課題一功能指令應用1任務４

停車場空車位數(shù)碼顯示ＰＬＣ控制任務２

密碼鎖ＰＬＣ控制任務１搶答器ＰＬＣ控制任務３

跑馬燈ＰＬＣ控制任務６

兩臺水泵交替工作ＰＬＣ控制任務５

閃爍燈閃爍頻率ＰＬＣ控制任務７

箱體包裝工序ＰＬＣ控制任務１搶答器ＰＬＣ控制41.了解功能指令的表示形式和使用要素。2.掌握傳送指令的功能、表示形式和使用方法。3.了解LED數(shù)碼管，掌握段碼指令的功能、表示形式和使用方法。4.能使用傳送指令和段碼指令設計搶答器PLC控制程序。5學習目標在各種知識競賽中常用到搶答器，它為知識競賽增添了刺激性和娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。實現(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路，也可以使用PLC控制電路。使用PLC控制知識競賽搶答器有方便、靈活的優(yōu)點，只要改變PLC的控制程序，便可改變知識競賽搶答器的搶答方式。如圖所示為四組知識競賽搶答器示意圖。67四組知識競賽搶答器示意圖本任務要求應用PLC功能指令中的傳送指令和段碼指令設計知識競賽搶答器PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試。任務要求如下：1.知識競賽搶答器設有一個主持人總臺和四個參賽隊分臺，總臺設置有一個復位按鈕SB0、一個蜂鳴器HA以及一個七段數(shù)碼管。2.參賽人員按下四個搶答按鈕SB1、SB2、SB3和SB4中的任意一個后，七段數(shù)碼管能及時顯示該分臺的編號（1、2、3、4）并且蜂鳴器鳴叫（鳴叫3s后停止），同時鎖住搶答器，使其他分臺按鈕無效，直至主持人按下復位按鈕SB0后才能進行下一輪搶答。3.具有短路保護等必要的保護措施。8分析任務要求可知，輸入設備為一個復位按鈕SB0和四個搶答按鈕SB1、SB2、SB3、SB4，輸出設備為七段數(shù)碼管和蜂鳴器。七段數(shù)碼管的每一段都應分配一個輸出端子，通過設計程序進行驅(qū)動。各分臺搶答按鈕之間應采用軟件聯(lián)鎖，以保證在某分臺搶答按鈕按下后，其他分臺即使按下?lián)尨鸢粹o也無效。復位按鈕不僅要將搶答器復位，同時也應將七段數(shù)碼管復位。本任務可以使用PLC功能指令中的傳送指令和段碼指令設計梯形圖程序。由于傳送指令和段碼指令都屬于數(shù)據(jù)處理類指令，因此在使用時要注意PLC程序中的數(shù)據(jù)類型。9功能指令又稱為應用指令，是指在完成基本邏輯控制、定時/計數(shù)控制、順序控制的基礎上，PLC制造商為滿足用戶不斷提出的一些特殊控制要求而開發(fā)的指令。這些功能指令的出現(xiàn)，極大地拓寬了PLC的應用范圍，增加了PLC編程的靈活性。功能指令的豐富程度及其使用的方便程度是衡量PLC性能的一個重要指標。10一、功能指令的表示形式及使用要素和基本指令類似，功能指令具有梯形圖及語句表等表示形式。功能指令主要表示指令要完成的功能，而不含表達梯形圖符號間相互關系的成分，因此功能指令的梯形圖符號多為方框。由于數(shù)據(jù)處理、數(shù)學運算等遠比邏輯處理復雜，所以功能指令涉及的PLC內(nèi)部軟元件種類及數(shù)據(jù)量都比較多。數(shù)據(jù)處理類指令包括傳送指令、比較指令、移位指令、轉(zhuǎn)換指令、表格指令、時鐘指令等。其中，傳送指令是應用最多的一種功能指令，用來完成各存儲器單元之間的數(shù)據(jù)傳送。111.方框及指令的標題方框頂部標有該功能指令的標題，如下表中的MOV_B表示字節(jié)傳送指令。12指令名稱梯形圖語句表操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型13指令名稱梯形圖語句表操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型2.語句表達式語句表達式一般分為操作碼和操作數(shù)兩個部分，操作碼表示功能指令的功能，操作數(shù)為參加運算的數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)，也有無操作數(shù)的功能指令語句。3.操作數(shù)的分類操作數(shù)是功能指令涉及或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。4.操作數(shù)的范圍及數(shù)據(jù)類型操作數(shù)的范圍及數(shù)據(jù)類型必須和功能指令相匹配。145.執(zhí)行條件及執(zhí)行形式方框中以“EN”表示的輸入為功能指令執(zhí)行的條件。6.執(zhí)行結(jié)果對特殊標志位的影響為了方便用戶更好地了解PLC內(nèi)部運行的情況，并為控制及故障自診斷提供方便，PLC中設立了許多特殊標志位。15二、傳送指令傳送指令能一次完成一個字節(jié)、字或雙字的傳送，其梯形圖和語句表見上表。傳送指令的操作功能是當使能輸入端EN有效時，把輸入端IN的源操作數(shù)（常數(shù)或存儲單元中的數(shù)據(jù)）送到新存儲器單元OUT，而不會更改源存儲單元中存儲的值。傳送指令的數(shù)據(jù)類型可以為字節(jié)、字、雙字和實數(shù)。傳送指令的操作數(shù)的尋址范圍要與指令助記符中的數(shù)據(jù)長度一致。其中，使用字節(jié)傳送指令進行字節(jié)傳送時不能尋址專用的字和雙字存儲器。使用雙字傳送指令可創(chuàng)建指針。傳送指令中，OUT不能尋址常數(shù)。16三、LED數(shù)碼管和段碼指令1.LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管（簡稱數(shù)碼管）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成的“8”字型的顯示器件，外形如圖a所示，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆畫和公共電極。1718數(shù)碼管a）外形b）共陽極結(jié)構(gòu)c）共陰極結(jié)構(gòu)2.段碼指令西門子PLC的主要數(shù)據(jù)類型包括字節(jié)、整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)，主要數(shù)制有二進制、八進制、十進制、十六進制、BCD碼、ASCII碼等。不同指令對操作數(shù)的類型要求不同，因此，在使用指令之前需要將操作數(shù)轉(zhuǎn)化成相應的類型，轉(zhuǎn)換指令就可以完成這樣的功能。轉(zhuǎn)換指令包括標準轉(zhuǎn)換指令、ASCII字符數(shù)組轉(zhuǎn)換指令、ASCII字符串轉(zhuǎn)換指令、編碼/解碼指令、量程變換指令等。其中，標準轉(zhuǎn)換指令包含數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令、BCD碼轉(zhuǎn)換指令和段碼指令。段碼指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。1920段碼指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型段碼指令的功能是將輸入（IN）中指定的字符（字節(jié)）低4位確定的十六進制數(shù)（16#0～F）轉(zhuǎn)換成點亮七段數(shù)碼管各段的代碼，并送到輸出（OUT）指定的變量中。共陰極七段數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g段分別對應于輸出字節(jié)的bit0～bit6，輸出字節(jié)的某位為1時，其對應的段點亮；輸出字節(jié)的某位為0時，其對應的段熄滅。將輸出字節(jié)的bit7補0，則構(gòu)成與共陰極七段數(shù)碼管相對應的8位編碼，稱為七段顯示碼。數(shù)字0～9、字母A～F與七段顯示碼的對應關系見下表。2122七段顯示器的編碼23七段顯示器的編碼任務2密碼鎖PLC控制241.掌握比較指令的功能、表示形式和使用方法。2.掌握遞增/遞減指令的功能、表示形式和使用方法。3.能使用比較指令和遞增/遞減指令設計密碼鎖PLC控制程序。