机械装备电气与PLC技术-编程语言-PPT

1、A佩工龙大扌HeFei University of Technology机械装备电气与PLC技术（PLC部分）机械工程学院机械电子工程系/机器人研究所主讲：钱钧电由E： HYPERLINK mailto: 地址：机械楼108室2020年6月2日、4日课前回顾-继电器控制系统-PLC控制系统-功能上，代替了控制电路中的逻辑电路部分控制方式控制速度信息处理方式第三章PLC编程语言与基本逻辑指令 31 PLC编程语言-32 PLC编程元件3.3 PLC基本逻辑指令3.4梯形图编程注意事项 PLC编程语言的特点-与一般的计算机语言相比，PLC的编程语言具有 明显的特点。它既不同于高级语言，也不同于 汇

2、编语言。PLC的主要用户是工程技术人员，应 用场合是工业过程。因此，PLC的编程语言简 单，易于编写和调试，但应用范围比较窄。 PLC的硬件、软件体系结构封闭、不开放，各个 PLC的生产厂家使用的语言互不兼容。(In structio n List, IL)(Structured Text, ST)-IEC制定的PLC编程语言标准(IEC61131-3)，顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)图形 语言梯形图(Ladder Diagram, LD)、功能块图(Function Block Diagram, FBD)r 文字语言I 指令表 结构化文本顺序功能图

3、(SFC)是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用 来编制顺序控制程序。提供了一种组织程序的图形方法，用来描述系 统的功能。可以对具有并发、选择等复杂结构 的系统进行编程。是分析、设计数字量控制的基本方法。顺序功能图(SFC)主要元件：步、转换和动作步：即工作步(或流程步)，是控制系统中的一个 稳定状态。转换：从一步过渡到另外一步时的切换条件， 两个步之间的切换可用一有向线段表示，代表向 下转移的有向线段的箭头可以忽略。动作：被控系统在某一步需要完成的动作，由PLC输出触点控制。有向连线、转换条件注意:-2.梯形图(LD)-是一种图形语言，它是以继电器控制系统的电 气原理图为基础演变而来的。-

4、沿用了传统的继电器控制中的触点、线圈、串 并联等术语和图形符号，还加进了许多功能强、 使用灵活的指令，使得编程更加容易。-比较形象、直观，对于熟悉继电器控制系统的 人来说，容易接受。-世界上各个PLC的生产厂家都把梯形图语言作为 第一用户编程语言。-2.梯形图-继电器控制电路图vs PLC梯形图常开（动合）触点常闭（动断）触点输出线圈常用继电器厂廿PLC梯形图十()电气图形符号vS PLC编程元件符号 2.梯形图继电器控制电路图启一保一停电路ElK2 PLC梯形图起动停止SB1LJSB2U-JDC24V0.11L-0 AC220V 0|KMJR1MML+0.0输人映像寄存器1011 I10.2

5、1 输出映像寄存器QO。匚h【010,2 QO.OH H/H )QOJ)H PPLC外部接线图-2.梯形图-继电器控制电路图1启动后，KM1接通；2延时T37后，KM2接通，KM1断开;3延时T38后，KM3接通，KM2断开。SR2 SB1KM3KT2KM2! KAKM1FenKM2KT2KT2|_| KMB-MO.OQO.1137QOJ2TBSNO.2QO3起动停车-PLC梯形图KA, KT1, KT210.0QO.l10.1Q0.2M2MQ03DC 24 VL+ILCPU 224KM2 KM1 KM3Y AC 127V dSB1 KW KM1 KNGKM1 KM2 KM3MOO T37,

6、T38T73TTN T3OZ|50 PT?o.irv.24 / iIIr:FZ TTiOZPTKAQO_1KmPLC外部接线图TV.1 QOl III / TVlO.l-2.梯形图-组成：触点、线圈、用方框表示的功能块-特点：-沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而是软件 中编程兀件，称为软器件假想的“能流” (Power Flow),从左向右流动。-逻辑解算，从上往下、从左至右进行。线圈放在最右边，触点可无限次使用。-2.梯形图-例如:“能流”母线-2.梯形图的规则-左边为起始母线，右边为结束母线（可省略）。-从左到右、从上到下的顺序书写。接点（对应触头）有两种：常开一| 和常闭输出线圈用

