电气控制与PLC原理6

电气控制与PLC原理杭州电子科技大学自动化分院第六讲主讲：周亚军第5章PLC指令系统

PLC的编程语言编程元件西门子S7-200系列PLC指令系统及编程方法常用基本程序设计范例

问题编程语言编程元件（12种）软元件元件表示形式（标识符元件号）寻址方式（位、数据）（位、字节、字、双字）CPU226I（0.0~15.7）；IB（0~15）；IW（0~14）；ID（0~12）Q（0.0~15.7）；QB（0~15）；QW（0~14）；QD（0~12）M（0.0~31.7）；MB（0~31）；MW（0~30）；MD（0~28）V（0.0~5119.7）；VB（0~5119）；VW（0~5118）；

VD（0~5116）L（0.0~63.7）；LB（0~63）；LW（0~62）；LD（0~60）S（0.0~31.7）；SB（0~31）；SW（0~30）；SD（0~28）SM（0.0~549.7）；SMB（0~549）；SMW（0~548）；

SMD（0~546）T（0~255）；C（0~255）AIW（0~62）；AQW（0~62）AC（0~3）；HC（0~5）S7200PLC性能简表S7-200PLCCPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226集成数字量输入/输出

6入/4出

8入/6出

14入/10出

14入/10出

24入/16出

可连接的扩展模块数量（最大）

不可扩展

2个

7个

7个

7个

最大可扩展的数字量输入/输出范围

不可扩展

78点

168点

168点

248点

最大可扩展的模拟量输入/输出范围

不可扩展

10点

35点

38点

35点

用户程序区（在线/非在线）

4K/4K4K/4K8K/12K12K/16K16K/24K数据存储区

2K2K8K10K10K数据后备时间（电容）

50小时

50小时

50小时

100小时

100小时

后备电池（选件）

200天

200天

200天

200天

200天

编程软件

Step7-Micro/WINStep7-Micro/WINStep7-Micro/WINStep7-Micro/WINStep7-Micro/WIN每条二进制语句执行时间

0.22μs0.22μs0.22μs0.22μs0.22μs标志寄存器/计数器/定时器

256/256/256256/256/256256/256/256256/256/256256/256/256高速计数器

4个30KHz4个30KHz6个30KHz6个100KHz6个30KHz高速脉冲输出

2个20KHz2个20KHz2个20KHz2个100KHz2个20KHz通讯接口

1*RS4851*RS4851*RS4852*RS4852*RS485外部硬件中断

44444支持的通讯协议

PPI，MPI，自由口

PPI，MPI，自由口，ProfibusDPPPI，MPI，自由口，ProfibusDPPPI，MPI，自由口，ProfibusDPPPI，MPI，自由口，ProfibusDP模拟电位器

1个8位

分辨率

1个8位

分辨率

2个8位

分辨率

2个8位

分辨率

2个8位

分辨率

实时时钟

外置时钟卡（选件）

外置时钟卡（选件）

内置时钟卡

内置时钟卡

内置时钟卡

PLC指令系统基本逻辑指令这些指令对存储器位在逻辑堆栈中进行操作PLC指令系统（1）LD：装入常开触点（LoaD）（2）LDN：装入常闭触点（LoaDNot）（3）A：与常开触点（And）（4）AN：与常闭触点（AndNot）。（5）O：或常闭触点（Or）（6）ON：或常闭触点（OrNot）（7）NOT：触点取非（输出反相）（8）=：输出指令LD、LDN、=指令指令的作用LD（LoaD）:取指令，是常开触点与母线的连接指令。LDN(LoaDInverse)：取反指令，是常闭触点与母线的连接指令。=：驱动线圈的输出指令。

三菱LDLDIOUTS7-200LDLDN=PLC指令系统指令的使用说明

LD、LDN用于I、Q、M、SM、T、C、S、VL；可与后面讲到的块操作指令ANB、ORB相配合，用于分支电路的起点；

=指令用于、Q、M、SM、T、C、S、VL（功能指令线圈），不能用于I；并联输出=指令可连续使用任意次

=指令用于T和C，其后须跟常数K。K为延时时间或计数次数A、AN指令指令的作用A：与指令，用于单个常开触点的串联；AN(ANdInverse)：与反指令，用于单个常闭触点的串联。指令的使用说明A和AN指令用于单个触点与左边触点的串联，可连续使用；A和AN编程元件：

I、Q、M、SM、T、C、S、VL；PLC指令系统三菱ANDANIS7-200AANLD X2AND X0OUT Y0LDI X1ANI Y0

OUT M101AND T0OUT Y1梯形图程序指令表程序AND与ANI指令X2X1M101Y0T0Y1X0Y0ANDANIANDPLC指令系统O、ON指令指令的作用O：或指令，用于单个常开触点的并联；ON(ORInverse)：或反指令，用于单个常闭触点的并联。