25學習目標近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，電子密碼鎖開始走進千家萬戶。傳統(tǒng)的機械鎖不僅安全性能低，而且鑰匙容易丟失。而電子密碼鎖憑借使用靈活、安全系數(shù)高等優(yōu)勢，受到了廣大用戶的青睞。如圖所示為一款常用的門禁密碼鎖。26簡易門禁密碼鎖示意圖本任務要求使用PLC的比較指令和遞增指令，設計一個簡易的6位密碼鎖控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.密碼鎖的6位密碼預設為“791026”（對應十個按鈕中的數(shù)字7、9、1、0、2、6）；用戶按正確順序輸入密碼，按確認鍵后，鎖開；用戶未按正確順序輸入密碼或輸入錯誤密碼，按確認鍵后，鎖不開的同時蜂鳴器報警；按復位鍵可以重新輸入密碼。2.具有短路保護等必要的保護措施。27一、比較指令比較指令包含比較數(shù)值指令和比較字符串指令，這里僅介紹比較數(shù)值指令（簡稱比較指令）。比較指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。2829比較指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型30比較指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型31比較指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型32比較指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型比較指令用來比較數(shù)據(jù)類型相同的兩個操作數(shù)IN1與IN2的大小關系。比較指令在梯形圖中用帶參數(shù)和運算符的觸點表示，當比較條件成立時，觸點閉合，否則斷開，所以比較指令實際上也是一種位指令。比較指令的類型有：字節(jié)比較、整數(shù)比較、雙字整數(shù)比較和實數(shù)比較。比較指令的運算符有：＞、＞＝、＝＝、＜、＜＝和＜＞，分別對應大于、大于等于、等于、小于、小于等于和不等于。對比較指令可進行LD、A和O編程。對上述三種條件進行組合，可以得到4×6×3=72條比較指令。33字節(jié)比較指令用于比較兩個字節(jié)型整數(shù)值IN1和IN2的大小，字節(jié)比較是無符號的。整數(shù)比較指令用于比較兩個一個字長的整數(shù)值IN1和IN2的大小，整數(shù)比較是有符號的（最高位為符號位），其范圍是16#8000～16#7FFF。雙字整數(shù)比較指令用于比較兩個雙字長整數(shù)值IN1和IN2的大小，它們的比較也是有符號的（最高位為符號位），其范圍是16#80000000～16#7FFFFFFF。實數(shù)比較指令用于比較兩個雙字長實數(shù)值IN1和IN2的大小，實數(shù)比較是有符號的（最高位為符號位）。34二、遞增和遞減指令運算功能的加入是現(xiàn)代PLC與傳統(tǒng)PLC的最大區(qū)別之一，目前各種型號的PLC普遍具備較強的運算功能。數(shù)學運算指令包括整數(shù)運算指令、浮點數(shù)（即實數(shù)）運算指令、取最大值或最小值指令、取隨機值指令、數(shù)組排序指令、取數(shù)組的平均值指令、取絕對值指令和低通濾波器指令，這里僅介紹與本任務相關的遞增/遞減指令。35遞增/遞減指令用于自增/自減操作，以實現(xiàn)累加計數(shù)、循環(huán)控制等程序的編寫。遞增/遞減指令包括字節(jié)、字、雙字遞增/遞減指令，其梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。36遞增/遞減指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型導37遞增/遞減指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型導字節(jié)遞增/遞減指令分別將輸入字節(jié)（IN）加1或減1，并將結(jié)果存入OUT指定的變量中。字節(jié)遞增/遞減指令是無符號運算的，該指令影響零標志位SM1.0（運算結(jié)果為零）和溢出標志位SM1.1（有溢出、運算期間生成非法值或非法輸入）。字遞增/遞減指令分別將輸入字（IN）加1或減1，并將結(jié)果存入OUT指定的變量中。字遞增/遞減指令是有符號運算的。38雙字遞增/遞減指令分別將輸入雙字（IN）加1或減1，并將結(jié)果存入OUT指定的變量中。雙字遞增/遞減指令是有符號運算的。字、雙字遞增/遞減指令影響零標志位SM1.0、溢出標志位SM1.1和負數(shù)標志位SM1.2（運算結(jié)果為負）。遞增/遞減指令在梯形圖中執(zhí)行IN+1=OUT/IN-1=OUT運算，在語句表中執(zhí)行OUT+1=OUT/OUT-1=OUT運算。39任務3跑馬燈PLC控制401.掌握左/右移位指令的功能、表示形式和使用方法。2.掌握循環(huán)左/右移位指令的功能、表示形式和使用方法。3.能使用移位指令設計跑馬燈PLC控制程序。41學習目標如圖所示為常見的彩燈，這些彩燈的亮暗、閃爍時間及流動方向均可以通過PLC控制。42常見的彩燈本任務要求應用PLC功能指令中的移位指令，設計一個由八盞彩燈組成的跑馬燈PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.現(xiàn)有HL1～HL8共八盞彩燈，按下啟動按鈕后，彩燈HL1～HL8以正序（從左到右）每隔1s依次輪流點亮（即每盞彩燈點亮1s）；當?shù)诎吮K彩燈HL8點亮后，再反序（從右到左）每隔1s依次輪流點亮；當?shù)谝槐K彩燈HL1再次點亮后，重復上述循環(huán)過程；按下停止按鈕后，跑馬燈控制系統(tǒng)停止工作。2.具有短路保護等必要的保護措施。43一、左/右移位指令左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。44左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型45左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型46左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型左/右移位指令的功能是將輸入值IN的位值向左或向右移動N位后，送入OUT。移位指令對移出的位自動補0。如果移位的位數(shù)N大于或等于允許值，應對N進行取模操作。取模操作的結(jié)果對于字節(jié)操作是0～7，對于字操作是0～15，對于雙字操作是0～31。所有移位指令中的“N”均為字節(jié)型數(shù)據(jù)。另外，字節(jié)操作是無符號操作。對于字操作和雙字操作，當使用有符號數(shù)據(jù)值時，也對符號位進行移位。471.左移位指令當左移位（shiftleft，SHL）指令的使能端輸入有效時，將輸入的字節(jié)、字或雙字左移N位，右端補0，并將結(jié)果輸出到OUT指定的存儲器單元，最后一次移出的位值保存在SM1.1中。2.右移位指令當右移位（shiftright，SHR）指令的使能端輸入有效時，將輸入的字節(jié)、字或雙字右移N位，左端補0，并將結(jié)果輸出到OUT指定的存儲器單元，最后一次移出的位值保存在SM1.1中。48二、循環(huán)左/右移位指令循環(huán)左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。49循環(huán)左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型50循環(huán)左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型51循環(huán)左/右移位指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型循環(huán)左/右移位指令的功能是將輸入值IN的位值向左或向右循環(huán)移動N位后，送入OUT。循環(huán)移位是環(huán)形的，即被移出的位值將返回另一端空出來的位置。另外，字節(jié)操作是無符號操作。