各有关结果存储单元的数值为：VW16=2150，VW18=1850，VD20=300000，VW24=13，VW30=5，VW32=13。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)1．增1/减1指令增1∕减1指令用于自增、自减操作，以实现累加计数和循环控制等程序的编制。梯形图为指令盒格式，增1∕减1指令操作数可以是字节、字或双字。指令格式如表4-14。4.3.2增1/减1指令及其应用PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)2．单按钮的功率控制（1）单按钮的功率控制电路和控制要求控制要求是：有7个功率调节挡位，大小分别是0.5kW、1kW、1.5kW、2kW、2.5kW、3kW和3.5kW，由一个功率调节按钮SB1和一个停止按钮SB2控制。第1次按下SB1时功率为0.5kW，第2次按下SB1时功率为1kW，第3次按下SB1时功率为1.5kW，……，第8次按下SB1或随时按下SB2时，停止加热。加热器的单按钮功率控制输入/输出端口分配见表4-15，控制电路如图4-16所示。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)（2）单按钮功率控制的工序输出功率（kW）位存储器MB10按SB1次数M10.3M10.2M10.1M10.00000000.5000111001021.5001132010042.5010153011063.501117010008（3）单按钮的功率控制程序PLC功能指令及其应用(西门子)比较指令是将两个数值按指定条件进行比较，条件成立时，触点闭合，去控制相应的对象，所以比较指令实际上也是一种位指令。在实际应用中，比较指令多用于上下限控制及数值条件的判断。4.3.3比较指令及其应用PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)【例4.4】应用比较指令产生断电6s、通电4s的脉冲输出信号。PLC功能指令及其应用(西门子)【例4.5】某生产线有5台电动机，要求每台电动机间隔5s启动，试用比较指令编写启动控制程序。

PLC功能指令及其应用(西门子)1．控制要求用如图4-20所示的传送带输送工件，数量为20个。连接I0.0端子的光电传感器对工件进行计数。当计件数量小于15时，指示灯常亮；当计件数量等于或大于15时，指示灯闪烁；当计件数量为20时，10s后传送带停止，同时指示灯熄灭。4.3.4传送带的PLC控制电路与程序PLC功能指令及其应用(西门子)2．控制电路输

入输

出输入继电器输

入

元

件作

用输出继电器控

制

元

件控

制

对

象I0.0光电传感器计数Q0.0接触器KM电动机MI0.2SB1常开触点启动Q0.2HL指示灯I0.3SB2常开触点停止

PLC功能指令及其应用(西门子)3．程序梯形图PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】有8盏彩灯，当合上运行开关（SB1）时，八盏彩灯从左向右以1s的间隔逐个点亮，并循环。断开运行开关（SB1）时，系统停止工作。任务4.4彩灯循环点亮控制PLC功能指令及其应用(西门子)移位指令是使位组合的字节数据、字数据向指定方向循环、移位的指令，分为左、右移位和循环左、右移位及寄存器移位指令三大类。移位指令最大移位位数N≤数据类型（B、W、DW）对应的位数。1．左、右移位指令左、右移位指令数据存储单元与SM1.1（溢出）端相连，移出位被放到特殊标志存储器SM1.1位。移位数据存储单元的另一端补0。移位指令格式如表4-20所示。4.4.1移位指令PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)2．循环左、右移位循环移位是将移位数据存储单元的首尾相连，同时又与溢出标志SM1.1连接，SM1.1用来存放最后一次被移出的位。PLC功能指令及其应用(西门子)

