第6章 可編程序控制器簡介

1、可編程控制器原理及應(yīng)用 浙江水利水電專科學(xué)校浙江水利水電?？茖W(xué)校孫平孫平 教授教授介紹o 教材以小型可編程控制器S7-200系列PLC為例，介紹可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和應(yīng)用方法，熟練畫出可編程控制器外部電路接線圖，掌握可編程控制器應(yīng)用的基本設(shè)計思想和設(shè)計方法。可編程控制器原理及應(yīng)用o第1章 概論o第2章 可編程控制器構(gòu)成原理 o第3章 S7-200可編程控制器 o第4章 SIMATIC S7-200編程軟件 o第5章 S7-200 PLC基本指令 5.2 算術(shù)、邏輯運算指令第1章 概論n1.1 可編程控制器的產(chǎn)生及定義n1、PLC的產(chǎn)生及定義n 1968年

2、由美國通用汽車公司（GE）提出，1969年有美國數(shù)字設(shè)備公司（ D E C ） 研 制 成 功 ， 有 邏 輯 運 算 、 定 時 、 計 算 功 能 稱 為 P L C（programmable logic controller）。n 80年代，由于計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC采用通用微處理器為核心，功能擴展到各種算術(shù)運算，PLC運算過程控制并可與上位機通訊、實現(xiàn)遠程控制。被稱為PC（programmable controller）即可編程控制器。n2、PLC的產(chǎn)生及定義n國際電工委員會（IEC）1987年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下：n “可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種

3、數(shù)字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則設(shè)計”。 本章敘述可編程控制器產(chǎn)生、定義及特點，分類和發(fā)展方向1.3 可編程控制器的工作特點 o1、使用于工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強。o2、可靠性高。無故障工作時間（平均）數(shù)十萬小時并可構(gòu)成多機冗余系統(tǒng)。o3、控制能力極強。算術(shù)、邏輯運算、定時、計數(shù)、PID運算、過程控制、通訊等。o4、使用、編程方便。（LAD）梯形圖

4、、語句表（STL）、功能圖（FBD）、控制系統(tǒng)流程圖等編程語言通俗易懂，使用方便。o5、組成靈活。小型PLC為整體結(jié)構(gòu)，并可外接I/O擴展機箱構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。中大型PLC采用分體模塊式結(jié)構(gòu)，設(shè)有各種專用功能模塊（開關(guān)量、模擬量輸入輸出模塊，位控模塊，伺服、步進驅(qū)動模塊等）供選用和組合，由各種模塊組成大小和要求不同的控制系統(tǒng)。o所以可編程控制器可以稱為全功能工業(yè)控制計算機。1.4 可編程控制器的分類和發(fā)展 o1、 分類o 按I/O點數(shù)可分為大、中、小型三大類，通常可以定義為： 小型：I/O點數(shù)在256點以下； 中型：I/O點數(shù)在2561024點之間； 大型：I/O點數(shù)在1024點以上。o2、

5、應(yīng)用 可編程控制器在多品種、小批量、高質(zhì)量的產(chǎn)品生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，PLC控制已成為工業(yè)控制的重要手段之一，與CAD/CAM，機器人技術(shù)一起成為實現(xiàn)現(xiàn)代自動化生產(chǎn)的三大支柱。o 通?？梢哉J為，只要有控制要求的地方，都可以用到可編程控制器。o3、發(fā)展方向 發(fā)展方向分小型化和大型化兩個發(fā)展趨勢。小型PLC有兩個發(fā)展方向，即小（微）型化和專業(yè)化。大型化指的是大中型PLC向著大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。第2章 可編程控制器構(gòu)成原理 可編程控制器硬件系統(tǒng)：可編程控制器系統(tǒng)由輸入部分、運算控制部分和輸出部分組成。 輸入部分：將被控對

6、象各種開關(guān)信息和操作臺上的操作命令轉(zhuǎn)換成可編程控制器的標準輸入信號，然后送到PLC的輸入端點。 運算控制部分（CPU）：由可編程控制器內(nèi)部CPU按照用戶程序的設(shè)定，完成對輸入信息的處理，并可以實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運算等操作功能。 輸出部分：由PLC輸出接口及外圍現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成。CPU的運算結(jié)果通過PLC的輸出電路，提供給被控制裝置。2.1 可編程控制器的基本組成o可編程控制器主機的硬件電路： 由CPU，存儲器，基本I/O接口電路，外設(shè)接口，電源等五大部分組成。2.1 可編程控制器的基本組成o基本I/O接口電路o可編程控制器輸入電路原理圖 PLC內(nèi)部輸入電路作用是將PLC外部信號送至PLC內(nèi)部電路。輸入

7、接點分為干接點式，直流輸入式和交流輸入式三大類。 2.1 可編程控制器的基本組成可編程控制器輸出電路原理圖 PLC輸出電路用來驅(qū)動被控負載（電磁鐵、繼電、接觸器線圈等）。PLC輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式，雙極型和晶閘管式等三種。2.2 可編程控制器的工作原理o 可編程控制器通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序，實現(xiàn)控制任務(wù)。 PLC采用循環(huán)順序掃描方式工作，CPU在每個掃描周期的開始掃描輸入模塊的信號狀態(tài)，并將其狀態(tài)送入到輸入映像寄存器區(qū)域；然后根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號，并將處理結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域，在每個掃描周期結(jié)束時，送入輸出模塊。第3章 S7-200可編程控制

8、器 o S7系列PLC分為S7-400、S7-300和S7-200等大、中、?。ㄎⅲ┤齻€子系列。 本章以S7-200系列PLC為例，敘述小型PLC系統(tǒng)的構(gòu)成，編程用的元器件，尋址方式，I/O擴展，編程語言等PLC應(yīng)用的基礎(chǔ)知識。 o3.1 S7-200 系列PLC的構(gòu)成 S7-200小型可編程控制系統(tǒng)由主機（基本單元）、I/O擴展單元、功能單元（模塊）和外部設(shè)備（文本圖形顯示器、編程器）等組成。 CPU 224主機的結(jié)構(gòu)外形 o工作方式開關(guān)，模擬電位器，I/O擴展接口，工作狀態(tài)指示和用戶程序存儲卡，I/O接線端子排及發(fā)光指示等。o主機箱體外部的RS-485通訊接口，用以連接編程器（手持式或PC

