电气控制与PLC第6章可编程控制器原理及应用93页5.7Mppt课件.ppt

可编程控制器原理及应用 浙江水利水电专科学校浙江水利水电专科学校孙平孙平 教授教授:介绍o 教材以小型可编程控制器S7-200系列PLC为例，介绍可编程控制器的基本结构，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和应用方法，熟练画出可编程控制器外部电路接线图，掌握可编程控制器应用的基本设计思想和设计方法可编程控制器原理及应用o第1章 概论o第2章 可编程控制器构成原理 o第3章  S7-200可编程控制器 o第4章 SIMATIC S7-200编程软件 o第5章 S7-200 PLC基本指令 o     5.2  算术、逻辑运算指令:第1章 概论n1.1 可编程控制器的产生及定义n1、PLC的产生及定义n   1968年由美国通用汽车公司〔GE〕提出，1969年有美国数字设备公司〔DEC〕研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC〔programmable logic controller）n   80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制被称为PC〔programmable controller〕即可编程控制器。

n2、PLC的产生及定义n国际电工委员会〔IEC〕1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：n  “可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计”          本章叙述可编程控制器产生、定义及特点，分类和发展方向:1.3 可编程控制器的工作特点 o1、使用于工业环境，抗干扰能力强o2、可靠性高无故障工作时间〔平均〕数十万小时并可构成多机冗余系统o3、控制能力极强算术、逻辑运算、定时、计数、PID运算、过程控制、通讯等o4、使用、编程方便LAD〕梯形图、语句表〔STL）、功能图〔FBD）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便o5、组成灵活小型PLC为整体结构，并可外接I/O扩展机箱构成PLC控制系统中大型PLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块〔开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块等〕供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。

o所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机1.4 可编程控制器的分类和发展 o1、  分类o 按I/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：o 小型：I/O点数在256点以下；o 中型：I/O点数在256～1024点之间；o 大型：I/O点数在1024点以上o2、应用o 可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，PLC控制已成为工业控制的重要手段之一，与CAD/CAM，机器人技术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱o 通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器o3、发展方向o 发展方向分小型化和大型化两个发展趋势小型PLC有两个发展方向，即小〔微〕型化和专业化大型化指的是大中型PLC向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制第2章 可编程控制器构成原理 可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成 输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到PLC的输入端点。

运算控制部分〔CPU）：由可编程控制器内部CPU按照用户程序的设定，完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能 输出部分：由PLC输出接口及外围现场设备构成CPU的运算结果通过PLC的输出电路，提供给被控制装置2.1  可编程控制器的基本组成o可编程控制器主机的硬件电路：o 由CPU，存储器，基本I/O接口电路，外设接口，电源等五大部分组成2.1  可编程控制器的基本组成o基本I/O接口电路o可编程控制器输入电路原理图 PLC内部输入电路作用是将PLC外部信号送至PLC内部电路输入接点分为干接点式，直流输入式和交流输入式三大类 2.1  可编程控制器的基本组成可编程控制器输出电路原理图 PLC输出电路用来驱动被控负载〔电磁铁、继电、接触器线圈等）PLC输出电路结构形式分为继电器式，双极型和晶闸管式等三种2.2 可编程控制器的工作原理o 可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务o PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。

第3章 S7-200可编程控制器 o      S7系列PLC分为S7-400、S7-300和S7-200等大、中、小〔微〕三个子系列o     本章以S7-200系列PLC为例，叙述小型PLC系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，I/O扩展，编程语言等PLC应用的基础知识 o3.1  S7-200 系列PLC的构成o         S7-200小型可编程控制系统由主机〔基本单元）、I/O扩展单元、功能单元〔模块〕和外部设备〔文本／图形显示器、编程器〕等组成 :CPU 224主机的结构外形 o工作方式开关，模拟电位器，I/O扩展接口，工作状态指示和用户程序存储卡，I/O接线端子排及发光指示等o主机箱体外部的RS-485通讯接口，用以连接编程器〔手持式或PC机）、文本／图形显示器、PLC网络等外部设备CPU 224外部电路接线电路图o 输入电路采用了双向光电耦合器，24V DC极性可任意选择， 1M、2M为输入端子的公共端1L、2L为输出公共端o CPU224另有24V、280mA电源供PLC输入点使用（2〕主机I/O及扩展 oCPU 22X系列PLC主机的I/O点数及可扩展的模块数目见表3.2。

 :S7-200 CPU存储器系统oS7-200 CPU存储器系统由RAM和EEPROM两种存储器构成o系统掉电时，自动将RAM中M存储器的有关内容保存到EEPROM存储器  :3.1.2 扫描周期及工作方式 o1、 扫描周期o        S7-200 CPU连续执行用户任务的循环序列称为扫描o    一个机器扫描周期〔用户程序运行一次），分为读输入〔输入采样），执行程序，处理通讯请求，执行CPU自诊断，写输出〔输出刷新〕等五个阶段，CPU周而复始地循环扫描工作也可以把扫描周期简化为读输入、执行用户程序和写输出三个阶段执行CPU自诊断写输出处理通讯请求执 行 程序一个扫描周期读输入:3.2.1 数据存储类型及寻址方式oS7-200数据寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类o立即数寻址：#100o直接寻址：位寻址如上图o           字节、字、双字寻址 （直接寻址）o           例：VB100、VW100、VD100存储器位地址字节地址元件名称:3.2.1 数据存储类型及寻址方式o间接寻址：o 例：MOVW ＊AC1，AC0 ／／＊时表示该操作数为地址指针。