7、（）表示，如-（Q00）。一个输出 变量只能输出一次。输出前面必须有接点（即 每个逻辑行必须是触点与母线相连）。接点可串可并，但输出只能并不能串。程序结束时有结束符（条件结束指令）- END。-2.梯形图的规则解释触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、 内部条件等。线圈通常代表逻辑“输出”结果，如灯、电机 接触器、中间继电器等。每个网络由多个梯级组成，每个梯级由一个或 多个支路组成，并由一个输出元件构成，但右 边的元件必须是输出元件。对S7-200系列PLC来说，还有一种输出一一 “盒”（方块图），它代表附加的指令，如定时 器、计数器和功能指令等。-2.梯形图的能流-在梯形图中，为方便对PL

8、C周期扫描过程的分析 和指令运行状态，假想有“电流”流动，这就 是“能流”。仅是概念上的“能流”，实际不存在。-梯形图中并没有真实的物理电流流动，而仅仅是概念 电流（虚电流），或称为假想电流。分别把左边的母线、右边的母线假想为电源“火线”、 电源“零线”。如果有“能流”从左至右流向线圈， 则线圈被激励；如果没有“能流”，则线圈未被激励。 “能流”只能从左向右流动，不能反向流动。IO.O=DFF10.1 =DFF QO.O=ON-2.梯形图的能流d IL号QO.O=ON能流-任何可以连接到左/右母线或触点的梯形图元件都有“能流”的输入(EN输出端(ENO)。-输入(EN)端必须有能量流，才能执行

9、该元件功能。当 元件正确无误的执行其功能后，输出端(ENO)才能将 能量流传送到下一个单元。-例：“能流”可以通过被激励(ON)的常开触点或者 未被激励(OFF)的常闭触点，自左向右流。-只有梯形图和功能块图中才有能流的概念。对 应于指令表为栈顶值为1。-2.梯形图STEP7-Micro/WIN32编程软件界面-2.梯形图STEP7-Micro/WIN32编程软件界面-程序被划分为若干独立的段，称为网络 (Network)，个网络中只能有一块独立电路。左母线触点SymbolAddressComment电动机启动后延时TO延时ID秒断开电动疔启动10.0启动按齟输入X驼动电动机QO.O电动机驱动

10、郦才停止10.1停止按钮豁Network 2延时控制电动机断开I电动机延时毎T驱动电动机IMTON1 IFPTSymbolAddressComment/电动机启动后延时TO延时秒断开电动机驼动电动机QO.O电动机驱动输出本网络块中所 使用符号说明-3.功能块图(FBD)-是一种图形语言，类似于数字电子电路的编程 语言。沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图表达 方式，用类似于与门、或门的方框表示逻辑关 系；使用像普通逻辑门图形的逻辑盒指令，程 序逻辑由这些盒指令之间的连接决定。方框左侧为输入变量，右侧为输出变量。信号 自左向右流动，用“导线”将方框连接在一起。AND-Q1J12.1ANDIN TONP

11、TV5.0 ACOT33-4.指令表(IL) /语句表(STL)-是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记 符表达式，是PLC最基础的编程语言。-用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种 操作功能。每个操作功能由一条或几条语句来执行。指令由助记符和操作数两部分组成。-助记符标志计算机的CPU执行此条指令完成的功能，操作数指出CPU的操作对象，由标识符和参数组成。 标识符表示操作数的类别；参数表明操作数的地址或 一个顶先设定值。适合于熟悉PLC和有经验的程序员使用。 4指令表I0.0I0.1Q0.0LDI0.0TI()OQ0.0Q0.0AI0.1=Q0.0I0.5Q0.1LDNI0.5()=

