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1、目 錄1.1PLC的發(fā)展1.1.1 PLC的產(chǎn)生1.1.2 PLC的發(fā)展過程1.1.3 PLC的發(fā)展趨勢1.2 PLC的基本特點1.2.1軟硬件功能強(qiáng)1.2.2 使用維護(hù)方便1.2.3 運行穩(wěn)定可靠1.2.4設(shè)計施工周期短1.3 PLC的分類1.3.1按結(jié)構(gòu)分類1.3.2 按控制規(guī)模分類1.3.3 按生產(chǎn)廠家分類1.4 PLC的主要功能及應(yīng)用1.4.1 開關(guān)邏輯和順序控制1.4.2 模擬量控制1.4.3 定時控制1.4.4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控1.4.5 聯(lián)網(wǎng)、通信及集散控制1.5PLC與其他工控系統(tǒng)的比較1.5.1 可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的比較1.5.2 PLC與集散控制系統(tǒng)的比較1.5.3

2、 PLC與工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）的比較29 八月 2022第1章 PLC概述可編程控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。它是20世紀(jì)70年代以來，隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的日益提高及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在繼電器控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性大、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，目前已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。本章主要介紹PLC的發(fā)展、特點、分類、主要功能及應(yīng)用。掌握PLC的特點和主要功能，了解PLC的分類及發(fā)展。29 八月 20221.1PLC的發(fā)展1.1.1 PLC

3、的產(chǎn)生在可編程控制器產(chǎn)生之前，以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路承擔(dān)著生產(chǎn)過程自動控制的艱巨任務(wù)，可能由成百上千只各種繼電器構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要用成千上萬根導(dǎo)線連接起來，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜，且占據(jù)大量的空間。當(dāng)這些繼電器運行時，又產(chǎn)生大量的噪聲，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)的正常運行，需安排大量的電氣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，有時某個繼電器的損壞，甚至某個繼電器的觸點接觸不良，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要進(jìn)行檢查和排除故障又非常困難，全靠現(xiàn)場電氣技術(shù)人員長期積累的經(jīng)驗。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，可能需要增加很多的繼電器或繼電器控制柜，重新接線或改線的工作

4、量極大，甚至可能需要重新設(shè)計控制系統(tǒng)。盡管如此，這種控制系統(tǒng)的功能也僅僅局限在能實現(xiàn)具有粗略定時、計數(shù)功能的順序邏輯控制。因此，人們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)工作更可靠、更容易維修、更能適應(yīng)經(jīng)常變化的生產(chǎn)工藝要求。29 八月 2022新一代PLC應(yīng)具備的10項指標(biāo)： (1)編程簡單，可在現(xiàn)場方便地編輯及修改程序；(2)價格便宜，其性價比要高于繼電器控制系統(tǒng)；(3)體積要明顯小于繼電器控制柜；(4)可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)；(5)具有數(shù)據(jù)通信功能；(6)輸入可以是AC 115 V；(7)輸出為AC 115 V，2 A以上；(8)硬件維護(hù)方便，最好

5、是插件式結(jié)構(gòu)；(9)擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只需做很小改動；(10)用戶程序存儲器容量至少可以擴(kuò)展到4 KB。29 八月 20221.1.2 PLC的發(fā)展過程1.從1969年到20世紀(jì)70年代中期2.20世紀(jì)70年代中期到80年代初期3.20世紀(jì)80年代初期到90年代初期4.20世紀(jì)90年代至今這一階段可編程控制器主要用于邏輯運算和計時、計數(shù)運算，其中央處理器由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器，控制功能比較簡單。 這一階段可編程控制器的CPU采用微處理器，存儲器采用半導(dǎo)體存儲器，不僅整機(jī)的體積減小，而且數(shù)據(jù)處理能力獲得很大提高，增加了數(shù)據(jù)運算、傳送、比較等功能，實現(xiàn)了對模擬量的控制。 這一

6、階段由于16位、32位微處理器的出現(xiàn)和應(yīng)用，PLC向大規(guī)模、高速度、高性能和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大、性能價格比高的新一代產(chǎn)品，并出現(xiàn)多種不同性能的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 這一階段PLC繼續(xù)得到快速發(fā)展，系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備冗余等方面都有了長足的進(jìn)步，成為一種功能強(qiáng)大的、成熟的控制系統(tǒng)。 29 八月 20221.1.3 PLC的發(fā)展趨勢隨著PLC技術(shù)的推廣、應(yīng)用，PLC將進(jìn)一步向以下四個方向發(fā)展。1.系列化、模塊化2.小型機(jī)功能強(qiáng)化3.中、大型機(jī)高速度、高功能、大容量4.低成本29 八月 20221.2 PLC的基本特點1.2.1軟硬件功能強(qiáng)1.2.2 使用維護(hù)

7、方便1.2.3 運行穩(wěn)定可靠1.2.4設(shè)計施工周期短在硬件方面，選用優(yōu)質(zhì)器件，采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固簡化安裝，使它能抗震動沖擊。對印制電路板的設(shè)計、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施。在軟件方面，PLC設(shè)置了“看門狗”WDT系統(tǒng),運行時對WDT定時刷新，一旦程序出現(xiàn)死循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動并發(fā)出報警信號。還設(shè)置了故障檢測及診斷程序?？删幊绦蚩刂破鞯墓收下实?，且有完善的自診斷和顯示功能?？删幊绦蚩刂破骰蛲獠康妮斎胙b置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)可編程序控制器上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中

8、間繼電器、時間繼電器。容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，大大減少了因觸點接觸不良造成的故障。用可編程控制器完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，所以設(shè)計和施工可同時進(jìn)行。短了施工周期。同時，由于用戶程序大都可以在實驗室里模擬調(diào)試，大大縮短了設(shè)計施和工周期。29 八月 20221.3 PLC的分類1.3.1按結(jié)構(gòu)分類1.整體式PLC2.模板式PLC3.分散式PLC這種形式的PLC各部分以單獨的模板分開設(shè)置，如電源模板、CPU模板、輸入模板、輸出模板及其他智能模板等。S7-300PLCS7-400PLC一般的微型機(jī)和小型機(jī)多為整體式結(jié)構(gòu)

