第2章 可编程序控制器编程基础及其基本指令

1、第2章 可编程序控制器的编程基础及其基本指令海运学院王宗涛目录 2.1可编程控制器的软件基础 2.2可编程序控制器的编程基础 2.3可编程序控制器的基本指令2.1可编程控制器的软件基础 PLC是专门为工业环境应用设计的计算机扩展装置，其编程思路与单片机区别不大，但也有自己的特点。返回目录数据格式 数制数制：用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。 二进制数二进制数：逢二进一 十进制数102 二进制表示法：2#1100110 十六进制数十六进制数：逢十六进一 十进制数102 十六进制表示法：16#66 数据格式 BCD码码-Binary-Coded Decimal 用4位二进制数表示1位十

2、进制数 十进制数102 BCD码表示法： 2#0001 0000 0010 注意和二进制的区别，要空一个格 ASCII码 用7位或8位二进制组合来表示128或256种可能的字符 十进制数102 BCD码表示法： 16#31 16#30 16#32，就是三个符号 标准ASCII码是7位，在PLC中，最高位作为奇偶校验位。数据格式 数据类型数据类型 1位二进制为BOOL量:0 or 1 Ture or False 8位二进制为字节（Byte B) 在PLC中通常没有符号 16位二进制为字（Word W）带符号的称为整数 32位二进制为双字（Double Word D），带符号的称为双整数表2-1

3、PLC的数据格式 补码：字节 字 双字是用二进制补码来表示 整数的补码是自身，负数的补码是绝对值取反+1 如+102 补码为01100110 如-102补码为 10011001+1=10011010 实数（浮点数） 组成：符号位S（1位） 指数部分E（8位） 尾数部分M（23位）0.156252#0.001011.012-3 E=127+(-3)=124 IEEE 754编码 0 01111100 01000000000000000000000S E M数据类型的确定 在s7-200中，数据类型是从确定存储空间的大小申请开始的 进一步的确定与指令有关： 如：传送指令可放一个常数； 该空间存放指

4、令的输出结果。8位空间默认为无符号字节16位空间默认为有符号整数32位空间默认为有符号的双整数Attention 编程中要始终关注符号符号问题！ 如：32768（原码2#1000000000000000）存放在16位空间，PLC认为是有符号的，因而该数变为： -32768（补码2#1000000000000000 ） PLC对操作数的数据类型有严格要求，数据类型部分会提示错误，此外操作数的数据类型按照指令规范直接被确定。 某个存储空间的数据类型一旦被确定，只有数据类型转换指令才能进行变类型操作！表2-2 常数的格式标识PLC的存储空间 基本单元是由一个字节组成的； 每个基本单元都有一个32位的

5、地址指针。 该PLC分为13个区域：I Q AI AQ M V L AC SM T C HC SPLC的存取方式 位存取：若要存取某一位，必须指定位址： 位址：包括存储区域标识符+字节地址+位号。注：0是所有数据区的第一个地址 如：I1.4 字节 字 双字存取，必须指明地址 地址：包括存储器标识符+数据大小+起始字节地址 如：V B100 V W100 V D100 特殊：T0 C100 HC1 AC0输入映像寄存器I 每次扫描开始，CPU对物理输入点进行采用，并将采样值写入I。如I0.1 IB4输出映像寄存器Q 每次扫描结尾，CPU将Q中数值复制到物理输出点上。Q1.1 QB5模拟量输入点A

6、I 将模拟量转化为1个字长的数字量 模拟量为1个字长，从偶数位字节开始，必须使用偶数字节地址，如AIW0 AIW2 AIW4模拟量输出点AQ 把1个字长的数字量按比例转换为电流或电压。 模拟量为1个字长，从偶数位字节开始，必须使用偶数字节地址，如AQW0 AQW2 AQW4位存储区M 可以用位存储器作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息 如M26.7 MD20变量存储区V 用于存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用来保存工序或任务相关的其他数据，全局有效。 如V10.2 VW100局部存储区：L 与V相似，局部有效 L0.0 LB33 PLC给主程序分配64个局部存储器； 每一

7、级嵌套64个字节的局部存储器 给中断服务程序64个字节的局部存储器 最后4个字节自用，用户可以使用其余60个。 局部存储器的变量是用户唯一可以主动声明其数据类型的变量累加器：AC S7-200提供4个32位累加器：AC0 AC1 AC2 AC3 被访问的数据长度取决于存取累加器所使用的指令特殊存储区SM 为CPU与用户程序之间传递信息提供手段。 如SM0.1 SMB86定时器存储区T 用于时间的累计，分辨率为1ms 10ms 100ms 两个变量：当前值16位（有符号整数） 定时器位1位（布尔量） 究竟取那个值，取决于指令计数器存储区C 用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。高速计数器HC

