可编程控制器原理及应用课件

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2、理及应用可编程控制器原理,1,介绍,教材以小型可编程控制器S7-200,系列,PLC,为例,，介绍可编程控制器的基本结构，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和应用方法，熟练画出可编程控制器外部电路接线图，掌握可编程控制器应用的基本设计思想和设计方法。,,,,介绍,2,可编程控制器原理及应用,第1章 概论,第2章 可编程控制器构成原理,,第3章 S7-200可编程控制器,,第4章,SIMATIC S7-200,编程软件,,第,5,章,S7-200 PLC,基本指令,,,5.2,算术、逻辑运算指令,,,可编程控制器原理及应用第1章 概论,3,第1章 概论,1.1 可编程控制器的产生及定义,1、

3、PLC的产生及定义,1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmable logic controller）。,80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC（programmable controller）即可编程控制器。,2、PLC的产生及定义,国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：,“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带

4、有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计”。,本章叙述可编程控制器产生、定义及特点，分类和发展方向,,,第1章 概论1.1 可编程控制器的产生及定义,4,1.3 可编程控制器的工作特点,,1,、使用于工业环境，抗干扰能力强。,2,、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多机冗余系统。,3,、控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、,PID,运算、过程控制、通讯等

5、。,4,、使用、编程方便。（,LAD,）梯形图、语句表（,STL,）、功能图（,FBD,）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。,5,、组成灵活。,小型PLC为整体结构，并可外接I/O扩展机箱构成PLC控制系统。中大型PLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。,所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。,,,,,1.3 可编程控制器的工作特点 1、使用于工业环境，抗干扰能,5,1.4 可编程控制器的分类和发展,,1、,,分类,按I/O点数可分为大、中、小型三大类，

6、通常可以定义为：,小型：I/O点数在256点以下；,中型：I/O点数在256～1024点之间；,大型：I/O点数在1024点以上。,2、应用,可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，,PLC,控制已成为工业控制的重要手段之一，与,CAD/CAM,，机器人技术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。,通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。,3、发展方向,发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型,PLC,有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型,PLC,向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统

7、进行综合性的自动控制。,,,1.4 可编程控制器的分类和发展 1、  分类,6,第2章 可编程控制器构成原理,,可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。,输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到PLC的输入端点。,运算控制部分（CPU）：由可编程控制器内部CPU按照用户程序的设定，完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。,输出部分：由PLC输出接口及外围现场设备构成。CPU的运算结果通过PLC的输出电路，提供给被控制装置。,,,第2章 可编程控制器构成原理 可编程控制器硬件

8、系,7,2.1 可编程控制器的基本组成,,可编程控制器主机的硬件电路：,由,CPU,，存储器，基本,I/O,接口电路，外设接口，电源等五大部分组成。,,,,2.1 可编程控制器的基本组成可编程控制器主机的硬件电路,8,2.1 可编程控制器的基本组成,,基本,I/O,接口电路,可编程控制器输入电路原理图,PLC,内部输入电路作用是将,PLC,外部信号送至,PLC,内部电路。输入接点分为干接点式，直流输入式和交流输入式三大类。,,,2.1 可编程控制器的基本组成基本I/O接口电路,9,,2.1 可编程控制器的基本组成,可编程控制器输出电路原理图,,PLC,输出电路用来驱动被控负载（电

9、磁铁、继电、接触器线圈等）。,PLC,输出电路结构形式分为继电器式，双极型和晶闸管式等三种。,,,,2.1 可编程控制器的基本组成可编程控制器输出电路原理图,10,2.2 可编程控制器的工作原理,,,可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。,PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。,,,2.2 可编程控制器的工作原理 可编程控制器通过,11,第3章 S7-20

10、0可编程控制器,,,S7,系列,PLC,分为,S7-400,、,S7-300,和,S7-200,等,大、中、小（微）三个子系列。,本章以,S7-200,系列,PLC,为例，叙述小型,PLC,系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，,I/O,扩展，编程语言等,PLC,应用的基础知识。,,3.1 S7-200 系列PLC的构成,,S7-200,小型可编程控制系统由主机（基本单元）、,I/O,扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本／图形显示器、编程器）等组成。,,,,第3章 S7-200可编程控制器 S7系列PL,12,CPU 224,主机的结构外形,,工作方式开关，模拟电位器，,

11、I/O,扩展接口，工作状态指示和用户程序存储卡，,I/O,接线端子排及发光指示等。,主机箱体外部的,RS-485,通讯接口，用以连接编程器（手持式或,PC,机）、文本／图形显示器、,PLC,网络等外部设备,。,,,CPU 224主机的结构外形 工作方式开关，模拟电位器，I/,13,CPU 224,外部电路接线电路图,输入电路采用了双向光电耦合器，,24V DC,极性可任意选择，,1M,、,2M,为输入端子的公共端。,1L,、,2L,为输出公共端。,CPU224,另,有24,V,、,280mA,电源供,PLC,输入点使用。,,,CPU 224外部电路接线电路图 输入电路采用了双向光电,14,

