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1、沈阳航空工业学院 自动控制系第 1 页计算机测控技术与应用第十讲第十讲 西门子西门子S7-200基本逻辑指令基本逻辑指令及其编程及其编程自动控制系 张海军 沈阳航空工业学院 自动控制系第 2 页可编程序控制器本讲主要内容本讲主要内容西门子西门子S7-200PLCS7-200PLC的基本逻辑指令的基本逻辑指令西门子西门子S7-200PLCS7-200PLC的程序编制实例的程序编制实例沈阳航空工业学院 自动控制系第 3 页可编程序控制器本讲重点本讲重点掌握堆栈的工作过程掌握定时器和计数器的使用 了解S7-200PLC编程语言要点，理清S7-200的指令类型，掌握PLC的编程使用方法是进行PLC编程
2、的基础。但最好的方法是实际操作。沈阳航空工业学院 自动控制系第 4 页可编程序控制器一、西门子一、西门子S7-200S7-200基本逻辑指令基本逻辑指令 国际电工委员会国际电工委员会IECIEC规定了规定了5 5种种编程语言作为编程语言作为PLCPLC编程语言的标编程语言的标准。准。PLCPLC编程语言编程语言梯形图梯形图指令表指令表顺序功能图顺序功能图结构化文本结构化文本功能块图功能块图沈阳航空工业学院 自动控制系第 5 页可编程序控制器一、西门子一、西门子S7-200S7-200基本逻辑指令基本逻辑指令 梯形图指令与语句表指令是梯形图指令与语句表指令是PLCPLC程序最常用的两种表述工具，
3、它们程序最常用的两种表述工具，它们之间有着密切的对应关系。之间有着密切的对应关系。基本逻辑指令一般指位逻辑指令位逻辑指令、定时器指令定时器指令和计数器计数器指令指令。逻辑控制指令是逻辑控制指令是PLCPLC最基本最常用的指令，是构成梯形图最基本最常用的指令，是构成梯形图和语句表的基本成分。和语句表的基本成分。沈阳航空工业学院 自动控制系第 6 页可编程序控制器PLCPLC基本逻辑指令基本逻辑指令描述三菱 装载，电路开始的常开触点LD取反装载，电路开始的常闭触点LDI与，常开触点AND取反与，常闭触点ANI或，常开触点OR取反或，常闭触点ORI块与ANB块或ORB输出OUT取反INV西门子LDL
4、DNAANOONALDOLD=NOTOMROMLDLD NOTANDAND NOTOROR NOTAND LDOR LDOUTNOT沈阳航空工业学院 自动控制系第 7 页可编程序控制器1.标准触点与输出指令标准触点与输出指令1）标准触点）标准触点n常开触点、常闭触点指令从存储器或过程映像寄存器中取值。常开触点、常闭触点指令从存储器或过程映像寄存器中取值。n当位值为当位值为1时，常开触点闭合；当位值为时，常开触点闭合；当位值为0时，常闭触点闭合；时，常闭触点闭合；n输出指令将新值写入输出点的过程映像寄存器。输出指令将新值写入输出点的过程映像寄存器。n当输出指令执行时，当输出指令执行时，S7-20
5、0将输出过程映像寄存器中的位将输出过程映像寄存器中的位接通或者断开。接通或者断开。2）输出指令）输出指令沈阳航空工业学院 自动控制系第 8 页可编程序控制器例，写出梯形图对应的语句表例，写出梯形图对应的语句表三菱三菱PLC梯形图梯形图西门子西门子PLC梯形图梯形图沈阳航空工业学院 自动控制系第 9 页可编程序控制器LD I0.0LD I0.0AN I0.1AN I0.1O I0.2O I0.2A I0.3A I0.3O I0.5O I0.5=Q0.3=Q0.3=Q1.4=Q1.4AN I3.4AN I3.4=Q2.6=Q2.6LD X0LD X0ANI X1ANI X1OR X2OR X2AN
