S7 SMART 应用基础技术 6

模块3

S7-200SMARTPLC功能指令的应用任务3.14盏流水灯控制程序设计任务3.24路抢答器控制程序设计任务3.38台电动机顺序启动控制程序设计任务3.4输送带控制程序设计任务3.5LED倒计时显示控制程序设计任务3.6停车场车位控制程序设计学习目标●掌握功能指令的基本格式和数据结构。●掌握主要功能指令的使用方法。●学会使用功能指令编写程序的方法，进一步提高编程技巧知识目标学习目标●能熟练运用PLC的功能指令构建小型PLC控制系统。●能使用功能指令编写程序并进行调试。●能熟练运用功能指令解决实际工程问题技能目标学习目标●培养标准意识和职业素养。●通过对6S管理的学习，树立正确的劳动观，养成良好的劳动习惯。●培养科学的实践观和方法论素质目标任务3.14盏流水灯控制程序设计1．单一传送指令的指令格式

单一传送指令用来传送一个数据，其数据类型可以为字节、字、双字和实数。在传递过程中，数据内容保持不变。接通使能输入端EN；能将输入端IN中的数据传送到输出OUT指定的地址中。传送过程实际为复制过程📚相关知识传送指令2．程序举例Q0.0和Q0.2输出指示灯点亮Q1.0和Q1.2输出指示灯点亮图3-1字节传送和字传送000001015对应的二进制数：MOV指令Q0.0Q0.700000101QB0000001015对应的二进制数：Q0.0Q0.7Q1.0Q1.70000000000000101QB0QB1低字节高字位，高字节低字位高有效字节低有效字节QW0=QB0+QB12．程序举例SM0.5是1s的时钟脉冲，用来给C2提供计数脉冲。Q0.0～Q0.7的状态随I1.0～I1.7的改变而改变10s脉冲发生器VW0中的值会随着T37的当前值在0～100之间变化VW2中的值会随着C2的当前值在0～30000之间变化2．程序举例图3-2定时器和计数器当前值传送

试设计4盏流水灯每隔1s顺序点亮，并不断循环的PLC控制系统。采用应用指令编程更简单Q0.3Q0.2Q0.1Q0.00001🛠️任务实施1．任务要求4盏流水灯点亮动画Q0.3Q0.2Q0.1Q0.00001→2.【设备和工具】。CPUSR401台、按钮若干、指示灯4盏、安装有STEP7-Micro/WINSMART编程软件的计算机1台、《S7-200SMARTPLC系统手册》、电工工具1套、万用表1块。S7-200SMARTPLC

按钮指示灯安装有编程软件的计算机3．硬件电路图3-3

4盏流水灯的I/O接线选用十六进制数表示较为方便4．程序设计4．程序设计当M0.0、T37、T38、T39同时闭合时，QB0显示哪个状态？图3-4

4盏流水灯控制程序用传送指令实现电动机Y-△降压启动控制，并且用两盏指示灯显示启动和运行状态。请编写控制程序并调试。用传送指令实现电动机Y-△降压启动控制🚀任务拓展显示答案任务3.24路抢答器控制程序设计1．S7-200SMARTPLC的程序结构S7-200SMARTPLC的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。

图3-5主程序、子程序和中断程序窗口主程序是程序的主体。每个项目都必须并且只能有一个主程序，在主程序中可以调用子程序和中断程序。子程序是指具有特定功能并且多次使用的程序段。中断程序用来及时处理与用户程序的执行无关的操作或者不能事先预测何时发生的中断事件。📚相关知识3.2.1子程序指令2．子程序的创建（a）菜单命令插入子程序