12、Q0.1I0.3M0.1AI0.311()=M0.1I0.4M0.1Q0.2LDNI0.4 Q0.0OFF Q0.00-1位逻辑指令触点指令、输出指令置位指令、复位指令立即I/O指令取反触点指令空操作指令正/负跳变触点指令-1位逻辑指令标准触点指令-常开触点指令（常开触点的位地址为ON时，闭合）LD,装载（常开触点与左侧母线相连）A，与0，或常闭触点指令（常闭触点的位地址为0FF时，闭合）LDN，取反后装载（常闭触点与左侧母线相连）AN，与非ON，或非输出指令（当触点控制电路接通时，线圈得电）位逻辑指令标准触点指令 LD、A、O； LDN、AN、ON 输出指令10.0 Q0.0T I )LD

13、10 0 =Q0.0I0.1 Q0.1()LDN 101=Q01-1位逻辑指令逻辑关系与 当10.0与10.1都“ON”时, AND 则输出 Q00 “ON”(1)。1 I0.0I0.1 Q0.0JL JL (LDA10.0I01II II (丿Q0.0梯形图助记符I01Q0.0LD O10.0I01Q0.0111I01 卄Q0.0T )LDNI01Q0.056当10.0或I00 “ON”时， 则输出Q00“ON”(1) OR当 10.1 “OFF” 时则输出Q00“ON”(1)NOT-1位逻辑指令标准触点指令与、或、非运算均是对从该指令前面的指令到该指令 的前一个指令处的结果进行运算。例:L

14、DX0AX1OX2=Y0X2是与图中P点处的结果（即X0与X1的结果）相或, 而不是与X1相或。-1位逻辑指令例：启动停车控制SB1SB2RFKMKM|IIL | QO.O | QO.l | Q0.2 | Q0.3IM | IO.O | IO.I I0.2I0.3SB1 SB2指令表LD 10. 1I/O分配：IO. I10.0QO.lOQ0. 1I0.0：停车梯形图：I nn 1rHI-()AI0.0I0. 1：启动QU丄HH=Q0. 1Q0. 1：KM58继电器控制电路图-1位逻辑指令例：正反转互锁控制电路-1.位逻辑指令实例 例：正反转互锁控制电路SB2正转启动SB2-I0.0反转启动S

15、B3-I0.1停止SB1-I0.2SB3SB110.010.110.2L+1L电源-1位逻辑指令置位指令S、复位指令R-置位指令S：将操作数中的N个相邻位逻辑量强制置1。复位指令R：将操作数中的N个相邻位逻辑量强制置0。具有记忆和保持功能，通常R、S成对使用。LD 10.0S Q0 1, 1LD 10.1R Q0.1, 1io. oQ-1TI(s )io. 1“Q0 1TI(R)此处，N=1。-1位逻辑指令置位指令S、复位指令RNetwork 1Network 110.0QO.OLD 10.010.011T 1 S )S QO.O, 210.1i111Network22Network21111

16、 11 11 1QO.O10.1QO.OLD 10.1111 1T 11、 1-0），然后再进行操作。-2.逻辑堆栈-标准触点指令：LD、A、O； LDN、AN、ON名称初始状态LD 10.0A 10.1StackOSO1 (10.0=1)0 (I0.1=0)StacklS1SOS0Stack2S2S1S1Stack3S3S2S2Stack4S4S3S3Stack5S5S4S4Stack6S6S5S5Stack7S7S6S6Stack8S8S7S7-2.逻辑堆栈-指令块：两个以上的触点经过串联或并联后组成 的结构。块操作指令-区块与ALD：实现两个指令块的与”运算（串联）。区块或OLD：实现两

17、个指令块的或”运算（并联）。块操作指令使用方法每指令块均以LD或LDN指令开始。在描述完指令块后，该指令块就可以作为一个整体来看待。没有操作数。-2.逻辑堆栈-块操作指令逻辑关系梯形图助记符1区块ALD (And Stack)当 “10.0或 10.1”与“10.2 或10.3” 都 “ON” 时， 则输出Q00“ON”。I0.0I0.2 JLQ0.0LD O LDO ALDI00 I01I02I0.3I0.1I0.3 -IL1IIQ0.0区块或)OLD (Or Stack)I0.0 | 1I0.1 I I_Q0.0LDAI0.0I0.1当“100与101”或“102与I03非” “ON”时，