o 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3.2.2  S7-200数据存储区及元件(内部资源)的功能o1. 输入／输出映像寄存器：S7-200 PLC编址范围〔I0.0~I15.7）o    输入映像寄存器〔该区域可以按位操作又称输入继电器）o    输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用外部输入点输入端子:3.2.2  数据存储区及元件功能 o输出映像寄存器：S7-200 PLC编址范围〔Q0.0~Q15.7）o      输出映像寄存器〔又称输出继电器〕是用来将PLC的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动oPLC的每一个I/O点都是一个确定的物理点o         CPU 224主机有I0.0～I0.7，I1.0～I1.5共14个数字量输入端点，Q0.0～Q0.7、Q1.0、Q1.1共10个数字量输出端点Q0.0L负载电源:3.2.2  数据存储区及元件功能 o2. 变量存储器Vo     用以存储运算的中间结果和其它数据 o         CPU 224有VB0.0～VB5119.7的5K存储字节。

可按位、字节、字或双字使用o3. 内部标志位〔M〕存储区o        M作为控制继电器〔又称中间继电器），用来存储中间操作数或其它控制信息o        S7-200 PLC编址范围M0.0~M31.7，可以按位、字节、字或双字来存取存储区的数据o4. 顺序控制继电器〔S〕存储区o        S又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制o        S7-200 PLC编址范围S0.0～S31.7，可以按位、字节、字或双字来存取数据5. 特殊标志位〔SM〕存储器   CPU 224编址范围SM0.0 ～SM179.7，共180个字节其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域  o① SMB0为状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200 CPU更新，定义如下：oSM0.0 RUN状态监控，PLC在运行RUN状态，该位始终为1oSM0.1 首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON〔1态〕一个扫描周期，用o 于程序的初始化oSM0.2 当RAM中数据丢失时，ON一个扫描周期，用于出错处理oSM0.3 PLC上电进入RUN方式，ON一个扫描周期。

oSM0.4 分脉冲，该位输出一个占空比为50％的分时钟脉冲用作时间基准或简易延时oSM0.5 秒脉冲，该位输出一个占空比为50％的秒时钟脉冲可用作时间基准oSM0.6 扫描时钟，一个扫描周期为ON〔高电平），另一为OFF〔低电平〕循环交替oSM0.7 工作方式开关位置指示，0为TERM位置，1为RUN位置为1时，使自由端口 o 通讯方式有效o② SMB1为指令状态位字节，常用于表及数学操作，部分位定义如下：oSM1.0 零标志，运算结果为0时，该位置1oSM1.1 溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位置1 oSM1.2 负数标志，数学运算结果为负时，该位为13.2.2  数据存储区及元件功能o6. 局部存储器〔L）o         S7-200有64个字节的局部存储器，编址范围LB0.0~LB63.7，其中60个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数，最后4个字节为系统保留字节 o7. 定时器〔相当于时间继电器）o          S7-200 CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设备，用于时间控制编址范围T0～T255〔22X）；T0～T127(21X)。

o8. 计数器o     计数器主要用来累计输入脉冲个数有16位预置值和当前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1o          S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减计数、增／减计数编址范围C0～C255〔22X），C0～C127〔21X）3.2.2  数据存储区及元件功能o9. 模拟量输入／输出映像寄存器〔AI/AQ）o        S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量〔如温度、电压〕等转换成1个字长〔16位〕的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域o    AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共有32个模拟量输入点o        S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长〔16位〕数字值转换为模拟电流或电压输输出o        AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点o  10. 累加器〔AC）o    累加器是用来暂存数据， S7-200 PLC提供了4个32位累加器AC0～AC3。

累加器支持以字节〔B）、字〔W〕和双字〔D〕的存取o 11. 高速计数器〔HC）o        CPU 22X提供了6个高速计数器HC0、HC1……HC5 （每个计数器最高频率为30KHz〕用来累计比CPU扫描速率更快的事件高速计数器的当前值为双字长的符号整数oS7-200 PLC各编程元器件及操作数的有效编程范围如表3.5和表3.6所示        :3.3 I/O扩展 o 基本单元的基础上，S7-200系统最多可扩展7个模块o S7-200系统的扩展模块有数字量、模拟量、通讯、现场设备接口等模块，型号详见P27表3.73.4 S7-200系列PLC程序概念o3.4.1 梯形图编辑器〔LAD） o3.4.2 语句表编辑器〔STL） o3.4.3 功能块图编辑器〔FBD） :第4章 STEP7-Micro/WIN32编程软件的使用与安装 o 4.1  SIMATIC S7-200编程软件o  SIMATIC S7-200编程软件是指西门子公司为S7-200系列可编程控制器编制的工业编程软件的集合，其中STEP7-Micro/WIN32软件是基于Windows的应用软件。