12、（,2,）主机,I/O,及扩展,,CPU 22X,系列,PLC,主机的,I/O,点数及可扩展的模块数目见表,3.2,。,,,,（2）主机I/O及扩展 CPU 22X系列PLC主机的I/O,15,S7-200 CPU,存储器系统,S7-200 CPU,存储器系统由,RAM,和,EEPROM,两种存储器构成。,系统掉电时，自动将RAM中M存储器的有关内容保存到EEPROM存储器。,,,,S7-200 CPU存储器系统S7-200 CPU存储器系统,16,3.1.2,扫描周期及工作方式,,1,、,,扫描周期,S7-200 CPU,连续执行用户任务的循环序列称为扫描。,一个机器扫描周期（用户程序运行一

13、次），分为读输入（输入采样），执行程序，处理通讯请求，执行,CPU,自诊断，写输出（输出刷新）等五个阶段，,CPU,周而复始地循环扫描工作。也可以把扫描周期简化为读输入、执行用户程序和写输出三个阶段。,执行CPU自诊断,写输出,处理通讯请求,执行程序,一个扫描周期,读输入,,,3.1.2 扫描周期及工作方式 1、 扫描周期执行CPU自诊,17,3.2.1,数据存储类型及寻址方式,,S7-200,数据寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类。,立即数寻址：#100,直接寻址：位寻址如上图。,字节、字、双字寻址 （直接寻址）,例：VB100、VW100、VD100,,,,,,,,,存储器,位

14、地址,字节地址,元件名称,,,3.2.1 数据存储类型及寻址方式S7-200数据寻址方式,18,3.2.1,数据存储类型及寻址方式,间接寻址：,例：,MOVW,＊,AC1,，,AC0,／／＊时表示该操作数为地址指针。,指令功能：将,AC1,作为内存地址指针，把以,AC1,中内容为起始地址的内存单元的,16,位数据送到累加器,AC0,中。,,,3.2.1 数据存储类型及寻址方式间接寻址：,19,3.2.2 S7-200,数据存储区及元件,(内部资源)的功能,1.,输入／输出映像寄存器：,S7-200 PLC,编址范围,（I0.0~I15.7）,输入映像寄存器（该区域可以按位操作又称输入继电器

15、）,输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用。,外部输入点,输入端子,,,3.2.2 S7-200数据存储区及元件(内部资源)的功能,20,3.2.2,数据存储区及元件功能,,输出映像寄存器：,S7-200 PLC,编址范围,（Q0.0~Q15.7）,输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将,PLC,的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。,PLC,的每一个,I/O点,都是一个确定的物理点。,CPU 224,主机有,I0.0,～,I0.7,，,I1.0,～,I1.5,共,14,个数字量输入端点，,Q0.0,～,Q0.7,、,Q1.0,、,Q1.1,共,10,个数字量输

16、出端点。,Q0.0,L,,负载,电源,,,3.2.2 数据存储区及元件功能 输出映像寄存器：S7-2,21,3.2.2,数据存储区及元件功能,,2. 变量存储器V,用以存储运算的中间结果和其它数据。,,,CPU 224,有,VB0.0,～,VB5119.7,的,5K,存储字节。可按位、字节、字或双字使用。,3. 内部标志位（M）存储区,M,作为控制继电器（又称中间继电器），用来存储中间操作数或其它控制信息。,S7-200 PLC,编址范围,M0.0~M31.7,，可以按位、字节、字或双字来存取存储区的数据。,4. 顺序控制继电器（S）存储区,S,又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制。,S7

17、-200 PLC,编址范围,S0.0,～,S31.7,，可以按位、字节、字或双字来存取数据。,,,3.2.2 数据存储区及元件功能 2. 变量存储器V,22,5.,特殊标志位（,SM,）存储器,CPU 224编址范围SM0.0 ～SM179.7，共180个字节。其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。,,,①,SMB0,为状态位字节，在每次扫描循环结尾由,S7-200 CPU,更新，定义如下：,SM0.0 RUN,状态,监控，,PLC,在运行,RUN,状态，该位始终为,1,。,SM0.1,首次扫描时为,1,，,PLC,由,STOP,转为,RUN,状态时，,ON,（,1,态

18、）一个扫描周期，用,于程序的初始化。,SM0.2,当,RAM,中数据丢失时，,ON,一个扫描周期，用于出错处理。,SM0.3 PLC,上电进入,RUN,方式，,ON,一个扫描周期。,SM0.4,分脉冲，该位输出一个占空比为,50,％的分时钟脉冲。用作时间基准或简易延时。,SM0.5,秒脉冲，该位输出一个占空比为,50,％的秒时钟脉冲。可用作时间基准。,SM0.6,扫描时钟，一个扫描周期为,ON,（高电平），另一为,OFF,（低电平）循环交替。,SM0.7,工作方式开关位置指示，,0,为,TERM,位置，,1,为,RUN,位置。为,1,时，使自由端口,通讯方式有效。,②,SMB1,为指令状态位

19、字节，常用于表及数学操作，部分位定义如下：,SM1.0,零标志，运算结果为,0,时，该位置,1,。,SM1.1,溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位置,1,。,SM1.2,负数标志，数学运算结果为负时，该位为,1,。,,,5. 特殊标志位（SM）存储器 CPU 224编址范围,23,3.2.2,数据存储区及元件功能,6. 局部存储器（L）,S7-200,有,64,个字节的局部存储器，编址范围,LB0.0~LB63.7,，其中,60,个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数，最后,4,个字节为系统保留字节。,,7. 定时器（相当于时间继电器）,S7-200 CPU,中的定时器是

