第七章S7-200 系列 PLC

基本逻辑指令及程序编制

第一节 S7-200 系列 PLC基本逻辑控制指令

•一、位逻辑指令（一）触点及线圈指令PLC 梯形图语言的编程原则1 、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；2 、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的， 是 PLC 存储器中的位 (1=ON ； 0=OFF) ；编程时常开 / 常闭接点可无限次引用，线圈输出只能是一次；

PLC 梯形图语言的编程原则

3 、梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流”， 只能从左向右流；4 、用户程序的运算是根据 PLC 的输入 / 输出映象寄存器 中的内容，逻辑运算结果可以立即被后面的程序使 用；5 、 PLC 的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制 的中间状态；6 、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过 I/O模 块上的功率器件来驱动。

• 基本逻辑指令以位逻辑操作为主，在位逻辑指令中，除非有特殊说明，操作数的有效区域为： I 、 Q 、 M 、 SM 、 T 、 C 、 V 、S 、 L 且数据类型为 BOOL

• 触点和线圈指令又分为：标准指令、立即指令、取反指令、正（负）跳变指令

指令分类——指令分类——按形式分按形式分

2. 功能块

1. 继电器 触点 线圈——( )

输入参数IN1

IN2

N

输出参数OUT

功能数据类型

地址

条件

长度

EN

逻辑关系 LAD STL

I0.0 I0.1 LD I0.0A I0.1= Q0.0

LD I0.0O I0.1= Q0.0

AND

OR

当 I0.0 与 I0.1 都 “ ON” 时，

则输出 Q0.0 “ON”(1) 。

当 I0.0 或 I0.0 “ON”

时 , 则输出 Q0.0 “ON”

(1)

Q0.0

I0.0

I0.1

Q0.0

标准触点（常开）指令

（ ）

（ ）

逻辑关系 LAD STL

I0.0 I0.1 LDN I0.0AN I0.1= Q0.0

LDN I0.0ON I0.1= Q0.0

AND

OR

当 I0.0 与 I0.1 都 “ OFF” 时，

则输出 Q0.0 “ON”(1) 。

当 I0.0 或 I0.0 “OFF

” 时 , 则输出 Q0 “ON

”(1)

Q0.0

I0.0

I0.1

Q0.0

标准触点（常闭）指令

（ ）

（ ）

一个扫描周期

输出映象寄Q1. 1存器

执行指令 执行指令

一个扫描周期

输入映象寄I 2. 1存器

输入端I 2. 1子

立即 I/O 指令—立即触点（输入）

I 2. 1

Q1. 2

I 2. 3

Q1. 1I

I

LDNI I 2. 3

= Q1. 1LDI I 2. 1

= Q1. 2

直接读取物理输入点的值，输入映象寄存器内容不更新。指令操作数仅限于输入物理点的值 。

一个扫描周期

输出映象寄Q1. 1存器

执行指令 执行指令

一个扫描周期

输入映象寄I 2. 1存器

输入端I 2. 1子

I 0. 0

Q1. 2

Q1. 1I

I

I

I

I 0. 1

I 1. 0

I 1. 1 LDNI I 1. 0

= Q1. 1

LDI I 0. 0

= Q1. 2

AI I 0. 1

OI I 1. 1

空操作

正跳变

负跳变

能流到达取非触点时，能流就停止；能流未到达取非触点时，能流就通过。

检测到每一次正跳变（信号后，让能流通过一个扫描周期的时间

检测到每一次负跳变信号后，让能流通过一个扫描周期的时间

取非NOT

N

P

I0.0( )NOT

I0.0( )P

I0.0( )N

Q0.0

Q0.1

Q0.2

I0.0

Q0.0

Q0.1

Q0.2

一个周期

一个周期

空操作指令（ NOP N ）不影响程序的执行。操作数 N 是常数 0~255

N(NOP)

LD I0.0NOT= Q0.0LD I0.0EU= Q0.1LD I0.0ED= Q0.2

NOT 、 ED 、 EU 没有操作数！

立即 I/O 指令—立即输出

I 2. 1

Q1. 2 I 2. 3

Q1. 1I

II

执行立即输出指令时，则将结果同时立即复制到物理输出点和相应的输出映象寄存器

输出映象寄存器Q1.1

执行指 执行指令

输入映象寄存器I2.1

输入端子I2.1

输出端子Q1.1输入端子I2.3

输出映象存器Q1.2

输出端子Q1.2

一个扫描周期一个扫描周期

置位、复位指令I 0. 0 Q0. 1

SN

I 0. 1 Q0. 1

NR

I 0. 0

I 0. 1

Q0. 1

I 0. 0

Q0. 1

I 0. 0 Q0. 1

立即 I/O 指令—立即置位和复位指令

I 0. 1

I 0. 2

N

Q2. 0

Q2. 0

SI

RI

N 须指出：立即 I/O 指令是直接访问物理输入输出点的，比一般指令访问输入输出映象寄存器占用 CPU 时间要长，因而不能盲目地使用立即指令，否则，会加长扫描周期时间，反而对系统造成不利影响。

