第四章 SIMATIC S7-200系列PLC基本指令系統(tǒng)

1、L o g oL o g o1第四章第四章 SIMATIC S7-200系列系列PLC基本指令基本指令系統(tǒng)系統(tǒng)編程軟件STEP7-Micro / WIN32簡介指令及其結(jié)構(gòu)位邏輯指令定時器與記數(shù)器指令數(shù)據(jù)處理功能指令數(shù)據(jù)運算指令程序控制指令S7系列PLC的順序控制指令其他重要功能L o g oL o g o7.1編程軟件編程軟件STEP7-Micro / WIN32簡介簡介L o g oL o g o7.1編程軟件編程軟件STEP7-Micro / WIN32簡介簡介 STEP7-Micro/WIN32編程軟件是西門子PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具，它具有Windows應用軟件的通用界面，可以在

2、短時間內(nèi)學會使用，節(jié)省編程時間，能夠?qū)7-200的所有功能進行編程，解決復雜的自動化任務。L o g oL o g o7.1編程軟件編程軟件STEP7-Micro / WIN32簡介簡介L o g oL o g o7.1編程軟件編程軟件STEP7-Micro / WIN32簡介簡介編程軟件具體功能如下編程軟件具體功能如下:v (1) 可以用梯形圖(LAD，Ladder Diagram)、語句表(STL，Statement List)和功能塊圖(FBD，F(xiàn)unction Block Diagram)編程。v (2) 可以進行符號編程，通過符號表分配符號和絕對地址，即對編程元件定義符號名稱，增加

3、程序的可讀性，并可打印輸出。v (3) 支持三角函數(shù)，開方，對數(shù)運算功能。v (4) 具有易于使用的組態(tài)向?qū)?，用于TD 200文本顯示器、PID控制器、CPU間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ殴δ?、高速計?shù)器。v (5) 可用于CPU硬件設置，如擴展模塊組態(tài)、輸入延時、實時時鐘設置、口令分配、CPU保持區(qū)的組態(tài)、通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡地址、CPU最近的錯誤狀態(tài)。v (6) 可以將STEP 7-Micro/WIN正在處理的程序與所連接的PLC中的程序進行比較。v (7) 可通過調(diào)制解調(diào)器支持S7-200遠程編程。v (8) 可進行檢測和故障診斷，執(zhí)行單次掃描，強制輸出等。v (9) 具有可編輯的變量狀態(tài)表，易于進行程序調(diào)

4、試。v (10) 可同時打開多個窗口顯示信號狀態(tài)和狀態(tài)表。v (11) 可導入和導出STEP 7-Micro/DOS格式的文件。v (12) 可在Windows下設置打印機，并可在任何Windows打印機上打印程序和其他表格。 L o g oL o g o67.2指令及其結(jié)構(gòu)指令及其結(jié)構(gòu)L o g oL o g o7.2.1 指令的組成指令的組成 S7-200系列PLC既可使用SIMATIC指令集，又可使用IEC1131-3指令集。SIMATIC指令集是西門子公司專為S7-200系列PLC設計的，STEP7-Micro/WIN32編程軟件中可使用的3個編程器(LAD、STL、FBD)都可編輯該

5、指令集，而且指令的執(zhí)行速度較快。 L o g oL o g o7.2.1 指令的組成指令的組成 1. 梯形圖編輯器中指令的組成與使用 L o g oL o g o7.2.1 指令的組成指令的組成 1.梯形圖編輯器中指令的組成與使用 v(1) 左母線 梯形圖左側(cè)的粗豎線，它是為整個梯形圖程序提供能量的源頭。v(2) 觸點 代表邏輯“輸入”條件。如開關(guān)、按鈕等閉合或打開動作，或者內(nèi)部條件。v(3) 線圈 代表邏輯“輸出”結(jié)果。如燈的亮滅、電動機的啟動停止，中間繼電器的動作，或者內(nèi)部輸出條件。v(4) 功能框/指令盒 代表附加指令。如定時器、計數(shù)器、功能指令或數(shù)學運算指令等。 L o g oL o

