PLC功能指令及其应用(西门子)功能指令及其应用功能指令及其应用7中断中断中断中断电动机电动机电动机电动机Y-Y- 降压启动控制降压启动控制降压启动控制降压启动控制13传送带的传送带的传送带的传送带的PLCPLC控制控制控制控制2手动手动手动手动/ /自动控制程序自动控制程序自动控制程序自动控制程序4彩灯循环点亮控制彩灯循环点亮控制彩灯循环点亮控制彩灯循环点亮控制数码管循环点亮控制数码管循环点亮控制数码管循环点亮控制数码管循环点亮控制56停车场数码显示控制停车场数码显示控制停车场数码显示控制停车场数码显示控制（1）位位表示格式为：Q 字节地址.位地址。如Q0.0表示输出继电器第0个字节的第0位（2）字节字节表示格式为：QB起始字节地址。如QB0表示输出继电器第0个字节，共8位。其中第0位是最低位，第7位为最高位。其表示格式如图4-4所示 4.1.2 数据传送指令及应用对数据传送指令说明如下：（1）数据传送指令的梯形图使用指令盒表示：传送指令由操作码MOV，数据类型（B/W/DW/R），使能输入端EN，使能输出端ENO，源操作数IN和目标操作数OUT构成。（2）ENO可作为下一个指令盒EN的输入，即几个指令盒可以串联在一行，只有前一个指令盒被正确执行时，后一个指令盒才能执行。（3）数据传送指令的原理：当EN=1时，执行数据传送指令。其功能是把源操作数IN传送到目标操作数OUT中。数据传送指令执行后，源操作数的数据不变，目标操作数的数据刷新。1控制要求控制要求 应用数据传送指令设计电动机Y-形降压启动控制电路和程序。指示灯在启动过程中亮，启动结束时灭。如果发生电动机过载，停止工作并且灯光报警。2启动过程和控制数据启动过程和控制数据 启动过程和控制数据见表4-5。4.1.3 电动机Y-降压启动控制电路与程序3电动机电动机Y- 形降压启动控制电路形降压启动控制电路 电动机Y-形降压启动控制电路如图4-9所示。【任务描述】某台设备具有手动/自动两种操作方式。SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开状态时，选择手动操作方式；当SB3处于接通状态时，选择自动操作方式，不同操作方式的进程如下：（1）手动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停止。（2）自动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机连续运转1min后，自动停止。按停止按钮SB1，电动机立即停止。任务4.2 手动/自动控制程序4.2.1 跳转指令及应用对跳转指令与标号指令说明如下。（1）跳转指令：改变程序流程，使程序转移到具体的标号（N）处。当跳转条件满足时，程序由JMP指令控制转至标号N的程序段去执行。（2）标号指令：标记转移目的地的地址。 （3）注意事项：跳转指令与标号指令必须位于同一个程序块中，即同时位于主程序（或子程序或中断程序）内。2跳转程序结构跳转程序结构应用跳转指令的程序结构如图4-11所示。I0.3是手动/自动选择开关的信号输入端。当I0.3未接通时，执行手动程序段，反之执行自动程序段。I0.3的常开/常闭触点起联锁作用，使手动、自动两个程序段只能选择其一。1控制要求控制要求某台设备具有手动/自动两种操作方式。SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开状态时，选择手动操作方式；当SB3处于接通状态时，选择自动操作方式，不同操作方式的进程如下：（1）手动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停止。（2）自动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机连续运转1min后，自动停止。按停止按钮SB1，电动机立即停止。