LD I 0. 1SI Q2. 0, NLD I 0. 2RI Q2. 0, N

例一：

LAD STL 时序图

例二：

LADSTL 时序图

例 1 ：直接启动停车控制

继电器控制电路图

I/O 分配：

I0.0 ：停车I0.1 ：启动Q0.0 ： KM

语句表

LD I0.1

O Q0.0

A I0.0

= Q0.0L3

KM

M3~

L1 L2

FR

QS

3

PE KM

KMSB2

SB1

FR

FU2FU1

1L Q0.0

1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3

KM

FR

SB1 SB2

Q0.1 Q0.2 Q0.3

Q0.0I0.0

Q0.0

I0.1

（ ）

启动优先

Q0.0I0.0I0.0I0.0

I0.1

Q0.0 （ ）

停止优先

I/O 分配决定 PLC 的端子接线图

PLC 的端子接线方式又决定编程语言

I/O 分配：

I0.0 ：停车I0.1 ：启动Q0.0 ： KM

Q0.0I0.0

Q0.0

I0.1

1L Q0.0

1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3

KM

FR

SB1 SB2

Q0.1 Q0.2 Q0.3

I 0. 1 Q0. 1S1

I 0. 0 Q0. 1

1R置位

复位

（ ）

（二）逻辑堆栈指令

（二）逻辑堆栈指令 PLC 有一个 9 层堆栈，栈顶用来存储逻辑运算结果，下面 8 位存储中间结果。 堆栈的存储原则：先进后出（取）

1 、 ALD 指令（栈装载与）S0=iv0 iv1﹡堆栈深度减 1

2 、 OLD 指令（栈装载或）S0=iv0 ＋ iv1堆栈深度减 1

3 、 LPS 指令（逻辑推入栈）

4 、 LRD 指令（逻辑读栈）

5 、 LPP 指令（逻辑弹出栈）

6 、 LDS 指令（装入堆栈）

7 、 AENO 指令（ ENO 与） 使能输出 ENO 和栈顶的值进行与操作结果放入栈顶。

堆栈操作指令举例：

逻辑关系 梯形图 助记符

LD X0O X1LD X2O X3ALD= Y0

LD X0A X1LD X2AN X3OLD= Y0

当 “ X0 或 X1” 与“ X2 或 X3”

都 “ ON” 时，

则输出 Y0 “ON” 。

区块与 ALD （ And Stack ）

区块或 OLD （ Or Stack ）

当 “ X0 与 X1” 或“ X2 与

X3 非” “ ON” 时，则输

出 Y0 “ON” 。

X0

X1

X2

X3

Y0

X0

X2

X1

X3

Y0

块操作指令：

( )

( )

（三） RS 触发器指令RS 触发器指令及真值表

RS 触发器指令有效操作数

RS 触发器指令应用：

二、定时器指令包括：接通延时定时器（ TON ）、有记忆的接通延时（保持型）定时器（ TONR ）、断开延时定时器（ TOF ）。 S7-200 有 256 个定时器（ T0 ～ T255 ）

设定值

使能输入 TON

PT

IN

T**T**

设定值TONR

PT

IN

设定值

使能输入 TOF

PT

IN

T**

TON T** ， PT TONR T** ， PT TOF T** ， PT

使能输入

定时器的有效操作数

输入接点

设定值 :1~32767

定时器号码（ 0 ～ 255 ）

IN

PT

T37

TON

定时器分辨率（时基）有三种： 1ms 、10ms 、 100ms 。定时器的分辨率由定时器号决定

定时器的实际设定时间 T= 设定值 PT× 分辨率

TON ：接通延时定时器 TOF ：断开延时定时器 TONR ：有记忆接通延时定时器

类型

① 1ms 分辩率定时器 每隔 1ms 刷新一次，刷新定时器位和定时器当前值，在一个扫描周期中要刷新多次，而不和扫描周期同步。

② 10ms 分辩率定时器 10ms 分辩率定时器启动后，定时器对 10ms 时间间隔进行计时。程序执行时，在每次扫描周期的开始对 10ms 定时器刷新，在一个扫描周期内定时器位和定时器当前值保持不变。