 o  本章以2019年版本的S7-200 PLC编程软件为例，介绍编程软件的安装、功能和使用方法，并结合应用实例讲解用户程序的输入、编辑、调试及监控运行的方法4.1.1 STEP7-Micro/WIN32软件 o  STEP7-Micro/WIN32软件包括有Microwin3.1(新版本编程软件STEP7-Micro/WIN32 Version 3.1)软件；Microwin3.1的升级版本软件Microwin3.1 SP1；Toolbox〔Toolbox包括Uss协议指令〔变频通讯用〕和TP070〔触摸屏〕的组态软件Tp Designer V1.0设计师〕工具箱；以及Microwin3.11 Chinese〔Microwin3.11 SP1和Tp Designer的专用汉化工具〕等编程软件 o4.1.2 编程软件的安装 ( 安装方法)o      按Microwin3.1 >> Microwin3.1 SP1>> Toolbox>> Microwin3.11 Chinese的顺序进行安装，必要时可查看光盘软件的Readme文件，按照提示步骤安装 :4.1.3 建立S7-200 CPU的通讯o1.  PC/PPI电缆通讯o        PLC用PC/PPI电缆与个人计算机连接。

 o2.  MPI通讯 o    多点接口〔MPI〕卡提供了一个RS485端口，可以用直通电缆和网络相连 :4.2  STEP7-Micro/WIN32软件介绍o4.2.1  STEP7软件的基本功能 o      编程软件在离线条件下，可以实现程序的输入、编辑、编译等功能o   编程软件在联机工作方式可实现程序的上、下载、通讯测试及实时监控等功能 o4.2.2  STEP7-Micro/WIN32窗口组件及功能 o   窗口组件参见P36，图4.4连接装载的软件）o     1. 主菜单及子目录的状态信息o     2. 工具条及浏览条和指令树 o     3. 程序编辑器窗口 :4.3  程序编制及运行 o4.3.1 建立项目〔用户程序） o1、程序的输入、编辑o  通常利用LAD进行程序的输入，程序的编辑包括程序的剪切、拷贝、粘贴、插入和删除，字符串替换、查找等 还可以利用符号表对POU中的符号赋值o2、程序的编译及上、下载o（1〕编译o     程序的编译，能明确指出错误的网络段，编程者可以根据错误提示对程序进行修改，然后再次编译，直至编译无误o（2〕下载o      用户程序编译成功后，将下载块中选中下载内容下载到PLC的存储器中。

o（3〕载入〔上载）o      载入可以将PLC中未加密的程序或数据向上送入编程器〔PC机）o      将选择的程序块、数据块、系统块等内容上载后，可以在程序窗口显示上载的PLC内部程序和数据信息4.4.2 梯形图编辑器 o1. 梯形图元素的工作原理 o     触点代表电流〔能量流〕的控制开关，线圈代表由电流充电的中继或输出；框盒〔指令盒〕代表能量流到达此框时执行指令盒的功能 o2. 梯形图排布规则 o     网络必须从触点开始，以线圈或框盒〔没有ENO端〕完毕o     注：每个用户程序，一个线圈或指令盒只能使用一次，并且不允许多个线圈串联使用  o3. 在梯形图中输入指令〔编程元件）o     光标、阶梯的开始、继续输入元件等标志的识别  o4. 程序的编辑及参数设定 o5. 程序注释 o6. 程序的编译及上、下载 :4.4.3 程序的监视、运行、调试 o1. 程序运行方式的设置o    将CPU的工作方式开关置在RUN位置或将开关置在TERM〔暂态〕位置时，操作STEP7-Micro/WIN32菜单命令或快捷按钮对CPU工作方式进行软件设置o2. 程序运行状态的监视o    运用监视功能，在程序状态打开下，观察PLC运行时，程序执行的过程中各元件的工作状态及运行参数的变化。

第5章 S7-200 PLC基本指令 5.1 基本逻辑指令 o5.1.1 基本位操作指令o1、指令格式o LAD o  STL                                       功能oLD   BIT       LDN  BIT；用于网络段起始的常开／常闭触点oA    BIT       AN   BIT   ；常开／常闭触点串联，逻辑与／与非指令oO    BIT       ON   BIT   ；常开／常闭触点并联，逻辑或／或非指令o＝   BIT                         ；线圈输出，逻辑置位指令o基本位操作指令操作数寻址范围：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等o指令助记符：LD〔Load）、LDN〔Load Not）、A〔And）、AN〔And Not）、O〔Or）、 ON〔Or Not）、 ＝（Out〕置位指令，线圈输出  :［例5.1］ 位操作指令程序应用 o工作原理分析： o网络段1 M0.0＝（I0.0＋M0.0）*I0.1 o网络段2 Q0.1＝（I0.2＋I0.3）*I0.4 NETWORK 1LD     I0.0     ／／装入常开触点O      M0.0    ／／或常开触点AN     I0.1     ／／与常闭触点=      M0.0     ／／输出线圈 NETWORK 2LD     I0.2     ／／装入常开触点O      I0.3     ／／或常开触点AN     I0.4     ／／与常闭触点=      Q0.1     ／／输出线圈:2. 编程相关问题 o（1〕PLC I/O端点的分配方法o 每一个开关输入对应一个确定的输入点，每一个负载对应一个确定的输出点。