4.2.2 手动/自动控制电路与程序3手动手动/自动控制电路自动控制电路 手动/自动控制电路如图4-12所示。4程序梯形图和指令表程序梯形图和指令表程序梯形图和指令表如图4-13所示。在程序中，手动/自动程序段不能同时被执行，所以程序中的线圈Q0.0不能视为双线圈。程序工作原理如下：（1）手动工作方式：当SB3处于断开状态时，I0.3常开触点分断，不执行“JMP 1”指令，而从网络2顺序执行手动控制程序段。此时，因I0.3常闭触点闭合，执行“JMP 2”指令，跳过自动控制程序段到标号2处结束。（2）自动工作方式：当SB3处于接通状态时，I0.3常开触点闭合，执行“JMP 1”指令，跳过网络2和网络3到网络4标号1处，执行网络5的自动控制程序段，然后顺序执行到指令语句结束。 【任务描述】用传送带输送工件，数量为20个。连接I0.0端子的光电传感器对工件进行计数。当计件数量小于15时，指示灯常亮；当计件数量等于或大于15时，指示灯闪烁；当计件数量为20时，10s后传送带停止，同时指示灯熄灭。任务4.3 传送带的PLC控制 1数据类型数据类型（1）数据类型、长度及范围S7-200系列PLC数据类型可以是字节、字、双字和实数型，实数采用32位来表示，数据类型、长度及范围见表4-10。 4.3.1算术运算指令（2）常数在S7-200系列PLC编程中经常使用到常数，CPU以二进制形式存储所有常数，但使用常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。常数的表示形式见表4-11。2. 加加/减运算指令减运算指令加减运算指令是对符号数的加减、双整数加减运算和实数加减运算。（1）加减运算指令格式加/减运算6种指令的梯形图指令格式如表4-12所示。3乘乘除运算指令除运算指令乘除运算是对符号数的乘法运算和除法运算。包括有整数乘除运算，双整数乘除运算，整数乘除双整数输出运算和实数乘除运算等。（1）乘除运算指令格式乘除运算指令格式如表4-13所示。【例4.3】算术运算指令应用实例如图4-15所示，用梯形图编程输入图（a），图（b）可以通过编程软件转换后得到对应的语句表程序。 本例中，若VW10=2000，VW12=150，则执行完该段程序后，各有关结果存储单元的数值为：VW16=2150，VW18=1850，VD20=300 000，VW24= 13，VW30=5，VW32=13。 1增增1/减减1指令指令增1减1指令用于自增、自减操作，以实现累加计数和循环控制等程序的编制。梯形图为指令盒格式，增1减1指令操作数可以是字节、字或双字。指令格式如表4-14。4.3.2增1/减1指令及其应用2单按钮的功率控制单按钮的功率控制（1）单按钮的功率控制电路和控制要求控制要求是：有7个功率调节挡位，大小分别是0.5kW、1kW、1.5kW、2kW、2.5kW、3kW和3.5kW，由一个功率调节按钮SB1和一个停止按钮SB2控制。第1次按下SB1时功率为0.5kW，第2次按下SB1时功率为1kW，第3次按下SB1时功率为1.5kW，第8次按下SB1或随时按下SB2时，停止加热。加热器的单按钮功率控制输入/输出端口分配见表4-15，控制电路如图4-16所示。（2）单按钮功率控制的工序输出功率输出功率（kW）位存储器位存储器MB10按按SB1次数次数M10.3M10.2M10.1M10.00000000.5000111001021.5001132010042.5010153011063.501117010008（3）单按钮的功率控制程序比较指令是将两个数值按指定条件进行比较，条件成立时，触点闭合，去控制相应的对象，所以比较指令实际上也是一种位指令。在实际应用中，比较指令多用于上下限控制及数值条件的判断。4.3.3 比较指令及其应用【例4.4】应用比较指令产生断电6s、通电4s的脉冲输出信号。【例4.5】某生产线有5台电动机，要求每台电动机间隔5s启动，试用比较指令编写启动控制程序。 