學(xué)習(xí)情境3：?jiǎn)伟粹o復(fù)用控制

學(xué)習(xí)目標(biāo)………3知識(shí)準(zhǔn)備………6任務(wù)實(shí)施………40自我評(píng)估………55學(xué)習(xí)情境3——單按鈕復(fù)用控制

知識(shí)目標(biāo)…………4技能目標(biāo)…………5學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，能夠讓學(xué)員知道S7-200系列PLC有哪些計(jì)數(shù)器指令、數(shù)據(jù)傳送指令、邏輯運(yùn)算指令及移位指令，各有什么特點(diǎn)，如何正確使用；理解PLC的順序掃描工作方式；掌握如何實(shí)現(xiàn)單按鈕的復(fù)用。知識(shí)目標(biāo)在了解PLC工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，能把正確使用S7-200PLC的指令系統(tǒng)，并獨(dú)立完成按鈕復(fù)用控制系統(tǒng)（如：多臺(tái)設(shè)備的單按鈕控制、單按鈕起?？刂频龋┑挠布渲眉鞍惭b、硬件組態(tài)及程序編寫、數(shù)據(jù)下載及系統(tǒng)調(diào)試技能目標(biāo)計(jì)數(shù)器指令………………7傳送指令…………………15邏輯運(yùn)算指令……………21移位指令…………………28知識(shí)準(zhǔn)備在S7-200CPU存儲(chǔ)器內(nèi)預(yù)留有一定容量的存儲(chǔ)區(qū)專門用于計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)計(jì)數(shù)值，S7-200CPU最多支持256個(gè)計(jì)數(shù)器，因此在使用計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)器的地址編號(hào)（C0～C255）必須在有效范圍之內(nèi)。計(jì)數(shù)器都是16位的，每個(gè)計(jì)數(shù)器占用該區(qū)域2個(gè)字節(jié)空間。每個(gè)計(jì)數(shù)器都有一個(gè)與計(jì)數(shù)器編號(hào)（C0～C255）同名的二進(jìn)制位（C0～C255），當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值（C0～C255）達(dá)到設(shè)定值時(shí)，相應(yīng)的二進(jìn)制位動(dòng)作。計(jì)數(shù)器指令——綜述對(duì)于加計(jì)數(shù)器（CTU），當(dāng)CU端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值（Cn）加1。當(dāng)前值（Cn）大于或等于預(yù)設(shè)值（PV）時(shí)，計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?，達(dá)到最大值（32,767）時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。當(dāng)復(fù)位（R）輸入端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。計(jì)數(shù)器復(fù)位時(shí)其當(dāng)前值（Cn）清零，計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?。當(dāng)然也可以用復(fù)位指令對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。計(jì)數(shù)器指令——加計(jì)數(shù)器（CTU）1/2

I0.0為1時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)；I0.2為1時(shí)，則對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。

計(jì)數(shù)器指令——加計(jì)數(shù)器（CTU）2/2

當(dāng)LD端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器位變?yōu)?，同時(shí)將預(yù)設(shè)值（PV）作為當(dāng)前值（Cn）。當(dāng)CD端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值（Cn）減1。當(dāng)前值（Cn）減為0時(shí)，計(jì)數(shù)器停止，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?。計(jì)數(shù)器指令——減計(jì)數(shù)器（CTD）1/2

I0.1為1時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行減計(jì)數(shù)；I0.2為1時(shí)，則對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位；I0.3為1時(shí)，裝載計(jì)數(shù)器初值。

計(jì)數(shù)器指令——減計(jì)數(shù)器（CTD）2/2

當(dāng)CU端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器加1；當(dāng)CD端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器減1。

每次執(zhí)行加減計(jì)數(shù)時(shí)，預(yù)設(shè)值（PV）與當(dāng)前值（Cn）進(jìn)行比較：當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值（Cn）達(dá)到最大值（32767）時(shí)，下一個(gè)加計(jì)數(shù)脈沖（CU）則使計(jì)數(shù)器返回最小值（-32768）；當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值（Cn）達(dá)到最小值（-32768）時(shí)，下一個(gè)減計(jì)數(shù)脈沖（CD）則使計(jì)數(shù)器返回最大值（32767）。計(jì)數(shù)器指令——加減計(jì)數(shù)器（CTUD）1/3