9、機）、文本圖形顯示器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外部設(shè)備。CPU 224外部電路接線電路圖o 輸入電路采用了雙向光電耦合器，24V DC極性可任意選擇， 1M、2M為輸入端子的公共端。1L、2L為輸出公共端。o CPU224另有24V、280mA電源供PLC輸入點使用。（2）主機I/O及擴展 oCPU 22X系列PLC主機的I/O點數(shù)及可擴展的模塊數(shù)目見表3.2。 S7-200 CPU存儲器系統(tǒng)oS7-200 CPU存儲器系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種存儲器構(gòu)成。o系統(tǒng)掉電時，自動將RAM中M存儲器的有關(guān)內(nèi)容保存到EEPROM存儲器。 3.1.2 掃描周期及工作方式 o1、 掃描周期 S7-200 CPU連

10、續(xù)執(zhí)行用戶任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。 一個機器掃描周期（用戶程序運行一次），分為讀輸入（輸入采樣），執(zhí)行程序，處理通訊請求，執(zhí)行CPU自診斷，寫輸出（輸出刷新）等五個階段，CPU周而復(fù)始地循環(huán)掃描工作。也可以把掃描周期簡化為讀輸入、執(zhí)行用戶程序和寫輸出三個階段。執(zhí)行CPU自診斷寫輸出處理通訊請求執(zhí) 行 程序一 個 掃 描 周期讀輸入3.2.1 數(shù)據(jù)存儲類型及尋址方式oS7-200數(shù)據(jù)尋址方式有立即數(shù)尋址、直接尋址和間接尋址三大類。o立即數(shù)尋址：#100o直接尋址：位尋址如上圖。 字節(jié)、字、雙字尋址 （直接尋址） 例：VB100、VW100、VD100存儲器位地址字節(jié)地址元件名稱3.2.1 數(shù)據(jù)存

11、儲類型及尋址方式o間接尋址： 例：MOVW AC1，AC0 時表示該操作數(shù)為地址指針。 指令功能：將AC1作為內(nèi)存地址指針，把以AC1中內(nèi)容為起始地址的內(nèi)存單元的16位數(shù)據(jù)送到累加器AC0中。3.2.2 S7-200數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件(內(nèi)部資源)的功能o1. 輸入輸出映像寄存器：S7-200 PLC編址范圍（I0.0I15.7） 輸入映像寄存器（該區(qū)域可以按位操作又稱輸入繼電器） 輸入繼電器線圈由外部信號驅(qū)動，常開觸點和常閉觸點供用戶編程使用。外部輸入點輸入端子3.2.2 數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能 o輸出映像寄存器：S7-200 PLC編址范圍（Q0.0Q15.7） 輸出映像寄存器（又稱輸出繼電器）

12、是用來將PLC的輸出信號傳遞給負載，線圈用程序指令驅(qū)動。oPLC的每一個I/O點都是一個確定的物理點。 CPU 224主機有I0.0I0.7，I1.0I1.5共14個數(shù)字量輸入端點，Q0.0Q0.7、Q1.0、Q1.1共10個數(shù)字量輸出端點。Q0.0L負載電源3.2.2 數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能 o2. 變量存儲器V 用以存儲運算的中間結(jié)果和其它數(shù)據(jù)。 CPU 224有VB0.0VB5119.7的5K存儲字節(jié)?？砂次?、字節(jié)、字或雙字使用。o3. 內(nèi)部標志位（M）存儲區(qū) M作為控制繼電器（又稱中間繼電器），用來存儲中間操作數(shù)或其它控制信息。 S7-200 PLC編址范圍M0.0M31.7，可以按位、

13、字節(jié)、字或雙字來存取存儲區(qū)的數(shù)據(jù)。o4. 順序控制繼電器（S）存儲區(qū) S又稱狀態(tài)元件，以實現(xiàn)順序控制和步進控制。 S7-200 PLC編址范圍S0.0S31.7，可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取數(shù)據(jù)。5. 特殊標志位（SM）存儲器 CPU 224編址范圍SM0.0 SM179.7，共180個字節(jié)。其中SM0.0SM29.7的30個字節(jié)為只讀型區(qū)域。 o SMB0為狀態(tài)位字節(jié)，在每次掃描循環(huán)結(jié)尾由S7-200 CPU更新，定義如下：oSM0.0 RUN狀態(tài)監(jiān)控，PLC在運行RUN狀態(tài)，該位始終為1。oSM0.1 首次掃描時為1，PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN狀態(tài)時，ON（1態(tài)）一個掃描周期，用 于程序

14、的初始化。oSM0.2 當RAM中數(shù)據(jù)丟失時，ON一個掃描周期，用于出錯處理。oSM0.3 PLC上電進入RUN方式，ON一個掃描周期。oSM0.4 分脈沖，該位輸出一個占空比為50的分時鐘脈沖。用作時間基準或簡易延時。oSM0.5 秒脈沖，該位輸出一個占空比為50的秒時鐘脈沖?？捎米鲿r間基準。oSM0.6 掃描時鐘，一個掃描周期為ON（高電平），另一為OFF（低電平）循環(huán)交替。oSM0.7 工作方式開關(guān)位置指示，0為TERM位置，1為RUN位置。為1時，使自由端口 通訊方式有效。o SMB1為指令狀態(tài)位字節(jié)，常用于表及數(shù)學(xué)操作，部分位定義如下：oSM1.0 零標志，運算結(jié)果為0時，該位置1。