20、对内部时钟累计时间增量的设备，用于时间控制。编址范围,T0,～,T255,（,22X,）；,T0,～,T127(21X),。,8. 计数器,计数器主要用来累计输入脉冲个数。有,16,位预置值和当前值寄存器各一个，以及,1,位状态位，当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置,1,。,S7-200 CPU,提供有三种类型的计数器，增计数、减计数、增／减计数。编址范围,C0,～,C255,（,22X,），,C0,～,C127,（,21X,）。,,,3.2.2 数据存储区及元件功能6. 局部存储器（L）,24,3.2.2,数据存储区及元件功能,9. 模拟量输入／输出映像

21、寄存器（AI/AQ）,S7-200,的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、电压）等转换成,1,个字长（,16,位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域。,,AI,编址范围,AIW0,，,AIW2,，……,AIW62,，起始地址定义为偶数字节地址，共有,32,个模拟量输入点。,S7-200,模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区域的,1,个字长（,16,位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。,AQ,编址范围,AQW0,，,AQW2,，……,AQW62,，起始地址也采用偶数字节地址，共有,32,个模拟量输出点,,10.,累加器（,AC,）,累加器是用来暂存数据， S7-200 PLC提

22、供了4个32位累加器AC0～AC3。累加器支持以字节（B）、字（W）和双字（D）的存取。,。,,11. 高速计数器（HC）,CPU 22X提供了6个高速计数器HC0、HC1……HC5 （每个计数器最高频率为30KHz）用来累计比CPU扫描速率更快的事件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数。,S7-200 PLC各编程元器件及操作数的有效编程范围如表3.5和表3.6所示。,,,,,3.2.2 数据存储区及元件功能9. 模拟量输入／输出映像,25,3.3 I/O,扩展,,基本单元的基础上，,S7-200,系统最多可扩展,7,个模块。,,S7-200,系统的扩展模块有数字量、模拟量、通讯、现场设

23、备接口等模块，型号详见P27表,3.7,。,,,3.3 I/O扩展 基本单元的基础上，S7-200系统,26,3.4 S7-200,系列,PLC,程序概念,,3.4.1,梯形图编辑器（,LAD,）,,3.4.2,语句表编辑器（,STL,）,,3.4.3,功能块图编辑器（,FBD,）,,,,3.4 S7-200系列PLC程序概念3.4.1 梯形图编,27,第,4,章,STEP7-Micro/WIN32,编程软件的使用与安装,,4.1 SIMATIC S7-200,编程软件,,SIMATIC S7-200,编程软件是指西门子公司为,S7-200,系列可编程控制器编制的工业编程软件的集合，

24、其中,STEP7-Micro/WIN32,软件是基于,Windows,的应用软件。,,本章以,2001,年版本的,S7-200 PLC,编程软件为例，介绍编程软件的安装、功能和使用方法，并结合应用实例讲解用户程序的输入、编辑、调试及监控运行的方法。,,,第4章 STEP7-Micro/WIN32编程软件的使用与安,28,4.1.1 STEP7-Micro/WIN32,软件,,STEP7-Micro/WIN32,软件包括有,Microwin3.1(,新版本编程软件,STEP7-Micro/WIN32 Version 3.1),软件；,Microwin3.1,的升级版本软件,Microwin3.1

25、 SP1,；,Toolbox,（,Toolbox,包括,Uss,协议指令（变频通讯用）和,TP070,（触摸屏）的组态软件,Tp Designer V1.0,设计师）工具箱；以及,Microwin3.11 Chinese,（,Microwin3.11 SP1,和,Tp Designer,的专用汉化工具）等编程软件。,,4.1.2,编程软件的安装,,( 安装方法),按,Microwin3.1 >> Microwin3.1 SP1>> Toolbox>> Microwin3.11 Chinese,的顺序进行安装，必要时可查看光盘软件的,Readme,文件，按照提示步骤安装。,,,,4.1.1 ST

26、EP7-Micro/WIN32软件 ST,29,4.1.3,建立,S7-200 CPU,的通讯,1. PC/PPI电缆通讯,PLC,用,PC/PPI,电缆与个人计算机连接。,,2. MPI,通讯,,多点接口（,MPI,）卡提供了一个,RS485,端口，可以用直通电缆和网络相连,,,,4.1.3 建立S7-200 CPU的通讯1. PC/PP,30,4.2 STEP7-Micro/WIN32,软件介绍,4.2.1 STEP7,软件的基本功能,,编程软件在离线条件下，可以实现程序的输入、编辑、编译等功能。,编程软件在联机工作方式可实现程序的上、下载、通讯测试及实时监控等功能。,,4.

27、2.2 STEP7-Micro/WIN32,窗口组件及功能,,窗口组件,参见P36，图4.4。（连接装载的软件）,1. 主菜单及子目录的状态信息,2.,工具条及浏览条和指令树,,3.,程序编辑器窗口,,,,4.2 STEP7-Micro/WIN32软件介绍4.2.,31,4.3,程序编制及运行,,4.3.1,建立项目（用户程序）,,1,、程序的输入、编辑,通常利用LAD进行程序的输入，程序的编辑包括程序的剪切、拷贝、粘贴、插入和删除，字符串替换、查找等。,还,可以利用符号表对,POU,中的符号赋值。,2,、程序的编译及上、下载,（,1,）编译,程序的编译，能明确指出错误的网络段，编程者可以

