第七章S7-200系列PLC基本邏輯指令及其程序編制學習目標：熟練掌握梯形圖的編程方法，掌握基本指令中的常用指令，了解和會用其他指令。通過對本章的學習，做到可以根據(jù)需要編制出結(jié)構(gòu)較簡單的控制程序。第一節(jié)S7-200系列可編程控制器基本指令S7-200PLC的基本指令多用于開關量邏輯控制，本節(jié)著重介紹梯形圖指令，并討論基本指令的功能及編程方法。

編程時，應注意各操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型及數(shù)值范圍。CPU對非法操作數(shù)將生成編譯錯誤代碼。基本邏輯指令基本邏輯指令一般指位邏輯指令、定時器指令及計數(shù)器指令。位邏輯指令又含觸點指令、線圈指令、邏輯堆棧指令、RS觸發(fā)器指令等。這些指令處理的對象大多為位邏輯量，主要用于邏輯控制類程序中。位邏輯指令1.標準觸點指令標準觸點指令有LD、LDN、A、AN、O、ON、NOT、=指令（語句表）。這些指令對存儲器位在邏輯堆棧中進行操作。由于堆棧存儲單元數(shù)的限制，語句表中A、O、AN、ON指令最多可以連用有限次。同樣，梯形圖中，最多一次串聯(lián)或并聯(lián)的觸點數(shù)也有一定限制，功能框圖中AND和OR指令盒中輸入的個數(shù)也不能超過這個范圍

標準觸點指令中如果有操作數(shù)，則為BOOL型，操作數(shù)的編址范圍可以是：I、Q、M、SM、T、C、S、VL。（1）裝入常開指令：LD

在梯形圖中，每個從左母線開始的單一邏輯行、每個程序塊（邏輯梯級）的開始、指令盒的輸入端都必須使用LD和LDN這兩條指令。以常開觸點開始時用LD指令，以常閉觸點開始時則用LDN指令。本指令對各類內(nèi)部編程元件的常開觸點都適用。指令格式：LDbit；例：LDI0.2（2）裝入常閉指令：LDN每個以常閉觸點開始的邏輯行都使用這一指令，各類內(nèi)部編程元件的常閉觸點都適用。指令格式：LDNbit；例：LDNI0.2（3）與常開指令：A即串聯(lián)一個常開觸點。由于堆棧存儲器數(shù)量的限制，梯形圖中，一次最多可以有七個常開觸點串聯(lián)。指令格式：Abit；

例：

AM2.4（4）與常閉指令：AN即在梯形圖中串聯(lián)一個常閉觸點。在一個邏輯行中，最多可以連用六次。指令格式：ANbit；

例：

ANM2.4（5）或常開指令：O即并聯(lián)一個常開觸點。在梯形圖中，一次最多可以有七個觸點相互并聯(lián)。指令格式：Obit；例：OM2.6（6）或常閉指令：ON即并聯(lián)一個常閉觸點。在梯形圖中，一次最多可以連用六次。指令格式：ONbit；例：ONM2.6（7）輸出指令：=將邏輯運算結(jié)果輸出到指定存儲器位或輸出繼電器對應的映像寄存器位，以驅(qū)動本位線圈。指令格式：=bit；例：=Q2.6程序?qū)嵗鹤屑毐容^不同編程工具的區(qū)別與聯(lián)系。LDI0.0//裝入常開觸點OI0.1//或常開觸點AI0.2//與常開觸點=Q0.0//輸出觸點，

