可編程序控制器原理及應(yīng)用第05章課件

1、本章的主要內(nèi)容5.1 位邏輯指令 5.2 定時器指令 5.3 計數(shù)器指令 5.4 傳送、移位、比較與轉(zhuǎn)換指令 5.5 數(shù)學運算指令 5.6 其他指令 1 2022/7/215.1.1 位邏輯指令概述 S7-300/400 PLC的位邏輯指令與S7-200 PLC的類似，包括常開觸點、常閉觸點、輸出線圈、邊沿觸發(fā)等指令。由這些觸點指令可以形成與、或、非的基本邏輯關(guān)系，也可以組合成更加復雜的邏輯關(guān)系。2 2022/7/215.1.2 基本位邏輯指令 基本位邏輯指令包括常開觸點、常閉觸點、取反觸點、普通線圈和中間線圈指令，如表5-1所示。 由表5-1中給出的觸點可以按照與、或、非的邏輯關(guān)系組合成更加

2、復雜的邏輯塊，控制線圈的執(zhí)行。S7-300/400 PLC的基本位邏輯指令的使用與S7-200 PLC相同，例4.1例4.3的編程形式對于此處同樣適用。3 2022/7/215.1.2 基本位邏輯指令 4 2022/7/215.1.3 置位與復位指令 置位與復位指令包括S指令、R指令、SR指令和RS指令。 置位指令是特殊的線圈狀態(tài)控制指令，使用時需要指定一個位變量作為存儲位。只要其左邊的RLO為1，存儲位就被置為1，即使其左邊的RLO變?yōu)?，該存儲位始終保持為1，只有使用復位指令對其復位，該存儲位才會被清為0。 復位指令也是特殊的線圈狀態(tài)控制指令，使用時同樣需指定一個位變量作為存儲位，即復位的

3、對象。它的主要功能是對置位后的地址進行復位，經(jīng)常與置位指令配合使用。 置位與復位指令如表5-2所示。5 2022/7/216 2022/7/215.1.4 邊沿檢測指令 邊沿檢測指令的功能主要是通過比較相鄰兩個掃描周期間該指令左側(cè)的RLO的值，從而決定自身導通與否以及導通時間是多長。根據(jù)檢測的對象可以分為以下兩種邊沿檢測指令。7 2022/7/211. RLO邊沿觸發(fā)指令 在圖5-1中，（P）是上升沿觸發(fā)指令，M0.0是其指定的存儲位，用于存儲上一個掃描周期其左側(cè)的RLO。每次（P）指令執(zhí)行時，總是將當前掃描周期內(nèi)其左側(cè)的RLO與存儲在M0.0的上一個掃描周期的RLO進行比較，如果M0.0是0

4、，當前RLO為1，則認為檢測到上升沿，則使其右側(cè)的RLO等于1，并保持一個掃描周期；如果M0.0是1，無論當前左側(cè)的RLO狀態(tài)如何，均認為沒有上升沿發(fā)生，其右側(cè)的RLO等于0。每一個掃描周期其左側(cè)的RLO均被存儲在其指定的存儲位M0.0中。 圖5-1 上升沿觸發(fā)指令的使用5.1.4 邊沿檢測指令 8 2022/7/21 在圖5-2中，（N）是下降沿觸發(fā)指令，M0.1是其指定的存儲位，用于存儲上一個掃描周期其左側(cè)的RLO。每次（N）執(zhí)行時，總是將當前掃描周期內(nèi)其左側(cè)的RLO與存儲在M0.1的上一個掃描周期的RLO進行比較，如果M0.1是1，當前左側(cè)RLO為0，則認為檢測到下降沿，則使其右側(cè)的RL

5、O等于1，并保持一個掃描周期；如果M0.1是0，無論當前左側(cè)的RLO狀態(tài)如何，均認為沒有下降沿發(fā)生，則使其右側(cè)的RLO等于0。每一個掃描周期其左側(cè)的RLO均被存儲在其指定的存儲位內(nèi)。 圖5-2 下降沿觸發(fā)指令的使用5.1.4 邊沿檢測指令 9 2022/7/212. 地址邊沿觸發(fā)指令與RLO邊沿觸發(fā)指令不同的是，地址邊沿觸發(fā)指令不是檢測其左側(cè)RLO的變化，而是檢測其指定地址單元的狀態(tài)變化。在圖5-3中，POS指令對其指定的地址位I0.3的狀態(tài)進行檢測，I0.3的上一掃描周期的狀態(tài)存儲在M0.0內(nèi)。當I0.0、I0.1、I0.2的RLO為1時，POS指令執(zhí)行，將M0.0和當前掃描周期的I0.3進

