可编程控制器指令系统.ppt

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1、第四章可编程控制器的指令系统,第一节 西门子S7-200PLC的概况 4.1S系列PLC发展概述 4.2S7-200 PLC系统组成 4.3 编程元件及程序知识 4.4相关设备 4.5工业软件 第二节 西门子S7-200PLC的指令系统,本章学习目的,本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括： lS系列PLC发展概述 lS7-200 可编程序控制器的系统组成 l编程元件及程序知识 l相关设备 l常用工业软件,返回本章首页,第一节S系列PLC发展概述,德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程

2、序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。 在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。 最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。,返回本章首页,目前PLC技术的发展方向主要是朝着小型化、标准化、系列化、智能化、高速化、大容量化、及网络化的方向发展，这使得PLC功能更强、可靠性更高，西门子S7系列PLC技术充分体现了这一发展方向。 SIMATIC主要包括S7 PLCS、M7自动化计算机、C7、SIMATIC

3、 NET 工业网络、SIMATIC HMI操作界面、DP分布式I/O设备、SIMATIC PC及PCS7过程控制系统。,4.1S系列PLC发展概述,SIMATIC S7系列可编程逻辑控制器又分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）。 SIMATIC M7 PLC将AT兼容的计算机的性能引入到PLC，面向计算机用户，把PLC 的功能容入到计算机世界，同时又保持了用户熟悉的编程环境。 SIMATIC C7系统是PLC（S7-300）和人机操作面板的有机结合。 HMI人机界面系列主要有文本操作面板TD200，OP3，OP7，

4、OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等；触摸屏操作面板TP7，TP27-6，TP27-10，TP37等；SIMATIC面板型PC670等。,西门子工业软件分为三个不同的种类： 1）编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程，组态（可集成Protool），模拟和维护的控制所需的工具。 2）基于PC的控制软件包括基于PC而不是传统的PLC的解决方案，使用户的应用或过程自动化。 3）人机接口(HMI)部分为用户自动化项目提供人机接口或SCADA系统，支持大范围的平台。,一西门子S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及

5、控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论在独立运行，或相连成网络都能实现复杂控制功能。 S7-200 PLC在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。 S7-200 PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU可供选择使用。,西门子S7 系列PLC简介:,二. 西门子S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。 1.系统组成 S7-300 PLC主要由下列模块组成: 中央处理单元 (CPU) ，信号模块 (SM) ，功能模块 (FM) ，负载电源模块 (

6、PS) ，接口模块 (IM) 。,2.主要功能 S7-300 PLC的主要功能有: 高速（0.60.1s）的指令处理； 浮点数运算； 一个带标准用户接口的软件工具； 方便的人机界面服务； CPU 的智能化的诊断系统； 多级口令保护。,3.通信功能 S7-300 PLC可通过STEP7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I 总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口 (MPI) 集成在 CPU 中，用于同时连接编程器、PC 机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/

7、M7/C7 等自动化控制系统。,三西门子S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC主要由下列模块（部件）组成： 电源模板(PS)：将SIMATIC S7-400连接到120/230VAC或24DC电源上。 中央处理单元(CPU)：有多种CPU可供用户选择，有些带有内置的PROFIBUS-DP接口，用于各种性能可包括多个CPU以加强其性能。 I/O模块(SM)：数字量输入和输出(DI/DO)和模拟量输入和输出(AI/AO)的信号模板。 通信处理器(CP)：用于总线连接和点到点连接。 功能模板(FM)：专门用于计数、定位、凸轮等控制任务

8、。 SIMATIC S7-400还提供以下部件：接口模板(IM)，用于连接中央控制单元和扩展单元。 SIMATIC S7-400中央控制器最多能连接21个扩展单元。,4.2S7-200 PLC系统组成,4.2.1系统基本构成 4.2.2主机结构 4.2.3扫描周期及工作方式 4.2.4输入输出扩展 4.2.5主机性能指标,返回本章首页,从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代： 第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，对

9、第一代PLC产品不再作具体介绍。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。,4.2.1系统基本构成,SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图3.1所示。,图3.1S7-200 PLC系统组成,系统基本构成 1. 硬件 （1）基本单元 （2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 2. 工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的

10、总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。,返回本节,4.2.2主机结构,1. 各CPU介绍及I/O系统 （1）主机外形 SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图3.2所示：,图3.2S7-200主机外形,（2）基本结构特点,输出信号类型 电源输出 基本I/O 存储安全 高速反应 模拟电位器 实时时钟 输入输出可扩展性,4种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表3.1所示。,表3.1CPU型号,SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机及I/O特性如表3.2所示

