S7-200系列PLC的基本指令及应用

第3章S7-200系列PLC的基本指令及应用3.1基本逻辑指令3.2程序控制指令3.3PLC顺序控制程序设计3.4顺序控制指令指令是用户程序中最小的独立单位，由若干条指令顺序排列在一起就构成了用户程序。在S7-200的编程软件中，用户可以选用梯形图LAD（ladder）、功能块图（FunctionBlockDiagram）或语句表STL（StatementList）等编程语言来编制用户程序。语句表和梯形图语言是一个完备的指令系统，支持结构化编程方法，而且两种编程语言可以相互转化。在用户程序中尽管它们的表达形式不同，但表示的内容却是相同或相似的。3.1基本逻辑指令此类指令是PLC中最基本最常用的一类指令，主要包括位逻辑指令、堆栈操作指令、置位/复位指令、立即指令以及微分指令等。3.1.1位逻辑指令位逻辑指令主要用来完成基本的位逻辑运算及控制。1.LD、LDN和=（Out）指令LD（Load）、LDN（LoadNot）：取指令。启动梯形图任何逻辑块的第一条指令时，分别连接动合触点和动断触点。=（Out）：输出指令。线圈驱动指令，必须放在梯形图的最右端。LD、LDN指令操作数为：I、Q、M、T、C、SM、S、V。=指令的操作数为：M、Q、T、C、SM、S。网络1网络2M0.0M0.1Q1.0Q1.1LDLDN==M0.0M0.1Q1.0Q1.1//使用动合装载指令//驱动输出继电器Q1.0//驱动输出继电器Q1.1//使用动断装载指令图3-1LD、LDN和=指令梯形图及语句表应用示例2.A和AN指令A（And）：逻辑“与”指令，用于动合触点的串联。AN（AndNot）：逻辑“与非”指令，用于动断触点的串联。A和AN指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、S、V。图3-2A和AN指令梯形图及语句表应用示例网络1网络2I0.1M0.0Q0.0Q0.1=ANLD=Q0.0M0.0I0.2Q1.1//驱动输出继电器Q0.0//驱动输出继电器Q0.1//使用逻辑“与非”指令I0.0I0.2LDAI0.0I0.1//使用逻辑“与”指令M0.1AM0.1//使用逻辑“与”指令3.O和ON指令O（Or）：逻辑“或”指令，用于动合触点的并联。ON（OrNot）：逻辑“或非”指令，用于动断触点的并联。O和ON指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、S、V。图3-3O和ON指令梯形图及语句表应用示例网络1M0.1Q0.0OLD=M0.0I0.0Q0.0//驱动输出继电器Q0.0//使用逻辑“或”指令I0.0M0.0ONM0.1//使用逻辑“或非”指令4.ALD指令ALD（AndLoad）：逻辑块“与”指令。用于并联电路块的串联连接。ALD指令无操作数。图3-4ALD指令梯形图及语句表应用示例网络1I0.0I0.1M0.1M0.0Q0.0ONLD=M0.1M0.0Q0.0//驱动输出继电器Q0.0//第二个逻辑块开始ALD//使用逻辑块“与”指令OI0.1//第一个逻辑块开始LDI0.05.OLD指令OLD（OrLoad）：逻辑块“或”指令。用于串联电路块的并联连接。OLD指令无操作数。图3-5OLD指令梯形图及语句表应用示例网络1I0.0I0.1M0.1M0.0Q0.1ANLD=M0.1I0.1Q0.1//驱动输出继电器Q0.1//第二个逻辑块开始OLD//使用逻辑块“或”指令AM0.0//第一个逻辑块开始LDI0.03.1.2堆栈指令。1.堆栈操作S7-200有一个9位的堆栈，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。堆栈中的数据按“先进后出”的原则存取。图3-6OLD指令对堆栈的影响S0S1iV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6S2XiV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6S2=S1+S0执行前执行后第一层第九层对堆栈进行操作时，执行各指令的情况如下：执行LD指令时，将指令指定的位地址中的二进制数据装入栈顶。