1控制要求控制要求用如图4-20所示的传送带输送工件，数量为20个。连接I0.0端子的光电传感器对工件进行计数。当计件数量小于15时，指示灯常亮；当计件数量等于或大于15时，指示灯闪烁；当计件数量为20时，10s后传送带停止，同时指示灯熄灭。4.3.4 传送带的PLC控制电路与程序2控制电路控制电路输输入入输输出出输入继电器输入继电器输输入入元元件件作作用用输出继电器输出继电器控控制制元元件件控控制制对对象象I0.0光电传感器光电传感器计数计数Q0.0接触器接触器KM电动机电动机MI0.2SB1常开触点常开触点启动启动Q0.2HL指示灯指示灯I0.3SB2常开触点常开触点停止停止3程序梯形图程序梯形图【任务描述】有8盏彩灯，当合上运行开关（SB1）时，八盏彩灯从左向右以1s的间隔逐个点亮，并循环。断开运行开关（SB1）时，系统停止工作。任务4.4 彩灯循环点亮控制移位指令是使位组合的字节数据、字数据向指定方向循环、移位的指令，分为左、右移位和循环左、右移位及寄存器移位指令三大类。移位指令最大移位位数N数据类型（B、W、DW）对应的位数。1左、右移位指令左、右移位指令左、右移位指令数据存储单元与SM1.1（溢出）端相连，移出位被放到特殊标志存储器SM1.1位。移位数据存储单元的另一端补0。移位指令格式如表4-20所示。4.4.1移位指令2循环左、右移位循环左、右移位循环移位是将移位数据存储单元的首尾相连，同时又与溢出标志SM1.1连接，SM1.1用来存放最后一次被移出的位。 LAD功能字节、字、双字循环左移位字节、字、双字循环右移位梯形图中梯形图中DATA为数值输入，指令执行时将该位的值移入寄存器。为数值输入，指令执行时将该位的值移入寄存器。S-BIT为寄存为寄存器的最低位。器的最低位。N为移位寄存器的长度，范围为为移位寄存器的长度，范围为164，N为正值时左移位（由低位为正值时左移位（由低位到高位），到高位），DATA值从值从S-BIT位移入，移出位进入位移入，移出位进入SM1.1；N为负值时右移位（由为负值时右移位（由高位到低位），高位到低位），S-BIT移出到移出到SM1.1，另一端补充，另一端补充DATA移入的值。每次使能有移入的值。每次使能有效时，整个移位寄存器移动效时，整个移位寄存器移动1位。位。1控制要求控制要求 设有8盏彩灯，当合上运行开关（SB1）时，八盏彩灯从左向右以1s的间隔逐个点亮，并循环。断开运行开关（SB1）时，系统停止工作。2循环彩灯控制电路输入循环彩灯控制电路输入/输出端口的分配输出端口的分配循环彩灯控制电路输入/输出端口的分配见表4-23。4.4.2 彩灯循环点亮控制电路与程序4程序梯形图程序梯形图【任务描述】设计一个数码管循环点亮的控制系统，其控制要求如下：（1）手动时，每按1次按钮数码管显示数值加1，由09依次点亮，并实现循环；（2）自动时，每隔1s数码管显示数值加1，由09依次点亮，并实现循环。任务4.5 数码管循环点亮控制 1七段数码显示指令七段数码显示指令（1）七段数码管与显示代码七段数码管可以显示数字09，十六进制数字AF。如图4-26所示为LED组成的七段数码管外形和内部结构，七段数码管分为共阴极结构和共阳极结构。以共阴极数码管为例，当a、b、c、d、e、f段接高电平发光，g段接低电平不发光时，显示数字“0”。当七段均接高电平发光时，则显示数字“8”。 4.5.1 数码显示及其应用十进制数码十进制数码七段显示电平七段显示电平16进制显示进制显示代码代码gfedcba0011111116#3F1000011016#062101101116#5B3100111116#4F4110011016#665110110116#6D6111110116#7D7000011116#078111111116#7F9110011116#6718421BCD编码编码在PLC中，存储的数据无论是以十进制格式输入还是以十六进制的格式输入，都是以二进制的格式存在的。