18、则输r 1I0.2 | I1 LI0.3 1儿rj丿LDANOLD10.210.3出 Q0 0“ON”。F 1Q0076 2.逻辑堆栈块操作区块与ALD1 M+1 1T 1TP区块或OLD0 13 4 o o o o I I I I2 5 6 3 i- o o o o II I QN D N D d nM ru tl lalaoloao =_L rLstsL-2.逻辑堆栈-块操作实例LD10.0ICi 1AN10.2r LD10.3L A10.4510.5010.7L AN10.SL OLDALD011.0noH I-2.逻辑堆栈-块操作实例rrr LD10.0A10.1I 010.2 LD1

19、0.3 010.4ALDLD10.5A10.6kOLD=QO.O-2.逻辑堆栈-块操作:ALD (And Load)指令-两个或两个以上的触点组的串联编程。-将堆栈中的第一级和第二级的值进行逻辑“与”操作 结果置于栈顶，并将堆栈中的第三级至第九级的值依 次上弹一级。名称执行前执行后Stack。10Stack10S2Stack2S2S3Stack3S3S4Stack4S4S5Stack5S5S6Stack6S6S7Stack7S7S8Stack8S8X说明执行指令前，S0=l，Sl=0。 执行ALD指令时，对逻辑堆栈中第一 级堆栈SO、第二级堆栈S1的值进行 逻辑与运算，结果存放到栈顶SO。即：

20、SO=SO*S1=1 *0=0执行完成ALD指令后，自动进行1次 出栈操作。栈底生成随机值X。-2.逻辑堆栈-块操作:OLD (Or Load)指令-两个或两个以上的触点组的并联编程。-将堆栈中的第一级和第二级的值进行逻辑“或”操 作，结果放入栈顶，并将堆栈中其余各级的内容依次 上弹一级。名称执行前执行后StackO11Stack10S2Stack2S2S3Stack3S3S4Stack4S4S5Stack5S5S6Stack6S6S7Stack7S7S8Stack8S8X说明执行指令前，S0=1，Sl=0。 执行OLD指令时，对逻辑堆栈中第 一级堆栈SO、第二级堆栈S1的值进 行逻辑或运算，

21、结果存放到栈顶SO。即：S0=S0+S1=1+0=1执行完成OLD指令后，自动进行1次 出栈操作。栈底生成随机值X。 2.逻辑堆栈块操作区块与（ALD）,区块或（OLD）505152535455565758so5152535455565758亠冃行-2.逻辑堆栈-多重输出指令.逻辑入栈LPS: Logic Push逻辑读栈 LRD: Logic Read逻辑出栈 LPP: Logic PopI0.0T卜I0. 1 I0. 2Q0. 1rQ0.010.2Q2.1/()I0.6I0.4M0.7)Q2.6输出：C40-4.计数器指令力口/减计数（CTUD）首次扫描，计数器位OFF,当前值为0。在加计

22、数脉冲的上升 沿，计数器当前值加1，在减计数脉冲输入的上升沿，计数器的 当前值减1，当前值大于等于设定值时，计数器位被置位。当复位输入为ON、或对计数器执行复位指令时，计数器被复位。12 0n n n p nnn-L JT1 1:一 ：一 ：1n1iT 2; 1 , 14*1I-L JL Z-j当前值血F-:： 5 ：4 1 4 :：3 3r1I_JL输出端C40土LnL-4.计数器指令例如：产品数量检测（每24个产品 机械手动作1次）机械手KM2PLC的I/O分配：10.0传送带停机按钮传送带起动按钮产品通过检测器PHQ00传送带电机KM1 Q0.1机械手KM2 T37定时器，定时2秒 C2

