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第五章 PLC 的指令系统

第一节 SIEMENS S7 － 200 PLC 性能 简介（课时 2 ） 第 二节 S7 － 200 PLC 的基本 指令（课时 8 ） 第三节 S7 － 200 PLC 的顺序控制 指令（课时 2 ） 第四节 S7 － 200 PLC 的功能 指令（课时 4 ） 第五节 FANUC PLC 的 指令系统 （课时 2 ）. 第五章 PLC 的指令系统. 本章重点：. （ 1 ）了解 SIEMENS S7 － 200 PLC 和 FANUC PMC － PA1 型 PLC 的软器件特点。

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第五章 PLC 的指令系统

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  1. 第一节 SIEMENS S7－200 PLC性能简介（课时2） 第二节 S7－200 PLC的基本指令（课时8） 第三节 S7－200 PLC的顺序控制指令（课时2） 第四节 S7－200 PLC的功能指令（课时4） 第五节 FANUC PLC的指令系统 （课时2） 第五章 PLC的指令系统

  2. 本章重点： （1）了解SIEMENS S7－200 PLC 和FANUC PMC－PA1型PLC的软器件特点。 （2）掌握SIEMENS S7－200 PLC 和FANUC PMC－PA1型PLC的指令系统的功能以及编程的 方法。 （3）正确理解SIEMENS S7－200 PLC功能图的 基本概念，了解功能图的主要类型，掌握顺序制 指令的应用。

  3. 本章的能力要求: 通过本章的学习，要求读者具有灵活应用 SIEMENS S7－200 PLC 指令进行编程的能力。

  4. 一、S7－200 PLC的基本构成 1. 基本单元 第一节 SIEMENS S7－200 PLC性能简介 由CPU、存储器、电源、数字量I/O单元组成。

  5. CPU226模块的I/O总数为40点，其中输入点 24点，输出点16点。

  6. 特性 CPU226 程序存储器 4096字 用户数据存储器 2560字 扩展模块 7个 内部继电器 256 定时器/计数器 256/256 顺序控制继电器 256 内置高速计数器 6个（30kHz） 高速脉冲输出 2个（20kHz） 模拟量调节电位器 2个

  7. 个人计算机（PC）或编程器装上STEP7－ Micro/WIN32编程软件后，即可供用户进行程 序的编辑、调试和监视等。 2．个人计算机（PC）或编程器 3．STEP7－Micro/WIN32编程软件 STEP7－Micro/WIN32编程软件是基于 Windows的应用软件，它的基本功能是创建、 编辑、调试用户程序等。 4．通信电缆 通信电缆是PLC用来与个人计算机（PC） 实现通信的，可以用PC/PPI电缆。

  8. 二、S7－200 PLC的软元件的功能 1．输入映像寄存器 （I） 输入继电器线圈只能由外部输入信号所驱动， 而不能在程序内部用指令来驱动。 PLC的输入端子是从外部接收信号的窗口。 输入端子与输入映像寄存器（I）的相应位对应即 构成输入继电器，其常开和常闭触点使用次数不 限。 注意：

  9. 输入映像寄存器的数据可以bit为单位使用， 也可按字节、字、双字为单位使用，其地址格式 为 位地址：I[字节地址].[位地址]，如I0.1。 字节、字、双字地址：I[数据长度][起始字节 地址]，如IB4、IW6、ID8。 CPU226模块输入映像寄存器的有效地址范 围为：I（0.0～15.7）；IB（0～15）；IW（0～ 14）；ID（0～12）。

  10. 2．输出映像寄存器 （Q） PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制 命令的窗口。输出端子与输出映像寄存器（Q）的 相应位对应即构成输出继电器，输出继电器控制 外部负载，其内部的软触点使用次数不限。 输出映像寄存器的数据可以bit为单位使用， 也可按字节、字、双字为单位使用，其地址格式 为 位地址：Q[字节地址].[位地址]，如Q0.1。 字节、字、双字地址：Q[数据长度][起始字节 地址]，如QB4、QW6、QD8。

