電氣控制與可編程控制器 第3版 課件 第5、6章 FX2N系列可編程控制器、S7系列可編程控制器

第五章FX2N系列可編程控制器

第一節(jié)可編程控制器的基礎(chǔ)知識第二節(jié)可編程控制器的工作方式及編程語言第三節(jié)FX2N系列PLC的性能規(guī)格與內(nèi)部資源第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令編程法第五節(jié)FX2N系列PLC的功能圖與步進梯形圖第六節(jié)FX2N系列PLC的應(yīng)用指令編程方法第七節(jié)FX2N系列可編程控制器的應(yīng)用第一節(jié)可編程控制器的基礎(chǔ)知識1．PLC的定義2．PLC的特點

可靠性高，抗干擾能力強編程簡單，易于掌握功能完善，靈活方便體積小、質(zhì)量輕、功耗低可編程邏輯控制器PLC——ProgrammableLogicalController可編程控制器PC——ProgrammableControllers，但這很容易和個人計算機PC——PersonalComputer相混淆，因此，一般仍把PLC作為可編程控制器的簡稱。3．PLC的可編程控制器的性能指標(biāo)4．PLC的可編程控制器的分類

輸入/輸出點數(shù)（I/O點數(shù)）存儲容量掃描速度功能擴展能力指令系統(tǒng)

按結(jié)構(gòu)形式分類分為整體式和模塊式按控制規(guī)模大小，可以分為小型、中型和大型5．PLC系統(tǒng)的組成

硬件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)

基本單元

I/O擴展單元外部設(shè)備CPURAMEPROM輸入/輸出接口內(nèi)部電源系統(tǒng)程序

用戶程序

系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接讀寫用戶通過編程器或PC機寫入到PLC的RAM內(nèi)存中的梯形圖程序，可以修改和更新。當(dāng)PLC斷電時被鋰電池保持PLC的硬件外型結(jié)構(gòu)(FX2N)：PLC的硬件外型結(jié)構(gòu)(FX3U)：PLC硬件的功能部件：PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元（包含CPU、RAM、EPROM、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源）、I/O擴展單元及外部設(shè)備組成。通常有干接觸、直流輸入、交流輸入三種形式。干接觸式由內(nèi)部的直流電源供電，小型PLC的直流輸入電路也由內(nèi)部的直流電源供電，交流輸入必須外加電源。PLC的的輸入接口電路PLC的輸出形式有三種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。PLC的輸出接口電路繼電器輸出晶體管輸出晶閘管輸出PLC輸出點與負(fù)載的實際連接示意圖

三個輸出點公用一個COM三個輸出點公用一個COM三個輸出點公用一個COM第二節(jié)可編程控制器的工作方式及編程語言1．可編程控制器PLC的工作方式

2．可編程控制器PLC的編程語言PLC的掃描工作方式

包括五個階斷：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。掃描周期：PLC完成一次掃描過程所需的時間。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)1．可編程控制器PLC的工作方式PLC的程序執(zhí)行過程PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段2．PLC的編程語言梯形圖語言助記符語言順序功能圖語言PLC的編程語言有第三節(jié)FX2N系列PLC內(nèi)部資源

輸入觸點X

輸出繼電器Y

內(nèi)部繼電器M

定時器T

計數(shù)器C

數(shù)據(jù)寄存器D、V、Z

常數(shù)與指針第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令編程法1．基本器件的梯形圖（LAD）編程法2．基本順控指令的語句表（STL）和梯形圖(LAD)編程法1．輸入觸點X基本器件也稱為元件。

