1、第4章 编程语言,IEC （国际电工委员会） 61131 是PLC的国际标准。由5部分组成：通用信息、设备要求与测试、编程语言、用户指南、通信服务规范。其中IEC61131-3是PLC的编程语言标准。,程序结构 指令结构 基本指令 应用,内 容 提 要,知 识 要 点,掌握程序结构，指令结构和基本编程指令的用法,4.1 概述,STEP 7软件包中配备了三种基本编程语言：梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图（FBD）。三种编程语言在STEP 7中有近90%以上的语句可以互相转换。,4.2 STEP 7编程语言的程序结构,用户块包括组织块、功能块、功能和数据块。,用户块,组织块（OB）,组
2、织块是操作系统和用户程序之间的接口。组织块只能由操作系统来启动。各种组织块由不同的事件启动，且具有不同的优先级，而循环执行的主程序则在组织块OB1中。,块包含用户块和系统块两部分,功能块（FB）,功能块是通过数据块参数而调用的。它们有一个放在数据块中的变量存储区，而数据块是与其功能块相关联的，称为背景数据块。 特点：每一个功能块可以有不同的数据块。这些数据块虽然具有相同的数据结构，但具体数值可以不同。,功能（FC）,功能没有指定的数据块，因而不能存储信息。功能常常用于编制重复发生且复杂的自动化过程。,数据块（DB）,数据块中包含程序所使用的数据。,注意：各种块（除组织块外）的数目和代码的长度是
3、与CPU不相关的，而组织块的数目则与CPU的操作系统相关。,相关,系统块,系统块包含在操作系统中，包括：系统功能（SFC） 、系统功能块（SFB）和系统数据块（SDB）。,块的调用关系如图所示。,CPU动态扫描过程,4.3 指令结构,数据类型包括：基本数据类型、复合数据类型。 基本数据类型如下表：,复合数据类型有：数组、结构、字符串。,存储区及功能见下表：,4.4 位逻辑指令,位逻辑指令主要包括位逻辑运算指令、位操作指令和位测试指令。 作用：完成逻辑操作，并将逻辑操作结果RLO用于赋值或置位，也用于控制定时器和计数器的运行。,梯形图和功能块图的基本逻辑图：,位逻辑运算指令,与、或和异或指令在梯
4、形图表示如图。,位操作指令,1、赋值指令（输出指令）,2、RS触发指令,用法1：,用法2：,例：抢答器的设计：抢答器有三个输入，分别为I0.0、I0.1和I0.2，输出分别为Q4.0、Q4.1和Q4.2，复位输入是I0.4。要求：三人中任意抢答，谁先按按钮，谁的指示灯优先亮，且只能亮一盏灯，进行下一问题时主持人按复位按钮，抢答重新开始。,如果不用置位/复位语句如何实现？,注意：存储位不能重复，否则程序出错！,3、RLO边沿检测指令,边沿正跳沿指令捕捉到正跳沿后，产生一个扫描周期宽度的脉冲；而边沿负跳沿指令捕捉到负跳沿后，产生一个扫描周期宽度的脉冲。,使用场合：边沿检测常用于只扫描一次的情况，比
5、如，在程序开始，你给一个变量赋了初值，如果不加边沿检测指令，由于PLC顺序循环扫描的特点，变量将永远是初始值，不发生任何变化。,用法：,例：设计一个乒乓电路，按动按钮I0.0，使灯泡亮，再按动按钮，灯泡灭。,1、第一次按动按钮时，I0.0接通，在一个扫描周期中，则M0.1通；-M0.2接通；-Q4.0通，电灯亮。 2、扫描周期过， - M0.1断开；在第二分支中，M0.2是通的，同时常闭触点M0.1是通的， - M0.2保持接通状态。 -Q4.0通。 3、当I0.0 再一次点按时，M0.1接通；在Network2第一分支和第二分支能流不通， - M0.2断开， - Q4.0不通，电灯灭，之后系
6、统循环运行。,另一种实现：程序有问题，如何改动,4.5 定时器与计数器指令,定时器的种类有：脉冲定时器（SP）、扩展脉冲定时器（SE）、接通延时定时器（SD）、保持型接通延时定时器（SS）和断开延时定时器（SF）。五种类型定时器的时序如图。,定时器,定时器功能：设定定时时间、启动定时器、复位定时器、查看定时的剩余时间。,定时时间的设定方式：,定时时间为时基和定时值的乘积。在定时器开始工作后，定时值不断递减，递减至零表示时间到，定时器会相应动作。,定时时间有两种表达方式：十六进制数格式为：W#16#wxyz，其中w是时间基准，xyz是BCD码格式的时间值。这里，时基越小，分辨率越高；时基越大，则
