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1、电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 1S7-300 PLCLNIST第第5章章S7-300的指令系统及编程的指令系统及编程 STEP 7是与西门子公司SIMATIC S7系列PLC相配套的支持用户开发应用程序的软件包，在STEP 7中，S7系列PLC常用的编程语言有：LAD（梯形图）、STL（语句表）、FBD（功能块图）等。只有当编程语言选择为LAD时，在编程环境中，选择主菜单的Insert项的Program Elements，则编辑环境的左面出现了指令树窗口，右面出现了用户程序窗口，在指令树窗口中涵盖了S7-300的所有常用梯形图指令，用户可以采用双击或拖拽的方式应用到用户程序的需
2、要处，即用户可以利用指令树窗口的指令在用户程序窗口中绘制所需的梯形图程序。如图5-1所示。其他两种常用的编程语言不提供指令帮助。图图5-1 5-1 S7-300PLC的的STEP7STEP7编程环境界面编程环境界面电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 2S7-300 PLCLNIST5.1 指令及其结构指令及其结构 指令是程序的最小独立单元，用户程序是由若干条顺序排列的指令构成的。对应语句表和梯形图两种编程语言，指令也有语句表指令和梯形图指令之分。它们表达形式不同，但表示的内容是相同或类似的。5.1.1 指令的组成指令的组成 1.语句表指令（语句表指令（STL）一条指令由一个操作码和一
3、个操作数组成，操作数由标识符和参数组成。例如：A I 1.0 该指令是一条位逻辑操作指令，其中：“A”是操作码，它表示执行“与”操作；“I 1.0”是操作数。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 3S7-300 PLCLNIST 2.梯形图指令（梯形图指令（LAD）梯形图指令用图形元素表示PLC要完成操作。如：该指令中：()可认为是操作码，表示一个二进制赋值操作。M1.1是操作数，表示赋值的对象。5.1.2 操作数操作数 一般情况下，指令的操作数位于PLC的存储器中,此时操作数有操作数标识符和参数组成。如图5-2所示。图图5-2 5-2 指令结构及操作数组成指令结构及操作数组成电器控制
4、与PLC技术应用 配套课件 page 4S7-300 PLCLNIST 5.2 位逻辑指令位逻辑指令 位逻辑指令主要包括：位逻辑运算指令、位操作指令和位测试指令,梯形图形式如图5-2所示。图图 5-2 5-2 位逻辑指令的梯形图形式简介位逻辑指令的梯形图形式简介电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 5S7-300 PLCLNIST5.2.1 位逻辑运算指令位逻辑运算指令 位逻辑运算指令是“与”（A）、“与非”（AN）、“或”（O）、“或非”（ON）、“异或”（X）、“异或非”（XN）指令及其组合，它对“0”或“1”这些布尔操作数进行扫描。1.“与与”和和“与非与非”(A，AN)指令指令
5、 逻辑“与”在梯形图里是用串联的触点回路表示的，被扫描的操作数标在触点上方。如果串联回路里的所有触点皆闭合，该回路就通“电”了。2.“或或”（O）和）和“或非或非”(ON)指令指令 “或”逻辑在梯形图里是用并联回路表示的，被扫描的操作数标在触点上方,表示选择逻辑。在图5-5中，只要有一条支路导通，输出Q4.1的信号状态就为“1”。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 6S7-300 PLCLNIST5.2.2 位操作指令位操作指令 1.输出指令输出指令 逻辑串输出指令又称为赋值操作指令，该操作把状态操作字中的逻辑操作结果位（RLO）的值赋给指定的操作数（位地址）。输出指令格式如表5-1
6、所示。LAD指令STL指令功 能操作数类型存储区=逻辑串赋值输出BOOL(位)Q、M、D、L=A 中间结果赋值输出，不能作为逻辑串的结尾BOOL(位)表表5-15-1输出指令输出指令 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 7S7-300 PLCLNIST例例5-1 用“与”、“或”、“输出”、指令编写电机单方向连续运转的控制程序。注意：在PLC控制方式中，启动按钮一般选择常开按钮；停止按钮可以选择常开按钮形式，也可以选择常闭按钮形式；但热继电器主要用于保护电机的过载，只有常闭触点一种形式。其梯形图（LAD）及语句表（STL）控制程序如图5-4所示。如果将停止按钮选择为常闭触点形式，则图
7、5-5的控制线路将如图5-6所示。图图5-45-4三相异步电动机的单向运转方法三相异步电动机的单向运转方法1 1图图5-5 5-5 三相异步电动机的单向运转方法三相异步电动机的单向运转方法2 2电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 8S7-300 PLCLNIST2.嵌套表达式和先嵌套表达式和先“与与”后后“或或”当控制逻辑串是串并联的复杂组合时，先“与”后“或”。当想先“或”后“与”时，在用语句表编写程序时要将“或”用小括号括起来。图图6 6先串后并的程序结构先串后并的程序结构图图7 7先并后串的程序结构先并后串的程序结构图图6 6先串后并先串后并图图7 7先并后串先并后串电器控制与
