s7-200PLC基本指令系统及编程

第3章S7-200PLC基本指令系统及编程3.1PLC的编程语言与程序结构3.2S7系列的编程元件与寻址方式3.3位逻辑指令3.4定时器指令3.5计数器指令3.6梯形图基本规则3.7基本电路的编程3.8梯形图程序设计的技巧3.1.1PLC编程语言的国际标准IEC61131-3标准规定的编程语言顺序功能图(SFC)梯形图(LAD)功能块图(FBD)语句表(STL)结构文本(ST)常开触点输出线圈常闭触点动作块网络1网络2注释初始步进液体A网络编号适合熟悉PLC和逻辑程序设计经验丰富的程序员使用3.1.2程序结构1.用户程序（1）主程序（必选，以MEND指令结束）是程序的主体，每一个项目都必须并且只能有一个主程序。（2）子程序（可选，SBRn、RET）（3）中断处理程序（可选，INTn、RETI)2.数据块（可选，DB1存放控制程序运行所需数据)3.参数块（可选，存放CPU组态数据)3.2S7系列的编程元件与寻址方式3.2.1存储器的数据类型3.2.23.2.3编程元件可编程序控制器在其系统软件的管理下，将用户程序存储器划分出若干个区，并将这些区赋予不同的功能，由此组成了各种内部部件，这些内部部件就是PLC的编程元件。PLC的编程元件的种类和数量因不同厂家、不同系列、不同规格而异，总体说来元件种类及数量越多，其功能就越强。同时，这些编程元件沿用了传统继电器控制线路中继电器的名称，根据其功能分别称为输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等。但是，需要说明的是：在PLC内部并不是真正存在这些实际的物理器件，与其对应的只是存储器的某些存储单元。因此，PLC的编程元件也可理解为CPU的存储器区域。3.2.3编程元件1）输入继电器（I）（输入映像寄存器）•是PLC接收外部输入的数字量信号的窗口•输入端可以是外接常开触点或常闭触点或多个触点组成的串并联电路•地址范围：I0.0-I15.7•可按位、字节、字、双字寻址（I0.6、IB2、IW2、ID2)2）输出继电器（Q）（输出映像寄存器）•在扫描周期末，CPU将输出映像寄存器数据传送给输出模块，再由输出模块驱动外部负载。•地址范围：Q0.0-Q15.7（Q0.6、QB2、QW2、QD2)3）通用辅助继电器（M）(位存储区）•作为控制继电器来存储中间操作状态或其他控制信息•一般以位为单位使用，但也可按字节、字、双字存取•地址范围：M0.0-M31.74）特殊标志继电器（SM）(特殊存储器）•用于CPU与用户之间交换信息，存储系统的状态变量和相关控制参数及信息．•按存取方式分：只读型SM、可写型SM5）变量存储器（V）•在程序执行过程中存放中间结果（全局变量）•地址范围：V0.0-V5119.76）局部变量存储器（L）•作为暂时存储器，存储局部变量或给子程序传递参数。•64个字节，使用前60个。•地址范围：L0.0-L63.77）顺序控制继电器（S）•用于组织设备的顺序操作•与其他指令配合实现复杂的顺序控制程序8）定时器（T）•工作原理同时间继电器•精度等级：1ms/10ms/100ms•使用方法：编址（Ｔ0－Ｔ255）、定时器位、当前值9）计数器（C）•工作原理：对外部输入脉冲计数•计数方式：累加计数、累减计数•使用方法：编址（C0－C255)、计数器位、当前值10）模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输出映像寄存器（AQ）•作用：A/D、D/A•编址：元件名称、数据长度、起始字节地址（从偶数号字节开始编址）•地址范围：AIW0-AIW62、AQW0-AQW6211）高速计数器（HC）•用来累计比主机的扫描速率更快的高速脉冲，其当前值为32位的符号整数，只读。•地址范围：HC0-HC512）累加器（AC）•作用：暂存数据与参数传递，可读写•数据长度：字节、字、双字•地址范围：AC0-AC33.2.4寻址方式指令中提供操作数或操作数地址的方式，称为寻址方式。S7-200的寻址方式有：立即寻址、直接寻址、间接寻址。