6、行比較，如果是上升沿，則Q端輸出1；否則，Q端輸出0，后面的元件就不導通。在圖5-4中，NEG指令對其指定的地址位I0.3的狀態(tài)進行檢測，I0.3的上一掃描周期的狀態(tài)存儲在M0.0內(nèi)。當I0.0、I0.1、I0.2的RLO為1時，NEG指令執(zhí)行，將M0.0和當前掃描周期的I0.3進行比較，如果是下降沿，則Q端輸出1；否則，Q端輸出0，后面的元件就不導通。 5.1.4 邊沿檢測指令 10 2022/7/21圖5-4 地址邊下降沿觸發(fā)指令的使用圖5-3 地址邊上升沿觸發(fā)指令的使用5.1.4 邊沿檢測指令 11 2022/7/21例5.1帶邊沿檢測的自保持電路。該例子與例4.1類似，只是用I0.0的

7、邊沿作為激發(fā)條件，因此，Q0.0的輸出有一定變化，如圖5-5所示。5.1.4 邊沿檢測指令 圖5-5 帶邊沿檢測的自保持電路12 2022/7/21例5.2單按鈕控制電路。一個按鈕接在I0.0端子上，按下按鈕，Q0.0有輸出，再次按下則沒有輸出，如此不斷循環(huán)，如圖5-6所示。5.1.4 邊沿檢測指令 圖5-6 單按鈕控制電路13 2022/7/21本章的主要內(nèi)容5.1 位邏輯指令 5.2 定時器指令 5.3 計數(shù)器指令 5.4 傳送、移位、比較與轉(zhuǎn)換指令 5.5 數(shù)學運算指令 5.6 其他指令 14 2022/7/215.2.1 定時器指令概述 定時器類似于電氣控制電路里的時間繼電器，基本功能

8、是通過一段時間的定時對某個操作做延時響應(yīng)?，F(xiàn)在定時器的功能越來越強大，用途也越來越廣，經(jīng)過組合使用，定時器可以產(chǎn)生寬度可調(diào)的脈沖序列，實現(xiàn)振蕩器功能。 S7-300/400 PLC提供了五種定時器，分別為脈沖定時器（SP）、擴展脈沖定時器（SE）、接通延時定時器（SD）、保持型接通延時定時器（SS）和斷開延時定時器（SF）。這五種定時器在梯形圖語言中既有方框形式的線圈，又有一般形式的線圈。 15 2022/7/215.2.2 定時器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 1. 定時器的設(shè)定值 定時器的時基是引起定時器當前時間值發(fā)生變化的最小時間單位，也稱為定時器分辨率。本質(zhì)上講它是PLC內(nèi)部標準脈沖序列的周

9、期值，PLC正是對這些固定周期的標準脈沖進行累加，從而得到定時的時間。 S7-200的PLC所提供的定時器（T0T255）均規(guī)定好了定時分辨率，如表4-6中的T32，它的定時分辨率是1ms。換句話說，每隔1ms，T32的當前值就會發(fā)生變化。若當前值大于等于預設(shè)值，則定時器的狀態(tài)位就會變化。S7-200系列PLC的定時時基有3種：1ms、10ms和100ms。每個定時器的定時時基、類型、最大預設(shè)定時值如表4-6所示。16 2022/7/215.2.2 定時器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 1. 定時器字 定時器字在內(nèi)存中的存儲格式如圖5-7所示。其中，D0D11存儲當前BCD碼時間值，范圍是0999，

10、用戶預設(shè)的時間值存儲在D0D11內(nèi)。D0D3為時間值的個位，09；D4D7為時間值的十位，09；D8D11為時間值的百位，09。D12D13存儲定時器的時基，定時器的時基設(shè)定如表5-3所示。 17 2022/7/215.2.2 定時器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 2. 定時器的設(shè)定值 S7-300/400 PLC中的定時器設(shè)定值的設(shè)定有下面兩種方法。 （1）十六進制數(shù)十六進制數(shù)格式為W#16#wxyz。其中，w是時間基準，xyz是BCD碼格式的時間值。 （2）S5時間格式S5時間格式為S5T#aH_bM_cS_dMS。其中，a表示小時，b表示分鐘，c表示秒，d表示毫秒。例如，S5T#1H_13M_