工業(yè)控制系統(tǒng)輸入電路中的選擇開關(guān)、按鈕、限位開關(guān)等在梯形圖中以輸入觸點表示，在編程時輸入觸點X可由常開

和常閉

兩種指令來編程。采用FX-2N系列PLC的硬件接線圖與程序采用FX-3U系列PLC的硬件接線圖與程序2．輸出繼電器Y、內(nèi)部繼電器M

繼電器具有邏輯線圈及可以多次調(diào)用的常開觸點、常閉觸點。3．定時器T定時器簡單程序通電延時和斷電延時累積型定時器的程序Y3每秒閃爍的梯形圖和時序圖

a）梯形圖b）時序圖兩盞燈交替點亮的梯形圖搶答器的I/O接線圖和梯形圖4.計數(shù)器C1）16位遞增計數(shù)器:計數(shù)器有計數(shù)和復(fù)位兩個輸入端子PLC控制的汽車轉(zhuǎn)向燈輸入接線圖和梯形圖32位增減計數(shù)器：32位增減計數(shù)器（又稱為雙向計數(shù)器）有加計數(shù)和減計數(shù)兩種工作方式高速計數(shù)器：高速計數(shù)器是由特定的輸入進行計數(shù)動作的，與PLC的掃描周期無關(guān)，采用中斷處理方式進行高速計數(shù)。高速計數(shù)器的輸入選擇2．基本順控指令的語句表（STL）和梯形圖(LAD)編程法編程法1.邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUTa）梯形圖b）語句表2．單個觸點串聯(lián)指令A(yù)ND、ANIa）梯形圖b）語句表3．觸點并聯(lián)指令OR、ORIa）梯形圖b）語句表4．串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令0RB和并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令A(yù)NBa）梯形圖b）語句表5．邊沿觸發(fā)指令a）梯形圖b）語句表6．多重輸出電路指令MPS、MRD、MPPa）梯形圖b）語句表占用1層堆棧的程序a）梯形圖b）語句表占用2層堆棧的程序7．置位與復(fù)位指令SET、RST8．脈沖輸出指令PLS、PLF9．主控指令MC、MCR10．空操作指令NOP和程序結(jié)束指令ENDNOP是一條空操作指令，用于程序的修改。END指令用于程序的結(jié)束，是無元件編號的獨立指令.11．取反指令

第五節(jié)FX2N系列PLC的功能圖與步進梯形圖一、功能圖(Sequeential

Function

Chart)

功能圖是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，也稱為順序功能圖、流程圖，主要由“步”、“轉(zhuǎn)移”及“有向線段”等元素組成。1．流程圖的“步”

①初始步：對應(yīng)于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，是其運行的起點。②工作步：指控制系統(tǒng)正常運行時的狀態(tài)。③步對應(yīng)的動作：步是指一個穩(wěn)定的狀態(tài)，即表示過程中的一個動作，用該步右邊的一個矩形框來表示。步對應(yīng)的動作2．步的轉(zhuǎn)移步的轉(zhuǎn)移3．流程圖構(gòu)成規(guī)則:1）步與步不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用步分開。3）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連接采用有向線，從上向下畫時可以省略箭頭。當(dāng)有向線從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向。4．流程圖的三種基本形式

二、順序控制的功能圖與步進梯形圖編程下圖是一個簡單的SFC圖程序示例。順序梯形圖第六節(jié)FX2N系列PLC的應(yīng)用指令編程方法

應(yīng)用指令又稱功能指令，由功能編號FNC00—FNCXXX進行指定，各指令中有表示其內(nèi)容的符號（助記符）操作碼、操作數(shù)組成，能完成特定的程序功能。1．程序控制功能指令（FNC00~FNC09）（1）CJ（FNC00）條件跳轉(zhuǎn)指令（2）子程序指令CALL（FNC01）、SRET（FNC02）（3）中斷指令I(lǐng)RET（FNC03）、EI（FNC04）、DI（FNC05）EI：允許中斷指令。DI：禁止中斷指令。IRET：中斷服務(wù)于程序返回指令。它們均為無操作元件，指令塊直接與左母線相連。系統(tǒng)初始為禁止中斷狀態(tài)，當(dāng)有中斷信號產(chǎn)生時，中斷信號被存儲，指令EI與DI之間的程序為允許中斷區(qū)域，當(dāng)程序處理到允許中斷區(qū)域時，可轉(zhuǎn)入中斷程序，到IRET指令時返回原斷點。（4）監(jiān)視定時器刷新指令WDT（FNC07）（5）循環(huán)指令FOR(FNC08)和NEXT(FNC09)2．傳送、比較指令（FNC10~FNC19）（1）比較指令CMP（FNC10）

a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖簡易溫度控制接線圖和梯形圖（2）傳送指令MOV（FNC12）八段LED數(shù)碼管控制電路的I/O接線圖重復(fù)循環(huán)顯示數(shù)字0—9的梯形圖3．四則邏輯運算指令（FNC20~FNC29）（1）加法指令A(yù)DD（FNC20）和減法指令SUB（FNC21）ADD指令的梯形圖SUB指令梯形圖（2）乘法指令MUL（FNC22）和除法指令DIV（FNC23）（3）遞增加“1”指令I(lǐng)NC（FNC24）和遞減“1”指令DEC（FNC25）4．高速計數(shù)器比較置位指令5．位移位指令（FNC34、35）八燈循環(huán)移動程序6．PID指令（FNC88）第七節(jié)FX2N系列可編程控制器的應(yīng)用