1.立即寻址指令中直接给出操作数、操作数紧跟着操作码，在取出指令的同时也就取出了操作数的方法称为立即寻址。直接给出的操作数通常被称为立即数，一般是常数，常数可为字节、字、双字型数据。虽然CPU是以二进制方式存储所有常数，但在指令中可用十进制、十六进制、ASCII码或浮点数形式来表示。如：二进制常数：2#01011110十进制常数：2008十六进制常数：16#40FASCII码常数：‘OUTPUT’实数或浮点常数：+1.223344E-10（正数）、-1.223344E-10（负数）2.直接寻址指令中直接给出了操作数的地址的寻址方式称为直接寻址。操作数的地址应按规定的格式表示，指令中的数据类型与指令标识符应相匹配。3.间接寻址指令中给出的既不是操作数本身也不是操作数的地址，而是存放操作数地址的存储单元的地址，这种寻址方式称为间接寻址。S7-200可间接寻址的存储器区域有：I、Q、V、M、S、T(仅当前值)、C（仅当前值)，不能对独立的位值、HC、L或模拟量进行间接寻址。实现间接寻址的步骤如下：例：VB200的地址建立指针修改指针数据存取3.3位逻辑指令•位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。•在位逻辑指令中，除另有说明外，操作数的有效区域为：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L，且数据类型是BOOL(如I0.0或Q0.0)。3.3.1标准触点指令梯形图（LAD）中常开和常闭触点指令用触点表示，常闭触点中带有“/”符号，如图所示。当存储器某地址的位（bit）值为1时，则与之对应的常开触点闭合；而与之对应常闭触点断开。1.装载指令及驱动线圈指令LD/LDN/OUT装载指令及驱动线圈指令如表3-4所示。语句表功能梯形图操作数LDbit常开触点与左侧母线相连接I、Q、M、SM、T、C、V、S、LLDNbit常闭触点与左侧母线相连接I、Q、M、SM、T、C、V、S、L=bit输出，驱动线圈Q、M、SM、T、C、V、S、L表3-4装载指令及线圈输出指令注：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。输出映象寄存器或其他存储器的相应位为“1”，反之为“0”例3.2：装载及驱动线圈指令用法示例LDI0.0=M0.0LDNI0.1=Q0.0=Q0.1说明：（1）LD、LDN指令总是与母线相连（包括在分支点引出的母线）；（2）=指令不能用于输入继电器；（3）具有图3-5中的最后2条指令结构的输出形式，称为并联输出，并联的=指令可以连续使用；（4）=指令的操作数不可重复使用。指令练习1.请设计当常开触点I0.0接通时，Q0.0断开2.请设计当I0.0接通时，先接通Q0.0,再接通Q0.1触点串并联指令如表3-5所示。表3-5触点串并联指令表语句表功能梯形图操作数Abit常开触点与其他程序段相串联I、Q、M、SM、T、C、V、S、LANbit常闭触点与其他程序段相串联I、Q、M、SM、T、C、V、S、LObit常开触点与其他程序段相并联I、Q、M、SM、T、C、V、S、LONbit常闭触点与其他程序段相并联I、Q、M、SM、T、C、V、S、L2.触点串并联指令A/AN/O/ONLDI0.0OI0.2ANI0.1ONC1=M0.1=Q0.1ANI2.0=Q0.2例3.3：触点串并联指令示例一Network1LDI0.0OI0.1ONI0.2=Q0.0Network2LDI1.0AI1.1OT2ANI2.0OC5=M0.0例3.4：触点串并联指令示例二I0.1Q1.0例3.5：已知图3-8中I0.1的波形，画出Q1.0的波形。图3-8上升沿检测分析：1.在I0.1上升沿之前，I0.1的常开触点断开，Q1.0和Q1.1均为02.在I0.1上升沿，I0.1变为1，CPU先执行第一行电路。因为前一个周期Q1.1为0，Q1.1的常闭触点闭合，所以Q1.0变为13.执行第二行电路后，Q1.1变为14.