11、8S表示時間為1小時13分8秒。 18 2022/7/215.2.2 定時器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 3. 定時器的當前值和狀態(tài)值 定時器除了有設(shè)定值之外，還有當前值和狀態(tài)值。由于定時器字的格式比較特殊，是個特殊的16位數(shù)，不方便用戶獲取當前值。S7-300/400 PLC定時器的方框線圈提供了輸出整數(shù)形式和BCD碼形式的當前值的引腳。 定時器的狀態(tài)值為1或0，是一個布爾量，長度為1位（bit）。也可以將定時器看成繼電器，其狀態(tài)分為動作與不動作兩種。19 2022/7/215.2.3 接通延時定時器圖5-8 S7-300/400接通延時定時器指令和時序圖 20 2022/7/215.2.3 接

12、通延時定時器圖5-8 S7-300/400接通延時定時器指令和時序圖(續(xù)) 21 2022/7/215.2.4 保持型接通延時定時器 圖5-9 保持型接通延時定時器指令和時序圖（S7-200） 22 2022/7/21圖5-10 斷開延時定時器指令和時序圖（S7-300/400） 5.2.5 斷開延時定時器 23 2022/7/215.2.6 脈沖定時器 圖5-11 脈沖定時器在梯形圖中的使用 24 2022/7/21圖5-12 擴展脈沖定時器的應(yīng)用與時序圖 5.2.7 擴展脈沖定時器25 2022/7/215.2.7 擴展脈沖定時器例5.3 使某個繼電器動作規(guī)定時間。用擴展脈沖定時器實現(xiàn)使某

13、個繼電器動作規(guī)定時間，如圖5-13所示。圖5-13 使某個繼電器動作規(guī)定時間的程序26 2022/7/215.2.8 應(yīng)用舉例例5.4 控制電動機順序起動。 兩個按鈕控制三臺電動機順序循環(huán)運轉(zhuǎn)。起動按鈕接I0.0，停止按鈕接I0.1，三臺電動機的接觸器分別接Q0.0、Q0.1和Q0.2。要求按下起動按鈕后，電動機1起動，運行5s后自動停止；電動機2接著起動，運行10s后自動停止；電動機3接著起動，運行5s后自動停止；然后電動機1接著起動，不斷循環(huán)；停止按鈕按下后，所有電動機停止。 電動機順序起動控制程序如圖5-14所示。在這個程序中， Q0.0、Q0.1和Q0.2依次動作，每個動作是由前一個動

14、作的下降沿激發(fā)的。激發(fā)后，自保持設(shè)定時間后自動復位。27 2022/7/215.2.8 應(yīng)用舉例圖5-14 電動機順序起動控制程序28 2022/7/215.2.8 應(yīng)用舉例例5.5在某化工車間，需要監(jiān)控某有害氣體的濃度。傳感器提供三個信號，分別接PLC的I0.0、I0.1和I0.2。當濃度較低時，I0.0有信號；當濃度中等時，I0.1有信號；當濃度高時，I0.2有信號。用PLC的Q0.0控制一盞信號燈。低濃度時，信號燈常亮；中等濃度時，以0.5Hz閃爍；高濃度時，以2Hz閃爍。本例中分別用SD和SP實現(xiàn)兩個脈沖電路。 29 2022/7/215.2.8 應(yīng)用舉例圖5-15 某車間信號燈控制程

15、序30 2022/7/21本章的主要內(nèi)容5.1 位邏輯指令 5.2 定時器指令 5.3 計數(shù)器指令 5.4 傳送、移位、比較與轉(zhuǎn)換指令 5.5 數(shù)學運算指令 5.6 其他指令 31 2022/7/215.3.1計數(shù)器指令概述 變量的值在程序的執(zhí)行中可能會發(fā)生變化，這種變化也可以轉(zhuǎn)化為程序中某一點的RLO的變化。當需要對RLO的變化的次數(shù)進行統(tǒng)計，并以此控制其他變量的值時，就需要使用計數(shù)器了。計數(shù)器及其指令專門用于數(shù)量控制的編程場合。32 2022/7/215.3.2 計數(shù)器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 在計數(shù)器中需要設(shè)定一個設(shè)定值，以便在計數(shù)時，計數(shù)器當前值從設(shè)定值開始逐步減小到0，或從設(shè)定值逐步