（b）项目树插入子程序

（c）程序编辑器插入子程序3.2.1子程序指令图3-6插入子程序的方法3．子程序调用指令和子程序返回指令子程序指令使用说明如下。①可以在主程序、其他子程序或中断程序中调用子程序。②子程序返回又分为条件返回CRET和无条件返回RET。若为条件返回，则必须在子程序的最后插入CRET指令；若为无条件返回，则编程人员无需在子程序最后插入任何返回指令。③如果在子程序内部又对另一个子程序执行调用指令，则这种调用称为子程序的嵌套。子程序最多可以嵌套8级。3.2.1子程序指令4．子程序指令举例

两台电动机运行控制要求为：

按下系统启动按钮，为两台电动机选择控制做准备。当选择开关闭合时，按下电动机M1的启动按钮，电动机M1工作；

当选择开关断开时，按下电动机M2的启动按钮，电动机M2工作。按下系统停止按钮，两台电动机都停止工作。3.2.1子程序指令（1）硬件电路（2）程序设计4．子程序指令举例图3-7两台电动机选择控制程序1．跳转指令跳转指令JMP和标号指令LBL配合实现程序的跳转。3.2.2跳转指令和标号指令跳过1．跳转指令3.2.2跳转指令和标号指令图3-8跳转指令与标号指令的使用跳转指令使用说明（1）跳转指令和标号指令必须成对出现，且允许多条跳转指令使用同一标号，但不允许一个跳转指令对应两个标号，即在同一程序中不允许存在两个相同的标号。（2）跳转指令只能在同一程序块中使用，如主程子、同一子程序或同一中断程序。不能在不同的程序块中相互跳转。（3）执行跳转指令后，被跳过程序段中的各元器件的状态如下图。1．跳转指令3.2.2跳转指令和标号指令①Q、M、S、C等元件器的位保持跳转发生前的状态；②计数器C停止计数，当前值存储器保持跳转前的计数值；没有执行跳转指令时，INC_W指令使VW2每扫描周期加1。当跳转指令执行时，INC_W指令被跳过，VW2中的值保持不变。1．跳转指令图3-9跳转指令对元器件的影响2026/4/16🛠️任务实施1．任务要求

设计一个用7段数码管（LED）显示的4路抢答器。抢答器的外形结构如图3-10所示。设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台开始按钮及总台复位按钮。分台设有分台指示灯、分台抢答按钮。图3-10抢答器的外形结构2.【设备和工具】CPUSR401台、按钮若干、7段数码管1个、LED（发光二极管）若干、安装有STEP7-Micro/WINSMART编程软件的计算机1台、《S7-200SMARTPLC系统手册》、电工工具1套、万用表1块。S7-200SMARTPLC

按钮7段数码管安装有编程软件的计算机3.硬件电路图3-11抢答器的I/O接线abcdefgUaCOMIU′RabcdefgCOM（+）共阳极abcdefgCOM（）共阴极LED数码管工作原理3.硬件电路抢答器的传送数据

显示数字十六进制ｇ（Q0.6）ｆ（Q0.5）ｅ（Q0.4）ｄ（Q0.3）ｃ（Q0.2）ｂ（Q0.1）ａ（Q0.0）1H0600001102H5B10110113H4F10011114H6611001104．程序设计互锁

4．程序设计图3-13抢答器程序

某台设备具有手动和自动两种操作方式。SA是操作方式选择开关，当SA处于断开状态时，选择手动操作方式；当SA处于接通方式时，选择自动操作方式，不同操作方式进程如下。手动操作方式：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停止。自动操作方式：按启动按钮SB2，电动机连续运转1min后，自动停机；按停止按钮SB1，电动机立即停机。请画出电动机手动/自动控制的电路图并使用跳转指令编写控制程序。用跳转指令实现电动机手动/自动控制🚀任务拓展显示答案任务3.38台电动机顺序启动控制程序设计1.移位指令（1）移位指令的格式📚相关知识3.3.1移位指令与移位寄存器指令移位指令功能：将输入值IN中的各位数向左或向右循环移动N位后，将结果送给输出OUT中。溢出SM1.1溢出SM1.1溢出SM1.1QB0初始值00011001QB0移位前0000011100000000000执行MOV指令第一次移位1000010001100010第二次移位000第三次移位000补0补0补0（2）字节左移指令举例图3-14字节左移指令的使用

