PLC原理及应用ppt课件.ppt

第1章可编程序控制器概论 1 1PLC的发展 分类及应用1 2结构和工作原理1 3技术性能指标1 4编程语言 多多省购物网 本章内容包括 lPLC的发展 分类及应用l结构及工作原理l主要技术性能指标l常用编程语言 返回本章首页 多多省购物网 1 1PLC的发展 分类及应用 1 1 1产生1 1 2发展1 1 3特点1 1 4分类1 1 5应用 返回本章首页 多多省购物网 1 1 1产生 可编程序逻辑控制器PLC产生于1969年 最初只具备逻辑控制 定时 计数等功能 主要是用来取代继电接触器控制 现在所说的可编程序控制器PC ProgrammableController 是1980年以来 美 日 德等国由先前的可编程序逻辑控制器PLC进一步发展而来 1985年 国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了如下规定 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统 专为工业环境下应用而设计 返回本节 多多省购物网 1 1 2发展 1 发展及现状2 发展趋势 1 与计算机联系密切 2 发展多样化 3 模块化 4 网络与通信能力增强 5 多样化与标准化 6 工业软件发展迅速 返回本节 多多省购物网 1 1 3特点 1 可靠性高2 功能强大3 简单方便 返回本节 多多省购物网 1 1 4分类 1 从结构上可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式 2 从规模上按PLC的输入输出点数可分为小型 中型和大型 返回本节 多多省购物网 1 1 5应用 1 工业1 开关量控制 如逻辑 定时 计数 顺序等 2 模拟量控制 部分PLC或功能模块具有PID控制功能 可实现过程控制 3 监控 用PLC可构成数据采集和处理的监控系统 4 建立工业网络 为适应复杂的控制任务且节省资源 可采用单级网络或多级分布式控制系统 2 其他行业可编程序控制器在其他行业的应用也日益广泛 在国防和民用 如建筑 环保 家用电器等 返回本节 多多省购物网 1 2结构和工作原理 2 2 1结构2 2 2工作原理 返回本章首页 多多省购物网 1 2 1结构 PLC专为工业场合设计 采用了典型的计算机结构 主要是由CPU 电源 存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成 图2 1为一典型PLC结构简图 图2 1结构简图 多多省购物网 1 中央处理单元 中央处理单元 CPU 一般由控制器 运算器和寄存器组成 这些电路都集成在一个芯片上 CPU的主要功能 1 从存储器中读取指令2 执行指令3 顺序取指令4 处理中断 多多省购物网 2 存储器 1 只读存储器2 随机存储器RAM 多多省购物网 3 输入输出单元 1 输入接口电路 2 输出接口电路 多多省购物网 通常PLC的输入类型可以是直流 交流和交直流 输入电路的电源可由外部供给 有的也可由PLC内部提供 图2 2和图2 3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图 采用的是外接电源 图2 2描述了一个输入点的接口电路 其输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连 当行程开关闭合时 输入电路和一次电路接通 上面的发光管用于对外显示 同时光耦合器中的发光管使三极管导通 信号进入内部电路 此输入点对应的位由0变为1 即输入映像寄存器的对应位由0变为1 多多省购物网 图2 2直流输入电路图 多多省购物网 图2 3交流输入电路图 返回本节 多多省购物网 1 2 2工作原理 1 循环扫描PLC采用循环扫描工作方式 这个工作过程一般包括五个阶段 内部处理 与编程器等的通信处理 输入扫描 用户程序执行 输出处理 其工作过程如图2 4所示 图2 4中当PLC方式开关置于RUN 运行 时 执行所有阶段 当方式开关置于STOP 停止 时 不执行后3个阶段 此时可进行通信处理 如对PLC联机或离线编程 多多省购物网 图2 4工作原理图 多多省购物网 可编程序控制器的输入处理 执行用户程序和输出处理过程的原理如图2 5所示 PLC执行的五个阶段 称为一个扫描周期 PLC完成一个周期后 又重新执行上述过程 扫描周而复始地进行 多多省购物网 图2 5程序执行原理图 多多省购物网 2 与计算机的异同 相同点 1 基本结构相同 2 程序执行原理相同不同点 两者的不同点主要体现在工作方式上 多多省购物网 3 与继电接触器的异同 相同点 图形结构和逻辑关系相同 不同点 1 实现原理不同 2 工作方式不同 返回本节 多多省购物网 1 3技术性能指标 1 外形尺寸2 输入输出点数3 机器字长4 速度5 指令系统6 存储器容量7 扩展性8 通信功能 返回本章首页 多多省购物网 1 4编程语言 1 梯形图2 语句表3 逻辑符号图4 高级语言 返回本章首页 多多省购物网 第3章基本指令 3 1位操作类指令3 2运算指令3 3其他数据处理指令3 4表功能指令3 5转换指令 多多省购物网 第2章S7 200可编程序控制器 2 1S系列PLC发展概述2 2S7 200PLC系统组成2 3编程元件及程序知识2 4相关设备2 5工业软件 多多省购物网 本章学习目的 本章以西门子公司生产的S7 200系列小型可编程序控制器为例 介绍具体型号的PLC 内容包括 lS系列PLC发展概述lS7 200可编程序控制器的系统组成l编程元件及程序知识l相关设备l常用工业软件 