外部按钮〔包括起动和停车〕一般用常开触点o（2〕输出继电器的使用方法o 输出端不带负载时，控制线圈应使用内部继电器M或其他，不要使用输出继电器Q的线圈o（3〕梯形图程序绘制方法o 梯形图程序触点的并联网络多连在左侧母线，线圈位于最右侧o（4〕梯形图网络段结构：o 梯形图网络段的结构不增加程序长度，软件编译结果可以明确指出错误语句所在的网络段，清晰的网络结构有利于程序的调试，正确的使用网络段，有利于程序的结构化设计，使程序简明易懂3. STL指令对较复杂梯形图的描述方法 o（1〕块“或〞操作指令格式：OLD〔无操作元件） o 块“或〞操作，是将梯形图中相邻的两个以LD起始的电路块并联起来 o（2〕块“与〞操作指令格式：ALD （无操作元件） o 块“或〞操作是将梯形图中相邻的两个以LD起始的电路块串联起来oNETWORK 1       oLD     I0.1      ／／装入常开触点oA      I0.2      ／／与常开触点oLD     M0.0     ／／装入常开触点oAN     I0.3      ／／与常闭触点oOLD             ／／块或操作o=      M0.0      ／／输出线圈oNETWORK 2oLD     I0.1      ／／装入常开触点oO      M0.1     ／／或常开触点oLD     I0.2      ／／装入常开触点oO      M0.2     ／／或常开触点oALD             ／／块与操作o=      M0.1     ／／输出线圈:（3） 栈操作指令 o       LD装载指令是从梯形图最左侧母线画起的，如果要生成一条分支的母线，则需要利用语句表的栈操作指令来描述。

o栈操作语句表指令格式：o LPS〔无操作元件）:（Logic Push〕逻辑堆栈操作指令oLRD〔无操作元件）:（Logic Read〕逻辑读栈指令oLPP〔无操作元件）:（Logic Pop〕逻辑弹栈指令图5.4 LPS，LRD，LPP指令的操作过程 o 堆栈操作时将断点的地址压入栈区，栈区内容自动下移〔栈底内容丢失）o 读栈操作时将存储器栈区顶部的内容读入程序的地址指针寄存器，栈区内容保持不变o 弹栈操作时，栈的内容依次按照后进先出的原则弹出，将栈顶内容弹入程序的地址指针寄存器，栈的内容依次上移 iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv0iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv0iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8iv1iv2iv3iv4iv5iv6iv7iv8X前后前前后后逻辑推入栈逻辑读栈逻辑弹出栈:［例5.4］栈操作指令应用程序oLD I0.0 ／／装入常开触点 o LPS ／／建立栈指针〔堆栈） LD I0.1 ／／装入常开触点 o O I0.2 ／／或常开触点 o ALD ／／块与操作 o = M0.0 ／／输出线圈 o LRD ／／读栈 o LD I0.3 ／／装入常开触点 o O I0.4 ／／或常开触点o ALD ／／块与操作o = M0.1 ／／输出线圈o LPP ／／弹栈o A I0.5 ／／与常开触点o = Q0.0 ／／输出线圈o 逻辑堆栈指令〔LPS〕可以嵌套使用，最多为9层。

为保证程序地址指针不发生错误，堆栈和弹栈指令必须成对使用，最后一次读栈操作应使用弹栈指令5.1.2 取非和空操作指令 取非和空操作指令格式(LAD、STL、功能） NOT 取非  NOP N 空操作指令 次数N＝0～255 3. AENO指令 梯形图的指令盒指令右侧的输出连线为使能输出端ENO，用于指令盒或输出线圈的串联〔与逻辑），不串联元件时，作为指令行的结束 AENO指令〔And ENO〕该指令的作用是和前面的指令盒输出端ENO相与，只能在语句表中使用［例5.5］取非指令和空操作指令应用举例oLDN    I0.0oNOT         ／／求反oNOP    20   ／／条件满足时空操作20次 o                         加一例题:5.1.3   置位／复位指令 o                             S    S-BIT，N：从起始位〔S-BIT）  o                                                                 开始的N个元件置1。

o                                    R   S-BIT，N ；从起始位〔S-BIT）o                                                                    开始的N个元件清0 oNETWORK 1oLD     I0.0oS      Q0.0, 1o oNETWORK 5oLD     I0.1oR      Q0.0, 1 :5.1.4   边沿触发指令〔脉冲生成） o用处：边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，通常用作脉冲整形o分类：边沿触发指令分为正跳变触发〔上升沿〕和负跳变触发〔下降沿〕两大类o 正跳变触发指输入脉冲的上升沿，使触点ON一个扫描周期负跳变触发指输入脉冲的下降沿，使触点ON一个扫描周期o EU〔Edge Up〕正跳变， o 无操作元件 o ED〔Edge Down〕负跳变，o 无操作元件o ［例5.7］边沿触发程序示例，程序运行的时序分析见右图。