28、根据错误提示对程序进行修改，然后再次编译，直至编译无误。,（,2,）下载,用户程序编译成功后，将下载块中选中下载内容下载到,PLC,的存储器中。,（,3,）载入（上载）,载入可以将,PLC,中未加密的程序或数据向上送入编程器（,PC,机）。,将选择的程序块、数据块、系统块等内容上载后，可以在程序窗口显示上载的,PLC,内部程序和数据信息。,,,4.3 程序编制及运行 4.3.1 建立项目（用户程序）,32,4.4.2,梯形图编辑器,,1.,梯形图元素的工作原理,,触点代表电流（能量流）的控制开关，线圈代表由电流充电的中继或输出；框盒（指令盒）代表能量流到达此框时执行指令盒的功能。,,2.,梯

29、形图排布规则,,网络必须从触点开始，以线圈或框盒（没有,ENO,端）结束。,注：每个用户程序，一个线圈或指令盒只能使用一次，并且不允许多个线圈串联使用。,,3.,在梯形图中输入指令（编程元件）,光标、阶梯的开始、继续输入元件等标志的识别。,,4.,程序的编辑及参数设定,,5.,程序注释,,6.,程序的编译及上、下载,,,,4.4.2 梯形图编辑器 1. 梯形图元素的工作原理,33,4.4.3,程序的监视、运行、调试,,1. 程序运行方式的设置,将,CPU,的工作方式开关置在,RUN,位置。或将开关置在,TERM,（暂态）,位置时，操作,STEP7-Micro/WIN32,菜单命令或快捷按钮对,

30、CPU,工作方式进行软件设置。,2. 程序运行状态的监视,运用监视功能，在程序状态打开下，观察,PLC,运行时，程序执行的过程中各元件的工作状态及运行参数的变化。,,,4.4.3 程序的监视、运行、调试 1. 程序运行方式的设置,34,第,5,章,S7-200 PLC,基本指令,5.1,基本逻辑指令,,5.1.1,基本位操作指令,1、指令格式,,LAD,,,STL,功能,LD BIT LDN BIT,；,用于网络段起始的常开／常闭触点,A BIT AN BIT,；,常开／常闭触点串联，逻辑与／与非指令,O BIT ON BIT,；,

31、常开／常闭触点并联，逻辑或／或非指令,＝,BIT,；,线圈输出，逻辑置位指令,基本位操作指令操作数寻址范围：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等。,指令助记符：LD（Load）、LDN（Load Not）、A（And）、AN（And Not）、O（Or）、 ON（Or Not）、 ＝（Out）置位指令，线圈输出。,,,第5章 S7-200 PLC基本指令 5.1 基本逻辑指令,35,［例,5.1,］,,位操作指令程序应用,,工作原理分析：,,网络段,1 M0.0,＝（,I0.0,＋,M0.0,）*,I0.,1,网络段,2 Q0.1,＝（,I0.2,＋,I0.3,）*,I0.,4,N

32、ETWORK 1,LD I0.0 ／／装入常开触点,O M0.0 ／／或常开触点,AN I0.1 ／／与常闭触点,= M0.0 ／／输出线圈,,NETWORK 2,LD I0.2 ／／装入常开触点,O I0.3 ／／或常开触点,AN I0.4 ／／与常闭触点,= Q0.1 ／／输出线圈,,,［例5.1］ 位操作指令程序应用 工作原理分析： NETWO,36,2.,编程相关问题,,（,1,）,PLC I/O,端点的分配方法,每一个开关输入对应一个确定的输入点，每一

33、个负载对应一个确定的输出点。外部按钮（包括起动和停车）一般用常开触点。,（,2,）输出继电器的使用方法,输出端不带负载时，控制线圈应使用内部继电器,M,或其他，不要使用输出继电器,Q,的线圈。,（,3,）梯形图程序绘制方法,梯形图程序触点的并联网络多连在左侧母线，线圈位于最右侧。,（,4,）梯形图网络段结构：,梯形图网络段的结构不增加程序长度，软件编译结果可以明确指出错误语句所在的网络段，清晰的网络结构有利于程序的调试，正确的使用网络段，有利于程序的结构化设计，使程序简明易懂。,,,2. 编程相关问题 （1）PLC I/O端点的分配方法,37,3. STL,指令对较复杂梯形图的描述方法,,（,

34、1,）块“或”操作指令格式：,OLD,（无操作元件）,,块“或”操作，是将梯形图中相邻的两个以,LD,起始的电路块并联起来。,,（,2,）块“与”操作指令格式：,ALD,（无操作元件）,,块“或”操作是将梯形图中相邻的两个以,LD,起始的电路块串联起来。,NETWORK 1,LD I0.1,／／装入常开触点,A I0.2,／／与常开触点,LD M0.0,／／装入常开触点,AN I0.3,／／与常闭触点,OLD,／／块或操作,= M0.0,／／输出线圈,NETWORK 2,LD I0.1,／／装入常开触点,O M0.1,／／或常开触点

35、,LD I0.2,／／装入常开触点,O M0.2,／／或常开触点,ALD,／／块与操作,= M0.1,／／输出线圈,,,3. STL指令对较复杂梯形图的描述方法 （1）块“或”操作,38,（,3,）,,栈操作指令,,LD,装载指令是从梯形图最左侧母线画起的，如果要生成一条分支的母线，则需要利用语句表的栈操作指令来描述。,栈操作语句表指令格式：,LPS,（无操作元件）:（,Logic Push,）逻辑堆栈操作指令。,,LRD,（无操作元件）:（,Logic Read,）逻辑读栈指令。,,LPP,（无操作元件）:（,Logic Pop,）逻辑弹栈指令。,,,（3） 栈操