7、分辨率越低，但定时时间越长。S5时间格式格式为：S5T#aH_bM_cS_dMS，其中，a表示小时，b表示分钟，c表示秒，d表示毫秒。 例如：S5T#1H_13M_8S表示时间为1小时13分8秒。,1、脉冲定时器(SP),例：用脉冲定时器设计一个周期振荡电路，振荡周期为5s，占空比为2:5。,说明：在设计中，我们用T1和T2分别定时2s和3s，用I0.0启动振荡电路。由于是周期振荡电路，所以T1和T2必须互相启动。,在程序的Network1中，T2需用常闭触点，否则，T1无法启动。在Network2中，T1工作期间，T2不能启动工作。所以T1需用常闭触点来启动T2。即当T1定时时间到时，T1的
8、常闭触点断开，从而产生RLO上跳沿，启动T2定时器。如此循环，在Q4.0端形成振荡电路。,2、扩展脉冲定时器(SE),扩展脉冲定时器的特点：扩展脉冲定时器即使在脉冲宽度不够定时宽度时，也能使定时器运行至定时时间结束。同时从时序波形可以发现：在启动端不断由“0”变为“1”时，只要定时时间未到，则定时器反复启动，输出Q在此期间始终为“1”。,例：设计频率监视器，其特点是频率低于下限，则指示灯Q4.0亮，“确认”按钮I0.1使指示灯复位。监控频率为0.5Hz，由M10.7提供。,说明：在设计中，由于扩展脉冲定时器的特点：时间未到时，若输入S端反复正跳变，则定时器反复启动，输出始终为1，直至定时时间到
9、为止，在此使用非常合适。若监控频率为0.5Hz，则使用定时时间为2s的定时器。在频率正常的情况下，0.5Hz的频率反复启动2s的定时器，使输出始终为高电平。当频率变低，脉冲时间间隔变大时，2s的定时器可以计时完毕，此时输出变为低电平。监控指示灯Q4.0亮。,程序实现如下：,问题：监控频率为0.5Hz，由M10.7提供。如何提供？,可以在CPU属性页的“Cycle/Clock Memory”选项页中设置“Clock Memory”，选中就可激活该功能，并且在“Memory Byte”中输入存储字节MB的地址，如MB10（输入10即可），此时MB10各位的作用是产生不同频率的方波信号。如果你在硬件
10、配置里选择了该项功能，就可以在程序里调用这些特殊的位。Clock Memory各位的周期及频率如表所示。,方法：,3、接通延时脉冲定时器（SD）,例 用接通延时定时器设计一个周期振荡电路，振荡周期为5s，占空比为2:5。,说明：与脉冲定时器的设计电路相比，在程序的Network2中，T1是常开触点。在接通延时定时器定时时间到时，T1工作结束，输出高电平，其上跳沿启动定时器T2，这样T1和T2就可以互相起振。而脉冲定时器的T1是常闭触点，在T1不工作期间，输出为低电平，常闭触点接通，此时，T2开始定时。,程序实现如下：,4、保持型接通延时脉冲定时器（SS）,5、断开延时脉冲定时器（SF）,脉冲和
11、扩展脉冲定时器的区别: 脉冲受S脉冲宽度的限制,而扩展脉冲定时器不受限制，只要有脉冲即可，宽度受定时值确定。,特点：在S端上跳沿时，输出为“1”，在S端下跳沿，定时器启动，直至定时时间到，输出在此期间始终为“1”。即所谓S端断开，才开始延时定时。,上机练习1：用置位和复位语句实现电机正反转！上机练习2: 用两种方法进行振荡电路的设计 （占空比2：3） 上机练习3：设计交通灯, Q4.0,Q4.1,Q4.2,为东西方向红、绿、黄信号灯，Q4.5Q4.6,Q4.7为南北方向红、绿、黄信号灯，按I0.0启动工作状态。要求东西和南北方向的红灯亮30秒，绿灯亮28秒，两方向黄灯在某一方向的红灯亮到最后2
12、秒时开始亮（2秒），试编写程序以满足要求。,1、计数器的使用,计数器,计数器使用注意事项： （1）计数脉冲从何而来，即计数器的启动问题； （2）在开始动作之前，需要计多少个数。即赋值问题； （3）如何复位计数器； （4）如何实现现场监控当前计数值。,2、计数器指令及用法,加减可逆计数器方块图的用法：,例：用计数器扩展定时器的定时范围。要求：I0.0为复位按钮兼启动按钮，定时范围为12小时。12小时之后，将电磁阀Q4.0打开。,分析：我们知道定时器最长的时间是9990s，约2个多小时。为了实现12小时的定时功能，我们先设计一周期振荡电路，其中接通延时定时器T1和T2的定时时间均为7200s，这样
13、振荡周期为4小时，如果结合一个初始值为3的减法计数器，每隔4小时触发，则在减计数器计数值减至零时，相当于经过了12小时。,功能块图程序如下：,4.6 数据处理功能指令,数据处理功能指令主要包括装载和传输指令、比较指令、转换指令及移位和循环指令等。,装载和传输指令,如果赋初值,则需配合边缘触发指令!,比较指令,注意：两个比较数的数据类型必须一致。,1、整数比较指令的使用,指令方框如下：,指令使用方法：,2、 双整数和浮点数比较指令的使用,例9 用比较和计数指令编写开关灯程序，要求灯控按钮I0.0按下一次，灯Q4.0亮，按下两次，灯Q4.0，Q4.1全亮，按下三次灯全灭，如此循环。,分析：在程序中