6、D X3AND X3OR X5OR X5OUT Y0OUT Y0OUT Y1OUT Y1ANI X4ANI X4OUT Y2OUT Y2三菱三菱PLC 西门子西门子PLC 沈阳航空工业学院 自动控制系第 10 页可编程序控制器2.立即触点与立即输出指令立即触点与立即输出指令描述西门子 立即装载LDI立即取反装载LDNI立即输出=I在标准触点和输出指令后加在标准触点和输出指令后加I I立即触点并不依赖于立即触点并不依赖于S7-200的扫描周期刷新，它会立即刷新。的扫描周期刷新，它会立即刷新。在程序执行过程中，常开立即触点指令与常闭立即触点指令读在程序执行过程中，常开立即触点指令与常闭立即触点指令
7、读取物理输入值。取物理输入值。沈阳航空工业学院 自动控制系第 11 页可编程序控制器LDNI I0.5LDNI I0.5OI I0.1OI I0.1AI I1.4AI I1.4=Q0.3=Q0.3 写出下面梯形图对应的语句表写出下面梯形图对应的语句表 LDI I0.4LDI I0.4ONI I0.2ONI I0.2ANI I0.0ANI I0.0=I Q3.4=I Q3.4 沈阳航空工业学院 自动控制系第 12 页可编程序控制器3.3.其它其它指令指令1）取反指令）取反指令取反指令改变能流的输入状态。取反指令改变能流的输入状态。LD I0.1LD I0.1A I0.0A I0.0=Q0.0=Q
8、0.0NOTNOT=Q0.1=Q0.1I0.0I0.0I0.1I0.1Q0.0Q0.0Q0.1Q0.1沈阳航空工业学院 自动控制系第 13 页可编程序控制器2）跳变指令）跳变指令正跳变触点检测到一次正跳变时，触点接通一个扫描周期；正跳变触点检测到一次正跳变时，触点接通一个扫描周期；负跳变触点检测到一次负跳变时，触点接通一个扫描周期；负跳变触点检测到一次负跳变时，触点接通一个扫描周期；I0.4Q0.4Q0.5LD I0.4LD I0.4LPSLPSEUEU=Q0.4=Q0.4LPPLPPEDED=Q0.5=Q0.5沈阳航空工业学院 自动控制系第 14 页可编程序控制器3）置位与复位）置位与复位
9、S,RS,Rn从指定地址开始的从指定地址开始的N（1-255）个点置位或者复位。）个点置位或者复位。LD I0.1S Q0.2,6LD I0.2R Q0.2,6I0.1I0.1I0.2I0.2Q0.2Q0.2沈阳航空工业学院 自动控制系第 15 页可编程序控制器n将从指定地址开始的将从指定地址开始的N N（1-1281-128）个点置位或者复位。）个点置位或者复位。4）立即置位与立即复位）立即置位与立即复位n新值会同时被写入物理输出和相应的过程映像寄存器。新值会同时被写入物理输出和相应的过程映像寄存器。SI、RI沈阳航空工业学院 自动控制系第 16 页可编程序控制器位逻辑位逻辑指令指令-例题例
10、题1 1I0.1I0.1M1.0M1.0沈阳航空工业学院 自动控制系第 17 页可编程序控制器位逻辑位逻辑指令指令-例题例题1 1I0.1I0.1M1.0M1.0沈阳航空工业学院 自动控制系第 18 页可编程序控制器位逻辑位逻辑指令指令-例题例题2 2I0.4I0.4Q0.3Q0.3Q0.4Q0.4Q0.5Q0.5沈阳航空工业学院 自动控制系第 19 页可编程序控制器位逻辑位逻辑指令指令-例题例题4 4起保停电路（异步电动机单向运转控制）起保停电路（异步电动机单向运转控制）电动机直接起、停控制电路电动机直接起、停控制电路沈阳航空工业学院 自动控制系第 20 页可编程序控制器起保停电路起保停电路