9、。這種結(jié)構(gòu)PLC的電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個箱體中，有的甚至全部裝在一塊印制電路板上。 分散式PLC的結(jié)構(gòu)就是將可編程控制器的CPU、電源、存儲器集中放置在控制室，而將各I/O模板分散放置在各個工作站，由通信接口進(jìn)行通信連接，由CPU集中指揮。2022/8/291.3.2 按控制規(guī)模分類根據(jù)PLC處理I/O點數(shù)規(guī)模來分類，PLC可分為四類：微型、小型、中型和大型。1.微型PLC2.小型PLC3.中型PLC4.大型PLC微型PLC的I/O點數(shù)通常在64點以下，處理開關(guān)量信號，功能以邏輯運算、定時和計數(shù)為主，用戶程序容量一般都小于4 kW。大型PLC的I/O點數(shù)在1024點以上，除一

10、般類型的輸入|輸出模塊外，還有特殊類型的信號處理模塊和智能控制模塊，能進(jìn)行數(shù)學(xué)計算、PID調(diào)節(jié)、整數(shù)/浮點運算和二進(jìn)制/十進(jìn)制轉(zhuǎn)換運算等；控制功能完善，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成熟，而且軟件也比較豐富，并固化一定的功能程序可供使用；用戶程序容量大于32 kW，并可擴(kuò)展。 小型PLC 的I/O點數(shù)在64256點之間，主要以開關(guān)量輸入|輸出為主，具有定時、計數(shù)和順序控制等功能，控制功能也比較簡單，用戶程序容量一般小于16 kW。這類PLC和微型PLC的特點都是體積小、價格低，適用于單機(jī)控制場合。中型PLC的I/O點數(shù)在2561024點之間，同時具有開關(guān)量和模擬量的處理功能，控制功能比較豐富，用戶程序容量小于32

11、kW。中型PLC可應(yīng)用于有開關(guān)量、模擬量控制的，較為復(fù)雜的、連續(xù)生產(chǎn)自動控制的場合。2022/8/291.3.3 按生產(chǎn)廠家分類 PLC的生產(chǎn)廠家很多，每個廠家生產(chǎn)的PLC，其點數(shù)、容量、功能各有差異，但都自成系列，指令及外設(shè)向上兼容，因此在選擇PLC時，若選擇同一系列的產(chǎn)品，則可以使系統(tǒng)構(gòu)成容易、操作人員使用方便，備品配件的通用性及兼容性好。比較有代表性的有：德國西門子公司的S5系列、S7系列，日本歐姆龍公司的C系列，三菱公司的FX系列，日本松下公司的FP系列，法國施耐德公司的TWIDO系列，美國通用電氣公司的GE系列，美國AB公司的PLC5系列等。2022/8/291.4 PLC的主要功能

12、及應(yīng)用PLC的主要功能和應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個方面。1.4.1 開關(guān)邏輯和順序控制1.4.2 模擬量控制1.4.3 定時控制1.4.4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控1.4.5 聯(lián)網(wǎng)、通信及集散控制由于PLC在控制現(xiàn)場實行控制，所以把控制現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集下來，做進(jìn)一步分析研究是很重要的。對于這種應(yīng)用，目前較普遍采用的方法是PLC加上觸摸屏，這樣既可隨時觀察采集下來的數(shù)據(jù)又能及時進(jìn)行統(tǒng)計分析。PLC通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊以及遠(yuǎn)程I/O控制模塊，可實現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與上位機(jī)之間的通信、聯(lián)網(wǎng)；實現(xiàn)PLC分布控制，計算機(jī)集中管理的集散控制，增加系統(tǒng)的控制規(guī)模，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。PLC為用戶提供了一

13、定數(shù)量的定時器，并設(shè)置了定時器指令，一般每個定時器可實現(xiàn)0.1999.9 s或0.0199.99 s的定時控制，也可按一定方式進(jìn)行定時時間的擴(kuò)展。定時精度高，設(shè)定方便、靈活。在生產(chǎn)過程中，許多連續(xù)變化的物理量需要進(jìn)行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理模擬量的功能，特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關(guān)量時，PLC具有其他控制裝置無法比擬的優(yōu)勢。某些PLC產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的PID閉環(huán)控制。 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，可用于單機(jī)控制、

14、多機(jī)群控制、自動化生產(chǎn)線的控制等，例如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2022/8/291.5 PLC與其他工控系統(tǒng)的比較1.5.1 可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的比較PLC控制系統(tǒng)是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量應(yīng)用。然而就其控制性能與自身的功能已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在著質(zhì)的差別，下頁表給出了PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點的比較。2022/8/29PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點的比較 比較項目繼電器控制PLC控制功能的實現(xiàn)對繼電器進(jìn)行硬接線

15、，完成相應(yīng)的控制功能對PLC進(jìn)行編程實現(xiàn)所需控制要求對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性需進(jìn)行重新設(shè)計與接線，適應(yīng)性差只需對程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強(qiáng)可靠性元器件多，觸點多，容易出現(xiàn)故障采用大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高靈活性差具有種類齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活控制的實時性機(jī)械動作時間常數(shù)大，實時性差微處理器控制，實時性好占用空間與安裝控制柜體積大，笨重，安裝施工工作量大體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損，壽命短壽命長復(fù)雜控制能力差很高調(diào)試、維護(hù)復(fù)雜，工作量大工作量小硬件成本較低較高2022/8/291.5.2 PLC與集散控制系統(tǒng)的比較集散控制系統(tǒng)（DCS）又稱分布式控制系統(tǒng)，是專門為工業(yè)過

16、程控制設(shè)計的過程控制裝置。它的主要應(yīng)用場合是連續(xù)量的模擬控制，而PLC的主要應(yīng)用場合是開關(guān)量的邏輯控制。因此，它們在設(shè)計思想上是有一定區(qū)別的。PLC是按循環(huán)掃描方式工作的，集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。因此，PLC對每個采樣點的采樣速度是相同的；而集散控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)被檢測對象的特性采用不同的采樣速度。此外，在集散控制系統(tǒng)中，可以有多級優(yōu)先級中斷的設(shè)置，而PLC通常不采用中斷方式，因此，所需的存儲器容量?。欢⒖刂葡到y(tǒng)需進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)運算，因此，所需的存儲器容量較大。2022/8/291.5.3 PLC與工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）的比較PLC與工業(yè)控制計算機(jī)（簡稱工控機(jī)，IPC）都