16、增加。當前值是指當前的計數(shù)器內(nèi)所計的數(shù)量。 在S7-300/400 PLC中，CPU為每個計數(shù)器保留了2B大小的存儲區(qū)，稱為計數(shù)器字。不同的CPU支持的計數(shù)器個數(shù)也不一樣。計數(shù)器字的格式如圖5-16所示。 33 2022/7/21D0D11是計數(shù)器當前計數(shù)值的BCD碼存儲區(qū)，范圍為C#0C#999。D0D9是計數(shù)器當前計數(shù)值的二進制格式存儲器，范圍為2#02#1111100111。D12D15沒有用到。 5.3.2 計數(shù)器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 34 2022/7/21 計數(shù)器除了有設(shè)定值和當前值之外，還有狀態(tài)值。分析狀態(tài)值是分析計數(shù)器的最終目的。計數(shù)器的狀態(tài)值為1或0，是一個布爾量，長度為

17、1位（bit）。也可以將計數(shù)器看成繼電器，其狀態(tài)分為動作與不動作兩種。 圖5-17 計數(shù)器位和當前值的訪問 5.3.2 計數(shù)器的設(shè)定值、當前值和狀態(tài)值 35 2022/7/215.3.3 計數(shù)器指令形式 1. 指令形式計數(shù)器對輸入的脈沖可以是向上加計數(shù)，也可以是向下減計數(shù)，還可以是兩者的結(jié)合，即在同一個指令中既有加計數(shù)，又有減計數(shù)。因此，計數(shù)器也就具有3種格式：加計數(shù)器（S_CU）、減計數(shù)器（S_CD）和加減計數(shù)器（S_CUD）。圖4-31給出了三種框圖格式的計數(shù)器。圖5-18 三種框圖格式的計數(shù)器 36 2022/7/214.4.4 S7-300/400計數(shù)器指令的使用 2. 加減計數(shù)器 圖

18、5-19 加減計數(shù)器指令的使用 37 2022/7/214.4.4 S7-300/400計數(shù)器指令的使用 3. 加計數(shù)器4. 減計數(shù)器 5. 計數(shù)器的線圈指令 圖5-20 計數(shù)器線圈指令的使用 38 2022/7/21本章的主要內(nèi)容5.1 位邏輯指令 5.2 定時器指令 5.3 計數(shù)器指令 5.4 傳送、移位、比較與轉(zhuǎn)換指令 5.5 數(shù)學運算指令 5.6 其他指令 39 2022/7/215.4.1 傳送指令 傳送指令的功能是在存儲器之間或存儲器與輸入/輸出寄存器之間傳遞數(shù)據(jù)。傳送指令需要累加器參與，需要傳送的數(shù)據(jù)必須先送入累加器內(nèi)，然后再送入目的存儲器。 梯形圖編程的傳送指令是MOVE方框圖

19、。MOVE指令的操作數(shù)可以是字節(jié)、字和雙字。表5-4列出了其參數(shù)定義和使用說明。 S7-300/400 PLC中，所有類型的傳送功能均由MOVE指令完成。MOVE指令主要用于給某個存儲單元賦值、讀寫外部數(shù)據(jù)（如AD/DA轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)）等。在給存儲單元賦初值時，為了避免重復賦值，最好和邊沿觸發(fā)指令配合使用。 40 2022/7/215.4.1 傳送指令 41 2022/7/215.4.2 移位指令 移位指令有普通移位指令和循環(huán)移位指令之分，基本功能主要是將源操作數(shù)向左或者向右移動一位或幾位。1. 普通移位指令 普通移位指令將被移動的數(shù)據(jù)逐位向左或向右移動，移出去的位自動丟棄，被移動的最后一位保存在