對于字操作和雙字操作，當使用有符號數(shù)據(jù)值時，也對符號位進行移位。521.循環(huán)左移位指令當循環(huán)左移位（rotateleft，ROL）指令的使能端輸入有效時，字節(jié)、字或雙字循環(huán)左移N位后，將結(jié)果輸出至OUT指定的存儲單元中，并將最后一次移出的位值送至SM1.1存儲。2.循環(huán)右移位指令當循環(huán)右移位（rotateright，ROR）指令的使能端輸入有效時，字節(jié)、字或雙字循環(huán)右移N位后，將結(jié)果輸出至OUT指定的存儲單元中，并將最后一次移出的位值送至SM1.1存儲。53任務4停車場空車位數(shù)碼顯示PLC控制541.掌握算術(shù)運算指令的功能、表示形式和使用方法。2.了解BCD碼的編碼方式和BCD撥碼器的使用方法。3.掌握BCD碼轉(zhuǎn)換指令的功能、表示形式和使用方法。4.能使用算術(shù)運算指令和BCD碼轉(zhuǎn)換指令設計停車場空車位數(shù)碼顯示PLC控制程序。55學習目標如圖所示為某停車場空車位數(shù)碼顯示屏，它對提高停車效率、緩解交通擁擠具有一定的積極作用。56停車場空車位數(shù)碼顯示屏本任務要求使用PLC功能指令中的BCD碼轉(zhuǎn)換指令設計停車場空車位數(shù)碼顯示PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.停車場最多可停50輛車，用兩位數(shù)碼管顯示空車位的數(shù)量。用出/入傳感器檢測進出停車場的車輛數(shù)目，每進一輛車，停車場空車位的數(shù)量減1；每出一輛車，停車場空車位的數(shù)量加1。當停車場空車位的數(shù)量大于5時，入口處綠燈點亮，允許入場；當停車場空車位的數(shù)量大于0且不大于5時，綠燈以1Hz的頻率閃爍，提醒待進場車輛注意空車位數(shù)量較少；當停車場空車位的數(shù)量等于0時，入口處紅燈點亮，禁止車輛入場。2.具有短路保護等必要的保護措施。57一、算術(shù)運算指令算術(shù)運算指令是指數(shù)學運算指令中的加、減、乘、除運算指令，包括整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)的加、減、乘、除運算指令，產(chǎn)生雙整數(shù)的整數(shù)乘法指令、帶余數(shù)的整數(shù)除法指令、遞增指令和遞減指令。術(shù)運算指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。5859算術(shù)運算指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型60算術(shù)運算指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型61算術(shù)運算指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型62算術(shù)運算指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型63算術(shù)運算指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型在梯形圖中，整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)的加、減、乘、除運算指令分別執(zhí)行運算：IN1+IN2＝OUT、IN1-IN2=OUT、IN1×IN2＝OUT、IN1/IN2＝OUT。在語句表中，整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)的加、減、乘、除運算指令分別執(zhí)行運算：IN1+OUT＝OUT（IN2地址與OUT地址相同）、OUT-IN2=OUT（IN1地址與OUT地址相同）、IN1×OUT＝OUT（IN2地址與OUT地址相同）、OUT/IN2＝OUT（IN1地址與OUT地址相同）。64整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)的加、減、乘、除運算指令影響SM1.0、SM1.1、SM1.2和SM1.3（除數(shù)為0）。整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)運算指令的運算結(jié)果分別為整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)，整數(shù)除法和雙整數(shù)除法運算都不保留余數(shù)。運算結(jié)果如果超出允許的范圍，溢出標志位SM1.1被置1。651.整數(shù)的加、減、乘、除指令整數(shù)的加、減、乘、除指令是將兩個16位整數(shù)進行加、減、乘、除運算，產(chǎn)生一個16位的結(jié)果，除法運算產(chǎn)生的余數(shù)不保留。2.雙整數(shù)的加、減、乘、除指令雙整數(shù)的加、減、乘、除指令是將兩個32位整數(shù)進行加、減、乘、除運算，產(chǎn)生一個32位的結(jié)果，除法運算產(chǎn)生的余數(shù)不保留。3.實數(shù)的加、減、乘、除指令實數(shù)的加、減、乘、除指令是將兩個32位實數(shù)進行加、減、乘、除運算，產(chǎn)生一個32位的結(jié)果。664.產(chǎn)生雙整數(shù)的整數(shù)乘法指令產(chǎn)生雙整數(shù)的整數(shù)乘法指令是將兩個16位整數(shù)相乘，產(chǎn)生一個32位的結(jié)果。5.帶余數(shù)的整數(shù)除法指令帶余數(shù)的整數(shù)除法指令是將兩個16位整數(shù)相除，產(chǎn)生一個32位的結(jié)果，該結(jié)果包括一個16位的余數(shù)（最高有效字）和一個16位的商（最低有效字）。67二、BCD碼和BCD碼轉(zhuǎn)換指令1.BCD碼BCD碼是一種用二進制編碼的十進制代碼，常用于實時時鐘、浮點數(shù)運算、LED編碼等場合。最常用的BCD碼是8421BCD碼，它的每位十進制數(shù)用4位二進制數(shù)來表示，0～9對應的二進制數(shù)為0000～1001，各位BCD碼之間的運算規(guī)則為逢十進1。682.BCD碼轉(zhuǎn)換指令BCD碼轉(zhuǎn)換指令包括BCD碼轉(zhuǎn)換為整數(shù)指令（BCDI指令）、整數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼指令（IBCD指令）、BCD碼轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)指令（BCDDI指令）和雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼指令（DIBCD指令），其中BCDI指令、IBCD指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。6970BCDI指令、IBCD指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型BCDI指令的功能是將輸入的BCD碼形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型，并將結(jié)果送入OUT指定的存儲單元。IN的有效范圍是0～9999。IBCD指令的功能是將輸入整數(shù)IN轉(zhuǎn)換為BCD碼形式的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果送入OUT指定的存儲單元。IN的有效范圍是0～9999。71任務5閃爍燈閃爍頻率PLC控制721.掌握跳轉(zhuǎn)/標號指令的功能、表示形式和使用方法。2.了解子程序的作用和建立方法。3.掌握子程序指令的功能、表示形式和使用方法。4.能運用跳轉(zhuǎn)/標號指令和子程序指令設計閃爍燈閃爍頻率PLC控制程序。5.能使用書簽功能調(diào)試程序。73學習目標閃爍燈的閃爍頻率可以調(diào)節(jié)，以顯示不同的閃爍效果和指示信號。如圖所示為建筑物上的閃爍燈效果圖。