6、g o7.2.1 指令的組成指令的組成 2. 指令表編輯器中指令的組成與使用L o g oL o g o7.2.1 指令的組成指令的組成 2. 指令表編輯器中指令的組成與使用 指令表程序的基本構(gòu)成為指令助記符+操作數(shù)。如LD I0.0，LD為指令助記符，表示具體需要完成的功能；I0.0為操作數(shù)，表示被操作的內(nèi)容。指令表屬于文本形式的編程語言，和匯編語言類似，可以解決梯形圖指令不易解決的問題，適用于對PLC和邏輯編程的有經(jīng)驗程序員。L o g oL o g o7.2.2 尋址方式尋址方式 1.直接尋址方式 1) 輸入映像寄存器(I)2) 輸出映像寄存器(Q)3) 變量存儲器(V) 4) 內(nèi)部標志

7、位存儲器(M)5) 特殊標志位存儲器(SM)6) 順序控制繼電器(S)7) 局部存儲器(L) 8) 定時器存儲器(T) 9) 計數(shù)器存儲器(C)10) 高速計數(shù)器(HC)11) 模擬量輸入(AI)及模擬量輸出(AQ)12) 累加器(AC)L o g oL o g o7.2.2 尋址方式尋址方式 2. 間接尋址方式 1) 地址指針的建立 2) 利用地址指針存取數(shù)據(jù) 3) 地址指針的修改L o g oL o g o7.2.3 操作數(shù)操作數(shù) 1.存儲單元在直接尋址中涉及的所有存儲器都可以作為操作數(shù)。此類操作數(shù)包括輸入映像寄存器(I)、輸出映像寄存器(Q)、變量存儲器(V)、內(nèi)部標志位存儲器(M)、特

8、殊標志位存儲器(SM)、順序控制繼電器(S)、局部存儲器(L)中的位尋址方式、字節(jié)尋址方式、字尋址方式、雙字尋址方式。還包括定時器存儲器(T)、計數(shù)器存儲器(C)、高速計數(shù)器(HC)、模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(QI)和累加器(AC)。不同的CPU模塊中存儲單元類操作數(shù)的數(shù)量有所不同，表7-1列出了S7-200系列PLC中的所有可用存儲單元類操作數(shù)。 L o g oL o g o7.2.3 操作數(shù)操作數(shù) 2. 常數(shù) 常數(shù)是指令中常用的一種操作數(shù)，常數(shù)值可為字節(jié)、字或雙字。在PLC內(nèi)部，所有常數(shù)均以二進制存儲，但在編程時可以輸入的常數(shù)形式有二進制、十進制、十六進制、ASCII碼或浮點數(shù)(實數(shù)

9、)等。 L o g oL o g o7.2.3 操作數(shù)操作數(shù) 3. 能流 在梯形圖中，沒有真正的電流流動。為方便對PLC周期掃描過程的分析和指令運行狀態(tài)，假想有“電流”在梯形圖中流動，這就是“能流”。 L o g oL o g o7.2.4 狀態(tài)字狀態(tài)字 1. 常用狀態(tài)字SMB02. 其他狀態(tài)字功能L o g oL o g o7.3位邏輯指令位邏輯指令v位邏輯指令屬于基本邏輯控制指令，是專門針對位邏輯量進行處理的指令，與使用繼電器進行邏輯控制十分相似。位邏輯指令包括觸點指令、線圈驅(qū)動指令、置位/復位指令、正/負跳變指令和堆棧指令等，主要分為位操作指令部分和位邏輯運算指令部分。S7-200系列P

10、LC中還提供了立即指令，主要用于對輸出線圈的無延時控制。 L o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令 1.LD(Load)、LDN(Load Not)及=(Out)指令名 稱裝 載非 裝 載線圈驅(qū)動指令LDLDN=指令表格式LD bitLDN bit= bit梯形圖格式指 令可用操作數(shù)LD、LDNI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位邏輯量= Q，M，S，V的位邏輯量L o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令 1. LD(Load)、LDN(Load Not)及=(Out)指令L o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令2. S(Set)、

11、R(Reset)指令名 稱置 位復 位指令SR指令表格式S bit，NR bit，N梯形圖格式指 令可用操作數(shù)S、RI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位邏輯量NVB，IB，QB，MB，SMB，SB，LB，AC，常數(shù)，*VD，*AC，*LDN可設置的范圍為：1255L o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令 2.S(Set)、R(Reset)指令L o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令 3.RS、SR指令 名稱復位優(yōu)先鎖存器置位優(yōu)先鎖存器指令RSSR梯形圖格式指 令可用操作數(shù)S1，R能流S、R1能流OUT能流BitI， Q， M， V， S 的位邏輯量L