//如果本梯級中將I0.1的觸點改

//為Q0.0的常開觸點，則成為電

//機起動停止控制環(huán)節(jié)的梯形圖

LDNI0.0//裝入常閉觸點ONI0.1//或常閉觸點ANI0.2//與常閉觸點=Q0.1///輸出觸點

LDI0.0//OI0.1//AI0.2//NOT//取非，即輸出反相=Q0.3//LDI0.0//OI0.1//AI0.2//=Q0.0//

LDNI0.0//ONI0.1//ANI0.2//=Q0.1//

LDI0.0//OI0.1//AI0.2//NOT//=Q0.3//標準觸點FBD例2.正負跳變指令

正負跳變指令在梯形圖中以觸點形式使用。用于檢測脈沖的正跳變（上升沿）或負跳變（下降沿），利用跳變讓能流接通一個掃描周期，即可以產(chǎn)生一個掃描周期長度的微分脈沖，常用此脈沖觸發(fā)內(nèi)部繼電器線圈。（1）正跳變指令：EU正跳變觸點檢測到脈沖的每一次正跳變后，產(chǎn)生一個微分脈沖。指令格式：EU（無操作數(shù)）（2）負跳變指令：ED負跳變觸點檢測到脈沖的每一次負跳變后，產(chǎn)生一個微分脈沖。指令格式：ED（無操作數(shù)）正、負跳變觸點指令編程舉例如下圖所示。

正、負跳變觸點指令編程一個掃描周期長度

3.置位和復位指令

置位即置1，復位即置0。置位和復位指令可以將位存儲區(qū)的某一位開始的一個或多個（最多可達255個）同類存儲器位置1或置0。這兩條指令在使用時需指明三點：操作性質(zhì)、開始位和位的數(shù)量。各操作數(shù)類型及范圍如下表所示。

置位和復位指令操作數(shù)類型及范圍

操作數(shù)范圍

類型

位bitI，Q，M，SM，TC，V，S，LBOOL型

數(shù)量NVB，IB，QB，MB，SMB，LB，SB，AC，*VD，*AC，*LDBYTE型（最大255）（1）置位指令：S將位存儲區(qū)的指定位（位bit）開始的N個點置位。指令格式：Sbit，N；例：SQ0.0，1（2）復位指令：R將位存儲區(qū)的指定位（位bit）開始的N個點復位。當用復位指令時，如果是對定時器T位或計數(shù)器C位進行復位，則定時器或計數(shù)器位被復位，同時，定時器或計數(shù)器的當前值被清零。指令格式：Rbit，N；例：RQ0.2，3置位和復位指令應用編程序舉例如下圖所示。立即操作指令立即指令允許對輸入和輸出點進行快速和直接存取。當用立即指令讀取輸入點的狀態(tài)時，相應的輸入映像寄存器中的值并未發(fā)生更新；用立即指令訪問輸出點時，訪問的同時，相應的輸出寄存器的內(nèi)容也被刷新。只有輸入繼電器I和輸出繼電器Q可以使用立即指令。1.立即觸點指令

在每個標準觸點指令的后面加“I”。指令執(zhí)行時，立即讀取物理輸入點的值，但是不刷新相應映像寄存器的值。這類指令包括：LDI、LDNI、AI、ANI、OI和ONI。下面以LDI指令為例。指令格式：LDIbit（bit只能是I類型）例：LDII0.22.立即輸出指令=I，立即輸出指令。用立即指令訪問輸出點時，把棧頂值立即復制到指令所指定的物理輸出點，同時，相應的輸出映像寄存器的內(nèi)容也被刷新。指令格式：=Ibit（bit只能是Q類型）例：=IQ0.23.立即置位指令SI，立即置位指令。用立即置位指令訪問輸出點時，從指令所指出的位（bit）開始的N個（最多為128個）物理輸出點被立即置位，同時，相應的輸出映像寄存器的內(nèi)容也被刷新。指令格式：SIbit，N;

例：SIQ0.0，24.立即復位指令RI，立即復位指令。用立即復位指令訪問輸出點時，從指令所指出的位（bit）開始的N個（最多為128個）物理輸出點被立即復位，同時，相應的輸出映像寄存器的內(nèi)容也被刷新。各操作數(shù)類型及范圍如表5-9所示。指令格式：RIbit，N;例：RIQ0.0，1表5-10