74建筑物上的閃爍燈效果圖本任務要求應用PLC功能指令中的跳轉(zhuǎn)/標號指令或子程序指令設計閃爍燈閃爍頻率PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.按下不同的按鈕，閃爍燈以相應頻率閃爍。若按下慢閃按鈕，閃爍燈以4s為周期閃爍；若按下中閃按鈕，閃爍燈以2s為周期閃爍；若按下快閃按鈕，閃爍燈以1s為周期閃爍。無論何時按下停止按鈕，閃爍燈熄滅。2.具有短路保護等必要的保護措施。75一、跳轉(zhuǎn)/標號指令1.表示形式和功能跳轉(zhuǎn)指令（JMP指令）、標號指令（LBL指令）的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。76跳轉(zhuǎn)/標號指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型跳轉(zhuǎn)/標號指令的功能是當使能輸入有效時，JMP線圈有信號流過，使程序流程跳轉(zhuǎn)到與JMP指令編號相同的標號LBL處，順序執(zhí)行標號指令以下的程序，而跳轉(zhuǎn)指令與標號指令之間的程序不執(zhí)行。若使能輸入無效，JMP線圈沒有信號流過，則順序執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令與標號指令之間的程序。77跳轉(zhuǎn)/標號指令的使用如圖所示。在下圖a中，當I0.0的常開觸點斷開時，JMP線圈斷電，跳轉(zhuǎn)條件不滿足，順序執(zhí)行程序段2，當I0.1的常開觸點閉合時，Q0.1線圈通電。在下圖b中，當I0.0的常開觸點閉合時，JMP線圈通電，跳轉(zhuǎn)條件滿足，跳轉(zhuǎn)到標號LBL3處，執(zhí)行標號LBL3以后的程序段，即執(zhí)行程序段4。而在JMP和LBL之間的指令一概不執(zhí)行。在這個過程中，如果輸入端子I0.1所在的輸入回路接通，那么I0.1指示燈點亮，但是程序段2的I0.1常開觸點不會閉合，Q0.1不會有輸出。7879跳轉(zhuǎn)/標號指令的使用a）不執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令b）執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令2.使用注意事項（1）跳轉(zhuǎn)/標號指令必須配合使用，可在主程序、子程序或中斷程序中使用，但是只能用在同一個POU中，不能在不同的POU之間跳轉(zhuǎn)。（2）在SCR段之間不能有跳入和跳出，也就是不能使用跳轉(zhuǎn)/標號指令，但是可以在SCR段內(nèi)使用跳轉(zhuǎn)/標號指令，即標號指令和對應的跳轉(zhuǎn)指令必須在同一個SCR段中。80（3）執(zhí)行跳轉(zhuǎn)后，被跳過程序段中的各元件的狀態(tài)如下：1）Q、M、S、C等元件的位保持跳轉(zhuǎn)前的狀態(tài)。2）計數(shù)器C停止計數(shù)，當前值寄存器保持跳轉(zhuǎn)前的計數(shù)值。3）對定時器而言，刷新方式的不同會導致工作狀態(tài)不同。（4）LBL指令一般放置在JMP指令之后，以減少程序執(zhí)行時間。（5）編號相同的兩個或多個JMP指令可以用在同一個POU中。（6）如果用一直為ON狀態(tài)的SM0.0的常開觸點驅(qū)動JMP線圈，相當于無條件跳轉(zhuǎn)。（7）由于跳轉(zhuǎn)指令具有選擇程序段的功能，因此在同一段程序但位于因跳轉(zhuǎn)而不會被同時執(zhí)行的程序段中的同一個線圈不被視為雙線圈。81二、子程序和子程序指令1.子程序的作用通常將具有特定功能且需多次重復使用的程序段作為子程序，當其他程序需要子程序時可以調(diào)用它，而無須重復編寫。使用子程序可以減少掃描時間。使用子程序還可以將程序分成容易管理的小塊，使程序結(jié)構(gòu)簡單清晰，易于調(diào)試、查錯和維護。在子程序中應盡量使用局部存儲器L中的局部變量，避免使用全局變量或全局符號，因為局部變量與其他POU幾乎沒有地址沖突，這樣就可以很方便地將子程序移植到其他項目中。82欲在程序中使用子程序，必須執(zhí)行以下三項任務：（1）建立子程序。（2）在子程序局部變量表中定義參數(shù)（參數(shù)調(diào)用子程序時必須執(zhí)行）。（3）從適當?shù)腜OU（主程序、另一個子程序或中斷程序）調(diào)用子程序。832.建立子程序的方法建立子程序最簡單的方法是右擊程序編輯器中的空白處，然后單擊“插入”→“子程序”即可，如圖所示。也可以在“編輯”菜單功能區(qū)的“插入”區(qū)域中單擊“對象”下拉列表按鈕

，然后單擊“子程序”，或者在項目樹中右擊“程序塊”，然后單擊“插入”→“子程序”。84建立子程序的方法3.子程序指令子程序指令包括子程序調(diào)用指令（CALL指令）和子程序有條件返回指令（RET指令），其梯形圖和語句表見下表。其中，CALL指令的數(shù)據(jù)類型和操作數(shù)見下表。85子程序指令的梯形圖和語句表86CALL指令的數(shù)據(jù)類型和操作數(shù)87CALL指令的數(shù)據(jù)類型和操作數(shù)子程序調(diào)用指令將程序控制權(quán)轉(zhuǎn)交給子程序SBR_n。子程序執(zhí)行完畢后，控制權(quán)返回子程序調(diào)用指令的下一條指令。子程序和調(diào)用程序共用累加器。由于子程序使用累加器，所以不對累加器執(zhí)行保存或恢復操作。在同一周期內(nèi)多次調(diào)用子程序時，不應使用上升沿檢測器、下降沿檢測器、定時器和計數(shù)器指令。884.子程序的調(diào)用可以在主程序、另一子程序或中斷程序中調(diào)用子程序。在主程序中，可以嵌套調(diào)用子程序（即在子程序中調(diào)用子程序），最大嵌套深度為8。在中斷程序中，可嵌套的子程序深度為4。允許遞歸調(diào)用（即子程序調(diào)用自己），但在子程序中進行遞歸調(diào)用時應慎重。89在梯形圖程序中插入子程序調(diào)用指令時，首先打開程序編輯器窗口中需要調(diào)用子程序的POU，確定需要調(diào)用子程序的位置。打開項目樹中的“程序塊”文件夾或“調(diào)用子程序”文件夾，用鼠標左鍵按住需要調(diào)用的子程序圖標，將它拖到目標位置，松開左鍵，子程序便被放置在該位置。也可以將矩形光標置于程序編輯器窗口中需要放置該子程序的位置，然后雙擊項目樹中要調(diào)用的子程序，子程序方框?qū)⒆詣映霈F(xiàn)在光標所在的位置。905.子程序的有條件返回子程序的有條件返回即在子程序中用觸點電路控制RET線圈指令，觸點電路接通時條件滿足，子程序被停止執(zhí)行，返回調(diào)用它的程序。6.子程序中的定時器停止調(diào)用子程序時，子程序內(nèi)的定時器線圈的ON/OFF狀態(tài)保持不變。917.子程序指令應用實例【例】當I0.0常開觸點閉合時，執(zhí)行手動程序；當I0.0常開觸點斷開時，執(zhí)行自動程序。主程序、子程序SBR_0、子程序SBR_1分別如圖a、b、c所示。92子程序指令的應用a）主程序b）子程序SBR_0c）子程序SBR_1任務6兩臺水泵交替工作PLC控制931.掌握邏輯運算指令的功能、表示形式和使用方法。2.了解中斷事件的類型、中斷優(yōu)先級和中斷程序。3.掌握中斷指令的功能、表示形式和使用方法。4.能使用邏輯運算指令和中斷指令編寫兩臺水泵交替工作PLC控制程序。5.能使用交叉引用表對程序進行模擬調(diào)試。94學習目標在日常生產(chǎn)中，一用一備的兩臺設備交替工作不僅便于設備維護和保養(yǎng)、延長設備使用壽命，也能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。如圖所示為兩臺水泵抽水工作場景圖。95兩臺水泵抽水工作場景圖本任務要求使用PLC功能指令中的邏輯運算指令和定時中斷指令，設計兩臺水泵交替工作PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試。控制要求如下：1.按下啟動按鈕SB1，第一臺水泵開始工作，2h后，第二臺水泵開始工作，同時第一臺水泵停止工作；第二臺水泵開始工作2h后，第一臺水泵開始工作，同時第二臺水泵停止工作，如此循環(huán)。當按下停止按鈕SB2時，兩臺水泵立即停止工作。2.