第六章PLC指令系统及编程详解
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PLC编程实例PLC经典练习第六章
PLC编程实例PLC经典练习第六章PLC 编程实例PLC 经典练习第六章第6章 P I D 控制图6-1 PID 控制系统构成c (t)M (t)_e (t)s (t)PID 调节器执行机构受控对象检测元件p (t)Network 1：M001：缺省值传至积分系数寄存器中。
L 0.000000e+000L #T IL #T ST MD150TAK/ RT MD150如积分时间不为0，则积分系数=采样周期/积分时间。
L #T D积分系数=采样周期/积分时间，存放于MD154中。
/ RT MD154= = R JC M001如果积分时间为0，则跳至无积分环节处理。
MODMODRM002： L 0.000000e+000L #K CL MD150X RL MD154= = RJC M002增益不为零则与积分系数相乘，其结果作为实际的积分系数使用，存于MD150 。
增益为0，则跳至M002处执行。
T MD150L #K CX RT MD154增益与微分系数相乘，结果作为实际的微分系数使用，存于MD154 。
JCN M003请求工作方式为0，当前工作方式为1，即自动变为手动判断。
不是则跳转。
S M20.0RMOD SMODM003： MOD R MODMODRITDTDRL 2.764800e+004表示结束了PID 控制。
复位方式输出信号，结束程序处理。
L #OUT/ RT MD142输出值按比例进行转化，结果存入积分累加器MD142中。
MODRJCN M004请求工作方式为1，当前工作方式为0，即手动变为自动判断。
不是则跳转。
L #PVBECNetwork2：MODM001：M004： T #SPL 27648测量值—〉设定值。
L #PVL 1.000000e+000T MD126〉 IJCN M001如果检测值不大于上限值，则跳转。
否则，将其转换比例设定为100%。
JU M002L #PVL 0BEC方式为手动则结束。
PLC课件第6章
3
二、 PLC 软件系统设计方法及步骤
编制 PLC 控制程序的方法很多，主要介绍几种典型的编程方法。 ㈠ 图解法编程 图解法是靠画图进行 PLC 程序设计。常见的主要有梯形图法、 逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 ⑴ 梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制 PLC 程序。这 是一种模仿继电器控制系统的编程方法。这种方法很容易地就可 以把原继电器控制电路移植成 PLC 的梯形图语言。这对于熟悉继 电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。 ⑵ 逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示 PLC 程序 的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的 工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方 法编制的 PLC 控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及 联锁条件明确。 ⑶ 时序流程图法：时序流程图法是首先画出控制系统的时序图 再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框 图写成 PLC 程序。 ⑷ 步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控 制程序，在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控 指令方便地编写控制程序。
2
⑸ 设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是 整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形 图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 ⑹ 将程序输入 PLC 当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令 助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上 编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。 ⑺ 进行软件测试 程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难 免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行 软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整 体调试的周期。 ⑻ 应用系统整体调试 在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系 统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试， 然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试， 然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 ⑼ 编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明 细表、接线图等。
二、 PLC 软件系统设计方法及步骤