执行A指令时，将指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数相“与”，结果存入栈顶。执行O指令时，将指令指定的位地址中的数和栈顶中的数相“或”，结果存入栈顶。图3-6OLD指令对堆栈的影响执行LDN、AN和ON指令时，取出位地址中的数后，先取反，再做出相应的操作。执行输出指令“=”时，将栈顶值复制到对应的映像寄存器。执行ALD、OLD指令时，对堆栈第一层和第二层的数据进行“与”、“或”操作。并将运算结果存入栈顶，其余层的数据依次向上移动一位。最低层（栈底）补随机数。2.堆栈操作指令。堆栈操作指令包含LPS、LRD、LPP、LDS几条命令。各命令功能描述如下：LPS（LogicPush）：逻辑入栈指令（分支电路开始指令）。该指令复制栈顶的值并将其压入堆栈的下一层，栈中原来的数据依次向下推移，栈底值推出丢失。LRD（LogicRead）：逻辑读栈指令。该指令将堆栈中第二层的数据复制到栈顶，2～9层的数据不变，原栈顶值丢失。LPP（LogicPop）：逻辑出栈指令（分支电路结束指令）。该指令使栈中各层的数据向上移一层，原第二层的数据成为新的栈顶值。LDS（LogicStack）：装入堆栈指令。该指令复制堆栈中第n（n=1～8）层的值到栈顶，栈中原来的数据依次向下一层推移，栈底丢失。栈操作示意图如图3-7所示。图3-7堆栈操作的过程LPP执行前执行后第一层第九层LDS3执行前执行后第一层第九层LPS执行前执行后第一层第九层LRD执行前执行后第一层第九层iV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV8iV0iV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV8iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV8iV1iV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV8iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV8XiV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV7iV8iV3iV0iV1iV2iV3iV4iV5iV6iV73.1.3置位/复位指令1.置位指令SS（SET）：置位指令，将从bit开始的N个元件置1并保持。STL指令格式如下：Sbit,N其中，N的取值为1～255。2.复位指令RR（RESET）：复位指令，将从bit开始的N个元件置0并保持。STL指令格式如下：Rbit,N其中，N的取值为1～255。置位和复位指令应用的梯形图及指令表如图3-8所示。图3-8置位和复位指令应用示例网络1网络2I0.3Q0.1Q0.1ONLDI0.3I0.2I0.1I0.2LDSI0.1Q0.1,1//使用置位指令RQ0.1,1//使用复位指令S1R13.1.4立即指令I立即指令I包含LDI、LDNI；OI、ONI；AI、ANI；=I；SI、RI几条命令，各命令功能描述如下：LDI、LDNI：立即取、立即取非指令。OI、ONI：立即“或”、立即“或非”指令。AI、ANI：立即“与”、立即“与非”指令。=I：立即输出指令。SI、RI：立即置位、立即复位指令。立即指令I（Immediate）是为了提高PLC对输入/输出的响应速度而设置的，它不受PLC扫描周期的影响，允许对输入和输出点进行快速直接存取。当用立即指令读取输入点的状态时，对I进行操作，相应的输入映像寄存器中的值并未更新；当用立即指令访问输出点时，对Q进行操作，新值同时写到PLC的物理输出点和相应的输出映像寄存器。立即指令应用示例如图3-9所示。图3-9立即指令应用示例网络1网络2Q0.0Q0.3SI=IQ0.2Q0.1I0.1I0.2LD=I0.1Q0.0LDII0.2//使用立即装载指令Q0.1Q0.2ISI1I//使用立即输出指令//使用立即置位指令=Q0.33.1.5微分指令微分指令又叫边沿触发指令，分为上升沿微分和下降沿微分指令。