［例5.7］边沿触发程序示例oNETWORK 1oLD     I0.0      ／／装入常开触点oEU              ／／正跳变o=      M0.0     ／／输出oNETWORK 2oLD     M0.0     ／／装入oS      Q0.0, 1    ／／输出置位oNETWORK 3oLD     I0.1      ／／装入oED              ／／负跳变o=      M0.1      ／／输出oNETWORK 4oLD     M0.1     ／／装入oR      Q0.0, 1    ／／输出复位o     I0.0的上跳沿，EU产生一个扫描周期时钟脉冲，M0.0线圈通电，M0.0常开触点闭合一个扫描周期，使输出置位线圈Q0.0触发有效〔输出线圈Q0.0=1〕并保持o     I0.1下跳沿，ED产生一个扫描周期的时钟脉冲，驱动输出线圈M0.1通电一个扫描周期，M0.1常开触点闭合，使输出线圈Q0.0复位有效〔Q0.0=0〕并保持5.1.5  定时器 o1.工作方式分类o   通电延时型〔TON）、有记忆的通电延时型〔保持型）（TONR）、断电延时型〔TOF〕等三类。

o2. 时基标准分类o      1ms、10ms、100ms三种类型，不同的时基标准，定时精度、定时范围和定时器的刷新方式不同o（1） 定时精度：o（2〕定时范围：定时时间T＝时基*预置值o     时基越大，定时时间越长，但精度越差o            表5.5  定时器工作方式及类型 o  工作方式            分辨率     最大定时范围    定时器号o  TONR          1ms      32.767s        T0, T64o                10ms     327.67s     T1～T4, T65～T68o                100ms    3276.7s     T5～T31,T69～T95o  TON/TOF       1ms      32.767s        T32，T96o                10ms     327.67s     T33～T36,T97～T100o                100ms    3276.7s     T37～T63,T101～T255:3. 定时器指令格式 o                          TON      通电延时型 o                          TONR    有记忆通电延时型 o                           TOF          断电延时型 o       IN—使能输入端；编程范围T0~T255；PT是预置值输入端，最大预置值32767；PT数据类型：INT。

PT寻址范围见附表1 :4. 工作原理分析 o（1） 通电延时型〔TON）o 使能端〔IN〕输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于预置值〔PT〕时，定时器输出状态位置1〔输出触点有效），当前值的最大值为32767o 使能端无效〔断开〕时，定时器复位〔当前值清零，输出状态位置0） o ［例5.8］通电延时型定时器应用程序 oNETWORK 1oLD     I0.2oTON    T33, +300o oNETWORK 2oLD     T33o=      Q0.0:（2） 有记忆通电延时型〔TONR） o 使能端IN输入有效时，定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值PT时，输出状态位置1o 使能端输入无效时，当前值保持，使能端IN再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时o 有记忆通电延时型(TONR) 定时器采用线圈的复位指令〔R〕进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0o［例5.9］有记忆通电延时型定时器应用程序 oNETWORK 1oLD     I0.0         oTONR   T65, +500  o oNETWORK 2oLD     I0.1oR      T65, 1o oNETWORK 3oLD     T65o=      Q0.0:（3） 断电延时型(TOF) o 使能端〔IN〕输入有效时，定时器输出状态位置1，当前值复位为0。

o 使能端〔IN〕断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位置0，并停止计时，当前值保持 o［例5.10］断电延时型定时器应用程序，程序运行结果见时序分析 oNETWORK 1oLD     I0.0oTOF    T37, +30o oNETWORK 2oLD     T37o=      Q0.0:5. 通电延时定时器应用分析示例 o结论：o 用本身触点激励输入的定时器，时基为1ms和10ms时不能可靠工作，一般不宜使用本身触点作为激励输入若将图5.13改成图5.14，无论何种时基都能正常工作 o 图5.13 自身激励输入            图5.14 非自身激励输入 :5.1.6  计数器指令 o 计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数o S7-200系列PLC有递增计数〔CTU）、增／减计数〔CTUD）、递减计数〔CTD〕等三类计数指令o 计数器的使用方法和基本结构与定时器基本相同，主要由预置值寄存器、当前值寄存器、状态位等组成oCTU （Counter Up〕增计数器oCTD （Counter Down〕减计数器oCTUD （Counter Up／Down〕增／减计数器o 图中CU－增1计数脉冲输入端；CD－减1计数脉冲输入端；R－复位脉冲输入端；LD－减计数器的复位输入端。

PV预置值〔INT〕最大范围327672. 工作原理分析 o（1〕增计数指令〔CTU）o 增计数指令在CU端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增1计数当前值大于或等于预置值〔PV〕时，计数器状态位置1当前值累加的最大值为32767o 复位输入〔R〕有效时，计数器状态位复位〔置0），当前计数值清零o 加一例题:（2〕增／减计数指令 （CTUD） o 增／减计数器CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数，指令执行时，CU/CD端计数脉冲的上升沿当前值增1／减1计数当前值大于或等于计数器预置值〔PV〕时，计数器状态位置1复位输入〔R〕有效或执行复位指令时，计数器状态位复0位，当前值清零o 达到计数器最大值32767后，下一个CU输入上升沿将使计数值变为最小值（-32678）同样达到最小值（-32678〕后，下一个CD输入上升沿将使计数值变为最大值〔32767）［例5.11］ 增／减计数应用程序 oNETWORK 1oLD     I4.0oLD     I3.0oLD     I2.0oCTUD   C48, +4o oNETWORK 2oLD     C48o=      Q0.0:（3〕减计数指令〔CTD） o 复位输入〔LD〕有效时，计数器把预置值〔PV〕装入当前值存储器，计数器状态位复位〔0）。