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0【例3-1】16盏流水灯每隔1s由低位向高位顺序点亮，并不断循环。其程序如图所示。注意其点亮顺序是Q1.0～Q1.7，然后是Q0.0～Q0.7。Q1.0Q1.0Q0.0Q0.7SM1.1溢出QB0初始值0000000011000100执行MOV指令QB0移位前SM1.1溢出0011001011000100第一次移位000补0第二次移位000补0SM1.1溢出00001001第三次移位000补0（3）字节右移指令举例图3-16字节右移指令的使用【例3-2】16盏流水灯每隔1s由高位向低位顺序点亮，并不断循环。其程序如图所示。注意其点亮顺序是Q0.7～Q0.0，然后是Q1.7～Q1.0。图3-17

16盏流水灯右移控制程序2.移位寄存器指令（1）移位寄存器的格式①EN：使能输入端，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，整个移位寄存器移动1位。②DATA：数据输入端，连接移入移位寄存器的二进制数值，执行指令时，将该位的值移入寄存器。③S_BIT：指定移位寄存器的最低有效位。④N：指定移位寄存器的长度和移位方向，移位寄存器的最大长度为64位。⑤移位寄存器的最高位可以由最低位S_BIT和移位寄存器的长度N决定。设移位寄存器的最高位为MSB.b，则有MSB.b的字节号={(S_BIT的字节号)+[(N_1)+(S_BIT的位号)]/8}的商MSB.b的位号={[(S_BIT的字节号)+(N_1)+(S_BIT的位号)]/8}的余数例如，S_BIT=V33.4，N=14，因为[33+(11+4)/8]=35余1，所以有MSB.b的字节号=V35，MSB.b的位号=1，则MSB.b=V35.1。⑥DATA和S_BIT的数据类型为：BOOL，操作数为I、Q、V、M、SM、S、T、C、L。N的数据类型为BYTE，操作数为IB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、常数。2.移位寄存器指令（1）移位寄存器的格式（2）移位寄存器指令举例SM1.1V100.3V100.2V100.1V100.0S_BIT第1次移位前0101I0.30101I0.3=11第1次移位后1011I0.3=00第2次移位后第1次按I0.2第2次按I0.2图3-19移位寄存器指令的使用1．循环移位指令的格式循环移位是环形的，即被移出来的位将返回到另一端空出来的位置。循环移位指令功能：将输入值IN中的各位数向左或向右循环移动N位后，将结果送给输出OUT中。3.3.2循环移位指令循环移位指令使用说明①循环移位指令可以以字节、字和双字作为移位长度进行循环移位；②只要满足循环移位指令的使能端条件，IN中的数据就会循环左移或循环右移N位，并将结果保存在OUT中，循环移位是环形的，即被移出的位将返回到另一端空出来的位置。移出的最后移位数值存放在溢出位SM1.1。③如果满足循环移位指令使能端的执行条件，每一个扫描周期都会执行循环移位指令。在实际应用中，常采用上升沿或下降沿脉冲，保证使能端的条件满足时，只循环移位一次。1．循环移位指令的格式3.3.2循环移位指令④如果循环移位位数N大于或等于操作的最大值（字节操作为8、字操作为16、双字操作为32），执行循环移位之前先对N进行求模运算以获得有效循环移位位数。⑤如果循环移位位数不是8的整倍数（对于字节操作）、16的整倍数（对于字操作）或32的整倍数（对于双字操作），则将循环移出的最后一位的值复制到溢出存储器位SM1.1。如果要循环移位的值为零，则零存储器位SM1.0将置位。⑥字节操作是无符号操作。对于字操作和双字操作，使用有符号数据类型时，也会对符号位进行循环移位。循环移位指令使用说明1．循环移位指令的格式3.3.2循环移位指令图3-20循环字节移位指令的使用把高2位移到低2位把低2位移到高2位3.3.2循环移位指令🛠️任务实施1．任务要求