11、。,表3.2主机及I/O特性,2. 存储系统 （1）存储系统 （2）存储器及使用 （3）存储安全,图3.3存储系统,表3.3存储容量,（2）存储器及使用 上装和下装用户程序 定义存储器保持范围 用程序永久保存数据 存储器卡的使用,（3）存储安全 1）主机CPU模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可自动装入并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。 2）用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到EEPROM存储器。 3）主机CPU提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和数据在断电后保持几天之久。 4）CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器

12、供电，以延长数据所存的时间。 5）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。,返回本节,4.2.3扫描周期及工作方式,1. 扫描周期 2. 工作方式 3. 改变CPU工作方式的方法,图3.4CPU的扫描周期,1. 扫描周期,（1）输入处理 （2）执行程序 （3）处理通信请求 （4）执行CPU自诊断测试 （5）写数字输出,2. 工作方式,（1）STOP方式 （2）RUN方式,3. 改变CPU工作方式的方法,1）用PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有3个挡位 。 2）用STEP 7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的方式开关置于TERM或RUN位置，然

13、后在此软件平台用鼠标单击STOP和RUN方式按钮即可。 3）在用户程序中用指令由RUN方式转换到STOP方式，前提是程序逻辑允许中断程序的执行。,返回本节,4.2.4输入输出扩展,1. 设备连接 2. 最大I/O配置的预算 3. 输入输出及CPU组态,1. 设备连接,图3.5I/O扩展示意图,2. 最大I/O配置的预算,（1）映像寄存器数量 （2）电流提供 （3）模块电流 （4）电流预算规则,（2）电流提供 各CPU所能提供的最大5VDC电流如表3.4所示。,（3）模块电流CPU 22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表3.5所示。,3. 输入输出及CPU组态,（1）I/O点数扩展和编址

14、（2）设置输入滤波 （3）设置脉冲捕捉 （4）输出表配置,CPU 22*系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。编址方法是同类型的输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增，其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。,例如，某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。 本系统可有多种不同模块的选取组合，表3.6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。,S7-200系统扩展对输入/输出的组态

15、规则： （1）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址 （2）对于数字量，输入、输出映象寄存器的单位长度位8位（1个字节），本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块 （3）对于模拟量，输入/输出以2个字节（1个字）递增方式来分配空间,若按表3.6的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图3.6所示为其中的一种模块连接形式。,图3.6扩展连接图,S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，在一个给定的扫描周期内如果有不只

16、一个脉冲，则只有第一个脉冲可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如图3.7所示。,图3.7脉冲捕捉波形图,表3.722X主机主要技术指标,返回本节,4.2.5主机性能指标,S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表3.7所示。,返回本节,4.3 编程元件及程序知识,3.3.1编程元件及寻址 3.3.2指令系统 3.3.3编程语言 3.3.4 程序结构,返回本章首页,4.3.1编程元件及寻址,1. 数据类型 2. 直接寻址方式 3间接寻址方式,1. 数据类型,（1）数据类型及范围 SIMATIC S7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用32位单精度数来表

17、示，其数值有较大的表示范围：正数为+1.175495E-38+3.402823E+38；负数为-1.175495E38-3.402823E+38。不同长度的整数所表示的数值范如表3.8所示。,（2）常数 在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如表3.9所示。,2. 直接寻址方式,（1）编址形式 按位寻址的格式为：Ax.y 存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格

18、式为：Ay,（2）各元件介绍 输入继电器（I） 输出继电器（Q） 通用辅助继电器（M） 特殊标志继电器（SM） 变量存储器（V） 局部变量存储器（L） 顺序控制继电器（S）,定时器（T） 计数器（C） 模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ） 高速计数器（HC） 累加器（AC）,S7-200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。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，元件名称（区域地址符号）如表3.10所示。,按位寻址的格式为：Ax.y 必须指定元件名称、字节地址和位号，如

19、图3.8 所示。图3.8中MSB表示最高位，LSB表示最低位。,图3.8位寻址格式,3间接寻址方式,间接寻址方式是，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。间接寻址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。 用间接寻址方式存取数据需要作的工作有3种：建立指针、间接存取和修改指针。,（1）建立指针,建立指针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，格式如

20、下： 例：MOVD&VB200,VD302 MOVD&MB10,AC2 MOVD&C2,LD14 注意：建立指针用MOVD指令。,（2）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。 下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法： MOVD&VB200，AC0 MOVW*AC0，AC1 若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示 执行过程如下：,（3）修改指针,下面的两条指令可以修改指针的用法： INCDAC0 INCDAC0 MOVW*AC0，AC1,返回本节,4.3.2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

21、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。,返回本节,4.3.3编程语言,1. 语句表 2. 梯形图 3. 功能块图 4. 其他编程语言,1. 语句表,语句表（STL）语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员。用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言，STEP 7 Micro/Win32的语句表如图3.9所示。,图3.9语句表举例,2. 梯