EU（EdgeUP）：上升沿微分指令，其作用是在上升沿产生脉冲。指令格式如下：该指令无操作数。ED（EdgeDown）：下降沿微分指令，其作用是在下降沿产生脉冲。指令格式如下：该指令无操作数。在使用EU指令时，当其执行条件从OFF变为ON时，EU就会变成ON一个周期，而使用ED指令时，当其执行条件从ON变成OFF时，ED就会变成为ON一个周期。PN微分指令应用示例如图3-10所示。3-10微分指令应用示例及时序图3.1.6取反指令NOT：取反指令。将其左边的逻辑运算结果取反，指令没有操作数。网络1网络2Q0.0Q0.1EULD==I0.3Q0.0Q0.1//检测I0.3的上升沿I0.3I0.3LDI0.3ED//检测I0.3的下降沿PNTTT-扫描周期I0.3Q0.0Q0.1取反指令应用示例如图3-11所示。图3-11NOT指令应用示例3.1.7空操作指令NOP：空操作指令，不影响程序的执行。指令格式如下：NOPN//N为执行空操作指令的次数，N=0～255。网络1Q0.0NOT=Q0.0//对I0.0的状态取反I0.0LDI0.0NOT3.1.8定时器指令定时器是PLC常用的编程元件之一，S7-200系列PLC有三种类型的定时器，即：通电延时定时器（TON）、断电延时定时器（TOF）和保持型通电延时定时器（TONR），共计256个。定时器分辨率（S）可分为三个等级：1ms、10ms和100ms。1.通电延时型定时器TON（On-DelayTimer）通电延时型定时器（TON）用于单一时间间隔的定时。输入端（IN）接通时，开始定时，当前值大于等于设定值（PT）时（PT=1～32767），定时器位变为ON，对应的常开触点闭合，长闭触点断开。达到设定值后，当前值仍继续计数，直到最大值32767为止。输入电路断开时，定时器复位，当前值被清零。2.断电延时定时器TOF（Off-DelayTimer）断电延时定时器（TOF）用于断电后的单一间隔时间计时。输入端（IN）接通时，定时器位为ON，当前值为0。当输入端由接通到断开时，定时器的当前值从0开始加1计数，当前值等于设定值（PT）时，输出位变为OFF，当前值保持不变，停止计时。3.保持型通电延时定时器TONR（RetentiveOn-DelayTimer）保持型通电延时定时器TONR用于对许多间隔的累计定时。当输入端（IN）接通时，定时器开始计时，当前值从0开始加1计数，当前值大于等于设定值（PT）时，定时器位置1；当输入IN无效时，当前值保持，IN再次有效时，当前值在原保持值基础上继续计数，TONR定时器用复位指令R进行复位，复位后定时器当前值清零，定时器位为OFF。4.定时器当前值刷新方式在S7-200系列PLC的定时器中，定时器的刷新方式是不同的，从而在使用方法上也有所不同。使用时一定要注意根据使用场合和要求来选择定时器。常用的定时器的刷新方式有1ms、10ms、100ms三种。(1)1ms定时器定时器指令执行期间每隔1ms对定时器和当前值刷新一次，不与扫描周期同步。(2)10ms定时器执行定时器指令时开始定时，在每一个扫描周期开始时刷新定时器，每个扫描周期只刷新一次。(3)100ms定时器只有在执行定时器指令时，才对100ms定时器的当前值进行刷新。3.1.9计数器指令计数器主要用于累计输入脉冲的次数。S7-200系列PLC有三种计数器：递增计数器CTU、递减计数器CTD、增减计数器CTUD。三种计数器共有256个。1.递增计数器CTU（CountUp）指令格式如下：CU：加计数脉冲输入端；R：复位输入端；PV：设定值。CURPVCTUCnCTUCn,PV梯形图指令STL指令2.递减计数器CTD（CountDown）指令格式如下：LD：复位脉冲输入端；CD：减计数脉冲输入端。3.增减计数器CTUD（CountUP/Down）CDLDPVCTDCnCTDCn,PV梯形图指令STL指令指令格式如下：CU：加计数脉冲输入端；CD：减计数脉冲输入端。3.1.10比较指令比较指令用来比较两个数IN1和IN2的大小。在梯形图中，满足比较关系式给出的条件时，触点接通。比较运算符有：=、＜＞、、、=、=。CDLDPVCTUDCnCTU