當(dāng)前值（Cn）大于或等于預(yù)設(shè)值（PV）時(shí)，計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?；否則，計(jì)數(shù)器位為0。當(dāng)R端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。計(jì)數(shù)器復(fù)位后，計(jì)數(shù)器初值（Cn）清零，計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?。當(dāng)然也可以用復(fù)位指令對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。計(jì)數(shù)器指令——加減計(jì)數(shù)器（CTUD）2/3

I0.0為1時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)；I0.1為1時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行減計(jì)數(shù)；I0.2為1時(shí)，則對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。計(jì)數(shù)器指令——加減計(jì)數(shù)器（CTUD）3/3

傳送指令——通用數(shù)據(jù)傳送指令1/2

傳送指令中：IN為被傳送數(shù)據(jù)輸入端；OUT為數(shù)據(jù)接收端；N為數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度，其取值范圍為1~255；EN為使能端，只有當(dāng)EN信號(hào)的RLO為1時(shí)，才允許執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作，將IN端的數(shù)據(jù)傳送到OUT端所指定的存儲(chǔ)器；ENO為使能輸出，其狀態(tài)跟隨EN信號(hào)而變化。IN操作數(shù)可以是V、I、Q、M、S、SM、L、AC、常數(shù)、*VD、*LD、*AC；OUT操作數(shù)可以是V、I、Q、M、S、SM、L、AC、*VD、*LD、*AC等類型，但必須在數(shù)據(jù)寬度上相匹配。傳送指令——通用數(shù)據(jù)傳送指令2/2

傳送指令——塊傳送指令1/2

傳送指令——塊傳送指令2/2

當(dāng)I0.2=1時(shí)，將VB0開始的連續(xù)2個(gè)字節(jié)（VB0和VB1）數(shù)據(jù)傳送給VB10和VB11。傳送指令——交換指令當(dāng)I0.0=1時(shí)，將數(shù)據(jù)“16#1234”傳送給VW0（VB0=12、VB1=34）；當(dāng)I0.1=1時(shí)，對(duì)VW0進(jìn)行高低字節(jié)交換（VB0=34、VB1=12）。傳送指令——立即傳送指令對(duì)于字節(jié)傳送立即讀（BIR）指令，其IN端只能使用IBx；對(duì)于字節(jié)傳送立即寫（BIW）指令，其OUT端的操作數(shù)只能是QBx。

S7-200PLC的邏輯運(yùn)算指令可以對(duì)字節(jié)（B）、字（W）、雙字（DW）操作數(shù)，按位進(jìn)行邏輯取反（INV）、邏輯與（AND）、邏輯或（OR）及邏輯異或（XOR）運(yùn)算。指令格式如表3-3所列。邏輯運(yùn)算指令中的IN為邏輯取反（INV）指令的源操作數(shù)；IN1為邏輯與（AND）、邏輯或（OR）及邏輯異或（XOR）運(yùn)算指令的第一個(gè)源數(shù)據(jù)；IN2為邏輯與（AND）、邏輯或（OR）及邏輯異或（XOR）運(yùn)算指令的第二個(gè)源數(shù)據(jù)；OUT為邏輯取反（INV）、邏輯與（AND）、邏輯或（OR）及邏輯異或（XOR）運(yùn)算指令的目的操作數(shù)。要求源操作數(shù)和目的操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型必須與指令類型相匹配。

邏輯運(yùn)算指令——綜述

邏輯運(yùn)算指令——取反指令

邏輯運(yùn)算指令——與指令

邏輯運(yùn)算指令——或指令

邏輯運(yùn)算指令——異或指令

邏輯運(yùn)算指令——示例1/2

邏輯運(yùn)算指令——示例2/2S7-200PLC的移位指令可以對(duì)字節(jié)（B）、字（W）、雙字（DW）進(jìn)行左移、右移、循環(huán)左移、循環(huán)右移等操作。移位指令中的IN為源操作數(shù)；N為移位的位數(shù)；OUT為目的操作數(shù)；DATA為移位寄存器指令的待移入位數(shù)據(jù)；S_BIT為移位寄存器指令的最低位；N為移位寄存器指令的位數(shù)及方向控制字。要求源操作數(shù)和目的操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型必須與指令類型相匹配。移位指令——綜述移位指令——左移指令1/2