23、0计数器，初始值24机械手动作后，延时2秒，将机械手电磁铁切断， 同时将C20复位。C20复位后，Q0.1和T37也复位-4.计数器指令例如：产品数量检测10.114-Q0.0()J起、停传送带电机j C20每计24个数，机械手动作一次J电机起动后，Q0.0产生宽度为一个扫描 周期的正脉冲，使C20和T37复位J每检测到一个产品，102产生一个正脉冲， 使C20计一个数C20T37HI14-J机械手动作后，延时2秒，将机械手电磁铁切 断，同时将C20复位。Q0.1和T37也复位。-4.计数器指令-如果定时值超出定时器的最大范围，怎么办?-定时器的串联组合-定时器与计数器的组合11INTON10

24、00-PT10 msT35T36I IINTON2000-PT10 ms11.0T35T36Q1.0IC )B 3.3 PLC基本逻辑指令 5.高速计数器指令对脉宽小于CPU扫描周期的高速脉冲准确计数。 定义高速计数器（HDEF）指令为指定的高速计数器（HSCx）选定一种工作模式。HSC是高速计数器编号（05）；MODE是工作模式（011）。高速计数器（HSC）指令用来激活高速计数器，N为计数器号（05）。对应的指令：HDEF HSC, MODEHSC N-5.高速计数器指令-输入端口模式中断描述输入点HSCO10.010.110.2HSC110.610.711.011.1HSC211.211

25、.311.411.5HSC310.1HSC410.310.410.5HSC510.40带有内部方向扌空制的单相计数器计数1计数复位2计数复位启功3带有外部方向扌空制的单相计数器计数方向4计数方向复位5计数方向复位启功6带有増减计数时钟的双相计数器增计数减计数7增计数减计數复位8增计数减计数复位启功9A/B相正交计数器A相计数E相计数10盘相计数E相计数复位11A相计数B相计数复位启动-5高速计数器指令-输入端口-高速计数器和边沿中断的输入点分配存在一些重叠， 同一个输入不能用于两个不同的功能，但是不使用高 速计数的输入端可以可作为一般输入点。-例如：如果HSC0工作于模式2，它使用100和10

26、2， 不使用输入101，贝肛01可以用于HSC3的边沿中断。 同样地，如果在选择HSC4模式中不使用104,该输 入端可以用为HSC5所用。-注意：HSC0的所有模式都使用I00, HSC4的所有模 式都使用103,所以当使用这些计数器时这些点不能 作它用。-5.高速计数器指令每个高速计数器对它所支持的时钟方向、控制 复位和启动都有专用的输入。高速计数器装入预置值后，当前计数值小于当 前预置值时，计数器处于工作状态；当前计数值等于预置值或外部复位信号有效 时，可使计数器产生中断；除模式（02） 夕卜，计数方向的改变也可产生中断。-5.高速计数器指令-当前计数值等于预置值或外部复位信号有效 时，

27、可使计数器产生中断；除模式（02） 夕卜，计数方向的改变也可产生中断。靛计数器编号当前值等于设定值中断计数方向改变中断外部信号复位中断事件号优先级事件号优先级事件号优先级HC0121027112812HC1131314141515HC21616 17171818HC33219无无无无HC4292030213122HC53323无无无无-5.高速计数器指令工作模式-内部控制的单向增/减计数器（模式02）:即只有一个脉冲输入端， 通过高速计数器的控制字节的第3位来控制作加计数或者减计数。该位 =1,加计数；该位=0,减计数。外部方向控制的单向增/减计数器（模式35）：即有一个脉冲输入 端，有一个方

