电气控制与plc应用技术5

第5章S7-200PLC的基本指令和程序设计教学内容：5.1基本指令5.2程序控制类指令5.3PLC的编程及应用5.1S7-200PLC的基本指令S7-200PLC的基本指令多用于开关量逻辑控制，本节着重介绍梯形图指令和语句表指令，并讨论基本指令的功能及编程方法。编程时，应注意各操作数的数据类型及数值范围。CPU对非法操作数将生成编译错误代码。5.1.1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。S7-200可编程序控制器使用一个逻辑堆栈来分析控制逻辑，用语句表编程时要根据这一堆栈逻辑进行组织程序，用相关指令来实现堆栈操作，用梯形图和功能框图时，程序员不必考虑主机的这一逻辑，这两种编程工具自动地插入必要的指令来处理各种堆栈逻辑操作。S7-200可编程序控制器的主机逻辑堆栈结构如表1所示。5.1.1基本逻辑指令逻辑堆栈结构是由九个堆栈存储器位组成的串联堆栈，栈顶是布尔型数据进出堆栈的必由之路。进栈时，数据由栈顶压入，堆栈中原来所存的数据被串行下移一格，如果原来STACK（堆叠）8中存有数据，则这数据被推出堆栈而自动丢失。出栈时，数据从栈顶被取出，所有数据串行上移一格，STACK8中随机地装入一个数值。表1逻辑堆栈结构堆栈结构名称说明S0STACK0第一级堆栈S1STACK1第二级堆栈S2STACK2第三级堆栈S3STACK3第四级堆栈S4STACK4第五级堆栈S5STACK5第六级堆栈S6STACK6第七级堆栈S7STACK7第八级堆栈S8STACK8第九级堆栈栈顶5.1.1基本逻辑指令栈顶STACK0在此逻辑堆栈的位运算中兼有累加器的作用，存放第一操作数。对于简单逻辑指令，通常是进栈操作和一些最简单的位运算，这些运算是栈顶与第二级堆栈的内容进行与、或、非等逻辑运算。对于复杂指令，可以是堆栈中的其他数据位直接进行运算，结果经栈顶弹出。基本逻辑指令主要包括标准触点指令、正负跳变指令、置位和复位指令等，主要是与位相关的输入输出及触点的简单连接。5.1.1基本逻辑指令1.标准触点指令梯形图中常开和常闭触点指令用触点表示，常闭触点中带有“/”符号。当存储器某地址的位值为1时，则与之对应的常开触点的位值也为1，表示常开触点闭合；而与之对应的常闭触点的位值为0，表示常开触点断开。语句表中的标准触点指令有LD、LDN、A、AN、O、ON。这些指令对存储器位在逻辑堆栈中进行操作。由于堆栈存储单元数的限制，语句表中A、O、AN、ON指令最多可以连用有限次。同样，梯形图中，最多一次串联或并联的触点数也有一定限制标准触点指令中，操作数的数据类型为BOOL型，操作数编址范围可以是：I、Q、M、SM、T、C、S、V、L。5.1.1基本逻辑指令（1）装入常开触点指令：LD表示一个逻辑梯级的编程开始。在梯形图中，每个从左母线开始的单一逻辑行、每个程序块的开始、功能方框的输入端都必须使用LD和LDN这两条指令。以常开触点开始时用LD指令，以常闭触点开始时则用LDN指令。本指令对各类内部编程元件的常开触点都适用。指令格式：LDbit；例:LDI0.2（2）装入常闭触点指令：LDN每个以常闭触点开始的逻辑行都使用这一指令，各类内部编程元件的常闭触点都适用。指令格式：LDNbit；例：LDNI0.25.1.1基本逻辑指令（3）与，串联常开触点指令：A表示触点的串联编程。串联一个常开触点。由于堆栈存储器数量限制，梯形图中，一次最多可有七个常开触点串联。指令格式：Abit；例：AM2.4（4）与非，串联常闭触点指令：AN即在梯形图中串联一个常闭触点。在一个逻辑行中，最多可以连用六次。指令格式：ANbit；例：ANM2.4（5）或，并联常开触点指令：O表示触点的并联编程。并联一个常开触点。在梯形图中，一次最多可以有七个触点相互并联。指令格式：Obit；例：OM2.65.1.1基本逻辑指令（6）非或，并联常闭触点指令：ON并联一个常闭触点。在梯形图中，一次最多可以连用六次。