可編程控制器原理及應用自動化2009年8月1可編程控制器原理及應用第5講

講解內容：4可編程序控制器的指令系統

PLC的基本位邏輯關系語句指令（9個）學習說明：本講是學習PLC的指令系統。重點掌握：PLC的基本位邏輯關系語句指令（9個：符號、梯形圖程序繪法、工作原理，時序圖

）23可編程序控制器的指令系統

組成：基本邏輯關系語句指令、特殊輸出類指令、程序控制類指令和應用指令。

特點：（1）PLC以邏輯關系語句指令為基本語句指令。（2）基本語句指令以繼電器開關電路為背景（見實例）。（3）邏輯關系語句指令建立的是“軟件”邏輯電路。（4）不含有執行該邏輯運算的全部輸入變量。（所缺的輸入變量只有把指令放到程序中才能解決）（5）其他類指令的執行都是以某種邏輯關系的運算結果為啟動條件的。3位操作類指令西門子S7-2009個1.邏輯取（裝載）指令LD/LDN2.觸點串聯指令A/AN3.觸點并聯指令O/ON4.即時輸出——安置繼電器線圈指令=5.電路塊的串聯指令ALD6.電路塊的并聯指令OLD7.置位/復位指令S/R

8.脈沖生成指令（邊沿觸發指令）EU/ED9.邏輯堆棧的操作PLC的基本邏輯關系語句指令

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設立輸入邏輯變量——安置觸點開關指令

LD（load）：常開觸點邏輯運算的開始。

LDN（loadnot）：常閉觸點邏輯運算的開始

=（OUT）：線圈驅動指令。一、邏輯取（裝載）及線圈驅動指令5PLC輸入輸出指令動畫演示6

與邏輯關系一一串聯觸點開關指令

A(And)：與操作，表示串聯連接單個常開觸點。

AN(Andnot)：與非操作，表示串聯連接單個常閉觸點。二、觸點串聯指令A/AN指令7

或邏輯關系——并聯觸點開關指令

O：或操作，表示并聯連接一個常開觸點。

ON：或非操作，表示并聯連接一個常閉觸點。

網絡1LDI0.0OI0.1ONM0.0=Q0.0網絡2LDNQ0.0AI0.2OM0.1ANI0.3OM0.2=M0.1三、觸點并聯指令：O（Or）/ON（Ornot）81輸出(=)2立即輸出(=I)只能用于輸出量(Q)，執行該指令時，將棧頂值立即寫入指定的物理輸出位和對應的輸出映像寄存器。四、即時輸出——安置繼電器線圈指令9設計舉例(補充）例1電動機的起、保、停控制。按起動按鈕SBl電動機起動，運轉并保持；按停車按鈕SB2電動機停止；過載時熱繼電器FR動作電動機停止。按上述工作要求：(1)設計繪出電機控制主回路；(2)分配I/O通道，設計繪出PLC輸入輸出接口控制接線；(3)編制梯形圖程序并轉換成語句表。10解：

1．電機控制主回路2.PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配

西門子S7-200PLC+24V1MI0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0SB2SB1L1GNDN1L220VAC+24VQ0.0Q0.1Q0.2KM1FR113．梯形圖程序語句表Q0.0I0.0Q0.0I0.2I0.1網絡1電動機的起、保、停控制網絡1電動機的起、保、停控制LDI0.0OQ0.0ANI0.1ANI0.2=Q0.012例2：應用前四個基本指令設計直接起動停車控制（繼電—接觸器控制與PLC控制對比）繼電器控制電路圖I/O分配：I0.0：停車I0.1：起動Q0.1：KMPLC梯形圖LDI0.1OQ0.0AI0.0=Q0.0起動優先停止優先Q0.0I0.0Q0.0Q0.0I0.1Q0.0PLC接線圖語句表主電路131.I/O分配決定PLC的端子接線圖2.PLC的端子接線方式又決定編程語言I/O分配：I0.0：停車I0.1：起動Q0.1：KMQ0.0I0.0Q0.0I0.1注意14邏輯塊與關系一一觸點組串聯指令