11、沈阳航空工业学院 自动控制系第 21 页可编程序控制器4 堆栈指令堆栈指令S7-200S7-200有一个有一个9 9位堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果，位堆栈，栈顶用来存储逻辑运算的结果，下面八位用来存储中间运算结果。下面八位用来存储中间运算结果。语句描述ANB栈装载与，电路块串联ORB栈装载或，电路块并联MPS逻辑入栈MRD逻辑读栈MPP逻辑出栈语句描述ALD栈装载与，电路块串联OLD栈装载或，电路块并联LPS逻辑入栈LRD逻辑读栈LPP逻辑出栈LDS n装载堆栈三菱三菱PLC 西门子西门子PLC 沈阳航空工业学院 自动控制系第 22 页可编程序控制器LD X0LD X0MPSMPSAND
12、X3AND X3OUT Y0 OUT Y0 MRDMRDANI M0ANI M0OUT Y1OUT Y1 MPPMPPINVINVSET Y10SET Y10 LD I0.0LD I0.0LPSLPSA I0.1A I0.1=Q0.0=Q0.0LRDLRDAN M0.0AN M0.0=Q0.1=Q0.1LPPLPPNOTNOTS Q1.0,3S Q1.0,3沈阳航空工业学院 自动控制系第 23 页可编程序控制器4 堆栈指令堆栈指令S1S0inv0inv1inv2inv3inv4inv5inv6S4inv0inv1inv2inv3inv4inv5inv6xS2inv0inv1inv2inv3in
13、v4inv5inv6xS3S2inv0inv1inv2inv3inv4inv5inv6LDN I1.4LDN I1.4A I0.3A I0.3LD I3.2LD I3.2AN T16AN T16OLDOLDLDN C24LDN C24ON I.2ON I.2ALDALDO Q3.4O Q3.4=Q5.3=Q5.3S3S3S1S1S2S2S0S0S4S4OLDOLDS4=S2*S3S4=S2*S3S2=S0+S1S2=S0+S1ALDALD沈阳航空工业学院 自动控制系第 24 页可编程序控制器堆栈指令堆栈指令 例例 LD I0.0 O Q2.5 AN I2.3 LDN M4.5 O Q0.3 A
14、 T1 LDN M5.6 A C5 OLD ALD O M3.2 =Q0.3画出与下列语句表对应的梯形图画出与下列语句表对应的梯形图沈阳航空工业学院 自动控制系第 25 页可编程序控制器定时器与计数器定时器与计数器指令指令1.定时器定时器指令指令接通延时定时器接通延时定时器有记忆的接通延时定时器有记忆的接通延时定时器断开延时定时器断开延时定时器 使用定时器可以完成基于时间的计数功能，使用定时器可以完成基于时间的计数功能，S7-200提供提供了下述了下述3种定时器指令。种定时器指令。沈阳航空工业学院 自动控制系第 26 页可编程序控制器定时器号与分辨率定时器号与分辨率沈阳航空工业学院 自动控制系
15、第 27 页可编程序控制器(1)(1)接通延时定时器接通延时定时器当使能输入接通时，当使能输入接通时，TON开始计时，当定时器的当前值开始计时，当定时器的当前值大于预设值时，该定时器位被置位。大于预设值时，该定时器位被置位。当使能输入断开时，当使能输入断开时，TON复位，清除当前值，定时器位复位，清除当前值，定时器位变为变为OFF。当到达预设时间后，接通延时定时器继续计时，一直计当到达预设时间后，接通延时定时器继续计时，一直计 到最大值到最大值32767。使能输入端使能输入端预设值预设值定时器位定时器位当前值当前值沈阳航空工业学院 自动控制系第 28 页可编程序控制器(1)(1)接通延时定时器
16、接通延时定时器 TON TON 沈阳航空工业学院 自动控制系第 29 页可编程序控制器(2)(2)有记忆的接通延时定时器有记忆的接通延时定时器当使能输入接通时，当使能输入接通时，TONR开始计时，当定时器的当前开始计时，当定时器的当前值大于预设值时，该定时器位被置位。值大于预设值时，该定时器位被置位。当使能输入断开时，当使能输入断开时，TONR当前值保持不变（累计时间）。当前值保持不变（累计时间）。当到达预设时间后，接通延时定时器继续计时，一直计当到达预设时间后，接通延时定时器继续计时，一直计 到最大值到最大值32767。使能输入端使能输入端预设值预设值定时器位定时器位T1 1T1 1当前值当