具有短路、過載保護等必要的保護措施。96一、邏輯運算指令1.取反指令根據(jù)參與運算的操作數(shù)的不同，取反指令可分為字節(jié)取反指令、字取反指令和雙字取反指令。取反指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。9798取反指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型梯形圖中，取反指令將輸入IN中的二進制數(shù)逐位取反，即二進制數(shù)的各位由0變?yōu)?，由1變?yōu)?，并將運算結(jié)果裝入輸出參數(shù)OUT指定的地址。取反指令影響零標志位SM1.0。語句表中，取反指令將OUT中的二進制數(shù)逐位取反，并將運算結(jié)果裝入OUT指定的地址。992.與、或、異或指令根據(jù)參與運算的操作數(shù)的不同，與、或、異或指令可分為字節(jié)、字和雙字的與、或、異或指令，其梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。100與、或、異或指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型101與、或、異或指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型102與、或、異或指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型103與、或、異或指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型梯形圖中，與、或、異或指令是分別對兩個輸入量IN1和IN2進行邏輯與、或、異或運算，運算結(jié)果存放在輸出量OUT中。語句表中，與、或、異或指令是對變量IN1和OUT進行邏輯運算，運算結(jié)果存放在OUT指定的地址中。對字節(jié)、字、雙字進行與運算時，如果兩個操作數(shù)的同一位均為1，那么運算結(jié)果的對應位為1，否則為0。104二、中斷程序和中斷指令1.中斷事件的類型中斷功能是用中斷程序及時地處理中斷事件，中斷事件與用戶程序的執(zhí)行時序無關，無法事先預測有些中斷事件何時發(fā)生。S7-200SMART系列PLC的中斷事件分為通信端口中斷、I/O中斷和基于時間的中斷三大類型，且每個中斷事件分配有一個編號，以便于識別，中斷事件及其優(yōu)先級見下表。105106中斷事件及其優(yōu)先級107中斷事件及其優(yōu)先級108中斷事件及其優(yōu)先級（1）通信端口中斷通信端口中斷包括通信端口0和通信端口1產(chǎn)生的中斷。（2）I/O中斷I/O中斷包括脈沖串輸出（pulsetrainoutput，PTO）中斷、外部輸入中斷和高速計數(shù)器（highspeedcounter，HSC）中斷。（3）基于時間的中斷基于時間的中斷包括定時中斷和定時器T32/T96中斷。1092.中斷優(yōu)先級PLC應用過程中通常有多個中斷事件。當多個中斷事件同時向CPU申請中斷時，要求CPU能夠?qū)⑷恐袛嗍录粗袛嘈再|(zhì)和輕重緩急進行排隊，并依照優(yōu)先級高低逐個處理。S7-200SMARTCPU規(guī)定的中斷優(yōu)先級分組由高到低依次是通信端口中斷、I/O中斷、基于時間的中斷，每類中斷優(yōu)先級分組中又有不同的組內(nèi)優(yōu)先級，詳見上表。110在上述三個優(yōu)先級分組范圍內(nèi)，CPU按照先來先服務的原則處理中斷，任何時刻只能執(zhí)行一個用戶中斷程序。如果中斷事件的產(chǎn)生過于頻繁，中斷產(chǎn)生的速度比可以處理的速度快，或者中斷被DISI指令禁止，那么中斷隊列溢出狀態(tài)位被置1。如果多個中斷事件同時發(fā)生，則優(yōu)先級（組和組內(nèi)）會確定先處理哪一個中斷事件。111各中斷隊列的隊列深度和隊列溢出狀態(tài)位3.中斷程序中斷程序由用戶編寫，但不是由用戶程序調(diào)用，而是當中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用，使系統(tǒng)對特殊的內(nèi)部或外部事件進行響應。系統(tǒng)響應中斷時自動保存邏輯堆棧、累加器和某些特殊標志存儲器位，即保護現(xiàn)場。中斷處理完成后，又自動恢復這些單元原來的狀態(tài)，即恢復現(xiàn)場。中斷處理提供對特殊內(nèi)部事件或外部事件的快速響應。在編寫中斷程序前，應先創(chuàng)建中斷程序。1124.中斷指令中斷指令共有6條，包括中斷連接指令（ATCH指令）、中斷分離指令（DTCH指令）、清除中斷事件指令（CEVNT指令）、中斷啟用指令（ENI指令）、中斷禁止指令（DISI指令）和從中斷有條件返回指令（CRETI指令），其梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。113114中斷指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型115中斷指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型中斷連接指令的功能是將中斷事件（EVNT）與中斷程序編號（INT）相關聯(lián)，并啟用中斷事件。中斷分離指令的功能是斷開中斷事件與所有中斷程序之間的聯(lián)系，從而禁用該中斷事件。清除中斷事件指令的功能是從中斷隊列中清除所有的中斷事件，該指令可以用來清除不需要的中斷事件。116中斷啟用指令的功能是全局性地啟用對所有連接的中斷事件的處理。中斷禁止指令的功能是全局性地禁止處理所有被連接的中斷事件，允許中斷排隊等候，但是不允許執(zhí)行中斷程序，直到用ENI指令重新允許中斷。從中斷有條件返回指令的功能是當控制它的邏輯條件滿足時從中斷程序返回，編程軟件自動為各中斷程序添加無條件返回指令。1175.中斷程序的執(zhí)行程序開始運行時，CPU默認禁止所有中斷。執(zhí)行ENI指令后，則允許所有中斷。在CPU自動調(diào)用中斷程序之前，應使用ATCH指令，建立中斷事件和該事件發(fā)生時希望執(zhí)行的中斷程序之間的關聯(lián)。正在執(zhí)行中斷程序時，如果又有中斷事件發(fā)生，將會按照發(fā)生的時間順序和優(yōu)先級排隊。118執(zhí)行完中斷程序的最后一條指令后，將會從中斷程序返回，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的操作?？梢酝ㄟ^執(zhí)行CRETI指令退出中斷程序。執(zhí)行DTCH指令，將取消中斷事件和中斷程序之間的關聯(lián)，從而禁止單獨的中斷事件。可以將多個中斷事件連接到一個中斷程序，但不能將一個中斷事件連接到多個中斷程序。1196.中斷程序?qū)嵗?）I/O中斷的應用【例】在I0.0的上升沿應用中斷程序使Q0.0立即置位，在I0.1的下降沿應用中斷程序使Q0.0立即復位。程序設計如圖所示。120例

主程序a）梯形圖b）語句表121例

中斷程序INT_0a）梯形圖b）語句表例

中斷程序INT_1a）梯形圖b）語句表（2）定時中斷的應用【例】用定時中斷0實現(xiàn)周期為2s的高精度定時，并在QB0端口以加1形式輸出。定時中斷的定時時間間隔最長為255ms，為了實現(xiàn)周期為2s的高精度周期性操作定時，將定時中斷的定時時間間隔設為250ms，在定時中斷0的中斷程序中，將VB0累加1，然后用字節(jié)比較指令判斷VB0是否等于8。若VB0等于8，則說明中斷了8次，對應的時間間隔為2s，使QB0加1，程序如圖所示。122123例

主程序a）梯形圖b）語句表124上例中斷程序INT_0a）梯形圖b）語句表（3）定時器中斷的應用【例】使用定時器T32中斷控制8盞節(jié)日彩燈，每3s循環(huán)左移1位。1ms定時器T32定時時間到時產(chǎn)生中斷事件，中斷事件編號為21。程序如圖所示。125例