返回本章首页 多多省购物网 2 1S系列PLC发展概述 德国的西门子 SIEMENS 公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商 生产的SIMATIC可编程序控制器在欧洲处于领先地位 其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的SIMATICS3系列的控制系统 在1979年 微处理器技术被应用到可编程序控制器中 产生了SIMATICS5系列 取代了S3系列 之后在20世纪末又推出了S7系列产品 最新的SIMATIC产品为SIMATICS7 M7和C7等几大系列 返回本章首页 多多省购物网 2 2S7 200PLC系统组成 3 2 1系统基本构成3 2 2主机结构3 2 3扫描周期及工作方式3 2 4输入输出扩展3 2 5主机性能指标 返回本章首页 多多省购物网 从CPU模块的功能来看 SIMATICS7 200系列小型可编程序控制器发展至今 大致经历了两代 第一代产品其CPU模块为CPU21X 主机都可进行扩展 它具有四种不同结构配置的CPU单元 CPU212 CPU214 CPU215和CPU216 对第一代PLC产品不再作具体介绍 第二代产品其CPU模块为CPU22X 是在21世纪初投放市场的 速度快 具有较强的通信能力 它具有四种不同结构配置的CPU单元 CPU221 CPU222 CPU224和CPU226 除CPU221之外 其他都可加扩展模块 多多省购物网 2 2 1系统基本构成 SIMATICS7 200系统由硬件和工业软件两大部分构成 如图3 1所示 图3 1S7 200PLC系统组成 多多省购物网 系统基本构成1 硬件 1 基本单元 2 扩展单元 3 特殊功能模块 4 相关设备2 工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序 文档及其规则的总和 它主要由标准工具 工程工具 运行软件和人机接口等几大类构成 返回本节 多多省购物网 2 2 2主机结构 1 各CPU介绍及I O系统 1 主机外形SIMATICS7 200系统CPU22X系列PLC主机 CPU模块 的外形如图3 2所示 图3 2S7 200主机外形 多多省购物网 2 基本结构特点 输出信号类型电源输出基本I O存储安全高速反应模拟电位器实时时钟输入输出可扩展性 多多省购物网 4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型 具有不同电源电压和控制电压 各类型的型号如表3 1所示 表3 1CPU型号 多多省购物网 SIMATICS7 200系统CPU22X系列PLC主机及I O特性如表3 2所示 表3 2主机及I O特性 多多省购物网 2 存储系统 1 存储系统 2 存储器及使用 3 存储安全 多多省购物网 图3 3存储系统 多多省购物网 表3 3存储容量 多多省购物网 2 存储器及使用上装和下装用户程序定义存储器保持范围用程序永久保存数据存储器卡的使用 多多省购物网 3 存储安全1 主机CPU模块内部配备的EEPROM 上装程序时 可自动装入并永久保存用户程序 数据和CPU的组态数据 2 用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到EEPROM存储器 3 主机CPU提供一个超级电容器 可使RAM中的程序和数据在断电后保持几天之久 4 CPU提供一个可选的电池卡 可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时 继续为内部RAM存储器供电 以延长数据所存的时间 5 可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据 返回本节 多多省购物网 2 2 3扫描周期及工作方式 1 扫描周期2 工作方式3 改变CPU工作方式的方法 图3 4CPU的扫描周期 多多省购物网 1 扫描周期 1 输入处理 2 执行程序 3 处理通信请求 4 执行CPU自诊断测试 5 写数字输出 多多省购物网 2 工作方式 1 STOP方式 2 RUN方式 多多省购物网 3 改变CPU工作方式的方法 1 用PLC上的方式开关来手动切换 方式开关有3个挡位 2 用STEP7 Micro Win32编程软件 应首先把主机的方式开关置于TERM或RUN位置 然后在此软件平台用鼠标单击STOP和RUN方式按钮即可 3 在用户程序中用指令由RUN方式转换到STOP方式 前提是程序逻辑允许中断程序的执行 返回本节 多多省购物网 2 2 4输入输出扩展 1 设备连接2 最大I O配置的预算3 输入输出及CPU组态 多多省购物网 1 设备连接 图3 5I O扩展示意图 多多省购物网 2 最大I O配置的预算 1 映像寄存器数量 2 电流提供 3 模块电流 4 电流预算规则 多多省购物网 2 电流提供各CPU所能提供的最大5VDC电流如表3 4所示 多多省购物网 3 模块电流CPU22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表3 5所示 多多省购物网 3 输入输出及CPU组态 1 I O点数扩展和编址 2 设置输入滤波 3 设置脉冲捕捉 4 输出表配置 5 定义存储器保持范围 多多省购物网 例如 某一控制系统选用CPU224 系统所需的输入输出点数各为 数字量输入24点 数字量输出20点 模拟量输入6点 模拟量输出2点 本系统可有多种不同模块的选取组合 表3 