8、PLC技术应用 配套课件 page 9S7-300 PLCLNIST3.置位置位/复位指令复位指令 当置位指令和复位指令同时出现时，因为下图中复位指令在后，按照扫描的结果，最终执行的是复位指令，即“谁在后，谁优先”。如果将上面的独立的置位/复位线圈指令汇总在一起用功能框表示，就构成了触发器4.4.触发器触发器电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 10S7-300 PLCLNIST5.对对RLO的直接操作指令的直接操作指令 这一类指令直接对逻辑操作结果RLO进行操作，改变状态字中RLO位的状态。有关内容见表5-2。LAD指令STL指令功能说明|NOT|NOT取反RLO在逻辑串中，对当前的
9、RLO取反SET置位RLO把RLO无条件置1并结束逻辑串；使STA置1，OR、FC清0CLR复位RLO把RLO无条件清0并结束逻辑串；使STA、OR、FC清0(SAVE)SAVE保存RLO把RLO存入状态字的BR位，该指令不影响其他状态位表表5-2 5-2 对对RLORLO的直接操作指令的直接操作指令电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 11S7-300 PLCLNIST5.2.3 跳变沿检测指令跳变沿检测指令当信号状态发生变化时就产生跳变沿。指令格式见表5-3。对RLO跳变沿检测的指令LAD指令STL指令功 能存储区FP RLO正跳沿检测，位地址用于存放需要检测的RLO的上一扫描周期
10、值，当RLO值由0变化到1时，输出接通一个扫描周期。Q、M、DFN RLO负跳沿检测，当RLO值由1变化到0时，输出接通一个扫描周期。对触点跳变沿检测的指令RS触发器SR触发器功 能存储区位地址1：被检测的触点地址位地址2：存储被检测触点上一个扫描周期的状态Q：单稳输出（只接通一个扫描周期）Q、M、D、I（I对位地址2非法）表表5-3 5-3 跳变沿检测指令跳变沿检测指令电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 12S7-300 PLCLNIST例例5-2：用单按钮来完成电机的起停控制。即奇次按下为起动；偶次按下为停止。输入I0.0起停按钮中间位存储M0.0存储I0.0上一周期状态输出Q4
11、.0 电机接触器线圈M1.0I0.0上升沿检测M1.1I0.0偶次上升沿检测表单按钮起停控制地址分配表表单按钮起停控制地址分配表 单按钮起停程序及时序图单按钮起停程序及时序图电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 13S7-300 PLCLNIST5.3 定时器与计数器指令定时器与计数器指令5.3.1定时器指令（定时器指令（Timers）S7中的定时器与时间继电器的工作特点相似，对定时器同样要设置定时时间，也要启动定时器。除此之外，定时器还增加了一些功能，如随时复位定时器、随时重置定时时间、查看当前剩余定时时间等。1.定时器的组成定时器的组成 每个定时器为2 B，称为定时字。在S7-30
12、0中，最多允许使用256个定时器，即T0 T255。1510000100100111870721三位BCD码范围（0999）)时基1s无关：当定时器起动时这两位被忽略电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 14S7-300 PLCLNIST2 2、定时器的启动与运行定时器的启动与运行S7中的定时器不仅功能强，而且类型多。下图给出了为定时作业如何正确选择定时器的示意图。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 15S7-300 PLCLNIST3、定时器梯形图方块指令定时器梯形图方块指令2、延时脉冲定时器 1、脉冲定时器3.接通延时定时器4、带保持的接通延时定时器4 4、定时器线圈指令
13、、定时器线圈指令 S7-300的五种定时器除了具有方框图指令格式外，还具有线圈指令格式 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 16S7-300 PLCLNIST例例5-3 某锅炉的鼓风机和引风机的控制要求如下：1.按下启动按钮SB2，引风机立即启动，鼓风机比引风机晚10s启动。2.按下停止按钮SB1，鼓风机立即停止，引风机比 鼓风机晚12s停机。系统编程元件地址分配及控制时序如图所示。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 17S7-300 PLCLNIST图图5-85-8鼓风机和引风机系统控制程序鼓风机和引风机系统控制程序根据控制时序，可选用五种定时器及其组合完成控制，图5-8