o CD端每一个输入脉冲上升沿，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置位〔1），并停止计数 o［例5.12］减计数指令应用程序 oNETWORK 1oLD     I3.0oLD     I1.0oCTD    C50, +3o oNETWORK 2oLD     C50o=      Q0.0:5.1.7  比较指令 o 比较指令用于两个操作数按一定条件的比较操作数可以是整数，也可以是实数〔浮点数）在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则打开o1. 指令格式 o装载 LDB= IN1, IN2o串联 AB= IN1, IN2o 并联 OB= IN1, IN2o 操作数IN1和IN2为整数o 比较比较运算符：＝＝、<＝、>＝、<、>、<> o操作数类型：字节比较B〔Byte）；（无符号整数）o 整数比较I〔Int）/W〔Word）；（有符号整数）o 双字比较D〔Double Int/ Word）；（有符号整数）o 实数比较R〔Real）；（有符号双字浮点数） :2. 比较指令程序设计举例 o［例5.13］整数〔16位有符号整数〕比较指令应用o 计数器C0的当前值大于或等于1000时，输出线圈Q0.0通电。

oNETWORK 1oLDW>=  C0, +1000o=      Q0.0:定时器分析要点o（1） 通电延时型〔TON） o使能端〔IN〕输入有效时，当前值从0开始递增，大于或等于预置值〔PT〕时，输出状态位置1使能端无效〔断开〕时，定时器复位〔当前值清零，输出状态位置0）o（2） 有记忆通电延时型〔TONR） o         使能端〔IN〕输入有效时〔接通），当前值从0递增，当前值大于或等于预置值〔PT〕时，输出状态位置1使能端输入无效〔断开〕时，当前值保持〔记忆），使能端〔IN〕再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时 o           (TONR) 定时器采用线圈的复位指令〔R〕进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0o（3） 断电延时型(TOF) o     使能端〔IN〕输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位〔为0）使能端〔IN〕断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位置0，并停止计时，当前值保持  :计数器分析要点o（1〕增计数指令〔CTU） o 增计数指令在CU端输入脉冲上升沿，当前值增1计数。

当前值大于或等于预置值〔PV〕时，计数器状态位置1复位输入〔R〕有效时，计数器状态位复位〔置0），当前计数值清零 o（2〕增／减计数指令 （CTUD） o 增／减计数器有两个脉冲输入端，CU/CD端的计数脉冲上升沿增1／减1计数当前值大于或等于预置值〔PV〕时，计数器状态位置1复位输入〔R〕有效或执行复位指令时，计数器状态位置0，当前值清零 o（3〕减计数指令〔CTD） o 复位输入〔LD〕有效时，计数器把预置值〔PV〕装入当前值存储器，计数器状态位置0CD端输入脉冲上升沿，减计数器当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置1，停止计数 :5.2  算术、逻辑运算指令 o5.2.1  算术运算指令 o                                                        IN1＋IN2=OUT o                                                         IN1—IN2=OUTo   加减指令盒由指令类型，使能端EN，操作数〔IN1、IN2〕输入端，运算结果输出OUT，逻辑结果输出端ENO等组成。

 :（5〕加法运算应用举例 oNETWORK 1oLD     I0.0      ／／装入常开触点oMOVW   VW100， VW200  o            ／／VW100 → VW200o+I     +100， VW200      o                   ／ ／ VW200+100＝VW200 :2. 乘／除运算 o o 乘法运算 o 除法运算o MUL I/DIV I为整数乘／除运算，MUL DI/DIV DI双整数乘／除运算，MUL/DIV整数乘／除的结果双整数输出，MUL R/DVI R实数乘／除运算 o 指令执行的结果：乘法 IN1*IN2＝OUTo 除法 IN1/IN2＝OUT :［例5.15］ 乘／除法指令的应用 oNETWORK 1oLDN    I0.0         ／／装入常闭触点o*R     AC1, VD100   ／／实数乘法o/R     VD10, VD200  ／／实数除法 o运行结果： :5.2.2  数学函数变换指令 1. 平方根／自然对数／指数指令                                      SQRT IN，OUT                                                    //求平方根指令  SQRT〔IN）＝OUT                                                     LN IN，OUT                                                    //求〔IN〕的自然对数指令                                                     LN〔IN）＝OUT                                                      EXP IN，OUT                          //求〔IN〕的指数指令EXP〔IN）＝OUT  平方根(自然对数、指数〕指令是把一个双字长〔32位〕的实数〔IN〕开方〔取自然对数、取以e为底的指数），得到32位的实数运算结果，通过〔OUT〕指定的存储器单元输出。

［例5.16］ 求以10为底，150的常用对数，150存于VD100，结果放到AC1〔应用对数的换底公式求解） 当求解以10为底的常用对数时，用实数除法指令将自然对数除以2.302585即可LN10≈2.302585） oLD     I0.1                  ／／使能输入oLN     VD100, AC1   ／／自然对数o                         //Ln〔VD100）＝AC1oLN     10.0, VD200    ／／自然对数o                        //Ln〔10）＝VD200o/R     VD200, AC1     ／／实数除法指令o                       //AC1/VD200＝VD200 :1. 平方根／自然对数／指数指令 o利用指数函数求解任意函数的x次方〔yx=exlny）o例如： 7的4次方＝EXP〔4*LN〔7））＝2401 o 8的3次方根＝8 ^ (1/3)＝EXP (LN (8) *1/3 )＝2o2. 三角函数 o SIN IN，OUTo //SIN〔IN）＝OUTo o COS IN，OUTo // COS〔IN）＝OUTo TAN IN，OUTo //TAN〔IN）＝OUT:［例5.17］ 求65o的正切值 oLDN    I0.0              //使能输入oMOVR   3.14159, AC0     o                  //π装入AC0o/R     180.0, AC0         o                 //得π/1800弧度o o*R     65.0, AC0          o             //将角度转化为弧度 oTAN    AC0, AC1        o            //求正切指令结果存放到AC1o3.数学函数变换指令对标志位的影响及操作数的寻址范围o（1〕平方根／自然对数／指数／三角函数运算指令执行的结果影响特殊存储器位：SM1.0〔零），SM1.1〔溢出），SM1.2〔负），SM1.3〔被0除）。