6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况 多多省购物网 若按表3 6的扩展方式 各模块在I O链中的位置排列方式也可以有多种 图3 6所示为其中的一种模块连接形式 图3 6扩展连接图 多多省购物网 S7 200CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能 它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲 并将其保持到主机读到这个信号 但前提是只有通过滤波器后 脉冲捕捉才有效 此外 在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲 则只有第一个脉冲可以被捕捉到 几种情况下的脉冲捕捉波形如图3 7所示 图3 7脉冲捕捉波形图 多多省购物网 表3 722X主机主要技术指标 返回本节 多多省购物网 2 2 5主机性能指标 S7 20022X各主机的主要技术性能指标如下表3 7所示 返回本节 多多省购物网 2 3编程元件及程序知识 3 3 1编程元件及寻址3 3 2指令系统3 3 3编程语言3 3 4程序结构 返回本章首页 多多省购物网 2 3 1编程元件及寻址 1 数据类型2 直接寻址方式3 间接寻址方式 多多省购物网 1 数据类型 1 数据类型及范围SIMATICS7 200系列PLC数据类型可以是布尔型 整型和实型 浮点数 实数采用32位单精度数来表示 其数值有较大的表示范围 正数为 1 175495E 38 3 402823E 38 负数为 1 175495E 38 3 402823E 38 不同长度的整数所表示的数值范如表3 8所示 多多省购物网 2 常数在编程中经常会使用常数 常数数据长度可为字节 字和双字 在机器内部的数据都以二进制存储 但常数的书写可以用二进制 十进制 十六进制 ASCII码或浮点数 实数 等多种形式 几种常数形式分别如表3 9所示 多多省购物网 2 直接寻址方式 1 编址形式按位寻址的格式为 Ax y存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件 由于元件数量很少 所以不用指出元件所在存储区域的字节 而是直接指出它的编号 其寻址格式为 Ay数据寻址格式为 ATx 多多省购物网 2 各元件介绍输入继电器 I 输出继电器 Q 通用辅助继电器 M 特殊标志继电器 SM 变量存储器 V 局部变量存储器 L 顺序控制继电器 S 多多省购物网 定时器 T 计数器 C 模拟量输入映像寄存器 AI 模拟量输出映像寄存器 AQ 高速计数器 HC 累加器 AC 多多省购物网 S7 200将编程元件统一归为存储器单元 存储单元按字节进行编址 无论所寻址的是何种数据类型 通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址 每个单元都有惟一的地址 地址用名称和编号两部分组成 元件名称 区域地址符号 如表3 10所示 多多省购物网 按位寻址的格式为 Ax y必须指定元件名称 字节地址和位号 如图3 8所示 图3 8中MSB表示最高位 LSB表示最低位 图3 8位寻址格式 多多省购物网 3 间接寻址方式 间接寻址方式是 数据存放在存储器或寄存器中 在指令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址 存储单元地址的地址又称为地址指针 这种间接寻址方式与计算机的间接寻址方式相同 间接寻址在处理内存连续地址中的数据时非常方便 而且可以缩短程序所生成的代码的长度 使编程更加灵活 用间接寻址方式存取数据需要作的工作有3种 建立指针 间接存取和修改指针 多多省购物网 1 建立指针 建立指针必须用双字传送指令 MOVD 将存储器所要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器 装入的是地址而不是数据本身 格式如下 例 MOVD VB200 VD302MOVD MB10 AC2MOVD C2 LD14注意 建立指针用MOVD指令 多多省购物网 2 间接存取 指令中在操作数的前面加 表示该操作数为一个指针 下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法 MOVD VB200 AC0MOVW AC0 AC1若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示执行过程如下 多多省购物网 多多省购物网 3 修改指针 下面的两条指令可以修改指针的用法 INCDAC0INCDAC0MOVW AC0 AC1 返回本节 多多省购物网 2 3 2指令系统 S7 200系列PLC主机中有两类基本指令集 SIMATIC指令集和IEC1131 3指令集 程序员可以任选一种 提供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务 SIMATIC指令集 是为S7 200系列PLC设计的 本指令通常执行时间短 而且可以用LAD STL和FBD三种编程语言 IEC1131 3指令集是不同PLC厂家的指令标准 它不能使用STL编程语言 返回本节 多多省购物网 2 3 3编程语言 1 语句表2 梯形图3 功能块图4 其他编程语言 多多省购物网 1 语句表 语句表 STL 语言类似于计算机的汇编语言 特别适合于来自计算机领域的工程人员 用指令助记符创建用户程序 属于面向机器硬件的语言 STEP7Micro Win32的语句表如图3 