36、作指令 LD装载指令是从梯形图最左,39,图,5.4 LPS,，,LRD,，,LPP,指令的操作过程,,堆栈操作时将断点的地址压入栈区，栈区内容自动下移（栈底内容丢失）。,读栈操作时将存储器栈区顶部的内容读入程序的地址指针寄存器，栈区内容保持不变。,弹栈操作时，栈的内容依次按照后进先出的原则弹出，将栈顶内容弹入程序的地址指针寄存器，栈的内容依次上移。,,iv0,iv1,iv2,iv3,iv4,iv5,iv6,iv7,iv8,iv0,iv0,iv1,iv2,iv3,iv4,iv5,iv6,iv7,iv0,iv1,iv2,iv3,iv4,iv5,iv6,iv7,iv8,iv0,iv

37、1,iv2,iv3,iv4,iv5,iv6,iv7,iv8,iv0,iv1,iv2,iv3,iv4,iv5,iv6,iv7,iv8,iv1,iv2,iv3,iv4,iv5,iv6,iv7,iv8,X,前,后,前,前,后,后,逻辑推入栈,逻辑读栈,逻辑弹出栈,,,图5.4 LPS，LRD，LPP指令的操作过程 堆栈操,40,［例,5.4,］栈操作指令应用程序,LD I0.0,／／装入常开触点,,LPS,／／建立栈指针（堆栈）,LD I0.1,／／装入常开触点,,O I0.2,／／或常开触点,,ALD,／／块与操作,,= M0.0,／／输出线圈,,LRD,

38、／／读栈,,LD I0.3,／／装入常开触点,,O I0.4,／／或常开触点,,ALD,／／块与操作,,= M0.1,／／输出线圈,,LPP,／／弹栈,,A I0.5,／／与常开触点,,= Q0.0,／／输出线圈,逻辑堆栈指令（,LPS,）可以嵌套使用，最多为,9,层。为保证程序地址指针不发生错误，堆栈和弹栈指令必须成对使用，最后一次读栈操作应使用弹栈指令。,,,［例5.4］栈操作指令应用程序LD I0.0,41,5.1.2 取非和空操作指令,,取非和空操作指令格式(,LAD,、,STL,、,功能）,NOT,取非,,NOP N,空操作

39、指令,次数N＝0～255,,3.,AENO,指令,,梯形图的指令盒指令右侧的输出连线为使能输出端,ENO,，用于指令盒或输出线圈的串联（与逻辑），不串联元件时，作为指令行的结束。,AENO,指令（,And ENO,）该指令的作用是和前面的指令盒输出端,ENO,相与，只能在语句表中使用。,,,5.1.2 取非和空操作指令 取非和空操作指令格式(LAD,42,［例,5.5,］取非指令和空操作指令应用举例,LDN I0.0,NOT,／／求反,NOP 20,／／条件满足时空操作,20,次,,加一例题,,,［例5.5］取非指令和空操作指令应用举例LDN I0.,43,5.1.3

40、置位／复位指令,,S S-BIT，N：从起始位（S-BIT）,开始的N个元件置1。,R S-BIT，N,；,从起始位（S-BIT）,开始的N个元件清0。,,NETWORK 1,LD I0.0,S Q0.0, 1,,NETWORK 5,LD I0.1,R Q0.0, 1,,,,5.1.3 置位／复位指令,44,5.1.4,边沿触发指令（脉冲生成）,,用途：边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，通常用作脉冲整形。,分类：边沿触发指令分为正跳变触发（上升沿）和负跳变触发（下降沿）两大类。,正跳变触发指输入脉冲的上升沿，使触点,ON,一

41、个扫描周期。负跳变触发指输入脉冲的下降沿，使触点,ON,一个扫描周期。,,EU（Edge Up）正跳变，,无操作元件,,ED（Edge Down）负跳变，,无操作元件,,［例5.7］边沿触发程序示例，程序运行的时序分析见右图。,,,5.1.4 边沿触发指令（脉冲生成） 用途：边沿触发是指,45,［例,5.7,］边沿触发程序示例,NETWORK 1,LD I0.0,／／装入常开触点,EU,／／正跳变,= M0.0,／／输出,NETWORK 2,LD M0.0,／／装入,S Q0.0, 1,／／输出置位,NETWORK 3,LD I0.1,／／装入,

42、ED,／／负跳变,= M0.1,／／输出,NETWORK 4,LD M0.1,／／装入,R Q0.0, 1,／／输出复位,I0.0,的上跳沿，,EU,产生一个扫描周期时钟脉冲，,M0.0,线圈通电，,M0.0,常开触点闭合一个扫描周期，使输出置位线圈,Q0.0,触发,有效（输出线圈,Q0.0=1,）并保持。,I0.1,下跳沿，,ED,产生一个扫描周期的时钟脉冲，驱动输出线圈,M0.1,通电一个扫描周期，,M0.1,常开触点闭合，使输出线圈,Q0.0,复位有效（,Q0.0=0,）并保持。,,,［例5.7］边沿触发程序示例NETWORK 1 I0,46,5.1.