LAD功能字节、字、双字循环左移位字节、字、双字循环右移位PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)梯形图中DATA为数值输入，指令执行时将该位的值移入寄存器。S-BIT为寄存器的最低位。N为移位寄存器的长度，范围为1～64，N为正值时左移位（由低位到高位），DATA值从S-BIT位移入，移出位进入SM1.1；N为负值时右移位（由高位到低位），S-BIT移出到SM1.1，另一端补充DATA移入的值。每次使能有效时，整个移位寄存器移动1位。PLC功能指令及其应用(西门子)1．控制要求设有8盏彩灯，当合上运行开关（SB1）时，八盏彩灯从左向右以1s的间隔逐个点亮，并循环。断开运行开关（SB1）时，系统停止工作。2．循环彩灯控制电路输入/输出端口的分配循环彩灯控制电路输入/输出端口的分配见表4-23。4.4.2彩灯循环点亮控制电路与程序PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)4．程序梯形图PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】设计一个数码管循环点亮的控制系统，其控制要求如下：（1）手动时，每按1次按钮数码管显示数值加1，由0~9依次点亮，并实现循环；（2）自动时，每隔1s数码管显示数值加1，由0~9依次点亮，并实现循环。任务4.5数码管循环点亮控制PLC功能指令及其应用(西门子)1．七段数码显示指令（1）七段数码管与显示代码七段数码管可以显示数字0～9，十六进制数字A～F。如图4-26所示为LED组成的七段数码管外形和内部结构，七段数码管分为共阴极结构和共阳极结构。以共阴极数码管为例，当a、b、c、d、e、f段接高电平发光，g段接低电平不发光时，显示数字“0”。当七段均接高电平发光时，则显示数字“8”。4.5.1数码显示及其应用PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)十进制数码七段显示电平16进制显示代码gfedcba0011111116#3F1000011016#062101101116#5B3100111116#4F4110011016#665110110116#6D6111110116#7D7000011116#078111111116#7F9110011116#67PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)1．8421BCD编码在PLC中，存储的数据无论是以十进制格式输入还是以十六进制的格式输入，都是以二进制的格式存在的。如果直接使用SEG指令对两位以上的十进制数据进行编码，则会出现差错。例如，十进制数21的二进制存储格式是00010101，对高4位应用SEG指令编码，则得到“1”的七段显示码；对低4位应用SEG指令编码，则得到“5”的七段显示码，显示的数码“15”是十六进制，而不是十进制数码“21”。显然，要显示“21”，就要先将二进制00010101转换成反映十进制进位关系（即逢十进一）的代码00100001，然后对高4位“2”和低4位“1”分别用SEG指令编出七段显示码。4.5.2BCD码与整数之间的转换PLC功能指令及其应用(西门子)这种用二进制形式反映十进制数码的代码称为BCD码，其中最常用的是8421BCD码，它是用4位二进制数来表示1位十进制数码，该代码从高位至低位的权分别是8、4、2、1，故称为8421BCD码。2.BCD码与整数之间的转换指令BCD码与整数之间的类型转换是双向的。BCD码与整数类型转换指令格式见表4-28。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)对转换指令说明如下：（1）IN为要转换的源操作数（0～9999），OUT为目标操作数。（2）IBCD指令是将源操作数的数据转换成8421BCD码并存入目标操作数中。在目标操作数中每4位表示1位十进制数，从低至高分别表示个位、十位、百位、千位。IBCD指令的应用举例如图4-28所示。当I0.0接通时，先将5028存入VW0，然后将（VW0）=5028编为BCD码输出到QW0。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)1．控制要求设计一个数码管循环点亮的控制系统，其控制要求如下：（1）手动时，每按1次按钮数码管显示数值加1，由0~9依次点亮，并实现循环；（2）自动时，每隔1s数码管显示数值加1，由0~9依次点亮，并实现循环。2．输入/输出端口分配数码管循环点亮控制电路输入/输出端口的分配见表4-29。4.5.3数码管循环点亮控制电路与程序PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)4．程序梯形图PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】某停车场最多可停50辆车，用2位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增1，每出一辆车停车数量减1。场内停车数量小于45时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于45但小于50时，绿灯闪烁，提醒待进场车辆司机注意将满场；等于50时，红灯亮，禁止车辆入场。任务4.6停车场数码显示控制PLC功能指令及其应用(西门子)当显示的数码不止1位时，就要并列使用多个数码管。以2位数码显示为例，可以显示的范围十六进制是0～FF，十进制是0～99。如果显示2位十六进制，可将二进制数据的高4位和低4位分别用七段编码指令SEG编码，然后用编码分别控制高位、低位数码管。如果显示2位十进制数，要先用BCD转换指令将十进制数据转换为8位BCD码，再将BCD码的高4位和低4位用七段编码指令SEG分别编码，最后用高、低位编码分别控制十位和个位数码管。4.6.1多位数码显示PLC功能指令及其应用(西门子)1．循环指令循环指令用于描述一段程序的重复循环执行。由FOR和NEXT指令构成程序的循环体。循环指令的指令格式见表4-31。4.6.2循环指令、子程序调用指令PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)如果在循环体内又包含了另外一个循环，称为循环嵌套，循环指令最多允许8级循环嵌套。循环指令使用说明：（1）FOR/NEXT指令必须成对出现。（2）FOR/NEXT可以循环嵌套，嵌套最多为8层，但各个嵌套之间不可有交叉现象。（3）每次使能输入（EN）重新有效时，各个参数端将自动复位。（4）当初值大于终值时，循环体不被执行。PLC功能指令及其应用(西门子)2．子程序调用指令通常将具有特定功能、并且多次使用的程序段作为子程序。子程序可以多次被调用，也可以嵌套（最多8层），还可以递归调用（自己调自己）。与子程序有关的操作有：建立子程序、子程序调用和子程序返回。PLC功能指令及其应用(西门子)（3）子程序指令使用说明：1）CRET指令多用于子程序的内部，由判断条件决定是否结束子程序调用，RET用于子程序的结束。用编程软件编程时，在子程序结束处，不需要输入RET指令，软件会自动在内部加到每个子程序的结尾（不显示出来）。2）如果在子程序的内部又对另一子程序执行调用指令，则这种调用结构称为子程序的嵌套。子程序的嵌套深度最多是8层。3）当一个子程序被调用时，系统自动保存当前的堆栈数据，并把栈顶置1，堆栈中的其它置为0，子程序占用控制权。子程序执行结束，通过返回指令自动恢复原来的逻辑堆栈值，调用程序又重新取得控制权。4）如果子程序调用条件满足，则中断主程序去执行子程序。子程序执行结束，返回主程序中断处去继续执行主程序的下一条指令语句。PLC功能指令及其应用(西门子)（4）子程序调用举例应用子程序调用指令的程序如图4-33所示。程序功能是：当I0.1、I0.2、I0.3分别接通时，将相应的数据传送到VW0、VW10，然后调用加法子程序；在加法子程序中，将VW0、VW10存储的数据相加，运算结果存储在VW20，用存储数据低字节VB21控制输出QB0。PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)1．控制要求某停车场最多可停50辆车，用2位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增1，每出一辆车停车数量减1。场内停车数量小于45时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于45但小于50时，绿灯闪烁，提醒待进场车辆司机注意将满场；等于50时，红灯亮，禁止车辆入场。4.6.3停车场数码显示控制电路与程序PLC功能指令及其应用(西门子)2．控制电路控制电路需要2个输入端口，16个输出端口。由于CPU224的输出点只有10个，故扩展一个8点输出继电器模块EM222。S7-200系列的PLC分配给数字量I/O的地址以字节为单位，即使某些I/O点未被使用，这些字节中的位也被保留，在I/O链中不能分配给后来的模块。PLC功能指令及其应用(西门子)输