15、oSM1.1 溢出標志，運算結(jié)果溢出或查出非法數(shù)值時，該位置1 。oSM1.2 負數(shù)標志，數(shù)學(xué)運算結(jié)果為負時，該位為1。3.2.2 數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能o6. 局部存儲器（L） S7-200有64個字節(jié)的局部存儲器，編址范圍LB0.0LB63.7，其中60個字節(jié)可以用作暫時存儲器或者給子程序傳遞參數(shù)，最后4個字節(jié)為系統(tǒng)保留字節(jié)。 o7. 定時器（相當于時間繼電器） S7-200 CPU中的定時器是對內(nèi)部時鐘累計時間增量的設(shè)備，用于時間控制。編址范圍T0T255（22X）；T0T127(21X)。o8. 計數(shù)器 計數(shù)器主要用來累計輸入脈沖個數(shù)。有16位預(yù)置值和當前值寄存器各一個，以及1位狀態(tài)位，

16、當前值寄存器用以累計脈沖個數(shù)，計數(shù)器當前值大于或等于預(yù)置值時，狀態(tài)位置1。 S7-200 CPU提供有三種類型的計數(shù)器，增計數(shù)、減計數(shù)、增減計數(shù)。編址范圍C0C255（22X），C0C127（21X）。3.2.2 數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能o9. 模擬量輸入輸出映像寄存器（AI/AQ） S7-200的模擬量輸入電路將外部輸入的模擬量（如溫度、電壓）等轉(zhuǎn)換成1個字長（16位）的數(shù)字量，存入模擬量輸入映像寄存器區(qū)域。 AI編址范圍AIW0，AIW2，AIW62，起始地址定義為偶數(shù)字節(jié)地址，共有32個模擬量輸入點。 S7-200模擬量輸出電路用來將模擬量輸出映像寄存器區(qū)域的1個字長（16位）數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模

17、擬電流或電壓輸輸出。 AQ編址范圍AQW0，AQW2，AQW62，起始地址也采用偶數(shù)字節(jié)地址，共有32個模擬量輸出點o 10. 累加器（AC） 累加器是用來暫存數(shù)據(jù)， S7-200 PLC提供了4個32位累加器AC0AC3。累加器支持以字節(jié)（B）、字（W）和雙字（D）的存取。o 11. 高速計數(shù)器（HC） CPU 22X提供了6個高速計數(shù)器HC0、HC1HC5 （每個計數(shù)器最高頻率為30KHz）用來累計比CPU掃描速率更快的事件。高速計數(shù)器的當前值為雙字長的符號整數(shù)。oS7-200 PLC各編程元器件及操作數(shù)的有效編程范圍如表3.5和表3.6所示。 3.3 I/O擴展 o 基本單元的基礎(chǔ)上，S

18、7-200系統(tǒng)最多可擴展7個模塊。 S7-200系統(tǒng)的擴展模塊有數(shù)字量、模擬量、通訊、現(xiàn)場設(shè)備接口等模塊，型號詳見P27表3.7。3.4 S7-200系列PLC程序概念o3.4.1 梯形圖編輯器（LAD） o3.4.2 語句表編輯器（STL） o3.4.3 功能塊圖編輯器（FBD） 第4章 STEP7-Micro/WIN32編程軟件的使用與安裝 o 4.1 SIMATIC S7-200編程軟件o SIMATIC S7-200編程軟件是指西門子公司為S7-200系列可編程控制器編制的工業(yè)編程軟件的集合，其中STEP7-Micro/WIN32軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件。 o 本章以2001

19、年版本的S7-200 PLC編程軟件為例，介紹編程軟件的安裝、功能和使用方法，并結(jié)合應(yīng)用實例講解用戶程序的輸入、編輯、調(diào)試及監(jiān)控運行的方法。4.1.1 STEP7-Micro/WIN32軟件 o STEP7-Micro/WIN32軟件包括有Microwin3.1(新版本編程軟件STEP7-Micro/WIN32 Version 3.1)軟件；Microwin3.1的升級版本軟件Microwin3.1 SP1；Toolbox（Toolbox包括Uss協(xié)議指令（變頻通訊用）和TP070（觸摸屏）的組態(tài)軟件Tp Designer V1.0設(shè)計師）工具箱；以及Microwin3.11 Chinese（

20、Microwin3.11 SP1和Tp Designer的專用漢化工具）等編程軟件。 o4.1.2 編程軟件的安裝 ( 安裝方法)o 按Microwin3.1 Microwin3.1 SP1 Toolbox Microwin3.11 Chinese的順序進行安裝，必要時可查看光盤軟件的Readme文件，按照提示步驟安裝。 4.1.3 建立S7-200 CPU的通訊o1. PC/PPI電纜通訊 PLC用PC/PPI電纜與個人計算機連接。 o2. MPI通訊 多點接口（MPI）卡提供了一個RS485端口，可以用直通電纜和網(wǎng)絡(luò)相連 4.2 STEP7-Micro/WIN32軟件介紹o4.2.1 ST

21、EP7軟件的基本功能 編程軟件在離線條件下，可以實現(xiàn)程序的輸入、編輯、編譯等功能。 編程軟件在聯(lián)機工作方式可實現(xiàn)程序的上、下載、通訊測試及實時監(jiān)控等功能。 o4.2.2 STEP7-Micro/WIN32窗口組件及功能 窗口組件參見P36，圖4.4。（連接裝載的軟件） 1. 主菜單及子目錄的狀態(tài)信息 2. 工具條及瀏覽條和指令樹 3. 程序編輯器窗口 4.3 程序編制及運行 o4.3.1 建立項目（用戶程序） o1、程序的輸入、編輯o 通常利用LAD進行程序的輸入，程序的編輯包括程序的剪切、拷貝、粘貼、插入和刪除，字符串替換、查找等。 還可以利用符號表對POU中的符號賦值。o2、程序的編譯及上

