PLC讲义第五章 S7-200基本指令

1、 第五章第五章 S7-200系列系列PLC 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IEC 1131-3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。IEC 1131-3指令集：是不同PLC厂家的指令标准，它不能使用STL编程语言。 梯形图（Ladder Diagram）梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉

2、，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图与操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。 语句表（Statement List）语句表程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。语句表程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。特别适合于来自计算机领域的工程人员。 功能块图（Function Block Diagram）功能块图程序设计语言是采用逻辑门电路的

3、编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。功能块图指令由输入、输出段及逻辑关系函数组成。 顺序功能流程图（Sepuential Function Chart） 顺序功能流程图程序设计是近年来发展起来的一种程序设计。采用顺序功能流程图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。顺序功能流程图的主要元素是步、转移、转移条件和动作。 w逻辑取及线圈驱动指令逻辑取及线圈驱动指令n指令wLD（Load）：取指令。l LDN（Load Not）：取反指令。l=（Out）：线圈驱动指令。lNOT:取反指令。n用

4、法 逻辑取及线圈驱动指令逻辑取及线圈驱动指令使用说明lLD、LDN指令不只是用于网络块逻辑计算开始时与母线相连的常开和常闭触点，在分支电路块的开始也要使用LD、LDN指令，与后面要讲的ALD、OLD指令配合完成块电路的编程。l并联的 = 指令可连续使用任意次。l在同一程序中不要使用双线圈输出，即同一个元器件在同一程序中只使用一次 = 指令。lLD、LDN、=指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。T和C也作为输出线圈，但在S7-200 PLC中输出时不以使用 = 指令形式出现（见定时器和计数器指令）。 触点串联指令触点串联指令n指令lA（And）：与指令。用于单个常开触点的串联连

5、接。lAN（And Not）：与反指令。用于单个常闭触点的串联连接。n用法 w触点串联指令触点串联指令n使用说明l A、AN是单个触点串联连接指令，可连续使用。但在用梯形图编程时会受到打印宽度和屏幕显示的限制，S7-200 PLC的编程软件中规定的串联触点使用上限为11个。l对连续输出电路，可以反复使用 = 指令，但次序必须正确，不然就不能连续使用 = 指令编程了。w什么是连续输出电路？w下图所示的电路就不属于连续输出电路lA、AN指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。 w触点并联指令触点并联指令n指令lO（OR）：或指令。用于单个常开触点的并联连接。lON（Or Not）：或

6、反指令。用于单个常闭触点的并联连接。n用法n使用说明l单个触点的O、ON指令可连续使用。lO、ON指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。 置位置位/ /复位指令则是将线圈设计成置位线圈和复位线圈复位指令则是将线圈设计成置位线圈和复位线圈两大部分，将存储器的置位、复位功能分离开来。两大部分，将存储器的置位、复位功能分离开来。 置位置位/复位指令格式复位指令格式 编程时，置位、复位线圈之间间隔的网络个数可以任编程时，置位、复位线圈之间间隔的网络个数可以任意。置位、复位线圈通常成对使用，也可以单独使用或与意。置位、复位线圈通常成对使用，也可以单独使用或与指令盒配合使用。指令盒配合使用

7、。 置位置位/ /复位指令应用程序段复位指令应用程序段 使用说明(1)对位元件来说一旦被置位，就保持在通电状态，除非对它复位；而一旦被复位就保持在断电状态，除非再对它置位。(2) S/R指令可以互换次序使用，但由于PLC采用扫描工作方式，所以写在后面的指令具有优先权。如在上图中，若I0.0和I0.1同时为1，则Q0.0、Q0.1肯定处于复位状态而为0。(3)如果对计数器和定时器复位，则计数器和定时器的当前值被清零。定时器和计数器的复位有其特殊性，具体情况大家可参考计数器和定时器的有关部分。(4)N的范围为1255，N可为：VB、IB、QB、MB、SMB、SB、LB、AC、常数、*VD、*AC和

8、*LD。一般情况下使用常数。(5)S/R指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。 RS触发器实际上是置位、复位的复合指令。置位、复位的复合指令。 SR（Set Dominant Bistable）：置位优先触发器指令。）：置位优先触发器指令。当置位信号（当置位信号（S1）和复位信号（）和复位信号（R）都为真时，输出）都为真时，输出为真。为真。RS（Reset Dominant Bistable）：复位优先触发器指）：复位优先触发器指令。当置位信号（令。当置位信号（S）和复位信号（）和复位信号（R1）都为真时，）都为真时，输出为假。输出为假。 是为了提高PLC对输入/输出点的响应速