指令格式：ONbit；例：ONM2.6在语句表中，这几条指令的执行对逻辑堆栈的影响：CPU执行LD指令，首先，将指令操作数的位（bit）值装入堆栈栈顶，故也称栈装载指令。然后将堆栈其余各级内容下压一级，直至最后一级内容丢失。执行A指令，将操作数的位值“与”栈顶值，运算结果仍存入栈顶，堆栈没有压入和弹出操作。执行O指令，将操作数的位值“或”栈顶值，运算结果仍存入栈顶，堆栈没有压入和弹出操作。执行LDN、AN、ON指令，将操作数的位值取反后，再作相应的“装载”、“与”、“或”操作。5.1.1基本逻辑指令指令LDI0.1（假设I0.1=1）执行情况如表2所示。如果是LDN指令，则将操作数取反后再装入栈顶，其他操作相同。表2LDI0.1的执行名称执行前执行后说明STACK0S01将新值I0.1=1装入堆栈STACK1S1S0由S0下移一个单元得到STACK2S2S1由S1下移一个单元得到STACK3S3S2由S2下移一个单元得到STACK4S4S3由S3下移一个单元得到STACK5S5S4由S4下移一个单元得到STACK6S6S5由S5下移一个单元得到STACK7S7S6由S6下移一个单元得到STACK8S8S7由S7下移一个单元得到原值S0串行下移一个单元,其余以此类推。原S8自动丢失。5.1.1基本逻辑指令指令AI0.2（假设I0.2=0）执行情况如表3所示。如果是AN指令，则将操作数取反后再和栈顶值相与，结果放回栈顶。即：1*1=1→S0表3指令AI0.2的执行名称执行前执行后说明STACK010执行前栈顶值为1。执行时用栈顶值和指令操作数（I0.2的值为0）进行与运算，结果放回栈顶。即：S0*I0.2=1*0=0→S0STACK1S1S1STACK2S2S2STACK3S3S3STACK4S4S4STACK5S5S5STACK6S6S6STACK7S7S7STACK8S8S82、输出指令表示继电器线圈编程（包括内部继电器线圈、输出继电器线圈）。当执行输出指令时，把栈顶值“写”到由操作数地址指定的存储器的对应位中。梯形图中，“（）”表示线圈。当执行输出指令时，“能流”到，则线圈被激励。输出映像寄存器或其他存储器的相应位为“1”,反之为“0”。语句表中，输出指令“=”把栈顶值复制到由操作数地址指定的存储器位。指令执行前后堆栈各级栈值不变。指令格式：=bit；例：=Q2.65.1.1基本逻辑指令5.1.1基本逻辑指令程序实例：仔细比较不同编程工具的区别与联系。LDI0.0//装入常开触点OI0.1//或常开触点AI0.2//与常开触点=Q0.0//输出触点，//如果本梯级中将I0.1的触点改//为Q0.0的常开触点，则成为电//机起动停止控制环节的梯形图LDNI0.0//装入常闭触点ONI0.0//或常闭触点ANI0.2//与常闭触点=Q0.1///输出触点LDI0.0//OI0.1//AI0.2//NOT//取非，即输出反相=Q0.3//图9标准触点LAD和STL例5.1.1基本逻辑指令3.正/负跳变指令用于检测脉冲的正跳变（上升沿）或负跳变（下降沿），利用跳变让能流接通一个扫描周期，即可以产生一个宽度为一个扫描周期脉冲，常用此脉冲触发内部继电器线圈。梯形图中，正/负跳变指令在梯形图中以触点形式使用。语句表中：（1）正跳变指令：EU一旦发现栈顶的值出现正跳变，该栈顶的值就被置“1”，并持续一个扫描周期的时间。指令格式：EU（无操作数）5.1.1基本逻辑指令（2）负跳变指令：ED一旦发现栈顶的值出现负跳变，该栈顶的值就被置“1”，并持续一个扫描周期的时间。指令格式：ED（无操作数）正、负跳变触点指令编程举例如图10所示。图10正、负跳变触点指令编程一个扫描周期长度5.1.1基本逻辑指令4.置位和复位指令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（最多可达255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所示。