PLC精品课件6第三章.ppt

第七章S7 200系列PLC基本指令及应用技术 第一节编程语言介绍第二节触点线圈类指令第三节堆栈指令第四节定时器 计数器指令及应用第五节S7 200系列PLC基本指令工程实例第六节梯形图程序的经验设计法第七节编程注意事项及编程技巧 一 内部编程元件 编程元件概念PLC中的每一个I O 内部存储元单元 定时器和计数器都称为内部编程元件 编程元件是PLC内部具有一定功能的器件 它们是由电子线路 寄存器及存储单元等组成的 为了将这种元器件与传统电气控制电路中的继电器区别 把它们称为编程元件 其特点是 触点 动合触点和动断触点 可以无限使用 寿命长 编程时只要记住编程元件的地址即可 编程元件的类别 第一节编程语言介绍 二 编程语言及程序结构 IEC1131 3指令集 支持完全数据检查梯形图 LAD 功能块图 FBD 不支持完全数据检查梯形图 LAD 功能块图 FBD 语句表 STL SIMATIC指令集 S7 200的指令集 梯形图 LAD 由触点 线圈或功能块组成 梯形图左边一条竖线称为左母线 右边一条称为右母线 在S7 200中省略 触点代表逻辑输入条件 线圈代表逻辑输出结果 功能块用来表示定时器 计数器或数学运算等附加指令 梯形图中编程元件的 动合 或 动断 其本质是PLC内部某一存储器数据 位 的状态 线圈代表CPU对存储器的写操作 连线代表指令处理的顺序关系 从左到右 从上到下 梯形图流向清楚 简单 直观 易懂 很适合电气工程人员使用 是第一用户语言 PLC梯形图语言规则梯形图由多个梯级组成 每个线圈 或功能块 可构成一个梯级 每个梯级有多条支路 每个梯级代表一个逻辑方程 梯形图中的继电器 触点 线圈不是物理的 是PLC存储器中的位 1 ON 0 OFF 编程时常开 常闭接点可无限次引用 线圈输出只能是一次 能流 假想的电流 从左到右 从上到下 触点导通 能流 通过 触点断开 能流 不能通过 主要用来分析PLC的控制过程 用户程序的运算是根据PLC的输入 输出映象寄存器中的内容 逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用 PLC的内部继电器不能做控制用 只能存放逻辑控制的中间状态 输出线圈不能直接驱动现场的执行元件 通过I O模块上的功率器件来驱动 网络 触点和线圈构成的具有独立功能的电路 PLC梯形图执行过程说明执行顺序 从上到下 从左到右CPU运行扫描到触点符号时 到触点操作数指定的存储器位访问 即CPU对存储器的读操作 该位数据 状态 为1时 其对应的常开触点接通 其对应的常闭触点断开 可见常开触点和存储器的位的状态一致 常闭触点表示对存储器的位的状态取反 计算机读操作的次数不受限制 用户程序中 常开触点 常闭触点可以使用无数次 线圈表示输出结果 即CPU对存储器的赋值操作 线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为1时 能流 可以达到线圈 使线圈得电动作 CPU将线圈的操作数指定的存储器的位置位为1 逻辑运算结果为0 线圈不通电 存储器的位置0 即线圈代表CPU对存储器的写操作 语句表 STL 是利用助记符来表达PLC的各种控制功能的 类似于计算机的汇编语言 直观 易懂 简单 一般与梯形图语言配合使用 熟悉PLC和逻辑编程的有经验的程序员最适合使用语句表编程 但注意不同厂家的PLC语句表使用的助记符是不相同的 网络1LDI0 0OQ0 0ANT37 Q0 0TONT37 50网络2LDI0 2 Q0 1 语句表 STL 梯形图 LAD S7 200系列PLC的程序结构 S7 200系列PLC的程序由三部分组成 用户程序 数据块 参数块用户程序是必选项 可以管理其他块 用户程序由三个基本元素构成 程序结构图 主程序 主程序是程序的主体 每个项目都必须有并只能有一个主程序 在主程序中可以调用子程序和中断程序 主程序控制整个程序的执行 每次CPU扫描都要执行一次主程序 子程序 子程序是一个可选的指令集合 仅在被其他程序调用时才执行 同一子程序可在不同的地方被多次调用 使用子程序可以简化程序和减少扫描时间 中断程序 