43、5,定时器,,1.工作方式分类,通电延时型（,TON,）、有记忆的通电延时型（保持型）（,TONR,）、断电延时型（,TOF,）等三类。,2. 时基标准分类,1ms,、,10ms,、,100ms,三种类型，不同的时基标准，定时精度、定时范围和定时器的刷新方式不同。,（,1,）,,定时精度：,（,2,）定时范围：定时时间,T,＝时基,*,预置值,时基越大，定时时间越长，但精度越差。,表5.5 定时器工作方式及类型,工作方式 分辨率 最大定时范围,,定时器号,TONR 1ms 32.767s T0, T64,10ms

44、 327.67s T1,～,T4, T65,～,T68,100ms 3276.7s T5,～,T31,T69,～,T95,TON/TOF 1ms 32.767s T32,，,T96,10ms 327.67s T33,～,T36,T97,～,T100,100ms 3276.7s T37,～,T63,T101,～,T255,,,5.1.5 定时器 1.工作方式分类,47,3.,定时器指令格式,,TON,通电延时型,,,TONR,有记忆通电延时型,,,TOF,断电延时型,,,IN,—使能输入端；编程范围,T0~

45、T255,；,PT,是预置值输入端，最大预置值,32767,；,PT,数据类型：,INT,。,PT,寻址范围见附表,1,。,,,,,3. 定时器指令格式,48,4.,工作原理分析,,（,1,）,,通电延时型（,TON,）,使能端（IN）输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于预置值（PT）时，定时器输出状态位置1（输出触点有效），当前值的最大值为32767。,使能端无效（断开）时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置0）。,,,［例,5.8,］通电延时型定时器应用程序,,NETWORK 1,LD I0.2,TON T33, +300,,NETWORK 2,LD

46、 T33,= Q0.0,,,4. 工作原理分析 （1） 通电延时型（TON）NETWOR,49,（,2,）,,有记忆通电延时型（,TONR,）,,,使能端,IN,输入有效时，定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值,PT,时，输出状态位置,1,。,使能端输入无效时，当前值保持，使能端,IN,再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。,有记忆通电延时型,(TONR),定时器采用线圈的复位指令（,R,）进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置,0,。,［例5.9］有记忆通电延时型定时器应用程序。,,NETWORK 1,LD I0.0,TON

47、R T65, +500,,NETWORK 2,LD I0.1,R T65, 1,,NETWORK 3,LD T65,= Q0.0,,,（2） 有记忆通电延时型（TONR） 使能端IN输入有效,50,（,3,）,,断电延时型,(TOF),,使能端（,IN,）输入有效时，定时器输出状态位置,1,，当前值复位为,0,。,使能端（,IN,）断开时，开始计时，当前值从,0,递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位置,0,，并停止计时，当前值保持。,,［例,5.10,］断电延时型定时器应用程序，程序运行结果见时序分析。,,NETWORK 1,LD I0

48、.0,TOF T37, +30,,NETWORK 2,LD T37,= Q0.0,,,（3） 断电延时型(TOF) 使能端（IN）输入有效时，,51,5.,通电延时定时器应用分析示例,,结论：,用本身触点激励输入的定时器，时基为,1ms,和,10ms,时不能可靠工作，一般不宜使用本身触点作为激励输入。若将图,5.13,改成图,5.14,，无论何种时基都能正常工作。,,,图,5.13,自身激励输入 图,5.14,非自身激励输入,,,,5. 通电延时定时器应用分析示例 结论： 图5.13 自身激,52,5.1.6,计数器指令,,,计数器利用输入脉冲

49、上升沿累计脉冲个数。,,S7-200,系列,PLC,有递增计数（,CTU,）、增／减计数（,CTUD,）、递减计数（,CTD,）等三类计数指令。,计数器的使用方法和基本结构与定时器基本相同，主要由预置值寄存器、当前值寄存器、状态位等组成。,,,,,,,CTU,（,Counter Up,）增计数器,CTD,（,Counter Down,）减计数器,CTUD （Counter Up／Down）增／减计数器,图中CU－增1计数脉冲输入端；CD－减1计数脉冲输入端；R－复位脉冲输入端；LD－减计数器的复位输入端。PV预置值（INT）最大范围32767。,,,5.1.6 计数器指令 计数器利用输入脉

50、冲上升沿累计脉冲,53,2.,工作原理分析,,（,1,）增计数指令（,CTU,）,增计数指令在,CU,端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增,1,计数。当前值大于或等于预置值（,PV,）时，计数器状态位置,1,。当前值累加的最大值为,32767,。,复位输入（,R,）有效时，计数器状态位复位（置,0,），当前计数值清零。,加一例题,,,2. 工作原理分析 （1）增计数指令（CTU）,54,（,2,）增／减计数指令,,（,CTUD,）,,增／减计数器,CU,输入端用于递增计数，,CD,输入端用于递减计数，指令执行时，,CU/CD,端计数脉冲的上升沿当前值增,1,／减,1,计数。当前值大于或等于计数器

51、预置值（,PV,）时，计数器状态位置1。复位输入（,R,）有效或执行复位指令时，计数器状态位复0位，当前值清零。,达到计数器最大值,32767,后，下一个,CU,输入上升沿将使计数值变为最小值（,-32678,）。同样达到最小值（,-32678,）后，下一个,CD,输入上升沿将使计数值变为最大值（,32767,）。［例5.11］ 增／减计数应用程序,,NETWORK 1,LD I4.0,LD I3.0,LD I2.0,CTUD C48, +4,,NETWORK 2,LD C48,= Q0.0,,,（2）增／减计数指令 （CTUD） 增／减计数