14、所用计数器为加法计数器，当加到2时，必须复位计数器，这是关键。灯控制程序如图所示。,梯形图程序如下：,例：如图所示为仓库区及显示面板。在两个传送带之间有一个装100件物品的仓库，传送带1将物品送至临时仓库。传送带1靠近仓库区一端的光电传感器（I0.0）确定有多少物品运送至仓库区，传送带2将仓库区中的物品运送至货场，传送带2靠近仓库区一端的光电传感器（I0.1）确定已有多少物品从库区送至货场。显示面板上有五个指示灯（Q12.0Q12.4）显示仓库区物品的占有程度。,梯形图程序如下：,例 有一部电动小车供5个加工点使用，对小车的控制要求为： 1）启动按钮I0.7按下时，车停在某个加工点（工位：I0
15、.0I0.4）。若没有用车呼叫（呼车：I1.0I1.4）时，工位允许呼叫指示灯亮（Q0.2），表示各工位可以呼车。 2）某工位呼车时，工位允许呼叫的指示灯灭，表示此后再呼车均无效。 3）停车位呼车则小车不动，当呼车位号大于停车位号时，小车自动向低位行驶（反转Q0.1）；当呼车位号小于停车位号时，小车自动向高位行驶（正转Q0.0）。当小车到达呼车位时自动停车。 4）小车到达呼车位时应停留5s供该工位使用，不应立即被其他工位呼走。,试设计此系统。,分析：在设计中，首先将小车所在的工位号传送给存储器MW10，再将呼车的工位号传送给存储器MW12，两者相比较，当呼车的位号小于停车位号时，小车正转，反之
16、，小车反转。若呼车位号等于停车位，则启动定时器T1延时5s，延时时间到，呼车信号允许指示灯亮，并取消对呼车信号的封锁。 程序中要注意，在允许呼车的前提条件下，若有呼叫信号，则将指示灯点亮，封锁其他呼叫信号。而传递呼车信号必须在允许呼车指示灯（Q0.2=1）的条件下，才能传递给MW12。（约束条件）,上机练习1： 用I0.0控制Q0.0、Q0.1和Q0.2，要求：若I0.0闭合三次，Q0.0亮，I0.0再闭合三次，Q0.1亮，若再闭合三次，Q0.2亮，之后，I0.0闭合一次，Q0.0、Q0.1和Q0.2都灭，如此循环进行。 上机练习2：电动小车调试练习。 上机练习3：易拉罐自动生产线上，需要统计
17、出每小时生产的易拉罐数量。易拉罐一个个不断地经过计数装置。假设计数装置上有一个感应传感器，每当一听饮料经过时，就会产生一个脉冲。要求编制程序将一小时的生产数量统计出来。,移位和循环移位指令,字左移6位,双字右移3位,双字左移指令的具体使用如下:,有符号右移指令大同小异!,循环移位指令,循环右移3位指令,注意：移位指令为微分指令，在循环进行时需与边缘触发指令配合！,例 走马灯的实现。要求：运用循环移位指令实现8个彩灯的循环左移和右移。其中I0.0为起停开关，MD20为设定的初始值，MW12为移位位数，输出为Q0.0Q0.7。,分析：首先建立定时振荡电路，振荡周期为2s，使得每次定时时间到后，循环
18、移位指令开始移位。在循环移位指令的使用中运用了边缘触发指令，使循环移位在每个定时时间内只移位一次。在程序开始时，必须给循环存储器MD20赋初值，比如开始时，只有最低位的彩灯亮（为1），则初值设定必须为DW#16#01010101（为了能循环显示，必须设定MB20、MB21、MB22、MB23中的值均相同，为W#16#01，否则，8位彩灯轮流亮过后，彩灯会有段时间不亮）。, 4.7 数据运算指令,1、整数运算指令,演示1: 用语句表实现字运算MW4+MW6-2的程序，其运算结果送入MW10中。,2、浮点数运算指令,演示2: 浮点数平方指令的使用。求存于 DB10.DBD0的平方，并且将结果存于D
19、B10.DBD4中。,例 用梯形图实现运算（10000*MD6）/27666，结果存入MW10中。,注意：在运算中，数乘以10000后，可能超出16位整数范围，这时如果你用梯形图中的MUL_I指令，运算结果为16位整数，明显不适合，所以，需要使用双字乘法指令。在进行除法运算时，虽然双字除法的运算结果仍然为双字，但此题中实际的运算结果没有超出16位整数的最大值，所以结果通过MOVE指令，只保留低字MW22中16位运算结果。,3、字逻辑运算指令, 4.8 控制指令,逻辑控制指令,无条件跳转指令（JU：Jump Unconditional）无条件地中断正常程序的线性扫描，跳转到目标地址标号所在的程序段处继续执行。无条件跳转与状态字的状态无关。,例 试求 和。,上机练习1：要求利用移位指令使8盏灯以0.2秒的速度自左向右亮起，到达最右侧后，再自右向左返回最左侧。如此反复。I0.0=1时移位开始，I0.0=0时移位停止。 上机练习2： 编写完成下面的算式：上机练习3：练习无条件跳转语句的用法；,