17、前值沈阳航空工业学院 自动控制系第 30 页可编程序控制器(2)(2)有记忆的接通延时定时器有记忆的接通延时定时器 TONRTONRTONR 定时器只能通过复位指令进行复位操作。定时器只能通过复位指令进行复位操作。沈阳航空工业学院 自动控制系第 31 页可编程序控制器(3)(3)断开延时定时器断开延时定时器 TOFTOF断开延时定时器用于在输入断开后延时一段时间断开输出；断开延时定时器用于在输入断开后延时一段时间断开输出；定时器当前值未定时器当前值未到达预设时间时，定时器位保持接通，到达预设时间时，定时器位保持接通，当到达预设时间时，定时器位断开，并停止计时当前值。当到达预设时间时，定时器位断
18、开，并停止计时当前值。使能输入端使能输入端预设值预设值定时器位定时器位T3333T1 1当输入接通时，定时器位立即接通，并把当前值设为当输入接通时，定时器位立即接通，并把当前值设为0。当输入断开时，定时器开始定时，直到达到预设的时间。当输入断开时，定时器开始定时，直到达到预设的时间。T3333当前值当前值沈阳航空工业学院 自动控制系第 32 页可编程序控制器(3)(3)断开延时定时器断开延时定时器 TOFTOF沈阳航空工业学院 自动控制系第 33 页可编程序控制器定时器指令的操作数定时器指令的操作数沈阳航空工业学院 自动控制系第 34 页可编程序控制器定时器使用的注意事项定时器使用的注意事项(
19、1)沈阳航空工业学院 自动控制系第 35 页可编程序控制器例：设计控制程序，使指示例：设计控制程序，使指示灯以灯以4 4秒为周期闪烁。秒为周期闪烁。I0.0I0.3启动停止Q0.0沈阳航空工业学院 自动控制系第 36 页可编程序控制器例：设计控制程序，使指示例：设计控制程序，使指示灯以灯以4 4秒为周期闪烁。秒为周期闪烁。I0.0I0.3启动停止Q0.0沈阳航空工业学院 自动控制系第 37 页可编程序控制器2 定时器与计数器定时器与计数器指令指令2 计数器计数器指令指令 CTU CTD CTUDCTU CTD CTUDC0-C255沈阳航空工业学院 自动控制系第 38 页可编程序控制器增增/减
20、计数器减计数器 CTUD沈阳航空工业学院 自动控制系第 39 页可编程序控制器S7-200S7-200基本指令总结基本指令总结标准触点指令、立即触点指令取反指令 跳变指令1.触点指令2.输出指令输出 立即输出 置位与复位 立即置位与复位3.定时器指令接通延时定时器 断开延时定时器有记忆的接通延时定时器4.计数器指令增计数器 减计数器 增/减计数器沈阳航空工业学院 自动控制系第 40 页可编程序控制器二、西门子二、西门子S7-200S7-200程序编制实例程序编制实例 把把PLCPLC应用于工业控制首先需解决以下几个问题：应用于工业控制首先需解决以下几个问题：u将将PLCPLC接入控制系统接入控
21、制系统 工业控制系统通常由三大部分组成，主令及传感器部分用工业控制系统通常由三大部分组成，主令及传感器部分用于发布命令及检测；控制器接受主令及传感器信号并按照既于发布命令及检测；控制器接受主令及传感器信号并按照既定的控制要求发出执行命令；而执行器最终完成工作任务。定的控制要求发出执行命令；而执行器最终完成工作任务。主令及传主令及传感器件感器件控制器控制器执行器执行器PLC作为控制器件，必须在其输入口上接入按钮、开关、各类传感器；在其输出口上接上接触器及电磁阀等执行器。PLCPLC的输入、输出端口分配的输入、输出端口分配沈阳航空工业学院 自动控制系第 41 页可编程序控制器u为控制程序安排机内软