③ 100ms 分辨率定时器 100ms 定时器启动后，定时器对 100ms 时间间隔进行计时。只有在定时器指令执行时， 100ms 定时器的当前值才被刷新。

//100ms 定时器 T37 在 I0.0 接通 1s 后到时， I0.0 断开，复位 T37

// 定时器 T37 控制 Q0.0

接通延时定时器 接通延时定时器 TONTON

时序图

设定值

使能输入 TON

PT

IN

T38

TS=1200*0.1=120S

接通延时定时器 接通延时定时器 TONTON

其工作波形图如下：

I0.1

Q0.1

计时值

设定值

TS

T38

TON

PT

IN

I0.1

1200

( )T38 Q0.1

LAD

STL断开延时定时器 断开延时定时器 TOFTOF

时序图

断开延时定时器断开延时定时器 TOFTOF

其工作波形图如下：

I0.1

Q0.1

计时值

设定值

TS

设定值

使能输入 TOF

PT

IN

T38

TOF

PT

INI0.1

1200

T38

( )T38 Q0.1

TS=1200*0.1=120S

有记忆的接通延时定时器 有记忆的接通延时定时器 TONRTONR

LAD

STL

时序图

有记忆的接通延时定时器 有记忆的接通延时定时器 TONRTONR

其工作波形图如下：

I0.0

Q0.1

当前值

设定值

TS

T4

M0.1

输入端

设定值

TONR

PT

IN

TONR

PT

IN

I0.1

120

T4

( )T4 Q0.1

( )T4R1

M0.1

最大值 32767

120

TS= 120*10ms

注意的几个问题： 不能将同一个定时器的号同时作为 TON和 TOF ，如： TON T32 和 TOF T32 。 要注意各种定时器的刷新方式和激励方式，否则定时器不能正常工作。如：

不正确 正确

三、计数器指令包括：加计数 CTU 、减计数 CTD 和加 / 减计数 CTUD 。总共有 256 个（ C0 ～ C255 ）。 计数器是对 PLC 内部的时钟脉冲进行计数，而计数器是对外部的或由程序产生的计数脉冲进行计数 。 计数器累计计数的当前值（ 16 位有符号整数），它存放在计数器的 16 位（ bit ）当前值寄存器中。 每个计数器只有一个 16 位的当前值寄存器地址。在一个程序中，同一计数器号不要重复使用，更不可分配给几个不同类型的计数器。

计数器的有效操作数

加计数器

设定值 :-32768~32767

CU

PV

C20

CTU

R复位

计脉冲数 I 0. 2

I 0. 3

CTU C20,3

LD I0.2LD I0.3

CU CTU

R

3

C20

PV

计数器当前值大于等于设定值 PV 时，计数器置位，当复位端接通计数器复位，到最大值时计数器停止计数。

I0.2

I0.3

C20当前值C20计数器位

减计数器

I1.3

I1.4

3

CD CTD

LD

PV

C40

LD I1.3

LD I1.4

CTD C40,3

CU

PV

C(0~255)

CTD

LD

复位，装设定值

计脉冲数

I1.3

I1.4

当前值

输出端

21计数器当前值等于

0 时，停止计数，同时计数器位被置位“ 1”

设定值

增 / 减计数器

I1.0

I1.1

4

I1.2

CU CTUD

C30

CD

R

PV

LD I1.0

LD I1.1LD I1.2

CTUD C30,4

增计数

减计数

复位

CU CTUD

C30

CD

R

PV

C(0~255)

I0.1

I1.1

I1.2

当前值

输出端

设定值

例 5. 计数器应用举例：产品数量检测

产品通过检测器PH

机械手KM1

KM2

传送带电机

PLC 的 I/O 分配：

I0.0— 传送带停机按钮

I0.1— 传送带起动按钮

I0.2— 产品通过检测器 PH

Q0.0— 传送带电机 KM1

Q0.1— 机械手 KM2

T37— 定时器 , 定时 2 秒

C10— 计数器，初始值 24

（每 24 个产品

机械手动作 1 次）

机械手动作后，延时 2 秒，将机械手电磁铁切断，同时将C20 复位。 CT100 复位后， Y1 和 T37 也复位

电机起动后， R1 产生宽度为一个扫描

周期的正脉冲，使 C20 和 T37 复位

起、停传送带电机

计数器应用举例：产品数量检测

Q0.0

Q0.0

I0.2

24

C20

T37

20

C20

Q0.1

每检测到一个产品， I0.2 产生一个正脉冲，

使 C20 计一个数

C20 每计 24 个数，机械手动作一次 机械手动作后，延时 2 秒，将机械手

电磁铁切断，同时将 C20 复位。 C20

复位后， Q0.1 和 T37 也复位

( )I0.0 I0.1

C20

CU

PV

CTU

R

( )