中断程序是指令的一个可选集合 中断程序不是被主程序调用 它们在中断事件发生时由PLC的操作系统调用 中断程序用来处理预先规定的中断事件 因为不能预知中断事件何时发生 因此不允许中断程序改写可能在其他程序中使用的存储器 主程序 子程序 可选 中断程序 可选 三 数据类型及指令格式 1 基本数据类型及长度 2 指令的格式 一条语句指令由一个操作码和一个操作数两部分组成 其格式为 操作码 也称助记符 定义指令要执行的功能 它告知CPU做什么 通常能表明指令性质的英文缩写来表示 如LD NOT AND MOVE等 操作数 为执行该操作所需的信息 它告诉CPU用什么去做 操作数位于PLC的存储器中 操作数通常由区域标识符 访问方式和操作数位置组成 用来表明数据区域中操作数的地址和性质 其格式为 区域标识符 指出该操作数存放在存储器哪个区域 用字母代表 访问方式 也称数据长度 指出操作数是按位 字节 字或双字访问的 访问反式用下列符号表示 位B 字节W 字 2个字节 D 双字 4个字节 PLC的物理存储器是以字节为单位的 因此存储单元规定以字节为单元 当操作数长度是字或双字时 标识符给出访问的是字或双字的最低字节单元号 但为表示字或双字的最低字节单元号是表示字或双字数据的最高有效字节 字节寻址 操作数位置 指明了操作数在此存储区的确切位置 用数字来指明 以字节为单位计数 位寻址 字寻址 MW20 MSB15 LSB0 87 MW21 高有效字节 低有效字节 除了上述的寻址方式外 对于其他的操作数的格式为 定时器寻址 双字寻址 MSB31 LSB0 87 1615 2423 VD103 VD100 VD101 VD102 各数据存储器的区域以及访问方式如下表 3 寻址方式 三种 立即寻址 直接寻址和间接寻址立即寻址指令直接给出操作数 一般为常数 如 3211216 42F INPUT 1 11223E 10 正数 1 328465E 10 负数 2 010111102 直接寻址指令直接给出操作数的地址 如 位寻址 ANDQ2 1字节寻址 ORBVB22 LB23字寻址 MOVWAC0 AQW2双字寻址 MOVDAC1 VD200 3 间接寻址指令给出了存放操作数地址的存储单元的地址 建立指针指针中存放存储器的某个地址 只能用V L AC1 AC2 AC3作为指针 AC0不能作为指针 如 MOVD VB200 AC1 使用指针来存取数据MOVW AC1 AC0 修改指针存取连续地址的存储单元中数据时 通过修改指针可以非常方便地存取数据 第二节触点线圈类指令 触点和线圈指令又分为 标准触点指令 立即触点指令 取反指令 正 负 跳变指令 标准线圈指令 立即线圈指令 置位 复位线圈指令 立即置位 复位线圈指令 电路块串 并联指令等 触点和线圈指令以位逻辑操作为主 在位逻辑指令中 除非有特殊说明 操作数的有效区域为 I Q M SM T C V S L且数据类型为BOOL 一 标准触点指令 bit bit bit bit bit bit 二 立即触点指令 触点中的 I 表示立即动合触点 I 表示立即动断触点 立即是为了加快输入 输出响应速度而设置的存取指令 它不受PLC循环扫描方式的影响 当用立即指令读取输入点的状态时 相应的输入映像寄存器中的值并未更新 当用立即指令访问输出点时 新值同时写到PLC的物流输出端和相应的输出映像寄存器 三 取反指令 NOT 四 正 负跳变指令 P N 触点指令举例 I0 0 I0 1 Q0 0 5 1与指令 I1 0 I1 1 Q4 0 5 2或非指令 5 3与非 立即指令 五线圈指令 标准输出线圈指令 立即输出线圈指令 置位 复位线圈指令 立即置位 立即复位线圈指令 线圈指令举例 5 1置位 复位指令 I0 0 I0 1 Q0 0 Q0 1 指令说明1 触点代表CPU对存储器的读操作 常开触点和存储器的位状态一致 常闭触点和存储器的位状态相反 用户程序中同一触点可使用无数次 2 线圈代表CPU对存储器的写操作 用户程序中 同一操作数的线圈只能使用一次 3 LD LDN LDI LDNI以及线圈指令使用说明LD LDN指令用于与输入公共母线 输入母线 相联的触点 也可与OLD ALD指令配合使用于分支回路的开头 