主程序a）梯形圖b）語句表126上例中斷程序INT_0a）梯形圖b）語句表任務7箱體包裝工序PLC控制1271.了解旋轉(zhuǎn)編碼器的原理和應用。2.熟悉高速計數(shù)器的工作模式、輸入點和運行特點。3.掌握高速計數(shù)器指令的功能、表示形式和使用方法。4.掌握高速計數(shù)器的初始化及動態(tài)參數(shù)編程方法。5.能使用高速計數(shù)器指令編寫箱體包裝工序PLC控制程序。128學習目標如圖所示為箱體包裝工序控制系統(tǒng)示意圖。箱體用傳送帶輸送，傳感器A用來檢測箱體是否到達，封箱機B用于封裝箱體，噴碼機C用于對封裝完成的箱體進行噴碼。旋轉(zhuǎn)編碼器將電動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號，再用高速計數(shù)器對轉(zhuǎn)速脈沖信號進行計數(shù)，以精確控制箱體包裝工序。129130箱體包裝工序控制系統(tǒng)示意圖本任務要求使用PLC功能指令中的高速計數(shù)器指令，設計箱體包裝工序PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.按下啟動按鈕，電動機開始工作，帶動傳送帶輸送箱體，并在按下停止按鈕前，始終保持運轉(zhuǎn)。當傳感器A檢測到箱體時，高速計數(shù)器開始計數(shù)，當計數(shù)到1000個脈沖時，箱體剛好到達封箱機下方進行封箱。假設封箱過程需500個脈沖，封箱完成后封箱機停止工作。箱體繼續(xù)前行，當計數(shù)脈沖又累加300個時，噴碼機開始噴碼，噴碼過程需5s，噴碼結(jié)束后，整個工作過程結(jié)束。按下停止按鈕，電動機停止工作，傳送帶停止輸送箱體，高速計數(shù)器停止計數(shù)。2.具有短路保護等必要的保護措施。131一、旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的角位移、角速度等轉(zhuǎn)換為相應的電脈沖的傳感器。根據(jù)輸出脈沖與對應位置（角度）關系的不同，旋轉(zhuǎn)編碼器通常分為增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器，如圖所示。132133旋轉(zhuǎn)編碼器實物圖a）增量式旋轉(zhuǎn)編碼器b）絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器1.增量式旋轉(zhuǎn)編碼器增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通常與高速計數(shù)器配合用于電動機轉(zhuǎn)速測量等場合，它一般安裝在電動機軸上，用于測量電動機的實際轉(zhuǎn)速，然后反饋給變頻器或PLC。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的碼盤上有均勻刻制的光柵。當碼盤旋轉(zhuǎn)時，輸出與轉(zhuǎn)角的增量成正比的脈沖，用高速計數(shù)器來計算脈沖數(shù)。根據(jù)輸出信號數(shù)量的不同，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器分為以下三種：（1）單通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器單通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部只有一對光電耦合器，只能產(chǎn)生一相（A相）脈沖序列，用于單方向計數(shù)和單方向測速。134（2）雙通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器雙通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器又稱為A/B相型編碼器，內(nèi)部有兩對光電耦合器，能輸出相位差為90°的兩路（A、B相）獨立的脈沖序列。135雙通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理示意圖1—連接軸2—支撐軸承3—光柵4—光電碼盤5—光源6—聚光鏡7—光欄板8—光敏元件當光電碼盤隨連接軸一起轉(zhuǎn)動時，光源通過聚光鏡，透過光電碼盤和光欄板形成忽明忽暗的光信號，光敏元件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，產(chǎn)生兩組近似于正弦波的電流信號A與B，兩者的相位相差90°，經(jīng)放大、整形電路變成方波，如圖所示。136雙通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出波形a）編碼器正轉(zhuǎn)b）編碼器反轉(zhuǎn)（3）三通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器三通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部除了具有雙通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的兩對光電耦合器，能輸出相位差為90°的兩路獨立的脈沖序列外，在光電碼盤的另外一個通道還有一個透光段，每轉(zhuǎn)1圈輸出一個脈沖，該脈沖稱為Z相零位脈沖，用于系統(tǒng)清零信號或作為坐標的原點，以減少測量的累積誤差。三通道增量式旋轉(zhuǎn)編碼器用于正反向計數(shù)、判斷、測速和位置測量。1372.絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器一般安裝在手柄的下方，用于將手柄的位置信號轉(zhuǎn)換為速度指令傳給PLC。N位絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器有N個碼道，最外層的碼道對應編碼的最低位。每個碼道有一個光電耦合器，用來讀取該碼道的0、1數(shù)據(jù)。絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的N位二進制數(shù)（格雷碼）反映了運動物體所處的絕對位置，根據(jù)位置的變化情況，可以判別旋轉(zhuǎn)的方向。138二、高速計數(shù)器1.高速計數(shù)器的工作模式S7-200SMART的高速計數(shù)器有八種工作模式，分為以下四類：（1）具有內(nèi)部方向控制功能的單相時鐘計數(shù)器（模式0、1）。（2）具有外部方向控制功能的單相時鐘計數(shù)器（模式3、4）。（3）具有加、減時鐘脈沖輸入的雙相時鐘計數(shù)器（模式6、7）。（4）A/B相正交計數(shù)器（模式9、10）。1391401倍速A/B相正交計數(shù)器1414倍速A/B相正交計數(shù)器2.高速計數(shù)器的輸入點高速計數(shù)器的輸入點由系統(tǒng)指定，每個高速計數(shù)器都有針對它所支持的脈沖輸入（時鐘、方向和復位）的專用輸入點。142高速計數(shù)器的輸入點和工作模式上表中用到的I0.0～I1.3輸入點既可以作為普通輸入點使用，也可以作為邊沿中斷輸入點使用，還可以在使用高速計數(shù)器時作為指定的專用輸入點使用，但同一個輸入點只能同時選擇上述一種功能。高速計數(shù)器的當前模式未使用的任何輸入點都可以用于其他功能。只要使用高速計數(shù)器，相應輸入點就分配給對應的高速計數(shù)器，捕捉由高速計數(shù)器產(chǎn)生的中斷事件。各高速計數(shù)器的中斷事件見下表。143144高速計數(shù)器的中斷事件3.高速計數(shù)器的運行特點高速計數(shù)器一般與增量式旋轉(zhuǎn)編碼器一起使用。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出一定數(shù)量的計數(shù)脈沖和一個復位脈沖，作為高速計數(shù)器的輸入。每個高速計數(shù)器內(nèi)部都存儲著一個32位當前值（CV）和一個32位預設值（PV）。由于中斷事件發(fā)生的頻率遠遠低于高速計數(shù)器的計數(shù)頻率，因此能夠在對整個PLC掃描周期影響相對較小的情況下實現(xiàn)對高速運動的精確控制。145三、高速計數(shù)器指令高速計數(shù)器指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。