编制 PLC 控制程序的方法很多，主要介绍几种典型的编程方法。 ㈠ 图解法编程 图解法是靠画图进行 PLC 程序设计。常见的主要有梯形图法、 逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 ⑴ 梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制 PLC 程序。这 是一种模仿继电器控制系统的编程方法。这种方法很容易地就可 以把原继电器控制电路移植成 PLC 的梯形图语言。这对于熟悉继 电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。 ⑵ 逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示 PLC 程序 的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的 工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方 法编制的 PLC 控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及 联锁条件明确。 ⑶ 时序流程图法：时序流程图法是首先画出控制系统的时序图 再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框 图写成 PLC 程序。 ⑷ 步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控 制程序，在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控 指令方便地编写控制程序。
2
⑸ 设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是 整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形 图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 ⑹ 将程序输入 PLC 当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令 助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上 编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。 ⑺ 进行软件测试 程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难 免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行 软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整 体调试的周期。 ⑻ 应用系统整体调试 在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系 统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试， 然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试， 然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 ⑼ 编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明 细表、接线图等。
PLC第六章 S7系列可编程控制器
1024 /1024
4096 /4096P (413-DP型) MPI接口 SIMEC L2-DP (414-DP型)
MPI接口 SIMEC L2-DP (414-DP型)
网络
—
SINEC L2/L2 DP
SINEC L2/H1 SINEC L2/H1
2DP
CPU412-1
CPU413-1 CPU413-
2DP CPU414-1 CPU414-
2DP
CPU416-1 CPU416-
2DP
用户程序 存储器 （字节）
1K 4K 6K 12K 24K 48K
48K
72K
128K
512K
二进制语句 扫描速度 （ms/k）
1.3 0.8
最大开关量 I/O点
最大1024 字节/1024 字节（可以任意编址） 128 字节/128 字节 最大512 个 最大4 个，每个机架允许8个模块，机架3只允许7个模块 有集成的RS485 接口 有MPI接口 有PROFIBUS-DP网络接口 3个通道高速计数器/ 3个通道最大30 kHz频率计/3个通道脉冲宽度 调制器，最大2.5 kHz；集成的SFB“控制”，PID 控制器
24V DC
85-264V AC
DC输入 DC输出 DC输入 继电器输出
24V DC
85-264V AC
24V DC 24V DC 24V DC
24V DC 24-230V AC
24V DC 24V DC
24V DC 24V DC
输出电流
0.75A 晶体管
2A 继电器
0.75A 晶体管
2A 继电器
CPU224外部电路连接示意图:
第一节 S7可编程控制器的组成及性能
电气控制与PLC应用技术第6章 S7-200 PLC的指令系统与编程(4)
– HSC 高速计数器指令，根据高速计数器特殊存储位的 设置，按照HDEF指令指定的工作模式，控制高速计数 器的工作。
2018/3/6
电气控制与PLC应用技术
3.高速计数器的工作模式 与外部输入端子分配 • 高速计数器的工作模式分为下面4大类：
1）有内部方向控制的的单相加/减计数器（模式0～2） – 有内部方向控制的的单相加/减计数器有一个计数输入 端，没有外部方向控制输入信号。计数方向由内部控 制字节中的方向控制位设置，只能进行单向增计数或 减计数。例HC0的模式0，其计数方向控制位为 SM37.3，该位为1时为加计数，为0时为减计数。 （2）有外部方向控制的单相加/减计数器（模式3～5） – 有外部方向控制的单相加/减计数器有一个计数输入端， 由外部输入信号控制计数方向，只能进行单向增计数 或减计数。如HC1的模式3，I0.7为0时减计数，I0.7为 1时为加计数。 • （3）带加/减计数时钟脉冲输入的双相计数器（模式6～8） 2018/3/6 电气控制与PLC应用技术
（4）高速计数器控制位、当前值、预置值设置及状 态位定义
– 要正确使用高速计数器，除用好两个指令外，还要正 确设置高速计数器的控制字节及当前值与预置值。而 状态位则表明了高速计数器的运行状态，可以作为编 程的参考点。 – 各高速计数器控制字节及其功能见表6-55（P216）所 示。复位及启动输入可以设置其高电平有效还是低电 平有效； – A/B相正交计数器模式中可以设置计数器计数速率是按 外部脉冲速率（1X）,还是按4倍外部脉冲速率（4X）； 可设置在高速计数器运行过程中能否修改计数方向、 当前值和预置值； – 通过各最高位还可控制高速计数器的运行和禁止。
– S7-200PLC系列PLC中规定了6个高速计数器，在程序 中使用时用HCn 来表示高速计数器的地址，n的取值范 围为0～5。 – HCn 还表示高速计数器的当前值，该当前值是一个只 读的32位双字，可使用数据传送指令随时读出计数器 当前值， – 不同的CPU模块中可使用的高速计数器数是不同的， CPU221、CPU222可以使用HC0、HC3、HC4和HC5； CPU224、CPU226可使用HC0～HC5。
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12
梯形图的编程规则：
