[信息与通信]PLC_技术培训班_第3讲梯形图指令系统介绍.ppt

S7-300/S7-400 PLC培训班 第3讲：梯形图编程语言 陈忠华 教授 * 1 热 烈 欢 迎 参加PLC技术培训班的 全体学员！ 北京精诚智合教学科技有限公司 * 2 梯形图编程语言指令系统介绍 这一讲的目的是指导应用梯形图编程语言（LAD)来建 立一个用户程序。 这一讲也包括一个参考部分，说明梯形图语言单元的 功能和助记符，以指令系统分类来介绍各个指令的功 能，最后通过一些应用实例来介绍LAD指令的用法。 Date 3 梯形图编程语言指令系统介绍 为理解这一讲，要求具备自动化技术的一般知识。 除此之外，要求有计算机的基本修养和类似PC机的其 它工作设备（例如，编程器）的知识，这些设备在操 作系统MS Windows 2000专业版或MS Windows XP 专业版下运行。 这些基本知识我们在第一和第二讲中已经作了详细的 介绍。 这一讲的内容适用于STEP 7编程软件包5.3版，也符合 IEC 61131-3标准。 Date 4 梯形图编程语言指令系统介绍 LAD 相应于国际电工委员会IEC 61131-3标准中定义 的“梯形图逻辑”（“Ladder logic”）语言。更多 的细节请参考在STEP 7文件NORM_TBL.WRI中的标 准表。 有关IEC 61131-3 可编程控制器的编程语言标准，我 们在第四讲中还要作进一部的说明。 这一讲要使用STEP 7的标准软件，所以使用时应该熟 悉这一软件的处理，而且应该阅读过相应的文件。 下面两个表，列出了学员们进一步学习的有关的文件 ： Date 5 梯形图编程语言指令系统介绍 Siemens公司的文件包“STEP 7 Reference”（ “STEP 7 参考”）有关STEP 7 文件的概要说明。 Date 6 梯形图编程语言指令系统介绍 为了有效的使用梯形图逻辑手册，需要熟悉S7程序的 理论，它们可以在STEP 7文件的在线帮助中找到。 Date 7 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 1 位逻辑指令 Date 8 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 位逻辑指令综述： 位逻辑指令用两个数字，“1”和“0”，进行运算。这 两个数字构成了二进制数字系统的基础。“1”和“0” 称为二进制的数字或“位”。当用触点和线圈表示时， “1”指有效或被激活，“0”指无效或没有被激活。 位逻辑指令解释1和0的信号状态，按照波尔逻辑的算法 组合它们， 这些组合最后产生的结果是1或0，这一结果称为“逻辑 运算结果”（RLO）。 由位逻辑运算指令触发的逻辑运算能实现多种多样的功 能。 Date 9 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 位逻辑指令能实现以下的功能： Date 10 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 下面的指令对RLO作出响应： Date 11 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 另外一些指令对“正跳沿”或“负跳沿”的转移作出响 应 并实现以下功能： Date 12 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 2 比较指令 Date 13 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 3 转换指令 Date 14 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 4 计数器指令 Date 15 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 5 数据块指令 6 逻辑控制指令 Date 16 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 7 整数算术运算指令 Date 17 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 8 浮点算术运算指令 Date 18 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 8 浮点算术运算指令 Date 19 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 9 赋值指令 Date 20 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 10 程序控制指令 Date 21 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 11 移位和旋转指令 Date 22 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 12 状态位指令 Date 23 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 13 定时器指令 Date 24 梯形图编程语言指令系统介绍(分类） 14 字逻辑指令 Date 25 梯形图编程语言实际应用举例 梯形图编程语言中的每一条梯形图逻辑指令触发一 个特殊的操作。