12、 o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令 3.RS、SR指令 L o g oL o g o7.3.1 位操作指令位操作指令 4.EU(Edge Up)、ED(Edge Down)指令 名 稱正跳變觸點負跳變觸點指令EUED指令表格式EUED梯形圖格式L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位邏輯運算指令 1.A(And)、AN(And Not)指令 名稱與非與指令A AN指令表A bit AN bit梯形圖指 令可用操作數(shù)A、ANI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位邏輯量L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位邏輯運算指令 1.A(And)、

13、AN(And Not)指令 L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位邏輯運算指令 2.O(Or)、ON(Or Not)指令 名 稱或非 或指令OON 指令表O bitON bit梯形圖指 令可用操作數(shù)O、ONI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位邏輯量L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位邏輯運算指令2.O(Or)、ON(Or Not)指令 L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位邏輯運算指令 3.O(Or)、ON(Or Not)指令 名 稱非 運 算指令NOT指令表格式NOT梯形圖格式L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位

14、邏輯運算指令 4.ALD(And Load)、OLD(Or Load)指令L o g oL o g o7.3.2 位邏輯運算指令位邏輯運算指令 5.LPS(Logic Push)、LRD(Logic Read)、LPP(Logic Pop)和LDS(Load Stack)指令L o g oL o g oL o g oL o g o7.3.3 立即指令立即指令 L o g oL o g o7.3.4 位邏輯指令編程舉例位邏輯指令編程舉例 v例1. 4組搶答器設計v例2. 多地控制v例3. 保持與釋放交替變化v例4. 水箱自動儲水控制系統(tǒng)L o g oL o g o7.4定時器與記數(shù)器指令定時器與

15、記數(shù)器指令v定時器與計數(shù)器是控制設備實現(xiàn)自動運行最基本的元件。使用定時器與計數(shù)器指令可實現(xiàn)復雜的控制任務。L o g oL o g o7.4.1定時器指令定時器指令 v定時器指令在編程中首先要設置預置值，用以確定定時時間。在程序的運行過程中，定時器不斷累計時間。當累計的時間與設置時間相等時，定時器發(fā)生動作，以實現(xiàn)各種定時邏輯控制工作。vS7-200系列PLC提供了3種類型的定時器：接通延時定時器(TON)、記憶接通延時定時器(TONR)、斷開延時定時器(TOF)。L o g oL o g o7.4.1定時器指令定時器指令 1.定時器指令的梯形圖與指令表格式 名 稱接通延時定時器記憶接通延時定時

16、器斷開延時定時器定時器類型TONTONRTOF指令表TON Tn ，PTTONR Tn ，PTTOF Tn ，PT梯形圖輸入/輸出可用操作數(shù)Tn常數(shù)(0255)IN能流PTVW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，常數(shù)，*VD，*AC，*LDL o g oL o g o7.4.1定時器指令定時器指令 2.定時器指令應用舉例 L o g oL o g o7.4.1定時器指令定時器指令 3.指令說明v (1) 定時器精度高時(1ms)，定時范圍較小(0s32.767s)；而定時范圍大時(0s3276.7s)，精度又比較低(100ms)，所以應用時要恰當?shù)厥褂貌煌鹊燃壍亩?/p>

17、時器，以便適用于不同的現(xiàn)場要求（參看教材P152 ） 。v (2) 對于斷開延時定時器(TOF)，必須在輸入端有一個負跳變，定時器才能啟動計時。v (3) 在程序中，既可以訪問定時器位，又可以訪問定時器的當前值，都是通過定時器編號Tn實現(xiàn)。使用位控制指令則訪問定時器位，使用數(shù)據(jù)處理功能指令則訪問當前值。v (4) 定時器的復位是其重新啟動的先決條件，若希望定時器重復計時動作，一定要設計好定時器的復位動作。由于不同分辨率的定時器在運行時當前值的刷新方式不同，所以在使用方法，尤其是復位方式上也有很大的不同。L o g oL o g o7.4.2 計數(shù)器指令計數(shù)器指令 1.計數(shù)器指令的梯形圖與指令表