某台设备有8台电动机，为了减小电动机同时启动对电源的影响，利用移位指令实现间隔10s的顺序启动控制。按下停止按钮时，同时停止工作。请画出控制系统的电路图并编写程序。2.【设备和工具】CPUSR401台、三相异步电动机8台、按钮若干、接触器和热继电器各8个、安装有STEP7-Micro/WINSMART编程软件的计算机1台、《S7-200SMARTPLC系统手册》、电工工具1套、万用表1块。S7-200SMARTPLC

电动机按钮接触器热继电器3．硬件电路4．程序设计图3-218台电动机顺序启动控制程序用循环移位指令实现12盏流水灯控制🚀任务拓展显示答案

利用PLC实现流水灯控制。某灯光招牌有12盏灯，要求闭合启动开关I0.3时，12盏灯以图3-22所示的正序和反序每间隔1s轮流点亮并不断循环；按下停止按钮I0.2，停止工作。请编写12盏流水灯的控制程序图3-2212盏灯的灯光招牌示意图任务3.4输送带控制程序设计1．比较指令的指令格式比较指令是将两个同类型的数据IN1和IN2按指定条件比较大小，当比较的结果为真时，该动合触点闭合，输出接通。否则比较触点断开。📚相关知识比较指令数据类型IN1IN2比较符字节比较指令整数比较指令双字整数比较指令实数比较指令数据类型IN1IN2＞BRDI比较指令的数据类型：1．比较指令的指令格式

比较指令有6种比较类型：==（IN1等于IN2）、＜＞（IN1不等于IN2）、＞=（IN1大于或等于IN2）、＜=（IN1小于或等于IN2）、＞（IN1大于IN2）、＜（IN1小于IN2）。比较指令的比较运算符：1．比较指令的指令格式注意：使用比较指令的前提是数据类型必须相同。比较指令的触点和普通触点一样，可以装载（LD）、串联（A）和并联（O）编程。1．比较指令的指令格式2．比较指令举例

应用比较指令产生断电6s、通电4s的脉冲输出信号程序如图所示。图3-24周期为10s的脉冲输出信号的程序🛠️任务实施1．任务要求

如图3-25所示的输送带最多输送20个工件。连接I0.0端子的光电传感器对工件进行计数。当计件数量小于15时，指示灯常亮；当计件数量等于或大于15时，指示灯闪烁；当计件数量为20时，10s后传送带停止，同时指示灯熄灭。图3-25输送带工作台2.【设备和工具】CPUSR401台、三相异步电动机1台、按钮若干、NPN输出型光电传感器1个、接触器1个、热继电器1个、指示灯1个、安装有STEP7-Micro/WINSMART编程软件的计算机1台、《S7-200SMARTPLC系统手册》、电工工具1套、万用表1块。S7-200SMARTPLC