  11. CPU226模块输入映像寄存器的有效地址范 围为：I（0.0～15.7）；IB（0～15）；IW（0～ 14）；ID（0～12）。 3．内部标志位存储器（M） 内部标志位存储器（M）也称为内部继电器， 存放中间操作状态，或存储其它相关的数据。内 部标志位存储器以位为单位使用，也可以字节、 字、双字为单位使用。 注意： 内部继电器不能直接驱动外部负载。

  12. 内部标志位存储器（M）的地址格式为 位地址：M[字节地址].[位地址]，如M0.1。 字节、字、双字地址：M[数据长度][起始字节 地址]，如MB4、MW6、MD8。 CPU226模块内部标志位存储器的有效地址范 围为：M（0.0～31.7）；MB（0～31）；MW（0 ～30）；MD（0～28）。

  13. 4．特殊标志位存储器（SM） 特殊标志位存储器（SM）即特殊内部继电 器。它为用户提供一些特殊的控制功能及系统信 息，用户对操作的一些特殊要求也通过SM通知系 统。特殊标志位存储器（SM）以位为单位使用， 也可以字节、字、双字为单位使用。

  14. SM0.0 RUN监控，PLC在RUN状态时， SM0.0总为1。 SM0.1 初始脉冲，PUC由STOP转为RUN时， SM0.1 接通一个扫描周期。 SM0.3 PLC上电进入RUN状态时，SM0.3 接 通一个扫描周期。 SM0.4 分脉冲；占空比为50％，周期为1分 钟的脉冲串。 SM0.5 秒脉冲；占空比为50％，周期为1秒钟 的脉冲串。

  15. SM1.0 执行指令的结果为0时，该位置1。 SM1.1 执行指令的结果溢出或检测到非法数 值时，该位置1。 SM1.2 执行数学运算的结果为负数时，该位 置1。 SM1.3 除数为0时，该位置1。 特殊标志位寄存器的地址格式为 位地址：SM[字节地址].[位地址]，如SM0.1。 字节、字、双字地址：SM[数据长度][起始字 节地址]，如SMB4、SMW6、SMD8。

  16. 顺序控制继电器（S）是使用顺控继电器指令 编程时的重要元件。 顺序控制继电器（S）以位为单位使用，也可 按字节、字、双字来存取数据，其地址格式为 位地址：S [字节地址].[位地址]，如S0.1。 字节、字、双字地址：S [数据长度][起始字节 地址]，如SB4、SW6、SD8。 CPU226模块顺序控制继电器的有效地址范围 为：S（0.0～31.7）；SB（0～31）；SW(0～30）； SD（0～28）。 5．顺序控制继电器（S）

  17. PLC中的定时器的作用相当于时间继电器。 定时器的设定值由程序赋与，定时器的分辨率有 三种：1ms、10ms、100ms。每个定时器有一个 16位的当前值寄存器以及一个状态位。 定时器地址表示格式为：T[定时器号]，如 T24。 S7－200 PLC定时器的有效地址范围为：T （0～255）。 6．定时器（T）

  18. 计数器是累计其计数输入端子或内部元件送 来的脉冲数。计数器的结构与定时器基本一样， 其设定值在程序中赋与，它有—个16位的当前值 寄存器及一个状态位。 计数器地址表示格式为：C[计数器号]，如 C24。 S7－200 PLC计数器的有效地址范围为：C（0 ～255）。 7．计数器（C）

  19. S7－200系列PLC有较大容量的变量寄存器。 用于模拟量控制、数据运算、设置参数等用途。 变量寄存器可以bit为单位使用，也可按字节、字、 双字为单位使用。其地址格式为 位地址：V [字节地址].[位地址]，如V0.1。 字节、字、双字地址：V [数据长度][起始字 节地址]，如VB4、VW6、VD8。 CPU226模块变量寄存器的有效地址范围为： V（0.0～5119.7）；VB（0～5119）；VW（0～5118）；VD（0～5116）。 8．变量寄存器（V）

