【正文】 電氣控制與 PLC應(yīng)用 第 6章 S7200 PLC的 指令系統(tǒng) 學(xué)習(xí)目標(biāo)： ◆ 熟練掌握梯形圖和語句表的編程方法，掌握基本指令和功能指令中的常用指令，了解和會(huì)用其他指令。通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，做到可以根據(jù)需要編制出結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的控制程序。 第 6章 S7200 PLC的 指令系統(tǒng) 教學(xué)內(nèi)容： S7200 PLC編程基礎(chǔ) S7200 PLC的基本指令及編程方法 S7200 PLC的功能指令及編程方法 第 6章 S7200 PLC的 指令系統(tǒng) ? S7200系列 PLC主機(jī)中有 兩類指令集 ： IEC1131—3指令集； SIMATIC指令集。 ? IEC1131—3指令集 是國際電工委員會(huì)（ IEC）制定的 PLC國際標(biāo)準(zhǔn) 1131—3Programming Language(編程語言 )中推薦的標(biāo)準(zhǔn)語言，只能用梯形圖（ LAD）和功能塊圖（ FBD）編程語言編程，通常指令執(zhí)行時(shí)間較長。 ? SIMATIC指令集 是西門子公司為 S7200 PLC設(shè)計(jì)的編程語言，該指令通常執(zhí)行時(shí)間短，而且可以用梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）和語句表（ STL）三種編程語言。 編程語言 ? SIMATIC指令集是西門子公司專為 S7200 PLC設(shè)計(jì)的編程語言。該指令集中，大多數(shù)指令也符合 IEC1131—3標(biāo)準(zhǔn)。 SIMATIC指令集不支持系統(tǒng)完全數(shù)據(jù)類型檢查。 ? 使用 SIMATIC指令集，可以用梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）和語句表（ STL）編程語言編程。 返回 S7200 PLC編程基礎(chǔ) 1. 梯形圖（ LAD）編程語言 圖 51 梯形圖（ LAD） ◆ 梯形圖（ LAD）是與電氣控制電路相呼應(yīng)的圖形語言。它沿用了繼電器、觸頭、串并聯(lián)等術(shù)語和類似的圖形符號(hào)，并簡化了符號(hào)，還增加了一些功能性的指令。梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，最左邊的豎線稱為起始母線也叫左母線，然后按一定的控制要求和規(guī)則連接各個(gè)接點(diǎn)，最后以繼電器線圈（或再接右母線）結(jié)束，稱為一邏輯行或叫一“梯級(jí)”。通常一個(gè)梯形圖中有若干邏輯行（梯級(jí)），形似梯子，如圖 51所示。 右母線省略 2. 功能塊圖（ FBD）編程語言 圖 52 功能塊圖（ FBD） 對(duì)應(yīng)圖 ◆ 功能塊圖 （ FBD） 類似于普通邏輯功能圖 ， 它沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯框圖的表達(dá)方式 。 一般用一種功能方框表示一種特定的功能 ， 框圖內(nèi)的符號(hào)表達(dá)了該功能塊圖的功能 。 功能塊圖通常有若干個(gè)輸入端和若干個(gè)輸出端 。 輸入端是功能塊圖的條件 ， 輸出端是功能塊圖的運(yùn)算結(jié)果 。 3. 語句表（ STL）編程語言 ? 語句表（ STL）是用助記符來表達(dá) PLC的各種控制功能的。它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，但比匯編語言更直觀易懂，編程簡單，因此也是應(yīng)用很廣泛的一種編程語言。這種編程語言可使用簡易編程器編程，但比較抽象，一般與梯形圖語言配合使用，互為補(bǔ)充。 圖 53 語句表（ STL） ? 通常梯形圖（ LAD）程序、功能塊圖（ FBD）程序、語句表（ STL）程序可有條件的方便地轉(zhuǎn)換（以網(wǎng)絡(luò)為單位轉(zhuǎn)換）。但是，語句表（ STL）可以編寫梯形圖（ LAD）或功能塊圖（ FBD）無法實(shí)現(xiàn)的程序。 ? SIMATIC S7200系列 PLC數(shù)據(jù)類型可以是布爾型 、 整型和實(shí)型 （ 浮點(diǎn)數(shù) ） 。 實(shí)數(shù)采用 32位單精度數(shù)來表示 ， 其數(shù)值有較大的表示范圍：正數(shù)為 + ～++38 ；負(fù)數(shù)為 ~38～ +38。 數(shù)據(jù)類型及范圍 ? 在編程中經(jīng)常會(huì)使用常數(shù) 。 常數(shù)數(shù)據(jù)長度可為字節(jié) 、 字和雙字 ， 在機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制存儲(chǔ) ， 但常數(shù)的書寫可以用二進(jìn)制 、 十進(jìn)制 、 十六進(jìn)制 、 ASCII碼或浮點(diǎn)數(shù) （ 實(shí)數(shù) ） 等多種形式 。 幾種常數(shù)形式分別如表 所示 。 常數(shù) 主要編程元件 PLC在其系統(tǒng)軟件的管理下 ， 將用戶程序儲(chǔ)存區(qū)劃分出若干個(gè)區(qū) ， 并將這些區(qū)域 賦予不同的功能 ， 由此組成了各種內(nèi)部器件 ， 即PLC的 編程元件 。 這些編程元件 沿用了傳統(tǒng)繼電器控制線路中的元件的名稱 ， 并根據(jù)其功能 ， 分別稱之為輸入繼電器 、 輸出繼電器 、 輔助繼電器 、變量繼電器 、 定時(shí)器 、 計(jì)數(shù)器 、 數(shù)據(jù)繼電器等等 。 