IN

PT

TON

T37

T37

PQ0.0

程序结束、停止运行及控操作指令：ENDSTOPNOP见教材 P118 表 7-7

第二节 PLC 的编程方法一、梯形图的结构规则1 、梯形图的各支路要以左母线为起点，从左向右分行绘出。

每一行的前部是触点群组成的“工作条件”，最右边是线圈或功能框表达的“工作结果”。一行绘完，依次自上而下再绘一行。

2 、触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。如图 (a) 中触点 3 被画在垂直线上，便很难正确识别它与其他触点的关系。因此，应根据自左至右，自上而下的原则画成如图 (b) 所示的形式。

3 、不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径，如下图所示。

4 、在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这样，才会使编制的程序简洁明了，语句较少，如下图所示。

梯形图的推荐画法

二、语句表的编辑规则 有许多场合需由绘好的梯形图列写语句表。这时，要根据梯形图上的符号及符号间的位置关系正确地选取指令及注意正确的表达顺序。

1 、列写指令的顺序务必按从左到右、自上而下的原则进行。

2 、在处理较复杂的触点结构时，如触点块的串联、并联或堆栈相关指令，指令表的表达顺序为：先写出参与因素的内容，再表达参与因素间的关系。

由梯形图列写指令表的顺序

三、双线圈输出问题 在梯形图中，线圈前边的触点代表输出的条件，线圈

代表输出。在同一程序中，某个线圈的输出条件可以非常复杂，但却应是惟一且集中表达的。由 PLC 的操作系统引出的梯形图编绘法则规定，某个线圈在梯形图中只能出现一次，如果多次出现，则称为双线圈输出。

且认定，程序中存在双线圈输出时，前边的输出无效，最后一次输出才是有效的。

本事件的特例是：同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。

第三节 基本指令应用实例

PLC 用于工业控制首先需解决以下几个问题：1 、将 PLC 接入控制系统 如下图所示，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。可编程控制器作为控制器件，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。这一点即是通常说的 PLC 的输入、输出口分配问题。

2 、为控制程序安排机内软元件 PLC 内设有各类编程“软元件” 。安排“软元件”的工作一是决定选用元件的类型，如为某个按钮安排了输人口，即是选用了输入继电器；二是安排选用元件的编号，PLC 中各类元件的数量很大，用到的就选用，不用的可以闲置。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。元件的安排要注意元件本身的功能与控制要求相符。

3 、编制控制程序 PLC 的控制功能主要体现在控制程序上。作

为计算机， PLC 的程序只能表达机内器件之间的关系，这也正是为 PLC 安排输入、输出口的原因。输入、输出器件安排之后，作为机内器件的输入、输出继电器就代表着控制过程的某一事件而进入程序。

Q0.0I0.0 Q0.0I0.0 Q0.0I0.0

I0.1

Q0.0

例 1：直接启动停车控制

继电器控制电路图

I/O 分配：

I0.0 ：停车I0.1 ：启动Q0.0 ： KM

梯形图：语句表

LD I0.1

O Q0.0

A I0.0

= Q0.0L3

KM

M3~

L1 L2

FR

QS

3

PE KM

KMSB2

SB1

FR

FU2FU1

停止优先

1L Q0.0

1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3

KM

FR

SB1 SB2

Q0.1 Q0.2 Q0.3

Q0.0I0.0

Q0.0

I0.1

启动优先

例 2 ：简单的 3 组抢答器

• 要求：由儿童 2 人、青年学生 1 人、教授 2 人组成 3 组。儿童任一人按钮均可抢得，教授需二人同时按钮才可抢得，在主持人开关同时宣布开始后 10s 内有人抢答则幸运彩球转动。

端子分配：

程序：

例 3 ：较复杂的 3 组抢答器 主持人总台设有总台灯及总台音响，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，总台音响发声，表示“违例”。 10s 内无抢答，总台音响发声表示应答时间到，该题作废。正常抢得时，分台灯亮，总台音响发声。抢得答题需在 30s 内完成， 30s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，抢答器恢复原始状态，为下一轮抢答作好准备。

此抢答器工作的“关键点” ( 含时间事件及空间事件 ) 如下：

① 主持人是否按下过开始按钮，这是正常抢得及违例的界线（ M1.1 ）。

② 是否有人抢答 (M1.2) 。③应答时间是否到时 (M1.1 、 T37) 。④答题时间是否到时 (M1.3 、 T38) 。

器件及端口分配：

程序如下：

自学例 4 三台电机的顺序启动、例 5 自动台车

作业： 7-2 、 7-3