22、、下載o（1）編譯 程序的編譯，能明確指出錯誤的網(wǎng)絡(luò)段，編程者可以根據(jù)錯誤提示對程序進行修改，然后再次編譯，直至編譯無誤。o（2）下載 用戶程序編譯成功后，將下載塊中選中下載內(nèi)容下載到PLC的存儲器中。o（3）載入（上載） 載入可以將PLC中未加密的程序或數(shù)據(jù)向上送入編程器（PC機）。 將選擇的程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等內(nèi)容上載后，可以在程序窗口顯示上載的PLC內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)信息。4.4.2 梯形圖編輯器 o1. 梯形圖元素的工作原理 觸點代表電流（能量流）的控制開關(guān)，線圈代表由電流充電的中繼或輸出；框盒（指令盒）代表能量流到達此框時執(zhí)行指令盒的功能。 o2. 梯形圖排布規(guī)則 網(wǎng)絡(luò)必須從觸點開始

23、，以線圈或框盒（沒有ENO端）結(jié)束。 注：每個用戶程序，一個線圈或指令盒只能使用一次，并且不允許多個線圈串聯(lián)使用。 o3. 在梯形圖中輸入指令（編程元件） 光標、階梯的開始、繼續(xù)輸入元件等標志的識別。 o4. 程序的編輯及參數(shù)設(shè)定 o5. 程序注釋 o6. 程序的編譯及上、下載 4.4.3 程序的監(jiān)視、運行、調(diào)試 o1. 程序運行方式的設(shè)置o 將CPU的工作方式開關(guān)置在RUN位置。或?qū)㈤_關(guān)置在TERM（暫態(tài)）位置時，操作STEP7-Micro/WIN32菜單命令或快捷按鈕對CPU工作方式進行軟件設(shè)置。o2. 程序運行狀態(tài)的監(jiān)視 運用監(jiān)視功能，在程序狀態(tài)打開下，觀察PLC運行時，程序執(zhí)行的過程中

24、各元件的工作狀態(tài)及運行參數(shù)的變化。第5章 S7-200 PLC基本指令 5.1 基本邏輯指令 o5.1.1 基本位操作指令o1、指令格式o LAD o STL 功能oLD BIT LDN BIT；用于網(wǎng)絡(luò)段起始的常開常閉觸點oA BIT AN BIT ；常開常閉觸點串聯(lián)，邏輯與與非指令oO BIT ON BIT ；常開常閉觸點并聯(lián)，邏輯或或非指令o BIT ；線圈輸出，邏輯置位指令o基本位操作指令操作數(shù)尋址范圍：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等。o指令助記符：LD（Load）、LDN（Load Not）、A（And）、AN（And Not）、O（Or）、 ON（Or Not）、 （Out

25、）置位指令，線圈輸出。 例5.1 位操作指令程序應(yīng)用 o工作原理分析： o網(wǎng)絡(luò)段1 M0.0（I0.0M0.0）*I0.1 o網(wǎng)絡(luò)段2 Q0.1（I0.2I0.3）*I0.4 NETWORK 1LD I0.0 裝入常開觸點O M0.0 或常開觸點AN I0.1 與常閉觸點= M0.0 輸出線圈 NETWORK 2LD I0.2 裝入常開觸點O I0.3 或常開觸點AN I0.4 與常閉觸點= Q0.1 輸出線圈2. 編程相關(guān)問題 o（1）PLC I/O端點的分配方法 每一個開關(guān)輸入對應(yīng)一個確定的輸入點，每一個負載對應(yīng)一個確定的輸出點。外部按鈕（包括起動和停車）一般用常開觸點。o（2）輸出繼電器

26、的使用方法 輸出端不帶負載時，控制線圈應(yīng)使用內(nèi)部繼電器M或其他，不要使用輸出繼電器Q的線圈。o（3）梯形圖程序繪制方法 梯形圖程序觸點的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)多連在左側(cè)母線，線圈位于最右側(cè)。o（4）梯形圖網(wǎng)絡(luò)段結(jié)構(gòu)： 梯形圖網(wǎng)絡(luò)段的結(jié)構(gòu)不增加程序長度，軟件編譯結(jié)果可以明確指出錯誤語句所在的網(wǎng)絡(luò)段，清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于程序的調(diào)試，正確的使用網(wǎng)絡(luò)段，有利于程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，使程序簡明易懂。3. STL指令對較復(fù)雜梯形圖的描述方法 o（1）塊“或”操作指令格式：OLD（無操作元件） 塊“或”操作，是將梯形圖中相鄰的兩個以LD起始的電路塊并聯(lián)起來。 o（2）塊“與”操作指令格式：ALD （無操作元件） 塊“或”操作

27、是將梯形圖中相鄰的兩個以LD起始的電路塊串聯(lián)起來。oNETWORK 1 oLD I0.1 裝入常開觸點oA I0.2 與常開觸點oLD M0.0 裝入常開觸點oAN I0.3 與常閉觸點oOLD 塊或操作o= M0.0 輸出線圈oNETWORK 2oLD I0.1 裝入常開觸點oO M0.1 或常開觸點oLD I0.2 裝入常開觸點oO M0.2 或常開觸點oALD 塊與操作o= M0.1 輸出線圈（3） 棧操作指令 o LD裝載指令是從梯形圖最左側(cè)母線畫起的，如果要生成一條分支的母線，則需要利用語句表的棧操作指令來描述。o棧操作語句表指令格式： LPS（無操作元件）:（Logic Push）

28、邏輯堆棧操作指令。LRD（無操作元件）:（Logic Read）邏輯讀棧指令。LPP（無操作元件）:（Logic Pop）邏輯彈棧指令。圖5.4 LPS，LRD，LPP指令的操作過程 o 堆棧操作時將斷點的地址壓入棧區(qū)，棧區(qū)內(nèi)容自動下移（棧底內(nèi)容丟失）。o 讀棧操作時將存儲器棧區(qū)頂部的內(nèi)容讀入程序的地址指針寄存器，棧區(qū)內(nèi)容保持不變。o 彈棧操作時，棧的內(nèi)容依次按照后進先出的原則彈出，將棧頂內(nèi)容彈入程序的地址指針寄存器，棧的內(nèi)容依次上移。 iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv0iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7i

