机电一体化综合设计实训教程 课件 第2章 PLC指令系统及应用

第2章PLC指令系统及应用机电一体化综合设计实训教材基本指令·功能指令本章导览2.1基本指令位逻辑指令·定时器指令·计数器指令2.2功能指令程序控制·比较与传送·移位·表功能数学运算·数据转换·中断·高速计数器学习目标掌握S7-200常用指令的格式、功能与应用能用梯形图(LAD)与语句表(STL)编写程序指令系统总体框架西门子PLC指令分两大类基本指令：对继电器、定时器、计数器类软元件做逻辑处理功能指令：数据传送、运算、变换、通信及程序控制基本指令位逻辑指令·定时器指令·计数器指令功能指令（8类）程序控制/比较传送/移位/表功能/数学运算/转换/中断/高速计数编程语言梯形图LAD与语句表STL两种语言2.1基本指令概述基本指令主要处理三类软元件继电器（位逻辑）——完成位逻辑运算与控制定时器——实现动作的延时控制计数器——累计输入脉冲个数特点能够满足一般程序设计的功能要求操作数多为“位”，表达方式：操作码+操作数2.1.1位逻辑指令概述位逻辑指令对存储器中的某一位进行运算或控制用1表示通电、0表示断电，实现位逻辑运算共包含9类指令触点取用/线圈：LD、LDN、=逻辑与、或：A、AN、O、ON电路块与/或：ALD、OLD置位/复位：S、R边沿触发：EU、ED逻辑堆栈：LPS、LRD、LPP、LDS取反/空操作：NOT、NOP立即指令（加I）触点取用指令与线圈指令■触点取用指令■LD：常开触点（取指令）■LDN：常闭触点（取反指令）■线圈指令■=：线圈驱动输出■操作数地址■I、Q、M、SM、T、C、V、S■每个逻辑运算开始时都需要触点取用指令常开/常闭触点与线圈指令逻辑与指令A/AN与指令A用于单个常开触点的串联与反指令AN用于单个常闭触点的串联操作数地址I、Q、M、SM、T、C、V、S示例LDI0.0；AI0.1；=Q0.0（两常开触点串联）逻辑或指令O/ON或指令O用于单个常开触点的并联或反指令ON用于单个常闭触点的并联操作数地址I、Q、M、SM、T、C、V、S说明单个触点的或指令可连续使用电路块与/或指令ALD/OLD■ALD电路块与■电路块（串联电路块）的串联■OLD电路块或■电路块（并联电路块）的并联■说明■每个电路块均以LD或LDN开始■可顺次使用ALD/OLD进行多个块串/并联■ALD/OLD用于电路块，A/O用于单触点电路块与/或指令置位/复位指令S/R■置位指令S■从bit开始连续N个元件置1并保持■复位指令R■从bit开始连续N个元件置0并保持■说明■具有记忆保持功能，通常成对使用■N取值范围1~255■操作数：Q、M、SM、T、C、V、S、L置位/复位指令边沿触发指令EU/ED■上升沿EU■操作数状态0→1时产生一个扫描周期脉冲■下降沿ED■操作数状态1→0时产生一个扫描周期脉冲■说明■仅在输入信号变化时有效■常与置位/复位指令联用■可启动控制程序、运算过程边沿触发指令逻辑堆栈指令LPS/LRD/LPP/LDS堆栈共有9层，按“后进先出”原则存取LPS逻辑入栈分支电路开始指令，生成一条新母线LRD逻辑读栈从新母线右侧第二个从逻辑块开始编程LPP逻辑出栈分支电路结束指令LDS装入堆栈复制堆栈第n层值到栈顶说明LPS与LPP必须成对使用，连续使用不超过9次取反指令NOT与空操作指令NOP取反指令NOT将其左边的逻辑运算结果取反空操作指令NOPN空操作，不影响程序执行N为空操作次数，范围0~255应用示例LDI0.0；=Q0.0；NOT；=Q0.1I0.0闭合时Q0.0亮，Q0.1灭（取反）立即指令（加I）功能对输入/输出点进行立即读写，不受循环扫描限制提高PLC对输入/输出的响应速度表示方法在梯形图符号内加“I”，或语句表操作码后加“I”说明立即读输入时，输入映像寄存器值不立即变化立即访问输出时，同时写物理输出点和输出映像寄存器定时器指令TON/TOF/TONR■三种工作方式■TON：通电延时定时器■TOF：断电延时定时器■TONR：保持型通电延时定时器■定时时间■T=PT×分辨率■分辨率1ms/10ms/100ms■编号T0~T255定时器指令定时器的工作原理TON/TONR输入接通时当前值从0递增，达预置值PT时定时器位为ON输入断开：TON清当前值变OFF；TONR保留当前值TOF输入接通时立即为ON；输入断开时开始计时达预置值时定时器位变OFF，停止计时预置值PT范围1~32767，当前值最大计到32767TON与TOF共用定时器号，一个号不能同时用于两者计数器指令CTU/CTD/CTUD■三种计数方式■CTU：加计数器（递增）■CTD：减计数器（递减）■CTUD：加/减计数器■预置值PV■CTU/CTD：1~32767■编号C0~C255■达预置值时状态位置1计数器指令计数器的工作原理CTU加计数器复位端R=0时，CU每个上升沿当前值加1当前值≥预置值时状态位为1，最大计到32767CTD减计数器装载端LD=1时预置值装入；LD=0时递减计数减到0时停止计数，状态位为ONCTUD加/减计数器CU加1、CD减1，达最大值/最小值时循环跳变