17、是用來進(jìn)行工業(yè)控制的，但是工控機(jī)與PLC相比，仍有一些不同。1.硬件方面2.軟件方面工控機(jī)可借用通用微型計算機(jī)豐富的軟件資源，對算法復(fù)雜、實時性強(qiáng)的控制任務(wù)能較好地適應(yīng)。PLC在順序控制的基礎(chǔ)上，增加了PID等控制算法，編程采用梯形圖語言，易于被電氣技術(shù)人員所掌握。但是，一些微型計算機(jī)的通用軟件還不能直接在PLC上應(yīng)用，還要經(jīng)過二次開發(fā)。工控機(jī)是由通用微型計算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來的，通常由微型計算機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，在硬件方面具有標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)，各種機(jī)型間兼容性強(qiáng)。而PLC則是針對工業(yè)順序控制，由電氣控制廠家研制發(fā)展起來的，其硬件結(jié)構(gòu)專用，各個廠家產(chǎn)品不通用，標(biāo)準(zhǔn)化程度較差。但PLC的信號采集和控制

18、輸出的功率強(qiáng)，可不必再加信號變換和功率驅(qū)動環(huán)節(jié)，而直接和現(xiàn)場的測量信號及執(zhí)行機(jī)構(gòu)對接。2022/8/29思考題與習(xí)題1-1簡述可編程控制器的產(chǎn)生背景和發(fā)展歷程。1-2簡述可編程控制器的特點和分類。1-3簡述可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。1-4與繼電器控制系統(tǒng)相比PLC有哪些特點？2022/8/291-1簡述可編程控制器的產(chǎn)生背景和發(fā)展歷程。1-2簡述可編程控制器的特點和分類。1-3簡述可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。1-4與繼電器控制系統(tǒng)相比PLC有哪些特點？思考題與習(xí)題2022/8/29目 錄2.1 PLC的結(jié)構(gòu)2.2 PLC工作原理2.3 PLC的性能指標(biāo)2.4 PLC的配置2022/8/29第2章 P

19、LC結(jié)構(gòu)及基本工作原理PLC實質(zhì)上也是一種計算機(jī)，它有著與通用計算機(jī)相類似的結(jié)構(gòu)，也是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口及電源組成的。只不過它比一般的通用計算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連的接口和更直接的適應(yīng)控制要求的編程語言。本章主要介紹PLC的硬件、軟件結(jié)構(gòu)、工作過程、性能指標(biāo)和配置等內(nèi)容。2022/8/292.1 PLC的結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)上是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用自動控制而設(shè)計的計算機(jī)，它比一般的計算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口，更直接的適用于控制要求的編程語言和更強(qiáng)的抗干擾能力。盡管在外形上，PLC與普通計算機(jī)差別較大，但在基本結(jié)構(gòu)上，PLC與微型計算機(jī)系統(tǒng)基本相同，也

20、由硬件和軟件兩大部分組成。2022/8/292.1.1 PLC的硬件系統(tǒng)1.中央處理器（CPU）2.存儲器3.I/O接口單元4. I/O擴(kuò)展接口及擴(kuò)展部件5. 外設(shè)接口及外設(shè)CPU是PLC的核心，由運算器和控制器構(gòu)成。其主要任務(wù)有：（1）接收和保存現(xiàn)場的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；（2）診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤；（3）執(zhí)行系統(tǒng)和用戶程序，實現(xiàn)各種運算；（4）輸出運算結(jié)果，驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備；（5）協(xié)調(diào)PLC內(nèi)部各部分工作，控制PLC與外圍設(shè)備通信等。PLC存儲器中配有兩種存儲系統(tǒng)，系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器主要用來存儲PLC內(nèi)部的各種信息，一般系統(tǒng)程序是PLC生產(chǎn)廠家編寫,

21、系統(tǒng)程序存儲器一般用PROM或 EPROM構(gòu)成。用戶程序存放在用戶程序存儲器中。用戶程序存儲器一般分為兩個區(qū)：程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。I/O接口單元是PLC與現(xiàn)場I/O設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為CPU能夠接收和處理的信號，并將CPU送出的弱電信號轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需的強(qiáng)電信號。（1）開關(guān)量輸入（DI）接口單元（2）開關(guān)量輸出（DO）接口單元開關(guān)量輸出接口單元可分為：繼電器輸出型 用于直流或低頻交流負(fù)載晶體管輸出型 用于高速、小功率直流負(fù)載晶閘管輸出型 用于高速、大功率交流負(fù)載I/O擴(kuò)展接口是PLC主機(jī)為了擴(kuò)展I/O點數(shù)或類型的部件。當(dāng)用戶所需的I/O點數(shù)或類型超過PLC主機(jī)的I

22、/O接口單元的點數(shù)或類型時，可以通過加接I/O擴(kuò)展部件來實現(xiàn)。I/O擴(kuò)展部件通常有簡單型和智能型兩種。簡單型I/O擴(kuò)展部件自身不帶CPU，對外部現(xiàn)場信號的I/O處理完全由主機(jī)的CPU管理，依賴與主機(jī)的程序掃描過程。外設(shè)接口是PLC實現(xiàn)人機(jī)對話、機(jī)機(jī)對話的通道。通過外設(shè)接口，PLC主機(jī)可與編程器、圖形終端、打印機(jī)、EPROM寫入器等外圍設(shè)備相連，也可以與其他PLC或上位計算機(jī)連接。外設(shè)接口一般分為通用接口和專用接口兩種。通用接口是指標(biāo)準(zhǔn)通用的接口，如RS232、RS422和RS485等。2022/8/29整體式PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖 直流輸入交流輸入120V2022/8/292.1.2 PLC的軟件

23、系統(tǒng)PLC的軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。1.系統(tǒng)軟件2.應(yīng)用軟件PLC的系統(tǒng)軟件就是PLC的系統(tǒng)監(jiān)控程序，包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序庫和編程軟件等，也有人稱之為PLC的操作系統(tǒng)。它是每臺PLC必須包括的部分，是由PLC的制造廠家編制的，用于控制PLC本身的運行。一般來說，系統(tǒng)軟件對用戶是不透明的。應(yīng)用軟件指用戶根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的控制要求，按照所有PLC規(guī)定的編程語言而編寫的應(yīng)用程序。用戶程序可采用梯形圖語言、指令表語言、功能塊語言、順序功能圖語言和高級語言等多種方法來編寫，利用編程裝置輸入到PLC的程序存儲器中去。2022/8/291.PLC的輸入過程2.PLC的輸出