編程元件的 種類和數(shù)量因廠家 、 不同系列 、 不同型號(hào)不同而不同 ， 編程元件的種類和數(shù)量越多 ， 其功能越強(qiáng) 。 返回 一、主要編程元件 一）編程元件的基本特征 ?PLC編程元件的物理實(shí)質(zhì)： 電子電路及存儲(chǔ)器 。 并不真正存在這些物理器件與連線，所以稱為“軟元件 與 軟接線” ，與此對(duì)應(yīng)的只是存儲(chǔ)器中的某些存儲(chǔ)單元。 ?在 PLC中 用 邏輯與、邏輯或、邏輯非等 邏輯運(yùn)算來處理各種繼電器的連接 ； ?編程元件和繼電接觸器的元件類似 、 具有 線圈和常開 、 常閉觸點(diǎn)； ?當(dāng)線圈被選中 （ 通電 ） 時(shí) ， 常開觸點(diǎn)閉合 ， 常閉觸點(diǎn)斷開 ，當(dāng)線圈 失去選中件時(shí) ， 常閉接通 ， 常開斷開 ； ?可編程序控制器的編程元件可以有 無數(shù)多個(gè)常開 、 常閉觸點(diǎn) 。 1 0 ON OFF PLC內(nèi)部 存儲(chǔ)單元與繼電器的 對(duì)應(yīng)關(guān)系 編程元件的基本特征 編程元件與繼電接觸器元件比較表 相同點(diǎn) 不同點(diǎn) 都具有線圈和常開常閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)的狀態(tài)隨著線圈的狀態(tài)而變化，即當(dāng)線圈被選中（通電）時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，當(dāng)線圈失去選中條件時(shí)，常閉接通，常開斷開。 編程元件被選中，只是代表這個(gè)元件的存儲(chǔ)單元置 1，失去選中條件只是這個(gè)元件的存儲(chǔ)單元置 0；編程元件可以無限次地訪問，可編程控制器的編程元件可以有無數(shù)多個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)。 ? S7200將編程元件統(tǒng)一歸為存儲(chǔ)器單元 ， 存儲(chǔ)單元按字節(jié)進(jìn)行編址 ， 無論所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型 ，通常應(yīng)指出它在所在存儲(chǔ)區(qū)域和在區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址 。 每個(gè)單元都有惟一的地址 ， 地址用名稱和編號(hào)兩部分組成 。 二）主要編程元件 輸入繼電器 I ? 輸入繼電器： 作用是接受并存儲(chǔ)輸入到 PLC中的現(xiàn)場(chǎng)的控制按鈕 、 行程開關(guān)的開關(guān)信號(hào) ， 以及各種傳感器等的輸入信號(hào) 。 特點(diǎn)：其狀態(tài)由外部信號(hào)決定 ， 而不能由用戶程序控制 。 ? 本質(zhì)就是 PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的輸入映像寄存器 ， 一個(gè)輸入觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)于某一位輸入映像寄存器 ， 與對(duì)應(yīng)的輸入端子相連 。 ? 在使用中不必考慮接點(diǎn)的容量 ， 即在編程時(shí) ， 可以通過使用輸入繼電器的觸點(diǎn) ， 無限制地使用輸入繼電器的狀態(tài) 。 ? 基本輸入輸出單元繼電器按字節(jié)編號(hào) ， 一般 采用 “ 字節(jié) .位 ” 的方式表示 ， 如： 。 輸出繼電器 Q ? 輸出繼電器： 具有一對(duì)物理接點(diǎn) ， 與 PLC的一個(gè)輸出端子相連 ， 可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載 。 特點(diǎn)：其狀態(tài)只能由用戶程序決定 ， 而不可能由外部信號(hào)控制 。 ? 本質(zhì)就是 PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的輸入映像寄存器 ， 一個(gè)輸入觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)于某一位輸入映像寄存器 ， 與對(duì)應(yīng)的輸入端子相連 。 ? 在使用中不必考慮接點(diǎn)的容量 ， 即在編程時(shí) ， 可以通過使用輸入繼電器的觸點(diǎn) ， 無限制地使用輸入繼電器的狀態(tài) 。 ? 基本輸入輸出單元繼電器按字節(jié)編號(hào) ， 一般 采用 “ 字節(jié) .位 ” 的方式表示 ， 如： 。 輔助繼電器 M ? 它與外界沒有聯(lián)系 ， 僅作運(yùn)算的中間結(jié)果使用 ， 有時(shí)也稱作 內(nèi)部繼電器 或 中間繼電器 ， 它 不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載 ，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)要通過輸出繼電器進(jìn)行 。 這類輔助繼電器的線圈與輸出繼電器一樣 有無數(shù)的電子常開和常閉觸點(diǎn) 。 ? 本質(zhì)就是 PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元 ， 它可以由所有編程元件 （ 包括自己 ） 的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng) 。 