立即置位和立即復位指令操作數(shù)類型及范圍

操作數(shù)范圍

類型

位bitQBOOL型

數(shù)量NVB，IB，QB，MB，SMB，LB，SB，AC，*VD，*AC，*LD，常數(shù)

BYTE型（最大128）應用舉例：

LDI0.0//裝入常開觸點

=Q0.0//輸出觸點，非立即

=IQ0.1//立即輸出觸點

SIQ0.2，1//從Q0.2開始的1個觸點被立即置1

LDII0.0//立即輸入觸點指令

=Q0.3//輸出觸點，非立即立即指令程序STL指令對較復雜梯形圖的描述方法在較復雜梯形圖中，觸點的串、并聯(lián)關系不能全部用簡單的與、或、非邏輯關系描述。在語句表指令系統(tǒng)中設計了電路塊的與操作和電路塊的或操作指令，以及棧操作指令，下面對這類指令進行分析。邏輯堆棧指令S7-200可編程序控制器使用一個邏輯堆棧來分析控制邏輯，用語句表編程時要根據(jù)這一堆棧邏輯進行組織程序，用相關指令來實現(xiàn)堆棧操作，用梯形圖和功能框圖時，程序員不必考慮主機的這一邏輯，這兩種編程工具自動地插入必要的指令來處理各種堆棧邏輯操作。S7-200可編程序控制器的主機邏輯堆棧結(jié)構(gòu)如表7-1所示。邏輯堆棧結(jié)構(gòu)是由九個堆棧存儲器位組成的串聯(lián)堆棧，棧頂用于存儲邏輯運算的結(jié)果，下面的8位用于存儲中間運算結(jié)果。堆棧中的數(shù)據(jù)按“先進后出”的原則存取。進棧時，數(shù)據(jù)由棧頂壓入，堆棧中原來所存的數(shù)據(jù)被串行下移一格，如果原來STACK（堆疊）8中存有數(shù)據(jù)，則這數(shù)據(jù)被推出堆棧而自動丟失。出棧時，數(shù)據(jù)從棧頂被取出，所有數(shù)據(jù)串行上移一格，STACK8中隨機地裝入一個數(shù)值。表7-1

邏輯堆棧結(jié)構(gòu)堆棧結(jié)構(gòu)名稱說明S0STACK0第一個堆棧

S1STACK1第二個堆棧S2STACK2第三個堆棧S3STACK3第四個堆棧S4STACK4第五個堆棧S5STACK5第六個堆棧S6STACK6第七個堆棧S7STACK7第八個堆棧S8STACK8第九個堆棧棧頂1、ALD指令（棧裝載與）AndLoad棧裝載與指令對堆棧中第一層及第二層的值進行邏輯與操作，結(jié)果放入棧頂。執(zhí)行完該指令后，堆棧深度減1.2、OLD（棧裝載或指令）ORLoad棧裝載或指令對堆棧中第一層及第二層的值進行邏輯或操作，結(jié)果放入棧頂。執(zhí)行完該指令后，堆棧深度減1。（1）塊“或”操作指令格式：OLD（無操作元件）塊“或”操作，是將梯形圖中相鄰的兩個以LD起始的電路塊并聯(lián)起來。（2）塊“與”操作指令格式：ALD（無操作元件）塊“與”操作是將梯形圖中相鄰的兩個以LD起始的電路塊串聯(lián)起來。棧裝載與指令和棧裝載或指令的操作過程如下圖所示，圖中“x”表示不確定值。

棧裝載與指令和棧裝載或指令的操作過程

3.LPS（邏輯推入棧指令）LogicPushLPS，邏輯推入棧指令（分支或主控指令）。用于復制棧頂?shù)闹挡⑦@個值推入棧頂，原堆棧中各級棧值依次下壓一級。在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，用于生成一條新的母線，左側(cè)為主控邏輯塊時，第一個完整的從邏輯行從此處開始。注意：使用LPS指令時，本指令為分支的開始，以后必須有分支結(jié)束指令LPP。即LPS與LPP指令必須成對出現(xiàn)。4、LPP（邏輯彈出棧指令）LogicPop