24、過程2.2.1 PLC輸入與輸出過程輸入由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號經(jīng)PLC輸入接線端子去驅(qū)動輸入繼電器的線圈。每個輸入端子與其相同編號的輸入繼電器有著唯一確定的對應(yīng)關(guān)系。輸出部分是由PLC內(nèi)部的輸出繼電器的常開接點、輸出接線端子和外部驅(qū)動電路組成，用來驅(qū)動外部負(fù)載。PLC內(nèi)部有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器為外部輸出電路提供了一個實際的常開接點與輸出接線端子相連。2022/8/29過程映象字節(jié) 0字節(jié) 1字節(jié) 2: CPU 存儲器區(qū)字節(jié) 0字節(jié) 1字節(jié) 2: PIIPIQ 用戶程序 CPU 存儲器區(qū) : :LD I2.0= Q4.3 : : : :1120

25、22/8/292.2.2 PLC的工作過程PLC的工作過程有兩個顯著特點：一是周期性順序掃描，一是集中批處理。周期性順序掃描是PLC特有的工作方式，在運行過程中，總是處在不斷循環(huán)的順序掃描過程中。每次掃描所用的時間稱為掃描時間，又稱為掃描周期或工作周期。由于PLC的I/O點數(shù)較多，采用集中批處理的方法，可以簡化操作過程，便于控制，提高系統(tǒng)可靠性。因此，PLC的另一個主要特點就是對輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新實施集中批處理。PLC的工作過程流程圖如下頁圖所示。PLC的工作過程可分為四個階段。 2022/8/29PLC的工作過程流程圖2022/8/29輸出模塊輸入采樣階段輸出刷新階段執(zhí)行用戶程

26、序階段公共處理階段PLC的掃描過程輸入模塊PLC在RUN狀態(tài)的掃描過程公共處理包括PLC自檢、執(zhí)行來自外設(shè)命令、對看門狗WDT清零等。PLC自檢就是CPU檢測其各器件的狀態(tài)，如出現(xiàn)異常再進(jìn)行診斷，并給出故障信號或自行進(jìn)行相應(yīng)處理。WDT是PLC內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時器，如果程序運行失常進(jìn)入死循環(huán)，則WDT得不到按時清零而造成超時溢出，從而發(fā)出報警信號或停止PLC工作。這是第一個集中批處理過程。在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中。在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，用戶程序依據(jù)的輸入信號狀態(tài)（ON或

27、OFF）均從輸入映像寄存器中去取，而不管此時外部輸入信號的狀態(tài)是否變化。這是第二個集中批處理過程。在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、從左至右的順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令，所需要的輸入信息狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。這是第三個集中批處理過程。當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出映像寄存器中，再由輸出映像寄存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動各輸出繼電器的負(fù)載。在輸出刷新階段結(jié)束后，CPU進(jìn)入下一個掃描周期。2022/8/292.2.3 PLC中斷輸入處理過程在中、大型

28、PLC控制系統(tǒng)中，用戶程序較長，為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，可以采用中斷處理。主要表現(xiàn)在以下三個方面。1.中斷響應(yīng)問題2.中斷源先后順序及中斷嵌套問題3.中斷服務(wù)程序執(zhí)行結(jié)果信息輸出問題計算機(jī)系統(tǒng)的CPU在每條指令執(zhí)行結(jié)束后去查詢有無中斷申請。而PLC對中斷的響應(yīng)，則是在掃描周期內(nèi)某一個任務(wù)完成后進(jìn)行。在每個任務(wù)執(zhí)行的過程中，PLC對中斷是不響應(yīng)的。如果用戶程序以塊結(jié)構(gòu)組成，則在每塊結(jié)束或?qū)嵭袎K調(diào)用時響應(yīng)中斷。中斷源的先后順序只要按輸入點編號的順序排列即可。系統(tǒng)接到中斷申請后，順序掃描中斷源，它可能只有一個中斷源申請中斷，也可能同時有多個中斷源申請中斷。采用中斷輸入，解決了對輸入信號的高速響應(yīng)。當(dāng)

29、中斷申請被響應(yīng)，在執(zhí)行中斷子程序后，有關(guān)信息應(yīng)當(dāng)盡早送到相關(guān)外設(shè)，而不希望等到掃描周期的輸出刷新階段。2022/8/292.3 PLC的性能指標(biāo)2.3.1 PLC基本性能指標(biāo)PLC種類、型號繁多，技術(shù)性能也各不相同，但基本的技術(shù)性能指標(biāo)還是基本一致的。這里簡要加以說明。1.CPU2.I/O點數(shù)3.存儲容量4.掃描速度5.可靠性和使用條件6.易操作性7.可擴(kuò)展性8.編程語言和指令功能CPU是PLC的核心部件和控制中心。CPU的性能，如數(shù)據(jù)運算處理的能力、運算速度、通信功能等決定了PLC的性能，是PLC重要的性能指標(biāo)。PLC的I/O點數(shù)是指PLC能夠處理的I/O總數(shù)，它決定了控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中規(guī)

30、模的大小。用戶在系統(tǒng)設(shè)計時，要根據(jù)實際生產(chǎn)過程中的I/O點數(shù)，并考慮一定的備用擴(kuò)展余量（如10%15%）來選擇不同型號的PLC和相關(guān)I/O設(shè)備。PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)軟件，它的大小是固定的。PLC的存儲容量通常指用戶存儲器的容量，它是廠家根據(jù)不同型號產(chǎn)品的功能、I/O處理能力和通信等要求來配備的PLC是以循環(huán)掃描方式運行的，在一個掃描周期內(nèi)，執(zhí)行系統(tǒng)自診斷、通信服務(wù)、輸入采樣和輸出刷新所需要的時間是基本固定的；而程序執(zhí)行所需的時間，則隨程序長短和指令復(fù)雜程度變化而變化。PLC廠家通常以掃描1000條基本指令所需的時間，來表示掃描速度?？煽啃愿呤荘

