教學(xué)課件：《PLC原理與應(yīng)用》1

1、第1章可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí) 1.11.21.3 1.4概述 基本結(jié)構(gòu)和作用 工作原理 軟件基礎(chǔ) 1.5可編程控制器的發(fā)展 1.1 可編程控制器的概述 1.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生 1.1.2 可編程控制器的特點(diǎn) 1.1.3 可編程控制器的分類 1.1.1可編程控制器的產(chǎn)生 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展與繼電器有很大的關(guān)系。繼電器是一種用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開關(guān)，在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，其故障的查找和排除非常困難，會(huì)占用大量時(shí)間，從而嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。如果工藝要求發(fā)生變化，就得重新設(shè)計(jì)線路連線安裝，因此不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)汽車制造工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，為了適應(yīng)市場(chǎng)

2、從少品種大批量向多品種大批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，盡可能減少轉(zhuǎn)變過程中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造時(shí)間，減少經(jīng)濟(jì)成本，1968年，美國(guó)通用汽車公司（General Motors,GM)對(duì)外公開招標(biāo)，尋求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以便適應(yīng)迅速改變生產(chǎn)程序的要求，該公司對(duì)新的控制系統(tǒng)提出了10項(xiàng)指標(biāo)。 （1）編程簡(jiǎn)單，可以在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序；（2）維修方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）能與管理中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信；（6）成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競(jìng)爭(zhēng)；（7）輸入量是115V交流電壓；（8）輸出量是115V交流電壓，輸出電流在2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電

3、磁閥；（9）系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)；（10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少4KB。 1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。 可編程控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2.編程簡(jiǎn)單，操作方便3.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便4.體積小，能耗低,易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體

4、化1.1.2 可編程控制器的特點(diǎn) 1.按結(jié)構(gòu)形式分類整體式PLC模塊式PLC疊裝式PLC 1.1.3 可編程控制器的分類 2.按功能分類 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能的低檔PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能的中檔PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等的高檔PLC3.按I/O點(diǎn)數(shù)分類小型PLCI/O點(diǎn)數(shù) 2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量816K PLC控

5、制系統(tǒng)示意圖 1.2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)和作用 S7-300 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 1.2.1 S7-300系列PLC系統(tǒng)供電 PS307電源模塊 PS 307電源模塊（2A）具有以下顯著特性：（1）輸出電流2A。（2）輸出電壓24VDC，防短路和開路保護(hù)。（3）連接單相交流系統(tǒng) （輸入電壓120/230V AC，50/60Hz）。（4）可靠的隔離特性，符合EN 60950標(biāo)準(zhǔn)。 （5）可用作負(fù)載電源 。1.2.2 CPU模塊 CPU是PLC系統(tǒng)的運(yùn)算控制核心。它根據(jù)系統(tǒng)程序的要求完成以下任務(wù)：接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，診斷PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語(yǔ)法

6、錯(cuò)誤，完成用戶程序規(guī)定的運(yùn)算任務(wù)，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制或數(shù)據(jù)通信等功能。 四種工作狀態(tài)：（1）RUN-P：可編程運(yùn)行方式。CPU掃描用戶程序，既可以用編程裝置從CPU中讀出，也可以由編程裝置裝入CPU中。用編程裝置可監(jiān)控程序的運(yùn)行。在此位置鑰匙不能拔出。（2）RUN：運(yùn)行方式。CPU掃描用戶程序，可以用編程裝置讀出并監(jiān)控PLC CPU中的程序，但不能改變裝載存儲(chǔ)器中的程序。在此位置可以拔出鑰匙，以防止程序在正常運(yùn)行時(shí)被改變操作方式。（3）STOP：停止方式。CPU不掃描用戶程序，可以通過編程裝置從CPU中讀出，也可以下載程序到CPU。在此位置可以拔出鑰匙。（

7、4）MRES： MERES位置不能保持，在這個(gè)位置松手時(shí)開關(guān)將自動(dòng)返回STOP位置。將模式選擇開關(guān)從STOP狀態(tài)扳到MRES位置，可以復(fù)位存儲(chǔ)器，使CPU回到初始狀態(tài)。工作存儲(chǔ)器、裝載存儲(chǔ)器中的用戶程序和地址區(qū)被清除，全部存儲(chǔ)器位、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)塊均被刪除，即復(fù)位為零，包括有保持功能的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)參數(shù)、CPU和模塊的參數(shù)被恢復(fù)為默認(rèn)設(shè)置，MPI的參數(shù)被保留。如果有存儲(chǔ)器卡，CPU在復(fù)位后將它里面的用戶程序和系統(tǒng)參數(shù)復(fù)制到工作存儲(chǔ)器區(qū) 1.2.3 存儲(chǔ)器區(qū)域 1.裝載存儲(chǔ)器 裝載存儲(chǔ)器位于SIMATIC微型存儲(chǔ)卡（MMC）中。裝載存儲(chǔ)器的容量與MMC的容量一致。用于保存程序指令塊和數(shù)據(jù)塊以及

8、系統(tǒng)數(shù)據(jù)，也可以將項(xiàng)目的整個(gè)組態(tài)數(shù)據(jù)保存在MMC中。2.工作存儲(chǔ)器（RAM） RAM集成在CPU中，不能被擴(kuò)展。它可用于運(yùn)行程序指令，并處理用戶程序數(shù)據(jù)。程序只能在RAM和系統(tǒng)存儲(chǔ)器中運(yùn)行。3.系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū) RAM系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)集成在CPU中，不能被擴(kuò)展。它包括： （1）標(biāo)志位、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的地址區(qū) （2）I/O的過程映像 （3）局域數(shù)據(jù) 1.2.4 SM模塊 信號(hào)模塊（SM）也叫輸入/輸出模塊，是CPU 模塊與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出元件和設(shè)備連接的橋梁，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備選擇各種用途的I/O模塊。 信號(hào)模塊面板上的LED用來顯示各數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)，模塊安裝在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，通過總線

9、連接器與相鄰的模塊連接。1.數(shù)字量模塊（1）數(shù)字量輸入模塊SM321（2）數(shù)字量輸出模塊SM322（3）數(shù)字量I/O模塊SM3232.模擬量模塊（1）模擬量輸入模塊SM331（2）模擬量輸出模塊SM332 （3）模擬量I/O模塊SM3343.特殊模塊1.2.5 FM模塊 功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求高的控制任務(wù)，例如計(jì)數(shù)器模塊、快速/慢速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)位置控制模塊、電子凸輪控制其模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定位模塊、伺服電動(dòng)機(jī)定位模塊、定位和連蘇路徑控制模塊、閉環(huán)控制模塊、工業(yè)標(biāo)示系統(tǒng)的接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。 1.2.6 CP模塊 S7-300系列PLC有多種用途的通信

10、處理器模塊，如CP340、CP342-5 DP、CP343-FMS等，其中既有為裝置進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信設(shè)計(jì)的模塊，也有為PLC上網(wǎng)到西門子的低速現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)SINEC L2和高速SINEC H1網(wǎng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口模塊 CP342-5 DP是為把S7-300系列PLC連接到西門子SINEC L2網(wǎng)絡(luò)上而設(shè)計(jì)的成本優(yōu)化的通信模塊。它是一個(gè)智能化的通信模塊，能大大減輕CPU的負(fù)擔(dān)，也支持很多其它通信電路。 1.2.7 通訊接口 CPU模塊上有三種通訊接口：（1）MPI接口：多點(diǎn)接口MPI（Multipoint Interface）是用于連接CPU和PG/OP的接口，或用于MPI子網(wǎng)中的通訊接口。 （2）PR