LPP，邏輯棧彈出指令（分支結(jié)束或主控復位指令）。堆棧作彈出棧操作，將棧頂值彈出，原堆棧中各級棧值依次上彈一級，堆棧第二級的值成為新的棧頂值。在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，用于將LPS指令生成的一條新母線進行恢復。應注意，LPS與LPP必須配對使用。5、LRD（邏輯讀棧指令）LogicRead

LRD，邏輯讀棧指令。把堆棧中第二級的值復制到棧頂。堆棧沒有推入棧或彈出棧操作，但原棧頂值被新的復制值取代。在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，當左側(cè)為主控邏輯塊時，開始第二個和后邊更多的從邏輯塊。應注意，LPS后第一個和最后一個從邏輯塊不用本指令。6.LDS（裝入堆棧指令）編程時使用較少LDS，裝入堆棧指令。復制堆棧中的第N級的值到棧頂。原棧中各級棧值依次下壓一級，棧底值丟失。指令格式：LDSn例：LDS5LPS、LRD、LPP、LDS指令操作過程如下圖所示。

LPS、LRD、LPP、LDS指令的操作過程LDI0.0//裝入常開觸點OI2.2//或常開觸點LDI0.1//被串的塊開始LDI2.0//被并路開始AI2.1//與常開觸點OLD//棧裝載或，并路結(jié)束ALD//棧裝載與，串路結(jié)束=Q5.0//輸出觸點LDI0.0//裝入常開觸點LPS//邏輯推入棧，主控AI0.5//與常開觸點=Q7.0//輸出觸點LRD//邏輯讀棧，新母線LDI2.1//裝入常開觸點OI1.3//或常開觸點ALD//棧裝載與=Q6.0//輸出觸點LPP//邏輯彈出棧，母線復原LDI3.1//裝入常開出觸點OI2.0//或常開觸點ALD//棧裝載與=Q1.3//輸出觸點

取非觸點指令和空操作指令1.取非觸點指令NOT，取非觸點指令。用來改變能流的狀態(tài)。能流到達取非觸點時，能流就停止；能流未到達取非觸點時，能流就通過。在語句表中，取非觸點指令對堆棧的棧頂作取反操作，改變棧頂值。棧頂值由0變?yōu)?，或者由1變?yōu)?。取非觸點指令無操作數(shù)。2.空操作指令NOP，空操做指令。使能輸入有效時，執(zhí)行空操作指令。空操做指令不影響用戶程序的執(zhí)行，操作數(shù)N是標號，是一個0～225的常數(shù)。LDI0.0//使能輸入NOP30//空操作指令，標號為30

三、定時器指令

S7-200系列PLC的定時器是對內(nèi)部時鐘累計時間增量計時的。每個定時器均有一個16位的當前值寄存器用以存放當前值（16位符號整數(shù)）；還有一位狀態(tài)位，反應其觸點的狀態(tài)。

一.工作方式分類

S7-200系列PLC定時器按工作方式分為三大類。通電延時型（TON）、有記憶的通電延時型（保持型）（TONR）、斷電延時型（TOF）等三類。二.時基標準分類定時器的計時設定與定時器的分辨率有關。從工作機理上講，定時器實際上是對時間間隔計數(shù)的計數(shù)器，時間間隔的長短形成了定時器的分辨率（時基）。按時基脈沖分為1ms、10ms、100ms三種類型，不同的時基標準，定時精度、定時范圍和定時器的刷新方式不同。表7-3定時器號和分辨率（時基）定時器類型分辯率/ms計時范圍/s定時器號TONTOF132.767T32，T9610327.67T33～T36，T97～T1001003276.7T37～T63，T101～T255TONR132.767T0，T6410327.67T1～T4，T65～T681003276.7T5～T31，T69～95定時時間的計算：T=PT?S???（T為實際定時時間，PT為預設值，S為分辨率等級）例如：TON指令用定時器T33，預設值為125，則實際定時時間T=125?10=1250ms三.定時器指令格式通電延時定時器：TONTXX，PT有記憶的通電延時定時器：TONRTXX，PT斷電延時定時器：TOFTXX，PT1.通電延時定時器