29、v8iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8X前后前前后后邏輯推入棧邏輯讀棧邏輯彈出棧例5.4棧操作指令應(yīng)用程序oLD I0.0 裝入常開觸點 LPS 建立棧指針（堆棧） LD I0.1 裝入常開觸點 O I0.2 或常開觸點 ALD 塊與操作 = M0.0 輸出線圈 LRD 讀棧 LD I0.3 裝入常開觸點 O I0.4 或常開觸點 ALD 塊與操作 = M0.1 輸出線圈 LPP 彈棧 A I0.5 與常開觸點 = Q0.0 輸出線圈o 邏輯堆棧指令（LPS）可以嵌套使用，

30、最多為9層。為保證程序地址指針不發(fā)生錯誤，堆棧和彈棧指令必須成對使用，最后一次讀棧操作應(yīng)使用彈棧指令。5.1.2 取非和空操作指令 取非和空操作指令格式(LAD、STL、功能） NOT 取非 NOP N 空操作指令 次數(shù)N0255 3. AENO指令 梯形圖的指令盒指令右側(cè)的輸出連線為使能輸出端ENO，用于指令盒或輸出線圈的串聯(lián)（與邏輯），不串聯(lián)元件時，作為指令行的結(jié)束。 AENO指令（And ENO）該指令的作用是和前面的指令盒輸出端ENO相與，只能在語句表中使用。例5.5取非指令和空操作指令應(yīng)用舉例oLDN I0.0oNOT 求反oNOP 20 條件滿足時空操作20次 o 加一例題5.1.

31、3 置位復(fù)位指令 o S S-BIT，N：從起始位（S-BIT） 開始的N個元件置1。 R S-BIT，N ；從起始位（S-BIT） 開始的N個元件清0。 oNETWORK 1oLD I0.0oS Q0.0, 1o oNETWORK 5oLD I0.1oR Q0.0, 1 Q0.0I0.0I0.15.1.4 邊沿觸發(fā)指令（脈沖生成） o用途：邊沿觸發(fā)是指用邊沿觸發(fā)信號產(chǎn)生一個機器周期的掃描脈沖，通常用作脈沖整形。o分類：邊沿觸發(fā)指令分為正跳變觸發(fā)（上升沿）和負跳變觸發(fā)（下降沿）兩大類。o 正跳變觸發(fā)指輸入脈沖的上升沿，使觸點ON一個掃描周期。負跳變觸發(fā)指輸入脈沖的下降沿，使觸點ON一個掃描周期

32、。o EU（Edge Up）正跳變， o 無操作元件 o ED（Edge Down）負跳變，o 無操作元件o 例5.7邊沿觸發(fā)程序示例，程序運行的時序分析見右圖。 Q0.0M0.1I0.0M0.0I0.1掃描周期例5.7邊沿觸發(fā)程序示例oNETWORK 1oLD I0.0 裝入常開觸點oEU 正跳變o= M0.0 輸出oNETWORK 2oLD M0.0 裝入oS Q0.0, 1 輸出置位oNETWORK 3oLD I0.1 裝入oED 負跳變o= M0.1 輸出oNETWORK 4oLD M0.1 裝入oR Q0.0, 1 輸出復(fù)位o I0.0的上跳沿，EU產(chǎn)生一個掃描周期時鐘脈沖，M0.0

33、線圈通電，M0.0常開觸點閉合一個掃描周期，使輸出置位線圈Q0.0觸發(fā)有效（輸出線圈Q0.0=1）并保持。o I0.1下跳沿，ED產(chǎn)生一個掃描周期的時鐘脈沖，驅(qū)動輸出線圈M0.1通電一個掃描周期，M0.1常開觸點閉合，使輸出線圈Q0.0復(fù)位有效（Q0.0=0）并保持。5.1.5 定時器 o1.工作方式分類o 通電延時型（TON）、有記憶的通電延時型（保持型）（TONR）、斷電延時型（TOF）等三類。o2. 時基標準分類o 1ms、10ms、100ms三種類型，不同的時基標準，定時精度、定時范圍和定時器的刷新方式不同。o（1） 定時精度：o（2）定時范圍：定時時間T時基*預(yù)置值 時基越大，定時時

34、間越長，但精度越差。 表5.5 定時器工作方式及類型 工作方式 分辨率 最大定時范圍 定時器號 TONR 1ms 32.767s T0, T64 10ms 327.67s T1T4, T65T68 100ms 3276.7s T5T31,T69T95 TON/TOF 1ms 32.767s T32，T96 10ms 327.67s T33T36,T97T100 100ms 3276.7s T37T63,T101T2553. 定時器指令格式 o TON 通電延時型 o TONR 有記憶通電延時型 o TOF 斷電延時型 o IN使能輸入端；編程范圍T0T255；PT是預(yù)置值輸入端，最大預(yù)置值32

35、767；PT數(shù)據(jù)類型：INT。PT尋址范圍見附表1。 4. 工作原理分析 o（1） 通電延時型（TON） 使能端（IN）輸入有效時，定時器開始計時，當前值從0開始遞增，大于或等于預(yù)置值（PT）時，定時器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸點有效），當前值的最大值為32767。 使能端無效（斷開）時，定時器復(fù)位（當前值清零，輸出狀態(tài)位置0）。 例5.8通電延時型定時器應(yīng)用程序 oNETWORK 1oLD I0.2oTON T33, +300o oNETWORK 2oLD T33o= Q0.0 PT T33Q0.0當前值3SI0.23SPT預(yù)置值最大值32767（2） 有記憶通電延時型（TONR） o 使能端I