如果直接使用SEG指令对两位以上的十进制数据进行编码，则会出现差错。例如，十进制数21的二进制存储格式是0001 0101，对高4位应用SEG指令编码，则得到“1”的七段显示码；对低4位应用SEG指令编码，则得到“5”的七段显示码，显示的数码“15”是十六进制，而不是十进制数码“21”。显然，要显示“21”，就要先将二进制0001 0101转换成反映十进制进位关系（即逢十进一）的代码0010 0001，然后对高4位“2”和低4位“1”分别用SEG指令编出七段显示码。4.5.2 BCD码与整数之间的转换这种用二进制形式反映十进制数码的代码称为BCD码，其中最常用的是8421BCD码，它是用4位二进制数来表示1位十进制数码，该代码从高位至低位的权分别是8、4、2、1，故称为8421BCD码。2. BCD码与整数之间的转换指令码与整数之间的转换指令BCD码与整数之间的类型转换是双向的。BCD码与整数类型转换指令格式见表4-28。 对转换指令说明如下：（1）IN为要转换的源操作数（09 999），OUT为目标操作数。（2）IBCD指令是将源操作数的数据转换成8421BCD码并存入目标操作数中。在目标操作数中每4位表示1位十进制数，从低至高分别表示个位、十位、百位、千位。IBCD指令的应用举例如图4-28所示。当I0.0接通时，先将5 028存入VW0，然后将（VW0）= 5 028编为BCD码输出到QW0。1控制要求控制要求设计一个数码管循环点亮的控制系统，其控制要求如下：（1）手动时，每按1次按钮数码管显示数值加1，由09依次点亮，并实现循环；（2）自动时，每隔1s数码管显示数值加1，由09依次点亮，并实现循环。2输入输入/输出端口分配输出端口分配数码管循环点亮控制电路输入/输出端口的分配见表4-29。4.5.3 数码管循环点亮控制电路与程序4程序梯形图程序梯形图【任务描述】某停车场最多可停50辆车，用2位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增1，每出一辆车停车数量减1。场内停车数量小于45时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于45但小于50时，绿灯闪烁，提醒待进场车辆司机注意将满场；等于50时，红灯亮，禁止车辆入场。任务4.6 停车场数码显示控制当显示的数码不止1位时，就要并列使用多个数码管。以2位数码显示为例，可以显示的范围十六进制是0FF，十进制是099。如果显示2位十六进制，可将二进制数据的高4位和低4位分别用七段编码指令SEG编码，然后用编码分别控制高位、低位数码管。如果显示2位十进制数，要先用BCD转换指令将十进制数据转换为8位BCD码，再将BCD码的高4位和低4位用七段编码指令SEG分别编码，最后用高、低位编码分别控制十位和个位数码管。4.6.1多位数码显示1循环指令循环指令循环指令用于描述一段程序的重复循环执行。由FOR和NEXT指令构成程序的循环体。循环指令的指令格式见表4-31。4.6.2循环指令、子程序调用指令如果在循环体内又包含了另外一个循环，称为循环嵌套，循环指令最多允许8级循环嵌套。 循环指令使用说明：（1）FOR/NEXT指令必须成对出现。（2）FOR/NEXT可以循环嵌套，嵌套最多为8层，但各个嵌套之间不可有交叉现象。（3）每次使能输入（EN）重新有效时，各个参数端将自动复位。（4）当初值大于终值时，循环体不被执行。2子程序调用指令子程序调用指令通常将具有特定功能、并且多次使用的程序段作为子程序。子程序可以多次被调用，也可以嵌套（最多8层），还可以递归调用（自己调自己）。与子程序有关的操作有：建立子程序、子程序调用和子程序返回。（3）子程序指令使用说明：1）CRET指令多用于子程序的内部，由判断条件决定是否结束子程序调用，RET用于子程序的结束。