對(duì)于左移指令，按指定位數(shù)（N）對(duì)源操作數(shù)（IN）依次左移N位，左邊移出位自然丟失，右邊空缺位補(bǔ)0，并將移位結(jié)果保存在目的操作數(shù)（OUT）中，源操作數(shù)（IN）保持不變。移位指令——左移指令2/2

移位指令——右移指令1/2

對(duì)于右移指令，按指定位數(shù)（N）對(duì)源操作數(shù)（IN）依次右移N位，右邊移出位自然丟失，左邊空缺位補(bǔ)0，并將移位結(jié)果保存在目的操作數(shù)（OUT）中，源操作數(shù)（IN）保持不變。

移位指令——右移指令2/2

移位指令——循環(huán)左移指令1/2

對(duì)于循環(huán)左移指令，按指定位數(shù)（N）對(duì)源操作數(shù)（IN）依次循環(huán)左移N位，左邊移出位補(bǔ)充到右邊空缺位，并將移位結(jié)果保存在目的操作數(shù)（OUT）中，源操作數(shù)（IN）保持不變。

移位指令——循環(huán)左移指令2/2

移位指令——循環(huán)右移指令1/2

對(duì)于循環(huán)右移指令，按指定位數(shù)（N）對(duì)源操作數(shù)（IN）依次循環(huán)右移N位，右邊移出位補(bǔ)充到左邊空缺位，并將移位結(jié)果保存在目的操作數(shù)（OUT）中，源操作數(shù)（IN）保持不變

。

移位指令——循環(huán)右移指令2/2

移位指令——移位寄存器指令1/3

移位寄存器（SHRB）指令實(shí)際上是一種自定義移位寄存器。移位寄存器（SHRB）指令將DATA數(shù)值移入移位寄存器，并由S_BIT指定移位寄存器的最低位，由N指定移位寄存器的長(zhǎng)度和移位方向（+N表示“移位加”，-N表示“移位減”，移位寄存器的最大長(zhǎng)度為64位），移出位則放置在特殊功能存儲(chǔ)器SM1.1（移出標(biāo)志位）中。移位指令——移位寄存器指令2/3

在“移位減”（N為負(fù)值）中，輸入數(shù)據(jù)（DATA）移入移位寄存器的最高位，并移出最低位（S_BIT）。移出的數(shù)據(jù)被放置在SM1.1中。

移位指令——移位寄存器指令3/3

在“移位加”（N為正值）中，輸入數(shù)據(jù)（DATA）移入移位寄存器的最低位（由S_BIT指定），并移出移位寄存器的最高位。移出的數(shù)據(jù)被放置在SM1.1中?？刂埔蟆?1任務(wù)分析…………42實(shí)施方案…………44方案調(diào)試…………54任務(wù)實(shí)施——電動(dòng)機(jī)的單按鈕起?？刂?/p>