36、N輸入有效時，定時器開始計時，當前值遞增，當前值大于或等于預(yù)置值PT時，輸出狀態(tài)位置1。 使能端輸入無效時，當前值保持，使能端IN再次接通有效時，在原記憶值的基礎(chǔ)上遞增計時。 有記憶通電延時型(TONR) 定時器采用線圈的復(fù)位指令（R）進行復(fù)位操作，當復(fù)位線圈有效時，定時器當前值清零，輸出狀態(tài)位置0。o例5.9有記憶通電延時型定時器應(yīng)用程序。 oNETWORK 1oLD I0.0 oTONR T65, +500 o oNETWORK 2oLD I0.1oR T65, 1o oNETWORK 3oLD T65o= Q0.0 Q0.0I0.1T65當前值I0.0(5S)PT Q0.0I0.1T65

37、當前值I0.0(5S)PT（3） 斷電延時型(TOF) o 使能端（IN）輸入有效時，定時器輸出狀態(tài)位置1，當前值復(fù)位為0。 使能端（IN）斷開時，開始計時，當前值從0遞增，當前值達到預(yù)置值時，定時器狀態(tài)位復(fù)位置0，并停止計時，當前值保持。 o例5.10斷電延時型定時器應(yīng)用程序，程序運行結(jié)果見時序分析。 oNETWORK 1oLD I0.0oTOF T37, +30o oNETWORK 2oLD T37o= Q0.0 I0.03SPTQ0.0（T37 ）T37當前值5. 通電延時定時器應(yīng)用分析示例 o結(jié)論： 用本身觸點激勵輸入的定時器，時基為1ms和10ms時不能可靠工作，一般不宜使用本身觸點

38、作為激勵輸入。若將圖5.13改成圖5.14，無論何種時基都能正常工作。 o 圖5.13 自身激勵輸入 圖5.14 非自身激勵輸入 5.1.6 計數(shù)器指令 o 計數(shù)器利用輸入脈沖上升沿累計脈沖個數(shù)。o S7-200系列PLC有遞增計數(shù)（CTU）、增減計數(shù)（CTUD）、遞減計數(shù)（CTD）等三類計數(shù)指令。o 計數(shù)器的使用方法和基本結(jié)構(gòu)與定時器基本相同，主要由預(yù)置值寄存器、當前值寄存器、狀態(tài)位等組成。CTU （Counter Up）增計數(shù)器CTD （Counter Down）減計數(shù)器CTUD （Counter UpDown）增減計數(shù)器o 圖中CU增1計數(shù)脈沖輸入端；CD減1計數(shù)脈沖輸入端；R復(fù)位脈沖輸

39、入端；LD減計數(shù)器的復(fù)位輸入端。PV預(yù)置值（INT）最大范圍32767。2. 工作原理分析 o（1）增計數(shù)指令（CTU）o 增計數(shù)指令在CU端輸入脈沖上升沿，計數(shù)器的當前值增1計數(shù)。當前值大于或等于預(yù)置值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置1。當前值累加的最大值為32767。o 復(fù)位輸入（R）有效時，計數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（置0），當前計數(shù)值清零。o 加一例題（2）增減計數(shù)指令 （CTUD） o 增減計數(shù)器CU輸入端用于遞增計數(shù)，CD輸入端用于遞減計數(shù)，指令執(zhí)行時，CU/CD端計數(shù)脈沖的上升沿當前值增1減1計數(shù)。當前值大于或等于計數(shù)器預(yù)置值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置1。復(fù)位輸入（R）有效或執(zhí)行復(fù)位指令時，計數(shù)

40、器狀態(tài)位復(fù)0位，當前值清零。 達到計數(shù)器最大值32767后，下一個CU輸入上升沿將使計數(shù)值變?yōu)樽钚≈担?32678）。同樣達到最小值（-32678）后，下一個CD輸入上升沿將使計數(shù)值變?yōu)樽畲笾担?2767）。例5.11 增減計數(shù)應(yīng)用程序 oNETWORK 1oLD I4.0oLD I3.0oLD I2.0oCTUD C48, +4o oNETWORK 2oLD C48o= Q0.0（3）減計數(shù)指令（CTD） o 復(fù)位輸入（LD）有效時，計數(shù)器把預(yù)置值（PV）裝入當前值存儲器，計數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（0）。 CD端每一個輸入脈沖上升沿，減計數(shù)器的當前值從預(yù)置值開始遞減計數(shù)，當前值等于0時，計數(shù)器狀態(tài)位

41、置位（1），并停止計數(shù)。 o例5.12減計數(shù)指令應(yīng)用程序 oNETWORK 1oLD I3.0oLD I1.0oCTD C50, +3o oNETWORK 2oLD C50o= Q0.05.1.7 比較指令 o 比較指令用于兩個操作數(shù)按一定條件的比較。操作數(shù)可以是整數(shù)，也可以是實數(shù)（浮點數(shù)）。在梯形圖中用帶參數(shù)和運算符的觸點表示比較指令，比較條件滿足時，觸點閉合，否則打開。o1. 指令格式 o裝載 LDB= IN1, IN2o串聯(lián) AB= IN1, IN2o 并聯(lián) OB= IN1, IN2o 操作數(shù)IN1和IN2為整數(shù)o 比較比較運算符：、 o操作數(shù)類型：字節(jié)比較B（Byte）；（無符號整數(shù)）

42、o 整數(shù)比較I（Int）/W（Word）；（有符號整數(shù)）o 雙字比較D（Double Int/ Word）；（有符號整數(shù)）o 實數(shù)比較R（Real）；（有符號雙字浮點數(shù)） 2. 比較指令程序設(shè)計舉例 o例5.13整數(shù)（16位有符號整數(shù)）比較指令應(yīng)用o 計數(shù)器C0的當前值大于或等于1000時，輸出線圈Q0.0通電。 oNETWORK 1oLDW= C0, +1000o= Q0.0定時器分析要點o（1） 通電延時型（TON） o使能端（IN）輸入有效時，當前值從0開始遞增，大于或等于預(yù)置值（PT）時，輸出狀態(tài)位置1。使能端無效（斷開）時，定時器復(fù)位（當前值清零，輸出狀態(tài)位置0）。o（2） 有記憶通