31、LC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的主要原因。對于應(yīng)用在報警、連鎖和緊急停車系統(tǒng)場合的PLC，可靠性要求更高。PLC的易操作性指安裝、程序設(shè)計和修改維護(hù)以及故障處理等方面是否方便和簡易?？梢酝ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)架、模塊、狀態(tài)指示燈、在線診斷等方面來評估。在選擇PLC時要考慮它的可擴(kuò)展性，如I/O點數(shù)和類型的擴(kuò)展、特殊信號處理的擴(kuò)展、控制區(qū)域的擴(kuò)展等，為控制系統(tǒng)的擴(kuò)展留有適量的余地。選擇編程語言對PLC進(jìn)行編程時，主要應(yīng)考慮要便于使用和實現(xiàn)，同時應(yīng)考慮應(yīng)用程序的主要功能等。豐富的指令集有利于實現(xiàn)各種復(fù)雜的運算和控制、通信功能。2022/8/292.3.2 PLC內(nèi)存分配1.I/O區(qū)2.內(nèi)部輔助寄存區(qū)3.特殊存儲

32、器4.數(shù)據(jù)區(qū)I/O區(qū)的存儲器可直接和外部輸入輸出端子傳遞信息，其每一位對應(yīng)PLC的一個外部端子。這個區(qū)的存儲器可供用戶存放中間變量，通常稱它們?yōu)椤拜o助繼電器”或“軟繼電器”，其作用和傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器十分相似。這是一個有特殊用途的存儲區(qū)，一般不能由用戶隨意占用。在這個存儲區(qū)內(nèi)，部分作為系統(tǒng)的特殊功能使用，部分存放PLC運行時產(chǎn)生的工作狀態(tài)和標(biāo)志，部分產(chǎn)生定時時鐘，還有一部分用于存放系統(tǒng)內(nèi)部各種命令等。數(shù)據(jù)區(qū)是用來存放PLC內(nèi)部運算和由外圍設(shè)備采集進(jìn)來的各種數(shù)據(jù)。 2022/8/29在選擇PLC機(jī)型時，常須考慮如下幾個主要方面：1.I/O點數(shù)2.控制功能3.處理速度4.性能價格比2.

33、3.3 根據(jù)性能指標(biāo)選擇PLC機(jī)型對于PLC控制系統(tǒng)而言，要控制的I/O點數(shù)與機(jī)型的選擇關(guān)聯(lián)最大。一般來說，中高檔的PLC其I/O點數(shù)較多、控制范圍較大，而普通的小型PLC的I/O點數(shù)較少。PLC的控制功能除了主控（帶CPU）模塊外，更主要的是能配接多少高功能模塊。PLC的處理速度（也稱掃描速度）是其CPU處理速度的反映。中高檔機(jī)的處理速度較快，而小型機(jī)的處理速度相對較慢。通常中高檔PLC主機(jī)及整機(jī)價格均較高。相對而言，普通的小型PLC整機(jī)價格較低。PLC的性能價格比常以折合到每個I/O點的價格并結(jié)合PLC的控制功能和運行速度等性能指標(biāo)，經(jīng)橫向（性能基本相同的機(jī)型）比較和縱向（性能不同的機(jī)型）

34、比較來確定。2022/8/292.4 PLC的配置2.4.1系統(tǒng)配置的基本原則PLC的系統(tǒng)配置應(yīng)遵循以下五條原則：1.完整性原則2.可靠性原則3.發(fā)展性原則4.繼承性原則5.經(jīng)濟(jì)性原則通常可把PLC與被控對象看成一個PLC控制系統(tǒng)，而PLC本身則為這個系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。從系統(tǒng)論的觀點看，若要使系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，系統(tǒng)必須完整PLC控制系統(tǒng)的可靠性原則考慮的是配置好的系統(tǒng)能否可靠工作，具體可從PLC本身的質(zhì)量、供貨方的技術(shù)服務(wù)情況、能否滿足重要場合下的可靠性要求、是否進(jìn)行冗余配置四個方面進(jìn)行考慮。由于PLC工作可靠，因此它的使用壽命較長。但PLC技術(shù)的迅速發(fā)展，也導(dǎo)致了其技術(shù)壽命不會太長久。

35、淘汰所用的PLC控制系統(tǒng)大多數(shù)是因為系統(tǒng)的技術(shù)落后了。為此，要以發(fā)展的眼光進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的配置。 繼承性原則是在進(jìn)行新的PLC系統(tǒng)配置時，要考慮到以前所用的PLC的情況，盡可能選用比較熟悉，最好是使用過的廠家的產(chǎn)品或型號。經(jīng)濟(jì)性原則主要考慮以下兩個問題：（1）用PLC控制系統(tǒng)是否合算（2）用何種配置更合算2022/8/292.4.2 PLC的基本配置1.基本配置的特點2.基本配置的構(gòu)成基本配置有如下三個特點：（1）最簡單（2）最便于擴(kuò)展（3）單點的費用較高（PLC的類型不同，基本配置的構(gòu)成也稍有不同。模塊式PLC，一般由CPU、內(nèi)存、電源、I/O模塊及底板和機(jī)架等構(gòu)成；整體式PLC，其基本

36、配置只有主箱體，也稱CPU箱體，箱體上含有CPU板、I/O板、電源和內(nèi)存等。2022/8/292.4.3擴(kuò)展配置擴(kuò)展配置是在基本配置的基礎(chǔ)上，增加擴(kuò)展機(jī)架和擴(kuò)展箱體，從而增加I/O點數(shù)和功能模塊的配置。擴(kuò)展配置可充分利用CPU、內(nèi)存、外設(shè)資源，使PLC的單點費用降低。擴(kuò)展配置還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程安裝，簡化接線且便于維護(hù)，可降低安裝與使用費用。擴(kuò)展配置依PLC的類型不同而有所不同，差別較大。擴(kuò)展配置的主要類型有本地擴(kuò)展配置、遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置和混合擴(kuò)展配置等。另外，在進(jìn)行擴(kuò)展配置時，必須注意PLC最大可能的擴(kuò)展配置和I/O地址的分配情況。2022/8/292-1可編程控制器由哪幾部分組成？各部分的作用及功能是

37、什么？2-2可編程控制器的工作方式是什么？它的工作過程有什么顯著特點？2-3簡述可編程控制器的工作過程。2-4可編程控制器對輸入/輸出的處理規(guī)則是什么？2-5可編程控制器有哪些基本性能指標(biāo)。2-6簡述PLC系統(tǒng)配置的基本原則。 思考題與習(xí)題2022/8/29目 錄3.1 S7系列PLC簡介3.2 S7-200 PLC系統(tǒng)組成3.3編程元件及程序知識3.4基本指令3.5應(yīng)用指令3.6編程軟件2022/8/29第3章 西門子S7-200 PLC3.1 S7系列PLC簡介德國西門子（SIEMENS）公司的S7系列可編程控制器包括S7-200、S7-300、S7-400系列。S7-200系列PLC是集