11、OFIBUS-DP接口：PROFIBUS-DP接口主要用于連接分布式I/O。 （3）PtP接口：可在CPU上使用PtP（點(diǎn)到點(diǎn)）接口，來連接外部設(shè)備至串口，例如條形碼閱讀器、打印機(jī)等。 1.3 可編程控制器的工作原理 可編程序控制的編程元件用“軟繼電器”命名，認(rèn)為它們像繼電器一樣有線圈和觸點(diǎn)，且線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作（當(dāng)然線圈和觸點(diǎn)只是假設(shè)的）。所謂線圈得電，不過是“軟繼電器”對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元置“1”，線圈失電，即存儲(chǔ)單元置“0”。項(xiàng)目物理繼電器PLC繼電器線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn) 可編程控制器的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式。 PLC啟動(dòng)后，先進(jìn)行初始化，包括對(duì)工作內(nèi)存的初始化、復(fù)位所有的

12、定時(shí)器、將輸入/輸出繼電器清零，檢查I/O單元連接是否完好，如有異常則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。初始化之后，PLC就進(jìn)入周期性掃描過程。掃描過程可分為4個(gè)階段。1.3.1 工作方式 1.公共處理掃描階段 公共處理包括PLC自檢、執(zhí)行來自外設(shè)的命令、對(duì)看門狗清零等。2.輸入采樣掃描階段 這個(gè)階段，PLC按順序逐個(gè)采集所有輸入端子上的信息，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的輸入信號(hào)寫到輸入映像寄存器中。在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，用戶程序依據(jù)的輸入信號(hào)的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不管此時(shí)外部輸入信號(hào)的狀態(tài)是否變化。即使此時(shí)外部信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣

13、掃描階段去讀取。對(duì)于這種采樣輸入信號(hào)的處理，雖然嚴(yán)格上說每個(gè)信號(hào)被采集的時(shí)間有先后順序，但由于PLC的掃描周期很短，這個(gè)差異對(duì)于一般工程應(yīng)用可以忽略，認(rèn)為這些采集到得輸入信號(hào)是同時(shí)的。3.執(zhí)行用戶程序掃描階段 在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對(duì)用戶程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則是按照先上后下，從左至右的順序進(jìn)行掃描。每次掃到一條指令，所需要的輸入信號(hào)的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場(chǎng)的立即輸入信號(hào)。對(duì)其他信息，則是從PLC的元件映像寄存器中讀取。在執(zhí)行用戶程序中，每一次運(yùn)算的中間結(jié)果都立即寫入元件映像寄存器中，這樣該元件的狀態(tài)馬上就可以被后面將要掃描到的指令所利用。對(duì)

14、輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，而是將其結(jié)果寫入元件映像寄存器中的輸出映像寄存器中，在輸出刷新階段集中進(jìn)行處理。 在這個(gè)階段，除了輸入映像寄存器外，各個(gè)元件映像寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行而不斷的變化。4.輸出刷新掃描階段 當(dāng)CPU對(duì)全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時(shí)送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動(dòng)各輸出繼電器所帶的負(fù)載。 在輸出刷新階段結(jié)束后，CPU進(jìn)入下一個(gè)掃描周期。1.3.2 PLC的編程語(yǔ)言 PLC為用戶提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)用戶編制程序的需要。PLC提供的編程語(yǔ)言通常有以下幾種：梯形圖（LAD）、指令語(yǔ)句表（STL）

15、、邏輯功能圖（FBD）等。 1. 梯形圖（LAD） 梯形圖（LAD）編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的，又稱為繼電器語(yǔ)言。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。梯形圖語(yǔ)言比較形象、直觀，是最基本、最普遍的編程語(yǔ)言，但這種編程方式只能用圖形編程器直接編程。 2. 指令語(yǔ)句表（STL） 指令語(yǔ)句表（STL）編程語(yǔ)言就是用助記符來表達(dá)PLC的各種功能，類似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言，它是可編程序控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。通常每條指令由操作碼（指令）、地址和操作數(shù)（數(shù)據(jù)或器件編號(hào)）三部分組成。由于指令語(yǔ)句表比較抽象，一般與梯形圖語(yǔ)言配

16、合使用，互為補(bǔ)充。目前，大多數(shù)PLC都有指令語(yǔ)句編程功能。 3. 邏輯功能圖（FBD） 這是一種由邏輯功能符號(hào)組成的功能塊來表達(dá)命令的圖形語(yǔ)言，這種編程語(yǔ)言基本上沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯方塊圖。對(duì)每一種功能都使用一個(gè)運(yùn)算方塊，其運(yùn)算功能由方塊內(nèi)的符號(hào)確定。常用“與”、“或”、“非”等邏輯功能來表達(dá)控制邏輯。與功能方塊有關(guān)的輸入畫在方塊的左邊，輸出畫在方塊的右邊。采用這種編程語(yǔ)言，不僅能簡(jiǎn)單明確地表現(xiàn)邏輯功能，還能通過對(duì)各種功能塊的組合，實(shí)現(xiàn)加法、乘法、比較等高級(jí)功能，所以它也是一種功能比較強(qiáng)的圖形編程語(yǔ)言。1.4.1 系統(tǒng)監(jiān)控程序 可編程控制器的系統(tǒng)監(jiān)控程序，也稱之為可編程控制器的操作系統(tǒng)或

17、系統(tǒng)軟件。它由PLC得制造廠家編制，用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行，一般來說，系統(tǒng)監(jiān)控程序?qū)τ脩羰遣煌该鞯摹?1.4 可編程控制器的軟件基礎(chǔ) 1.系統(tǒng)管理程序 系統(tǒng)管理程序是監(jiān)控程序中最重要的部分，它主要完成以下任務(wù)： （1）負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的分配管理。即管理可編程控制器輸入、輸出 、運(yùn) 算、自檢等的時(shí)間順序。 （2）負(fù)責(zé)存儲(chǔ)空間的管理，即生成用戶環(huán)境。由它規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲(chǔ)地址轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式，以及物理存放地址。通過這部分程序，用戶看到的就不是實(shí)際及其存儲(chǔ)地址，而是按照用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)排列的程序存儲(chǔ)空間。 （3）負(fù)責(zé)系統(tǒng)自檢，包括系統(tǒng)出錯(cuò)檢驗(yàn)、用戶程序語(yǔ)法