22、形图,图3.10梯形图举例,3. 功能块图,功能块图（FBD）的图形结构与数字电子电路的结构极为相似，如下图3.11所示。,4. 其他编程语言,SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中型PLC提供了许多高级编程工具，以下简要其中的几种： （1）S7-SLC和 M7-Pro C/C+ （2）S7-GRAPH （3）S7-HiGraph （4）CFC,（1）S7-SLC和 M7-Pro C/C+,图3.12SLC语言,S7-SLC的语言与PASCAL非常相似，如图3.12所示。,（2）S7-GRAPH,图3.13顺序流程图,（3）S7-HiGraph,它借助于状态图来描述异步过程。用于装置和

23、过程，以及可能的转移状态的图形描述。 本工具可基于系统框图和流程图直接进行编程，程序结构和过程清晰。 S7-HiGraph如图3.14所示。,图3.14 状态图,（4）CFC,CFC（连续功能图）是在原来的CSF（控制系统流程图）的基础上发展起来的，它通过绘制过程控制流程图，将各程序块在版面上布置，然后将它们相互连接即可。 控制系统流程图如图3.15所示。,返回本节,图3.15 连续功能图,4.3.4 程序结构,1. 用户程序 （1）主程序 （2）子程序 （3）中断处理程序 2. 数据块 3. 参数块,如果编程使用的是手编器，主程序应安排到程序的最前面。其他部分的位置安排没有严格的顺序，但习惯

24、上把子程序安排在中断程序的前面。如图3.16所示。,图3.16程序结构,返回本节,4.4相关设备,3.4.1手编器 3.4.2计算机 3.4.3人机界面 3.4.4特殊功能模块,返回本章首页,4.4.1手编器,工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信设备，使PLC和计算机相连，用编程软件可直接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是用小型和微型PLC实现的小规模系统。,返回本节,4.4.2计算机,计算机包括个人计算机和工业计算机，在可编

25、程序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重要的作用，几乎PLC系统从工程项目开发、编程、调试到系统的运行和维护，计算机越来越成了不可缺少的工具。,返回本节,4.4.3人机界面,1. 构造特点 文本显示区：可显示两行信息（每行20个字符）的液晶显示LCD 。 按键：共有9个键 。 通信：通过TD/CPU电缆（通用RS232接口）可以提供可编程序控制器与TD 200的通信，同时可以提供TD的电源，而不必再另接电源。 电源：如果不用TD/CPU通信电缆，可以通过面板右侧的电源接口连接外部电源。,2. 主要功能 可以显示从CPU主机读出的信息（如读取指令、数据、当前值及状态）；可以调整运行中选定的程序变

26、量；可以提供对输入输出点的强制功能；可以为实时时钟设置日期和时间；支持多种语言形式的菜单和提示并支持中文。,返回本节,4.4.4特殊功能模块,1. 数字量扩展模块 2. 模拟量扩展模块 3. 热电偶、热电阻模块 4. 通信扩展模块 5. 现场设备接口模块,1. 数字量扩展模块 数字量扩展模块主要有： EM221 数字量输入模块，24V，8输入。 EM222数字量输出模块，24V，8输出。 EM223数字量混合模块，24V。 2. 模拟量扩展模块 模拟量扩展模块主要有： EM231：4模拟输入点，2W，12位。 EM232：2模拟输出点，2W，12位。 EM235：4模拟输入点，1模拟量输出点，

27、2W，12位。 3. 热电偶、热电阻模块 EM231为1.8W，15位，模拟量输入。,4. 通信扩展模块 EM277 PROFIBUS-DP模块用于PLC现场总线通信连接。波特率可从960012M波特。 5. 现场设备接口模块 CP 243-2通信处理器是AS-I主站连接部件，专门用于S7-200 CPU 22x，连接的同时显著增加了S7-200可利用的I/O点数。,返回本节,4.5工业软件,3.5.1应用和特点 3.5.2 工业软件的类型,返回本章首页,4.5.1应用和特点,1. 应用 它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数的赋值；用户编程；文件编制

28、；系统测试、起动、服务；过程控制；归档。,2. 特点 采用多种标准 共享数据管理 工具系统集成化 开放化的系统 可重用的程序段 集成的诊断功能,返回本节,4.5.2 工业软件的类型,1. 标准工具 标准工具是SIMATIC S7/M7/C7自动化系统进行编程的基础，SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表3.12所示。,2. 工程工具 工程工具主要包括： 编程员用的高级语言； 技术专家用的图形语言； 诊断、仿真、远程维护和工厂文件编制等用的辅助软件。,3. 运行软件 运行软件种类很多，以下是几个常用的运行软件： 1）SIMATIC S7的控制，例如：标准控制、模块化和模糊控制系列软件； 2）