进入第二个扫描周期后，Q1.1为1，使Q1.1常闭触点断开，使Q1.0为05.到I0.1变为0，Q1.0仍为0因此，Q1.0只是在I0.1的上升沿到来后接通一个周期指令练习3.根据下面设计要求写出对应的梯形图和语句表设计要求：当I0.0接通，且I0.1断开时，接通Q0.0当接通Q0.0时，且T10接通时，则M0.1通电3.3.2置位和复位指令表3-6置位/复位指令语句表功能梯形图操作数Sbit，N将从指定地址开始的N个位置位（变为1）Bit:Q、M、SM、T、C、V、SN:VB、IB、QB、MB、SMB、LB、SB、AC、常数Rbit，N将从指定地址开始的N个位复位（变为0）说明：（1）N的取值范围：1～255；（2）R、S指令与=指令不同，可以多次使用同一操作数；（3）操作数被置为“1”后，即使“能流”断，仍保持置位，必须通过R指令方可复位为“0”；操作数被复位后，即使“能流”断，仍保持复位，必须通过S指令方可复位为“1”。（4）如果复位指令指定的是一个定时器位（T）或计数器位（C），指令不但复位定时器或计数器位，而且清除定时器或计数器的当前值。编程举例：请分析Q0.1的波形I0.0I0.1Q0.1LDI0.0//装入常开触点AI0.1//与常开触点=Q1.0//输出触点LDI0.0//AI0.1//SQ0.0,1//将Q0.0开始的//1个触点置1RQ0.2,3//将Q0.2开始的//3个触点置0置位复位I0.0Q0.2-Q0.4Q0.0Q1.0I0.13.3.3立即指令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，相应的输入映象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。注意：只有输入继电器I和输出继电器Q可以使用立即指令。1.立即置位/复位指令、立即输出指令表3-7立即置位/复位指令、立即输出指令语句功能梯形图表示操作数SIbit，N立即将从指定地址开始的N个位置位bit:QN的取值范围为：1～128RIbit，N立即将从指定地址开始的N个位复位=Ibit新值同时写到物理输出点和对应的输出映像寄存器中说明：“I”表示立即，当指令执行时，新值会同时被写到物理输出点和对应的输出过程映象寄存器。这一点不同于非立即指令，只把新值写入过程映像寄存器。2.立即触点指令表3-8立即触点指令语句表功能梯形图操作数LDIbit常开立即触点与左侧母线相连接Bit:IAIbit常开立即触点与其他程序段相串联OIbit常开立即触点与其他程序段相并联LDNIbit常闭立即触点与左侧母线相连接ANIbit常闭立即触点与其他程序段相串联ONIbit常闭立即触点与其他程序段相并联说明：立即触点指令只能用于输入量I，执行该指令时，立即读入物理输入点的值，根据该值决定触点的接通/断开状态，但是并不更新物理输入点对应的输入过程映像寄存器。3.3.4正负跳变指令、取反指令、空操作指令跳变指令、取反指令及空操作指令语句表功能梯形图操作数EU检测到一个正跳变，能流接通一个周期无ED检测到一个负跳变，能流接通一个周期无NOT改变能流输入的状态无NOPN空操作N=0～2551.正跳变指令（EU）检测到每一次正跳变（触点的输入信号由0到1），或负跳变指令（ED）检测到每一次负跳变（触点的输入信号由1到0），让能流接通一个扫描周期。对于正跳变指令，一旦发现有正跳变发生（由0到1），该栈顶值被置为1，否则置0。对于负跳变指令，一旦发现有负跳变发生（由1到0），该栈顶值被置为1，否则置0。2.取反指令（NOT）将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果为1，则变为0，为0则变为1。3.空操作指令（NOP）不影响程序的执行。LDI0.0//输入常开触点EU//脉冲正跳变=Q0.0//输出触点LDI0.0//ED//脉冲负跳变=Q0.1//图跳变应用I0.0Q0.1Q0.0Network1LDI0.0AI0.1=Q0.0NOT=Q0.1Network2LDI0.2