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1、1,4.1 PLC的编程语言与程序结构 4.2 存储器的数据类型与寻址方式 4.3 位逻辑指令 4.4 定时器与计数器指令 4.5 应用举例,第4章 PLC程序设计基础,2,顺序功能图（SFC）梯形图（LD或LAD）功能块图（FBD）指令表（IL）结构文本（ST）,4.1 PLC的编程语言与程序结构,4.1.1 PLC编程语言的国际标准,IEC61131-3是PLC的编程语言标准5种编程语言：,3,1）顺序功能图（SFC）,4,母线,2）梯形图（LAD）,5,功能块图是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。很少人使用功能块语言。,3）功能块图（FBD）,6,西门子公司S7系列PLC将指令表称为语
2、句表，是一种类似于汇编语言中的指令的助记符表达式。适合熟悉PLC和逻辑程序设计的经验丰富的程序员使用。,4）语句表（STL）,7,5、结构文本（ST）,S7-200的编程软件中，提供梯形图、语句表和功能块图3种编程语言选择使用。,是为IEC61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。,8,主程序子程序中断程序,4.1.2 PLC的程序结构,9,S7-200 PLC编址范围（I0.0I15.7）外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为ON（1状态），反之为OFF（0状态）。可以多次使用同一个输入位的常开触点和常闭触点。,4.2.1 CPU的存
3、储区,1、输入过程映像寄存器（I）,4.2 存储器的数据类型与寻址方式,10,梯形图中输出映像寄存器Q0.0的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使接在标号为0.0的端子的外部负载工作，反之则外部负载断电；输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出位的常开触点和常闭触点都可以使用多次。,2、输出过程映像寄存器（Q）,S7-200 PLC编址范围（Q0.0Q15.7）,11,作为控制继电器来存储中间操作状态或其他控制信息。可按位、字节、字或双字来存取数据。,3、变量存储区（V）,是全局存储器；在程序执行过程中用来存放中间结果，或用来保存与
4、工序或任务有关的其他数据。,4、位存储区（M）,12,T0T255定时器位：用来描述定时器的延时动作的触点状态，定时器位为1时，梯形图中对应的定时器常开触点闭合，常闭触点断开；为0时则触点的状态相反；接通延时、断开延时、保持型接通延时定时器；三种定时器：1ms,10sm和100ms；,5、定时器存储区（T）,13,C0C255加计数器、减计数器和加减计数器；当计数器当前值大于等于设定值时，计数器位被置1（为ON），梯形图中对应的计数器常开触点闭合，常闭触点断开；为0时则触点的状态相反；,6、计数器存储区（C）,14,AC0AC3（4个）是可以象存储器那样使用的读/写单元，可以用它向子程序传递参
5、数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间结果；累加器是32位的，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据，存取数据的长度根据所用的指令决定。,7、高速计数器（HC）,HC0HC5,8、累加器（AC）,15,提供实现一些特殊的状态和控制功能，用于CPU与用户之间交换信息；,9、特殊存储器（SM）,CPU 224编址范围SM0.0 SM179.7，共180个字节。其中SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域。,16,SM0.0 RUN状态，该位始终为1。SM0.1 首次扫描时为1，用于程序的初始化。SM0.2 当RAM中数据丢失时，ON一个扫描周期。SM0.3 PLC上电进入RUN方式
6、，ON一个扫描周期。SM0.4输出一个占空比为50的分时钟脉冲。SM0.5输出一个占空比为50的秒时钟脉冲。SM0.6 一个扫描周期为ON，另一为OFF循环交替。SM0.7 工作方式开关位置指示。,SMB0,状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200 CPU更新,17,SM1.0 零标志。SM1.1 溢出标志。SM1.2 负数标志。,SMB1,指令状态位字节，常用于表及数学操作,18,S7-200提供64字节的局部存储器，LB0LB63；通常后4个字节不用；因局部变量使用临时的存储区，子程序每次被调用时，应保证它使用的局部变量被初始化。,10、局部存储器（L）,局部变量存储器，用作暂时存储器