9、度而设置的,它不受PLC循环扫描工作方式的影响,允许对输入/输出点进行快速直接存取。 (1）立即触点指令 （2）立即输出指令 （3）立即置位指令 （4）立即复位指令格式：指令的后面加“I”或在梯形图触点、线圈中加“I”。注意：仅用于输入/输出点，且对输入，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。 应用举例：立即指令程序立即指令程序 应用举例： 边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，通常用作脉冲整形。边沿触发指令分为正跳扫描脉冲，通常用作脉冲整形。边沿触发指令分为正跳变触发（上升沿）和负跳变触发（下降沿）两大类

10、。正变触发（上升沿）和负跳变触发（下降沿）两大类。正跳变触发指输入脉冲上升沿使触点闭合（跳变触发指输入脉冲上升沿使触点闭合（ONON）一个扫描）一个扫描周期。负跳变触发指输入脉冲的下降沿使触点闭合（周期。负跳变触发指输入脉冲的下降沿使触点闭合（ONON）一个扫描周期。一个扫描周期。 在较复杂梯形图中，触点的串、并联关系不能全部在较复杂梯形图中，触点的串、并联关系不能全部用简单的与、或、非逻辑关系描述。用简单的与、或、非逻辑关系描述。1）块）块“与与”操作指令操作指令ALD 块块“与与”操作指令，用于两个或两个以上触点并联操作指令，用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联，称之为并联电路块

11、的串联连连接的电路之间的串联，称之为并联电路块的串联连接。接。 并联电路块与前面的电路串联时，使用并联电路块与前面的电路串联时，使用ALD指令。并联指令。并联电路块的开始用电路块的开始用LD,或或LDN指令并联电路块结束后，使用指令并联电路块结束后，使用ALD指令与前面的电路串联。指令与前面的电路串联。 2）块）块“或或”操作指令操作指令OLD 3）栈操作指令）栈操作指令LPS 、LRD、 LPP LPS/LRD/LPP举例 逻辑堆栈操作指令lAENOl使用较少 1取反指令（取反指令（NOT）2空操作指令（空操作指令（NOP） LDN I0.1NOT /条件满足时条件满足时 NOP 30 /空

12、操作空操作30次次30 作用：作用：比较指令是将两个数值或字符串按指定条件比较指令是将两个数值或字符串按指定条件进行比较，条件成立时，触点就闭合。所以比较指进行比较，条件成立时，触点就闭合。所以比较指令实际上也是一种位指令。令实际上也是一种位指令。类型：类型：字节比较、整数比较、双字整数比较、实字节比较、整数比较、双字整数比较、实数比较和字符串比较。数比较和字符串比较。数值比较指令的运算符有：数值比较指令的运算符有：=、=、和和等等6种，字符串比较指令有种，字符串比较指令有=和和两两种。种。对比较指令可进行对比较指令可进行LD、A和和O编程。编程。 TON TON和和TOFTOF使用相同范围的

13、定时器编号，所以在同一个使用相同范围的定时器编号，所以在同一个PLCPLC程序中决不能把程序中决不能把同一个定时器号同时用作同一个定时器号同时用作TONTON和和TOFTOF。例如在程序中，不能既有接通延时（例如在程序中，不能既有接通延时（TONTON）定时器）定时器T32T32，又有，又有断开延时（断开延时（TOFTOF）定时器）定时器T32T32。 ? IN PT ? TONTON通电延时型通电延时型? IN PT ? TONRTONR有记忆通电延有记忆通电延时型时型? IN PT ? TOFTOF断电延时型断电延时型LADSTL功能注释功能注释 分辩率与定时时间的计算分辩率与定时时间的计

14、算单位时间的时间增量称为定时器的分辨率，即精单位时间的时间增量称为定时器的分辨率，即精度。度。S7-200 PLC定时器有定时器有3个精度等级：个精度等级：1 ms、10 ms和和100 ms。定时器定时时间定时器定时时间T的计算：的计算：T = PT S。式中：。式中：T为实际定时时间，为实际定时时间，PT为设定值，为设定值，S为分辨率。为分辨率。例如：例如：TON指令使用指令使用T97（为（为10 ms的定时器），的定时器），设定值为设定值为100，则实际定时时间为：，则实际定时时间为：T = 100 10 = 1 000 ms定时器的设定值定时器的设定值PT：数据类型为数据类型为INT型