用编程软件编程时，在子程序结束处，不需要输入RET指令，软件会自动在内部加到每个子程序的结尾（不显示出来）。2）如果在子程序的内部又对另一子程序执行调用指令，则这种调用结构称为子程序的嵌套。子程序的嵌套深度最多是8层。3）当一个子程序被调用时，系统自动保存当前的堆栈数据，并把栈顶置1，堆栈中的其它置为0，子程序占用控制权。子程序执行结束，通过返回指令自动恢复原来的逻辑堆栈值，调用程序又重新取得控制权。4）如果子程序调用条件满足，则中断主程序去执行子程序。子程序执行结束，返回主程序中断处去继续执行主程序的下一条指令语句。（4）子程序调用举例应用子程序调用指令的程序如图4-33所示。程序功能是：当I0.1、I0.2、I0.3分别接通时，将相应的数据传送到VW0、VW10，然后调用加法子程序；在加法子程序中，将VW0、VW10存储的数据相加，运算结果存储在VW20，用存储数据低字节VB21控制输出QB0。1控制要求控制要求某停车场最多可停50辆车，用2位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增1，每出一辆车停车数量减1。场内停车数量小于45时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于45但小于50时，绿灯闪烁，提醒待进场车辆司机注意将满场；等于50时，红灯亮，禁止车辆入场。 4.6.3 停车场数码显示控制电路与程序2控制电路控制电路控制电路需要2个输入端口，16个输出端口。由于CPU224的输出点只有10个，故扩展一个8点输出继电器模块EM222。S7-200系列的PLC分配给数字量I/O的地址以字节为单位，即使某些I/O点未被使用，这些字节中的位也被保留，在I/O链中不能分配给后来的模块。 输输入入输输出出输入继电器输入继电器输输入入元元件件作作用用输出继电器输出继电器控控制制对对象象I0.0传感器传感器IN检测进场车辆检测进场车辆Q0.6Q0.0个位数显示个位数显示I0.1传感器传感器OUT检测出场车辆检测出场车辆Q1.0绿灯，允许信号绿灯，允许信号Q1.1红灯，禁行信号红灯，禁行信号Q2.6Q2.0十位数显示十位数显示3控制程序控制程序【任务描述】有很多PLC内部或外部的事件是随机发生的，例如外部开关量的输入信号的上升沿或下降沿、定时中断等。事先并不知道这些事件何时发生，但是当它们出现时又需要尽快处理，PLC用中断的方法解决上述问题。若在输入端I0.0的上升沿（中断事件0）通过中断使Q0.0立即置位。在输入端I0.1的下降沿（中断事件3）通过中断使Q0.0立即复位。应如何实现？任务4.7 中断1中断源类型中断源类型中断源是能够向PLC发出中断请求的中断事件。S7-200 CPU最多有34个中断源。每个中断源都分配一个编号用于识别，称为中断事件号。这些中断源大致分为三个类：通信中断，输入、输出中断和时基中断。4.7.1中断源在PLC应用系统中通常有多个中断源。当多个中断源同时向CPU申请中断时，要求CPU能将全部中断源按中断性质和处理的轻重缓急进行排队，并给予优先权。给中断源指定处理的次序就是给中断源确定中断优先级。SIEMENS公司CPU规定的中断优先级由高到低依次是：通信中断；输入、输出中断；定时中断。每类中断的不同中断事件又有不同的优先权。 3CPU响应中断的顺序响应中断的顺序PLC中，CPU响应中断的顺序可以分以下三种情况：（1）当不同优先级的中断源同时申请中断时，CPU响应中断请求的顺序为从优先级高的中断源到优先级低的中断源。（2）当相同优先级的中断源申请中断时，CPU按先来先服务的原则响应中断请求。（3）当CPU正在处理某中断，又有中断源提出中断请求时，新出现的中断请求按优先级排队等候处理，当前中断服务程序不会被其他甚至更优先级的中断程序打断。任何时刻CPU只执行一个中断程序。经过中断判优后，将优先级最高的中断请求送给CPU，CPU响应中断后自动保存逻辑堆栈、累加器和某些特殊标志寄存器位，即保护现场。