7、，或给子程序传递参数；仅仅在创建它的主程序、子程序或中断程序中有效，别的程序不能访问；,19,S7-200将1个字长的数字量数据用D/A转换器转换为现实世界的模拟量，用区域标识符AQ、表示数据长度的W和起始字节的地址来表示存储模拟量输出的地址；模拟量输出数据应从偶数字节地址开始存放，如：AQW2，AQW4，AQW6等，模拟量输出值为只写数据，用户不能读取模拟量输出值。,11、模拟量输入（AI）,S7-200将模拟量用A/D转换器转换为1个字长的数字量，用区域标识符AI、表示数据长度的W和起始字节的地址来表示模拟量输入的地址；模拟量输入数据应从偶数字节地址开始存放，如：AIW2，AIW4，AIW
8、6等，模拟量输入值为只读数据。,12、模拟量输出（AQ）,20,有些PLC中也把顺序控制继电器称为状态器，用在顺序控制或步进控制中，提供控制程序的逻辑分段。S0.0S31.7,13、顺序控制继电器（S）,21,4.2.2 CPU存储区域的寻址,S7-200数据寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类。,常数值可以是字节、字或双字，机器内部的数据都是以二进制方式存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。立即数寻址。,数据长度,位、字节（B）、字（W）、双字（D）,常数,22,A-存储器（区域）名称；T-数据类型，若为位寻址，则无该项；若为字节
9、、字或双字寻址，则T的取值应分别为B、W和D。x-字节地址；y-字节内的位地址，只有位寻址才有该项。,S7-200 PLC的存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它所在存储区域内的字节地址。每个单元都有唯一的地址，这种直接指出存储器名称的寻址方式称为直接寻址。,S7-200 PLC内部存储器直接编址格式如下，表中,1.CPU存储区域的直接寻址,23,24,以输入寄存器 I3.4 为例说明,（1）位寻址格式,25,对具有一定功能的存储器，不用指出它们的字节，而是直接写出其编号。这类存储器包括定时器（T）、计数器（C）、高速计数器（HC）和累加器（AC）。对定时器（T）和计
10、数器（C）的地址编号中均包含两个含义，如T10，既表示T10的定时器位状态信息，又表示定时器的当前值；累加器（AC）的数据长度可以是字节、字或双字，使用时只表示出累加器的地址编号，如AC0，数据长度取决于进出AC0的数据类型。,（2）特殊器件的寻址格式,26,（3）字节、字和双字的寻址格式,27,AC1,MSB LSB,MOVB AC1,VB200/(VB200)=78,AC1,MSB LSB,MOVW AC1,VW200/(VB200)=56/(VB201)=78,AC1,MSB LSB,MOVD AC1,VD200/(VB200)=12/(VB201)=34/(VB202)=56/(VB2
11、03)=78,按字节传送,按字传送,按双字传送,28,例：MOVW AC1，AC0 指令功能：将AC1作为内存地址指针，把以AC1中内容为起始地址的内存单元的16位数据送到累加器AC0中。,利用指针进行寻址,2、间接寻址,29,修改指针方法,双字加法 ADDD双字加1 INCD字节 1字 2双字 4,双字地址V L AC1 AC2 AC3,指针,3.绝对地址和符号地址,30,4.3基本逻辑指令类指令,LD（Load）用于网络块逻辑开始的常开触点与母线的连接。LDN（Load Not）用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接。=（Out）与线圈相对应,驱动线圈的触点电路接通时,指定位对应的输
12、出映像寄存器为1，反之则为0。,1 装载指令及输出指令,31,LD、LDN、=指令使用举例：,32,（1）在分支电路块的开始也要使用LD、LDN指令；（2）并联的=指令可连续使用任意次；（3）在同一程序中不能使用双线圈输出;（4）LD、LDN、=指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。T和C输出时不是以使用=指令形式出现,LD、LDN、=指令使用说明：,33,STL形式为：NOP N（N=0255）,取反指令：NOT,空操作指令：NOP,LAD形式为：,34,标准触点LAD和STL例,35,时序图,36,A（And）用于单个常开触点的串联连接。AN（And Not）用于单个常闭触