20、系統(tǒng)狀態(tài)字（STW）的CC1中。左移指的是將源操作數(shù)的二進制數(shù)據(jù)從低位向高位逐位移動，移出的位丟棄，空出的位補0，如圖5-22所示。右移指的是從高位向低位移動，移出的位丟棄，空出的位補0，如5-23所示。42 2022/7/215.4.2 移位指令 圖5-22 字型數(shù)據(jù)左移示意圖 圖5-23 雙字型數(shù)據(jù)右移示意圖 43 2022/7/215.4.2 移位指令 對于源操作數(shù)來說，無符號數(shù)和有符號數(shù)在移位時是不同的，有符號字型數(shù)據(jù)的移位如圖5-24所示。具體的參數(shù)定義和使用說明如表5-5所示。圖5-24 有符號字型數(shù)據(jù)的移位示意圖44 2022/7/215.4.2 移位指令 45 2022/7/2

21、15.4.2 移位指令 46 2022/7/215.4.2 循環(huán)移位指令 2.循環(huán)移位指令 循環(huán)移位指令移位后不會將移出的位丟棄，而是按照原來的先后順序填到空出的位里。循環(huán)移位指令的操作數(shù)都是32位的無符號雙字型數(shù)據(jù)。循環(huán)左移的示意圖如圖5-25所示。 表5-6給出了循環(huán)移位指令的參數(shù)定義和使用說明。移位指令的應(yīng)用如圖5-26所示。從圖5-26中可以看出，M6.0導通，MW10內(nèi)的數(shù)據(jù)右移3位，結(jié)果依然賦給MW10。在這個例子中，移位指令的源操作數(shù)和目的操作數(shù)是相同的。在EN端ROL=1時，移位指令將被執(zhí)行多次（每個掃描周期執(zhí)行一次），這樣用戶就無法控制何時移位以及每次移了幾位。解決的辦法是在

22、EN端和用戶控制移位指令之間插入一個邊沿觸發(fā)指令。 47 2022/7/215.4.2 循環(huán)移位指令 48 2022/7/215.4.2 循環(huán)移位指令圖5-25 循環(huán)左移示意圖 圖5-26 移位指令的應(yīng)用49 2022/7/215.4.2 循環(huán)移位指令例5.6 有10只彩燈，每隔2s同時亮1只，依次循環(huán)連續(xù)點亮。 圖5-27 10只彩燈循環(huán)移位 50 2022/7/215.4.3 比較指令 比較指令用于兩個相同數(shù)據(jù)類型的有符號數(shù)或無符號數(shù)IN1和IN2的比較判斷操作。 比較運算符號有：等于（=）、大于等于（=）、小于等于（）、小于（）和不等于（）。比較指令的數(shù)據(jù)類型有字節(jié)、整數(shù)、雙字整數(shù)比較和

23、實數(shù)比較。鑒于比較指令大部分存在著相似的功能，故將它們合在一張表內(nèi)介紹，如表3-17所示。 51 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)換指令 PLC的基本數(shù)據(jù)類型有整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)和BCD碼數(shù)。在不同的場合對數(shù)據(jù)的精度要求也不一樣，而且PLC中的指令對輸入的數(shù)據(jù)是不能自動轉(zhuǎn)換的，因此在編程時經(jīng)常要進行類型之間的轉(zhuǎn)換。S7-200/300/400 PLC轉(zhuǎn)換指令數(shù)量多，然而一個基本原則是，轉(zhuǎn)換前后數(shù)據(jù)盡量保持相等或一致。 52 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)換指令 53 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)換指令 54 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)換指令 55 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)

24、換指令 56 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)換指令 57 2022/7/215.4.4 轉(zhuǎn)換指令 58 2022/7/21本章的主要內(nèi)容5.1 位邏輯指令 5.2 定時器指令 5.3 計數(shù)器指令 5.4 傳送、移位、比較與轉(zhuǎn)換指令 5.5 數(shù)學運算指令 5.6 其他指令 59 2022/7/215.5.1 整型算術(shù)運算指令60 2022/7/215.5.1 整型算術(shù)運算指令 例5.7某系統(tǒng)要求對按鈕按下的次數(shù)進行計數(shù)。若計數(shù)次數(shù)為偶數(shù)次，則指示燈以1Hz的頻率閃爍；若計數(shù)次數(shù)為奇數(shù)次，則指示燈以10Hz的頻率閃爍。分析：首先應(yīng)該對計數(shù)脈沖計數(shù)，偶數(shù)次數(shù)可以被2整除，奇數(shù)次數(shù)不能被2整除，這里可以用取余指令來解決。61 2022/7/215.5.1 整型算術(shù)運算指令圖5-30 指示燈顯示不同頻率程序62 2022/7/215