18、檢驗(yàn)等。2.用戶指令解釋程序 任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)，最終只能執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言。而機(jī)器語(yǔ)言編程復(fù)雜、難于掌握，所以，可編程控制器采用梯形圖語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言編程，再通過用戶指令解釋程序?qū)⒏呒?jí)語(yǔ)言逐條編譯為機(jī)器可以執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言。3.標(biāo)準(zhǔn)程序模塊 標(biāo)準(zhǔn)程序模塊由許多獨(dú)立的程序塊組成，各程序塊能完成不同的功能，如輸入、輸出、運(yùn)算等?？删幊炭刂破鞯母鞣N具體工作都是由這部分程序完成的，這部分程序的多少，就決定了可編程控制器性能的強(qiáng)弱。 1.4.2 用戶程序 可編程控制器的用戶程序就是用戶根據(jù)自己的控制要求按一定的編程語(yǔ)言編寫的程序。由于可編程控制器的應(yīng)用場(chǎng)合是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，它的用戶主要是電氣技術(shù)人員，所以其編程語(yǔ)言要滿足

19、易于編寫和調(diào)試的要求，并要考慮電器技術(shù)人員的接受水平和應(yīng)用習(xí)慣。因此可編程控制器通常使用梯形圖語(yǔ)言，又稱繼電器語(yǔ)言或電工語(yǔ)言。 一個(gè)完整的用戶控制程序應(yīng)當(dāng)包含一個(gè)主程序、若干子程序和若干中斷程序三大部分。1.5 可編程控制器的發(fā)展 1.5.1 可編程控制器的主要系列 目前PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：美國(guó)產(chǎn)品、歐洲產(chǎn)品和日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此他們的產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但又有所不同，美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。 1.5.2 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì) 1

20、.開放與基于工業(yè)PC控制 2.進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信功能3.更強(qiáng)大的軟件工具4.向高速度、大容量、低成本、多功能方向發(fā)展1.5.3 我國(guó)可編程控制器的發(fā)展 PLC自20世紀(jì)70年代后期進(jìn)入中國(guó)以來，應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速. 目前國(guó)產(chǎn)PLC廠商眾多，主要集中于臺(tái)灣、北京、浙江、江蘇和深圳，臺(tái)灣的品牌有永宏、臺(tái)達(dá)、盟立、士林、豐煒、智國(guó)、臺(tái)安 第2章 西門子S7-300 PLC的結(jié)構(gòu)及硬件特性 S7-300 PLC的整體結(jié)構(gòu)任務(wù)一 S7-300 PLC的CPU模塊 任務(wù)二I/ O模塊地址分配任務(wù)四S7-300 PLC的其他模塊任務(wù)五任務(wù)三S7-300 PLC的信號(hào)模塊任務(wù)描述： 通過本任務(wù)能夠掌握S7系列P

21、LC應(yīng)用場(chǎng)合和S7-300系統(tǒng)組成。1S7系列PLC應(yīng)用任務(wù)分析：圖2-1 S7系列PLC應(yīng)用2S7-300系統(tǒng)組成3典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PS電源模塊CPUIM接口模塊SM:DISM:DOSM:AISM:AOFM:-計(jì)數(shù)-定位-閉環(huán)控制CP:-點(diǎn)-到-點(diǎn)-PROFIBUS-工業(yè)以太網(wǎng)任務(wù)三 S7-300 PLC的CPU模塊任務(wù)描述： 掌握S7-300 CPU模塊的分類及 CPU面板操作注意事項(xiàng)。任務(wù)分析： 分析S7-300 CPU模塊的分類、異同點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；CPU面板上模式選擇開關(guān)的含義。S7-300 CPU模塊的分類 主要類型有緊湊型CPU（6種）、標(biāo)準(zhǔn)型CPU（5種）、革新型CPU（5種）、戶外

22、型CPU（3種）、故障安全型CPU（3種）、特種型CPU（2種）,如圖2-5所示。階段一 CPU分類圖2-5 S7-300 CPU模塊的分類 階段二 S7-300 CPU面板操作 1模式選擇開關(guān)，如圖2-6（a）所示。2狀態(tài)及故障顯示，如圖2-6（b）所示。任務(wù)三 S7-300 PLC的信號(hào)模塊 任務(wù)描述：掌握S7-300 PLC的信號(hào)模塊的分類。任務(wù)分析： 數(shù)字量模塊分為數(shù)字量輸入模塊（DI）、數(shù)字量輸出模塊（DO）和數(shù)字量輸入/輸出模塊(DI/DO)，掌握上述模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖。1SM321數(shù)字量輸入模塊（DI）（1）直流32點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-

23、7所示。階段一 數(shù)字量輸入模塊 （2）交流32點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-8所示。2SM322數(shù)字量輸出模塊（DO）（1）32點(diǎn)數(shù)字量晶體管輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-9所示。（2）32點(diǎn)數(shù)字量晶閘管輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-10所示。（3）16點(diǎn)數(shù)字量繼電器輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-11所示。（1）SM323 DI 16/DO 1624 VDC/0.5A內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-12所示。 3、數(shù)字量輸入/輸出模塊(DI/DO)（2）SM327 DI 8/DX 8內(nèi)部電路及外部端子接線圖，如圖2-13所示。任

24、務(wù)四 I/ O模塊地址分配任務(wù)描述： 掌握CPU的存儲(chǔ)區(qū)域分類、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存取的方式、系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)的地址區(qū)的范圍。任務(wù)分析：存儲(chǔ)區(qū)分類（見表2-1） CPU的存儲(chǔ)區(qū)分類，注意理解位、字節(jié)、字和雙字的概念及相互間的關(guān)系。S7系列PLC中CPU的存儲(chǔ)區(qū)包括三個(gè)基本區(qū)域，即裝載存儲(chǔ)器，工作存儲(chǔ)器RAM和系統(tǒng)存儲(chǔ)器RAM。2數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存取的方式(1)位、字節(jié)、字和雙字（2）字節(jié)、字和雙字的取值范圍（見表2-2）3.系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)的地址區(qū)（見表2-3）4CPU中的寄存器 （1）累加器（ACCU（2）地址寄存器（5）狀態(tài)字寄存器（4）診斷緩沖區(qū)（3）數(shù)據(jù)塊寄存器 任務(wù)五 S7-300 PLC的其他模塊任

25、務(wù)描述： S7-300 PLC除了存在CPU模塊、信號(hào)模塊、I/ O模塊外，還存在其他輔助模塊。任務(wù)分析： 本任務(wù)主要介紹電源模塊 （PS）、接口模塊（IM）、通信處理器模塊（CP）、特殊功能模塊（FM）、模擬量信號(hào)模塊的特點(diǎn)及分類。365 - 0BA01- 0AA0X 23 4PS3075A DC 5VVOLTAGESELECTORONOFF50mm307 - 1BA00- 0AA0PS3075AX 23 4 DC 5VVOLTAGESELECTORONOFF80mm307 - 1BA00- 0AA0PS3075AX 23 4 DC 5VVOLTAGESELECTORONOFF80mm200

26、mm307 - 1BA00- 0AA0PS3075AX 23 4 DC 5VVOLTAGESELECTORONOFF圖2-16電源模塊1電源模塊 （PS）2接口模塊（IM）365 - 0BA01- 0AA0IM 365RECEIVEX 23 4365 - 0BA01- 0AA0IM 365RECEIVEX 23 4360 - 3CA01- 0AA0IM 360X 23 4 SFDC 5V360 - 3CA01- 0AA0IM 360X 23 4 SFDC 5V（a）雙機(jī)架接口模塊IM365 （b）多機(jī)架接口模塊圖2-17 接口模塊3通信處理器模塊（CP），如圖2-18所示。PSCPUCP341