52、器CU输,55,（,3,）减计数指令（,CTD,）,,,复位输入（,LD,）有效时，计数器把预置值（,PV,）装入当前值存储器，计数器状态位复位（,0,）。,CD,端每一个输入脉冲上升沿，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于,0,时，计数器状态位置位（,1,），并停止计数。,,［例,5.12,］减计数指令应用程序,,NETWORK 1,LD I3.0,LD I1.0,CTD C50, +3,,NETWORK 2,LD C50,= Q0.0,,,（3）减计数指令（CTD） 复位输入（LD）有效时，计数,56,5.1.7,比较指令,,,比较指

53、令用于两个操作数按一定条件的比较。操作数可以是整数，也可以是实数（浮点数）。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则打开。,1.,指令格式,,装载,LDB= IN1, IN2,串联,AB= IN1, IN2,,并联,OB= IN1, IN2,,操作数,IN1,和,IN2,为整数,比较比较运算符：＝＝、,<,＝、,>,＝、,<,、,>,、,,,操作数类型：字节比较B（Byte）；（无符号整数）,整数比较I（Int）/W（Word）；（有符号整数）,双字比较D（Double Int/ Word）；（有符号整数）,实数比较R（Real）；（有符号双

54、字浮点数）,,,,5.1.7 比较指令 比较指令用于两个操作数按一定条,57,2.,比较指令程序设计举例,,［例,5.13,］整数（,16,位有符号整数）比较指令应用,计数器,C0,的当前值大于或等于,1000,时，输出线圈,Q0.0,通电。,,NETWORK 1,LDW>= C0, +1000,= Q0.0,,,2. 比较指令程序设计举例 ［例5.13］整数（16位有符号,58,定时器分析要点,（1） 通电延时型（TON）,,使能端（IN）输入有效时，当前值从0开始递增，大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置1。使能端无效（断开）时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置

55、0）。,（2） 有记忆通电延时型（TONR）,,使能端（IN）输入有效时（接通），当前值从0递增，当前值大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置1。使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。,,(TONR) 定时器采用线圈的复位指令（R）进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0。,（,3,）,,断电延时型,(TOF),使能端（,IN,）输入有效时，定时器输出状态位立即置,1,，当前值复位（为,0,）。使能端（,IN,）断开时，开始计时，当前值从,0,递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位置,0,，并停止计

56、时，当前值保持。,,,,定时器分析要点（1） 通电延时型（TON）,59,计数器分析要点,（,1,）增计数指令（,CTU,）,,增计数指令在,CU,端输入脉冲上升沿，当前值增,1,计数。当前值大于或等于预置值（,PV,）时，计数器状态位置,1,。复位输入（,R,）有效时，计数器状态位复位（置,0,），当前计数值清零。,,（,2,）增／减计数指令,,（,CTUD,）,,增／减计数器有两个脉冲输入端，,CU/CD,端的计数脉冲上升沿增,1,／减,1,计数。当前值大于或等于预置值（,PV,）时，计数器状态位置1。复位输入（,R,）有效或执行复位指令时，计数器状态位置0，当前值清零。,,（,3,）减计

57、数指令（,CTD,）,,复位输入（,LD,）有效时，计数器把预置值（,PV,）装入当前值存储器，计数器状态位置,0,。,CD,端输入脉冲上升沿，减计数器当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置1，停止计数。,,,,计数器分析要点（1）增计数指令（CTU）,60,5.2,算术、逻辑运算指令,,5.2.1,算术运算指令,,,IN1,＋,IN2=OUT,,,,IN1,—,IN2=OUT,,加减指令盒由指令类型，使能端,EN,，操作数（,IN1,、,IN2,）输入端，运算结果输出,OUT,，逻辑结果输出端,ENO,等组成。,,,,5.2 算术、逻辑运算指令 5.2.1 算术运算指

58、令,61,（,5,）加法运算应用举例,,NETWORK 1,LD I0.0,／／装入常开触点,MOVW VW100,，,VW200,／／,VW100,→,VW200,+I +100,，,VW200,,／／,VW200+100,＝,VW200,,,,（5）加法运算应用举例 NETWORK 1,62,2.,乘／除运算,,,乘法运算,,,,除法运算,,,MUL I/DIV I为整数乘／除运算，MUL DI/DIV DI双整数乘／除运算，MUL/DIV整数乘／除的结果双整数输出，MUL R/DVI R实数乘／除运算,指令执行的结果：乘法,IN1*IN2,＝,OUT,,除法,IN1/

59、IN2,＝,OUT,,,,2. 乘／除运算,63,［例,5.15,］,,乘／除法指令的应用,,NETWORK 1,LDN I0.0,／／装入常闭触点,*R AC1, VD100,／／实数乘法,/R VD10, VD200,／／实数除法,,运行结果：,,,,［例5.15］ 乘／除法指令的应用 NETWORK 1运行,64,5.2.2 数学函数变换指令,,1. 平方根／自然对数／指数指令,,,SQRT IN，OUT,//求平方根指令 SQRT（IN）＝OUT,,,LN IN，OUT,//求（IN）的自然对数指令,,LN（IN）＝OUT,,EXP IN,，,OUT,//求