13、点的串联连接。,2 触点串联（与）指令,37,（1）A、AN是单个触点串联连接指令，可连续使用，但S7-200PLC的编程软件规定的串联触点的使用上限是11个。（2）连续输出电路可以反复使用=指令，如上例所示，但下面电路就不属于连续输出电路了。（3）A、AN指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。,A、AN指令使用说明,38,O（OR）：用于单个常开触点的并联连接。ON（Or Not）用于单个常闭触点的并联连接。,3 触点并联指令,39,（1）O、ON是单个触点并联连接指令，可连续使用；（2）O、ON指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。,O、ON指令使用说明,4
14、0,OLD（Or Load）：用于串联电路块的并联连接。,4 串联电路块的并联连接指令,41,（1）除在网络块逻辑运算的开始使用LD或LDN指令外，在块电路的开始也要使用LD和LDN指令；（2）每完成一次块电路的并联时要写上OLD指令；（3）OLD指令无操作数。,OLD指令使用说明,42,ALD（And Load）：栈装载与指令（与块指令）；用于并联电路块的串联连接。,5 并联电路块的串联连接指令,43,ALD指令使用说明,（1）在块电路的开始时要使用LD和LDN指令；（2）每完成一次块电路的串联连接后要写上ALD指令；（3）ALD指令无操作数。,44,堆栈是一组能够存储和取出数据的暂存单元，
15、特点是“先进后出”。每次进行入栈操作，新值放入栈顶，栈底值丢失；每次进行出栈操作，栈顶值弹出，栈底值补进随机数。,6 逻辑堆栈操作指令,堆栈的基本概念,S7-200系列PLC使用一个9位（层）堆栈来处理所有逻辑操作，栈顶用来存储逻辑运算的结果，下面的8位用来存储中间运算结果。,ALD、OLD、LPS、LRD、LPP、LDS等指令是栈操作指令,45,堆栈示意图,46,1、ALD、OLD指令,47,48,2、逻辑入栈LPS、逻辑读栈LRD和逻辑出栈LPP指令,LPS：逻辑入栈指令（分支电路开始指令）。从梯形图中可以看出，它用于生成一条新的母线，其左侧为原来的主逻辑块，右侧为新的从逻辑块，因此可以直
16、接编程。从堆栈使用上来将，LPS指令的作用是把栈顶值复制后压入堆栈。LRD：逻辑读栈指令。在梯形图分支结构中，当新母线左侧为主逻辑块时，LPS开始右侧的第一个从逻辑块编程，LRD开始第二个以后的从逻辑块编程。从堆栈使用上来讲，LRD指令将堆栈中第2层的数据复制到栈顶。第29层的数据不变，但原栈顶值消失。LPP：逻辑出栈指令（分支电路结束指令）。在梯形图分支结构中，LPP用于LPS产生的新母线右侧的最后一个从逻辑块编程，它在读取完离它最近的LPS压入堆栈内容的同时复位该条新母线。从堆栈使用上来讲，LPP指令使栈中各层的数据向上移动一层，第2层的数据成为新的栈顶值，栈顶原来的数据从栈内消失。,49
17、,LDS：功能是复制堆栈中的第n层的值到栈顶，栈中原来的数据依次向下一层推移，栈底值被推出丢失。指令格式：LDS n(n为08的整数)例如：LDS 3,3、装入堆栈指令LDS,50,LPS、LRD和LPP指令使用举例1：,1,A,2,3,B,C,51,1,2,3,LPP,LRD,LPS,52,LPS、LRD和LPP指令使用举例2：双重堆栈,53,LPS、LRD和LPP指令使用举例3：,54,应用举例,55,7 置位、复位指令,56,S/R指令使用举例：,57,置位复位,58,本程序对应的时序图如图所示。,59,对位存储器来说一旦被置位，就保持在通电状态，除非对它复位；而一旦被复位就保持在断电状
18、态，除非再对它置位；S/R指令可以互换次序使用，后面的指令具有优先权。N的常数范围是1255，N也可为：VB、IB、QB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*AC和*LD；S/R指令的操作数是：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。,S/R指令使用说明,60,8 RS触发器指令,RS触发器指令的LAD形式,RS触发器指令没有STL形式，但可通过编程软件把LAD形式转换为STL形式，不过很难读懂。所以建议如果使用RS触发器指令最好使用LAD形式。,61,RS触发器指令的真值表,62,RS触发器指令使用举例：,63,各种立即指令的LAD和STL形式,9 立即指令,64,65,66,67,EU
19、（Edge Up）：正跳变触点指令；ED（Edge Down）：负跳变触点指令；,10 跳变触点指令,68,EU/ED使用举例：,69,定时器的分辨率：1ms,10ms和100ms定时器的当前值、设定值：均为16位有符号整数，最大值是32767,4.4 定时器指令,定时器的分类,接通延时定时器断开延时定时器保持型接通延时定时器,70,定时器号与分辨率,定时器的设定时间=设定值分辨率,注意：在同一个PLC程序中决不能把同一个定时器号同时用做TON和TOF。如程序中，不能既有接通延时（TON）定时器T32，又有断开延时（TOF）定时器T32。,71,指令操作数,1）编号：2）预设值PT：3）使能输