38、成型小型單元式PLC。集成了CPU、電源、I/O于一體，具有豐富的內(nèi)置集成功能，強(qiáng)勁的通信能力，使用簡單方便、易于掌握，具有極高的性價比。廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。S7-300系列PLC是模塊化小型PLC系統(tǒng)，通過分布式的主機(jī)架(CR)和3個擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以對多達(dá)32個模塊進(jìn)行操作，各種單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。 S7-400系列PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，堅固耐用，易于擴(kuò)展，通信能力強(qiáng)大，容易實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)。該系列具有多種級別（功能逐步升級)的CPU，種類齊全的通用功能模塊，使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或變得更加復(fù)雜時，只

39、要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠K，就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)升級。2022/8/293.2 S7-200 PLC系統(tǒng)組成S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。1基本單元（CPU模塊）目前市場上S7-22*系列PLC已基本取代了第一代S7-21*系列PLC，并成為市場中的主流產(chǎn)品。S7-22*系列有CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226、CPU 226XM 6種不同型號。CPU 221無擴(kuò)展功能，適于用作小點數(shù)的微型控制器。CPU 222有擴(kuò)展功能，CPU 224具有較強(qiáng)控制

40、功能的控制器。CPU 226和CPU 226XM適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到248點數(shù)字量和35路模擬量，有2個RS485通信接口。S7|200 CPU模塊共同的技術(shù)指標(biāo)、S7|200 CPU電源規(guī)范和S7|200 CPU特有技術(shù)規(guī)范分別見表3-1、表3-2和表3-3。2022/8/29S7-200 CPU模塊共同的技術(shù)指標(biāo)用戶存儲器類型EEPROM最大數(shù)字量I/O映像區(qū)128點入，128點出最大模字量I/O映像區(qū)32點入，32點出內(nèi)部標(biāo)志位（M寄存器）掉電永久保存超級電容或電池保存256位112位256位定時器總數(shù)1 ms定時器10 ms定時器100 ms定時器256個4個16個25

41、6個計數(shù)器總數(shù)超級電容或電池保存256個256個布爾量運算執(zhí)行速度0.37 s/指令順序控制繼電器256點定時中斷硬件輸入邊沿中斷可選濾波時間輸入2個，1 ms分辨率4個0.212.8 ms2022/8/29S7-200 CPU電源規(guī)范 電源類型電源電壓允許范圍沖擊電流隔離掉電后的保持時間DC 24 V DC 20.428.8 V10 A，DC 28.8 V不隔離10 ms，DC 24 VAC電源AC 85264 V，4763 Hz20 A，AC 254 VAC 1500 V80 ms，AC 240 VDC 24 V傳感器電源輸出電壓范圍紋波噪聲不隔離L5 V同電源電壓不隔離DC 20.428

42、.8 V峰-峰值1 V電容的內(nèi)部熔斷器（用戶不能更改）3 A，250 V,慢速熔斷2 A，250 V，慢速熔斷2022/8/29S7-200 CPU特有技術(shù)規(guī)范特性CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226外形尺寸/mm908062908062120.58062120.580621908062用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)/B可以在運行模式下編輯不能在運行模式下編輯409640964096409681921228812288163841638424576數(shù)據(jù)存儲區(qū)/B2048204881921024010240掉電保持時間典型值/h5050100100100本機(jī)數(shù)字量I/O出本

43、機(jī)模擬量I/O6入/4出-8入/6出-14入/10出-14入/10出2入/1出24入/16數(shù)字量I/O映像區(qū)256（128入/128出）模擬量I/O映像區(qū)無16入/16出32入/32出擴(kuò)展模塊數(shù)量-2個7個脈沖捕捉輸入個數(shù)681424高速計數(shù)器個數(shù)單相高速計數(shù)器個數(shù)雙相高速計數(shù)器個數(shù)4個4路30 kHz2路20 kHz6個6路30 kHz4路20 kHz6個6路30 kHz或2路200 kHz3路20 kHz或1路100 kHz6個4路30 kHz2路20 kHz2022/8/29S7-200 CPU特有技術(shù)規(guī)范續(xù)表高速脈沖輸出2路20 kHz2路20 kHz2路100 kHz2路20 kHz

44、模擬量調(diào)節(jié)電位器1個，8位分辨率2個，8位分辨率實時時鐘有（時鐘卡）有（時鐘卡）有有有RS-485通信口11122可選卡件存儲器卡、電池卡和實時時鐘卡存儲器卡和電池卡DC 24 V 電源CPU輸入電流/最大負(fù)載80 mA/500 mA85 mA/500 mA110 mA/700 mA120 mA/900 mA150 mA/1050 mAAC 240 V電源CPU輸入電流/最大負(fù)載15 mA/60 mA20 mA/70 mA30 mA/100 mA35 mA/100 mA40 mA/160 mA2022/8/292擴(kuò)展單元S7-200系列PLC主要有兩類6種型號的擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能

45、與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點數(shù)。（1）數(shù)字量擴(kuò)展模塊S7-200系列PLC為了方便使用，提供了種類豐富的數(shù)字量擴(kuò)展模塊，有單獨的輸入模塊EM221（8路擴(kuò)展輸入）；有單獨的輸出模塊EM222（8路擴(kuò)展輸出）；有I/O混合模塊EM223（具有8I/O、16I/O、32I/O等多種配置）。數(shù)字量模塊性能一覽表見表3-4。 2022/8/29數(shù)字量模塊性能一覽表數(shù)字量模塊型號EM221EM222EM223輸入點數(shù)/點8無4/8/16輸出點數(shù)/點無84/8/16隔離組點數(shù)/點444輸入電壓24V DC輸出電壓20.422.8 V DC 或20250 V AC20.422.8 V DC 或53

46、0 V DC、20250 V AC電纜長度（隔離/不隔離）/m300/500150/50300/500輸出類型DC輸出/繼電器輸出DC輸出/繼電器輸出電能消耗（+5V DC）/mA305040/100/1602022/8/29S7-200有三種模擬量選用模塊，即4路模擬量輸入模塊EM231，2路模擬量輸出模塊EM232和4路輸入1路輸出的模擬量混合模塊EM235。S7-200的模擬量模塊中AD、DA轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為12位。模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊的量程有DC 010 V、05 V、01 V、0500 mV、0100 mV、050 mV、10 V、5 V、2.5 V、1 V、500 mV、2