22、元件为控制程序安排机内软元件一是决定选用元件的类型：如：为某个按键安排了输入口。二是安排选用元件的编号：安排软元件的实质即决定程序中安排软元件的实质即决定程序中要用到的编程软元件的地址。要用到的编程软元件的地址。u编制控制程序编制控制程序沈阳航空工业学院 自动控制系第 42 页可编程序控制器二、西门子二、西门子S7-200S7-200程序编制实例程序编制实例例例1 1：用接在：用接在I0.0I0.0输入端的光电开关检测传送带上通过输入端的光电开关检测传送带上通过的产品，有产品通过时的产品，有产品通过时I0.0I0.0位位ONON，如果在，如果在10s10s内没内没有产品通过，由有产品通过，由Q
23、0.0Q0.0发出报警信号，用发出报警信号，用I0.1I0.1输入端输入端的开关的开关解除解除报警信号。试画出梯形图。报警信号。试画出梯形图。沈阳航空工业学院 自动控制系第 43 页可编程序控制器例例1 1：用接在：用接在I0.0I0.0输入端的光电开关检测传送带上通过输入端的光电开关检测传送带上通过的产品，有产品通过时的产品，有产品通过时I0.0I0.0位位ONON，如果在，如果在10s10s内没内没有产品通过，由有产品通过，由Q0.0Q0.0发出报警信号，用发出报警信号，用I0.1I0.1输入端输入端的开关的开关解除解除报警信号。试画出梯形图。报警信号。试画出梯形图。沈阳航空工业学院 自动
24、控制系第 44 页可编程序控制器例例2 2 简单的简单的3 3组抢答器组抢答器儿童2人、青年学生1人和教授2人组成3组抢答。儿童任一人按钮均可抢答；教授二人同时按可抢得，在主持人按钮同时宣布开始后10s内有人抢答则幸运球转动。输入端子输入端子输出输出端子端子其他器其他器件件输入端子输入端子输出端子输出端子儿童：儿童：I0.1I0.1、I0.2I0.2Q1.1Q1.1定时器定时器T37T37主持人开始按主持人开始按钮：钮：I1.1I1.1彩球：彩球：Q1.4Q1.4学生：学生：I0.3I0.3Q1.2Q1.2主持人复位按主持人复位按钮：钮：I1.2I1.2教授：教授：I0.4I0.4I0.5I0
25、.5Q1.3Q1.3端子分配端子分配沈阳航空工业学院 自动控制系第 45 页可编程序控制器例例2 2 简单的简单的3 3组抢答器组抢答器沈阳航空工业学院 自动控制系第 46 页可编程序控制器例例2 2 简单的简单的3 3组抢答器组抢答器沈阳航空工业学院 自动控制系第 47 页可编程序控制器例例3 3 较复杂的抢答器较复杂的抢答器主持人设有总台灯及总音响，分台设有分台灯及分台抢答按钮。抢答在主持人给出题目、宣布开始并按下开始按钮后的10s内进行。如提前，总台灯及分台灯亮，总台音响发生，表示“违例”。10s无人答，总台音响发声，表示应答时间到，该题作废。正常抢答时，分台灯亮，总台音响发生。抢得答题
26、需在20s内完成，20s到时，总台音响发声，表示答题超时。一个题目终了时，按下总台复位按钮，抢答器恢复原是状态，为下一轮强大作出准备。沈阳航空工业学院 自动控制系第 48 页可编程序控制器例例3 3 较复杂的抢答器较复杂的抢答器输入器件输入器件输入器件输入器件机内其他器件机内其他器件I0.0I0.0：总台复位按钮：总台复位按钮Q0.0Q0.0：总台音响：总台音响M1.4M1.4：总台复位继电器：总台复位继电器I0.1-I0.3I0.1-I0.3：分台按：分台按钮钮Q0.1-Q0.3Q0.1-Q0.3：各台灯：各台灯M1.1M1.1：应答允许继电器：应答允许继电器I1.0I1.0：总台开始按钮：