  20. 累加器是用来暂存计算中间值的寄存器，也 可向子程序传递参数或返回参数。S7－200 CPU中 提供4个32bit累加器（AC0~AC3）。累加器支持 以字节、字和双字的存取。以字节或字为单位存 取累加器时，是访问累加器的低8位或低16位。 9．累加器(AC)

  21. PLC外的模拟量经A/D转换为数字量，存放 在模拟量输入寄存器（AI），供CPU运算，CPU 运算的相关结果存在模拟量输出寄存器（AQ）， 经D/A转换为模拟量，驱动外部模拟量控制设备。 故其地址格式为 AIW/AQW[起始字节地址]，如AIW0，2， 4，…；AQW0，2，4，…。 CPU226模块模拟量输入/输出寄存器的有效 地址范围：AIW0～AIW62，AQW0～AQW62。 10．模拟量输入/输出寄存器(AI/AQ)

  22. 知识回顾： （1）“扫描”与“能流”的概念。 （2）PLC的工作原理。 （3） S7－200 PLC 的软元件的功能。

  23. 第二节 S7－200 PLC的基本指令 一、基本逻辑指令 LD（load）：常开触点逻辑运算开始。 A（And）：常开触点串联连接。 O（Or）： 常开触点并联连接。 = （Out）： 线圈驱动。

  24. 1）LD指令用于与输入母线相连的触点，在分支电路块的开始处也要使用LD指令。1）LD指令用于与输入母线相连的触点，在分支电路块的开始处也要使用LD指令。 2）触点的串/并联用A/O指令，线圈的驱动总是放在最右边，用=（Out）指令。 3）LD、A、O指令的操作元件（操作数）可为I，Q，M，SM，T，C，V，S。 =（Out）指令的操作元件（操作数）一般可为Q，M，SM，T，C，V，S。 1. 指令使用说明：

  25. 2. 指令使用注意问题 1）在程序中不要用=（Out）指令去驱动实际的输入（I），因为I的状态应由实际输入器件的状态来决定。 2）尽量避免双线圈输出（即同一线圈多次使用）。 4）在PLC中，用于常闭触点的基本逻辑指令为 LDN（Load Not）：常闭触点逻辑运算开始。 AN（And Not）： 常闭触点串联。 ON（Or Not）： 常闭触点并联。

  26. 1．电路块的串/并联 OLD（Or Load）：电路块的并联。 ALD（And Load）：电路块的串联。 每个电路块开始用LD、LDN指令，OLD指令用于电路块的并联，ALD指令用于电路块的串联，OLD及ALD指令均没有操作元件。 二、复杂的逻辑指令

  27. 练习： 根据下列梯形图写出指令表。

  28. LPS（Logic Push）：逻辑入栈指令（分支电路开始指令）。在梯形图的分支结构中，LPS指令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，可直接编程。 LRD（Logic Read）：逻辑读栈指令。在梯形图的分支结构中，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。 2、逻辑堆栈的操作

  29. LPP（Logic Pop）：逻辑出栈指令（分支电路结束指令）。在梯形图的分支结构中，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。 S7－200 PLC中有一个9层堆栈，用于处理逻辑运算结果，称为逻辑堆栈。

  30. 例 根据下列梯形图写出指令表。

  31. 指令名称 STL LAD 功能 置位指令 S bit , n bit —( S ) n 从bit开始的n个元件置1并保持 复位指令 R bit , n bit —( R ) n 从bit开始的n个元件清0并保持 三、置位/复位指令

  32. 输入继电器I0.0为1使Q0.0接通并保持，输入继电器I0.1为1使Q0.0断开并保持。若I0.0和I0.1同时为1，R指令写在后面但有优先权，则Q0.0为0。输入继电器I0.0为1使Q0.0接通并保持，输入继电器I0.1为1使Q0.0断开并保持。若I0.0和I0.1同时为1，R指令写在后面但有优先权，则Q0.0为0。