1加熱反應(yīng)爐自動控制系統(tǒng)2交通信號燈控制程序3機械手搬物順序控制程序4FX2N系列PLC的通訊1.加熱反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)2．加熱反應(yīng)的工藝過程如下：第一階段：進料控制⑴檢測下液面X1，爐溫X2，爐內(nèi)壓力X4是否都小于給定值（均為邏輯0）即PLC輸入點X1，X2，X4是否都處于斷開狀態(tài)⑵若是，則開啟排氣閥Y1和進料閥Y2。⑶當(dāng)液面上升到位，使X3閉合時，關(guān)閉排氣閥Y1和進料閥Y2⑷延時20秒鐘，開啟氮氣閥Y3，使氮氣進入爐內(nèi)，提高爐內(nèi)壓力。⑸當(dāng)壓力上升到給定值時X4=1，關(guān)斷氮氣閥Y3，進料過程結(jié)束。第二階段：加熱反應(yīng)控制⑴此時溫度肯定低于要求值（X2=0），應(yīng)接通加熱爐電源Y5。⑵當(dāng)溫度達到要求值X2=1后，切斷加熱電源。⑶加溫到要求值后，維持保溫10分鐘，在此時間內(nèi)爐溫實現(xiàn)通斷控制，保持X2=1。第三階段：泄放控制⑴保溫夠10分鐘時，打開排氣閥Y2，使?fàn)t內(nèi)壓力逐漸降到起始值X4=0。⑵維持排氣閥打開，并打開泄料閥Y4，當(dāng)爐內(nèi)液面下降到下液面以下時（X1=0），關(guān)閉泄放閥Y4和排氣閥Y2，系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，重新進入下一循環(huán)。3．PLC控制程序二、交通信號燈控制程序

城市交通道路十字路口是靠交通指揮信號燈來維持交通秩序的。在每個方向都有紅、黃、綠三種信號燈，紅色“?！保G色“行”，黃色表示“等待”。交通指揮信號燈示意圖1．控制要求在系統(tǒng)工作時，有如下控制要求：(1)系統(tǒng)受一個啟動按鈕控制，按下啟動按鈕，信號燈系統(tǒng)開始工作，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。(2)系統(tǒng)啟動后，南北紅燈亮25秒，在此同時東西綠燈亮20秒，到20秒時東西綠燈開始閃亮，閃亮3秒后綠燈熄滅、東西黃燈亮，東西黃燈亮2秒后熄滅，然后東西紅燈亮，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。(3)東西紅燈亮30秒，在此同時南北綠燈亮25秒，到25秒時南北綠燈開始閃亮，閃亮3秒后熄滅、南北黃燈亮，南北黃燈亮2秒后熄滅，又回到南北紅燈亮，東西紅燈熄滅，東西綠燈亮的狀態(tài)。(4)兩個方向的綠燈閃亮間歇時間均為0.5秒。(5)兩個方向的信號燈，按上面的要求周而復(fù)始地進行工作。2.PLC選型及I/O接線圖3.I/O地址I/O地址信號名稱功能說明備注X000開啟按鈕開啟系統(tǒng)運行常開X001停止按鈕關(guān)閉系統(tǒng)運行常閉Y000南北綠燈南北方向通行通有效Y001南北黃燈南北方向等待通有效Y002南北紅燈南北方向停止通有效Y004東西綠燈東西方向通行通有效Y005東西黃燈東西方箱等待通有效Y006東西紅燈東西方向停止通有效4.編制控制程序三、機械手搬物順序控制程序

1．按下外接的常開起動按鈕，傳送帶B開始運行，機械手從右限開始上升。2．上升到上限位行程開關(guān)SQ4動作時，上升結(jié)束，機械手開始左旋轉(zhuǎn)。3．左旋轉(zhuǎn)到左限位行程開關(guān)SQ2動作時，左旋轉(zhuǎn)動作結(jié)束，機械手開始下降。4．下降到下限位行程開關(guān)SQ5動作，下降結(jié)束，傳送帶A啟動。5．當(dāng)傳送帶A上的工件進入光電檢測區(qū)，使光電開關(guān)SQ6動作時，傳送帶A停止，機械手開始抓物。6．當(dāng)機械手抓到工件的限位開關(guān)SQ1動作，上升運動開始。7．上升到上限位行程開關(guān)SQ4動作，上升結(jié)束，機械手開始右旋轉(zhuǎn)。8．右旋轉(zhuǎn)到右限位行程開關(guān)SQ3動作時，右旋轉(zhuǎn)動作結(jié)束，機械手開始下降。9．下降到下限位行程開關(guān)SQ5動作時，機械手作放物動作。放物動作持續(xù)時間由時間繼電器T0來決定，1S后放物動作結(jié)束，完成一個工作循環(huán)。10.只要B傳送帶處于持續(xù)運行中，程序應(yīng)自動控制機械手不斷地從傳送帶A抓物，然后放到B傳送帶的動作。11．在一個循環(huán)中，如果按下外接的常開預(yù)停按鈕，則在一個工作循環(huán)結(jié)束后停止運行，回到原位狀態(tài)；如果沒按預(yù)停，則進入下一個工作循環(huán)繼續(xù)運行。輸

入

信

號

輸

出

信

號輸入地址外接信號名稱輸出地址外接信號名稱X000啟動按鈕Y000傳送帶A控制接觸器X001預(yù)停按鈕Y001傳送帶B控制接觸器X002工件到位光電開關(guān)SQ6Y002左旋轉(zhuǎn)控制（閥）X003抓物到位行程開關(guān)SQ1Y003右旋轉(zhuǎn)控制（閥）X004左限位行程開關(guān)SQ2Y004上升控制（閥）X005右限位行程開關(guān)SQ3Y005下降控制（閥）X006上限位行程開關(guān)SQ4Y006抓物控制（閥）X007下限位行程開關(guān)SQ5Y007放物控制（閥）控制功能圖PLC控制梯形圖四、FX2N系列PLC的通訊1．PLC與計算機通信2．PLC與PLC通信單級PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多級PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