27、CP 343-2CP 342-5CP 343-5CP 343-1工業(yè)以太網(wǎng)PROFIBUS FMSPROFIBUS DPAS接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接圖2-18通信處理器模塊4特殊功能模塊（FM） 分為SM331模擬量輸入模塊（AI）、SM332模擬量輸出模塊（AO）、SM334模擬量輸入。5模擬量信號(hào)模塊（1）模擬量輸入模塊（AI），如圖2-20所示。（1）模擬量輸入模塊（AI），如圖2-20所示。圖2-20 AI 813位模擬量輸入模塊（2）模擬量輸出模塊(AO)，如圖2-21所示。（3）模擬量輸入/輸出模塊(AI/AO)，如圖2-22所示。（4）電壓輸出型模塊的連接1）電壓輸出型隔離模塊的4線制連接

28、，如圖2-23所示。圖2-23 電壓輸出型隔離模塊的4線制連接2） 電壓輸出型非隔離模塊的2線制連接，如圖2-24所示。圖2-24電壓輸出型非隔離模塊的2線制連接 （5）電流輸出型模塊的連接 1）電流輸出型隔離模塊的2線制連接，如圖2-25所示。 2）電流輸出型非隔離模塊的2線制連接，如圖2-26。第3章 西門子S7-300系列PLC基本指令系統(tǒng) S7-300系列plc的指令及其結(jié)構(gòu) 3.1位邏輯指令 3.2定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令 3.3數(shù)據(jù)處理功能指令 3.4數(shù)據(jù)運(yùn)算指令 3.4控制指令 3.43.1 指令及其結(jié)構(gòu)3.1.1 指令的組成 1. 語(yǔ)句指令 一條指令由一個(gè)操作碼和一個(gè)操作數(shù)組成，操作

29、數(shù)由標(biāo)識(shí)符和參數(shù)組成。操作碼定義要執(zhí)行的功能；操作數(shù)為執(zhí)行該操作所需要的信息，例如： A I 1.0 是一條位邏輯操作指令，其中：“A”是操作碼，它表示執(zhí)行“與”操作；“I 1.0”是操作數(shù)，對(duì)輸入繼電器I 1.0進(jìn)行的操作。 有些語(yǔ)句指令不帶操作數(shù)。它們操作的對(duì)象是惟一的。例如：NOT （是對(duì)邏輯操作結(jié)果(RLO)取反。） 2. 梯形邏輯指令 梯形邏輯指令用圖形元素表示PLC要完成操作。在梯形邏輯指令中，其操作碼是用圖素表示的，該圖素形象表明CPU做什么，其操作數(shù)的表示方法與語(yǔ)句指令相同。如： Q 4.0 ( )該指令中：( )可認(rèn)為是操作碼，表示一個(gè)二進(jìn)制賦值操作。Q 4.0是操作數(shù)，表示

30、賦值的對(duì)象。 梯形邏輯指令也可不帶操作數(shù)。如： |NOT| 是對(duì)邏輯操作結(jié)果取反的操作。3.1.2 操作數(shù) 1. 標(biāo)識(shí)符及表示參數(shù) 一般情況下，指令的操作數(shù)在PLC的存儲(chǔ)器中，此時(shí)操作數(shù)由操作數(shù)標(biāo)識(shí)符和參數(shù)組成。 操作數(shù)標(biāo)識(shí)符由主標(biāo)識(shí)符和輔助標(biāo)識(shí)符組成。主標(biāo)識(shí)符表示操作數(shù)所在的存儲(chǔ)區(qū)，輔助標(biāo)識(shí)符進(jìn)一步說明操作數(shù)的位數(shù)長(zhǎng)度。若沒有輔助標(biāo)識(shí)符指操作數(shù)的位數(shù)是一位。 主標(biāo)識(shí)符有：I(輸入過程映像存儲(chǔ)區(qū))，Q(輸出過程映象存儲(chǔ)區(qū))，M(位存儲(chǔ)區(qū))，PI(外部輸入)，PQ(外部輸入)，T(定時(shí)器)，C(計(jì)數(shù)器)，DB(數(shù)據(jù)塊)，L(本地?cái)?shù)據(jù))。 輔助標(biāo)識(shí)符有：X(位)，B(字節(jié))，W(字2字節(jié))，D(雙

31、字4字節(jié))。 PLC物理存儲(chǔ)器是以字節(jié)為單位的，所以存儲(chǔ)單元規(guī)定為字節(jié)單元。位地址參數(shù)用一個(gè)點(diǎn)與字節(jié)地址分開。如：M 10.1 當(dāng)操作數(shù)長(zhǎng)度是字或雙字時(shí)，標(biāo)識(shí)符后給出的標(biāo)識(shí)參數(shù)是字或雙字內(nèi)的最低字節(jié)單元號(hào)。圖4.1給出了字節(jié)、字、雙字的相互關(guān)系及表示方法。當(dāng)使用寬度為字或雙字的地址時(shí)，應(yīng)保證沒有生成任何重疊的字節(jié)分配，以免造成數(shù)據(jù)讀寫錯(cuò)誤。圖3.1 以字節(jié)單元為基準(zhǔn)標(biāo)記存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元位存儲(chǔ)區(qū)M表3.1 存儲(chǔ)區(qū)及其功能 表3.1 存儲(chǔ)區(qū)及其功能 2. 操作數(shù)的表示法 在STEP7中，操作數(shù)有兩種表示方法：一是物理地址(絕對(duì)地址)表示法；二是符號(hào)地址表示法。 用物理地址表示操作數(shù)時(shí)，要明確指出操作

32、數(shù)的所在存儲(chǔ)區(qū)，該操作數(shù)的位數(shù)具體位置。例如：Q 4.0。 STEP7 允許用符號(hào)地址表示操作數(shù)，如Q 4.0可用符號(hào)名MOTOR_ON替代表示，符號(hào)名必須先定義后使用，而且符號(hào)名必須是惟一的，不能重名。 定義符號(hào)時(shí)，需要指明操作數(shù)所在的存儲(chǔ)區(qū)，操作數(shù)的位數(shù)、具體位置及數(shù)據(jù)類型。3.1.3 尋址方式 操作數(shù)是指令的操作或運(yùn)算對(duì)象。所謂尋址方式是指令得到操作數(shù)的方式，可以直接給出或間接給出。 STEP7指令操作對(duì)象的有：常數(shù)；S7狀態(tài)字中的狀態(tài)位；S7的各種寄存器、數(shù)據(jù)塊；功能塊FB，F(xiàn)C和系統(tǒng)功能塊SFB，SFC；S7的各存儲(chǔ)區(qū)中的單元。 S7有四種尋址方式：立即尋址、存儲(chǔ)器直接尋址、存儲(chǔ)器間