  33. 说明： 1）S/R指令具有保持功能，当置位或复位条件满足时，输出状态保持为1或0。 2）对同一元件可多次使用S/R指令。 3）由于是扫描工作方式，故写在后面的指令有优先权。 4）对计数器和定时器复位，计数器和定时器的当前值将被清为0。 5）置位/复位元件bit可为I、Q、M、SM、T、C、V、S等。 6）置位/复位元件数目n取值范围为1～255。

  34. 例 根据梯形图以及输入继电器的时序画出输出继电器时序。

  35. 例 用基本逻辑指令实现置位/复位功能。

  36. 指令 名称 STL LAD 功能 操作 元件 上升沿脉冲 EU ┤P├ 上升沿微分输出 无 下降沿脉冲 ED ┤N├ 下降沿微分输出 无 四、边沿脉冲指令 EU指令在对应输入条件有一个上升沿 （由OFF到ON） 时，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后面的输出线圈；而ED指令则对应输入条件有一个下降沿（由ON到OFF） 时，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后的输出线圈。

  37. 例 用基本逻辑指令实现边沿脉冲指令功能。

  38. 每个定时器均有一个16位当前值寄存器及一个的状态位（反映其触点状态）。 1．定时器指令使用说明 （1）定时器号 定时器总数有256个，定时器号范围为（T0-T255）。 五、定时器指令

  39. （2）分辨率与定时时间的计算 S7－200PLC定时器有三种分辨率：1ms、10ms和100ms。 定时器定时时间T的计算 T=PT×S PT ——定时设定值，均用16位有符号整数来表示，最大计数值为32767。 S ——分辨率，单位为ms。

  40. （1）通电延时定时器TON 2．定时器指令

  41. 当IN接通时，定时器位为0，当前值从0开始计时，当前值等于或大于PT端的设定值时，定时器位变为1，梯形图中对应定时器的常开触点闭合，常闭触点断开，当前值仍连续计数到32767。输入端断开，定时器自动复位，当前值被清零，定时器位为0。当IN接通时，定时器位为0，当前值从0开始计时，当前值等于或大于PT端的设定值时，定时器位变为1，梯形图中对应定时器的常开触点闭合，常闭触点断开，当前值仍连续计数到32767。输入端断开，定时器自动复位，当前值被清零，定时器位为0。

  42. （2）断电延时定时器TOF 输入端IN接通时，定时器位变为1，当前值为0。当输入端IN由接通到断开时，定时器开始定时，当前值达到PT端的设定值时，定时器位变为0，常开触点断开，常闭触点闭合，停止计时。

  43. （3）保持型通电延时定时器TONR

  44. 上电或首次扫描时，定时器位为0，当前值保持在掉电前的值。输入端IN接通时，当前值从上次的保持值开始继续计时，当累计当前值等于或大于PT端的设定值时，定时器位变为1，当前值可继续计数到32767。上电或首次扫描时，定时器位为0，当前值保持在掉电前的值。输入端IN接通时，当前值从上次的保持值开始继续计时，当累计当前值等于或大于PT端的设定值时，定时器位变为1，当前值可继续计数到32767。 输入端IN断开时，定时器的当前值保持不变，定时器位不变。 TONR指令只能用复位指令R使定时器的当前值为0，定时器位为0。

  45. 注意： 1）不能把一个定时器号同时用作TOF和TON指令。 2）使用复位指令R对定时器复位后，定时器位为0，定时器当前值为0。 3）TONR指令只能通过复位指令进行复位操作。

  46. 3．定时器的刷新方法 （1）1ms定时器 由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关，即采用中断刷新方式。 （2）10ms定时器 由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。 （3）100ms定时器 在该定时器指令执行时被刷新。

  47. 4．定时器指令的应用 例延时接通断开电路

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