29、将自动化系统连接到Windows应用程序的程序接口工具； 3）SIMATIC M7的实时操作系统。,4. 人机接口 人机接口包括： 操作员面板和系统组态用的软件，如Protool和Protool/Life等； 用于过程诊断的可选软件包ProAgent； Windows 95/NT用的高性能可视化工具系统WinCC。,返回本节,第二节 西门子S7-200的指令系统,4.1位操作类指令 4.2运算指令 4.3其他数据处理指令 4.4表功能指令 4.4转换指令 4.5程序控制类指令 4.6特殊指令,本章学习目的,位操作类指令，主要是位操作及运算指令，与时也包含与位操作密切相关的定时器和计数器指令等。

30、 运算指令，包括常用的算术运算和逻辑运算指令。 其他数据处理类，包括数据的传送、移位、填充和交换等指令。 表功能指令，包括对表的存取和查找指令。 转换指令，包括数据类型转换、码转换和字符转换指令。,返回本章首页,4.1位操作类指令,4.1.1指令使用概述 4.1.2基本逻辑指令 4.1.3复杂逻辑指令 4.1.4定时器指令 4.1.4计数器指令 4.1.6比较,返回本章首页,4.1.1指令使用概述,1. 主机的有效编程范围 存储器的存储容量及各编程元件的有效编程范围如右表4.1所示。,许多指令中含有操作数，操作数的有效编址范围如表4.2所示。,3. 梯形图的基本绘制规则 （1）Network

31、（2）能流/使能 （3）编程顺序 （4）编号分配 （4）内、外触点的配合 （6）触点的使用次数 （7）线圈的使用次数 （8）线圈的连接,返回本节,4.1.2基本逻辑指令,基本逻辑指令在语句表语言中是指对位存储单元的简单逻辑运算，在梯形图中是指对触点的简单连接和对标准线圈的输出。 一般来说，语句表语言更适合于熟悉可编程序控制器和逻辑编程方面有经验的编程人员。用这种语言可以编写出用梯形图或功能框图无法实现的程序。选择语句表时进行位运算要考虑主机的内部存储结构。,可编程序控制器中的堆栈与计算机中的堆栈结构相同，堆栈是一组能够存储和取出数据的暂时存储单元。堆栈的存取特点是“后进先出”，S7-200可编

32、程序控制器的主机逻辑堆栈结构如表4.3所示。,1. 标准触点指令,（1）LD（Load）:取指令 。用于网络块逻辑运算开始的常开触点与母线的连接 （2）LDN（LoaD Not）：取反指令。用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接 （3）= ：输出指令 使用说明： （1）LD、LDN指令不止是网络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指令配合完成电路的编程 （2）并联的=指令可连续使用任意次 （3）在同一程序中不能使用双线圈输出，即同一个元器件在同一程序中只使用一次指令,（4）A（And）：与指令。用于单个常开触点的

33、串联连接 （5）AN（And Not）：与反指令。用于单个常闭触点的串联连接 使用说明： （1）A、AN是单个触点串联连接指令，可连续使用。但在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 （6）O（Or）：或指令。用于单个常开触点的并联连接 （7）ON（Or Not）：或反指令。用于单个常闭触点的并联连接 （8）NOT：触点取非（输出反相）,（9）OLD(Or Load):或块指令。用于串联电路块的并联连接 使用说明： （1）除在网络块逻辑运算的开始使用LD或 LDN指令外，在块电路的开始也要使用LD和LDN指令 （2）每完成一次

34、块电路的并联连接时要写上OLD指令 （3）OLD指令无操作数,（10） ALD(And Load):与块指令。用于并联电路块的串联连接 使用说明： （1）在块电路开始时要使用LD和LDN指令 （2）每完成一次块电路的串联连接后要写上ALD指令 （3）ALD指令无操作数,程序实例： 本程序段用以介绍标准触点指令在梯形图、语句表和功能块图3种语言编程中的应用，仔细比较不同编程工具的区别与联系。 其梯形图和语句表程序结构如图4.2所示。,图4.2标准触点LAD和STL例,本程序对应的功能框图如图4.3所示。在功能框图中，常闭触点的装入和串并联用指令盒的反输出对应输入信号端加圆圈来表示。 程序执行的时

35、序图如图4.4所示。,图4.3标准触点FBD例,正跳变触点检测到脉冲的每一次正跳变后，产生一个微分脉冲，或是一个扫描周期的脉冲。 指令格式：EU （无操作数） 应用举例：图4.4是跳变指令的程序片断。图4.6是图4.4指令执行的时序。,2. 正负跳变指令,负跳变触点检测到脉冲的每一次负跳变后，产生一个微分脉冲，或是一个扫描周期的脉冲。 指令格式：ED （无操作数） 应用举例：图4.4是跳变指令的程序片断。图4.6是图4.4指令执行的时序。,图4.4跳变应用,图4.6时序,（1）S，置位指令 （2）R，复位指令 置位即置1，复位即置0。置位和复位指令可以将位存储区的某一位开始的一个或多个（最多可