15、。操作数型。操作数可为：可为：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常和常数，其中常数最为常用。数，其中常数最为常用。 （1）通电延时型（）通电延时型（TON） 上电周期或首次扫描，定时器位OFF。当使能端（IN）输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于设定值（PT）时，定时器输出状态位置为1，（输出触点有效），当前值的最大值为32 767。使能端无效（断开）时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置为0）。 （2）保持型（）保持型（TONR) 上电周期或首次扫描，定时器位OFF。使能端（IN）输入有效时（接通），定时器开始计

16、时，当前值递增，当前值大于或等于设定值（PT）时，输出状态位置为1，使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。有记忆通电延时型（TONR）定时器采用线圈的复位指令（R）进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置为0。 NETWORK 1LD I0.1TORN T65,+500NETWORK 2LD I0.2R T65,1NETWORK 3LD T65= Q0.1 NETWORK 1LD I0.0TOF T37,+30NETWORK 2LD T37= Q0.0 定时器使用的注意事项(1)定时器的编号(2)记忆接通延

17、时定时器的复位(3)定时时间到的问题(3)定时器的刷新方式 举例 定时器的刷新方式和正确使用定时器的刷新方式和正确使用l1 ms1 ms、10 ms10 ms、100 ms100 ms定时器的刷新方式是不同的，从而在使定时器的刷新方式是不同的，从而在使用方法上也有很大的不同。这和其他用方法上也有很大的不同。这和其他PLCPLC是有很大区别的。是有很大区别的。l1 ms1 ms定时器定时器 1 ms1 ms定时器由系统每隔定时器由系统每隔1 ms1 ms刷新一次，与扫描刷新一次，与扫描周期及程序处理无关。它采用的是中断刷新方式。因此，当周期及程序处理无关。它采用的是中断刷新方式。因此，当扫描周期

18、大于扫描周期大于1 ms1 ms时，在一个周期中可能被多次刷新。其当时，在一个周期中可能被多次刷新。其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。前值在一个扫描周期内不一定保持一致。l10 ms10 ms定时器定时器 10 ms10 ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在一个扫描周动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在一个扫描周期内定时器位和定时器的当前值保持不变。期内定时器位和定时器的当前值保持不变。l100 ms100 ms定时器定时器 100 ms100 ms定时器在定时器指令执行时被刷新，定时器在定时器指令执行时

19、被刷新，因此，如果因此，如果100 ms100 ms定时器被激活后，如果不是每个扫描周期定时器被激活后，如果不是每个扫描周期都执行定时器指令或在一个扫描周期内多次执行定时器指令，都执行定时器指令或在一个扫描周期内多次执行定时器指令，都会造成计时失准，所以在后面讲到的跳转指令和循环指令都会造成计时失准，所以在后面讲到的跳转指令和循环指令段中使用定时器时，要格外小心。段中使用定时器时，要格外小心。100 ms100 ms定时器仅用在定时定时器仅用在定时器指令在每个扫描周期执行一次的程序中。器指令在每个扫描周期执行一次的程序中。 定时器的刷新方式和正确使用l举例 n时间间隔定时器时间间隔定时器l这是

20、在最新版本的CPU中增加的有特殊功能的定时器，说是定时器，其实是2条指令。使用这2条指令可以记录某一信号的开通时刻以及开通延续的时间。PLC停电后，停止记录。l触发时间间隔（BITIM，Beginning Interval Time） 该指令用来读取PLC中内置的1毫秒计数器的当前值，并将该值存储于OUT。双字毫秒值的最大计时间隔为2的32次方，即49.7天。l计算时间间隔（CITIM，Calculate Interval Time） 该指令计算当前时间与IN所提供时间的时间差，并将该差值存储于OUT。双字毫秒值的最大计时间隔为2的32次方，即49.7天。l2条指令的有效操作数为：IN和OUT