8、用于高速事件计数，独立于CPU的扫描周期顺控继电器S 用于组织机器操作或进入等效程序段的步骤，SCR提供控制程序的逻辑分段。 如：S3.1 SB4PLC的寻址方式 I Q AI AQ（空间相互独立）与I/O点有关 （1）I/O点地址 本地固定 扩展I/O点地址取决于I/O点的类型和模块在I/O链中的位置。 注：数字量8个为一个字节 模拟量是一个字（16位）CPU224XP4入4出8入4AI 1AO28出4AI 1AO2I0.0Q0.0模块013I2.0Q2.0I3.0AIW4AQW4 Q3.0AIW12AQW8I2.1Q2.1AIW6AQW6AIW14AQW10I2.2Q2.2AIW8AIW1

9、6I2.3Q2.3AIW10AIW18I2.4Q2.4I2.5Q2.5I0.7Q0.7I2.6Q2.6I1.0Q1.0I2.7Q2.7Q3.7Q1.1I3.7Q1.2I1.5I1.6I1.7Q1.7AIW0AQW0AIW2AQW2本地扩展（2）直接寻址 如VW790寻址变量存储区V，位置在790 791的两个字节 缺点：不包括与用户程序和被控对象相关的信息，存储空间较多较大，容易混乱、思路不清，可以使用符号寻址，如I0.0取名为Start。（3）间接寻址 利用指针来访问存储区的数据 用于寻址的指针以双字的形式出现在V存储区、L存储区或累加器（AC1 AC2 AC3）中 步骤 1建立指针：将待访

10、问存储区的地址指针传送到V L AC。 &表明待访问存储区是地址指针 2使用指针寻址：将V L AC中存放的数据作为地址指针，指向待访问的存储区 *表明VLAC存储区的数据是地址指针。 例如： MOVD &VW100, AC1 %将VW100的地址指针送AC1 MOVW *AC1, AC0 %将VW100的内容送AC02.2可编程序控制器的编程基础编程时，首先解决两个问题：1、建立计算机与PLC的连接通道2、选定通道，实现编程软件与PLC的通信，进行上传、下载及特殊任务的配置返回目录计算机与PLC的连接 1）PC/PPI电缆电缆。 将计算机的串口RS232与CPU模块的RS48

11、5通信端口相连，通信协议为PPI，传输速率为9.6kbit/s到187.5kbit/s 2）CP通信卡通信卡。利用屏蔽双绞线，将安装在计算机内部的CP通信卡与PLC的Profibus模块EM227相连。通信协议为Profibus，传输速率为9.6kbit/s到12Mbit/s 3）以太网通信卡以太网通信卡。利用交换机和网线，将计算机的以太网接口与PLC的以太网模块CP243-1相连。通信协议为TCP/IP，传输速率为10Mbit/s到100Mbit/sPPI通信计算机S7-200RS232/PPIPPI通信1）在浏览条找到PG/PC选择PC/PPI cable双击 PG或PC缺省地址为0安装/

12、删除接口2）点击浏览条的“通信”图标 双击刷新，如查找到PLC即建立连接PLC的用户程序 两种操作模式：STOP和RUN 开关有三个位置：STOP RUN TERN（终端）并不改变操作模式，但是允许在编程界面下更改PLC的操作模式程序组成：程序块程序块(必选) 数据块 系统块 配方 数据归档组态。下载时程序块 数据块 系统块储存在EEPROM，而配方和数据归档存储在存储卡中，并更新原有配方程序块 包括：执行代码（下载）和注释（不下载） 执行代码包括：主程序、子程序、中断程序。被称之为程序组织单元（POU） 主程序是程序的主体(OBI):包括控制应用的指令，按顺序执行 子程序：调用时执行 中断服

13、务程序：与中断事件相关联并发生中断才执行该程序数据块 只为变量存储器V指定初值。 数据的第一行必须包含一个绝对地址或符号地址，后续行采用隐形的地址赋值 如： VB0 100 VW1 -3000 VD3 134.456 VB7 A系统块系统块系统块-数据保存掉电后V M T C自动保存到EEPROM系统块-密码系统块-输出表系统块-输入滤波器PLC的编程语言 梯形图LAD 功能图块 语句表LD I0.0 O Q0.0 A I0.1 A I0.2 = Q0.0梯形图的编程基础 梯形图由独立的程序段(网络)组成 程序段是按照顺序安排的以一个完整电路形式连接在一起的触点、线圈和盒 执行：上到下 左到右