9所示 图3 9语句表举例 多多省购物网 2 梯形图 图3 10梯形图举例 多多省购物网 3 功能块图 功能块图 FBD 的图形结构与数字电子电路的结构极为相似 如下图3 11所示 多多省购物网 4 其他编程语言 SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中型PLC提供了许多高级编程工具 以下简要其中的几种 1 S7 SLC和M7 ProC C 2 S7 GRAPH 3 S7 HiGraph 4 CFC 多多省购物网 1 S7 SLC和M7 ProC C 图3 12SLC语言 S7 SLC的语言与PASCAL非常相似 如图3 12所示 多多省购物网 2 S7 GRAPH 图3 13顺序流程图 多多省购物网 3 S7 HiGraph 它借助于状态图来描述异步过程 用于装置和过程 以及可能的转移状态的图形描述 本工具可基于系统框图和流程图直接进行编程 程序结构和过程清晰 S7 HiGraph如图3 14所示 多多省购物网 图3 14状态图 多多省购物网 4 CFC CFC 连续功能图 是在原来的CSF 控制系统流程图 的基础上发展起来的 它通过绘制过程控制流程图 将各程序块在版面上布置 然后将它们相互连接即可 控制系统流程图如图3 15所示 返回本节 多多省购物网 图3 15连续功能图 多多省购物网 2 3 4程序结构 1 用户程序 1 主程序 2 子程序 3 中断处理程序2 数据块3 参数块 多多省购物网 如果编程使用的是手编器 主程序应安排到程序的最前面 其他部分的位置安排没有严格的顺序 但习惯上把子程序安排在中断程序的前面 如图3 16所示 图3 16程序结构 返回本节 多多省购物网 2 4相关设备 3 4 1手编器3 4 2计算机3 4 3人机界面3 4 4特殊功能模块 返回本章首页 多多省购物网 2 4 1手编器 工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中 手编器曾是主要编程设备 后来出现了图形输入设备 又出现了计算机编程软件 通过通信设备 使PLC和计算机相连 用编程软件可直接在计算机上编程 由于计算机的显示器屏幕较大 对程序的编制和修更加方便高效 但即使是现在 手编器的使用仍十分广泛 特别是用小型和微型PLC实现的小规模系统 返回本节 多多省购物网 2 4 2计算机 计算机包括个人计算机和工业计算机 在可编程序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重要的作用 几乎PLC系统从工程项目开发 编程 调试到系统的运行和维护 计算机越来越成了不可缺少的工具 返回本节 多多省购物网 2 4 3人机界面 1 构造特点文本显示区 可显示两行信息 每行20个字符 的液晶显示LCD 按键 共有9个键 通信 通过TD CPU电缆 通用RS232接口 可以提供可编程序控制器与TD200的通信 同时可以提供TD的电源 而不必再另接电源 电源 如果不用TD CPU通信电缆 可以通过面板右侧的电源接口连接外部电源 多多省购物网 2 主要功能可以显示从CPU主机读出的信息 如读取指令 数据 当前值及状态 可以调整运行中选定的程序变量 可以提供对输入输出点的强制功能 可以为实时时钟设置日期和时间 支持多种语言形式的菜单和提示并支持中文 返回本节 多多省购物网 2 4 4特殊功能模块 1 数字量扩展模块2 模拟量扩展模块3 热电偶 热电阻模块4 通信扩展模块5 现场设备接口模块 多多省购物网 1 数字量扩展模块数字量扩展模块主要有 EM221数字量输入模块 24V 8输入 EM222数字量输出模块 24V 8输出 EM223数字量混合模块 24V 2 模拟量扩展模块模拟量扩展模块主要有 EM231 4模拟输入点 2W 12位 EM232 2模拟输出点 2W 12位 EM235 4模拟输入点 1模拟量输出点 2W 12位 3 热电偶 热电阻模块EM231为1 8W 15位 模拟量输入 多多省购物网 4 通信扩展模块EM277PROFIBUS DP模块用于PLC现场总线通信连接 波特率可从9600 12M波特 5 现场设备接口模块CP243 2通信处理器是AS I主站连接部件 专门用于S7 200CPU22x 连接的同时显著增加了S7 200可利用的I O点数 返回本节 多多省购物网 2 5工业软件 3 5 1应用和特点3 5 2工业软件的类型 返回本章首页 多多省购物网 2 5 1应用和特点 1 应用它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使用的功能 硬件和通信的规划 配置和参数的赋值 用户编程 文件编制 系统测试 起动 服务 过程控制 归档 多多省购物网 2 特点采用多种标准共享数据管理工具系统集成化开放化的系统可重用的程序段集成的诊断功能 返回本节 多多省购物网 2 5 2工业软件的类型 1 标准工具标准工具是SIMATICS7 M7 C7自动化系统进行编程的基础 SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表3 12所示 多多省购物网 2 工程工具工程工具主要包括 编程员用的高级语言 技术专家用的图形语言 诊断 仿真 远程维护和工厂文件编制等用的辅助软件 多多省购物网 3 运行软件运行软件种类很多 以下是几个常用的运行软件 1 SIMATICS7的控制 例如 标准控制 模块化和模糊控制系列软件 2 将自动化系统连接到Windows应用程序的程序接口工具 3 SIMATICM7的实时操作系统 