33、接尋址和寄存器間接尋址。 1. 立即尋址 這是對(duì)常數(shù)或常量的尋址方式。操作數(shù)本身直接包含在指令中。下面是立即尋址的例子：SET /把RLO置1OW W#16#A320 /將常量W#16#A320與累加器1“或”運(yùn)算L 27 /把整數(shù)27裝入累加器1L ABCD /把ASCII碼字符ABCD裝入累加器1L C#0100 /把BCD碼常數(shù)0100裝入累加器1 2. 直接尋址 包括對(duì)寄存器和存儲(chǔ)器的直接尋址。在直接尋址的指令中，直接給出操作數(shù)的存儲(chǔ)單元地址。例如：A I 0.0 /對(duì)輸入位I 0.0進(jìn)行“與”邏輯操作S L 20.0 /把本地?cái)?shù)據(jù)位L 20.0置1= M 115.4 /使存儲(chǔ)區(qū)位M

34、115.4的內(nèi)容等于RLO的內(nèi)容L IB 10 /把輸入字節(jié)IB 10的內(nèi)容裝入累加器1T DBD 12 /把累加器1中的內(nèi)容傳送給數(shù)據(jù)雙字DBD 12中 3. 存儲(chǔ)器間接尋址 在存儲(chǔ)器間接尋址的指令中，給出一個(gè)存儲(chǔ)器(必須是表3.1中的存儲(chǔ)器)，該存儲(chǔ)器的內(nèi)容是操作數(shù)所在存儲(chǔ)單元的地址，該地址又被稱為地址指針。存儲(chǔ)器間接尋址方式的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，能改變操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址，這對(duì)程序中的循環(huán)尤為重要。例如： A IMD 2 /對(duì)由MD 2指出的輸入位進(jìn)行“與”邏輯操作。如：MD 2的值為 /2#0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0110 則是對(duì)I 10.

35、6進(jìn)行“與”操作。 圖3.2 存儲(chǔ)器間接尋址的指針格式位3至18(范圍0至65535) ： 被尋址字節(jié)的字節(jié)編號(hào)位0至2(范圍0至7) ： 被尋址位的位編號(hào) 4. 寄存器間接尋址 在S7中有兩個(gè)地址寄存器，它們是AR1和AR2。通過地址寄存器，可以對(duì)各存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)器內(nèi)容實(shí)現(xiàn)寄存器間接尋址。地址寄存器的內(nèi)容加上偏移量形成地址指針，該指針指向數(shù)值所在的存儲(chǔ)單元。 地址寄存器存儲(chǔ)的地址指針有兩種格式： 區(qū)內(nèi)寄存器間接尋址區(qū)域間寄存器間接尋址。其長(zhǎng)度均為雙字。圖3.3給出了這兩種格式的細(xì)節(jié)及其差別，區(qū)域標(biāo)識(shí)位的組合狀態(tài)見表3.2。圖3.3 寄存器間接尋址的指針格式31 24 23 16 15 8 7

36、0位31=0表明是區(qū)域內(nèi)寄存器間接尋址；=1表明是區(qū)域間寄存器間接尋址。位24、25和26(r r r)：區(qū)域標(biāo)識(shí)(見表3.2)位3至18(bbbb bbbb bbbb bbbb)：被尋址位的字節(jié)編號(hào)(范圍0至65535)位0至2()：被尋址的位編號(hào)(范圍0至7)表3.2 地址指針區(qū)域標(biāo)識(shí)位含義3.1.4 狀態(tài)字 狀態(tài)字用于表示CPU執(zhí)行指令時(shí)所具有的狀態(tài)。一些指令是否執(zhí)行或以何方式執(zhí)行可能取決于狀態(tài)字中的某些位；執(zhí)行指令時(shí)也可能改變狀態(tài)字中的某些位；你也能在位邏輯指令或字邏輯指令中訪問并檢測(cè)它們。圖4.4顯示了狀態(tài)字的結(jié)構(gòu)。圖3.4 狀態(tài)字的結(jié)構(gòu)15 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0(

37、1)首次檢測(cè)位(FC) 狀態(tài)字的位0稱為首次檢測(cè)位。若FC位的狀態(tài)為0，則表明一個(gè)梯形邏輯網(wǎng)絡(luò)的開始，或指令為邏輯串第一條指令。 (2)邏輯操作結(jié)果(RLO) 邏輯操作結(jié)果RLO(Result of Logic Operation)。該位存儲(chǔ)位邏輯指令或算術(shù)比較指令的結(jié)果。 (3)狀態(tài)位(STA) 狀態(tài)位不能用指令檢測(cè)，它只是在程序測(cè)試中被CPU解釋并使用。(4)或位(OR) 狀態(tài)字的位3稱為或位(OR)。在先邏輯“與”后邏輯“或”的邏輯串中，OR位暫存邏輯“與”的操作結(jié)果，以便進(jìn)行后面的邏輯“或”運(yùn)算。其它指令將OR位清0。(5)溢出位(OV) 溢出位被置1，表明一個(gè)算術(shù)運(yùn)算或浮點(diǎn)數(shù)比較指令

38、執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤 ( 錯(cuò)誤：溢出、非法操作、不規(guī)范格式 ) 。(6)溢出狀態(tài)保持位(OS) OV被置1時(shí)OS也被置1；OV被清0時(shí)OS仍保持。只有下面的指令才能復(fù)位OS位：JOS(OS=1時(shí)跳轉(zhuǎn))；塊調(diào)用和塊結(jié)束指令。 (7)條件碼1(CC1)和條件碼0(CC0) 狀態(tài)字的位7和位6稱為條件碼1和條件碼0。這兩位結(jié)合起來用于表示在累加器1中產(chǎn)生的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算結(jié)果與0的大小關(guān)系；比較指令的執(zhí)行結(jié)果或移位指令的移出位狀態(tài)。詳見表3.3和表3.4。表3.3 算術(shù)運(yùn)算后的CC1和CC0表3.4 比較、移位和循環(huán)移位、字邏輯指令后的CC1和CC0 (8)二進(jìn)制結(jié)果位(BR) 它將字處理程序與位處理聯(lián)

39、系起來，用于表示字操作結(jié)果是否正確(異常)。將BR位加入程序后，無論字操作結(jié)果如何，都不會(huì)造成二進(jìn)制邏輯鏈中斷。在LAD的方塊指令中，BR位與ENO有對(duì)應(yīng)關(guān)系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行：如果執(zhí)行出現(xiàn)了錯(cuò)誤，BR位為0，ENO也為0；如果功能被正確執(zhí)行，BR位為1，ENO也為1。 在用戶編寫的FB和FC程序中，必須對(duì)BR位進(jìn)行管理，當(dāng)功能塊正確運(yùn)行后使BR位為1，否則使其為0。使用STL指令SAVE或LAD指令(SAVE)，可將RLO存入BR中，從而達(dá)到管理BR位的目的。當(dāng)FB或FC執(zhí)行無錯(cuò)誤時(shí)，使RLO為1并存入BR，否則，在BR中存入0。3.2 位邏輯指令 位邏輯指令主要包括：位邏輯運(yùn)

40、算指令、位操作指令和位測(cè)試指令，邏輯操作結(jié)果(RLO)用以賦值、置位、復(fù)位布爾操作數(shù)，也控制定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。3.2.1 位邏輯運(yùn)算指令 位邏輯運(yùn)算指令是“與”(AND)、“或”(OR)、“異或”(XOR)指令及其組合。它對(duì)“0”或“1”這些布爾操作數(shù)掃描，經(jīng)邏輯運(yùn)算后將邏輯操作結(jié)果送入狀態(tài)字的RLO位。 1. “與”和“與非”(A，AN)指令 邏輯“與”在梯形圖里是用串聯(lián)的觸點(diǎn)回路表示的，如果串聯(lián)回路里的所有觸點(diǎn)皆閉合，該回路就通“電”了。在圖3.5的回路所示： 圖3.5 “與”邏輯梯形圖 上述梯形邏輯圖，可用語(yǔ)句表指令完全表示，對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表為：A I0.0 A Q 4.1AN M10.