线圈指令用于Q M SM T C V S 但不能用于I 输出端不带负载时 控制线圈应使用M或其它 尽可能不要使用Q 线圈指令可以并联使用任意次 但不能串联触点指令的操作数 I Q M SM T C V S 立即触点的操作数 只能I线圈的操作数 Q M SM T C V S 立即线圈的操作数 只能Q4 O ON A AN指令 单个触点并 串联 可连续使用若要并联连接两个以上触点的并联 串联回路时 须采用OLD ALD指令 5 若按正确次序编程 即输入 左重右轻 上重下轻 输出 上轻下重 可以反复使用 指令 否则就不能连续使用 指令 6 立即指令I Immediate 是为了提高PLC对输入 输出的响应速度而设置的 它不受PLC扫描周期的影响 允许对输入和输出点进行快速直接存取 当用立即指令读取输入点的状态时 对I进行操作 相应的输入映像寄存器中的值并未更新 当用立即指令访问输出点时 对Q进行操作 新值同时写到PLC的物理输出点和相应的输出映像寄存器 7 立即I O指令是直接访问物理输入输出点的 比一般指令访问输入输出映象寄存器占用CPU时间要长 因而不能盲目地使用立即指令 否则 会加长扫描周期时间 反而对系统造成不利影响 双线圈输出问题在梯形图中 线圈前边的触点代表输出的条件 线圈代表输出 在同一程序中 某个线圈的输出条件可以非常复杂 但却应是惟一且集中表达的 由PLC的操作系统引出的梯形图编绘法则规定 某个线圈在梯形图中只能出现一次 如果多次出现 则称为双线圈输出 且认定 程序中存在双线圈输出时 前边的输出无效 最后一次输出才是有效的 本事件的特例是 同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈 第三节堆栈指令 堆栈的概念 PLC的堆栈是一组存取数据的临时存储单元 是由堆栈位存储器组成的串联堆栈 逻辑堆栈的操作原则是 先进后出 后进先出 进栈时 数据 串联堆栈 进栈时 数据由栈顶压入 堆栈中原数据行被串行下移一位 在栈底 STRCK8 是数据则丢失 出栈时 数据从栈顶被取出 所有数据向上串行 堆栈的结构 一位 在栈底 STRCK8 中装入一个随机数据 当所有触点呈简单的串联 并联关系时 可用前面介绍的逻辑指令 当所有触点呈比较复杂的连接关系时就要用到堆栈操作 因此 逻辑堆栈指令主要用来完成对触点进行复杂的连接 堆栈的有关指令 栈装载与 ALD 栈装载或 OLD 由两以上支路并形成的电路块称为并联电路块 并联电路块与前面电路串联时要使用ALD指令 由两以上触点串形成的支路称为串联电路块 两个或两个以上的串联电路块并联时要使用OLD指令 NETWORK1 LDI0 0AI0 1LDI1 0AI1 1LDI2 0AI2 1OLD Q6 0 两个或两个以上的串联电路块并栈装载或 OLD 指令 NETWORK2 LDI3 1OI3 3LDI3 2OI3 4ALD Q6 1 并联电路块与前面电路串联时要栈装载与 ALD 指令 栈装载与 栈装载或指令举例 逻辑读栈 LRD 将堆栈中第2层的数据复制到栈顶第2 9层的数据不变 堆栈没有入栈或出栈操作 但原栈顶值被新的复制值取代 逻辑入栈 LPS 将栈顶值复制后压入堆栈 堆栈中原来各级的数据依次向下一层推移 栈底值被推出丢失 S8丢失 S0被覆盖 用于生成一条新母线 其左侧为原来的主逻辑块 右侧为新的从逻辑块 LPS开始右侧的第1个从逻辑块编程 也叫分支电路开始指令 当新母线左侧为主逻辑块时LRD开始右侧的第2个以后的从逻辑块编程 该指令在编程中使用较少 逻辑出栈 LPP 将栈顶的值弹出 堆栈中原来各级的数据依次向上一级推移 栈顶值从栈内丢失 原堆栈2级的值成为新的栈顶值 代表不确定值 装载堆栈 LDS 将栈内第n级的值复制到栈顶 堆栈中原来各级的数据依次向下一层推移 栈底值被推出丢失 这是第3级被装载哦 LDS3 S0丢失 S8丢失 用于将LPS指令生成一条新的母线复位 因此也叫分支电路结束指令 堆栈指令使用时要注意 由于受堆栈空间的限制 9级 故LPS LPP指令连续使用时应少于9次 LPS和LPP必须成对使用 它们之间可以使用LRD指令 LPS LRD和LPP指令无操作数 