多多省购物网 4 人机接口人机接口包括 操作员面板和系统组态用的软件 如Protool和Protool Life等 用于过程诊断的可选软件包ProAgent Windows95 NT用的高性能可视化工具系统WinCC 返回本节 多多省购物网 本章学习目的 l位操作类指令 主要是位操作及运算指令 与时也包含与位操作密切相关的定时器和计数器指令等 l运算指令 包括常用的算术运算和逻辑运算指令 l其他数据处理类 包括数据的传送 移位 填充和交换等指令 l表功能指令 包括对表的存取和查找指令 l转换指令 包括数据类型转换 码转换和字符转换指令 返回本章首页 多多省购物网 3 1位操作类指令 3 1 1指令使用概述3 1 2基本逻辑指令3 1 3复杂逻辑指令3 1 4定时器指令3 1 5计数器指令3 1 6比较 返回本章首页 多多省购物网 3 1 1指令使用概述 1 主机的有效编程范围存储器的存储容量及各编程元件的有效编程范围如右表4 1所示 多多省购物网 许多指令中含有操作数 操作数的有效编址范围如表4 2所示 多多省购物网 1 指令例整数加法 I 整数加法指令 使能输入有效时 将两个单字长 16位 的符号整数IN1和IN2相加 产生一个16位整数结果输出 OUT 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 指令盒的执行结果 IN1 IN2 OUT在STL中 执行结果 IN1 OUT OUTIN1和IN2的寻址范围 VW IW QW MW SW SMW LW AIW T C AC VD AC LD和常数 OUT的寻址范围 VW IW QW MW SW SMW LW T C AC VD AC和 LD 多多省购物网 本指令影响的特殊存储器位 SM1 0 零 SM1 1 溢出 SM1 2 负 使能流输出ENO断开的出错条件 SM1 1 溢出 SM4 3 运行时间 0006 间接寻址 指令格式 IIN1 OUT 多多省购物网 例 IVW0 VW4本指令在梯形图和语句表中的编程如图4 1所示 图4 1整数加法 多多省购物网 3 梯形图的基本绘制规则 1 Network 2 能流 使能 3 编程顺序 4 编号分配 5 内 外触点的配合 6 触点的使用次数 7 线圈的使用次数 8 线圈的连接 返回本节 多多省购物网 3 1 2基本逻辑指令 基本逻辑指令在语句表语言中是指对位存储单元的简单逻辑运算 在梯形图中是指对触点的简单连接和对标准线圈的输出 一般来说 语句表语言更适合于熟悉可编程序控制器和逻辑编程方面有经验的编程人员 用这种语言可以编写出用梯形图或功能框图无法实现的程序 选择语句表时进行位运算要考虑主机的内部存储结构 多多省购物网 可编程序控制器中的堆栈与计算机中的堆栈结构相同 堆栈是一组能够存储和取出数据的暂时存储单元 堆栈的存取特点是 后进先出 S7 200可编程序控制器的主机逻辑堆栈结构如表4 3所示 多多省购物网 1 标准触点指令 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 多多省购物网 在语句表中 LD LDN A AN O ON NOT这几条指令的执行对逻辑堆栈的影响分别如表4 4 表4 5其后的说明 多多省购物网 表4 5指令AI0 2的执行 多多省购物网 程序实例 本程序段用以介绍标准触点指令在梯形图 语句表和功能块图3种语言编程中的应用 仔细比较不同编程工具的区别与联系 其梯形图和语句表程序结构如图4 2所示 图4 2标准触点LAD和STL例 多多省购物网 本程序对应的功能框图如图4 3所示 在功能框图中 常闭触点的装入和串并联用指令盒的对应输入信号端加圆圈来表示 程序执行的时序图如图4 4所示 图4 3标准触点FBD例 2 正负跳变指令 多多省购物网 图4 4时序图 多多省购物网 负跳变触点检测到脉冲的每一次负跳变后 产生一个微分脉冲 指令格式 ED 无操作数 应用举例 图4 5是跳变指令的程序片断 图4 6是图4 5指令执行的时序 多多省购物网 图4 5跳变应用 多多省购物网 图4 6时序 多多省购物网 1 S 置位指令 2 R 复位指令置位即置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 各操作数类型及范围如表4 6所示 3 置位和复位指令 多多省购物网 1 S 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 Sbit N例 SQ0 0 1 多多省购物网 2 R 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 Rbit N例 RQ0 2 3应用举例 图4 7为置位和复位指令应用程序片断 多多省购物网 图4 7置位复位 多多省购物网 本程序对应的时序图如图4 8所示 图4 8时序图 多多省购物网 4 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 多多省购物网 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 LDIbit例 LDII0 2注意 bit只能是I类型 多多省购物网 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 Ibit例 IQ0 2注意 bit只能是Q类型 多多省购物网 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 SIbit N例 SIQ0 0 2注意 