要求用1個(gè)控制按鈕控制1臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。第1次操作按鈕電動(dòng)機(jī)起動(dòng)；第2次操作按鈕電動(dòng)機(jī)停車；第3次操作按鈕電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，如此循環(huán)?？刂埔驪LC在工作時(shí)采用順序循環(huán)掃描的工作方式來(lái)執(zhí)行主循環(huán)程序OB1及子程序中的用戶程序，在一個(gè)掃描周期的開始CPU對(duì)所有的輸入端子上的信號(hào)進(jìn)行集中采集，并將采集結(jié)果保存在過(guò)程映像輸入寄存器（I），在程序執(zhí)行期間不再考慮輸入端子上信號(hào)的變化，而程序執(zhí)行過(guò)程中所產(chǎn)生的中間結(jié)果則直接保存在存儲(chǔ)器（M）或過(guò)程映像輸出寄存器（Q）中，并不立即送到輸出端子，而只有在當(dāng)前掃描周期結(jié)束前才將程序執(zhí)行的最終結(jié)果集中送到輸出端子，對(duì)輸出端子進(jìn)行刷新。如果對(duì)這種掃描方式理解不清楚，在編程時(shí)就會(huì)出現(xiàn)意想不到的結(jié)果。由于PLC循環(huán)掃描的工作特殊性，不能直接用簡(jiǎn)單的邏輯實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的單按鈕控制，必須考慮在同一掃描周期內(nèi)是否會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的多次切換。任務(wù)分析1/2以電動(dòng)機(jī)的單按鈕起停控制為例，如果用如圖所示的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)看起來(lái)似乎可行，但是，如果仔細(xì)分析會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)按一次按鈕時(shí)，首先掃描到第一個(gè)程序段，會(huì)使KM變?yōu)?，并寫入過(guò)程映像輸出寄存器；當(dāng)掃描到第二個(gè)程序段時(shí)，由于KM的過(guò)程映像輸出寄存器已經(jīng)為1，所以又會(huì)使KM變?yōu)?，結(jié)果無(wú)論如何都無(wú)法啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

任務(wù)分析2/2方案1用邊沿指令及異或邏輯實(shí)現(xiàn)……45方案2用異或邏輯實(shí)現(xiàn)…………………46方案3用位邏輯指令實(shí)現(xiàn)………………47方案4用計(jì)數(shù)器和比較指令實(shí)現(xiàn)………48方案5用SR觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)…………………49方案6用RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)…………………50方案7按掃描順序?qū)崿F(xiàn)…………………51方案8用互補(bǔ)的狀態(tài)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)…………52方案9用循環(huán)移位指令實(shí)現(xiàn)……………53實(shí)施方案——電動(dòng)機(jī)的單按鈕起?？刂?/p>

實(shí)施方案——方案1：用邊沿指令及異或邏輯實(shí)現(xiàn)

首先根據(jù)控制按鈕SB_1信號(hào)狀態(tài)設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，使用上升沿檢測(cè)指令，保證每按動(dòng)一次控制按鈕，狀態(tài)標(biāo)志F1的狀態(tài)只在當(dāng)前掃描周期內(nèi)起作用。然后用狀態(tài)標(biāo)志F1與電動(dòng)機(jī)（KM）當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行邏輯異或運(yùn)算，由于按動(dòng)控制按鈕當(dāng)前周期內(nèi)F1=1，用F1與KM相異或，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，如果直接用KM來(lái)代替F1，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)要求的功能。

實(shí)施方案——方案2：用異或邏輯實(shí)現(xiàn)

首先根據(jù)按鈕的狀態(tài)設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志F1，并用F2消除按鈕抖動(dòng)帶來(lái)的影響，保證按以按鈕只設(shè)置一次F1。然后用F1與電動(dòng)機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行異或邏輯，并根據(jù)異或運(yùn)算的結(jié)果控制電動(dòng)機(jī)的起停。如果不設(shè)置標(biāo)志F2（去掉第3個(gè)程序段），則按動(dòng)一次控制按鈕，電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)將會(huì)自動(dòng)來(lái)回切換數(shù)次。實(shí)施方案——方案3：用位邏輯指令實(shí)現(xiàn)

與方案1不同，每按動(dòng)一次控制按鈕（SB_1），都要根據(jù)電動(dòng)機(jī)（KM）當(dāng)前的狀態(tài)來(lái)設(shè)定狀態(tài)標(biāo)志（F2）。然后再用狀態(tài)標(biāo)志（F2）來(lái)控制電動(dòng)機(jī)（KM）?？刂瞥绦蛉鐖D3-14所示。如果直接用KM來(lái)代替F2，同樣不能實(shí)現(xiàn)要求的控制功能。