通電延時定時器在使能輸入IN接通時開始計時，當前值線性增大。當定時器的當前值大于等于PT端的設定值時，該定時器位被置位。當前值達到設定值后，定時器繼續(xù)計時，一直計到最大值32767。當使能輸入IN斷開時，定時器自動復位，當前值被清零，定時器位被復位。INTONPTT37I0.0T37（）Q0.0Network1Network210T37（當前值）當前值=10T37（位）

Q0.01s最大值32767I0.0LDI0.0TONT37，10LDT37=Q0.02.有記憶的通電延時定時器

有記憶的通電延時定時器在使能輸入IN接通時開始計時，當前值線性增大。當定時器的當前值大于等于PT端的設定值時，該定時器位被置位。當使能輸入IN斷開時，其當前值保持不變。使能輸入再次接通時，當前值從上次的保持值繼續(xù)計數(shù)，當前值達到設定值后，定時器繼續(xù)計時，一直計到最大值32767。只能用復位指令(R)來復位TONR，使它的當前值變?yōu)?。INTONRPTT1I0.0T1（）Q0.0Network1Network2100T1（當前值）當前值=10T1（位）

Q0.0I0.0LDI0.0TONRT1，100LDT1=Q0.0LDI0.1RT1T1（R）I0.1Network311s0.7s0.3sI0.1（復位）3.斷電延時定時器指令

斷電延時定時器用于在使能輸入IN斷開后延時一段時間斷開輸出。當使能輸入IN接通時，定時器位立即接通，并把當前值設為0。當輸入斷開時，從輸入信號斷開的負跳變啟動計時，當定時器的當前值大于等于PT端的設定值時，定時器位斷開，且停止當前值計時。

INTOFPTT33I0.0T33（）Q0.0Network1Network2100T33（位）

Q0.0T33（當前值）當前值=1001sI0.0LDI0.0TOFT33，100LDT33=Q0.0例1：用定時器設計輸出脈沖的周期和占空比可調(diào)的振蕩電路（閃爍電路）。例2：電動機星形-三角形降壓啟動SB1I0.0停止按鈕SB2I0.1啟動按鈕KM1Q0.1定子電源KM2Q0.2星形KM3Q0.3三角形I/O端子表時序圖I0.1I0.0Q0.1Q0.2Q0.3梯形圖Q0.1例2：某鍋爐鼓風機和引風機的控制時序如下圖，要求鼓風機比引風機晚8s啟動，引風機比鼓風機晚18s停機，請設計梯形圖控制程序。I0.0I0.1Q0.1Q0.28s18s啟動停止引風機鼓風機作業(yè)：設計一個3臺電動機的順序控制程序（1）啟動操作：按啟動按鈕SB1，電動機M1啟動，10s后電動機M2自動啟動，有經(jīng)過8s，電動機M3自動啟動。（2）停止操作：按停止按鈕SB2，電動機M3立即停車；5s后，電動機M2自動停車，又經(jīng)過4s，電動機M1自動停車。應用定時器指令應注意的幾個問題①不能把一個定時器號同時用作斷開延時定時器（TOF）和接通延時定時器（TON）。②使用復位（R）指令對定時器復位后，定時器位為“0”，定時器當前值為“0”。③有記憶接通延時定時器（TONR）只能通過復位指令進行復位。④對于關斷延時定時器（TOF），需要輸入端有一個負跳變（由on到off）的輸入信號啟動計時。⑤不同精度的定時器，它們當前值的刷新周期是不同的，具體情況如下：1）1ms分辨率定時器系統(tǒng)每隔1ms刷新一次，與掃描周期及程序處理無關，即采用中斷刷新方式。