bit只能是Q类型 SI和RI指令的操作数类型及范围如表4 7所示 多多省购物网 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 RIbit N例 RIQ0 0 1应用举例 图4 9为立即指令应用中的一段程序 图4 10是程序对应的时序图 多多省购物网 图4 9立即指令程序 多多省购物网 图4 10时序图 返回本节 多多省购物网 3 1 3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 多多省购物网 1 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 在语句表中指令ALD执行情况如表4 8所示 多多省购物网 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 在语句表中指令OLD执行情况如表4 9所示 2 栈装载或指令 多多省购物网 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 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 在语句表中指令LPS执行情况如下表4 10所示 3 逻辑推入栈指令 多多省购物网 4 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 在语句表中指令LPP执行情况如下表4 11所示 多多省购物网 5 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 在语句表中指令LRD执行情况如表4 12所示 多多省购物网 6 装入堆栈指令 LDS 装入堆栈指令 本指令编程时较少使用 指令格式 LDSn n为0 8的整数 例 LDS4指令LDS4在语句表中执行情况如下表4 13所示 多多省购物网 应用举例 图4 11是复杂逻辑指令在实际应用中的一段程序的梯形图 图4 11复杂逻辑指令的应用 返回本节 多多省购物网 3 1 4定时器指令 系统提供3种定时指令 TON TONR和TOF 精度等级 S7 200定时器的精度 时间增量 时间单位 分辨率 有3个等级 1ms 10ms和100ms 精度等级和定时器号关系如表4 14所示 多多省购物网 指令操作数 1 编号 2 预设值PT 3 使能输入 只对LAD和FBD 多多省购物网 1 接通延时定时器 TON 接通延时定时器指令 用于单一间隔的定时 上电周期或首次扫描 定时器位OFF 当前值为0 使能输入接通时 定时器位为OFF 当前值从0开始计数时间 当前值达到预设值时 定时器位ON 当前值连续计数到32767 使能输入断开 定时器自动复位 即定时器位OFF 当前值为0 指令格式 TONTxxx PT例 TONT120 8 多多省购物网 2 有记忆接通延时定时器 TONR 有记忆接通延时定时器指令 用于对许多间隔的累计定时 上电周期或首次扫描 定时器位OFF 当前值保持 使能输入接通时 定时器位为OFF 当前值从0开始计数时间 使能输入断开 定时器位和当前值保持最后状态 使能输入再次接通时 当前值从上次的保持值继续计数 当累计当前值达到预设值时 定时器位ON 当前值连续计数到32767 TONR定时器只能用复位指令进行复位操作 指令格式 TONRTxxx PT例 TONRT20 63 多多省购物网 3 断开延时定时器 TOF 断开延时定时器指令 用于断开后的单一间隔定时 上电周期或首次扫描 定时器位OFF 当前值为0 使能输入接通时 定时器位为ON 当前值为0 当使能输入由接通到断开时 定时器开始计数 当前值达到预设值时 定时器位OFF 当前值等于预设值 停止计数 TOF复位后 如果使能输入再有从ON到OFF的负跳变 则可实现再次启动 指令格式 TOFTxxx PT例 TOFT35 6 多多省购物网 4 应用举例 例1 图4 12是介绍3种定时器的工作特性的程序片断 其中T35为通电延时定时器 T2为有记忆通电延时定时器 T36为断电延时定时器 多多省购物网 图4 12定时器特性 多多省购物网 本梯形图程序中输入输出执行时序关系如图4 13所示 图4 13定时器时序 多多省购物网 例2 用TON构造各种类型的时间继电器触点 有的厂商的PLC只有TON定时器 因此 在这种情况下可以利用TON来构造断电延时型的各种触点 图4 14是用TON构造TOF作用的触点 其时序图与TOF的时序完全相同 图4 15用通电延时定时器与输出继电器组成带瞬动触点的定时器 图4 16是利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用 本程序实现的功能是 用输入端I0 0控制输出端Q0 0 当I0 0接通后 过3个时间单位Q0 0端输出接通 当I0 0断开后 过6个时间单位Q0 0断开 多多省购物网 图4 14定时器应用 多多省购物网 图4 14定时器应用 多多省购物网 图4 15定时器应用 多多省购物网 图4 16定时器应用 返回本节 多多省购物网 3 1 5计数器指令 1 概述2 增计数器3 增减计数器4 减计数器5 应用举例 多多省购物网 1 概述 计数器用来累计输入脉冲的次数 计数器也是由集成电路构成 是应用非常广泛的编程元件 经常用来对产品进行计数 计数器指令有3种 增计数CTU 增减计数CTUD和减计数CTD 指令操作数有4方面 编号 预设值 脉冲输入和复位输入 多多省购物网 图4 18电机顺序起动 多多省购物网 2 增计数器 CTU 增计数器指令 首次扫描 