指令的使用说明O、ON指令仅用于单个触点与前面触点的并联；O和ON编程元件：I、Q、M、SM、T、C、S、VL；PLC指令系统三菱ORORIS7-200OONLD X4OR X6ORI M106OUT Y0LDI X1 ANI Y0OR M103ANI Y2ORI M116OUT M103梯形图程序指令表程序X1M103Y0X4Y0X6M106M103M116Y2LDORORIORORIOR、ORI指令PLC指令系统PLC指令系统标准触点LAD和STL例PLC指令系统标准触点FBD例LDI0.0//OI0.1//AI0.2//=Q0.0//

LDNI0.0//ONI0.1//ANI0.2//=Q0.1//

LDI0.0//OI0.1//AI0.2//NOT//=Q0.3//PLC指令系统程序执行的时序图

由于取非指令NOT缘故，Q0.0与Q0.3反相PLC指令系统EU、ED指令EU:上升沿检测触点指令，仅在制定元件的上升沿（由OFF→ON变化）时接通一个扫描周期。PLC指令系统三菱LDPLDFANDPANDFORPORFS7-200LDEULDEDAEUAEDOEUOEDED:下升沿检测触点指令，仅在制定元件的下升沿（由ON→OFF变化）时接通一个扫描周期。无操作数LDP X2ORF X3AND X0OUT Y0LDP T10AND M100 OUT M101梯形图程序指令表程序X2Y0X0LDP、ANDP、ORP、LDF、ANF、ORF指令X3T10M101M100PLC指令系统简单实例：电机正反转控制

要求：正反转启动信号I0.0、I0.1，停车信号I0.2，输出信号Q0.0、Q0.1。具有电气互锁和机械互锁功能。PLC指令系统编程中应注意的几个问题1.用电路变换简化程序(减少指令的条数）(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y02.逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2编程中应注意的几个问题3.避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5置位和复位指令S:置位指令R:复位指令说明：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。编程元件位bit：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L数量：VB，IB，QB，MB，SMB，LB，SB，AC，*VD，*AC，*LDS7-200S，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： S bit, N例： S Q0.0,1R，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： R bit, N例： R Q0.2, 3SET:置位指令RST:复位指令说明：SET:编程元件Y、M和S;RST:编程元件Y、M、S、T、C、DLD X0SET Y0LD X1RST Y0LD X2RST D0SETY0X0RSTY0X1RSTD0X2X0X1Y0SET与RST指令FX系列计数器、定时器复位LD X0RST T250LD X1OUT T250K 1200LD X2OUT M8200LD X3RST C200LD X4OUT C200SP 34SET与RST指令X1X0T250RSTT250K1200X2M8200X4C200RSTC200K34X3积分定时器和计数器计数器、定时器复位LD X0RST T250LD X1OUT T250K 1200LD X2OUT M8200LD X3RST C200LD X4OUT C200SP 34SET与RST指令X1X0T250RSTT250K1200X2M8200X4C200RSTC200K34X3积分定时器和计数器立即指令（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： LDI bit例： LDI I0.2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： =I bit例： =I Q0.2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： SI bit, N例： SI Q0.0, 2注意：bit只能是Q类型。编程元件位bit：Q数量：VB，IB，QB，MB，SMB，LB，SB，AC，*VD，*AC，*LD，常数（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： RI bit, N例： RI Q0.0, 1应用举例：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.装入堆栈指令栈装载与指令ALD，栈装载与指令（与块）。在梯形图中用于将并联电路块进行串联连接。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。栈装载或指令三菱ANBORBS7-200ALDOLDORB(OrBlock)串联电路块并联连接指令

说明：串联电路块：两个以上的触点串连而成的电路块；将串联电路块并联时用ORB指令；ORB指令不带元件号（相当于触点间的垂直连线）每个串联电路块的起点都要用LD或LDI指令，电路块后面用ORB指令X2X1Y0X0Y2串联电路块X0X4Y0X1Y0X2X5X6Y2串联电路块LDI X1ANI Y0ANI M100LDI X2ANI Y2AND M101ORBLDI X3AND T0ANI M112ORBOUT M115梯形图程序指令表程序ORB指令X1M115Y0M100X2Y2M101X3T0M112三菱ORBANBS7-200OLDALDANB(AndBlock)并连电路块串连连接指令