36、达244个）同类存储器位置1或置0。这两条指令在使用时需指明三点：操作性质、开始位和位的数量。各操作数类型及范围如表4.6所示。,3. 置位和复位指令,（1）S，置位指令 将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位置位。 用法：Sbit,N 例：SQ0.0,1,（2）R，复位指令 将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位复位。当用复位指令时，如果是对定时器T位或计数器C位进行复位，则定时器位或计数器位被复位，同时，定时器或计数器的当前值被清零。 用法：Rbit,N 例：RQ0.2,3 应用举例：图4.7为置位和复位指令应用程序片断。,图4.7置位复位,图4.8时序图,(1

37、)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。 （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具有特殊性，具体情况大家参考计数器和定时器的有关部分,4. 立即指令,（1）立即触点指令 （2）=I，立即输出指令 （3）SI，立即置位指令 （4）RI，立即复位指令,作用：是为了提高PLC对输入、输出的响应速度而设置的， 它不受PLC循环扫描工作方式的影响，允许对输入和输出 点进行直接存取。当立即指令读取输入点

38、的状态时，对I进 行操作，相应的输入映像寄存器中的值未更新；当用立即 指令访问输出点时，对Q进行操作，新值同时写到PLC的 物理输出点和相应的输出映像寄存器,（1）立即触点指令 在每个标准触点指令的后面加“I”。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。 这类指令包括：LDI、LDNI、AI、ANI、OI和ONI。下面以LDI指令为例。 用法：LDIbit 例：LDII0.2 注意：bit只能是I类型。,（2）=I，立即输出指令 用立即指令访问输出点时，把栈顶值立即复制到指令所指出的物理输出点，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。 用法：=Ibit 例：=IQ0.

39、2 注意：bit只能是Q类型。,（3）SI，立即置位指令 用立即置位指令访问输出点时，从指令所指出的位（bit）开始的N个（最多为128个）物理输出点被立即置位，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。 用法：SIbit,N 例：SIQ0.0,2 注意：bit只能是Q类型。SI和RI指令的操作数类型及范围如表4.7所示。,（4）RI，立即复位指令 用立即复位指令访问输出点时，从指令所指出的位（bit）开始的N个（最多为128个）物理输出点被立即复位，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。 用法：RIbit,N 例：RIQ0.0,1 应用举例： 图4.9为立即指令应用中的一段程序，图4.1

40、0是程序对应的时序图。,图4.9立即指令程序,图4.10中，Q0.0为普通输出，在程序执行到它时，它的映象寄存器的状态会随本扫描周期采集 到的I0.0状态的改变而改变，而它的物理触点要等到本扫描周期的输出刷新阶段才改变 Q0.1Q0.2为立即输出，在程序执行到它们时，它们的物理触点和输出映像寄存器同时改变 对于Q0.3，它的输入逻辑是I0.0的立即触点，所以在程序执行到它时， Q0.3的映像寄存器的会随着I0.0即时状态的改变而改变，而它的物理触点要等到本扫描周期的输出刷新阶段才改变,图4.10时序图,图中Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3是物理触点,4.1.3定时器指令,系统提供3种定时

41、指令：TON（接通延时定时器）、TONR（有记忆接通延时定时器）和TOF（断开延时定时器）。 精度等级： S7-200定时器的精度（时间增量/时间单位/分辨率）有3 个等级：1ms、10ms和100ms，精度等级和定时器号关系如表4.14所示。,指令操作数,1）编号： 2）预设值PT： 3）使能输入（只对LAD和FBD）：,1. 接通延时定时器,TON，接通延时定时器指令。用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。使能输入断开，定时器自动复位，即定时

42、器位OFF，当前值为0。 指令格式：TONTxxx，PT 例：TONT120，8,2. 有记忆接通延时定时器,TONR，有记忆接通延时定时器指令。用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。 TONR定时器只能用复位指令进行复位操作。 指令格式：TONRTxxx，PT 例： TONRT20，63,3. 断开延时定时器,TOF，断开延时定时器指令。用

43、于断开后的单一间隔定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为ON，当前值为0。当使能输入由接通到断开时，定时器开始计数，当前值达到预设值时，定时器位OFF，当前值等于预设值，停止计数。 TOF复位后，如果使能输入再有从ON到OFF的负跳变，则可实现再次启动。 指令格式：TOFTxxx，PT 例： TOFT34，6,4. 应用举例,例1：图4.12是介绍3种定时器的工作特性的程序片断，其中T34为通电延时定时器，T2为有记忆通电延时定时器，T36为断电延时定时器。,图4.12定时器特性,图4.13定时器时序,例2：用TON构造各种类型的时间继电器触点。 有的