中断处理完成后，又自动恢复这些单元保存起来的数据，即恢复现场。中断控制指令有4条，其指令格式见表 。4.7.2中断控制中断程序亦称中断服务程序，是用户为处理中断事件而事先编制的程序，编程时可以用中断程序入口的中断程序号来识别每一个中断程序。中断服务程序由中断程序号开始，以无条件返回指令结束。在中断程序中，用户亦可根据前面逻辑条件使用条件返回指令，返回主程序。PLC系统中的中断指令与微机原理中的中断不同，它不允许嵌套。4.7.3 中断程序【任务描述】使用单相高速计数器HSC0（工作模式1）和中断指令对输入端I0.0脉冲信号计数，当计数值等于大于50时输出端Q0.0通电，当外部复位时Q0.0断电。如何实现？任务4.8 高速计数器及其应用1S7-200系列系列PLC的高速计数器的高速计数器不同型号的不同型号的PLC主机，高速计数器的数量不同，使用主机，高速计数器的数量不同，使用时每个高速计数器都有地址编号（时每个高速计数器都有地址编号（HSC n）。）。HSC表表示该编程元件是高速计数器，示该编程元件是高速计数器，n为地址编号。每个高为地址编号。每个高速计数器包含两方面的信息：计数器位和计数器当速计数器包含两方面的信息：计数器位和计数器当前值。高速计数器的当前值为双字长的符号整数，前值。高速计数器的当前值为双字长的符号整数，且为只读值。且为只读值。4.8.1高速计数指令主机主机CPU221CPU222CPU224CPU226可用可用HSC数量数量4466HSC地址地址HSC0、HSC3、HSC4、HSC5HSC0、HSC3、HSC4、HSC5HSC0-HSC5HSC0-HSC52中断事件类型中断事件类型高速计数器的计数和动作可采用中断方式进行控制。各种型号的CPU采用高速计数器的中断事件大致分为三种方式：当前值等于预设值中断、输入方向改变中断和外部复位中断。所有高速计数器都支持当前值等于预设值中断，但并不是所有的高速计数器都支持三种方式。高速计数器产生的中断事件有14个。3操作模式和输入线的连接操作模式和输入线的连接（1）操作模式 每种高速计数器有多种功能不相同的操作模式。高速计数器的操作模式与中断事件密切相关。使用一个高速计数器，首先要定义高速计数器的操作模式。可用HDEF指令来进行设置。高速计数器最多有12种操作模式。不同的高速计数器有不同的模式。高速计数器HSC0、HSC4有模式0、1、3、4、6、7、9、10 HSC1有模式0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11 HSC2有模式0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11 HSC3只有模式04高速计数器的控制字节和状态字节（1）控制字节定义了高速计数器和工作模式之后，还要设置高速计数器的有关控制字节。每个高速计数器均有一个控制字节，它决定了计数器的计数允许或禁用，方向控制（仅限模式0、1和2）或对所有其他模式的初始化计数方向，装入当前值和预置值。（2）状态字节每个高速计数器都有一个状态字节，状态位表示当前计数方向以及当前值是否大于或等于预置值。状态字节的0-4位不用。监控高速计数器状态的目的是使外部事件产生中断，以完成重要的操作。 4.8.2 高速计数器的应用1主程序主程序首先使用高速计数器指令向导生成3个子程序：初始化子程序、外部复位输入有效时中断（默认名为“EXTERN_RESET”）、当前值等于预置值（CV=PV）时中断（默认名为“COUNT_EQ”）。要在用户程序中使用此配置，需在主程序中加入初始化脉冲SM0.1对HSC0的初始化子程序进行调用，如图4-39所示。2.HSC0的初始化子程序的初始化子程序HSC0的初始化子程序如图4-40所示。 结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！117