电动机按钮传感器接触器热继电器3．硬件电路图3-26输送带电路4．程序设计图3-27输送带控制程序2026/4/16用触点比较指令实现单车道交通灯控制🚀任务拓展

十字路口交通信号灯的布置如图所示。当按下启动按钮时，交通信号灯系统开始工作，南、北红灯亮，东、西绿灯亮；当按下停止按钮时，交通信号灯全部熄灭。工作时绿灯亮25s，并闪烁3次（即3s），黄灯亮2s，红灯亮30s。各方向交通信号灯的工作时序图如图4-65所示。请画出PLC接线图并编写程序。2026/4/16用触点比较指令实现单车道交通灯控制🚀任务拓展显示答案任务3.5LED倒计时显示控制程序设计1．加法指令3.5.1数学运算指令📚相关知识加法指令使用说明：（1）加法运算指令将影响特殊存储器SM中的SM1.0（零）、SM1.1（溢出）、SM1.2（负数）。（2）执行加法运算时，源操作数和目标操作数的数值都不能超过其运算范围，整数加法的运算范围为-32768～32767；双整数的运算范围为-2147483648～2147483647。若运算结果超出允许的范围，则溢出标志位SM1.1置1。1．加法指令3.5.1数学运算指令（a）加法指令程序（b）程序监控整数加法的范围为-32768～327671．加法指令3.5.1数学运算指令图3-30加法指令举例（c）运算结果溢出令VW0=32000，VW2=1000，则VW0+VW2=330001．加法指令3.5.1数学运算指令图3-30加法指令举例2．减法指令3.5.1数学运算指令减法指令使用说明如下。（1）减法运算指令将影响特殊存储器SM中的SM1.0（零）、SM1.1（溢出）、SM1.2（负数）。（2）执行减法运算时，源操作数和目标操作数的数值都不能超过其运算范围，整数减法的运算范围为-32768～32767；双整数的运算范围为-2147483648～2147483647。若运算结果超出允许的范围，则溢出标志位SM1.1置1。2．减法指令3.5.1数学运算指令（a）程序

（b）状态图表2．减法指令3.5.1数学运算指令图3-31减法指令举例3．乘法指令3.5.1数学运算指令乘法指令使用说明如下。（1）整数乘法指令MUL_I、双整数乘法指令MUL_DI以及实数乘法指令MUL_R的源操作数IN1和IN2以及目标操作数OUT的数据类型不变。产生双整数的整数乘法指令MUL的源操作数和目标操作数的数据类型不同，它是两个16位整数相乘，产生一个32位的结果。（2）乘法指令将影响特殊存储器SM1.0（零）、SM1.1（溢出）、SM1.2（负数）。若在乘法运算中溢出标志位SM1.1为1，则运算结果不写到输出，且其他状态位均清零。（3）整数数据作乘2运算，其二进制数据左移1位；作乘4运算，左移2位；作乘8运算，左移3位。3．乘法指令3.5.1数学运算指令3．乘法指令3.5.1数学运算指令图3-32乘法指令程序4．除法指令3.5.1数学运算指令除法指令使用说明：（1）DIV_I、DIV_DI以及DIV_R的源操作数IN1和IN2以及目标操作数OUT的数据类型不变。带余数的整数除法指令DIV的源操作数和目标操作数的数据类型不同，它是两个16位整数相除，产生一个32位的结果，该结果中的最高有效字是余数，最低有效字是商。（2）除法指令将影响特殊存储器SM1.0（零）、SM1.1（溢出）、SM1.2（负数）、SM1.3（除数为零）。（3）整数数据作除以2运算，其二进制数据右移1位；作除以4运算，右左移2位；作除以8运算，右移3位；……4．除法指令3.5.1数学运算指令4．除法指令3.5.1数学运算指令图3-33除法指令程序举例5．递增/递减指令3.5.1数学运算指令递增/递减指令使用说明如下。（1）字节递增/递减指令是无符号循环数。最大值255加1结果为0，即执行加1指令后，数据分别为0→1→2…→254→255→0；最小值0减1结果为255，即执行减1指令后，数据分别为0→255→254…→1→0。（2）字递增/递减指令是有符号循环数。+32767加1结果为-32768，-32768减1结果为+32767。（3）双字递增/递减指令是有符号循环数。2147483647加1结果为-2147483648，-2147483648减1结果为2147483647。（4）递增/递减指令的运算结果影响特殊存储器SM1.0（零）、SM1.1（溢出）、SM1.2（负数）标志位。5．递增/递减指令3.5.1数学运算指令VW10中写入32767，此时按下I0.2，就执行递增指令，即32767加1，VW10中的数值就会变为-32768。VW10中写入-32768，此时按下I0.3，执行递减指令，即-32768减1，则VW10中的数值就会变为32767。5．递增/递减指令3.5.1数学运算指令图3-34递增/递减指令举例3.5.2段码指令SEGSEG指令是对低4位二进制数译码，如果源操作数大于4位，则只对最低4位译码。IN为要译码的源操作数，IN数据类型为字节（B）。OUT为存储7段译码的目标操作数，OUT数据类型为字节（B）。SEG指令的译码范围为十六进制数字0～9、A～F，对数字0～9和数字A～F的7段译码见表。3.5.2段码指令SEGabcdefg0000001gfedcba显示a段00000110gfedcba显示101011011gfedcba显示201110001gfedcba显示F3.5.2段码指令SEGSEG译码指令工作原理3.5.2段码指令SEG图3-35段码指令SEG的程序示例Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0-gfedcba-0000110？MOV指令SEG指令3.5.2段码指令SEGQ0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0-gfedcba-0000110MOV指令SEG指令传送的是人工编码的二进制数0000110输入端IN是被显示的数1，PLC通过SEG指令自动译码3.5.2段码指令SEG数码管显示0