43、電延時型（TONR） 使能端（IN）輸入有效時（接通），當前值從0遞增，當前值大于或等于預(yù)置值（PT）時，輸出狀態(tài)位置1。使能端輸入無效（斷開）時，當前值保持（記憶），使能端（IN）再次接通有效時，在原記憶值的基礎(chǔ)上遞增計時。 (TONR) 定時器采用線圈的復(fù)位指令（R）進行復(fù)位操作，當復(fù)位線圈有效時，定時器當前值清零，輸出狀態(tài)位置0。o（3） 斷電延時型(TOF) 使能端（IN）輸入有效時，定時器輸出狀態(tài)位立即置1，當前值復(fù)位（為0）。使能端（IN）斷開時，開始計時，當前值從0遞增，當前值達到預(yù)置值時，定時器狀態(tài)位復(fù)位置0，并停止計時，當前值保持。 計數(shù)器分析要點o（1）增計數(shù)指令（CTU）

44、 o 增計數(shù)指令在CU端輸入脈沖上升沿，當前值增1計數(shù)。當前值大于或等于預(yù)置值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置1。復(fù)位輸入（R）有效時，計數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（置0），當前計數(shù)值清零。 o（2）增減計數(shù)指令 （CTUD） o 增減計數(shù)器有兩個脈沖輸入端，CU/CD端的計數(shù)脈沖上升沿增1減1計數(shù)。當前值大于或等于預(yù)置值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置1。復(fù)位輸入（R）有效或執(zhí)行復(fù)位指令時，計數(shù)器狀態(tài)位置0，當前值清零。 o（3）減計數(shù)指令（CTD） o 復(fù)位輸入（LD）有效時，計數(shù)器把預(yù)置值（PV）裝入當前值存儲器，計數(shù)器狀態(tài)位置0。CD端輸入脈沖上升沿，減計數(shù)器當前值從預(yù)置值開始遞減計數(shù)，當前值等于0時，計數(shù)器

45、狀態(tài)位置1，停止計數(shù)。 5.2 算術(shù)、邏輯運算指令 o5.2.1 算術(shù)運算指令 o IN1IN2=OUT o IN1IN2=OUTo 加減指令盒由指令類型，使能端EN，操作數(shù)（IN1、IN2）輸入端，運算結(jié)果輸出OUT，邏輯結(jié)果輸出端ENO等組成。 （5）加法運算應(yīng)用舉例 oNETWORK 1oLD I0.0 裝入常開觸點oMOVW VW100， VW200 VW100 VW200o+I +100， VW200 VW200+100VW200 2. 乘除運算 o o 乘法運算 o 除法運算o MUL I/DIV I為整數(shù)乘除運算，MUL DI/DIV DI雙整數(shù)乘除運算，MUL/DIV整數(shù)乘除的

46、結(jié)果雙整數(shù)輸出，MUL R/DVI R實數(shù)乘除運算 o 指令執(zhí)行的結(jié)果：乘法 IN1*IN2OUTo 除法 IN1/IN2OUT 例5.15 乘除法指令的應(yīng)用 oNETWORK 1oLDN I0.0 裝入常閉觸點o*R AC1, VD100 實數(shù)乘法o/R VD10, VD200 實數(shù)除法 o運行結(jié)果： 5.2.2 數(shù)學(xué)函數(shù)變換指令 1. 平方根自然對數(shù)指數(shù)指令 o SQRT IN，OUTo /求平方根指令 SQRT（IN）OUT o LN IN，OUTo /求（IN）的自然對數(shù)指令o LN（IN）OUT o EXP IN，OUTo /求（IN）的指數(shù)指令EXP（IN）OUTo 平方根(自然對

47、數(shù)、指數(shù)）指令是把一個雙字長（32位）的實數(shù)（IN）開方（取自然對數(shù)、取以e為底的指數(shù)），得到32位的實數(shù)運算結(jié)果，通過（OUT）指定的存儲器單元輸出。例5.16 求以10為底，150的常用對數(shù)，150存于VD100，結(jié)果放到AC1（應(yīng)用對數(shù)的換底公式求解）。 當求解以10為底的常用對數(shù)時，用實數(shù)除法指令將自然對數(shù)除以2.302585即可。（LN102.302585） oLD I0.1 使能輸入oLN VD100, AC1 自然對數(shù)o /Ln（VD100）AC1oLN 10.0, VD200 自然對數(shù)o /Ln（10）VD200o/R VD200, AC1 實數(shù)除法指令o /AC1/VD200

48、VD200 1. 平方根自然對數(shù)指數(shù)指令 o利用指數(shù)函數(shù)求解任意函數(shù)的x次方（yx=exlny）。o例如： 7的4次方EXP（4*LN（7）2401 o 8的3次方根8 (1/3)EXP (LN (8) *1/3 )2o2. 三角函數(shù) o SIN IN，OUTo /SIN（IN）OUTo o COS IN，OUTo / COS（IN）OUTo TAN IN，OUTo /TAN（IN）OUT例5.17 求65o的正切值 oLDN I0.0 /使能輸入oMOVR 3.14159, AC0 /裝入AC0o/R 180.0, AC0 /得/1800弧度o o*R 65.0, AC0 /將角度轉(zhuǎn)化為弧度

49、 oTAN AC0, AC1 /求正切指令結(jié)果存放到AC1o3.數(shù)學(xué)函數(shù)變換指令對標志位的影響及操作數(shù)的尋址范圍o（1）平方根自然對數(shù)指數(shù)三角函數(shù)運算指令執(zhí)行的結(jié)果影響特殊存儲器位：SM1.0（零），SM1.1（溢出），SM1.2（負），SM1.3（被0除）。o（2）使能流輸出ENO=0的錯誤條件是：SM1.1（溢出），SM4.3（運行時間），0006（間接尋址）。o（3）IN、OUT操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型為REAL，尋址范圍見附表1。 5.2.3 增1減1計數(shù) o 增1減1計數(shù)器用于自增、自減操作，以實現(xiàn)累加計數(shù)和循環(huán)控制等程序的編制。o 字節(jié)、字、雙字增1o OUT+1OUTo 字節(jié)、字、雙字減