41、1 Q4.0 ( )I0.0 Q4.1 M10.1 Q4.0 2. “或”和“或非”(O，ON)指令 邏輯“或”在梯形圖里是用并聯(lián)的觸點(diǎn)回路表示的，被掃描的操作數(shù)標(biāo)在觸點(diǎn)上方。在圖3.6中，只要有一個(gè)觸點(diǎn)閉合，輸出4.1的信號(hào)狀態(tài)就為“l(fā)”。 I1.1 M2.0 Q4.0 圖3.6 “或”邏輯梯形圖及語(yǔ)句表O I1.1 ON M2.0 O Q4.0 Q4.1 （ ）Q4.1 3. “異或”和“異或非”(X，XN)指令 圖3.7是“異或”邏輯梯形圖，下面是與梯形圖對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表。在的語(yǔ)句表中，使用了“異或”和“異或非”指令，分別用助記符“X”和“XN”來標(biāo)識(shí)。它類似“或”和“或非”指令，用于掃描并

42、聯(lián)回路能否“通電”。 X I 0.0 X I 0.1 Q 4.0圖3.7 “異或”邏輯梯形圖 3.2.2 位操作指令 1. 輸出指令 邏輯串輸出指令又稱為賦值操作指令，該操作把狀態(tài)字中RLO的值賦給指定的操作數(shù)(位地址)。表3.5列出了操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型和所在的存儲(chǔ)區(qū)。表3.5 輸出指令A(yù) I0.0A I0.1ON I0.2 Q4.0 A I0.3 Q4.1圖3.8 多重輸出梯形圖 一個(gè)RLO可被用來驅(qū)動(dòng)幾個(gè)輸出元件。在LAD中，輸出線圈是上下依次排列的。在STL中，與輸出信號(hào)有關(guān)的指令被一個(gè)接一個(gè)地連續(xù)編程，這些輸出具有相同的優(yōu)先級(jí)。圖3.8是多重輸出梯形圖，與之對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表如下： 2 . 置

43、位復(fù)位指令 置位復(fù)位指令根據(jù)RLO的值，來決定被尋址位的信號(hào)狀態(tài)是否需要改變。若RLO的值為1，被尋址位的信號(hào)狀態(tài)被置1或清0；若RLO是0，則被尋址位的信號(hào)保持原狀態(tài)不變。置位復(fù)位指令有關(guān)內(nèi)容見表3.6。表3.6 置位復(fù)位指令 圖3.10 置位復(fù)位指令(a) 復(fù)位指令操作 (b)置位指令操作 3. RS觸發(fā)器 RS觸發(fā)器梯形圖方塊指令表示見表3.7。方塊中標(biāo)有一個(gè)置位輸入(S)端，一個(gè)復(fù)位輸入(R)端，輸出端標(biāo)為Q。觸發(fā)器可以用在邏輯串最右端，結(jié)束一個(gè)邏輯串，也可用在 邏輯串中，影響右邊的邏輯操作結(jié)果。 表3.7 RS觸發(fā)器 RS觸發(fā)器分為置位優(yōu)先和復(fù)位優(yōu)先型兩種， 置位優(yōu)先型RS觸發(fā)器的R

44、端在S端之上，當(dāng)兩個(gè)輸入端都為1時(shí)，下面的置位輸入最終有效。既置位輸入優(yōu)先，觸發(fā)器或被復(fù)位或保持復(fù)位不變，如圖3.11。 A I0.0 R M0.0A I0.1S M0.0A M0.0 = Q4.0 圖3.11 置位優(yōu)先型RS觸發(fā)器 4. 對(duì)RLO的直接操作指令 這一類指令直接對(duì)邏輯操作結(jié)果RLO進(jìn)行操作，改變狀態(tài)字中RLO位的狀態(tài)。有關(guān)內(nèi)容見表3.8。表3.8 對(duì)RLO的直接操作指令4.2.3 位測(cè)試指令 當(dāng)信號(hào)狀態(tài)變化時(shí)就產(chǎn)生跳變沿。當(dāng)從0變到1時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)上升沿(或正跳沿)；若從1變到0，則產(chǎn)生一個(gè)下降沿(或負(fù)跳沿)。 S7中有兩類跳變沿檢測(cè)指令，一種是對(duì)RLO的跳變沿檢測(cè)的指令，另一種

45、是對(duì)觸點(diǎn)跳變沿直接檢測(cè)的梯形圖方塊指令。具體內(nèi)容見表3.9。 圖3.12是使用RLO正跳沿檢測(cè)指令的例子。這個(gè)例子中，若CPU檢測(cè)到輸入I 1.0有一個(gè)正跳沿，將使得輸出Q 4.0的線圈在一個(gè)掃描周期內(nèi)通電。對(duì)輸入I 1.0常開觸點(diǎn)掃描的RLO值存放在存儲(chǔ)位M 1.0中。表3.9 跳變沿檢測(cè)指令圖3.12 RLO正跳沿檢測(cè)圖3.13 觸點(diǎn)負(fù)跳沿檢測(cè) 圖3.13是使用觸點(diǎn)負(fù)跳沿檢測(cè)指令的例子。圖中，由給出需要檢測(cè)的觸點(diǎn)編號(hào)(I 0.3)，(M 0.0)用于存放該觸點(diǎn)在前一個(gè)掃描周期的狀態(tài)。 2. 串并聯(lián)組合表示法 當(dāng)邏輯串是復(fù)雜組合時(shí)，CPU的掃描順序是先“與”后“或”。圖3.16 (a)給出的

46、梯形邏輯是觸點(diǎn)先并后串的例子，與其對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表為： A( O I0.0 O I0.2 ) A( O M10.0 O M0.3 ) A M10.1 Q4.0 圖4.16 串并聯(lián)組合邏輯梯形圖 圖3.16(b)是先串后并的例子，與其對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表如下： A( A I0.0 A M10.0 O A I0.2 A M0.3 ) A M10.1 Q4.03.3 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令3.3.1 定時(shí)器指令 定時(shí)器是PLC中的重要部件，它用于實(shí)現(xiàn)或監(jiān)控時(shí)間序列。定時(shí)器是一種由位和字組成的復(fù)合單元，定時(shí)器的觸點(diǎn)由位表示，其定時(shí)時(shí)間值存儲(chǔ)在字存儲(chǔ)器中。 S7-300/400提供的定時(shí)器有： 脈沖定時(shí)器(SP)擴(kuò)展定