思考題與練習(xí)題

5-1可編程序控制器的主要特點有哪些？

5-2小型PLC系統(tǒng)有哪幾部分組成？各部分的主要作用是什么？5-3簡要說明PLC的工作過程。5-4設(shè)計20Os和2000s定時器各一個，若需斷電保護，設(shè)計時應(yīng)注意什么問題？5-5三菱FX系列PLC有哪幾種開關(guān)量I/O接口形式，各有什么特點？5-6三菱FX系列PLC有哪幾類編程元件？說明它們的用途，編號和使用方法。5-7三菱FX系列PLC的指令分為哪幾類，各類的主要作用是什么？5-8三菱FX系列PLC的功能指令有哪幾類？謝謝！第六章S7系列可編程控制器第一節(jié)S7可編程控制器的組成及性能第二節(jié)S7系列可編程控制器的編址與尋址第三節(jié)S7系列可編程控制器的指令系統(tǒng)第四節(jié)模擬量PID指令及應(yīng)用方法第六章S7系列可編程控制器

可編程控制器產(chǎn)品眾多，不同廠家、不同系列、不同型號的PLC，功能和結(jié)構(gòu)均有所不同，但工作原理和組成基本相同。西門子（SIEMENS）公司應(yīng)用微處理器技術(shù)生產(chǎn)的SIMATIC可編程控制器主要有S5和S7兩大系列。目前，前期的S5系列PLC產(chǎn)品已被新研制生產(chǎn)的S7系列所替代。S7系列以結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、功能全等優(yōu)點，在自動控制領(lǐng)域占有重要地位。第一節(jié)S7可編程控制器的組成及性能

西門子S7系列PLC可分為：S7-200微型可編程控制器、S7-300中小型可編程控制器和S7-400大型可編程控制器。

一.CPU224型PLC的組成

小型PLC系統(tǒng)由主機（主機箱）、I/O擴展單元、文本/圖形顯示器、編程器組成。1.主機的基本I/OCPU22X型PLC，具有兩種不同的電源供電電壓，輸出電路分為繼電器輸出和晶體管DC輸出兩大類。CPU22X系列PLC可提供4個不同型號的CPU基本單元供用戶選用，其類型及參數(shù)如表6-1所示。類型電源電壓輸入電壓輸出電壓輸出電流CPU221DC輸入DC輸出24V

DC24V

DC24V

DC0.75A晶體管DC輸入繼電器輸出85-264V

AC24V

DC24V

DC24-230V

AC2A繼電器CPU222CPU224CPU226CPU226XMDC輸入DC輸出24V

DC24V

DC24V

DC0.75A晶體管DC輸入繼電器輸出85-264V

AC24V

DC24V

DC2A繼電器CPU224外部電路連接示意圖:2．主機及其I/O擴展能力型號主機輸入點數(shù)主機輸出點數(shù)可擴展模塊數(shù)CPU22164無CPU222862CPU22414107CPU226241673.高速反應(yīng)I/0CPU224PLC有6個可用于高速計數(shù)脈沖的輸入端（I0.0～I0.5），最快的響應(yīng)速度為30KHZ，用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號。4．存儲系統(tǒng)S7-200CPU存儲系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種存儲器構(gòu)成，用以存儲器用戶程序、CPU組態(tài)（配置）、程序數(shù)據(jù)等。5．模擬電位器

模擬電位器用來改變特殊寄存器（SM32、SM33）中的數(shù)值，以改變程序運行時的參數(shù)，如定時、計數(shù)器的預(yù)置值，過程量的控制參數(shù)等。6．存儲卡