21、端均为双字。 n时间间隔定时器时间间隔定时器l举例 定时器应用举例(1)有的厂商的PLC只有接通延时型定时器，因此，在这种情况下可以利用接通延时型来构造断电延时型的各种触点。LDI0.0/启动M0.0OM0.0/自保ANT33/断开M0.0=M0.0/瞬时闭合/延时50ms断开ANI0.0/连续输出TONT33, +5/利用TON来构造断电延时型 定时器应用举例(2)利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用。LDI0.0/TON T33, +3/常开通电延时/用作通电延时定时LDQ0.0/断电延时的基础ANI0.0/断电延时开始TON T34, +6/通电延时定时器/用作断电延时计时LDT3

22、3/OQ0.0/ANT34/=Q0.0/用作通、断电延时 定时器应用举例(3)电机顺序起动。LDM0.0/起 动 信 号=Q0.1/起 动 电 机 M1TON T40, +200/延 时 2000ms/后 起 动 电 机 M2LDT40/=Q0.2/起 动 电 机 M2TON T41, +300/延 时 3000ms/后 起 动 电 机 M3LDT41/=Q0.3/起 动 电 机 M3 LADSTL功能CTUCTDCTUD(Counter Up) 增计数器增计数器(Counter Down) 减计数器减计数器(Counter Up/Down) 增增/减减计数器计数器 ? ? CU R PV C

23、TU ? ? CU LD PV CTD ? ? CU CD PV CTUD R 首次扫描，定时器位首次扫描，定时器位OFFOFF，当前值为，当前值为0 0。加计数器在。加计数器在CUCU端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增1 1计数。当前值大于计数。当前值大于或等于设定值（或等于设定值（PVPV）时，计数器状态位置）时，计数器状态位置1 1。当前值累加。当前值累加的最大值为的最大值为32 76732 767。 复位输入（复位输入（R R）有效或执行复位指令时，计数器状态）有效或执行复位指令时，计数器状态位复位（置位复位（置0 0），当前计数值零。），当前计数值零

24、。 加加/ /减计数器有两个脉冲输入端，其中减计数器有两个脉冲输入端，其中CUCU端用于加计数，端用于加计数，CDCD端用于减计数，执行加端用于减计数，执行加/ /减计数时，减计数时，CU/CDCU/CD端的计数脉端的计数脉冲上升沿加冲上升沿加1/1/减减1 1计数。当前值大于或等于计数器设定值计数。当前值大于或等于计数器设定值（PVPV）时，计数器状态位置位。）时，计数器状态位置位。 复位输入（复位输入（R R）有效或执行复位指令时，计数器状态位）有效或执行复位指令时，计数器状态位复位，当前值清零。复位，当前值清零。 首次扫描，计数器位OFF，当前值为等于预设值PV。复位输入（LD）有效时，

25、计数器把预置值（PV）装入当前值存储器，计数器状态位复位（置0）。CD端每一个输入脉冲上升沿，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置位（置1），停止计数。 （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，如图所示。试分析以下程序中实际延时为多长时间。 LDI0.0/启动通电延时ANM0.0/重新启动延时TON T50, +30000/通电延时定时器/时间设定为 3000sLDT50/延时时间到=M0.0/关定时器，产生一个/脉冲。LDM0.0/每隔 3000s

26、输入一个/脉冲LDN I0.0/复位输入CTU C20, +10/增计数器，累计脉冲/的总数。 123111054I 0.0T50 位C20 位 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。LDI0.0/增计数输入端LDI0.1/减计数输入端LDI0.2/复位输入端CTUDC30, +10000/增减计数，/设定脉冲数/为 10000。LDW=C30, VW20/比较计数器/当前值是否大于/VW20 中的值

27、=Q0.0/输出触点LDW=C30, VW30/比较计数器/当前值是否大于/VW30 中的值=Q0.1/输出触点 程序控制类指令用于程序运行状态的控制，主要包括系统控制、跳转、循环、子程序调用，顺序控制等指令。一、END、MEND、STOP、WDR指令 END为无条件结束指令、MEND为有条件结束指令。表示主程序结束，只能在主程序中用；用Micro/Win32编程时，软件回自动加结束指令。 STOP为停止指令.可以使CPU的工作方式由RUN转到STOP 警戒时钟刷新指令WDR(又称看门狗定时器复位指令) 跳转及标号指令n指令l跳转指令JMP（Jump to Label）：当输入端有效时，使程序