47、時(shí)器(SE)接通延時(shí)定時(shí)器(SD)帶保持的接通延時(shí)定時(shí)器(SS)和斷電延時(shí)定時(shí)器(SF)。 1. 定時(shí)器的組成 在CPU的存儲(chǔ)器中留出了定時(shí)器區(qū)域，用于存儲(chǔ)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間值。每個(gè)定時(shí)器為2 B，稱為定時(shí)字。在S7-300中，最多允許使用256個(gè)定時(shí)器。 S7中定時(shí)時(shí)間由時(shí)基和定時(shí)值兩部分組成，定時(shí)時(shí)間等于時(shí)基與定時(shí)值的乘積。采用減計(jì)時(shí)。定時(shí)時(shí)間到后會(huì)引起定時(shí)器觸點(diǎn)的動(dòng)作。 定時(shí)器的第0位到第11位存放二進(jìn)制格式的定時(shí)值，第12、13位存放二進(jìn)制格式的時(shí)基(如圖3.18所示)。表3.11給出了可能出現(xiàn)的組合情況。圖3.18 累加器1低字的內(nèi)容(定時(shí)值127，時(shí)基l s)表3.11 時(shí)基與定時(shí)范

48、圍 設(shè)置定時(shí)時(shí)間，用戶需給累加器1裝入需要的數(shù)值，避免格式錯(cuò)誤，推薦采用下述直觀的句法： L W#16#wxyz其中，w為時(shí)基，取值為0，1，2或3，分別表示時(shí)基為10 ms，l00 ms，1 s或10 s；xyz為定時(shí)值，取值范圍為1999。 也可直接使用S5中的時(shí)間表示法裝入定時(shí)數(shù)值，例如： L S5T#aH_bbM_ccS_dddMS其中，a：小時(shí)，bb：分鐘，cc：秒，ddd：毫秒，時(shí)基是自動(dòng)選擇的，原則是能滿足定時(shí)范圍要求的最小時(shí)基。2. 定時(shí)器的啟動(dòng)與運(yùn)行 S7中的定時(shí)器與時(shí)間繼電器的工作特點(diǎn)相似，對(duì)定時(shí)器同樣要設(shè)置定時(shí)時(shí)間，也要啟動(dòng)定時(shí)器(使定時(shí)器線圈通電)。除此之外，定時(shí)器還增

49、加了一些功能，如隨時(shí)復(fù)位定時(shí)器、隨時(shí)重置定時(shí)時(shí)間(定時(shí)器再啟動(dòng))、查看當(dāng)前剩余定時(shí)時(shí)間等。S7中的定時(shí)器不僅功能強(qiáng)，而且類型多。圖3.19給出了為定時(shí)作業(yè)如何正確選擇定時(shí)器的示意圖。以下將以LAD方塊圖為主詳細(xì)介紹定時(shí)器的運(yùn)行原理及使用方法。圖3.19 五種類型定時(shí)器總覽圖3.20 脈沖定時(shí)器指令S_PULSET5SQRTVBCDBI( )Q4.0S5T#2SI0.0I0.13. 定時(shí)器梯形圖方塊指令1) 脈沖定時(shí)器 A I0.0 L S5T#2S SP T5 A I0.1 R T5 A T5 Q4.0 圖3.21 脈沖定時(shí)器時(shí)序圖3.22接通延時(shí)定時(shí)器指令S_ODTT5SQRTVBCDBI(

50、 )Q4.0S5T#2SI0.0I0.1 A I0.0 L S5T#2S SD T5 A I0.1 R T5 A T5 Q4.03) 延時(shí)接通定時(shí)器圖3.23 延時(shí)接通定時(shí)器時(shí)序4. 定時(shí)器線圈指令表3.12 定時(shí)器線圈指令圖3.24 擴(kuò)展脈沖定時(shí)器線圈指令 A I0.0 L S5T#2S SE T5 A I0.1 R T5 A T5 Q4.0 3.3.2 計(jì)數(shù)器指令 * S7中的計(jì)數(shù)器用于:對(duì)RLO正跳沿計(jì)數(shù)。* 計(jì)數(shù)器是由表示當(dāng)前計(jì)數(shù)值的字及狀態(tài)的位組成。* S7中有三種計(jì)數(shù)器 加計(jì)數(shù)器 (S_CU)減計(jì)數(shù)器 (S_CD)可逆計(jì)數(shù)器(S_CUD)圖3.25 累加器1低字的內(nèi)容計(jì)數(shù)值127計(jì)

51、數(shù)器組成 在CPU中保留一塊存儲(chǔ)區(qū)作為計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)區(qū)，每個(gè)計(jì)數(shù)器占用兩個(gè)字節(jié)，計(jì)數(shù)器字中的第011位表示計(jì)數(shù)值(二進(jìn)制格式)，計(jì)數(shù)范圍是0999。2. 計(jì)數(shù)器梯形圖方塊指令表3.13 計(jì)數(shù)器梯形圖方塊指令圖3.26 可逆計(jì)數(shù)器梯形圖方塊應(yīng)用A I0.0CU C10 A I0.1 CD C10 A I0.2L MW10S C10A I0.3R C10 A C10= Q4.03. 計(jì)數(shù)器線圈指令表3.14 計(jì)數(shù)器線圈指令3.4 數(shù)據(jù)處理功能指令3.4.1 裝入和傳送指令 裝入(L)和傳送(T)指令可以在存儲(chǔ)區(qū)之間或存儲(chǔ)區(qū)與過程輸入、輸出之間交換數(shù)據(jù)。CPU執(zhí)行這些指令不受邏輯操作結(jié)果RLO的影

52、響。 L指令將源操作數(shù)裝入累加器1中，而累加器原有的數(shù)據(jù)移入累加器2中，累加器2中原有的內(nèi)容被覆蓋。 T指令將累加器1中的內(nèi)容寫入目的存儲(chǔ)區(qū)中，累加器的內(nèi)容保持不變。對(duì)累加器1的裝入和傳送指令L 5 /將立即數(shù)5裝入累加器1中L MW 10 /將MW10中的值裝入累加器1中L IBDID 8 /將由數(shù)據(jù)雙字DID8指出的輸入字節(jié)裝入累加器1中T MW 20 /將累加器1中的內(nèi)容傳送給存儲(chǔ)字MW20 T MWAR1，P#10.0 /將累加器1中的內(nèi)容傳送給由地址寄存器1加偏移 /量確定的存儲(chǔ)字中 2. 讀取或傳送狀態(tài)字 L STW /將狀態(tài)字中08位裝入累加器1中，累 加器93l位被清0 T S

53、TW /將累加器1中的內(nèi)容傳送到狀態(tài)字中 3. 裝入時(shí)間值或計(jì)數(shù)值L T1 /將定時(shí)器T1中二進(jìn)制格式的時(shí)間值直接裝入累加器1的低字中 LC T1 /將定時(shí)器T1的時(shí)間值和時(shí)基以BCD碼裝入累加器1的低字中L C1/將計(jì)數(shù)器C1中二進(jìn)制格式的計(jì)數(shù)值直接裝入累加器1的低字中LC C1/將計(jì)數(shù)器C l中的計(jì)數(shù)值以BCD碼格式裝入累加器1的低字中4. 地址寄存器裝入和傳送 對(duì)于地址寄存器，可以不經(jīng)過累加器l而直接將操作數(shù)裝入或傳送，或?qū)蓚€(gè)地址寄 存器的內(nèi)容直接交換。下面的例子說明了指令的用法： LAR1 P# I 0.0 /將輸入位I0.0的地址指針裝入AR1 LAR2 P# 0.0 /將二進(jìn)制數(shù)