實(shí)施方案——方案4：用計(jì)數(shù)器和比較指令實(shí)現(xiàn)首先用計(jì)數(shù)器對(duì)控制按鈕（SB_1）按動(dòng)的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為1，則啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)（KM）；否則電動(dòng)機(jī)停止。然后用比較指令判斷計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值是否為2，如果為2，則對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位。

實(shí)施方案——方案5：用SR觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)首先對(duì)控制按鈕（SB_1）進(jìn)行上升沿信號(hào)的采集，然后對(duì)采集結(jié)果和電動(dòng)機(jī)（KM）當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行邏輯異或運(yùn)算，根據(jù)異或運(yùn)算的結(jié)果控制電動(dòng)機(jī)（KM）的起停。實(shí)際電路等效為RS觸發(fā)器。

實(shí)施方案——方案6：用RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)根據(jù)方案5的設(shè)計(jì)思想，也可以用RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。實(shí)施方案——方案7：按掃描順序?qū)崿F(xiàn)實(shí)施方案——方案8：用互補(bǔ)的狀態(tài)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)首先設(shè)置2個(gè)互補(bǔ)的狀態(tài)標(biāo)志F1和F2，然后用F1和F2控制電動(dòng)機(jī)（KM）的起停。實(shí)施方案——方案9：用循環(huán)移位指令實(shí)現(xiàn)首先給控制字輸入初值2#1010_1010_1010_1010，然后用循環(huán)移位指令對(duì)控制字進(jìn)行循環(huán)移位，每按動(dòng)一次控制按鈕控制字移動(dòng)一位，并用控制字的其中任意一位控制電動(dòng)機(jī)的起停。方案調(diào)試對(duì)于上述各種控制方案可以分別在各子程序中設(shè)計(jì)完成，調(diào)試哪一個(gè)方案可以在循環(huán)主程序OB1中調(diào)用該子程序。然后對(duì)執(zhí)行全編譯命令，并將編譯結(jié)果下載到PLC。將PLC切換到RUN模式，按動(dòng)控制按鈕，觀察電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。填空題……………56判斷題……………58思考題……………59技能訓(xùn)練…………60自我評(píng)估（1）S7-200CPU最多支持___________個(gè)計(jì)數(shù)器。（2）S7-200PLC有三種類型的計(jì)數(shù)器，分別是___________計(jì)數(shù)器、___________計(jì)數(shù)器和___________計(jì)數(shù)器。（3）對(duì)于加計(jì)數(shù)器（CTU），當(dāng)CU端出現(xiàn)___________信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值（Cn）加1。（4）對(duì)于減計(jì)數(shù)器（CTD），當(dāng)LD端出現(xiàn)由0到1的變化時(shí)，計(jì)數(shù)器位變?yōu)開__________，同時(shí)將預(yù)設(shè)值（PV）作為當(dāng)前值（Cn）。填空題1/2（5）對(duì)于減計(jì)數(shù)器（CTD），當(dāng)CD端出現(xiàn)___________信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值（Cn）減1。當(dāng)前值（Cn）減為0時(shí)，計(jì)數(shù)器將___________，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?。（6）S7-200PLC的數(shù)據(jù)塊傳送指令，其數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度N的取值范圍為___________。（7）S7-200PLC的邏輯運(yùn)算指令可以對(duì)字節(jié)、字或雙字操作數(shù)，按___________進(jìn)行邏輯取反、邏輯與、邏輯或及邏輯___________運(yùn)算。（8）S7-200PLC的移位指令可以對(duì)字節(jié)、字或雙字操作數(shù)進(jìn)行左移、右移、___________和___________等操作。填空題2/2（1）對(duì)于S7-200PLC的加計(jì)數(shù)器，當(dāng)前值（Cn）大于或等于預(yù)設(shè)值（PV）時(shí)，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?，達(dá)到最大值（32,767）時(shí)，計(jì)數(shù)器將停止計(jì)數(shù)。（2）對(duì)于S7-200PLC的減計(jì)數(shù)器，當(dāng)前值（Cn）減為0時(shí)，計(jì)數(shù)器停止，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器位（Cn）變?yōu)?。（3）S7-200PLC數(shù)據(jù)傳送指令可按字節(jié)（