ALD：塊“與”操作，串聯連接多個并聯電路組成的電路塊。

五、電路塊的串聯指令ALD15OLDOLDLDI0.0AI0.1LDI0.2AI0.3LDNI0.4AI0.5=Q0.0OLDOLD

邏輯塊或關系一一觸點組并聯指令

OLD：塊“或”操作，并聯連接多個串聯電路組成的電路塊。六、電路塊的并聯指令OLD16例3根據如圖所示梯形圖，寫出對應的語句表LDI0.0OI0.1LDI0.2AI0.3LDI0.4ANI0.5OLDOI0.6ALDONI0.7=Q0.0梯形圖語句表17七、置位/復位指令S/R置位輸出和復位輸出指令置位指令S：置“1”并保持。與OUT指令不同的是，該指令自鎖（斷電保持），即當輸入條件由1又變為0時，仍保持為1。復位指令R：

清“0”并保持。與OUT指令不同的是：輸入為1，輸出為0，并且“0”自鎖（斷電保持），即當輸入條件由1又變為0時，仍保持為0。S/R指令格式STLLADSS-bit,NS-bit─()NRS-bit,NR-bit─()N操作數N為：VB,IB,QB,MB,SMB,SB,LB,AC,常量,*VD,*AC,*LD。取值范圍為：0～255。數據類型為：字節。操作數S-bit為：I,Q,M,SM,T,C,V,S,L。數據類型為：布爾。18網絡1LDI0.0SQ0.0,1

網絡4LDI0.1RQ0.0,1……圖S7-200PLCS/R指令19例3圖所示的置位、復位指令應用舉例及時序分析=、S、R指令比較。S/R指令的時序圖a）梯形圖b）語句表c）時序圖圖=、S、R指令比較20置位輸出和復位輸出指令演示21八、脈沖生成指令EU/EDEU指令：在EU指令前的邏輯運算結果有一個上升沿時（由OFF→ON）產生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，驅動后面的輸出線圈。ED指令：在ED指令前有一個下降沿時產生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，驅動其后線圈。表EU/ED指令格式STLLAD操作數EU（EdgeUp）─|P|─無ED（EdgeDown）─|N|─無22例4EU/ED指令的使用網絡1LDI0.0//裝入常開觸點EU//正跳變=M0.0//輸出網絡2LDM0.0//裝入SQ0.0,1//輸出置位網絡3LDI0.1//裝入ED//負跳變=M0.1//輸出網絡4LDM0.1//裝入RQ0.0,1//輸出復位23指令使用說明EU、ED指令只在輸入信號變化時有效，其輸出信號的脈沖寬度為一個機器掃描周期。對開機時就為接通狀態的輸入條件，EU指令不執行。EU、ED指令無操作數。圖EU/ED指令時序分析24九、邏輯堆棧的操作S7-200系列采用模擬棧的結構，用于保存邏輯運算結果及斷點的地址，稱為邏輯堆棧。S7-200系列PLC中有一個9層的堆棧。在此討論斷點保護功能的堆棧操作。指令的功能堆棧操作指令用于處理線路的分支點。在編制控制程序時，經常遇到多個分支電路同時受一個或一組觸點控制的情況如圖6-18所示，若采用前述指令不容易編寫程序，用堆棧操作指令則可方便的將圖6-19所示梯形圖轉換為語句表。LPS（入棧）指令：LPS指令把棧頂值復制后壓入堆棧，棧中原來數據依次下移一層，棧底值壓出丟失。LRD（讀棧）指令：LRD指令把邏輯堆棧第二層的值復制到棧頂，2-9層數據不變，堆棧沒有壓入和彈出。但原棧頂的值丟失。LPP（出棧）指令：LPP指令把堆棧彈出一級，原第二級的值變為新的棧頂值，原棧頂數據從棧內丟失。25LPS、LRD、LPP指令的操作過程如圖所示。圖中Iv.x為存儲在棧區的斷點的地址。前后前后前后圖堆棧操作過程示意圖26指令格式邏輯堆棧指令可以嵌套使用，最多為9層。為保證程序地址指針不發生錯誤，入棧指令LPS和出棧指令LPP必須成對使用，最后一次讀棧操作應使用出棧指令LPP。堆棧指令沒有操作數。LDI0.0//裝載常開觸點LPS//壓入堆棧LDI0.1//裝載常開觸點OI0.2//或常開觸點ALD//塊與操作=Q0.0//輸出線圈LRD//讀棧LDI0.3//裝載常開觸點OI0.4//或常開觸點ALD//塊與操作=Q0.1//輸出線圈LPP//出棧AI0.5//與常開觸點=Q0.2//輸出線圈圖堆棧指令的使用27

圖a、圖b分別為使用一層棧和使用多層棧的例子。

每一條LPS指令必須有-條對應的LPP指令。中間的支路都使用LRD指令。處理最后一條支路時，必須使用LPP指令。一個獨立電路塊中，用入棧指令同時保存在堆棧中的運算結果不能超過8個。