44、厂商的PLC只有TON定时器，因此，在这种情况下可以利用TON来构造断电延时型的各种触点。 图4.16是利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用。 本程序实现的功能是：用输入端I0.0控制输出端Q0.0，当I0.0接通后，过3个时间单位Q0.0端输出接通，当I0.0断开后，过6个时间单位Q0.0断开。,图4.14定时器应用,图4.14是用TON构造TOF作用的触点。 其时序图与TOF的时序完全相同。,图4.15定时器应用,图4.15用通电延时定时器与输出继电器组成带瞬动触点的定时器。,图4.16定时器应用,返回本节,图4.16是利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用。 本程序实现的功能是

45、：用输入端I0.0控制输出端Q0.0，当I0.0接通后，过3个时间单位Q0.0端输出接通，当I0.0断开后，过6个时间单位Q0.0断开。,图4.18电机顺序起动,4.1.4计数器指令,1. 概 述 2. 增计数器 3. 增减计数器 4. 减计数器 5. 应用举例,1. 概述,计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数。 计数器指令有3种：增计数CTU、增减计数CTUD和减计数CTD。 指令操作数有4方面：编号、预设值、脉冲输入和复位输入。,2. 增计数器,CTU，增计数器指令。首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。脉冲输入的每个上升

46、沿，计数器计数1次，当前值增加1个单位，当前值达到预设值时，计数器位ON，当前值继续计数到32767停止计数。复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值为0。 指令格式：CTUCxxx，PV 例：CTUC20，3 程序实例： 图4.19为增计数器的程序片断和时序图。,图4.19增计数程序及时序,3. 增减计数器,CTUD，增减计数器指令。有两个脉冲输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。 指令格式：CTUDCxxx，PV 例： CTUDC30，4 程序实例：如图4.20所示为增减计数器的程序片断和时序图。,图4.20增减计数程序及时序,4. 减计数器,

47、CTD，增减计数器指令。脉冲输入端CD用于递减计数。首次扫描，定时器位OFF，当前值为等于预设值PV。计数器检测到CD输入的每个上升沿时，计数器当前值减小1个单位，当前值减到0时，计数器位ON。 复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值复位为预设值，而不是0。 指令格式：CTDCxxx，PV 例： CTDC40，4 程序实例：图4.21为减计数器的程序片断和时序图。,图4.21减计数程序及时序,5. 应用举例,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4.2

48、2所示。试分析以下程序中实际延时为多长时间。,图4.22计数器应用例,4.1.4比较,1. 字节比较 2. 整数比较 3. 双字整数比较 4. 实数比较 5. 应用举例,1. 字节比较,字节比较用于比较两个字节型整数值IN1和IN2的大小，字节比较是无符号的。比较式可以是LDB、AB或OB后直接加比较运算符构成。 如：LDB=、AB、OB= 等。 整数IN1和IN2的寻址范围：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常数。 指令格式例： LDB=VB10,VB12 ABMB0,MB1 OB=AC1,116,2. 整数比较,整数比较用于比较两个一字长整数值IN1和IN

49、2的大小，整数比较是有符号的（整数范围为16#8000和16#7FFF之间）。比较式可以是LDW、AW或OW后直接加比较运算符构成。 如：LDW=、AW、OW= 等。 整数IN1和IN2的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 指令格式例： LDW=VW10,VW12 AWMW0,MW4 OW=AC2,1160,3. 双字整数比较,双字整数比较用于比较两个双字长整数值IN1和IN2的大小，双字整数比较是有符号的（双字整数范围为16#80000000和16#7FFFFFFF之间）。 指令格式例： LDD=VD10,VD14 AD

50、MD0,MD8 OD=HC0,*AC0,4. 实数比较,实数比较用于比较两个双字长实数值IN1和IN2的大小，实数比较是有符号的（负实数范围为-1.174494E-38和-3.402823E+38，正实数范围为+1.174494E-38和+3.402823E+38）。比较式可以是LDR、AR或OR后直接加比较运算符构成。 指令格式例： LDR=VD10,VD18 ARMD0,MD12 OR*AC1,VD100,5. 应用举例,控制要求： 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4000箱，灯L2亮。 其中，L1和L2分别受Q0.0和

51、Q0.1控制，数值1000和4000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。 本控制系统的程序如图4.23所示。程序执行时序如图4.24所示。,图4.23程序举例,图4.24时序图,4.2运算指令,4.2.1 加法 4.2.2减法 4.2.3乘法 4.2.4除法 4.2.5 数学函数指令 4.2.6增减 4.2.7 逻辑运算,返回本章首页,4.2.1 加法,1. 整数加法 +I，整数加法指令。使能输入有效时，将两个单字长（16位）的符号整数IN1和IN2相加，产生一个16位整数结果OUT。,图4.24整数加法例,2. 双整数加法 +D，双整数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的