入栈 LPS 读栈 LRD 出栈 LPP 指令举例 网络1 I0 0 Q1 0 I0 1 I0 2 NETWORK1 LDI0 0LPSLDI0 1OI0 2ALD Q1 0LRDLDI0 3OI0 4ALD Q1 1LPPAI0 5 Q1 2 I0 3 I0 4 Q1 1 I0 5 Q1 2 在梯形图分支结构中 LPS开始右侧的第1个从逻辑块编程 并联电路块与前面电路串联时要使用ALD指令 在梯形图分支结构中 LRD开始第2个以后的从逻辑块编程 LPP复位新母线 与PLS成对出现 梯形图 指令表 第四节定时器 计数器指令及应用 定时器的种类定时器是对PLC内部的时钟脉冲进行计数 S7 200PLC为用户提供了三种类型的定时器 通电延时定时器 TON 有记忆的通电延时定时器 TONR 和失电延时定时器 TOF 定时器的分辨率 编号和定时时间的计算 分辨率 单位时间的时间增量定时器时间的计算 T PT S 实际定时时间 设定值 分辨率 例 TON指令使用T97的定时器 设定值为100 则时间时间为T 100 10ms 1000ms 定时器的指令格式 TOFTXXX PT 梯形图 指令表 工作过程和用途 1 首次扫描时 定时器位为OFF 当前值为02 当IN接通时 定时器位即被置为ON 当前值为03 当输入端由接通到断开时 定时器开始计时4 当前值 设定值时 定时器状态位为OFF 当前值等于预设值 并停止计时5 可用R指令对定时器复位 定时器位为OFF 当前值为06 定时器复位后 如输入端IN从ON转到OOF时 定时器可再次启动7 用于关掉或故障事件后的时间延时 定时器中各参数的意义 TXXX PT IN T 定时器标志 使能输入端 设定值 梯形图 指令表 4 定时器指令的有效操作数 定时器指令的操作数有3个 即编号 预设值和导通条件 使能输入 1 定时器编号 TXXX 决定了定时器的分辨率 同时还包含定时器状态位和定时器当前值 定时器状态位 当定时器当前值达到预设值PT时 该位被置为1 即ON 定时器当前值 存储定时器当前所累计的时间用16位符号整数来表示 最大计数值为32767 通过定时器号既可以读去定时器的当前值 也可以用来读取定时器的状态位 2 预设值PT 数据类型为INT型 即字 16 与分辨率的乘积就是定时时间 3 使能输入 导通条件 BOOL型 寻址范围见后表 定时器指令的有效操作数表如下 定时器应用举例 T33 IN PT TON 网络1 300 Q0 0 T33 I0 2 NETWORK1LDI0 2TONT33 300NETWORK2LDT33 Q0 0 网络2 Q0 0 梯形图 指令表 时序图 通电 接通 延时定时器 TON T33 IN PT TON 网络1 300 Q0 0 T33 I0 2 NETWORK1LDI0 2TONT33 300NETWORK2LDT33 Q0 0 网络2 梯形图 指令表 T33分辨率为10ms T3 IN PT TONR 网络1 100 Q0 0 T3 I0 0 NETWORK1LDI0 0TONRT3 100NETWORK2RT3 1NETWORK3LDT3 Q0 0 网络2 Q0 0 I0 0 T3当前值 梯形图 指令表 时序图 I0 1 T3R1 网络3 t2 t1 t2 1s I0 1 分辨率 时基 10ms设定时间值 100 10ms 1000ms 1s 有记忆通电 接通 延时定时器 TONR 断电 断开 延时定时器 TOF 以及不同分辨率定时器的刷新方式自己总结 二 计数器指令 计数器器的种类定时器是对PLC内部的时钟脉冲局限计数 而计数器是对PLC外部或由程序产生的计数脉冲进行计数 即用来累计输入脉冲的次数 S7 200PLC为用户提供了三种类型的计数器 增计数器 CTU 减计数器 CTD 和增 减计数器 CTUD 计数器的操作计数器的操作包括4个方面 编号 预设值 脉冲输入和复位输入 1 编号 用计数器名称 常数来表示 即CXXX 气范围为C0 C255 计数器编号还包含的信息有 计数器状态位和计数器当前值 计数器状态位 当计数器当前值达到预设值PV时 该位被置为 1 计数器当前值 存储计数器当前所累计的脉冲个数 用16位整数来表