数码管熄灭

数码管显示1并闪烁

数据传送和段译码指令对比3.5.2段码指令SEG🛠️任务实施1．任务要求

LED数码管由7段条形发光二极管组成，如图3-37所示。根据各段管的亮暗可以显示0～9的10个数字。PLC控制的数码管显示系统要求如下。按下启动按钮后，7段LED数码管每隔1s显示数字9、8、7、6、5、4、3、2、1、0，并循环不止。按下停止按钮即停止显示。

画出倒计时显示控制电路图并编写程序。倒计时动画2.【设备和工具】CPUSR401台、按钮若干、7段数码管和电阻各1个、安装有STEP7-Micro/WINSMART编程软件的计算机1台、《S7-200SMARTPLC系统手册》、电工工具1套、万用表1块。S7-200SMARTPLC

按钮7段数码管安装有编程软件的计算机3.硬件电路图3-38

LED倒计时显示控制电路数字倒序变化示意图显示数字减1指令中的VW09—=012345678998765432104．程序设计4．程序设计图3-39

LED倒计时显示控制程序用乘除指令实现8盏流水灯控制🚀任务拓展显示答案用乘除指令实现8盏流水灯的移位点亮循环。有一组灯共

8

盏，接于

Q1.0～Q1.7，要求：当I0.2=1时，灯每隔1s正序单个移位点亮，接着，灯每隔1s反序单个移位点亮，并不断循环。请编写控制程序。Q1.7Q1.0QB1的状态灯的正序点亮效果正序状态切换用乘法指令实现00100000灯依次向左亮，输出QB0每次向左移动一位。00001000000000010001000000000010010000000000010010000000反序状态切换用除法指令实现灯依次向右亮，输出QB0每次向右移动一位。任务3.6停车场车位控制程序设计1.字节（B）与整数（I）之间的转换指令（1）指令格式📚相关知识3.6.1数据类型转换指令（2）指令举例通过BTI指令将3转换成整数存储到VW10的低字节中通过ITB指令将256转换成字节存储到VB30中，由于ITB指令的输入IN只能转换0～255的值，而256超出了转换范围，因此所示的状态图表显示VB30为01.字节（B）与整数（I）之间的转换指令图3-41字节与整数之间的转换指令举例2.整数（I）与双整数（DI）之间的转换指令（1）指令格式2.整数（I）与双整数（DI）之间的转换指令（2）指令举例图3-42整数与双整数之间的转换指令举例3.双整数（DI）与实数（R）之间的转换指令（1）指令格式注：要将整数转换为实数，先执行整数转换为双整数指令，然后执行双整数转换为实数指令。3.双整数（DI）与实数（R）之间的转换指令（2）指令举例图3-43双整数与实