说明：并联电路块：两个以上的触点串连而成的电路块；将并联电路块与前面的电路串联时用ANB指令；使用ANB指令之前，应先完成并联电路块内部的连接。并联电路块中各支路的起点使用LD或LDI指令；ANB指令相当于两个电路块之间的串联连线。X0X4Y0X1Y0X2X1X0Y2X2X5X6Y2并联电路块并联电路块LDI X1ORI X2LDI Y0ANI M100LDI Y2AND M101ORBOR T0ANB ORI X3OUT M115梯形图程序指令表程序ANB指令X1M115Y0M100X2Y2M101X3T0ANBLDORBLPS，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。逻辑推入栈指令逻辑弹出栈指令LPP，逻辑弹出栈指令（分支结束或主控复位指令）。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。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。三菱MPSMRDMPPS7-200LPSLRDLPP1MPS(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：MPS(LPS)指令为分支的开始，对应必须有分支结束指令MPP(LPP)。即MPS(LPS)与MPP(LPP)指令必须成对出现。2MPP(LPP)逻辑弹出栈指令（分支结束或主控复位指令）。在梯形图中的分支结构中，用于将MPS(LPS)指令生成一条新的母线进行恢复。3MRD(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。MPS(MemoryPush)进栈指令MRD(MemoryRead)读栈指令MPP(MemoryPop)出栈指令

X1X2M100Y1M102Y0X3M100Y3M105Y2LDI X1MPSAND X2MPSANI M100OUT Y0MPPAND M102OUT Y1MPPAND X3MPSAND M100OUT Y2MPPAND M105OUT Y3 西门子LPS（LogicPush）：逻辑堆栈操作指令LRD（LogicRead）：逻辑读栈指令LPP（LogicPop）：逻辑弹栈指令梯形图程序指令表程序实例X1Y0M100X2Y2M101X3C0Y0M110M105Y6走廊灯两地控制

设计一走廊灯两地控制PLC梯形图程序。控制要求：楼上楼下开关均可实现对走廊灯的开关操作，点亮或熄灭。资源分配I0.0I0.1Q0.0程序设计单按钮双向控制

单按钮控制就是采用一只按钮控制输出。当按钮按一次时，相应的输出为ON，再按一次按钮，该输出点为OFF。从逻辑上讲，这是一种双稳态电路，也称为分频电路。I0.0Q0.0

S7-200定时器S7-200系列PLC的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制1.工作方式：

1）通电延时型TON2）保持型TONR3）断电延时型TOF2.时基标准：1ms、10ms、100ms三种3.定时时间等于时基乘以设定值输入接点设定值:1~32767定时器号码（0～255）INPTT37TON定时器分辨率（时基）有三种：1ms、10ms、100ms。定时器的分辨率由定时器号决定定时器的实际设定时间T=设定值PT×分辨率TON：接通延时定时器

TOF：断开延时定时器

TONR：有记忆接通延时定时器类型S7-200定时器1）通电延时型TON：使能端IN输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于设定值PT时，定时器输出状态置1（触点接通）使能端IN输入无效（断开）时，定时器复位，输出状态断开S7-200定时器设定值使能输入TONPTINT382）保持型：

使能端IN输入有效时，定时器开始计时，当前值递增，大于或等于设定值PT时，定时器输出状态置1（触点接通）使能端IN输入无效（断开）时，当前值保持，当使能端IN再次有效时，定时器在原保持值的基础上递增使用复位指令R进行复位，当R有效时，定时器当前值清零，输出断开S7-200定时器输入端设定值TONRPTIN①1ms分辩率定时器每隔1ms刷新一次，刷新定时器位和定时器当前值，在一个扫描周期中要刷新多次，而不和扫描周期同步。②10ms分辩率定时器10ms分辩率定时器启动后，定时器对10ms时间间隔进行计时。程序执行时，在每次扫描周期的开始对10ms定时器刷新，在一个扫描周期内定时器位和定时器当前值保持不变。③100ms分辨率定时器

100ms定时器启动后，定时器对100ms时间间隔进行计时。只有在定时器指令执行时，100ms定时器的当前值才被刷新。FX定时器（通用和积算）通用定时器动作说明：启动信号on，开始计时。设定时间一到，定时器on。启动信号off→定时器off。说明：

初始值范围K0~K32767TM指令是一减计数型指令。定时时间:定时单位*初始值

启动信号

定时器输出定时时间定时时间PLC定时器工作原理：

定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms，当所计数达到设定值时，其触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。通用定时器编号：

FX0SFX1S

FX0NFX1NFX2N

（FX2NC）

100msT0~T49T0~T62T0~T62T0~T199

10msT24~T49T32~T62T32~T62T200~T2451ms----T63--通用定时器（例）积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。1ms积算定时器：对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时范围为0.001～32.767s。100ms积算定时器：对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时范围为0.1～3276.7s积算定时器积算定时器编号：

FX0SFX1S

FX0NFX1NFX2N

（FX2NC）

1ms--T63--