把这些指令组合成一个程序，就能 实现各种各样的自动化任务。这一讲提供一些使用 梯形图逻辑的实际应用例子： 1) 应用逻辑指令控制皮带输送机 2) 应用逻辑指令检测皮带输送机的运动方向 3) 应用定时器指令产生一个时钟脉冲 4) 应用计数和比较指令保持储存空间的跨距 5) 应用集成运算指令解决计算问题 6) 对加热炉设定加热时间 Date 26 梯形图编程语言实际应用举例 应用实例中所使用到的一些指令： Date 27 位逻辑指令举例 例1:皮带输送机控制： 下面的图表示一台皮带输送机，可以用电气方法实现控 制。在皮带输送机的入口端有两个按钮：S1用作启动 用，S2用作停止用。在皮带输送机的终端也有两个按 钮S3用作启动用，S4用作停止用。因此，在皮带输送 机的两端均可实现启/停。 另外，当输送的物件到达皮带终端时，传感器S5将使 皮带输送机停止。 Date 28 位逻辑指令举例 绝对地址和符号地址编程： 应用绝对地址或符号地址来表示皮带输送机的各个 部件，从而编写一个控制皮带输送机的程序。 Date 29 位逻辑指令举例 为使所选择的符号地址与绝对地址相对应，需要建 立一个符号地址表（参看STEP 7 在线提示）。 Date 30 位逻辑指令举例 皮带输送机控制梯形图逻辑程序： Network1:按任何一个启动按钮启动电动机。 Date 31 位逻辑指令举例 皮带输送机控制梯形图逻辑程序： Network2:按任何一个停止按钮或打开皮带输送机终端的 常闭触点停止电动机运行。 Date 32 位逻辑指令举例 例2:检测皮带输送机的方向： 下面的图表示一台皮带输送机，装有两个光电栅 （PEB1和PEB2），它们设计用来检测在皮带输送机上的 包装物的运动方向。每一个光电栅的功能像一个常开触点 。 Date 33 位逻辑指令举例 绝对地址和符号地址编程: 应用绝对地址或符号地址来表示皮带输送系统的各 个部件，从而编写一个激活皮带输送系统方向显示 的程序。 为使所选择的符号地址与绝对地址相对应，需要建 立一个符号地址表（参看STEP 7 在线提示）。 Date 34 位逻辑指令举例 在下面的例子中使用了 指令：逻辑运算结 果（RLO)正跳沿检测。现在对该指令作一说明。 符号： 说明：-(P)-（RLO正跳沿检测）检测沿存储器位 （“地址”）从“0”到“1”的信号变化，在执行这一 指令后， 显示RLO=“1”。当前RLO的信号状态与沿存储器位 （“地址”）的信号状态进行比较。如果在执行本指令 之 前，“地址”的信号状态是“0”而RLO是“1”，则执 行本指令之后，RLO将是“1”（脉冲），如果是其他 情况则 RLO是“0”。本指令之前的的RLO状态储存在“地址” 中。 Date 35 位逻辑指令举例 Date 36 位逻辑指令举例 沿存储器位M 0.0，保存旧的RLO状态。当RLO有由“0”到 “1”的信号变化，程序跳转到标号为CAS1的入口。 Date 37 位逻辑指令举例 检测皮带输送系统运动方向的梯形图逻辑程序： Network 1:如果在输入端I 0.0上，有信号状态从0到 1的转移（正跳沿），同时在输入端I 0.1上的信号状 态是0,则表示在皮带上的包装物品正在左移。 Date 38 位逻辑指令举例 Network 2:如果在输入端I 0.1上，有信号状态从0到 1的转移（正跳沿），同时在输入端I 0.0上的信号状 态是0,则表示在皮带上的包装物品正在右移。如果 两个光电栅中有一个是断开的，则表示在两个光电 栅之间有包装物存在。 Date 39 位逻辑指令举例 Network 3:如果两个光电栅都断开,则表示在皮带上 两个光电栅之间无包装物品。方向指示灯同时熄灭 。 Date 40 定时器指令举例 时钟脉冲发生器 当需要生成一个周期重复的信号时，可以应用 时钟脉冲发生器或闪烁继电器。一个时钟脉冲 发生器通常是一个信号发生系统，是用来控制 指示灯的闪烁的。 在使用S7-300系统时，可以在专门的组织方块 （OBx）应用时间驱动过程，产生时钟脉冲发 生器功能。然而，在下面的梯形图逻辑程序中 ，举例说明应用定时器功能产生一个时钟脉冲 。该例子表明怎样用一个定时器实现无齿轮的 时钟脉冲发生器。 Date 41 定时器指令举例 产生一个时钟脉冲的梯形图逻辑程序（脉冲的空/宽比 为1:1） Network1:如果定时器T1的信号状态为“0”,在T1中装 入时间值250ms并启动T1作为扩展脉冲定时器。 