o（2〕使能流输出ENO=0的错误条件是：SM1.1〔溢出），SM4.3〔运行时间），0006〔间接寻址）o（3〕IN、OUT操作数的数据类型为REAL，寻址范围见附表1 :5.2.3  增1／减1计数 o 增1／减1计数器用于自增、自减操作，以实现累加计数和循环控制等程序的编制o 字节、字、双字增1o OUT+1＝OUTo 字节、字、双字减1o OUT-1＝OUT :5.2.4  逻辑运算指令 o 逻辑运算是对无符号数进行的逻辑处理，主要包括逻辑与、逻辑或、逻辑异或和取反等运算指令o o 与〔或、异或〕指令功能：使能输入有效时，把两个字节〔字、双字〕长的输入逻辑数按位相与〔或、异或） ，得到的一个字节〔字、双字〕逻辑运算结果，送到OUT指定的存储器单元输出。

o 取反指令功能：使能输入有效时，将一个字节〔字、双字〕长的逻辑数按位取反，得到的一个字节〔字、双字〕逻辑运算结果，送到OUT指定的存储器单元输出 :［例5.18］ 字或／双字异或／字求反／字节与操作编程举例 oNETWORK 1      oLD     I0.0oMOVW   LW10, LW30     ／／LW 10=LW30oORW    LW20, LW30      ／／字或操作 oNETWORK 2oLD     I0.1oMOVD   VD100, VD120oXORD   VD200, VD120    ／／双字异或操作 oNETWORK 3oLD     I0.2oMOVW   AC0, AC1oINVW   AC1             ／／字取反操作 oNETWORK 4oLD     I0.3oMOVB   AC0, AC1oANDB   255, AC1        ／／字节与操作:5.3 数据处理指令 o 数据处理指令包括数据传送指令，交换、填充指令，移位指令等 o5.3.1数据传送o1. 单个数据传送 oLADoSTL MOV IN，OUT //IN＝ OUT :2. 数据块传送 o指令类型：字节、字或双字的N个数据成组传送。

 o  功能：使能输入〔EN〕有效时，把从输入〔IN〕字节开始的N个字节数据传送到以输出字节〔OUT〕开始的N个字节、字或双字中 :［例5.19］将变量存储器VW100中内容送到VW200中 o                                        NETWORK 1o                                         LD    I0.0 ／／使能输入o                                        MOVW   VW100, VW200          o                                                ／／VW100＝VW200 :5.3.2  字节交换／填充指令 o1、字节交换指令〔SWAY IN）o使能输入〔EN〕有效时，o将输入字〔IN〕的高、低字o节交换的结果输出到〔IN）o存储器单元o2、字填充〔FILL IN，OUT，N）o使能输入〔EN〕有效时，o字型输入数据〔IN〕填充从o输出〔OUT〕指定单元开始o的N个字存储单元o N〔BYTE〕的数据范围0～255。

:［例5.20］将从VW100开始的256个字节〔128个字〕存储单元清零 o                                            NETWORK 1    o                                                             LD          I0.0                           ／／使能输入o                                                             FILL   +0, VW100, 128   o                                                                                         ／／128个字填充0 o    本条指令执行结果：从VW100开始的256个字节〔VW100～VW354〕的存储单元清零 :5.3.3  移位指令 o移位指令分为类左、右移位和循环左、右移位及寄存器移位指令三大类o左、右移位和循环左、右移位指令按移位数据的长度又分为字节型、字型、双字型三种。

o左、右移位指令〔SHL 、SHR ）的功能：使能输入有效时，将输入的字节、字或双字〔IN〕左、右移N位后〔右、左端补0），将结果输出到OUT所指定的存储单元中，最后一次移出位保存在SM1.1 o循环左、右移位指令〔ROL 、ROR ）的功能：使能输入有效时，字节、字或双字〔IN〕数据循环左移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，并将最后一次移出位送SM1.1 :5.3.3  移位指令o［例5.21］ 将VD0右移2位送AC0 o NETWORK 1o LD I0.0 ／／使能输入o MOVD VD0, AC0 ／／VD0=AC0o SRD AC0, 2 ／／AC0右移2位 o寄存器移位指令最大移位位数N≤数据类型〔B、W、D〕对应的位数，移位位数〔次数〕N为字节型数据4.寄存器移位指令o寄存器移位指令是一个移位长度可指定的移位指令 o SHRB I1.1, M1.0, +10 o功能：指令执行时，DATA位的值移入移位寄存器。