146高速計數(shù)器指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型HDEF指令用輸入?yún)?shù)HSC指定高速計數(shù)器HSC0～HSC5，用輸入?yún)?shù)MODE設置工作模式，工作模式定義了高速計數(shù)器的時鐘、方向和復位功能，這兩個參數(shù)的數(shù)據(jù)類型均為字節(jié)。每個高速計數(shù)器只能使用一條HDEF指令，可以在第一個掃描周期用HDEF指令來定義高速計數(shù)器。HSC指令用于啟動編號為N的高速計數(shù)器，N的數(shù)據(jù)類型為字。使用高速計數(shù)器之前，必須執(zhí)行HDEF指令以選擇高速計數(shù)器的工作模式。1471.高速計數(shù)器的控制字節(jié)除了定義高速計數(shù)器的工作模式，還要設置高速計數(shù)器的有關控制字節(jié)。每個高速計數(shù)器均有一個控制字節(jié)，它決定了高速計數(shù)器的復位有效電平、計數(shù)速率、方向控制（僅限模式0和模式1）、初始計數(shù)方向（模式3、4、6、7、9、10）、新預設值加載控制、新當前值加載控制、HSC啟用或禁用。高速計數(shù)器的控制字節(jié)見下表。148149高速計數(shù)器的控制字節(jié)（1）使用HDEF指令設置復位有效電平和計數(shù)速率HSC0、HSC2、HSC4和HSC5各有兩個控制位用于組態(tài)復位的激活狀態(tài)并選擇1×或4×計數(shù)模式（僅限A/B相正交計數(shù)器）。這些控制位位于各自高速計數(shù)器的控制字節(jié)內(nèi)，僅當執(zhí)行HDEF指令時才會使用。執(zhí)行HDEF指令之前，必須將這兩個控制位設置為所需狀態(tài)。（2）使用HSC指令設置計數(shù)方向、加載新預設值/新當前值和啟用/禁用計數(shù)器HSC指令在執(zhí)行期間使用控制字節(jié)。分配高速計數(shù)器和工作模式之后，即可對高速計數(shù)器的動態(tài)參數(shù)進行編程。1502.HSC當前值的讀取只能使用后面帶有高速計數(shù)器標識符編號（0、1、2、3、4或5）的數(shù)據(jù)類型HC0～HC5讀取每個高速計數(shù)器的當前值。HC數(shù)據(jù)為只讀數(shù)據(jù)?？梢允褂肏C數(shù)據(jù)類型讀取當前值，但不能直接讀取預設值。HC數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)長度為雙字（32位）。1513.當前值和預設值的設置若要將新的當前值和/或預設值載入高速計數(shù)器，則必須對控制字節(jié)以及保存所需新當前值和/或新預設值的特殊存儲器雙字進行設置。同時，必須執(zhí)行HSC指令將新值傳送到高速計數(shù)器中。下表列出了用于保存新當前值和新預設值的雙字類型特殊存儲器。152用于保存新當前值和新預設值的雙字類型特殊存儲器執(zhí)行以下步驟，將新當前值和/或新預設值寫入高速計數(shù)器：（1）加載要寫入相應SM的新當前值和/或新預設值。（2）設置或清除相應控制字節(jié)的相應位，指示是否更新當前值和/或預設值。（3）執(zhí)行引用相應高速計數(shù)器編號的HSC指令，可以檢查控制字節(jié)。1534.HSC中斷程序的附加當HSC的當前值等于加載的預設值時，所有高速計數(shù)器模式都支持中斷事件。使用外部復位輸入的高速計數(shù)器模式支持激活外部復位時中斷。除模式0和模式1外的所有高速計數(shù)器模式均支持計數(shù)方向改變時中斷?？蓡为殕⒂没蚪眠@些中斷條件。5.高速計數(shù)器的狀態(tài)字節(jié)每個高速計數(shù)器都有一個狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)字節(jié)提供狀態(tài)存儲器位，用于指示當前計數(shù)方向以及當前值是否大于或等于預設值，狀態(tài)字節(jié)的0～4位不用。154四、高速計數(shù)器的初始化及動態(tài)參數(shù)編程高速計數(shù)器的初始化即設置高速計數(shù)器的控制字節(jié)、執(zhí)行HDEF指令（選擇工作模式）、設定當前值和預設值、設置中斷和執(zhí)行HSC指令等。1.高速計數(shù)器初始化的步驟（1）首次掃描時，接通一個掃描周期的特殊存儲器位SM0.1來調(diào)用執(zhí)行初始化操作的子程序，完成初始化操作。（2）在初始化子程序中，根據(jù)需要的控制操作加載控制字節(jié)（SMB37、SMB47、SMB57、SMB137、SMB147或SMB157）。155（3）執(zhí)行HDEF指令，設置HSC的編號（0、1、2、3、4或5），設置工作模式（0、1、3、4、6、7、9或10）。（4）將新的當前值寫入32位當前值寄存器（SMD38、SMD48、SMD58、SMD138、SMD148或SMD158）。（5）將新的預設值寫入32位預設值寄存器（SMD42、SMD52、SMD62、SMD142、SMD152或SMD162）。（6）為了捕捉當前值等于預設值的事件，將CV=PV的中斷事件（若選擇HSC0，則為事件12）與一個中斷程序相聯(lián)系，編寫相應的中斷程序。156（7）為了捕捉計數(shù)方向改變的事件，將計數(shù)方向改變的中斷事件（若選擇HSC0，則為事件27）與一個中斷程序相聯(lián)系，編寫相應的中斷程序。（8）為了捕捉外部信號復位的事件，將外部信號復位的中斷事件（若選擇HSC0，則為事件28）與一個中斷程序相聯(lián)系，編寫相應的中斷程序。（9）執(zhí)行ENI指令以啟用HSC中斷。（10）執(zhí)行HSC指令，激活高速計數(shù)器。（11）退出子程序。1572.更改模式0和模式1的計數(shù)方向以HSC0為例，更改具有內(nèi)部方向控制功能的單相時鐘計數(shù)器（模式0和1）的方向，步驟如下：（1）加載SMB37，以寫入所需方向。（2）執(zhí)行HSC指令，激活高速計數(shù)器HSC0。1583.加載新當前值（任何模式）以HSC0為例，更改高速計數(shù)器的當前值（任何模式）的步驟如下：（1）加載SMB37，以寫入所需當前值。（2）用所需當前值加載SMD38（雙字大小值，加載0可進行清除）。（3）執(zhí)行HSC指令，激活高速計數(shù)器HSC0。1594.加載新預設值（任何模式）以HSC0為例，更改高速計數(shù)器的預設值（任何模式）的步驟如下：（1）加載SMB37，以寫入所需預設值。（2）用所需預設值加載SMD42（雙字大小值）。（3）執(zhí)行HSC指令，激活高速計數(shù)器HSC0。5.禁用高速計數(shù)器（任何模式）以HSC0為例，禁用高速計數(shù)器（任何模式）的步驟如下：（1）加載SMB37，以禁用高速計數(shù)器。（2）執(zhí)行HSC指令，以禁用計數(shù)器HSC0。160課題二PLC綜合應用技術(shù)161任務4PLC、觸摸屏與變頻器聯(lián)機的小車運料控制任務2兩臺PLC之間的以太網(wǎng)通信任務1步進電動機PLC控制任務3PLC與變頻器控制電動機多段速度運行任務5基于PLC的爐溫控制系統(tǒng)任務1步進電動機PLC控制1631.掌握步進電動機和步進驅(qū)動器的接線方法。2.掌握脈沖輸出指令的功能、表示形式及使用方法。3.熟悉PTO/PWM控制寄存器各位的功能。4.掌握PTO編程與操作的方法。5.能正確進行PLC、步進驅(qū)動器、步進電動機之間的線路連接。6.能使用脈沖輸出指令編寫步進電動機PLC控制程序。164學習目標一個典型的運動控制系統(tǒng)主要包括運動控制器、驅(qū)動器、執(zhí)行器和反饋傳感器。其中，運動控制器有PC-based控制器、專用控制器、PLC等，用以生成軌跡點和閉合位置反饋環(huán)。驅(qū)動器將運動控制器輸出的控制信號轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號，以驅(qū)動執(zhí)行器。執(zhí)行器用來輸出運動。反饋傳感器用來反饋執(zhí)行器的位置，以實現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。眾多的機械部件使執(zhí)行器以期望的運動形式輸出運動。