27、总台开始按钮Q1.0Q1.0：总台灯：总台灯M1.2M1.2：抢答继电器：抢答继电器M1.3M1.3：答题开始继电器：答题开始继电器M1.5M1.5：音响启动信号继电器：音响启动信号继电器M1.6M1.6：应答时限继电器：应答时限继电器T37T37：应答时限：应答时限10s10sT38T38：答题时限：答题时限20s20sT39T39：音响时限：音响时限1s1s沈阳航空工业学院 自动控制系第 49 页可编程序控制器关键点关键点主持人是否按下过开始按钮，这是正常抢答及违例的界限（M1.1）；是否有抢答（M1.2）；应答时间是否到时（M1.1，T37）；答题时间是否到时（M1.3，T38）；沈阳航
28、空工业学院 自动控制系第 50 页可编程序控制器沈阳航空工业学院 自动控制系第 51 页可编程序控制器沈阳航空工业学院 自动控制系第 52 页可编程序控制器沈阳航空工业学院 自动控制系第 53 页可编程序控制器沈阳航空工业学院 自动控制系第 54 页可编程序控制器例例4 4 自动台车的控制电路自动台车的控制电路 下图是自动台车控制示意图，台车在启动前位于导轨的中部。一个工作周期的控制工艺如下：按下启动按钮SB，台车电动机M正转，台车前进；碰到限位开关SQ1后，台车电动机M反转，台车后退；台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电动机M停转，台车停车；停5s，第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退
29、；当后退再次碰到限位开关SQ2后，台车停止。沈阳航空工业学院 自动控制系第 55 页可编程序控制器例例4 4 自动台车的控制电路自动台车的控制电路 台车由电动机M控制，正转由输出Q0.0控制，反转由Q0.1控制。输入有启动按钮SB及限位开关SQ1、SQ2、SQ3，分别接到I0.0、I0.1、I0.2和I0.3。定时器T37。前进和后退的条件：第一次前进：启动按钮SB（I0.0）按下开始到碰到SQ1（I0.1）；第二次前进：由SQ2（I0.2）接通引起的定时器T37延时时间到开始至SQ3（I0.3）被接通为止。第一次后退：从SQ1（I0.1）接通时起，到SQ2（I0.2）被接通止；第二次后退：从
30、SQ3（I0.3）接通时起，到SQ2（I0.2）被接通止；沈阳航空工业学院 自动控制系第 56 页可编程序控制器沈阳航空工业学院 自动控制系第 57 页可编程序控制器例例5 5 三电机顺序启动控制三电机顺序启动控制三电机相隔5s启动，各运行10s停止，循环往复。电机电机1 1（0.10.1）电机电机2 2（0.20.2）电机电机3 3（0.30.3）输入器件I0.1：工作开始输出器件Q0.1-Q0.3机内其他器件M10.1：开关上升沿继电器；M10.2：计数器清零M20.1：5s脉冲中间继电器；T37：形成振荡脉冲C1-C4：计数器I0.1I0.1C1C1C2C2C3C3C4C4沈阳航空工业学
31、院 自动控制系第 58 页可编程序控制器例例5 5 三电机顺序启动控制三电机顺序启动控制沈阳航空工业学院 自动控制系第 59 页可编程序控制器例例5 5 三电机顺序启动控制三电机顺序启动控制沈阳航空工业学院 自动控制系第 60 页可编程序控制器例例5 5 三电机顺序启动控制三电机顺序启动控制沈阳航空工业学院 自动控制系第 61 页可编程序控制器作业作业1、画出下列语句对应的梯形图LD I0.0 =Q1.0O I1.2AN I1.3O M10.0LD Q1.2A I0.5O M100.2ALDON M10.3沈阳航空工业学院 自动控制系第 62 页可编程序控制器2、画出下列语句对应的梯形图LD I0.3 A M10.5A I0.5 OLD LD I0.3 A M10.2AN I0.2 =Q0.0OLD LD M10.2A Q0.3LD I1.0AN Q1.3OLDALDLD M100.3沈阳航空工业学院 自动控制系第 63 页可编程序控制器3 3、画出下列梯形图对应的、画出下列梯形图对应的指令表指令表