为Y、M、S。而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。这两条指令是1~3个程序步。用RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存、变址寄存器的内容清零。
8.脉冲输出指令PLS、PLF
PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出,而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出,这两条指令都是2程序步,它们的目标元件是Y和M,但特殊辅助继电器不能作目标元件。使用PLS指令,元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作(置1)。而使用PLF指令,元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。
使用这两条指令时,要特别注意目标元件。例如,在驱动输入接通时,PLC由运行到停机到运行,此时PLS M0动作,但PLS M600(断电时,电池后备的辅助继电器)不动作。这是因为M600是特殊保持继电器,即使在断电停机时其动作也能保持。
9.空操作指令NOP
NOP指令是一条无动作、无目标元件的1程序步指令。空操作指令使该步序作空操作。用NOP指令替代已写入指令,可以改变电路。在程序中加入NOP指令,在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。
10.程序结束指令END
END是一条无目标元件的1程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理,若在程序最后写入END指令,则END以后的程序就不再执行,直接进行输出处理。在程序调试过程中,按段插入END指令,可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段,在确认处于前面电路块的动作正确无误之后,依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时,也刷新监视时钟。 四、可编程控制器的编程八个步骤
(一)决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时,最重要的一环是决定系统所需的输入及输出,这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。
输入及输出要求:
(1)第一步是设定系统输入及输出数目,可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。 (2)第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。 (二)将输入及输出器件编号
每一输入和输出,包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号,不能混用。 (三)画出梯形图。
根据控制系统的动作要求,画出梯形图。 梯形图设计规则
(1)触点应画在水平线上,不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。
(2)不包含触点的分支应放在垂直方向,不可放在水平位置,以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。
(3)在有几个串联回路相并联时,应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排,所编制的程
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序简洁明了,语句较少。
(4)不能将触点画在线圈的右边,只能在触点的右边接线圈。 (四)将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码,当完成梯形图以后,下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置,控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。
(五)在编程方式下用键盘输入程序。 (六)编程及设计控制程序。 (七)测试控制程序的错误并修改。 (八)保存完整的控制程序。
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第二节 西门子S7-200系列可编程控制器的使用
一、PLC的工作原理
PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC在输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入。随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。
PLC在程序执行阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段:当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出,驱动相应输出设备工作。 二、PLC的程序编制
1.编程元件
PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件,它们可提供规定个数的动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。
PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似,也有“线圈”与“触点”,但它们不是“硬”继电器,而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时,则表示相应继电器线圈得电,其动合触点闭合,动断触点断开。所以,内部的这些继电器称之为“软”继电器。
S7-200系列CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示 元件名称 输入寄存器 输出寄存器 位存储器 符号 I Q M 256(T0~定时器 t255) 编号范围 I0.1~I1.5共14点 Q0.0~Q1.1共10点 M0.0~M31.7 T0,T64 T1~T4,T65~T68 T5~T31,T69~T95 T32,T96 T33~T36,T97~T100 T37~T63,T101~T255 计数器 C C0~C255 13
功 能 说 明 接受外部输入设备的信号 输出程序执行结果并驱动外部设备 在程序内部使用,不能提供外部输出 保持型通电延时1ms 保持型通电延时10ms 保持型通电延时100ms ON/OFF延时,1ms ON/OFF延时,10ms ON/OFF延时,100ms 加法计数器,触点在程序内部使用 高速计数器 顺控继电器 变量存储器 局部存储器 特殊存储器 累加寄存器 2.编程语言
HC S V L SM AC HC0~HC5 S0.0~S31.7 VB0.0~VB5119.7 LB0.0~LB63.7 SM0.0~SM549.7 AC0~AC3 用来累计比CPU扫描速率更快的事件 提供控制程序的逻辑分段 数据处理用的数值存储元件 使用临时的寄存器,作为暂时存储器 CPU与用户之间交换信息 接受外部信号 用来存放计算的中间值 特殊存储器 SM(只读) SM0.0~SM29.7 所谓程序编制,就是用户根据控制对象的要求,利用PLC厂家提供的程序编制语言,将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言,且两者常常联合使用。
(1)梯形图(语言)
梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号,根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形,直观易懂。
梯形图中常用 和 图形符号分别表示PLC编程元件的动合和动断触点; 用 ( ) 表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数字加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络,用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号,允许以网络为单位给梯形图加注释。
(2)指令语句表
指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言,它类似于计算机的汇编语言,但比汇编语言易懂易学,若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序号、指令语句和作用器件编号三部分组成。
下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法:
KM 步序 指令语 器件号
I0.1 Q0.0 I0.0 SS ST I.0 0 LD I0.0
KM Q0.0 1 O Q0.0 2 AN I0.1 3 = Q0.0 4 END
(1)继电接触控制线路图 (2)梯形图
三、S7-200可编程控制器的基本指令简介 助记符 LD LDN A AN 节点命令 N N N N 功能说明 装载(开始的常开触点) 取反后装载(开始的常闭触点) 与(串联的常开触点) 取反后与(串联的常闭触点) 14
O ON EU ED = S R SHRB SRB SLB RRB RLB TON TOF CTU CTD END STOP JMP ALD OLD 1.标准触点指令
N N N S_BIT,N S_BIT,N DATA,S_BIT,N OUT,N OUT,N OUT,N OUT,N Txxx,TP Txxx,TP Cxxx,PV Cxxx,PV N 或(并联的常开触点) 取反后或(并联的常闭触点) 上升沿检测 下降沿检测 赋值 置位一个区域 复位一个区域 移位寄存器 字节右移N位 字节左移N位 字节循环右移N位 字节循环左移N位 通电延时定时器 断电延时定时器 加计数器 减计数器 程序的条件结束 切换到STOP模式 跳到指定的标号 电路块串联 电路块并联 LD动合触点指令,表示一个与输入母线相连的动合触点指令,即动合触点逻辑运算起始。 LDN动断触点指令,表示一个与输入母线相连的动断触点指令,即动断触点逻辑运算起始。 A 与动合触点指令,用于单个动合触点与其左方接点的串联。 AX 与非动断触点指令,用于单个动断触点与其左方接点的串联。 O 或动合触点指令,用于单个动合触点与其上方接点的并联。 ON 或非动断触点指令,用于单个动断触点与其上方接点的并联。
LD、LDN、A、AN、O、ON触点指令中变量的数据类型为布尔(BOOL)型。LD、LDN两条指令用于将接点接到母线上,A、AN、O、ON指令均可多次重复使用,但当需要对两个以上接点串联连接电路块的并联连接时,要用后述的OLD指令。
2.串联电路块的并联连接指令OLD
两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时,分支开始用LD、LDN指令,分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令,而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。
3.并联电路的串联连接指令ALD
两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块,分支电路并联电路块与前面电路串联连接时,使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令,并联电路结束后,使用ALD指令与前面电路
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