定时器位OFF 当前值为0 脉冲输入的每个上升沿 计数器计数1次 当前值增加1个单位 当前值达到预设值时 计数器位ON 当前值继续计数到32767停止计数 复位输入有效或执行复位指令 计数器自动复位 即计数器位OFF 当前值为0 指令格式 CTUCxxx PV例 CTUC20 3程序实例 图4 19为增计数器的程序片断和时序图 多多省购物网 多多省购物网 图4 19增计数程序及时序 多多省购物网 3 增减计数器 CTUD 增减计数器指令 有两个脉冲输入端 CU输入端用于递增计数 CD输入端用于递减计数 指令格式 CTUDCxxx PV例 CTUDC30 5程序实例 如图4 20所示为增减计数器的程序片断和时序图 多多省购物网 图4 20增减计数程序及时序 多多省购物网 4 减计数器 CTD 增减计数器指令 脉冲输入端CD用于递减计数 首次扫描 定时器位OFF 当前值为等于预设值PV 计数器检测到CD输入的每个上升沿时 计数器当前值减小1个单位 当前值减到0时 计数器位ON 复位输入有效或执行复位指令 计数器自动复位 即计数器位OFF 当前值复位为预设值 而不是0 指令格式 CTDCxxx PV例 CTDC40 4程序实例 图4 21为减计数器的程序片断和时序图 多多省购物网 多多省购物网 图4 21减计数程序及时序 多多省购物网 5 应用举例 1 循环计数 以上三种类型的计数器如果在使用时 将计数器位的常开触点作为复位输入信号 则可以实现循环计数 2 用计数器和定时器配合增加延时时间 如图4 22所示 试分析以下程序中实际延时为多长时间 多多省购物网 多多省购物网 图4 22计数器应用例 返回本节 多多省购物网 3 1 6比较 1 字节比较2 整数比较3 双字整数比较4 实数比较5 应用举例 多多省购物网 1 字节比较 字节比较用于比较两个字节型整数值IN1和IN2的大小 字节比较是无符号的 比较式可以是LDB AB或OB后直接加比较运算符构成 如 LDB AB OB 等 整数IN1和IN2的寻址范围 VB IB QB MB SB SMB LB VD AC LD和常数 指令格式例 LDB VB10 VB12ABMB0 MB1OB AC1 116 多多省购物网 2 整数比较 整数比较用于比较两个一字长整数值IN1和IN2的大小 整数比较是有符号的 整数范围为16 8000和16 7FFF之间 比较式可以是LDW AW或OW后直接加比较运算符构成 如 LDW AW OW 等 整数IN1和IN2的寻址范围 VW IW QW MW SW SMW LW AIW T C AC VD AC LD和常数 指令格式例 LDW VW10 VW12AWMW0 MW4OW AC2 1160 多多省购物网 3 双字整数比较 双字整数比较用于比较两个双字长整数值IN1和IN2的大小 双字整数比较是有符号的 双字整数范围为16 80000000和16 7FFFFFFF之间 指令格式例 LDD VD10 VD14ADMD0 MD8OD HC0 AC0 多多省购物网 4 实数比较 实数比较用于比较两个双字长实数值IN1和IN2的大小 实数比较是有符号的 负实数范围为 1 175495E 38和 3 402823E 38 正实数范围为 1 175495E 38和 3 402823E 38 比较式可以是LDR AR或OR后直接加比较运算符构成 指令格式例 LDR VD10 VD18ARMD0 MD12OR AC1 VD100 多多省购物网 5 应用举例 控制要求 一自动仓库存放某种货物 最多6000箱 需对所存的货物进出计数 货物多于1000箱 灯L1亮 货物多于5000箱 灯L2亮 其中 L1和L2分别受Q0 0和Q0 1控制 数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中 本控制系统的程序如图4 23所示 程序执行时序如图4 24所示 多多省购物网 图4 23程序举例 多多省购物网 图4 24时序图 返回本节 多多省购物网 3 2运算指令 4 2 1加法4 2 2减法4 2 3乘法4 2 4除法4 2 5数学函数指令4 2 6增减4 2 7逻辑运算 返回本章首页 多多省购物网 3 2 1加法 1 整数加法 I 整数加法指令 使能输入有效时 将两个单字长 16位 的符号整数IN1和IN2相加 产生一个16位整数结果OUT 多多省购物网 图4 25整数加法例 多多省购物网 2 双整数加法 D 双整数加法指令 使能输入有效时 将两个双字长 32位 的符号双整数IN1和IN2相加 产生一个32位双整数结果OUT 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 IN1 IN2 OUT 在STL中 执行结果 IN1 OUT OUT OUT的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD AC VD AC LD 指令格式 DIN1 OUT例 DVD0 VD4 多多省购物网 R 实数加法指令 使能输入有效时 将两个双字长 32位 的实数IN1和IN2相加 产生一个32位实数结果OUT 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 IN1 IN2 OUT OUT的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD AC VD AC LD 本指令影响的特殊存储器位 SM1 0 零 SM1 1 溢出 SM1 2 负 返回本节 多多省购物网 3 2 2减法 