18、格式 名 稱增計數(shù)器增減計數(shù)器減計數(shù)器計數(shù)器類型CTUCTUDCTD指令表CTU Cn ，PVCTUD Cn ，PVCTD Cn ，PV梯形圖輸入/輸出可用操作數(shù)Cn常數(shù)(0255)CU、CD、LD、R能流PVVW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，常數(shù)，*VD，*AC，*LDL o g oL o g o7.4.2 計數(shù)器指令計數(shù)器指令 2.計數(shù)器指令應用舉例 L o g oL o g o7.4.2 計數(shù)器指令計數(shù)器指令 3.指令說明 v(1) 在使用指令表編程時，一定要分清楚各輸入端的作用，次序一定不能顛倒。v(2) 在程序中，既可以訪問計數(shù)器位，又可以訪問計數(shù)器的

19、當前值，都是通過計數(shù)器編號Cn實現(xiàn)。使用位控制指令則訪問計數(shù)器位，使用數(shù)據(jù)處理功能指令則訪問當前值。L o g oL o g o7.4.3 定時器與計數(shù)器編程舉例定時器與計數(shù)器編程舉例 3.指令說明 v例1. 運料車自動裝、卸料控制v例2. 電動機堵轉(zhuǎn)停車報警程序 v例3. 由定時器和計數(shù)器構(gòu)成的長延時電路v例4. 展廳人數(shù)控制系統(tǒng)v例5. 3臺電機順序啟動、反序停止控制L o g oL o g o7.5數(shù)據(jù)處理功能指令數(shù)據(jù)處理功能指令vPLC產(chǎn)生初期主要用于在工業(yè)控制中以邏輯控制來代替繼電器控制。隨著計算機技術(shù)與PLC技術(shù)的不斷發(fā)展與融合，PLC增加了數(shù)據(jù)處理功能，使其在工業(yè)應用中功能更強，

20、應用范圍更廣，成為新型的計算機控制系統(tǒng)。v1. 指令格式 v2. 操作數(shù)的類型及長度v3. 指令的執(zhí)行條件和運行情況v4. ENO狀態(tài)v5. 指令執(zhí)行對特殊標志位的影響L o g oL o g o7.5.1 傳送指令和表功能指令傳送指令和表功能指令 1. 傳送指令v1) MOVB、MOVW、MOVD和MOVR指令v2) BIR，BIW指令v3) BMB、BMW和BMD指令v4) SWAP指令 L o g oL o g o7.5.1 傳送指令和表功能指令傳送指令和表功能指令 2. 表功能指令v1) ATT、FND指令 v2) FIFO、LIFO指令v3) FILL指令L o g oL o g o

21、7.5.2 轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換指令 1. 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換v1) B_I、I_B指令v2) DI_I、I_DI指令v3) DI_R、ROUND和TRUNC指令v4) BCD_I、I_ BCD指令L o g oL o g o7.5.2 轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換指令 2. 編碼和譯碼v1) ENCO、DECO指令v2) SEG指令L o g oL o g o7.5.2 轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換指令 3. ASCII碼與各數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 v1) ATH、HTA指令v2) ITA、DTA、RTA指令L o g oL o g o7.5.3 比較指令比較指令 v比較指令用于將兩個操作數(shù)按指定條件進行比較，當條件成立時，觸點閉合。所以比較指令

22、也是一種位控制指令，對其可以進行LD、A和O編程。v比較指令可以應用于字節(jié)、整數(shù)、雙字整數(shù)和實數(shù)比較。其中，字節(jié)比較是無符號的，整數(shù)、雙字整數(shù)和實數(shù)比較是有符號的。v其比較的關(guān)系運算符有6種：=、=、=和。L o g oL o g o7.5.4 移位和循環(huán)移位指令移位和循環(huán)移位指令 v1. SHRB指令 v2. SRB、SLB、SRW、SLW、SRD和SLD指令v3. RRB、RLB、RRW、RLW、RRD和RLD指令L o g oL o g o7.5.5 數(shù)據(jù)處理功能指令編程舉例數(shù)據(jù)處理功能指令編程舉例 v例1. 上下限位報警控制v例2. 工業(yè)檢測打標系統(tǒng)控制L o g oL o g o7.

