plc技术培训班(第3讲)梯形图指令系统介绍.ppt

2020 4 1 1 S7 300 S7 400PLC培训班第3讲 梯形图编程语言 陈忠华教授 2020 4 1 2 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 2020 4 1 3 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 2020 4 1 4 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MSWindows2000专业版或MSWindowsXP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STEP7编程软件包5 3版 也符合IEC61131 3标准 2020 4 1 5 梯形图编程语言指令系统介绍 LAD相应于国际电工委员会IEC61131 3标准中定义的 梯形图逻辑 Ladderlogic 语言 更多的细节请参考在STEP7文件NORM TBL WRI中的标准表 有关IEC61131 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STEP7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 2020 4 1 6 梯形图编程语言指令系统介绍 Siemens公司的文件包 STEP7Reference STEP7参考 有关STEP7文件的概要说明 2020 4 1 7 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STEP7文件的在线帮助中找到 2020 4 1 8 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 1位逻辑指令 2020 4 1 9 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 2020 4 1 10 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 2020 4 1 11 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 2020 4 1 12 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 2020 4 1 13 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 2比较指令 2020 4 1 14 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 3转换指令 2020 4 1 15 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 4计数器指令 2020 4 1 16 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 2020 4 1 17 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 7整数算术运算指令 2020 4 1 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 2020 4 1 19 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 8浮点算术运算指令 2020 4 1 20 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 9赋值指令 2020 4 1 21 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 10程序控制指令 2020 4 1 22 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 23 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 24 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 25 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 26 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 27 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 28 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 29 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 主控继电器功能 2020 4 1 30 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 11移位和旋转指令 2020 4 1 31 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 12状态位指令 2020 4 1 32 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 2020 4 1 33 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 13 1定时器指令综述 有以下的定时器指令S PULSE脉冲S5定时器S PEXT扩展脉冲S5定时器S ODT接通延时S5定时器S ODTS接通延时保持S5定时器S OFFDT断开延时S5定时器 SP 脉冲定时器线圈 SE 扩展脉冲定时器线圈 SD 接通延时定时器线圈 SS 接通延时保持定时器线圈 SA 断开延时定时器线圈 2020 4 1 34 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 13 2定时器在存储器中的位置和定时器存储器区域在CPU的存储器区域中保留有给定时器使用的一个区域 在该区域中对每一个定时器地址保留一个16位字 在梯形图逻辑指令组中支持256个存储器 为了建立定时器字的数量 请参考所使用CPU的技术指标 下面的功能能访问定时器存储器区域 定时器指令通过时钟定时更新定时器字 这一功能是在CPU处于RUN方式 在每一个时基诊断间隔 减小给出的时间值一个单位 直至时间值到零 2020 4 1 35 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 13 2定时器在存储器中的位置和定时器时间值在定时器字的第0位到第9位 以二进制码格式保存时间值 时间值要指定一个单位数 在时间指定的时间间隔内减少时间值一个单位 刷新定时器时间值 时间值连续减少一直到为零 将时间值以二进制 16进制或BCD码格式装入累加器的低字 用以下二种格式 W 16 wxyzw 时基 表示时间间隔或分辨率 xyz 以2进制码10进制表示 BCD 时间值 2020 4 1 36 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 b ST5 aH bM cS dMS这里H 小时 M 分钟 S 秒以及MS 毫秒a b c d是由用户定义的数据时间是自动选择的 是比最小时间单位低一级的时基值 允许写入的最大时间值是9 990秒或2H 46M 30S 举例 S5TIME 4S 4秒S5t 2h 15m 2小时15分S5T 1H 12M 18S 1小时 12分 18秒 2020 4 1 37 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 时基定时器字的第12位和13位 包含以二进制码表示的时基 时基定义一个时间间隔 在此时间间隔内时间值减小一个单位 最小的时基是10毫秒 最大的时基是10秒 2020 4 1 38 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 2020 4 1 39 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 超过2小时46分30秒的时间值是不能接受的 如果一个值的分辨率对于它的时间范围而言太高的话 例如 2小时10毫秒 则时间值将截短到有效的分辨率 一般情况下 对S5TIME限制范围和分辨率之间有以下的关系 2020 4 1 40 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 2020 4 1 41 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 时间单元中的位分配在定时器启动后 定时器单元的内容用来保存时间值 它的第0位到第11位用BCD码格式保存时间值 它的第12位和13位 包含以二进制码表示的时基 下图是定时器值为127 时基为1秒的例子 2020 4 1 42 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 读时间值和时基每一个定时器指令提供两个输出 即BI和BCD输出 BI是以二进制格式表示的当前时间值 BCD输出是以BCD码表示的当前时间值 下面是各种定时器的说明 2020 4 1 43 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 13定时器指令 2020 4 1 44 梯形图编程语言指令系统介绍 分类 14字逻辑指令 2020 4 1 45 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 2020 4 1 46 