入输

出输入继电器输

入

元

件作

用输出继电器控

制

对

象I0.0传感器IN检测进场车辆Q0.6～Q0.0个位数显示I0.1传感器OUT检测出场车辆Q1.0绿灯，允许信号

Q1.1红灯，禁行信号

Q2.6～Q2.0十位数显示PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)3．控制程序PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】有很多PLC内部或外部的事件是随机发生的，例如外部开关量的输入信号的上升沿或下降沿、定时中断等。事先并不知道这些事件何时发生，但是当它们出现时又需要尽快处理，PLC用中断的方法解决上述问题。若在输入端I0.0的上升沿（中断事件0）通过中断使Q0.0立即置位。在输入端I0.1的下降沿（中断事件3）通过中断使Q0.0立即复位。应如何实现？任务4.7中断PLC功能指令及其应用(西门子)1．中断源类型中断源是能够向PLC发出中断请求的中断事件。S7-200CPU最多有34个中断源。每个中断源都分配一个编号用于识别，称为中断事件号。这些中断源大致分为三个类：通信中断，输入、输出中断和时基中断。4.7.1中断源PLC功能指令及其应用(西门子)在PLC应用系统中通常有多个中断源。当多个中断源同时向CPU申请中断时，要求CPU能将全部中断源按中断性质和处理的轻重缓急进行排队，并给予优先权。给中断源指定处理的次序就是给中断源确定中断优先级。SIEMENS公司CPU规定的中断优先级由高到低依次是：通信中断；输入、输出中断；定时中断。每类中断的不同中断事件又有不同的优先权。PLC功能指令及其应用(西门子)3．CPU响应中断的顺序PLC中，CPU响应中断的顺序可以分以下三种情况：（1）当不同优先级的中断源同时申请中断时，CPU响应中断请求的顺序为从优先级高的中断源到优先级低的中断源。（2）当相同优先级的中断源申请中断时，CPU按先来先服务的原则响应中断请求。（3）当CPU正在处理某中断，又有中断源提出中断请求时，新出现的中断请求按优先级排队等候处理，当前中断服务程序不会被其他甚至更优先级的中断程序打断。任何时刻CPU只执行一个中断程序。PLC功能指令及其应用(西门子)经过中断判优后，将优先级最高的中断请求送给CPU，CPU响应中断后自动保存逻辑堆栈、累加器和某些特殊标志寄存器位，即保护现场。中断处理完成后，又自动恢复这些单元保存起来的数据，即恢复现场。中断控制指令有4条，其指令格式见表。4.7.2中断控制PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)中断程序亦称中断服务程序，是用户为处理中断事件而事先编制的程序，编程时可以用中断程序入口的中断程序号来识别每一个中断程序。中断服务程序由中断程序号开始，以无条件返回指令结束。在中断程序中，用户亦可根据前面逻辑条件使用条件返回指令，返回主程序。PLC系统中的中断指令与微机原理中的中断不同，它不允许嵌套。

4.7.3中断程序

PLC功能指令及其应用(西门子)PLC功能指令及其应用(西门子)【任务描述】使用单相高速计数器HSC0（工作模式1）和中断指令对输入端I0.0脉冲信号计数，当计数值等于大于50时输出端Q0.0通电，当外部复位时Q0.0断电。如何实现？任务4.8高速计数器及其应用PLC功能指令及其应用(西门子)1．S7-200系列PLC的高速计数器不同型号的PLC主机，高速计数器的数量不同，使用时每个高速计数器都有地址编号（HSCn）。HSC表示该编程元件是高速计数器，n为地址编号。每个高速计数器包含两方面的信息：计数器位和计数器当前值。高速计数器的当前值为双字长的符号整数，且为只读值。4.8.1高速计数指令PLC功能指令及其应用(西门子)主机CPU221CPU222CPU224CPU226可用HSC数量4466HSC地址HSC0、HSC3、HSC4、HSC