20、入（只对LAD和FBD）,72,接通延时定时器,TON，接通延时定时器指令。用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。使能输入断开，定时器自动复位，即定时器位OFF，当前值为0。指令格式：TONTxxx，PT例：TONT120，8,73,接通延时定时器：TON,LD I2.3TON T37,30LD T37=Q0.1,74,断开延时定时器,TOF，断开延时定时器指令。用于断开后的单一间隔定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。使能输入接
21、通时，定时器位为ON，当前值为0。当使能输入由接通到断开时，定时器开始计数，当前值达到预设值时，定时器位OFF，当前值等于预设值，停止计数。TOF复位后，如果使能输入再有从ON到OFF的负跳变，则可实现再次启动。指令格式：TOFTxxx，PT例：TOFT35，6,75,断开延时定时器：TOF,LD I0.0TOF T33,200LD T33=Q0.0,76,有记忆接通延时定时器,TONR，有记忆接通延时定时器指令。用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器位OFF，当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输
22、入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。,TONR定时器只能用复位指令进行复位操作。指令格式：TONRTxxx，PT例：TONR T20，63,77,保持型接通延时定时器：TONR,LD I2.1TONR T2,10LD T2=Q0.0LD I0.3R T2,1,78,分辨率对定时器的影响,1ms分辨率的定时器位和当前值的更新和扫描周期不同步。扫描周期大于1ms时，定时器位和当前值在一个扫描周期内被多次刷新。10ms分辨率的定时器的定时器位和当前值在每个扫描周期开始时被刷新。定时器位和当前值在整个扫描周期过程中不变。在每个
23、扫描周期开始时将一个扫描周期的时间间隔加到定时器当前值上。100ms分辨率的定时器的定时器位和当前值在执行该定时器指令时被刷新。为了使定时器正确地定时，要确保在一个扫描周期中只执行一次100ms定时器指令。,79,计数器的分类：加计数器、减计数器、加减计数器计数器编号范围：C0C255计数器当前值：用16位有符号整数来表示，最大数值32767,12 计数器指令,80,增计数器,CTU，增计数器指令。首次扫描，定时器位OFF，当前值为0。脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值增加1个单位，当前值达到预设值时，计数器位ON，当前值继续计数到32767停止计数。复位输入有效或执行复位指令，计数
24、器自动复位，即计数器位OFF，当前值为0。指令格式：CTUCxxx，PV例：CTUC20，3,81,加计数器：CTU,82,83,图4.19增计数程序及时序,84,减计数器,CTD，增减计数器指令。脉冲输入端CD用于递减计数。首次扫描，定时器位OFF，当前值为等于预设值PV。计数器检测到CD输入的每个上升沿时，计数器当前值减小1个单位，当前值减到0时，计数器位ON。复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值复位为预设值，而不是0。指令格式：CTDCxxx，PV例：CTDC40，4程序实例：图4.21为减计数器的程序片断和时序图。,85,减计数器：CTD,86,3.增减
25、计数器,CTUD，增减计数器指令。有两个脉冲输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。指令格式：CTUDCxxx，PV例：CTUDC30，5,87,加减计数器：CTUD,88,1.写出图4-28所示梯形图的语句表程序.,习题,89,2.画出图4-31中Q0.0的波形图.,90,3.指出图4-32中的错误.,91,4.画出图4-33c中语句表程序对应的梯形图.,92,5.用S、R和跳变指令设计满足图4-34所示波形的梯形图。,93,6.在按钮I0.0按下后Q0.0变为1状态并自保持(见图4-35),I0.1输入3个脉冲后(用加计数器C1计数),T37开始定时,5s后Q0.0变为0状态,同时C1被复位,在PLC刚开始执行用户程序时,C1也被复位,设计出梯形图。,