功能指令概述：EN与ENO■功能指令■本质是功能各异的子程序■梯形图以功能框表示■框顶显示“助记符+数据类型”■EN/ENO■EN=1：执行指令■指令出错：ENO=0■IN为源操作数，OUT为目标操作数功能指令EN/ENO程序控制指令：跳转/标号跳转指令JMPn在同一程序块内跳过部分程序使其不执行标号指令LBLn跳转的目标位置，n=0~255说明跳转与标号只能在同一程序块中成对使用允许多条跳转使用同一标号，不允许重复标号跳转期间计数器停止计数，定时器保持状态程序控制指令：循环/子程序/停止循环FOR…NEXTFOR与NEXT之间的程序段为循环体，成对使用可循环嵌套，最多8层子程序调用CALL/CRET调用子程序SBR_n，执行完返回主程序停止/结束/看门狗STOP：PLC由RUN进入STOPEND/MEND：结束程序返回第一条指令WDR：看门狗复位（定时300ms）比较指令■按指定条件比较两个操作数■条件成立→触点闭合■条件不成立→触点断开■比较运算符XX■=（等于）、<（小于）、>（大于）■<=（小于等于）、>=（大于等于）、<>（不等于）■语句表■LD/O/AXXIN1,IN2比较指令数据传送指令MOV■单一传送指令■MOVB/MOVW/MOVD/MOVR■字节/字/双字/实数■功能■存储单元之间传送一个数据■传送过程中数据值保持不变■用于存储单元清零、程序初始化MOV传送指令块传送/字节交换/立即传送数据块传送BLKMOVBMB/BMW/BMD：传送N个地址的数据字节交换SWAP将输入端IN的数据高低字节互换字节立即传送BIR：立即读1字节（不更新输入映像寄存器）BIW：立即写1字节（同时刷新输出映像寄存器）移位指令（左移/右移）■左移SLB/SLW/SLD，右移SRB/SRW/SRD■将输入数据IN左移/右移N位，移出位自动补0■移出位送SM1.1，结果为零置位SM1.0移位指令示意循环移位与移位寄存器循环移位（环形移位）RLB/RLW/RLD循环左移，RRB/RRW/RRD循环右移被移出位返回到另一端空出的位置移位寄存器指令SHRB将DATA数值移入移位寄存器S_BIT指定最低位，N指定长度（≤64）和方向主要用于顺序控制程序表功能指令填表指令ATT将字型数据填写到指定表格最后，EC自动加1表中最多装入100个数据查表指令FND查找表中符合条件的字型数据所在地址CMD=1/2/3/4对应=、<>、<、>表中取数指令FIFO先进先出/LIFO后进先出数学运算指令：算术运算■算术运算+−×÷■整数/双整数/实数三种■整数、双整数除法不保留余数■增/减指令■INCB/DECB等：自动加1/减1■结果标志位■SM1.0零、SM1.1溢出、SM1.2负算术运算指令数学函数指令与逻辑运算指令数学函数指令SQRT平方根、EXP指数、LN自然对数SIN/COS/TAN三角函数操作数均为32位实数逻辑运算指令ANDB逻辑与、ORB逻辑或、XOR异或、INVB取反可对字节、字、双字操作结果为零时SM1.0置位数据转换指令：类型转换数据类型转换BTI字节转整数/ITB整数转字节ITD整数转双整数/DTI双整数转整数DIR双整数转实数ROUND四舍五入取整/TRUNC截位取整BCD码转换BCDIBCD转整数/IBCD整数转BCD说明转换指令是实现模拟量计算的基础编码、译码与段译码指令编码指令ENCO将输入字型数据最低有效位的位号编码输出译码指令DECO将字节低4位译成位号，OUT对应位置1段译码指令SEG字节低4位对应七段共阴极显示码输出用于PLC输出端外接七段数码管显示控制中断指令中断：暂停当前程序，执行中断程序后返回中断指令ENI开中断/DISI关中断ATCH连接（事件号EVENT与程序INT关联）DTCH分离/CRETI中断返回说明中断事件分时基、I/O、通信三类DISI全局关中断，DTCH单个事件关中断常用于人机互动、实时通信与高速处理高速计数器指令高速计数器：对高速事件计数不受PLC扫描时间限制定义指令HDEF为高速计数器HSC分配工作模式MODE使用指令HSCN按特殊存储器位状态组态并控制计数器说明计数器编号HSC0~HSC5支持AB正交相，可选1倍或4倍计数速率综合案例：铁块定位（如中位）的平台面向汽车刹车片检测的自动定位平台PLC+步进电机+丝杠+限位开关实现功能启动、待机、左右移动、找中位限位保护、暂停、变速、状态显示核心向M542驱动器输出脉冲/方向信号，带动丝杠滑台定位案例：主程序梯形图■主程序功能■初始化清除状态位与脉冲输出状态■启动后置位运行允许位，绿灯点亮■判断当前位置和运动方向■用到的指令■位逻辑（输入判断、输出控制）■置位/复位（状态位保持）主程序状态判断梯形图案例：限位保护与移动控制■左右移动控制■状态位切换：左移→右移→循环■Q0.0输出脉冲，Q0.1输出方向■限位保护（优先）■I0.1/I0.2触发时立即停止对应方向■避免丝杠越程，保证安全限位保护与移动控制梯形图案例：暂停/变速功能■暂停功能I0.6■停止脉冲输出，保持当前位置与状态位■解除后从原状态恢复，避免定位偏差■变速功能I0.5■切换速度标