14、给出了两种参考控制方案。其中图5-8采用了接通定时器（SD）和扩展脉冲定时器（SE）来完成控制，且采用线圈指令格式 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 18S7-300 PLCLNIST5.3.2 时钟存储器（时钟存储器（Clock Memory）在S7系列PLC的CPU的位存储器M中,可以任意指定一个字节，如MB200，作为时钟脉冲存储器，当CPU运行时，MB200的各个位能周期性地产生不同频率（或周期）的方波脉冲。5.3.3 计数器指令（计数器指令（Counter）1、计数器组成、计数器组成 在CPU中保留一块存储区作为计数器计数值存储区，每个计数器占用两个字节。2、计数器指令的
15、功能框表示形式、计数器指令的功能框表示形式加计数器 减计数器 可加/减计数器 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 19S7-300 PLCLNIST3、计数器线圈指令计数器线圈指令LAD指令STL指令功 能L C#.S C no.该指令为计数器置初始值。当RLO有上升沿时，将预置值十进制数（格式为C#.）装入累加器1中作为计数器的当前值。CU Cno.加计数，程序运行时RLO没有一个上升沿时，计数值加1，若达上限999时，停止加计数。CD C no.减计数，程序运行时RLO没有一个上升沿时，计数值减1，若达下限0时，则停止减计数。FR C no.允许计数器再启动，若RLO为1，则初始
16、值再次装入从新计数。4 4、计数器应用计数器应用 (1).比较指令(Comparator)(Comparator)共有六种比较逻辑关系：等于（）、不等于（）、大于()、小于()、大于等于()、小于等于()。若比较结果为真，则RLO 为1，否则为0。(2).计数器与比较指令配合应用电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 20S7-300 PLCLNIST5.3.4定时器与计数器的配合使用定时器与计数器的配合使用 在S7-300中，一个定时器的最大定时时间为2h 46 min 30s，当定时时间大于此值时，可采用如下两种方案：1、采用定时器与定时器（S-ODT）配合使用,此 时最终定时时间为
17、多个定时时间之和。如图所示Q4.0在按下启动按钮（I0.0）25s后接通。2、采用定时器与计数器配合使用，此时最终定时时间为多 个设定时间之积。定时器级联的扩展方式定时器级联的扩展方式电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 21S7-300 PLCLNIST5.4 数据处理功能指令数据处理功能指令 此类指令主要涉及对数据的非数值运算操作，它主要包括装入和传送指令、装换指令、比较指令。5.4.1装入和传送指令（装入和传送指令（MOV）装入(L)和传送(T)指令可以在存储区之间或存储区与过程输入、输出之间交换数据。1.对累加器1的装入和传送指令 2.读取或传送状态字 3.装入时间值或计数值
18、4.地址寄存器装入和传送 5、梯形图方块传送指令电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 22S7-300 PLCLNIST5.4.2 转换指令（转换指令（Converter）转换指令是将累加器1中的数据进行数据类型转换，转换的结果仍存放在累加器1中。STEP 7能够实现的转换转换操作有：BCD码与整数及长整数之间的；实数与长整数之间的转换；数的取反、取负操作 1.BCD码与整数的转换 2实数与长整数的转换 3数的取反取负 对累加器1中的数求反码，就是逐位取反，对累 加器1中的数求补码，求补码只有对整数或长整数才 有意义；实数取反，就是将符号位取反。4.用梯形图表示转换指令 在梯形图中，所
19、有的转换指令都有对应的功能 框表示 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 23S7-300 PLCLNIST5.5 运算指令运算指令5.5.1算术运算指令算术运算指令 算术运算指令主要是加、减、乘、除四则运算和一些基本的数学函数运算。累加器2 （+、-、*、/）累加器1 =（赋值）累加器1 1.整数算术运算整数算术运算（Integer function）整数运算指令包含整数和长整数运算指令 2.实数算术运算实数算术运算(Floating-point fct)实数算术运算指令介绍见表5-31，参与运算的所有数据必须均为实数格式，否则需做必要的转换 电器控制与PLC技术应用 配套课件 pa
20、ge 24S7-300 PLCLNIST5.5.2字逻辑运算指令（字逻辑运算指令（Word Logic）字逻辑运算指令是将两个字（数据长度为16位和32位）逐位进行逻辑运算，参与字逻辑运算的两个字，一个是在累加器1中，另一个可以在累加器2中，或者是立即数（常数）。字逻辑运算的结果存放在累加器1低字节中，双字逻辑运算的结果存放在累加器1中，累加器2的内容保持不变。字逻辑运算结果将影响状态字的下列标志位：字逻辑运算结果将影响状态字的下列标志位：p CC1，如果逻辑运算的结果为0，CC1被复位至0；如果逻辑运算的结果为非0，CC1被置位至1；p CC0，在任何情况下，被复位至0；p OV，在任何情况