o S-BIT为寄存器的最低位，N为移位寄存器的长度〔1～64）每次使能有效时，整个移位寄存器移动1位o N为正值时，左移位〔由低位到高位），DATA值从S-BIT位移入，移出位进入SM1.1；o N为负值时右移位〔由高位到低位），S-BIT移出到SM1.1，高端补充DATA移入位的值 o 最高位的计算方法：（N 的绝对值－1＋（S_BIT的位号））/8，余数即是最高位的位号，商与S_BIT的字节号之和即是最高位的字节号 :5.4 程序控制类指令 o 包括系统控制、跳转、循环、子程序调用、顺序控制等指令 o5.4.1 系统控制类指令 o1. 暂停指令〔STOP） o 使能输入有效时，立即终止程序的执行， o2. 结束指令〔END/MEND）o 结束指令直接连在左侧电源母线时，为无条件结束指令〔MEND），不连在左侧母线时，为条件结束指令〔END） o3. 看门狗复位指令〔WDR）o 使能输入有效时，将看门狗定时器复位在没有看门狗错误的情况下，可以增加一次扫描允许的时间若使能输入无效，看门狗定时器定时时间到，程序将中止当前指令的执行，重新启动，返回到第一条指令重新执行。

:［例5.22］暂停〔STOP）、条件结束〔END）、看门狗指令应用举例 o例5.22题图 :5.4.2 跳转、循环指令o1. 程序跳转指令〔JMP）o o                                                 JMP  n         跳转指令o o                                                 LBL  n         跳转标号o                                                                o   跳转指令〔JMP〕和跳转地址标号指令〔LBL〕配合实现程序的跳转使能输入有效时，使程序跳转到指定标号n处执行〔在同一程序内），跳转标号n＝0～255使能输入无效时，程序顺序执行2. 循环控制指令〔FOR） o循环控制指令，用于描述一段程序的重复循环执行o由FOR和NEXT指令构成程序的循环体oFOR标记循环开始，NEXT为循环体结束oFOR指令为指令盒格式，主要参数有使能o 使能输入EN，当前值计数器INDX，循环o次数初始值INIT，循环计数终值FINAL。

o工作原理：o 使能输入〔EN〕有效，循环体开始执行，执行到NEXT指令时返回，每执行一次循环体，当前计数器〔INDX〕增1，达到终值〔FINAL〕时，循环结束 :3.子程序调用指令〔SBR） o 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）o CALL SBR0／／子程序调用o o o CRET／／条件返回o RET／／无条件返回〔自动）o :［例5.23］循环、跳转及子程序调用指令应用程序 oNETWORK 1       o LDW>=  AC0, +100oJMP    10               ／／跳转o NETWORK 2      oLD     M0.0oFOR    VW100, +1, +20   ／／循环开始o NETWORK 3     oLD     I0.0oCALL   SBR_0          ／／调用子程序o NETWORK 4     oNEXT                   ／／循环返回o NETWORK 5     oLD     I0.1oS      Q0.0, 1           ／／位置1o NETWORK 6      oLBL    10              ／／标号:［例5.23］循环、跳转及子程序调用指令应用程序。

o 子程序 SUB0o NETWORK 1o LD SM0.0o INCW VW200 o ／／VW200增1o o NETWORK 2o LD I0.2o CRET ／／条件返回 :4. 带参数的子程序调用指令 o 子程序可能有要传递的参数〔变量和数据），这时可以在子程序调用指令中包含相应参数，它可以在子程序与调用程序之间传送。

o 带参数子程序调用指令示例 o 局部变量表中的变量有IN、OUT、oIN/OUT和TEMP等4种类型o 子程序最多可传递6个参数，传送o的参数在子程序局部变量表中定义oEN和IN1的输入为布尔型能流输入，o地址参数＆VB100是将一个双字o无符号的值传递到子程序o 子程序调用时，输入参数被拷贝到局部存储器子程序完成时，从局部存储器拷贝输出参数到指定的输出参数地址 :4. 带参数的子程序调用指令 o 局部变量表 oIN类型：将指定位置的参数传入子程序 oOUT类型：从子程序的结果值〔数据〕传入到指定参数位置oIN/OUT类型：将指定位置的参数传到子程序，从子程序来的结果值被返回到同样的地址oTEMP类型：局部存储器只用作子程序内部的暂时存储器，不能用来传递参数 :5.4.3  顺序控制指令 o顺序控制指令格式 o LSCR Sx.y 步开始 o SCRT Sx.y 步转移 o SCRE 步结束 o顺序控制指令可以将程序功能流程图转换成梯形图程序 :［例5.24］编写红绿灯顺序控制程序o步进条件为时间步进型。

状态步的处理为点红、熄绿灯，同时启动定时器，步进条件满足时〔时间到〕进入下一步，关断上一步 :1o1:第五章  小  结o本章介绍了SIMATIC指令集LAD和STL编程语言的四大类基本操作指令的指令格式、原理分析和使用方法o1. 基本位操作指令包括位操作、置／复位、边沿触发、定时、计数、比较等指令，是梯形图基本指令的基础，也是最常用的指令类型o2. 运算指令包括算术运算和逻辑运算两大类算术运算有加、减、乘、除运算和常用的数学函数变换；逻辑运算包括逻辑与、或指令和取反指令等o3. 数据处理指令包括数据的传送指令，交换、填充指令，移位指令等o4. 程序控制指令包括系统控制，跳转、循环、顺序控制等指令；系统控制类指令主要包括暂停、完毕、看门狗等指令。