47、50 mV、100 mV、50 mV、25 mV和020 mA等。量程用模塊上的DIP開關(guān)來設(shè)置。（2）模擬量擴(kuò)展模塊2022/8/29 AIWXX MSB 單極性 LSB00012位數(shù)據(jù)值0 MSB 雙極性 LSB000012位數(shù)據(jù)值 AIWXX 模擬量輸入模塊單極性全量程輸入范圍對應(yīng)的數(shù)字量輸出為032000(如下圖所示，圖中的MSB和LSB分別是最高有效位和最低有效位)，雙極性全量程輸入范圍對應(yīng)的數(shù)字量輸出為-32000+32000，電壓輸入時輸入電阻不小于10 M，電流輸入時(020 mA)輸入電阻為250 。AD轉(zhuǎn)換的時間、=、=和。2022/8/29比 較 指 令 的 基 本 格

48、式 運算關(guān)系字節(jié)比較整數(shù)比較雙字整數(shù)比較實數(shù)比較等于等于=LDB=IN1,IN2AB=IN1,IN2OB=IN1,IN2LDW=IN1,IN2AW=IN1,IN2OW=IN1,IN2LDD=IN1,IN2AD=IN1,IN2OD=IN1,IN2LDR=IN1,IN2AR=IN1,IN2OR=IN1,IN2不等于LDBIN1,IN2ABIN1,IN2OBIN1,IN2LDWIN1,IN2AWIN1,IN2OWIN1,IN2LDDIN1,IN2ADIN1,IN2ODIN1,IN2LDRIN1,IN2ARIN1,IN2ORIN1,IN2小于LDBIN1,IN2ABIN1,IN2OBIN1,IN2LD

49、WIN1,IN2AWIN1,IN2OWIN1,IN2LDDIN1,IN2ADIN1,IN2ODIN1,IN2LDRIN1,IN2ARIN1,IN2ORIN1,IN2小于等于=LDB=IN1,IN2AB=IN1,IN2OB=IN1,IN2LDW=IN1,IN2AW=IN1,IN2OW=IN1,IN2LDD=IN1,IN2AD=IN1,IN2OD=IN1,IN2LDR=IN1,IN2AR=IN1,IN2ORLDBIN1,IN2ABIN1,IN2OBIN1,IN2LDWIN1,IN2AWIN1,IN2OWIN1,IN2LDDIN1,IN2ADIN1,IN2ODIN1,IN2LDRIN1,IN2ARI

50、N1,IN2ORIN1,IN2大于等于=LDB=IN1,IN2AB=IN1,IN2OB=IN1,IN2LDW=IN1,IN2AW=IN1,IN2OW=IN1,IN2LDD=IN1,IN2AD=IN1,IN2OD=IN1,IN2LDR=IN1,IN2AR=IN1,IN2OR=IN1,IN22022/8/29比較指令應(yīng)用舉例 2022/8/29（1）字節(jié)、字、雙字右移位和左移位指令字節(jié)向右移位指令SHR_B與字節(jié)向左移位指令SHL_B將輸入（IN）的無符號數(shù)字節(jié)中的各位向右或向左移動N位后，送給輸出字節(jié)（OUT）。移位指令對移出位補0，如果移動的位數(shù)N8，最多移位8次，所有的循環(huán)和移位指令中的N均

51、為字節(jié)變量。字向右移位指令SHR_W與字向左移位指令SHL_W將輸入（IN）的無符號數(shù)字中的各位向右或向左移動N位后，送給輸出字（OUT）。移位指令對移位補0，如果移動的位數(shù)N16，最多移位16次。雙字向右移位指令SHR_DW與雙字向左移位指令SHL_DW將輸入（IN）的無符號雙字中的各位向右或向左移動N位后，送給輸出雙字（OUT）。移位指令對移出位補0，如果移動的位數(shù)N32，最多移位32次。 移位指令如下頁圖所示。3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29如果移位次數(shù)大于0，“溢出”存儲器位（SM1.1）保存最后一次被移出的位值。如果移位結(jié)果為0，零標(biāo)志位（SM1.0）被置為1。上述6條指令使E

52、NO=0的錯誤條件：0006（間接尋址），SM4.3（運行時間）。3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29（2）字節(jié)、字、雙字循環(huán)右移位和循環(huán)左移位指令 字節(jié)循環(huán)右移位指令ROR_B和字節(jié)循環(huán)左移位指令ROL_B將輸入字節(jié)（IN）的數(shù)值向右或向左循環(huán)移動N位，并將結(jié)果存入輸出字節(jié)（OUT）。移位次數(shù)N為字節(jié)變量，如果N8，執(zhí)行循環(huán)移位之前先對N進(jìn)行模8操作（N除以8后取余數(shù)），因此實際移位次數(shù)在07之間。如果N為8的整倍數(shù)，則不進(jìn)行移位操作。雙字循環(huán)右移位指令ROR_DW和雙字循環(huán)左移位指令ROL_DW將輸入雙字（IN）的數(shù)值向右或向左循環(huán)移位，并將結(jié)果存入輸出雙字（OUT）。如果移位次數(shù)N32

53、，執(zhí)行循環(huán)移位之前先對N進(jìn)行模32操作（N除以32后取余數(shù)），因此移位數(shù)在031之間。如果N為32的整倍數(shù)，則不進(jìn)行移位操作。循環(huán)移位指令如下圖所示。 3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29如果執(zhí)行循環(huán)移位操作，移的最后一位的數(shù)值存放在溢出位（SM1.1）。如果實際移位次數(shù)為0，SM1.0（零標(biāo)志位）被置為1。循環(huán)移位操作是無符號的。 使ENO=0的錯誤條件：0006（間接地址），SM4.3（運行時間）。3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29字左移位指令和字循環(huán)右移位指令應(yīng)用舉例 2022/8/293.4.4表功能指令表功能指令是指定存儲器區(qū)域中的數(shù)據(jù)管理指令?？山⒁粋€不大于100個字的數(shù)據(jù)