减法指令是对有符号数进行相减操作 包括 整数减法 双整数减法和实数减法 这三种减法指令与所对应的加法指令除运算法则不同之外 其他方面基本相同 多多省购物网 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 IN1 IN2 OUT 在STL中 执行结果 OUT IN2 OUT 指令格式 IIN2 OUT 整数减法 DIN2 OUT 双整数减法 RIN2 OUT 实数减法 例 IAC0 VW4 返回本节 多多省购物网 3 2 3乘法 I 整数乘法指令 使能输入有效时 将两个单字长 16位 的符号整数IN1和IN2相乘 产生一个16位整数结果OUT 指令格式 IIN1 OUT例 IVW0 AC0 1 整数乘法 多多省购物网 2 完全整数乘法 MUL 完全整数乘法指令 使能输入有效时 将两个单字长 16位 的符号整数IN1和IN2相乘 产生一个32位双整数结果OUT 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 IN1 IN2 OUT OUT的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD AC VD AC LD 本指令影响的特殊存储器位 SM1 0 零 SM1 1 溢出 SM1 2 负 SM1 3 被0除 指令格式 MULIN1 OUT例 MULAC0 VD10 多多省购物网 3 双整数乘法 D 双整数乘法指令 使能输入有效时 将两个双字长 32位 的符号整数IN1和IN2相乘 产生一个32位双整数结果OUT 在STL中 执行结果 IN1 OUT OUT IN1和IN2的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD HC AC VD AC LD和常数 OUT的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD AC VD AC LD 本指令影响的特殊存储器位 SM1 0 零 SM1 1 溢出 SM1 2 负 SM1 3 被0除 指令格式 DIN1 OUT例 DVD0 AC0 多多省购物网 4 实数乘法 R 实数乘法指令 使能输入有效时 将两个双字长 32位 的实数IN1和IN2相乘 产生一个32位实数结果OUT 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 IN1 IN2 OUT 在STL中 执行结果 IN1 OUT OUT IN1和IN2的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD AC VD AC LD和常数 OUT的寻址范围 VD ID QD MD SD SMD LD AC VD AC LD 本指令影响的特殊存储器位 SM1 0 零 SM1 1 溢出 SM1 2 负 SM1 3 被0除 指令格式 RIN1 OUT例 RVD0 AC0 返回本节 多多省购物网 3 2 4除法 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 IN1 IN2 OUT 在STL中 执行结果 OUT IN2 OUT 指令格式 IIN2 OUT 整数除法 DIVIN2 OUT 整数完全除法 DIN2 OUT 双整数除法 RIN2 OUT 实数除法 多多省购物网 例 DIVVW10 VD100 IVW20 VW200两条指令的编程及执行情况比较如图4 26所示 图4 26除法指令应用 多多省购物网 对于除法指令 对于完全除法指令 返回本节 多多省购物网 3 2 5数学函数指令 1 平方根2 自然对数3 指数4 正弦 余弦 正切 多多省购物网 1 平方根 SQRT 平方根指令 把一个双字长 32位 的实数IN开平方 得到32位的实数结果 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 SQRT IN OUT 在STL中 执行结果 SQRT IN OUT 本指令影响的特殊存储器位 SM1 0 零 SM1 1 溢出和非法值 SM1 2 负 使能流输出ENO断开的出错条件 SM1 1 溢出 SM4 3 运行时间 0006 间接寻址 指令格式 SQRTIN OUT例 SQRTVD0 AC0 多多省购物网 2 自然对数 LN 自然对数指令 将一个双字长 32位 的实数IN取自然对数 得到32位的实数结果 应用实例 求以10为底的50 存于VD0 的常用对数 结果放到AC0 本运算程序如图4 27所示 图4 27自然对数的应用 多多省购物网 3 指数 EXP 指数指令 将一个双字长 32位 的实数IN取以e为底的指数 得到32位的实数结果OUT 在LAD和FBD中 以指令盒形式编程 执行结果 EXP IN OUT 在STL中 执行结果 EXP IN OUT 指令格式 EXPIN OUT例 EXPVD0 AC0 多多省购物网 4 正弦 余弦 正切 SIN COS TAN 即正弦 余弦 正切指令 将一个双字长 32位 的实数弧度值IN分别取正弦 余弦 正切 各得到32位的实数结果 如果已知输入值为角度 要先将角度值转化为弧度值 方法 使用 R MUL R指令用角度值乘以 180 即可 多多省购物网 例 TANVD0 AC0应用实例 求COS160o的值 如图4 28所示 图4 28三角函数应用例 返回本节 多多省购物网 3 2 6增减 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