借助于輔助繼電器 ，可以根據(jù)控制要求 ， 在輸入和輸出之間建立復(fù)雜的控制邏輯和連鎖關(guān)系 。 ? 按字節(jié)編號(hào) ， 一般 采用 “ 字節(jié) .位 ” 的方式表示 ， 但是 也可以字節(jié) 、 字雙字為單位 ， 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù) ， 不過建議在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí) ， 采用變量寄存器 V。 ? 可以無限制地使用 。 特殊繼電器 SM 用來存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)變量及有關(guān)的控制參數(shù)和信息 。它是用戶程序與系統(tǒng)程序之間的界面 ， 用戶可以通過特殊繼電器來溝通 PLC與被控對(duì)象之間的信息 ， PLC通過特殊繼電器為用戶提供一些特殊的控制功能和系統(tǒng)信息 ，用戶也可以將對(duì)操作的特殊要求通過特殊繼電器通知 PLC。 例如可以讀取程序運(yùn)行過程中的設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果信息 ， 利用這些信息實(shí)現(xiàn)一些控制動(dòng)作 。 用戶也可以通過對(duì)某些特殊繼電器位的直接設(shè)置 ， 使設(shè)備實(shí)現(xiàn)某些功能 。 P110 變量寄存器 V S7200中有大量變量寄存器 ， 用于模擬量控制 、 數(shù)據(jù)運(yùn)算 、 參數(shù)設(shè)置及存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果 。 變量寄存器可以以位為單位使用 ， 也可以字節(jié) 、 字雙字為單位 使用 。 定時(shí)器 T 定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的 時(shí)間繼電器 ， 可在程序中用于 延時(shí)控制 。 S7200的 CPU22X系列的定時(shí)器數(shù)量有 256個(gè) ， T0～T255。 定時(shí)器精度有 1ms（ 4個(gè) ） 、 10ms（ 16個(gè) ） 、 100ms（ 236個(gè) ） 。 可以分為 3種類型 ：接通延時(shí)定時(shí)器 TON；斷開延時(shí)型定時(shí)器 TOF；保持接通延時(shí)定時(shí)器 TONR。 計(jì)數(shù)器用來對(duì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行累計(jì) ， 實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)值 。使用時(shí)要先預(yù)置計(jì)數(shù)的設(shè)定值 ， 當(dāng)計(jì)數(shù)器觸發(fā)后 ， 計(jì)數(shù)器開始累積計(jì)數(shù)輸入端的脈沖前沿的次數(shù) ， 當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí) ， 計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)動(dòng)作 。 S7200的 CPU22X系列的計(jì)數(shù)器數(shù)量有 256個(gè) ， 編號(hào) 0～255。 每個(gè)計(jì)數(shù)器都有一個(gè) 16位的當(dāng)前值寄存器及 1個(gè)狀態(tài)位Cbit。 計(jì)數(shù)器 C 高速計(jì)數(shù)器 HSC 普通計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率受到掃描周期的限制 ， 高速計(jì)數(shù)不受掃描周期的限制 ， 為 32位的計(jì)數(shù)器 。 狀態(tài)（順序控制）繼電器 S 狀態(tài)器 S是 構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的重要軟元件 ， 它與步進(jìn)控制指令配合使用 ， 可以在小型 PLC上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能 。 累加器 AC 累加器用來 暫存數(shù)據(jù) ， 它可以用來在子程序和父程序之間傳遞參數(shù)和數(shù)據(jù) 、 也可以用來存放運(yùn)算數(shù)據(jù) 、 中間數(shù)據(jù)和結(jié)果 。 共有 4個(gè) 32位的累加器： AC0～ AC3。 累加器存取數(shù)據(jù)的長度取決于所使用的質(zhì)量 ， 它支持字節(jié) 、 字 、 雙字的存取 ， 以字或字節(jié)存取時(shí) ， 訪問的是低16位或低 8位 。 1局部變量存儲(chǔ)器 L ? 用于存儲(chǔ)局部變量 。 ? 共有 64個(gè) ， 其中 60個(gè)可以用作暫時(shí)存儲(chǔ)器或給子程序傳遞參數(shù) 。 ? 與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 V的區(qū)別 ：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)全局變量 ，即它可以被任何一個(gè)程序讀??；局部存儲(chǔ)器的內(nèi)容只是局部有效的 。 ? 支持字節(jié) 、 字 、 雙字的存取 。 1模擬量輸入寄存器 AIW、模擬量輸出寄存器 AQW ? 用于模擬量的輸入輸出 ? 長度為 16位 ， 因此要用偶數(shù)字節(jié)地址來存取這些數(shù)