54、表，依次向數(shù)據(jù)區(qū)填入或取出數(shù)據(jù)，并可在數(shù)據(jù)區(qū)查找符合設(shè)置條件的數(shù)據(jù)，以對數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、排序、比較等處理。表功能指令包括填表指令、查表指令、先進(jìn)先出指令、后進(jìn)先出指令及存儲器填充指令等。在此僅介紹填表指令。填表指令A(yù)TT（Add To Table）向表（TBL）中增加一個字（DATA）。表內(nèi)的第一個數(shù)是表的最大長度（TL），第二個數(shù)是表內(nèi)實際的項數(shù)（EC），新數(shù)據(jù)被放入表內(nèi)上一次填入的數(shù)的后面。每向表內(nèi)填入一個新的數(shù)據(jù)，EC自動加1。除了TL和EC外，表最多可以裝入100個數(shù)據(jù)。TBL為WORD型, DATA為INT型。填表指令如下圖所示。該指令影響SM1.4,填入表的數(shù)據(jù)過多時, S

55、M1.4將被置為1。ATT DATA，TBL2022/8/29填表指令應(yīng)用舉例 2022/8/293.4.5轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換指令用于對操作數(shù)的類型、碼制及數(shù)據(jù)和碼制之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，為在不同類型的數(shù)據(jù)間進(jìn)行處理或運算提供方便。1.BCD碼與整數(shù)的轉(zhuǎn)換BCD_I指令將輸入的BCD碼轉(zhuǎn)換成整數(shù)（IN），并將結(jié)果送入OUT指定的變量中。輸入范圍是BCD碼09999。I_BCD指令將輸入的整數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換為BCD碼，并將結(jié)果送入OUT指定的變量中。輸入范圍是整數(shù)09999。這些指令影響SM1.6（非法BCD）。BCD碼與整數(shù)的轉(zhuǎn)換如下圖所示。2022/8/29BCD碼與整數(shù)的轉(zhuǎn)換舉例 2022/8/292

56、.雙整數(shù)與實數(shù)的轉(zhuǎn)換DTR（DI_R）指令將32位有符號整數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換成32位實數(shù)，并將結(jié)果送入OUT指定的變量中。ROUND指令將實數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)后送入OUT 指定的變量中。如果小數(shù)部分大于等于0.5，整數(shù)部分加1。如果要轉(zhuǎn)換的數(shù)值過大，輸出無法表示，則置溢出位SM1.1為1。TRUNC指令將32位實數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換成32位帶符號整數(shù)后送入OUT指定的變量中。只有實數(shù)的整數(shù)部分被轉(zhuǎn)換，小數(shù)部分被舍去。雙整數(shù)與實數(shù)的轉(zhuǎn)換如下圖所示。2022/8/29整數(shù)轉(zhuǎn)換成實數(shù)和取整舉例2022/8/297.段碼指令段碼SEG（Segment）指令，根據(jù)輸入字節(jié)（IN）低4位確定的十六進(jìn)制數(shù)（16#

57、0F）產(chǎn)生點亮7段顯示器各段的代碼，并送到輸出字節(jié)OUT。七段編碼顯示見下表。段顯示-gfedcba段顯示-gfedcba000111111801111111100000110901100111201011011a01110111301001111b01111100401100110c00111001501101101d01011110601111101e01111001700000111f01110001七段編碼顯示表2022/8/293.5應(yīng)用指令3.5.1程序控制類指令程序控制類指令用于對程序流轉(zhuǎn)的控制，可以控制程序的結(jié)束、分支、循環(huán)、子程序或中斷程序調(diào)用、步進(jìn)指令等。通過程序控制類指令

58、的合理使用，可以優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)程序的功能。下頁表格是程序控制指令的列表，下面對部分程序控制指令分別加以說明。1.結(jié)束指令 有條件結(jié)束(END)指令，執(zhí)行條件成立時結(jié)束主程序，返回主程序起點。條件結(jié)束指令用在無條件結(jié)束(MEND)指令之前。用戶程序必須以無條件結(jié)束指令結(jié)束主程序。條件結(jié)束指令不能在子程序或中斷程序中使用。結(jié)束指令應(yīng)用舉例2022/8/29程 序 控 制 指 令 的 列 表助記符指令名稱指令表格式功能END有條件結(jié)束指令END程序的條件結(jié)束MEND無條件結(jié)束指令MEND程序的無條件結(jié)束STOP暫停指令STOP切換到STOP模式WDR看門狗指令WDR看門狗復(fù)位JMP跳轉(zhuǎn)指令JMP

59、 N跳到定義的標(biāo)號LBL標(biāo)號指令LBL N定義一個跳轉(zhuǎn)的標(biāo)號FORNEXT循環(huán)開始指令循環(huán)結(jié)束指令FOR INDX，INIT，INALNEXT循環(huán)開始循環(huán)結(jié)束CALLCRET子程序調(diào)用指令子程序結(jié)束指令CALL SBR_NCRET調(diào)用子程序從子程序條件返回ATCHDTCHENIDISI中斷連接指令中斷分離指令中斷允許指令中斷禁止指令A(yù)TCH INT，EVENTDTCH EVENTENIDISI中斷源與中斷程序建立連接斷開中斷源與中斷程序的連接允許中斷禁止中斷LSCR裝載順控繼電器指令LSCR n順控繼電器段開始SCRT順控繼電器轉(zhuǎn)換指令SCRT n順控繼電器段轉(zhuǎn)換SCRE順控繼電器結(jié)束指令SC

60、RE順控繼電器段結(jié)束2022/8/292.暫停指令暫停(STOP)指令，能夠引起CPU工作方式發(fā)生變化，從運行方式(RUN)進(jìn)入停止方式(STOP)，立即終止程序的執(zhí)行。如果STOP指令在中斷程序中執(zhí)行，那么該中斷程序立即終止，并且忽略所有掛起的中斷，繼續(xù)掃描主程序的剩余部分。在本次掃描的最后，完成CPU從RUN到STOP方式的轉(zhuǎn)換。 暫停指令應(yīng)用舉例2022/8/293.看門狗指令為了保證系統(tǒng)可靠運行，PLC內(nèi)部設(shè)置了系統(tǒng)監(jiān)視定時器WDT，用于監(jiān)視掃描周期是否超時。每當(dāng)掃描到WDT定時器時，WDT定時器將復(fù)位。WDT定時器有一設(shè)定值（100300 ms)，系統(tǒng)正常工作時，所需掃描時間小于WD