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 2020 4 1 47 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 2020 4 1 48 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 2020 4 1 49 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STEP7在线提示 2020 4 1 50 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 2020 4 1 51 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 2020 4 1 52 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 2020 4 1 53 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STEP7在线提示 2020 4 1 54 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 2020 4 1 55 位逻辑指令举例 2020 4 1 56 位逻辑指令举例 沿存储器位M0 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 2020 4 1 57 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 Network1 如果在输入端I0 0上 有信号状态从0到1的转移 正跳沿 同时在输入端I0 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 2020 4 1 58 位逻辑指令举例 Network2 如果在输入端I0 1上 有信号状态从0到1的转移 正跳沿 同时在输入端I0 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 2020 4 1 59 位逻辑指令举例 Network3 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 2020 4 1 60 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 2020 4 1 61 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 2020 4 1 62 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 2020 4 1 63 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 2020 4 1 64 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 2020 4 1 65 定时器指令举例 每隔250ms M0 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MW100增加 1 特定频率的生成从存储器字节MB101和MB100的各个位 可以得到以下各种频率 见下页的列表 2020 4 1 66 定时器指令举例 2020 4 1 67 定时器指令举例 存储器字节MB101各个位的信号状态 2020 4 1 68 定时器指令举例 存储器字节MB101位1 M101 1 的信号状态 2020 4 1 69 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 2020 4 1 70 计数器和比较指令举例 2020 4 1 71 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 2020 4 1 72 计数器和比较指令举例 2020 4 1 73 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 2020 4 1 74 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 2020 4 1 75 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 MW4 IW0 DBW3 X15 MW0梯形图逻辑程序Network1 打开数据方块DB1 2020 4 1 76 整数算术运算指令举例 Network2 输入字IW0与共享数据块字DBW3 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MW100 然后MW100与15相乘 答数存放在存储器字MW102中 MW102再被MW0除 最后的结果存放在MW4中 2020 4 1 77 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 2020 4 1 78 字逻辑指令举例 2020 4 1 79 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 2020 4 1 80 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 2020 4 1 81 字逻辑指令举例 2020 4 1 82 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 2020 4 1 83 模拟量输入转换为工程值举例 上图表示模拟量输入转换为工程值的数学模型 按照这一模型 我们编制了一个功能程序FC100 2020 4 1 84 模拟量输入转换为工程值举例 根据模拟量输入模板的硬件手册 双极型模板的模 数转换取值范围 2020 4 1 85 模拟量输入转换为工程值举例 根据模拟量输入模板的硬件手册 单极型模板的模 数转换取值范围 2020 4 1 86 模拟量输入转换为工程值举例 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 2020 4 1 87 模拟量输入转换为工程值举例 2020 4 1 88 模拟量输入转换为工程值举例 2020 4 1 89 模拟量输入转换为工程值举例 2020 4 1 90 模拟量输入转换为工程值举例 2020 4 1 91 模拟量输入转换为工程值举例 2020 4 1 92 模拟量输入转换为工程值举例 2020 4 1 93 模拟量输入转换为工程值举例 上图从Network1到Network4是将变量登记表上的整型输入 INT 先转换成双整型 DINT 数据 再转换成实型数据 REAL Network5是完成图7 1运算公式中的 PIWx LIMIT L 项的运算 从Network6到Network8 完成公式 Ex E0 ACTUAL H ACTUAL L LIMIT H LIMIT L PIWx LIMIT L 的运算 Ex就是输出变量 ACTUAL VALUE R 当OB1调用FC100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 2020 4 1 94 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 PLC模拟量输出模板输出的物理信号 一般是标准的4 20ma 0 10v 或 10v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动机的转速设定值 rpm 或者某一温度设定值 0C 某一压力设定值 bar 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 其数学模型见下图 2020 4 1 95 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 96 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 97 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 98 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 99 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 100 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 101 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 2020 4 1 102 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 图7 6是FC101功能的程序细节 用梯形图语言表示 在图7 6上 从Network1到Network3 是减法运算 完成图7 4公式中的项 Ex LIMIT L ACTUAL H ACTUAL L 和 LIMIT H LIMIT L 的运算 根据不同的数据类型用不同的减法运算符 Network4和Network5完成数据类型的转换 将 INT 转换成 DINT 再转换成 REAL 类型 Network6完成下面公式的运算 2020 4 1 103 数字工程量输入值转换为模拟量输出举例 但是Network6运算的结果是实型数据 而送至模拟量输出板的PQWx应该是整型数据 Network7是用来实现实型数据转换为整型数据 这里用了 ROUND 指令和 MOVE 指令 ROUND 指令是取最接近于实型数据的双整型数据来替代实型数据 MOVE 指令可以将双整型数据传送到一个整型数据的地址中 这时