28、向控制端，方向输入信号等于1时，加计数；方向输入信 号等于0时，减计数。有增和减计数脉冲输入的双向计数器（模式68）:即有两个脉冲输 入端，一个是加计数脉冲，一个是减计数脉冲，计数值为两个输入端 脉冲的代数和。 A/B相正交计数器（模式911）：即有两个脉冲输入端，输入的两路 脉冲A相、B相，相位互差90 （正交），A相超前B相90时，加计 数；A相滞后B相90时，减计数。在这种计数方式下，可选择1x模 式（单倍频，一时钟脉冲计一数）和4x模式（四倍频，一个时钟 脉冲计四个数）。-5.高速计数器指令 工作模式0、1或2时钟内部方 向控制（仁增 计数）.4(33时钟外部方向 控制（1二增计 数）

29、计数器当前值-5.高速计数器指令 工作模式3、4或5当前值清Q预置值为4,计数方向设为增计数。 计数器使能位使能.PVuCV产生中断 TOC o 1-5 h z 514 | 4 :1*| 3 :2 |1-5.高速计数器指令工作模式6、7或8当前值清0,预置值为4,计数方向设为增计数. 计数器使能位使能.PV二CV产生中断瞥当增时钟-5.高速计数器指令工作模式9、10或11 （1倍频）当前值清Q预置值为3,计数方向设为增计数。 计数器使能位使能。PV=CV产生中断 方向改变产生中断A相时钟1 一0B相时钟1 瞪当PVuCV产生中断B 3.3 PLC基本逻辑指令-5.高速计数器指令-工作模式9、1

30、0或11 （4倍频）-5.高速计数器指令状态字节（用于“读”）-只有执行高速计数器的中断程序时，状态位才有效。HSCOHSC1HSC2HSC3HSC4HSC5描述SM36.0SM46.0SM56.0SMI 36.0SM146.0SM156.0SM36.4SM46.4SM56.4SM136.4SMI 414SMI 56.4不用SM36-5SM46.5SM56-5SM136.5SM146.5SMI 56.5当前计数方向：4减计数；山增计数SM366SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.6当前值芍预墨值：不等；1斗目等SM6.7SM46.7SM56.7SMI 36.?SMI

31、 46.7SM156.7当前值与预置值：0-卜于等于；卜大于-5.高速计数器指令-控制字节（用于“写”）HSCOHSC1HSC2HSC3HSC4HSC5配置或中断描述SM37.0SM47.0SM57:0SIvil47：0复位控制：0=高电平有效；1=低电平有效SM47.1SM57.1启动控制：0=高电平有效；1=低电平有效SM37.2SM47.2SM57.2SM147.2正交计数器倍频：ox倍频；1=1倍频SM37.3SM47.3SM57.-3SM137.3SM147.3SMI 57.3计数方向控制：0玉计数；1=増计数SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157

32、.4与入计数方向：0环更新；1=更新SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5.SMi47：5SMI 57.5写入预苴值：更新；1=更新SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SMI 57.6写入当前值：0=不更新；1=更新SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HS C允许:OlL ； 1 =允许-5.高速计数器指令-预置值和当前值的设置-要设置高速计数器的新当前值和新预置值，必须设置 控制字节，令其SMBX7第5位和第6位的值为1,允 许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特 殊内部标志位存储区。-然后执行HSC指

33、令，将新数值传输到高速计数器。当 前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区。HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新当前值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新预置值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162-5.高速计数器指令 -例如MAINHSM0.1SBR_O1-6.直接寻址和间接寻址 PLC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。每个单元都有唯一的地址，地址 用名称和编号两部分组成。 6.直接寻址和间接寻址-直接寻址按位寻址的格式

34、为：Axy 必须指定元件名称、字节地址和位号。MSB表示最高字节的位，即位号位地址与字节地址之间的间隔字节地址元件名称（区域标志） 6.直接寻址和间接寻址间接寻址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。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。 3种操作：建立指针、间接存取和修改指针。 6.直接寻址和间接寻址间接寻址建立指针&VB200 AC1将VB200的地址作为 &VB200, AC1 指针送入 AC1&MB10, VD302&C2, LD14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。例：MOVDMOVDMOVD注意：建立指针用MOVD指令；只能用V、L或累加器作为指针；间接寻址常用于循环程序和查表程序。 6.直接寻址和间接寻址间接寻址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。例：MOV