28、跳转到标号处执行。l标号指令LBL（Label）：指令跳转的目标标号。操作数n为0255。n使用说明：l跳转指令和标号指令必须配合使用，而且只能使用在同一程序块中，如主程序、同一个子程序或同一个中断程序。不能在不同的程序块中互相跳转。l执行跳转后，被跳过程序段中的各元器件的状态：wQ、M、S、C等元器件的位保持跳转前的状态；w计数器C停止计数，当前值存储器保持跳转前的计数值；w对定时器来说，因刷新方式不同而工作状态不同。 n使用举例 循环指令循环指令 循环开始指令FOR：用来标记循环体的开始。 循环结束指令NEXT：用来标记循环体的结束。无操作数。 FOR和NEXT之间的程序段称为循环体，每执

29、行一次循环体，当前计数值增1，并且将其结果同终值作比较，如果大于终值，则终止循环。 循环指令n参数使用说明l循环指令盒中有三个数据输入端：当前循环计数INDX（index value or current loop count）、循环初值INIT（starting value）和循环终值FINAL（ending value）。在使用时必须给FOR指令指定当前循环计数（INDX）、初值（INIT）和终值（FINAL）。lINDX操作数：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、*VD、*AC和*CD；属INT型。lINIT和FINAL操作数：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、

30、LW、T、C、AC、常数、*VD、*AC和*CD；属INT型。n指令使用说明lFOR、NEXT指令必须成对使用。lFOR和NEXT可以循环嵌套，嵌套最多为8层，但各个嵌套之间不可有交叉现象。l每次使能输入（EN）重新有效时，指令将自动复位各参数。l初值大于终值时，循环体不被执行。l在使用循环指令时，要注意在循环体中对INDX的控制，这一点非常重要。 使用举例 诊断LED指令n这是新版的CPU增加的指令。PLC的主机面板上有一个SF/DIAG（错误/诊断）指示灯，当CPU发生系统故障时，该指示灯发红光，表明系统出现错误（SF）。对于诊断（DIAG）功能部分，可以使用指令控制该指示灯是否发黄光。n

31、其中IN的数据类型为字节型数据。n举例：一个使用诊断LED指令的例子，在该例中，当故障信号I0.0出现时，SF/ DIAG指示灯发黄光。 子程序(CALL、RET） PLC梯形图使用应符合以下规则梯形图使用应符合以下规则（1） PLC内部元器件触点的使用次数是无限制的。内部元器件触点的使用次数是无限制的。（2）梯形图的每一行都是从左边母线开始，然后是各种触梯形图的每一行都是从左边母线开始，然后是各种触点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束。触点不能放在线点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束。触点不能放在线圈的右边。但如果是以有能量传递的指令盒结束时，可以使圈的右边。但如果是以有能量传递的指令盒结

32、束时，可以使用用AENO指令在其后面连接指令盒（较少使用）。指令在其后面连接指令盒（较少使用）。 PLC梯形图使用应符合以下规则梯形图使用应符合以下规则（3）线圈和指令盒一般不能直接连接在左边的母线上，线圈和指令盒一般不能直接连接在左边的母线上，如需要的话可通过特殊的中间继电器如需要的话可通过特殊的中间继电器SM0.0（常（常ON特殊中特殊中间继电器）完成间继电器）完成 。（4）在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上）在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称为双线圈输出。双线圈输出非常容易引起误动作，所以应称为双线圈输出。双线圈输出非常容易引起误动作，所以应避免使用。避免使用。

33、S7-200 PLC中不允许双线圈输出。中不允许双线圈输出。 （5）应把串联多的电路块尽量放在最上边，把并联多的电路块尽量放在最左边，这样一是节省指令，二是美观。PLC梯形图使用应符合以下规则梯形图使用应符合以下规则 （6 6）梯形图程序每行中的触点数没有限制，但如果太多，）梯形图程序每行中的触点数没有限制，但如果太多，由于受屏幕显示的限制看起来会不舒服由于受屏幕显示的限制看起来会不舒服, ,另外打印出的梯形图另外打印出的梯形图程序也不好看。所以如果一行的触点数太多，可以采取一些中程序也不好看。所以如果一行的触点数太多，可以采取一些中间过渡的措施。间过渡的措施。PLC梯形图使用应符合以下规则梯形图使用应符合以下规则 （5）应把串联多的电路块尽量放在最上边，把并联多的电路块尽量放在最左边，这样一是节省指令，二是