50、1o OUT-1OUT 5.2.4 邏輯運算指令 o 邏輯運算是對無符號數(shù)進行的邏輯處理，主要包括邏輯與、邏輯或、邏輯異或和取反等運算指令。o o 與（或、異或）指令功能：使能輸入有效時，把兩個字節(jié)（字、雙字）長的輸入邏輯數(shù)按位相與（或、異或） ，得到的一個字節(jié)（字、雙字）邏輯運算結(jié)果，送到OUT指定的存儲器單元輸出。 o 取反指令功能：使能輸入有效時，將一個字節(jié)（字、雙字）長的邏輯數(shù)按位取反，得到的一個字節(jié)（字、雙字）邏輯運算結(jié)果，送到OUT指定的存儲器單元輸出。 例5.18 字或雙字異或字求反字節(jié)與操作編程舉例。 oNETWORK 1 oLD I0.0oMOVW LW10, LW30 LW

51、 10=LW30oORW LW20, LW30 字或操作 oNETWORK 2oLD I0.1oMOVD VD100, VD120oXORD VD200, VD120 雙字異或操作 oNETWORK 3oLD I0.2oMOVW AC0, AC1oINVW AC1 字取反操作 oNETWORK 4oLD I0.3oMOVB AC0, AC1oANDB 255, AC1 字節(jié)與操作5.3 數(shù)據(jù)處理指令 o 數(shù)據(jù)處理指令包括數(shù)據(jù)傳送指令，交換、填充指令，移位指令等。 o5.3.1數(shù)據(jù)傳送o1. 單個數(shù)據(jù)傳送 oLADoSTL MOV IN，OUT /IN OUT 2. 數(shù)據(jù)塊傳送 o指令類型：字節(jié)

52、、字或雙字的N個數(shù)據(jù)成組傳送。 o 功能：使能輸入（EN）有效時，把從輸入（IN）字節(jié)開始的N個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到以輸出字節(jié)（OUT）開始的N個字節(jié)、字或雙字中。 例5.19將變量存儲器VW100中內(nèi)容送到VW200中。 o NETWORK 1o LD I0.0 使能輸入o MOVW VW100, VW200 o VW100VW200 5.3.2 字節(jié)交換填充指令 o1、字節(jié)交換指令（SWAY IN）o使能輸入（EN）有效時，將輸入字（IN）的高、低字節(jié)交換的結(jié)果輸出到（IN）存儲器單元。o2、字填充（FILL IN，OUT，N）o使能輸入（EN）有效時，字型輸入數(shù)據(jù)（IN）填充從輸出（OUT）指

53、定單元開始的N個字存儲單元。 N（BYTE）的數(shù)據(jù)范圍0255。 例5.20將從VW100開始的256個字節(jié)（128個字）存儲單元清零。 o NETWORK 1 o LD I0.0 使能輸入o FILL +0, VW100, 128 o 128個字填充0 o 本條指令執(zhí)行結(jié)果：從VW100開始的256個字節(jié)（VW100VW354）的存儲單元清零。 5.3.3 移位指令 o移位指令分為類左、右移位和循環(huán)左、右移位及寄存器移位指令三大類。o左、右移位和循環(huán)左、右移位指令按移位數(shù)據(jù)的長度又分為字節(jié)型、字型、雙字型三種。o左、右移位指令（SHL 、SHR ）的功能：使能輸入有效時，將輸入的字節(jié)、字或雙

54、字（IN）左、右移N位后（右、左端補0），將結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中，最后一次移出位保存在SM1.1。 o循環(huán)左、右移位指令（ROL 、ROR ）的功能：使能輸入有效時，字節(jié)、字或雙字（IN）數(shù)據(jù)循環(huán)左移N位后，將結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中，并將最后一次移出位送SM1.1。 5.3.3 移位指令o例5.21 將VD0右移2位送AC0。 o NETWORK 1o LD I0.0 使能輸入o MOVD VD0, AC0 VD0=AC0o SRD AC0, 2 AC0右移2位 o寄存器移位指令最大移位位數(shù)N數(shù)據(jù)類型（B、W、D）對應(yīng)的位數(shù)，移位位數(shù)（次數(shù)）N為字節(jié)型數(shù)據(jù)。4.寄存器

55、移位指令o寄存器移位指令是一個移位長度可指定的移位指令。 o SHRB I1.1, M1.0, +10 o功能：指令執(zhí)行時，DATA位的值移入移位寄存器。o S-BIT為寄存器的最低位，N為移位寄存器的長度（164）。每次使能有效時，整個移位寄存器移動1位。o N為正值時，左移位（由低位到高位），DATA值從S-BIT位移入，移出位進入SM1.1；o N為負值時右移位（由高位到低位），S-BIT移出到SM1.1，高端補充DATA移入位的值。 o 最高位的計算方法：（N 的絕對值1（S_BIT的位號）/8，余數(shù)即是最高位的位號，商與S_BIT的字節(jié)號之和即是最高位的字節(jié)號。 5.4 程序控制類指令 o 包括系統(tǒng)控制、跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用、順序控制等指令。 o5.4.1 系統(tǒng)控制類指令 o1. 暫停指令（STOP） o 使能輸入有效時，立即終止程序的執(zhí)行， o2. 結(jié)束指令（END/MEND）o 結(jié)束指令直接連在左側(cè)電源母線時，為無條件結(jié)束指令（MEND），不連在左側(cè)母線時，為條件結(jié)束指令（END）。 o3. 看門狗復(fù)位指令（WDR）o