23、6數(shù)據(jù)運算指令數(shù)據(jù)運算指令v隨著控制領域中新型控制算法的出現(xiàn)和復雜控制對控制器計算能力的要求，新型PLC中普遍增加了較強的計算功能。數(shù)據(jù)運算指令分為算術(shù)運算和邏輯運算兩大類。L o g oL o g o7.6.1 算術(shù)運算指令算術(shù)運算指令 算術(shù)運算指令包括加、減、乘、除及常用函數(shù)指令。v1. ADD_I、ADD_DI、ADD_R指令v2. SUB_I、SUB_DI、SUB_R指令v3. MUL_I、MUL、MUL_DI、MUL_R指令v4. DIV_I、DIV、DIV_DI、DIV_R指令v5. INC_B、INC_W、INC_DW及DEC_B、DEC_W、DEC_DW指令v6. 數(shù)學功能指令

24、L o g oL o g o7.6.2 邏輯運算指令邏輯運算指令 v除能對位地址進行邏輯處理外，PLC中提供了對字節(jié)、字、雙字的邏輯運算指令。 v1. WAND_B、WOR_B、WXOR_B指令 v2. WAND_W、WOR_W、WXOR_W指令v3. WAND_DW、WOR_DW、WXOR_DW指令v4. INV_B、INV _W、C指令L o g oL o g o7.6.3 數(shù)據(jù)運算指令編程舉例數(shù)據(jù)運算指令編程舉例 v例1. 計算3500+5600的值 v例2. BCC校驗程序v例3. 算術(shù)運算指令舉例 v例4. 邏輯運算舉例L o g oL o g o7.7程序控制指令程序控制指令v程序

25、控制指令用于對程序流轉(zhuǎn)的控制，可以控制程序的結(jié)束、分支、循環(huán)、子程序或中斷程序調(diào)用等。通過程序控制指令的合理應用，可以使程序結(jié)構(gòu)靈活、層次分明，增強程序功能。 L o g oL o g o7.7.1 END、MEND、STOP及及WDR指令指令 v1. END與MEND指令v2. STOP指令v3. WDR指令L o g oL o g o7.7.2 跳轉(zhuǎn)及循環(huán)指令跳轉(zhuǎn)及循環(huán)指令v1. JMP、LBL指令v2. FOR、NEXT指令L o g oL o g o7.7.3 子程序指令子程序指令v1. 建立子程序v2. CALL、CRET指令L o g oL o g o7.7.4 中斷程序控制指令中

26、斷程序控制指令 v1. 中斷源和中斷程序v2. ATCH、DTCH指令 v3. ENI、DISI指令v4. 中斷程序應用舉例v5. 指令說明L o g oL o g o7.7.5 程序控制指令編程舉例程序控制指令編程舉例 v例1. 數(shù)據(jù)逆序傳輸 v例2. 彩燈控制v例3. 外部中斷程序調(diào)用L o g oL o g o7.8 S7系列系列PLC的順序控制指令的順序控制指令v在工業(yè)控制過程中，簡單的邏輯或順序控制可以用基本指令通過編程就可以解決。但在實際應用中，系統(tǒng)常要求具有并行順序控制或程序選擇控制能力。 L o g oL o g o7.8.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 v1狀態(tài)塊v2轉(zhuǎn)移條件L o

27、 g oL o g o7.8.2 順序控制指令順序控制指令 v1. 指令梯形圖和指令表格式v2. 指令功能v3. 指令使用舉例L o g oL o g o7.8.3 順序控制指令編程要點順序控制指令編程要點 v(1) 順序控制指令的操作數(shù)為順控繼電器S，也稱為狀態(tài)器，每一個S位都表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中一個SCR段的狀態(tài)。S的范圍是S0.0S31.7。各SCR段的程序能否執(zhí)行取決于對應的S位是否被置位。若需要結(jié)束某個SCR段，需要使用SCRT指令或?qū)υ摱螌腟位進行復位操作。v(2) 要注意不能把同一個S位在一個程序中多次使用。例如在主程序中使用了S0.1，在子程序中就不能再次被使用。v(3) 狀態(tài)圖中的順控繼電器S位的使用不一定要遵循元件的順序，即可以任意使用各S位。但編程時為避免在程序較長時各S位重復，最好做到分組、順序使用。v(4) 每一個SCR段都要注意3個方面的內(nèi)容。v(5) 在SCR段中，不能使用JMP和LBL指令，即不允許跳入、跳出SCR段或在SCR段內(nèi)跳轉(zhuǎn)。也不能使用FOR、NEXT和END指令。v(6) 一個SCR段被復位后，其內(nèi)部的元件(線圈、定時器等)一般也要復位，若要保持輸出狀態(tài)，則需要使用置位指令。v(7) 在所有SCR段結(jié)束后，要用復位指令R復位仍為運行狀態(tài)的S位，否則程序會出現(xiàn)運行錯誤。L o g oL o g o7.8.4 多流程順