2）10ms分辨率定時器系統(tǒng)在每個掃描周期開始時自動刷新，由于每個掃描周期只刷新一次，故在每次程序處理期間，其當前值為常數(shù)。

3）100ms分辨率定時器

在定時器指令執(zhí)行時被刷新。

例：在圖a中，T32定時器1ms更新一次。當定時器當前值100在圖示A處刷新，Q0.0可以接通一個掃描周期，若在其他位置刷新，Q0.0則用永遠不會接通。而在A處刷新的概率是很小的。若改為圖b，就可保證當定時器當前值達到設定值時，Q0.0會接通一個掃描周期。圖a同樣不適合10ms分辨率定時器。

1ms定時器編程在子程序和中斷程序中不易使用100ms定時器。子程序和中斷程序不是每個掃描周期都執(zhí)行的，那么在子程序和中斷程序中的100ms定時器的當前值就不能及時刷新，造成時基脈沖丟失，致使計時失準；在主程序中，不能重復使用同一個100ms的定時器號，否則該定時器指令在一個掃描周期中多次被執(zhí)行，定時器的當前值在一個掃描周期中多次被刷新。這樣，定時器就會多計了時基脈沖，同樣造成計時失準。因而，100ms定時器只能用于每個掃描周期內(nèi)同一定時器指令執(zhí)行一次，且僅執(zhí)行一次的場合。100ms定時器的編程例子如下圖所示。

100ms定時器的應用2.計數(shù)器指令計數(shù)器用來累計輸入脈沖的次數(shù)。計數(shù)器也是由集成電路構(gòu)成，是應用非常廣泛的編程元件，經(jīng)常用來對產(chǎn)品進行計數(shù)。計數(shù)器與定時器的結(jié)構(gòu)和使用基本相似，編程時輸入它的預設值PV（計數(shù)的次數(shù)），計數(shù)器累計它的脈沖輸入端電位上升沿（正跳變）個數(shù)，當計數(shù)器達到預設值PV時，發(fā)出中斷請求信號，以便PLC作出相應的處理。計數(shù)器指令有3種：增計數(shù)CTU、增減計數(shù)CTUD和減計數(shù)CTD。指令操作數(shù)有4方面：編號、預設值、脈沖輸入和復位輸入。（1）編號：用計數(shù)器名稱和它的常數(shù)編號（最大255）來表示，即Cxxx，如：C6。C6不僅僅是計數(shù)器的編號，它還包含兩方面的變量信息：計數(shù)器位和計數(shù)器當前值。計數(shù)器位：表示計數(shù)器是否發(fā)生動作的狀態(tài)，當計數(shù)器的當前值達到預設值PV時，該位被置為“1”。計數(shù)器當前值：存儲計數(shù)器當前所累計的脈沖個數(shù)，它用16位符號整數(shù)（INT）來表示，故最大計數(shù)值為32767。（2）預設值PV：數(shù)據(jù)類型為INT型。尋址范圍可以是VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

（3）脈沖輸入：BOOL型，可以是I、Q、M、SM、T、C、V、S、L和能流。

（4）復位輸入：與脈沖輸入同類型和范圍（1）增計數(shù)器指令：CTU

首次掃描，定時器位OFF，當前值為0。在增計數(shù)器的計數(shù)輸入端（CU）脈沖輸入的每個上升沿，計數(shù)器計數(shù)1次，當前值增加1個單位，當前值達到預設值時，計數(shù)器位ON，當前值繼續(xù)計數(shù)到32767停止計數(shù)。復位輸入有效或執(zhí)行復位指令，計數(shù)器自動復位，即計數(shù)器位OFF，當前值為0。

指令格式：CTUCxxx，PV；例：CTUC20，3填“計數(shù)器器號”,如：C30LDI0.0//計數(shù)脈沖信號輸入端LDI0.1//復位信號輸入端CTUC20，+3//增計數(shù)，計數(shù)設定值為3個脈沖

LDC20//裝入計數(shù)器觸點=Q0.0//輸出觸點增計數(shù)程序及時序（2）增減計數(shù)器指令：