52、符号双整数IN1和IN2相加，产生一个32位双整数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1+IN2=OUT。 在STL中，执行结果：IN1+OUT=OUT。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 指令格式：+DIN1， OUT 例：+DVD0，VD4,+R，实数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的实数IN1和IN2相加，产生一个32位实数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1+IN2=OUT。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD

53、、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）。,返回本节,4.2.2减法,减法指令是对有符号数进行相减操作。包括：整数减法、双整数减法和实数减法。这三种减法指令与所对应的加法指令除运算法则不同之外，其他方面基本相同。,在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1-IN2=OUT。 在STL中，执行结果： OUT- IN2=OUT。 指令格式：-IIN2,OUT（整数减法） -DIN2,OUT（双整数减法） -RIN2,OUT（实数减法） 例：-IAC0,VW4,返回本节,4.2.3乘法,*I，整数乘法指令。使能输入有效时，将两个

54、单字长（16位）的符号整数IN1和IN2相乘，产生一个16位整数结果OUT。,指令格式：*IIN1，OUT 例：*IVW0，AC0,1. 整数乘法,2. 完全整数乘法,MUL，完全整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单字长（16位）的符号整数IN1和IN2相乘，产生一个32位双整数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1*IN2=OUT。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）；SM1.3（被0除）。 指令格式：MULIN1，OUT

55、 例：MULAC0，VD10,3. 双整数乘法,*D，双整数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的符号整数IN1和IN2相乘，产生一个32位双整数结果OUT。 在STL中，执行结果：IN1*OUT=OUT。 IN1和IN2的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）；SM1.3（被0除）。 指令格式：*DIN1，OUT 例：*DVD0，AC0,4. 实数乘

56、法,*R，实数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的实数IN1和IN2相乘，产生一个32位实数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1*IN2=OUT。 在STL中，执行结果：IN1*OUT=OUT。 IN1和IN2的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出）；SM1.2（负）；SM1.3（被0除）。 指令格式：*RIN1，OUT 例：*RVD0，AC

57、0,返回本节,4.2.4除法,在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1/IN2=OUT。 在STL中，执行结果： OUT/ IN2=OUT。 指令格式：/IIN2,OUT（整数除法） DIVIN2,OUT（整数完全除法） /DIN2,OUT（双整数除法） /RIN2,OUT（实数除法）,例：DIVVW10, VD100 /IVW20, VW200 两条指令的编程及执行情况比较如图4.26所示。,图4.26除法指令应用,对于除法指令：,对于完全除法指令：,返回本节,4.2.5 数学函数指令,1.平方根 2. 自然对数 3. 指数 4. 正弦、余弦、正切,1.平方根,SQRT，平方根

58、指令。把一个双字长（32位）的实数IN开平方，得到32位的实数结果。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：SQRT(IN)=OUT。 在STL中，执行结果：SQRT(IN)=OUT。 本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出和非法值）；SM1.2（负）。 使能流输出ENO断开的出错条件：SM1.1（溢出）；SM4.3（运行时间）；0006（间接寻址）。 指令格式：SQRTIN，OUT 例：SQRTVD0，AC0,2. 自然对数,LN，自然对数指令。将一个双字长（32位）的实数IN取自然对数，得到32位的实数结果。 应用实例： 求以10为底的40（存于VD0）的常

59、用对数，结果放到AC0。 本运算程序如图4.27所示。,图4.27自然对数的应用,3. 指数,EXP，指数指令。将一个双字长（32位）的实数IN取以e为底的指数，得到32位的实数结果OUT。 在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：EXP(IN)=OUT。 在STL中，执行结果：EXP(IN)=OUT。 指令格式：EXPIN, OUT 例：EXPVD0, AC0,4. 正弦、余弦、正切,SIN、COS、TAN，即正弦、余弦、正切指令。将一个双字长（32位）的实数弧度值IN分别取正弦、余弦、正切，各得到32位的实数结果。 如果已知输入值为角度，要先将角度值转化为弧度值，方法：使用（*R）

60、MUL_R指令用角度值乘以/180即可。,例：TANVD0, AC0 应用实例：求COS160o的值。如图4.28所示。,图4.28三角函数应用例,返回本节,4.2.6增减,1. 字节增和字节减 2. 字增和字减 3. 双字增和双字减 4. 应用实例,1. 字节增和字节减,INCB，字节增指令。使能输入有效时，把一字节长的无符号输入数（IN）加1，得到一 字节的无符号输出结果OUT。 DECB，字节减指令。使能输入有效时，把一字节长的无符号输入数（IN）减1，得到一字节的无符号输出结果OUT。,2. 字增和字减,3. 双字增和双字减,INCD，双字增指令。使能输入有效时，把双字长（32位）的有