圖b中第一條LPS指令將A點的運算結果保存到堆棧的第1層；

第二條LPS指令將B點的運算結果保存到堆棧的第2層，A點的運算結果被“壓”到堆棧的第3層；第一條LPP指令將堆棧第2層B點的運算結果上移到棧頂，第3層中A點的運算結果上移到堆棧的第2層。圖a堆棧指令的使用AB圖b雙重堆棧28基本位邏輯指令應用舉例一.起動、保持、停止電路圖外部接線圖和梯形圖圖時序分析圖圖S/R指令實現的起、保、停電路小結：（1）每一個傳感器或開關輸入對應一個PLC確定的輸入點，每一個負載PLC一個確定的輸出點。（2）為了使梯形圖和繼電器接觸器控制的電路圖中的觸點的類型相同，外部按鈕一般用常開按鈕。29二.互鎖電路(比如電機正反轉控制）LDI0.0OM0.0ANM0.1=M0.0LDI0.1OM0.1ANM0.0=M0.1LDM0.0=Q0.0LDM0.1=Q0.1圖互鎖電路輸入信號I0.0和輸入信號I0.1不可同時接通：若I0.0先接通，M0.0自保持，使Q0.0有輸出，同時M0.0的常閉接點斷開，即使I0.1再接通，也不能使M0.1動作，故Q0.1無輸出。若I0.1先接通，則情形與前述相反。因此在控制環節中，該電路可實現信號互鎖。30三.比較電路LDI0.0=M0.0LDI0.1=M0.1LDM0.0AM0.1=Q0.0LDNM0.0ANM0.1=Q0.1LDNM0.0AM0.1=Q0.2LDM0.0ANM0.1=Q0.3圖比較電路該電路按預先設定的輸出要求，根據對兩個輸入信號I0.0、I0.1的比較，決定某一輸出：Q0.0-Q0.3依次輸出。①若I0.0、I0.1同時接通，Q0.0有輸出；②I0.0、I0.1均不接通，Q0.1有輸出；③若I0.0不接通。I0.1接通，則Q0.2有輸出；④若I0.0接通，I0.1不接通，則Q0.3有輸出。31四.微分脈沖電路LDI0.0ANM0.1=M0.0LDI0.0=M0.1LDM0.0=Q0.0圖上升沿微分脈沖電路1.上升沿微分脈沖電路PLC是以循環掃描方式工作的，PLC第一次掃描時，輸入I0.0由OFF→ON時，M0.0、M0.1線圈接通，Q0.0線圈接通。在第一個掃描周期中，在第一行的M0.1的常閉接點保持接通，因為掃描該行時，M0.1線圈的狀態為斷開。在一個掃描周期其狀態只刷新一次。等到PLC第二次掃描時，M0.1的線圈為接通狀態，其對應的M0.1常閉接點斷開，M0.0線圈斷開，Q0.0線圈斷開，所以Q0.0接通時間為一個掃描周期。32四.微分脈沖電路2.下降沿微分脈沖電路PLC第一次掃描時，輸入I0.0由ON→OFF時，M0.0接通一個掃描周期，Q0.0輸出一個脈沖。LDNI0.0ANM0.1=M0.0LDNI0.0=M0.1LDM0.0=Q0.0圖下降沿微分脈沖電路33五.分頻電路*LDI0.0EU=M0.0LDM0.0AQ0.0=M0.1LDM0.0OQ0.0ANM0.1=Q0.0圖分頻電路將脈沖信號加到I0.0端，在第一個脈沖的上升沿到來時，M0.0產生一個掃描周期的單脈沖，使M0.0的常開觸點閉合，由于Q0.0的常開觸點斷開，M0.1線圈斷開，其常閉觸點M0.1閉合，Q0.0的線圈接通并自保持；第二個脈沖上升沿到來時，M0.0又產生一個掃描周期的單脈沖，M0.0的常開觸點又接通一個掃描周期，此時Q0.0的常開觸點閉合，M0.1線圈通電，其常閉觸點M0.1斷開，Q0.0線圈斷開；直至第三個脈沖到來時，M0.0又產生一個掃描周期的單脈沖，使M0.0的常開觸點閉合，由于Q0.0的常開觸點斷開，M0.1線圈斷開，其常閉觸點M0.1閉合，Q0.0的線圈又接通并自保持。以后循環往復，不斷重復上過程。由圖可見，輸出信號Q0.0是輸入信號I0.0的二