該卡位可以選擇安裝擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡、電池和時鐘卡等模塊。EEPROM存儲模塊，用以用戶程序的拷貝復(fù)制。電池模塊，用以長時間保存數(shù)據(jù)，使用CPU224內(nèi)部存儲電容數(shù)據(jù)存儲時間達190小時，而使用電池模塊存儲時間可達200天。用戶程序存儲器（字節(jié)）二進制語句掃描速度（ms/k）最大開關(guān)量I/O點最大模擬量I/O點通信口網(wǎng)絡(luò)CPU212CPU2141K4K1.30.830/1464/24816PPI接口PPI接口—CPU312CPU313CPU314CPU315-2DP6K12K24K48K0.60.60.30.3144/16128/0512/01024/0323264128MPI接口MPI接口MPI接口MPI接口SINECL2/L2DPCPU412-148K0.24K/4K256/256MPI接口SINECL2/H1CPU413-1CPU413-2DP72K0.216K/16K1024/1024MPI接口SIMECL2-DP(413-DP型)SINECL2/H1CPU414-1CPU414-2DP128K0.164K/64K4096/4096MPI接口SIMECL2-DP(414-DP型)SINECL2/H1CPU416-1CPU416-2DP512K0.08128K/128K8192/8192MPI接口SIMECL2-DP(414-DP型)SINECL2/H1表6-3S7系列PLC性能簡表表6-3S7系列PLC性能簡表二、S7-300系列PLC的組成及性能S7-300PLC功能強大、速度快、擴展靈活，它具有緊湊的、無槽位限制的標(biāo)準(zhǔn)模板式結(jié)構(gòu)。a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖a）電源模板外形圖b）主機外形圖S7300主機可以連接多種擴展單元，如信號模板SM、功能模板FM等，信號模板SM的作用是實現(xiàn)不同電平外部信號和S7-300的內(nèi)部信號的電平匹配，主要產(chǎn)品有數(shù)字量輸入模板SM321、數(shù)字量輸出模板SM322、模擬量輸入模板SM331、模擬量輸出模板SM332。每個信號模板都配有自編碼的螺緊型前連接器，外部過程信號可方便地連在信號模板的前連接器上。特別指出的是其模擬量輸入模板獨具特色，它可以接入熱電偶、熱電阻、4-20mA電流、0-10V電壓等18種不同的信號，輸入量程范圍很寬。存儲器工作存儲器集成32KB，

可插入（MMC）裝載存儲器執(zhí)行時間位操作最小0.1μs，

字指令最小.2μs，

定點算法最小2μs，浮點算法最小20μsS7定時器256個

計時范圍10ms-9990s記憶性能可調(diào)整S7計數(shù)器256個

計數(shù)范圍0到999記憶性能可調(diào)整軟件塊OB最大容量16KB；FB最大容量16KB，數(shù)量最大128個；FC最大容量16KB，數(shù)量最大128個總I/O地址區(qū)域最大1024字節(jié)/1024字節(jié)（可以任意編址）I/O過程映象128字節(jié)/128字節(jié)模擬通道最大512個擴展后機架總數(shù)最大4個，每個機架允許8個模塊，機架3只允許7個模塊接口類型有集成的RS485接口

有MPI接口

有PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)接口集成功能3個通道高速計數(shù)器/3個通道最大30kHz頻率計/3個通道脈沖寬度調(diào)制器，最大2.5kHz；集成的SFB“控制”，PID控制器電源

24VDC允許范圍20.4V-28.8V集成通道16DI/16DO：

數(shù)字輸入124.0到125.7，數(shù)字輸出124.0到125.7通訊功能PG/OP通訊有DP主站連接數(shù)量8，每個站的DP從站數(shù)-最多32個編程語言LAD/FBD/STL；

嵌套深度8

第二節(jié)S7系列可編程控制器的編址與尋址一、S7-200系列PLC的DI/DO、AI/AO編址S7-200系列PLC的數(shù)字量（開關(guān)量）輸入/輸出DI/DO點數(shù)較少，編址方法相對簡單，輸入按I0.0、I0.1、I0.2的順序依次排列編址，輸出按Q0.0、Q0.1、Q0.2的順序依次排列編址即可。二、S7-300系列PLC的DI/DO、AI/AO編址S7-300的機架上插槽號有助于確定S7-300的地址S7-300的數(shù)字量I/O默認(rèn)地址S7-300的模擬量I/O默認(rèn)地址S7-300模板地址示例符號數(shù)據(jù)庫中的符號名示例SymbolMemAddressDataTypeCommentInA_Mtr_FbkI0.0BOOLMotorAfeedbackInA_Start_PBI1.2BOOLMotorAStartSwitchInA_Stop_PBI1.3BOOLMotorAStopSwitchHight_SpeedMW5.0INTMaximumSpeedLow_SpeedMW4.0INTManimumSpeedIn_A_Mtr_CoilQ4.0BOOLMotorAStarterCoilIn_A_Start_LtQ4.4BOOLIngredALightOn/Off三、S7系列PLC的尋址方式S7系列PLC將信息存于不同的存儲單元，每個單元有一個唯一的地址，系統(tǒng)允許用戶以位（bit）、字節(jié)（Byte）、字（Word）、雙字（double-Word）為單位來存、取數(shù)據(jù)信息。提供參與操作的數(shù)據(jù)地址的方法，稱為尋址方式。S7系列PLC的數(shù)據(jù)尋址方式有立即數(shù)尋址、直接尋址方式和間接尋址三種尋址方式。一、直接尋址方式

直接尋址方式是指在指令中直接使用存儲器或寄存器的元件名稱和地址編號，直接查找數(shù)據(jù)。位尋址舉例：M變量的位、字節(jié)、字、雙字尋址：二、間接尋址方式