61、符号输入数（IN）加1，得到双字长的有符号输出结果OUT。 DECD，双字减指令。使能输入有效时，把双字长的有符号输入数（IN）减1，得到双字长的有符号输出结果OUT。,4. 应用实例,控制要求： 食品加工厂对饮料生产线上的盒装饮料进行计数，每24盒为一箱，要求能记录生产的箱数。 程序及说明： 程序如图4.29所示。,图4.29增减指令的应用,返回本节,4.2.7 逻辑运算,1. 字节逻辑运算 2. 字逻辑运算 3. 双字逻辑运算,1. 字节逻辑运算,字节逻辑运算包括字节与、字节或、字节异或、字节取反。,2. 字逻辑运算,字节逻辑运算包括字节与、字节或、字节异或、字节取反。,3. 双字逻辑运算

62、,字逻辑运算包括双字与、双字或、双字异或、双字取反。,返回本节,4.3其他数据处理指令,4.3.1传送类指令 4.3.2移位指令 4.3.3字节交换指令 4.3.4填充指令,返回本章首页,4.3.1传送类指令,1. 单一传送 （1）MOVB，字节传送指令 （2）BIR，传送字节立即读指令 （3）BIW，传送字节立即写指令 （4）MOVW，字传送指令 （4）MOVD，双字传送指令 （6）MOVR，实数传送指令 2. 块传送 （1）BMB，字节块传送指令 （2）BMW，字块传送指令 （3）BMD，双字块传送指令,1. 单一传送,（1）MOVB，字节传送指令 使能输入有效时，把一个单字节无符号数据由

63、IN传送到OUT所指的字节存储单元。 IN的寻址范围：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 OUT的寻址范围：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD。 指令格式：MOVBIN1, OUT 例：MOVBVB0, QB0,（2）BIR，传送字节立即读指令 使能输入有效时，立即读取单字节物理输入区数据IN，并传送到OUT所指的字节存储单元。 IN的寻址范围：IB OUT的寻址范围：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD。 指令格式：BIRIN1, OUT 例：BIRIB0, VB10,2.

64、 块传送,指令可用来进行一次多个（最多244个）数据的传送，数据块类型可以是字节块、字块、双字块。 三条指令中N的寻址范围都是：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 使ENO断开的出错条件：SM4.3（运行时间）；0006（间接寻址）；0091（数超界）。,返回本节,4.3.2移位指令,1. 左移和右移 2. 循环左移、循环右移 3. 寄存器移位,（1）字节左移和字节右移 SLB和SRB，字节左移和字节右移。使能输入有效时，把字节型输入数据IN左移或右移N位后，再将结果输出到OUT所指的字节存储单元。最大实际可移位次数为8。,1. 左移和右移,以第一

65、条指令为例，指令执行情况如表4.16所示。,表4.16指令SLB执行结果,SLW和SRW，字左移和字右移。指令盒与字节移位比较，只有名称变为SHR_W和SHR_W。使能输入有效时，把字型输入数据IN左移或右移N位后，再将结果输出到OUT所指的字存储单元。最大实际可移位次数为16。 指令格式：SLWOUT, N（字左移） SRWOUT, N（字右移） 例：SLWMW0, 2 SRWLW0, 3 以第二条指令为例，指令执行情况如表4.17所示。,（3）双字左移和双字右移 SLD和SRD，双字左移和双字右移。指令盒与字节移位比较，只有名称变为SHL_DW和SHR_DW，其他部分完全相同。使能输入有效

66、时，把双字型输入数据IN左移或右移N位后，再将结果输出到OUT所指的双字存储单元。最大实际可移位次数为32。 指令格式：SLDOUT, N（双字左移） SRDOUT, N（双字右移） 例：SLDMD0, 2 SRDLD0, 3,2. 循环左移、循环右移,循环左移和循环右移根据所循环移位的数的长度分别又可分为字节型、字型、双字型。 循环移位特点： 移位数据存储单元的移出端与另一端相连，同时又与SM1.1（溢出）相连，所以最后被移出的位被移到另一端的同时，也被放到SM1.1位存储单元。例如在循环右移时，移位数据的最右端位移入最左端，同时又进入SM1.1。SM1.1始终存放最后一次被移出的位。,循环移位的类型,（1）字节循环左移和字节循环右移 （2）字循环左移和字循环右移 （3）双字循环左移和双字循环右移,表4.18指令RRW执行结果,SHRB，寄存器移位指令。 该指令在梯形图中有3个数据输入端：DATA为数值输入， 将该位的值移入移位寄存器；S_BIT