电气控制与PLC(案例教程)教学课件(共16章)第9章-S7-200-PLC程序控制指令及其应用

第九章PARTNINES7-200PLC程序控制指令及其应用——以两种液体混合装置的控制为例01.02.•结束、暂停及看门狗复位指令03.循环指令目录•跳转指令04.子程序指令9.1任务要求在饮料的生产、酒厂配液等工业领域，一般需要对多种液体进行混合。某液体混合装置可以实现两种液体（液体A和液体B）的混合，其结构示意图如图9-1所示。图中BG1、BG2、BG3为液位传感器，液面淹没时接通；两种液体（A和B）的输入和混合液体的流出阀门分别由电磁阀MB1、MB2、MB3控制，MA为搅匀电动机，用于驱动桨叶将液体搅拌均匀。该系统要求具备自动控制和手动控制两种功能。具体控制要求如下：（1）初始状态。（2）启动操作。（3）停止操作。9.2程序控制指令程序控制指令主要用于程序执行流程的控制，合理使用该类指令可以优化程序结构，增强程序流向的控制功能。这类指令包括结束、暂停、看门狗、跳转、循环、子程序等指令。9.2.1结束、暂停及看门狗复位指令1.指令格式及功能结束、暂停、看门狗复位指令的格式及功能。（1）结束指令END和MEND结束指令分为有条件结束指令（END）和无条件结束指令（MEND）。（2）停止指令STOPSTOP指令的功能是输入有效时，立即终止程序的执行，能够使CPU从RUN状态切换到STOP状态。（3）看门狗复位指令WDRWDR（WatchdogReset）称做看门狗复位指令，也称为警戒时钟刷新指令。为了保证系统可靠运行，PLC内部设置了系统监视定时器（WDT），用于监视扫描周期是否超时。2.指令的应用在PLC运行过程中，为了避免发生意想不到的故障，需要采取一定的手段保证PLC正常运行或者使其停止运行。可以采用类似下面的控制程序。9.2.2跳转指令跳转指令可以提高PLC编程的灵活性，在程序执行时，可以根据不同条件的判断，选择不同的程序段执行程序。跳转指令由跳转指令JMP和标号指令LBL组成。1.指令格式及功能跳转与标号指令的格式及功能。2.指令使用说明跳转指令与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、子程序或者中断程序。不能在不同的程序块间互相跳转。执行跳转后，被跳过程序段中的各元器件的状态会有所不同：Q、M、S、C等元器件的位保持跳转前的状态；计数器C停止计数，当前值存储器保持跳转前的计数值。对定时器来说，因刷新方式的不同而工作状态不同。3.指令的应用跳转指令示例如图9-3所示。当I0.3接通时，跳转条件满足，程序跳转到LBL5，即网络4，执行网络4以后的指令，而在JUMP4和LBL5之间的指令一概不执行，即使I1.0此时接通，也不会有输出。9.2.3循环指令循环指令能使程序结构优化，为解决重复执行相同功能的程序段提供了极大的方便。循环指令由循环开始指令（FOR）和循环结束指令（NEXT）组成。1.指令格式及功能循环指令的格式及功能。2.指令使用说明FOR指令中有三个数据输入端：当前循环计数INDX（IndexValueofCurrentLoopCount）、循环初值INIT（InitialValue）和循环终值FINAL（FinalValue）。在使用时，必须给FOR指令指定INDX、INIT和FINAL。在循环指令中，FOR和NEXT之间的程序段称为循环体。当循环允许信号EN端为1时，开始执行循环指令。每执行一次循环体，当前计数值增1，并且将结果同终值比较，如果大于终值，则终止循环。每条FOR指令必须对应一条NEXT指令，即必须成对使用。循环可以嵌套（一个FOR--NEXT循环在另一个FOR--NEXT循环之内）使用，但嵌套深度最多为8层，各个嵌套之间不可有交叉现象。每次使能输入EN重新有效时，指令将自动复位各参数。3.指令的应用程序举例，9.2.4子程序指令子程序的优点是可以用于对一个大的程序进行分段及分块，使其成为较小的更易管理的程序块。在程序调试、程序检查和程序维护时，可充分利用这项优势。子程序只在需要时才被调用、执行。与子程序有关的操作有子程序的建立、子程序的调用和返回。1.建立子程序建立子程序是通过编程软件来完成的。