（1）梯形图的左边为起始母线，右边结束母线省 略不画。梯形图按从左到右、从上到下的顺 序排列，每个线圈为一个逻辑行，最后是线 圈输出，整个图形呈阶梯型。
（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种：
常开（
） 和 常闭（
）。
不同的继电器用不同的寄存器编号表示。梯
形图的每个逻辑行必须是触点与母线相连。 13
转移条件 状态A
转移条件 状态B
转移条件
转移符号
34
35
36
37
38
39
40
41
42
第三节 功能指令
1.比较指令
（1）比较指令
43
44
（2）范围内和范围外指令
45
46
（3）OK 和 Not OK 指令
47
2.数据传送指令
（1）MOVE指令
48
49
(2)交换指令
50
51
功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等 元素组成。适当运用功能图的组成元素，就可得到控 制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系 统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。
32
1．状态
状态是控制系统中一个相对不变的 性质，对应于一个稳定的情形。
编号或代码
（1）工作状态 工作状态是控制系统正常运行时的状态，按系统是否运行
3
功能块图 (FBD)
4
第一节 位操作指令
1、逻辑控制指令 2、定时器、计数器指令
5Байду номын сангаас
1、逻辑控制指令 （1）触点指令与线圈指令
6
7
1、输出线圈：如果有能流通过输出线圈，则输 出位设置为 1。如果没有能流通过输出线圈，则 输出线圈位设置为 0。 2、反向输出线圈：如果有能流通过反向输出线 圈，则输出位设置为 0。如果没有能流通过反向 输出线圈，则输出位设置为 1。
3.移位和循环指令
（1）移位指令
52
53
54
（2）循环指令
55
56
57
字节逻辑运算过程
指令 操作数 地址单元 单元长度〔n字节) 运算前值 运算结果值
IN1
VBO
ANDB
IN2(OUT) AC1
1
01010011 01010011
1
11110001 01010001
IN1
VBO
ORB
IN2(OUT) ACO
A、边沿检测触点指令
18
B、边沿检测线圈指令
19
2、定时器、计数器指令 A.定时器指令
20
21
22
23
24
25
B. 计数器指令
26
27
28
29
30
31
第二节 顺序功能图（SFC）
2.1 功能图及其基本概念
功能图又称功能流程图，它是一种描述顺序控制 系统的图解表示方法，是专为工业顺序控制程序设计 的一种功能说明性语言。它能完整地描述控制系统的 工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统 控制程序的重要工具。
其状态可分为静态和动态两种。 ①静状态是指没有运行的状态 ②动状态是当前正在运行的状态
（2）与状态对应的动作
***
动作
状态下动作的表示 33
2．转移概念
转移是一种条件，当该条件 成立时，称为转移使能。
该转移如果能够使状态发生 转移，则称为触发。
一个转移能够触发必须满足: 状态为动状态及转移使能。
转移条件是指使系统从一个 状态向另一个状态转移的必要条件， 通常用文字、逻辑议程及符号来表 示。
I SB1 I 1.0 SB2 I 1.1 SB3 I 1.2
O
KM1 Q 1.1
KM2 Q 1.2
11
结论：
机器（例如，时间继电器或触发器） 的电路逻辑以前是通过将开关、辅助 接触器或控制接触器连接在一起来实 现，而现在均由 PLC 来处理。 输入 端的控制元件（例如，输入开关或选 择开关）和输出端的电源接触器（例 如，电机接触器、极性换向器或阀） 无法由PLC 替换。
第六章 PLC指令系统及编程
第一节 位操作指令 第二节 顺序功能图 第三节 功能指令
1
STEP 7 为 S7-1200 提供以下标准编 程语言：
● LAD（梯形图逻辑）是一种图形编 程语言。 它使用基于电路图的表示法。
● FBD（功能块图）是基于布尔代数 中使用的图形逻辑符号的编程语言。
2
梯形图 (LAD)
1
01010011 01010011
1
00110110 01110111
IN1
VBO
XORB
IN2(OUT) AC2
1
01010011 01010011
1
11011010 10001001
INVB IN(OUT) VB10
1
01010011 10101100
58
8
9
例：三相异步电动机带电气互锁的正 反转控制
A BC
QS
SB1
FU
KM1
FR
KM2
M 3~
FR
KM2
KM1
SB2
KM1 SB3
KM1
KM2
KM2
10
FR
SB1
KM2
KM1
SB2
KM1 SB3
KM1
KM2
KM2
I/O分配：
SB1I 1.0 SB2 I 1.1 SB3I 1.2 KM1 Q 1.1 KM2 Q 1.2
（4）继电器触点作为输入元素可使用无数次，用线 圈驱动的触点可多次用作输入，既可用常开触 点，又可用常闭触点。
14
任务： 1、三相异步电动机的简单正反
转控制 2、三相异步电动机带有双重互
锁的正反转控制
15
（2）置位和复位指令
A、置位和复位 1 位
16
B、置位和复位位域
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（3）上升沿和下降沿指令
梯形图的编程规则：
（1）梯形图的左边为起始母线，右边结束母线省 略不画。梯形图按从左到右、从上到下的顺 序排列，每个线圈为一个逻辑行，最后是线 圈输出，整个图形呈阶梯型。
（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种：
常开（
） 和 常闭（
）。
不同的继电器用不同的寄存器编号表示。梯
形图的每个逻辑行必须是触点与母线相连。 13
转移条件 状态A
转移条件 状态B
转移条件
转移符号
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第三节 功能指令
1.比较指令
（1）比较指令
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（2）范围内和范围外指令
45
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（3）OK 和 Not OK 指令
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2.数据传送指令
（1）MOVE指令
48
49
(2)交换指令
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51