間接尋址指使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。使用前，首先將數(shù)據(jù)所在單元的內(nèi)存地址放入地址指針寄存器中，然后根據(jù)此地址存取數(shù)據(jù)。使用指針間接尋址：第三節(jié)S7系列可編程控制器的指令系統(tǒng)S7系列PLC具有豐富的指令集，支持梯形圖（LAD:LadderDiagram）、語句表（STL:StatementList）及功能塊圖(FBD:FunctionBlockDiagram)三種編程方法，其指令系統(tǒng)按功能可劃分為基本邏輯指令、定時計數(shù)指令、算術(shù)及增減指令、傳送移位類指令、邏輯操作指令、程序控制指令、中斷指令、高速處理指令、PID指令、填表查表指令、轉(zhuǎn)換指令、通訊指令等多種類型。一、基本邏輯指令1．基本位操作指令

位操作指令是PLC常用的基本指令，梯形圖指令有觸點和線圈兩大類，觸點又分為常開和常閉兩種形式；語句表指令有與、或、以及輸出等邏輯關(guān)系，位操作指令能夠?qū)崿F(xiàn)基本的位邏輯運算和控制。位操作指令實例

塊“或”操作示例

塊“與”操作示例

LPS，LRD，LPP指令的操作過程

后前前后后前邏輯堆入棧邏輯讀棧邏輯彈出棧棧操作指令應(yīng)用程序段

2.取非和空操作指令LADSTL功能NOT取非NOPN空操作指令取非指令和空操作指令應(yīng)用舉例

3．置位/復(fù)位指令

普通線圈獲得能量流時線圈通電（存儲器位置1），能量流不能到達時，線圈斷電（存儲器位置0）。梯形圖利用線圈通、斷電描述存儲器位的置位、復(fù)位，置位/復(fù)位指令是將線圈設(shè)計成置位線圈和復(fù)位線圈兩大部分，將存儲器的置位、復(fù)位功能分離開來。置位/復(fù)位指令應(yīng)用程序段：

4.邊沿觸發(fā)指令（脈沖生成）邊沿觸發(fā)時序分析：S7-300系列PLC的邊沿觸發(fā)指令示例:二、比較指令

比較指令用于完成兩個操作數(shù)按一定條件進行的比較。操作數(shù)可以是整數(shù)，也可以是實數(shù)（浮點數(shù)）。1.指令格式S7-200比較指令程序示例:

S7-300比較指令程序示例:三、定時器指令1．S7-200系列PLC的定時器S7-200PLC的定時器為增量型定時器，用于實現(xiàn)時間控制，可以按照工作方式和時間基準(zhǔn)（時基）分類，時間基準(zhǔn)又稱為定時精度和分辨率。

按照工作方式，定時器可分為通電延時型（TON）、有記憶的通電延時型（保持型）（TONR）和斷點延時型（TOF）三種類型。

按照時基基準(zhǔn)，定時器可分為1ms、10ms、100ms三種類型，不同的時基標(biāo)準(zhǔn)，定時精度、定時范圍和定時器的刷新方式不同。工作方式用毫秒（ms）表示的分辨率用秒（s）表示的最大當(dāng)前值定時器號TONR1ms32.767sT0,T6410ms327.67sT1～T4，T65～T68100ms3276.7sT5～T31，T69～T95TON/TOF1ms32.767sT32,T9610ms327.67sT33～T36，T97～T100100ms3276.7sT37～T63，T101～T255S7-200的定時器工作方式及類型:通電延時型定時器應(yīng)用程序段:

有記憶通電延時型定時器應(yīng)用程序段

斷電延時型定時器應(yīng)用程序段

產(chǎn)生周期性通斷信號的梯形圖:2.S7-300系列PLC的定時器S7-300定時器的時序圖S7-300通電延時定時器程序?qū)嵗?a）控制面板b）控制對象示意圖

工業(yè)攪拌機示意圖

a）控制面板b）控制對象示意圖圖6-28工業(yè)攪拌機示意圖a）控制面板b）控制對象示意圖圖6-28工業(yè)攪拌機示意圖地址說明I0.0成分A送料泵接觸器輔助觸點，保證在成分A送料泵已經(jīng)得電I0.1成分A進料閥打開到位信號，保證在A進料閥打開到位I0.2成分A供料閥打開到位信號，保證在A供料閥打開到位I1.0成分B送料泵接觸器輔助觸點I1.1成分B進料閥打開到位I1.2成分B供料閥打開到位I4.0攪拌馬達接觸器輔助觸點，保證攪拌馬達接觸器已經(jīng)得電工業(yè)攪拌機的I/0點補充說明工業(yè)攪拌機的I/0點補充說明四、計數(shù)器指令1．S7-200系列PLC的計數(shù)器S7-200系列PLC有遞增計數(shù)（CTU）、增/減計數(shù)（CTUD）、遞減計數(shù)（CTD）三類計數(shù)器指令，對輸入脈沖的上升沿進行計數(shù)。增/減計數(shù)器應(yīng)用程序:

減計數(shù)器應(yīng)用程序:

汽車轉(zhuǎn)向燈控制程序:置數(shù)與增計數(shù)器線圈:減計數(shù)線圈增計數(shù)器S_CU:減計數(shù)器S_CU增減計數(shù)器S_CUD[例6-18]計數(shù)器和比較器在倉庫管理中的應(yīng)用實例程序功能：五、算術(shù)及增減指令1.加/減運算

加/減運算指令是對符號數(shù)的加/減運算操作。包括單字整數(shù)、雙字整數(shù)和實數(shù)加/減運算。（1）加/減運算指令格式（2）指令類型和運算關(guān)系（3）對標(biāo)志位的影響①算術(shù)狀態(tài)位（特殊標(biāo)志位）SM1.0（零），SM1.1（溢出），SM1.2（負(fù)）。SM1.1用來指示溢出錯誤和非法值。如果SM1.1置位，SM1.0和SM1.2的狀態(tài)無效，原始操作數(shù)不變。如果SM1.1不置位，SM1.0和SM1.2的狀態(tài)反映算術(shù)運算的結(jié)果。②EN0（能量流輸出位）使能輸入EN有效且運算的結(jié)果無錯時，EN0=1，否則EN0=0（出錯或無效）。使能流輸出EN0斷開的出錯條件是：SM1.1（溢出），SM4.3（運行時間），0006（間接尋址）。[例6-19]

加法運算應(yīng)用舉例。求2000加100的和，2000在數(shù)據(jù)存儲器VW100中，結(jié)果存入VW200。

2.乘/除運算(1)指令格式（2）指令功能①整數(shù)乘/除法指令（MULI/DIVI）②雙整數(shù)乘/除法指令（MULDI/DIVDI）使能（EN）輸入有效時，將兩個雙字長（32位）符號整數(shù)IN1和IN2相乘/除，產(chǎn)生一個雙字長（32）位整數(shù)結(jié)果，從OUT（積/商）指定的存儲器單元輸出。③整數(shù)乘/除雙整數(shù)輸出指令（MUL/DIV）使能（EN）輸入有效時，將兩個單字長（16位）符號整數(shù)IN1和IN2相乘/除，產(chǎn)生一個雙字長（32）位結(jié)果，從OUT（積/商）指定的存儲器單元輸出。注意如果是除法運算，32位OUT中低16位是商，高16位是余數(shù)。④實數(shù)乘/除法指令（MULR/DIVR）使能（EN）輸入有效時，將32位實數(shù)相乘/除，產(chǎn)生32位實數(shù)結(jié)果，從OUT（積/商）指定的存儲器單元輸出。（3）乘/除運算對標(biāo)志位的影響乘/除法應(yīng)用程序:

3．增1/減1計數(shù)（1）字節(jié)增1/減1（INCB/DECB）（2）字增/減1（INC/DECW）（3）雙字節(jié)增/減1（INCD/DECD）六、傳送移位類指令1．?dāng)?shù)據(jù)傳送（1）單個數(shù)據(jù)傳送（2）數(shù)據(jù)塊傳送傳送指令示例:

2．字節(jié)交換/填充指令（1）字節(jié)交換指令（SWAP）

字節(jié)交換指令用來實現(xiàn)字的高、低字節(jié)內(nèi)容交換的功能。

使能輸入有效時，將輸入字（IN）的高，低字節(jié)交換，結(jié)果輸出到（OUT）指定的存儲器單元。IN、OUT操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型為INT。

使能流輸出ENO=0斷開的出錯條件是：SM4.3（運行時間）和0006（間接尋址）。（2）填充指令（FILL）

填充指令用于存儲區(qū)域的填充。使能輸入（EN）有效時，用輸入數(shù)據(jù)（IN）填充從輸出（OUT）開始的N個存儲單元。N的取值范圍為0～255。[例6-22]將從VW100開始的256個字節(jié)（128個字）的存儲單元清零（3）移位指令①左\右移位指令②循環(huán)左、右移位指令③左右移位及循環(huán)移位指令對標(biāo)志位、EN0的影響及操作數(shù)尋址范圍[例6-23]

將VD0右移2位,送至AC0（4）寄存器移位指令[例6-24]

實現(xiàn)8燈循環(huán)移動的控制程序。七、邏輯操作指令（1）邏輯與指令（WAND）STL指令格式分別為：MOVBIN1，OUT；

MOVWIN1，OUT；

MOVDIN1，OUTANDBIN2，OUT；

ANDWIN2，OUT；

ANDDIN2，OUT（2）邏輯或指令（WOR）STL指令格式分別為：MOVBIN1，OUT；

MOVWIN1，OUT；

MOVDIN1，OUTORBIN2，OUT；

ORWIN2，OUT；

ORDIN2，OUT（3）邏輯異或指令（WXOR）MOVBIN，OUT；

MOVWIN，OUT；

MOVDIN1，OUTXORBIN2，OUT；

XORWIN2，OUT；

XORDIN2，OUT4.取反指令（INV）STL指令格式分別為：MOVBIN1，OUT；

MOVWIN1，OUT；

MOVDIN，OUTINVBOUT；

INVWOUT；

INVDOUT邏輯操作編程示例:

八、程序控制指令S7-200系列PLC的程序控制指令包括暫停、結(jié)束、看門狗復(fù)位，順序控制，跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用等幾組指令。1．暫停、結(jié)束、看門狗復(fù)位指令1.暫停指令（STOP）STOP指令在使能輸入有效時，立即終止程序的執(zhí)行，CPU工作方式由RUN切換到STOP方式。如在中斷程序中執(zhí)行STOP指令，則該中斷立即終止，并且忽略所有掛起的中斷，繼續(xù)掃描程序的剩余部分。在本次掃描的最后，將CPU由RUN切換到STOP。2.結(jié)束指令（END/MEND）

梯形圖結(jié)束指令直接連在左側(cè)電源的母線時，為無條件結(jié)束指令（MEND），不連在左側(cè)的母線時，為條件結(jié)束指令（END）。條件結(jié)束指令只在其使能有效時，終止用戶程序的執(zhí)行返回主程序的第一條指令（循環(huán)掃描工作方式）。無條件結(jié)束指令無使能輸入，直接連在左側(cè)的母線，該指令在運行中立即終止主程序的執(zhí)行，返回主程序的第一條指令。3.看門狗復(fù)位指令（WDR）看門狗定時器指令的功能是在其使能輸入有效時，重新觸發(fā)看門狗定時器WDR，以增加程序的本次掃描時間。一般在程序掃描周期超過300ms時使用。若WDR的使能輸入無效，則看門狗定時器時間到時程序必須終止當(dāng)前指令，不能增加本次掃描時間，并返回到第一條指令重新啟動WDR執(zhí)行新的掃描周期。[例6-26]S7-200系列PLC的暫停、條件結(jié)束、看門狗復(fù)位指令應(yīng)用舉例

2．順序控制指令（1）順序步開始指令（LSCR）順序控制繼電器位Sx.y=1時，該程序步執(zhí)行。（2）順序步結(jié)束指令（SCRE）SCRE為順序步結(jié)束指令，順序步的處理程序在LSCR和SCRE之間。（3）順序步轉(zhuǎn)移指令（SCRT）使能輸入有效時，將本順序步的順序控制繼電器位Sx.y清零，下一步順序控制繼電器位置1。[例6-27]用S7-200PLC編寫紅綠燈順序顯示控制程序，步進條件為時間步進型。狀態(tài)步的處理為點紅燈、熄綠燈，同時啟動定時器，步進條件滿足（定時時間到）時進入下一步，關(guān)斷上一步。 3．跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用指令①程序跳轉(zhuǎn)指令（JMP）

跳轉(zhuǎn)指令（JMP）和跳轉(zhuǎn)地址標(biāo)號指令（LBL）配合使用，實現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)。當(dāng)使能輸入有效時，程序跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)號n處執(zhí)行（在同一程序內(nèi)），跳轉(zhuǎn)標(biāo)號n=0～255。使能輸入無效時，程序順序執(zhí)行。②循環(huán)控制指令（FOR）

程序循環(huán)結(jié)構(gòu)，用于重復(fù)循環(huán)執(zhí)行一段程序。由FOR和NEXT指令構(gòu)成程序的循環(huán)體。FOR指令標(biāo)記循環(huán)的開始，NEXT指令為循環(huán)體的結(jié)構(gòu)指令。③子程序調(diào)用指令（SBR）

通常將具有特定功能、并且多次使用的程序段作為子程序。子程序可以多次被調(diào)用，也可以嵌套（最多8層），還可以遞歸調(diào)用（自己調(diào)用）。[例6-28]S7-200系列PLC的循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及子程序調(diào)用指令應(yīng)用程序

[例6-29]S7-300系列PLC的主控與跳轉(zhuǎn)指令的編程應(yīng)用示例九、中斷指令

中斷是計算機在實時處理和控制中不可缺少的一項技術(shù)。所謂中斷，指當(dāng)控制系統(tǒng)執(zhí)行正常程序時，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的某些異常情況或特殊請求的緊急處理。1.中斷源（1）通信中斷可編程控制器在自由通信模式下，通信口的狀態(tài)可由程序來控制。用戶可以通過編程來設(shè)置通信協(xié)議、波特率和奇偶校驗。（2）I/O中斷I/O中斷包括外部輸入中斷、高速計數(shù)器中斷和脈沖串輸出中斷。外部輸入中斷是系統(tǒng)利用I0.0～I0.3的上升或下降沿產(chǎn)生中斷。這些輸入點可被用做連接某些一旦發(fā)生必須引起注意的外部事件；高速計數(shù)器中斷可以影響當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)置、計數(shù)方向的改變、計數(shù)器外部復(fù)位等事件所引起的中斷；脈沖串輸出中斷可以用來響應(yīng)由于給定數(shù)量脈沖輸出完成所引起的中斷。（3）時間中斷時間中斷包括定