Date 42 定时器指令举例 Network2: 定时器的状态临时保存在辅助存储器标记中。 Network3：如果定时器T1的信号状态为1,则跳转至标号 M001。 Date 43 定时器指令举例 Network4：当定时器T1的定时时间过后，存储器字100将增 加1。 Network5：MOVE指令允许输出不同的时钟频率到输出端子 从Q12.0到Q13.7。 Date 44 定时器指令举例 信号检查 对定时器T1信号时序的检查，常闭触点 产生下 面的逻辑运算结果（RLO)。只有极短的时间周期（OB1执行周 期）信号状态为“1”。 Date 45 定时器指令举例 每隔250ms，M 0.2的RLO位变成“0”（持续1个OB1 周期）。不执行跳转指令，而执行下一条指令，让存储 器字MW 100增加“1”。 特定频率的生成 从存储器字节MB 101和MB 100的各个位，可以得到以 下各种频率：(见下页的列表） Date 46 定时器指令举例 Date 47 定时器指令举例 存储器字节MB 101各个位的信号状态 Date 48 定时器指令举例 存储器字节MB 101位1（M101.1)的信号状态 Date 49 计数器和比较指令举例 用计数器和比较器计算仓储区域的货物存储数 下面的图表示一个系统有两台皮带输送机和在它们 之间有一个临时的仓储区域。皮带输送机1将包装的 物品输送到临时仓储区。在皮带输送机1的终端接近 仓储区有一个光电管，检测有多少个货物被送达仓 储区。皮带输送机2从临时仓储区运送货物到货场， 再由货场用卡车运送给顾客。在皮带输送机2的始端 接近仓储区处安装一个光电管，检测有多少个货物 离开临时仓储区运送到了货场。有一个显示屏，上 有5个指示灯，指示临时仓储区的货物存放程度。 Date 50 计数器和比较指令举例 Date 51 计数器和比较指令举例 激活显示屏上指示灯的梯形图程序： Network1：计数器C1对CU输入端上每一个从“0” 到 “1”变化的信号进行加法计数以及对CD输入端上 从 “0”到“1”变化的信号进行减法计数。在S输入端 上信 号从“0”到“1”的变化，将PV赋值至计数器。在 R输 入端上信号从“0”到“1”的变化，将复位计数器 的值 为“0”。MW200包含C1的当前计数值。Q12.1指 示 临时仓储区有货物。 Date 52 计数器和比较指令举例 Date 53 计数器和比较指令举例 Network2：Q12.0指示临时仓储区空。 Network3：如果50小于或等于计数器的当前值（或 者说如果计数器的当前值大于或等于50）。指示“仓 储区有50%货”的指示灯变亮。 Date 54 计数器和比较指令举例 Network4：如果计数器的当前值大于或等于90,指示 “仓储区有90%货”的指示灯变亮。 Network5：如果计数器的当前值大于或等于100,指示“ 仓储区全满”的指示灯变亮。 Date 55 整数算术运算指令举例 数学运算问题求解 用一个编程例子来表示怎样运用3条整数算 术运算指令完成下面的算术表达式： MW 4=(IW 0+DBW 3)X15)/MW 0 梯形图逻辑程序 Network1:打开数据方块DB1 Date 56 整数算术运算指令举例 Network2：输入字IW 0与共享数据块字 DBW 3(数据块必须已经进行定义，而且已经打 开）相加，其“和”装入存储器字MW 100。然 后 MW 100与15相乘，答数存放在存储器字 MW 102中。MW 102再被MW 0除，最后的结 果存放在MW 4中。 Date 57 字逻辑指令举例 加热炉 加热炉的操作人员通过启动按钮启动加热炉加热。操 作人员用拨盘开关设置加热时间的长短，如下图所示 。 操作人员的设置值用二进制十进位码（BCD码）格式 表示，以秒为单位。 Date 58 字逻辑指令举例 Date 59 字逻辑指令举例 梯形图逻辑程序 Network1:如果定时器T1运行，启动加热。 Network2:如果定时器T1运行，这一返回指令结 束过程。 Date 60 字逻辑指令举例 Network3：屏蔽输入位I0.4到I0.7（亦即，将它 们置成“0”。不使用这些拨盘开关的输入位。 按 照（字）“与运算”字指令的运算，将16位拨盘 开 关的输入与“字”W#16#0FFF组合。将结果装 入 存储器字MW1。为了设置时基为秒，将预置值与 值W#16#2000进行（字）“或运算”字的指令运 算 ，结果将位13置成“1”，将位12置成“0”。 Date 61 字逻辑指令举例 Date 62 字逻辑指令举例 Network4:如果按动启动按钮，启动扩展脉冲定时器 T1,装入预置值MW2(由上述逻辑运算得到的值）。 