功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等 元素组成。适当运用功能图的组成元素，就可得到控 制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系 统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。
32
1．状态
状态是控制系统中一个相对不变的 性质，对应于一个稳定的情形。
编号或代码
（1）工作状态 工作状态是控制系统正常运行时的状态，按系统是否运行
3
功能块图 (FBD)
4
第一节 位操作指令
1、逻辑控制指令 2、定时器、计数器指令
5Байду номын сангаас
1、逻辑控制指令 （1）触点指令与线圈指令
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1、输出线圈：如果有能流通过输出线圈，则输 出位设置为 1。如果没有能流通过输出线圈，则 输出线圈位设置为 0。 2、反向输出线圈：如果有能流通过反向输出线 圈，则输出位设置为 0。如果没有能流通过反向 输出线圈，则输出位设置为 1。
3.移位和循环指令
（1）移位指令
52
53
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（2）循环指令
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字节逻辑运算过程
指令 操作数 地址单元 单元长度〔n字节) 运算前值 运算结果值
IN1
VBO
ANDB
IN2(OUT) AC1
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01010011 01010011
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11110001 01010001
IN1
VBO
ORB
IN2(OUT) ACO
A、边沿检测触点指令
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B、边沿检测线圈指令
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2、定时器、计数器指令 A.定时器指令
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B. 计数器指令
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第二节 顺序功能图（SFC）
2.1 功能图及其基本概念
功能图又称功能流程图，它是一种描述顺序控制 系统的图解表示方法，是专为工业顺序控制程序设计 的一种功能说明性语言。它能完整地描述控制系统的 工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统 控制程序的重要工具。
其状态可分为静态和动态两种。 ①静状态是指没有运行的状态 ②动状态是当前正在运行的状态
（2）与状态对应的动作
***
动作
状态下动作的表示 33
2．转移概念
转移是一种条件，当该条件 成立时，称为转移使能。
该转移如果能够使状态发生 转移，则称为触发。
一个转移能够触发必须满足: 状态为动状态及转移使能。
转移条件是指使系统从一个 状态向另一个状态转移的必要条件， 通常用文字、逻辑议程及符号来表 示。
I SB1 I 1.0 SB2 I 1.1 SB3 I 1.2
O
KM1 Q 1.1
KM2 Q 1.2
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结论：
机器（例如，时间继电器或触发器） 的电路逻辑以前是通过将开关、辅助 接触器或控制接触器连接在一起来实 现，而现在均由 PLC 来处理。 输入 端的控制元件（例如，输入开关或选 择开关）和输出端的电源接触器（例 如，电机接触器、极性换向器或阀） 无法由PLC 替换。
第六章 PLC指令系统及编程
第一节 位操作指令 第二节 顺序功能图 第三节 功能指令
1
STEP 7 为 S7-1200 提供以下标准编 程语言：
● LAD（梯形图逻辑）是一种图形编 程语言。 它使用基于电路图的表示法。
● FBD（功能块图）是基于布尔代数 中使用的图形逻辑符号的编程语言。
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梯形图 (LAD)
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01010011 01010011
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00110110 01110111
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VBO
XORB
IN2(OUT) AC2
1
01010011 01010011
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11011010 10001001
INVB IN(OUT) VB10
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01010011 10101100
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例：三相异步电动机带电气互锁的正 反转控制
A BC
QS
SB1
FU
KM1
FR
KM2
M 3~
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KM1
SB2
KM1 SB3
KM1
KM2
KM2
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KM2
KM1
SB2
KM1 SB3
KM1
KM2
KM2
I/O分配：
SB1I 1.0 SB2 I 1.1 SB3I 1.2 KM1 Q 1.1 KM2 Q 1.2
（4）继电器触点作为输入元素可使用无数次，用线 圈驱动的触点可多次用作输入，既可用常开触 点，又可用常闭触点。
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任务： 1、三相异步电动机的简单正反
转控制 2、三相异步电动机带有双重互
锁的正反转控制
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（2）置位和复位指令
A、置位和复位 1 位
16
B、置位和复位位域
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（3）上升沿和下降沿指令