54、2#0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000裝入AR2 LAR1 P#Start /將符號(hào)名為Start的存儲(chǔ)器的地址指針裝入AR1 LAR1 AR2 /將AR2的內(nèi)容裝入AR1 LAR1 DBD 20 /將數(shù)據(jù)雙字DBD 20的內(nèi)容裝入AR1 TAR1 AR2 /將ARl的內(nèi)容傳送至AR2 TAR2 /將AR2的內(nèi)容傳送至累加器1 TAR1 MD 20 /將ARl的內(nèi)容傳送至存儲(chǔ)器雙字MD 20 CAR /交換AR1和AR2的內(nèi)容5. 梯形圖方塊傳送指令表3.15 梯形圖方塊傳送指令圖3.31 使用MOVE方塊指令MOVEENINENOOUTDBW12(

55、 )Q4.0MW10I0.0 A I0.0 JNB _0001 L MW10 T DBW12 SET /使RLO為1 SAVE /使BR為1 CLR_0001： A BR Q4.03.4.2 轉(zhuǎn)換指令 轉(zhuǎn)換指令首先將源數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式讀入累加器，然后在累加器中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，最后再將轉(zhuǎn)換的結(jié)果傳送到目的地址。能夠?qū)崿F(xiàn)的轉(zhuǎn)換操作有： * BCD碼和整數(shù)及長(zhǎng)整數(shù)間的轉(zhuǎn)換 ( BTI , ITB , ITD , BTD , DTB , DTR ) * 實(shí)數(shù)和長(zhǎng)整數(shù)間的轉(zhuǎn)換 ( RND , TRUNC , RND+ , RND- ) * 數(shù)的取反、取負(fù)等 ( INVI , INVD , NEGI

56、 , NEGD , NEGR )1. BCD和整數(shù)間的轉(zhuǎn)換表3.16 BCD和整數(shù)間的轉(zhuǎn)換表3.16 BCD和整數(shù)間的轉(zhuǎn)換 2. 實(shí)數(shù)和長(zhǎng)整數(shù)間的轉(zhuǎn)換 實(shí)數(shù)和長(zhǎng)整數(shù)間的轉(zhuǎn)換見表3.17。 因?yàn)閷?shí)數(shù)的數(shù)值范圍遠(yuǎn)大于32位整數(shù)，所以有的實(shí)數(shù)不能成功地轉(zhuǎn)換為32位整數(shù)。如果被轉(zhuǎn)換的實(shí)數(shù)格式非法或超出了32位整數(shù)的表示范圍，則得不到有效結(jié)果，而且狀態(tài)字中的OV和OS被置1。表3.17 實(shí)數(shù)和長(zhǎng)整數(shù)間的轉(zhuǎn)換3. 數(shù)的取反、取負(fù)表3.18 數(shù)的取反、取負(fù)4.4.3 比較指令 1. 比較指令表3.19 比 較 指 令表3.19 比 較 指 令表3.19 比 較 指 令圖3.32 整數(shù)比較CMP=1IN1IN

57、2MW0MW2I0.1I0.1( S )Q4.0 A I0.0 A I0.1 A( L MW0 L MW2 =I ) S Q4.03.4.4 移位和循環(huán)移位指令 移位指令將輸入IN中的內(nèi)容向左或向右逐位移動(dòng)。移動(dòng)次數(shù)由輸入值N提供的數(shù)值確定。移位后空出的位填以0或符號(hào)位(0代表正，1代表負(fù))，被移動(dòng)的最后一位保存在狀態(tài)字中的CCl里，CC0和OV被復(fù)位為0。可使用條件跳轉(zhuǎn)指令對(duì)CCl進(jìn)行判斷。循環(huán)移位指令與一般移位指令的差別是：循環(huán)移位指令的空位填以從IN中移出的位。1無符號(hào)數(shù)移位指令表3.20 無符號(hào)數(shù)移位指令圖3.35 輸入IN左移5位2. 有符號(hào)數(shù)移位指令 表3.21 有符號(hào)數(shù)移位指令圖

58、3.36 輸入IN帶符號(hào)右移4位3. 循環(huán)移位指令表3.22 循環(huán)移位指令圖3.37 輸入IN循環(huán)左移3位圖3.38 輸入IN循環(huán)右移3位4.4.5 累加器操作和地址寄存器指令 1. 累加器操作指令表3.23 累加器操作指令圖3.39 CAW、CAD指令執(zhí)行時(shí)累加器1的變化 下面的例子說明了在有條件觸發(fā)的程序中INC指令是如何工作的。本例以存儲(chǔ)字節(jié)MB10作為循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)暫存器，用INC指令修正循環(huán)次數(shù)，循環(huán)體中的程序連續(xù)執(zhí)行5次。 LOOP：L MB10 /循環(huán)體開始，裝載存儲(chǔ)字節(jié)至累加器1 INC 1 /循環(huán)計(jì)數(shù)器加1 T MB10 /保存循環(huán)次數(shù) L B#16#5 I /比較 JC ER

59、R /如果數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度大于50，則跳轉(zhuǎn)至ERR標(biāo)號(hào)處 A I0.0 BEU /無條件結(jié)束當(dāng)前塊ERR：CALL FC10 /對(duì)于塊長(zhǎng)度大于50的情況，調(diào)用FC10做相應(yīng)的處理4. 顯示和空操作指令表3.26 顯示和空操作指令3.5 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令3.5.1 算術(shù)運(yùn)算指令 在STEP 7中可以對(duì)整數(shù)、長(zhǎng)整數(shù)和實(shí)數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算指令在累加器l和2中進(jìn)行，累加器2中的值作為被減數(shù)或被除數(shù)。算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果保存在累加器l中，累加器1中原有的值被運(yùn)算結(jié)果覆蓋，累加器2中的值保持不變。算術(shù)運(yùn)算指令對(duì)狀態(tài)字的某些位將產(chǎn)生影響，這些位是CCl和CC0，OV，OS?？梢杂梦徊僮髦噶罨驐l件跳轉(zhuǎn)指令

60、對(duì)狀態(tài)字中的標(biāo)志位進(jìn)行判斷操作。1. 整數(shù)算術(shù)運(yùn)算 表3.27 整數(shù)算術(shù)運(yùn)算圖3.40 使用整數(shù)加法方塊指令下面是與圖3.40所示梯形圖完全對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表程序： A( A I0.0 JNB _0001 L MW0 L MW2 +I T MW10 AN OV /若OV為1，則RLO為0，否則RLO為1 SAVE /使BRRLO CLR _0001：A BR ) NOT S Q4.02. 實(shí)數(shù)算術(shù)運(yùn)算 表3.28 實(shí)數(shù)算術(shù)運(yùn)算3.5.2 字邏輯運(yùn)算指令表3.29 字邏輯運(yùn)算指令3.5.3 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令應(yīng)用舉例 1. 運(yùn)用算術(shù)運(yùn)算指令完成方程式運(yùn)算 運(yùn)用算術(shù)運(yùn)算指令完成下面的方程式運(yùn)算，其梯形邏輯圖如