60、（,IN,）的指数指令,EXP,（,IN,）＝,OUT,,平方根(自然对数、,指数,）指令是把一个双字长（,32,位）的实数（,IN,）开方（取自然对数、取以e为底的指数），得到,32,位的实数运算结果，通过（,OUT,）指定的存储器单元输出。,,,5.2.2 数学函数变换指令 1. 平方根／自然对数／指数,65,,［例,5.16,］,,求以,10,为底，,150,的常用对数，,150,存于,VD100,，结果放到,AC1,（应用对数的换底公式求解）。 当求解以,10,为底的常用对数时，用实数除法指令将自然对数除以,2.302585,即可。（,LN10,≈,2.302585,）,,LD

61、 I0.1,／／使能输入,LN VD100, AC1,／／自然对数,,//,Ln,（,VD100,）＝,AC1,LN 10.0, VD200,／／自然对数,,//,Ln,（,10,）＝,VD200,/R VD200, AC1,／／实数除法指令,,//,AC1/VD200,＝,VD200,,,,［例5.16］ 求以10为底，150的常用对数，150存于,66,1.,平方根／自然对数／指数指令,,利用指数函数求解任意函数的,x,次方（,y,x,=e,xlny,）。,例如：,7,的,4,次方＝,EXP,（,4*LN,（,7,））＝,2401,8,的,3,次方根＝,8

62、^ (1/3),＝,EXP (LN (8) *1/3 ),＝,2,2.,三角函数,,,SIN IN,，,OUT,//SIN,（,IN,）＝,OUT,,COS IN,，,OUT,// COS,（,IN,）＝,OUT,,TAN IN,，,OUT,,//,TAN,（,IN,）＝,OUT,,,1. 平方根／自然对数／指数指令 利用指数函数求解任意函数的,67,［例,5.17,］,,求,65,o,的正切值,,LDN I0.0,//使能输入,MOVR 3.14159, AC0,//π装入,AC0,/R 180.0, AC0,//得π/180,0,弧度,,*R 65.0, AC0,

63、//将角度转化为弧度,,TAN AC0, AC1,,//求正切指令结果存放到,AC1,3.数学函数变换指令对标志位的影响及操作数的寻址范围,（,1,）平方根／自然对数／指数／三角函数运算指令执行的结果影响特殊存储器位：,SM1.0,（零），,SM1.1,（溢出），,SM1.2,（负），,SM1.3,（被,0,除）。,（,2,）使能流输出,ENO=0,的错误条件是：,SM1.1,（溢出），,SM4.3,（运行时间），,0006,（间接寻址）。,（,3,）,IN,、,OUT,操作数的数据类型为,REAL,，寻址范围见附表,1,。,,,,［例5.17］ 求65o的正切值 LDN I0.

64、0,68,5.2.3,增,1,／减,1,计数,,,增,1,／减,1,计数器用于自增、自减操作，以实现累加计数和循环控制等程序的编制。,,字节、字、双字增,1,OUT+1＝OUT,,,,字节、字、双字减,1,,OUT-1＝OUT,,,,,5.2.3 增1／减1计数 增1／减1计数器用于自增,69,5.2.4,逻辑运算指令,,逻辑运算是对无符号数进行的逻辑处理，主要包括逻辑与、逻辑或、逻辑异或和取反等运算指令。,,,,,,与（或、异或）指令功能：使能输入有效时，把两个字节（字、双字）长的输入逻辑数按位相与（或、异或） ，得到的一个字节（字、双字）逻辑运算结果，送到OUT指定的存储器单元输出

65、。,取反指令功能：使能输入有效时，将一个字节（字、双字）长的逻辑数按位取反，得到的一个字节（字、双字）逻辑运算结果，送到,OUT,指定的存储器单元输出。,,,,5.2.4 逻辑运算指令 逻辑运算是对无符号数进行的,70,［例,5.18,］,,字或／双字异或／字求反／字节与操作编程举例。,,NETWORK 1,LD I0.0,MOVW LW10, LW30,／／,LW 10=LW30,ORW LW20, LW30,／／字或操作,,NETWORK 2,LD I0.1,MOVD VD100, VD120,XORD VD200, VD120,／／双字异或操作,

66、,NETWORK 3,LD I0.2,MOVW AC0, AC1,INVW AC1,／／字取反操作,,NETWORK 4,LD I0.3,MOVB AC0, AC1,ANDB 255, AC1,／／字节与操作,,,［例5.18］ 字或／双字异或／字求反／字节与操作编程举例。,71,5.3,数据处理指令,,,数据处理指令包括数据传送指令，交换、填充指令，移位指令等。,,5.3.1,数据传送,1.,单个数据传送,,,LAD,,,,,STL MOV IN,，,OUT,//,IN,＝,OUT,,,,5.3 数据处理指令 数据处理指令包括数据传送指令，交换、,72,2. 数据块传送,,指令类型：字节、字或双字的N个数据成组传送。,,,,,功能：使能输入（EN）有效时，把从输入（IN）字节开始的N个字节数据传送到以输出字节（OUT）开始的N个字节、字或双字中。,,,,2. 数据块传送 指令类型：字节、字或双字的N个数据成组传送,73,［例5.19］将变量存储器VW100中内容送到VW200中。,,NETWORK 1,LD