可以采用下列方法建立：在编程软件“编辑”菜单中选择“插入子程序”；或者在程序编辑器窗口中单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择“插入子程序”。2.指令格式及功能子程序指令包括两条：子程序调用指令和子程序条件返回指令。3.指令使用说明（1）CRET多用于子程序的内部，由判断条件决定是否结束子程序调用；RET用于子程序的结束，由编程软件自动处理RET指令（不显示出来），无需人工输入。（2）如果在子程序的内部又对另一子程序执行调用指令，则这种调用称为子程序的嵌套。在主程序中，可以嵌套调用子程序，但最多嵌套8层。在中断程序中，不能嵌套调用子程序。（3）当一个子程序被调用时，系统自动保存当前的堆栈数据，并把栈顶置1，堆栈中的其他值为0，子程序占有控制权。子程序执行结束，通过返回指令自动恢复原来的逻辑堆栈值，调用程序又重新取得控制权。（4）子程序中的定时器和累加器。（5）当子程序在一个扫描周期内被多次调用时，在子程序中不能使用上升沿、下降沿、定时器和计数器指令。4.指令的应用可以采用类似下面的控制程序。5.带参数的子程序调用根据子程序有无参数，可以将子程序分为有参子程序和无参子程序。带参变量的子程序调用扩大了子程序的使用范围，增加了调用的灵活性。如果子程序带有参数，就要使用该子程序的局部变量表来定义参数。（1）局部变量表（2）指令应用子程序编程包括：建立子程序、在子程序中编写应用程序、在主程序或其他子程序中编写调用子程序三个步骤。1）建立子程序并编写局部变量表在子程序编程窗口，进行局部变量表的设置。9.3控制系统设计9.3.1任务分析在9.1节所示的任务中，该控制系统要求具备自动控制的功能，还需要有手动控制的功能。因此，可以采用9.2节中的子程序指令来进行编程，分别设计两个子程序，自动控制运行子程序和手动控制子程序。9.3.2I/O地址分配根据系统的控制要求，确定系统的输入/输出点与其对应的PLC地址9.3.3PLC接线图设计根据I/O分配表，并结合系统的控制要求，可画出PLC的I/O接线图，如图9-8所示。因为系统共需要6个输入点、5个输出点，所以只需选择CPU224即可。9.3.4梯形图程序设计下面采用调用子程序的方法实现程序的编写，包括主程序和两个子程序。主程序如图9-9所示。将手动/自动选择开关打到自动状态，调用AUTO子程序，执行自动控制过程；打到手动状态，调用MANUAL子程序，去执行手动单步控制过程。9.4拓展与提高——PLC控制系统设计的内容和步骤PLC控制系统设计的基本原则是：根据控制任务，最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护方便。1.PLC控制系统设计的内容一般情况下，PLC控制系统的设计包括以下内容：（1）根据设计任务书进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器等）。（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块、扩展模块等）。（4）绘制PLC的I/O硬件接线图，分配PLC的I/O点。（5）设计控制系统的操作台、电气控制柜以及安装接线图等。（6）设计PLC程序并调试。（7）编写设计说明书和使用说明书。2.PLC控制系统设计的步骤（1）工艺分析（2）确定I/O点数（3）选择PLC机型（4）选择输入/输出设备，分配PLC的I/O地址（5）程序设计（6）控制柜或操作台的设计和现场施工（7）系统调试（8）编制技术文件3.PLC输入/输出电路的设计设计输入/输出电路通常还要考虑以下问题：（1）一般情况下，输入输出器件可以直接与PLC的输入输出端子相连，但是，当配线距离较长，或接近强干扰源或大负荷频繁通断的外部信号，最好加中间继电器再次隔离。（2）输入电路一般由PLC内部提供电源，输出电路需根据负载额定电压和额定电流外接电源。输出电路需注意每个输出点可能输出的额定电流及公共端子的总电流的大小。（3）对于双向晶闸管及晶体管输出型的PLC，如输出点接感性负载，为保证输出点的安全和防止干扰，需并接过电压吸收回路。对交流负载