表4置位和复位指令操作数类型及范围操作数范围类型位bitI，Q，M，SM，T,C，V，S，LBOOL型数量NVB，IB，QB，MB，SMB，LB，SB，AC，*VD，*AC，*LDBYTE型（最大255）5.1.1基本逻辑指令（1）置位指令：S将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位置位。指令格式：Sbit，N；例：SQ0.0，1（2）复位指令：R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，则定时器或计数器位被复位同时，定时器或计数器的当前值被清零。指令格式：Rbit，N；例：RQ0.2，35.1.1基本逻辑指令在语句表（STL）中，当栈顶值为1时，才能执行置位指令S或复位指令R。置位后即使栈顶值变为0，仍保持置位；复位后即使栈顶值变为0，仍保持复位。可见这两条指令均有“记忆”功能。置位和复位指令应用编程序举例如图11所示。图11置位复位指令5.1.2立即操作指令立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。当用立即指令读取输入点的状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访问的同时，相应的输出寄存器的内容也被刷新。只有输入继电器I和输出继电器Q可以使用立即指令。5.1.2立即操作指令1.立即触点指令执行立即触点指令时，直接读取物理输入点的值，输入映像寄存器内容不更新，指令操作数仅限于输入物理点的值。梯形图中，立即触点指令用常开和常闭立即触点表示。触点中的“I”表示立即之意。在语句表中，每个标准触点指令的后面加“I”（表示立即之意）。常开立即触点编程由LDI、AI、OI指令描述，常闭立即触点编程由LDNI、ANI、ONI指令描述。以LDI指令为例，执行时，把物理输入点的位值立即装入栈顶。指令格式：LDIbit例：LDII0.25.1.2立即操作指令2.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定的物理输出点，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。指令格式：=Ibit例：=IQ0.2立即I/O指令不受PLC循环扫描工作方式的约束，允许对输入、输出物理点进行直接存取，执行立即触点指令时，CPU绕过输入映像寄存器，直接读取物理输入点的状态作为程序执行期间的数据依据，输入映像寄存器不作刷新处理；执行立即输出指令时，则将结果同时立即复制到物理输出点和相应的输出映像寄存器，而不是等待程序执行阶段结束后，转入输出刷新阶段时才把结果传送到物理输出点。从而加快了输入输出响应速度。必须注意：立即I/O指令比一般指令访问输入输出映像寄存器占用CPU的时间要长，因而不能盲目的使用，否则，会加长扫描周期的时间，反而对系统造成不利的影响。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。指令格式：SIbit，N;例：SIQ0.0，23.立即置位指令5.1.2立即操作指令5.1.2立即操作指令4.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。各操作数类型及范围如表5所示。指令格式：RIbit，N;例：RIQ0.0，1表5立即置位和立即复位指令操作数类型及范围操作数范围类型位bitQBOOL型数量NVB，IB，QB，MB，SMB，LB，SB，AC，*VD，*AC，*LD，常数BYTE型（最大128）5.1.2立即操作指令LDI0.0=Q0.0=IQ0.1//立即输出触点SIQ0.2，1//从Q0.2开始的1个触点被立即置1LDII0.0//立即输入触点指令=Q0.3//输出触点，非立即图12立即指令程序图13波形图5.1.3复