21、下，被复位至0。5.5.3数据运算指令应用数据运算指令应用 电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 25S7-300 PLCLNIST5.6移位指令移位指令5.6.1移位指令移位指令(Shift/Rotate)介绍介绍 所有的移位指令均是在累加器1内完成，要想完成对某操作数的移位，需要先将其装入累加器1中;1无符号数移位指令无符号数移位指令（1）一个无符号数右移3位的指令及过程如图所示。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 26S7-300 PLCLNIST2.有符号数移位指令 一个有符号数右移3位的指令及过程如下图所示。3.循环移位指令一个无符号双字的循环右移指令及过程如下图所
22、示。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 27S7-300 PLCLNIST5.6.2 移位指令应用（编辑步进架）移位指令应用（编辑步进架）设计状态流程图的方法：首先将全部控制过程分解为若干个独立的控制功能步（顺序段），确定每步的启动条件和转换条件。每个独立的步分别用方框表示，根据动作顺序用箭头将各个方框连接起来，在相邻的两步之间用短横线表示转换条件。在每步的右边画上要执行的控制程序。如图所示：电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 28S7-300 PLCLNIST5.7累加器操作和地址寄存器指令累加器操作和地址寄存器指令1.累加器操作指令累加器操作指令 在S7-300 PLC
23、中，有两个累加器，分别为累加器1（ACC1）和累加器2（ACC2）,所有的数据处理及运算等运算都在两个累加器里完成，是PLC的运算器。指 令说 明TAK累加器1和累加器2的内容互换PUSH把累加器1的内容移入累加器2，累加器2原内容被丢掉POP把累加器2的内容移入累加器1，累加器1原内容被丢掉INC把累加器1低字的低字节内容加上指令中给出的常数，常数范围：0255；指令的执行是无条件的，结果不影响状态字DEC把累加器1低字的低字节内容减去指令中给出的常数，常数范围：0255；指令的执行是无条件的，结果不影响状态字CAW交换累加器1低字中的字节顺序CAD交换累加器1中的字节顺序累加器操作指令表累
24、加器操作指令表电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 29S7-300 PLCLNIST2地址寄存器指令地址寄存器指令指 令操作数说 明+AR1指令没有指明操作数，则把累加器1低字的内容加至地址寄存器1+AR2指令没有指明操作数，则把累加器1低字的内容加至地址寄存器2+AR1P#Byte.Bit把一个指针常数加至地址寄存器1，指针常数范围：0.04095.7+AR2P#Byte.Bit把一个指针常数加至地址寄存器2，指针常数范围：0.04095.7地址寄存器指令表地址寄存器指令表3.3.数据块指令数据块指令LAD指令STL指令说 明(OPEN)OPEN该指令打开一个数据块作为共享数据块或
25、背景数据块CAD该指令交换数据块寄存器，使共享数据块成为背景数据块，反之一样DBLG该指令将共享数据块的长度(字节数)装入累加器1CBNO该指令将共享数据块的块号装入累加器1DILG该指令将背景数据块的长度(字节数)装入累加器1DINO该指令将背景数据块的块号装入累加器1数数 据据 块块 指指 令表令表电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 30S7-300 PLCLNIST5.8 控制指令控制指令 控制指令控制程序的执行顺序，使得CPU能够根据不同的情况执行不同的指令序列。控制指令分为两种：一种是逻辑控制指令，另一种是程序控制指令。5.8.1 逻辑控制指令逻辑控制指令1.逻辑控制的语句
26、表指令 （1）.无条件跳转指令(JU)无条件跳转指令(JU)将无条件中断正常的程序逻 辑流，使程序跳转到目标处继续执行。（2）.条件跳转指令 （3）.循环指令 如果循环计数器的初值是0，那么循环将执行65535次；应避免循环计数器的初值是负数。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 31S7-300 PLCLNIST2、逻辑控制的梯形图指令、逻辑控制的梯形图指令 梯形逻辑控制指令只有两条，可用于无条件跳转或条件跳转控制。在梯形图（LAD）编程环境下，跳转指令如图所示。图图5-74 5-74 跳转指令跳转指令JMP：无条件跳转指令，无条件跳转到标号地址处。JMPN：条件跳转指令，以RLO=
27、0为条件跳转到标号地址处;RLO=1时，顺序向下执行LABEL：标号地址处。电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 32S7-300 PLCLNIST5.8.2程序控制指令程序控制指令 程序控制指令是指功能块(FB、FC、SFB、SFC)调用指令和逻辑块(OB、FB、FC)结束指令。调用块或结束块可以是有条件的或是无条件的。STEP 7中的功能块实质上就是子程序。1.STL程序控制指令 2.梯形图程序控制指令5.8.3主控继电器指令主控继电器指令 主控继电器是梯形图逻辑主控开关，用来控制信号流的通断。与图对应的STL指令为:MCRAA I0.0MCR(A I0.1=Q4.0A I0.2A I0.3=Q4.1)MCRMCRD电器控制与PLC技术应用 配套课件 page 33S7-300 PLCLNIST本章结束谢谢