14、 基本元素：触点 线圈 盒（操作演示） 触点:代表逻辑输入条件:开关 按钮 内部条件 线圈:代表逻辑输出条件:灯、启动器、中间继电器、内部输出条件 盒指令：表示其他指令，如定时器，计时器，数学运算指令 EN 使能输入 ENO使能输出梯形图(Ladder diagram)编程规范 1）必须通过触点才能连接到能量线 2）梯形图中的线圈与其触点均用同一个地址，触点可以无数次使用。 3）若线圈使用两次，称为双线圈输出，软件查不出故障，但是实际可能不正常。 4）能流只能单向流动语句表的编程基础 语句表-Statement list(STL) LAD到STL没有问题 但是STL到LAD，不一定能全部显示

15、采用逻辑堆栈的概念，使得切换变得容易理解，因此一个Ladder，语句表可能需要叠加三种操作(LD A O)LDAONv装入S0=iv0ANDnvS0=iv0 OR nv前后前后前后iv0nviv0S0iv0S0Iv1iv0Iv1Iv1Iv1Iv1Iv2Iv1Iv2Iv2Iv2Iv2Iv3Iv2Iv3Iv3Iv3Iv3Iv4Iv3Iv4Iv4Iv4Iv4Iv5Iv4Iv5Iv5Iv5Iv5Iv6Iv5Iv6Iv6Iv6Iv6Iv7Iv6Iv7Iv7Iv7Iv7Iv8Iv7Iv8Iv8Iv8Iv8Iv8丢失功能块图Function Block Diagram(FBD) 以图形方式来显示程序的，由通

16、用逻辑门图形组成，不使用能量线，但保持“能流”概念编程辅助 符号表（全局变量表）-帮助记忆 局部变量表-帮助记忆 每个POU（主、子、中断服务程序）都有各自独立的局部变量表 必须指定变量的数据类型 作用：1)作为临时存储器 2)给子程序传递参数 主程序和中断程序只有局部变量类型 子程序还有三个类型 IN-参数被交接至子程序 OUT-自子程序的参数被返回至指定的参数位置 IN OUT-位于指定的参数位置的数值被交接至子程序，来自子程序的结果数值被返回至相同的位置。交叉引用状态监控-状态表监控 1）建立状态表 2）启用状态表状态监控-趋势图程序状态监控 需连接硬件 见图2-272.3可编程序控制器

17、的基本指令 位逻辑指令 （1）触点 标准触点：常开、常闭 立即触点：立即常开触点 立即常闭触点 立即触点不依赖于扫描周期，在指令执行时直接读取当前时刻的物理值，不更新过程影像寄存器。 取反指令返回目录能量流未到，Q0.3为1能量流到，Q0.3为0正负跳变 每检测一次左侧能流的正跳变，可以使右侧的能流通过一个扫描周期一个扫描周期 触点实例：见教材 （2）线圈 输出( ) 立即输出( I ) 置位 复位 ( S ) ( R ) 立即置位 立即复位(SI) (RI) 空操作(NOP) 示例见教材 （3）RS触发器 置位优先触发器(SR)是置位优先 复位优先触发器(RS )是复位优先SIROUTSR0

18、0一致010101111SRIOUTRS00一致010101110定时器指令 接通延时定时TON-通电计时，断电复位 记忆接通延时定时TONR-连续计时 断开延时定时TOF-断电延时，立即接通 定时器使用和分辨率见教材表2-5 2-6计数器指令 增计数指令CTU-能流输入计数，大于预置值PV，置位 增/减计数指令CTUD-CU来了就增计数，CD来了就减计数，大于预置值PV，置位 减计数指令CTD-能流输入递减计数，等于0，置位，LD接通复位，进行预置数PV。 见教材示例逻辑堆栈见交叉示例 栈装载与ALD 第1层第2层“与”操作，放入栈顶 栈装载或OLD 第1层第2层“或”操作，放入栈顶 逻辑推入栈LPS 赋值栈顶 栈底消失 逻辑读栈LRD 复制第二层到栈顶 逻辑弹出栈LPP 第二层变为栈顶 装入堆栈LDS 复制第n层，栈底消失 例