Date 63 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 上图图表示模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值的数学模型，按照 这这一模型，我们编们编 制了一个功能程序FC101。 Date 64 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 下面我们对FC100功能作一点说明，下图是编程FC100之 前要完成编制的变量登记表，表中包含输入变量IN，输 出变量OUT，输入/ 输出变量IN_OUT，暂存变量TEMP和 返回变量RETURN。在我们的例子中变量登记表是这样定 义的，见下面表： Date 65 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 Date 66 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 Date 67 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 Date 68 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 Date 69 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 Date 70 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 Date 71 模拟拟量输输入转换为转换为 工程值值举例 上图从上图从Network Network 1 1到到Network Network 4 4是将变量登记表上的整型是将变量登记表上的整型 输入（输入（INTINT）先转换成双整型（先转换成双整型（DINTDINT）数据，再转换数据，再转换 成实型数据（成实型数据（REALREAL）。）。 Network Network 5 5是完成图是完成图7.17.1运算公式中的（运算公式中的（PIWxPIWx LIMIT_LLIMIT_L）项的运算。项的运算。 从从Network 6Network 6到到Network 8,Network 8,，完成公式：完成公式： Ex =EEx =E 0 0 +(ACTUAL_H+(ACTUAL_HACTUAL_L) / ACTUAL_L) / (LIMIT_H (LIMIT_HLIMIT_L)(LIMIT_L)(PIWxPIWxLIMIT_L)LIMIT_L) 的运算，的运算，ExEx就是输出变量就是输出变量“ “ACTUAL_VALUE_R”ACTUAL_VALUE_R”。 当当OB1OB1调用调用FC FC 100100时，变量登记表中的输入和输出都会时，变量登记表中的输入和输出都会 有对应的具体的物理含义。有对应的具体的物理含义。 Date 72 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 PLCPLC 模拟量输出模板输出的物理信号，一般是标准的模拟量输出模板输出的物理信号，一般是标准的4 4 -20 -20 mama、0-10 0-10 v v、或或+/- +/- 10 10 v v等信号，这一信号可能是等信号，这一信号可能是 作为某一工程量的设定值，例如，我们希望给出某一电作为某一工程量的设定值，例如，我们希望给出某一电 动机的转速设定值（动机的转速设定值（rpmrpm）, ,或者某一温度设定值（或者某一温度设定值（ 0 0 C C） ，某一压力设定值（某一压力设定值（barbar）, ,因此，同上例子情况类同，因此，同上例子情况类同， 对使用模拟量输出模板时也要进行处理。其数学模型见对使用模拟量输出模板时也要进行处理。其数学模型见 下图：下图： Date 73 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 74 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 75 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 76 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 77 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 78 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 79 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 Date 80 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 图图7.67.6是是FC101FC101功能的程序细节（用梯形图语言表示）功能的