165如圖所示為由PLC、步進驅(qū)動器、步進電動機、絲桿、運動托盤以及位置檢測傳感器等組成的運動控制系統(tǒng)，它利用PLC通過步進驅(qū)動器來控制步進電動機的運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)運動控制。運動托盤由步進電動機通過絲桿傳動，位置檢測傳感器可在運動托盤運動至某位置時檢測到一個開關量信號并反饋給PLC，以實現(xiàn)位置的精確檢測。166步進電動機PLC控制系統(tǒng)本任務要求使用PLC功能指令中的脈沖輸出指令，設計步進電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1，步進電動機正轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，步進電動機以相同的轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)過相同的角度。按下停止按鈕SB3，步進電動機停轉(zhuǎn)。2.具有短路保護等必要的保護措施。167一、步進電動機和步進驅(qū)動器1.步進電動機步進電動機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)，其特點是無累積誤差，因而廣泛應用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)。步進電動機又稱為脈沖電動機。步進電動機的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，因此控制脈沖頻率可以精確調(diào)速，控制脈沖數(shù)量可以精確定位。168169步進電動機根據(jù)結(jié)構(gòu)與材料的不同，步進電動機分為反應式、永磁式和混合式三種?；旌鲜讲竭M電動機分為兩相、三相和五相，步距角一般分別為1.8°、1.2°和0.72°。57HS13混合式步進電動機的引線定義、串聯(lián)及并聯(lián)接法如圖所示。17057HS13混合式步進電動機的引線定義、串聯(lián)及并聯(lián)接法a）引線定義b）串聯(lián)接法c）并聯(lián)接法2.步進驅(qū)動器步進驅(qū)動器是一種能使步進電動機運行的功率放大器，它能把運動控制器發(fā)來的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電動機的功率信號，以驅(qū)動步進電動機運行。171DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器a）實物圖b）狀態(tài)指示燈和接線端子（1）狀態(tài)指示燈和接線端子DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器的狀態(tài)指示燈和接線端子如上圖b所示。綠色LED為電源指示燈，當步進驅(qū)動器接通電源時，綠色LED點亮；當步進驅(qū)動器切斷電源時，綠色LED熄滅。紅色LED為故障指示燈，當出現(xiàn)故障時，該指示燈以3s為周期循環(huán)閃爍；當故障被清除時，紅色LED熄滅。紅色LED在3s內(nèi)不同的閃爍次數(shù)代表不同的故障信息，具體見下表。172173DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器的故障指示燈說明DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器接線端子的功能見下表。174DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器接線端子的功能（2）控制信號接口電路DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器采用差分式接口電路，可適用于差分信號。175DM542數(shù)字式兩相步進驅(qū)動器的控制信號接口電路a）共陽極接法b）共陰極接法（3）細分設定在很多精密控制場合，要求分很多步走完一個步進電動機固有步距角，也就是細分驅(qū)動，能實現(xiàn)此功能的電子裝置稱為細分驅(qū)動器。細分驅(qū)動減小了步進電動機每步的步距角，提高了控制精度，減小了振動，提高了輸出轉(zhuǎn)矩。當步進驅(qū)動器工作在n細分狀態(tài)時，步進電動機的實際步距角是固有步距角（整步）的n分之一。176二、脈沖輸出指令和PTO/PWM控制寄存器1.脈沖輸出指令脈沖輸出指令（PLS指令）可以控制高速輸出（是否提供PTO和PWM功能。若使用PWM功能，還可通過PWM向?qū)ЫM態(tài)為PWM輸出。PLS指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。177PLS指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型使用PLS指令最多可創(chuàng)建四個PTO/PWM操作。PTO操作允許用戶控制方波（50%占空比）輸出的頻率和脈沖數(shù)量。PWM操作允許用戶控制占空比可變的固定循環(huán)時間輸出。S7-200SMART標準型CPU模塊最多有四個PTO/PWM發(fā)生器（PLS0、PLS1、PLS2和PLS3），用于產(chǎn)生高速脈沖串或脈沖寬度調(diào)制波。178S7-200SMARTCPU指定的特殊存儲器SM單元用于存儲每個PTO/PWM發(fā)生器的以下數(shù)據(jù)：1個PTO狀態(tài)字節(jié)（8bit值）、1個控制字節(jié)（8bit值）、1個PWM循環(huán)時間或PTO頻率（16bit無符號值）、1個PWM脈沖寬度（16bit無符號值）以及1個PTO脈沖計數(shù)值（32bit無符號值）。特殊存儲器SM的各位設置完畢，即可執(zhí)行PLS指令。PTO/PWM發(fā)生器和過程映像輸出寄存器共同使用數(shù)字量輸出端Q0.0、Q0.1、Q0.3和Q0.2。1792.PTO/PWM控制寄存器PLS指令使CPU讀取特殊存儲器SM存儲單元的數(shù)據(jù)，并對相應的PTO/PWM發(fā)生器進行編程。180PTO/PWM控制寄存器各位的功能181PTO/PWM控制寄存器各位的功能182PTO/PWM控制字節(jié)參考183PTO/PWM控制字節(jié)參考狀態(tài)字節(jié)用于監(jiān)視PTO發(fā)生器的工作狀態(tài)?？刂谱止?jié)SMB67控制PTO0/PWM0發(fā)生器，SMB77控制PTO1/PWM1發(fā)生器，SMB567控制PTO2/PWM2發(fā)生器，SMB581控制PTO3/PWM3發(fā)生器。當裝載PWM周期值/PTO頻率值、PWM脈沖寬度值或PTO脈沖計數(shù)值時，執(zhí)行PLS指令之前也要設置控制寄存器中相應的更新位。對于多段脈沖串操作，執(zhí)行PLS指令之前也必須裝載包絡表的起始偏移量和包絡表的值。如果在PWM執(zhí)行過程中試圖改變PWM的時基，則該請求被忽略并產(chǎn)生非致命錯誤。184三、PTO編程與操作PTO以指定頻率和指定脈沖數(shù)量提供50%占空比輸出的方波，波形如圖所示。為PTO操作組態(tài)輸出后，CPU會生成一個占空比為50%的脈沖串，用于對步進電動機或伺服電動機的速度和位置進行開環(huán)控制。185占空比為50%的方波1.PTO的實現(xiàn)方式PTO功能允許脈沖串“鏈接”或“管道化”，也就是允許脈沖串進行排隊，形成管道（也稱為管線、流水線）。當前的脈沖串輸出完成后，立即輸出新脈沖串，這保證了脈沖串順序輸出的連續(xù)性。（1）PTO脈沖的單段管道化單段管道化是指管道中每次只能存儲一個脈沖串的控制參數(shù)。（2）PTO脈沖的單段超馳在單段超馳中，用戶負責更新超馳脈沖串的SM位置。1862.單段PTO初始化通常用一個子程序為脈沖輸出配置并初始化PTO，初始化子程序由主程序調(diào)用。用首次掃描特殊存儲器位（SM0.1）將PTO使用的輸出（Q0.0、Q0.1、Q0.3或Q0.2）復位為0，并調(diào)用子程序完成初始化操作。187（1）從主程序建立對初始化子程序的調(diào)用后，按照以下步驟在初始化子程序中創(chuàng)建控制邏輯，完成對單段PTO的Q0.0、Q0.1、Q0.3或Q0.2的配置。1）設置控制字節(jié)。2）向SMW68、SMW78、SMW568或SMW582寫入頻率的字值。3）向SMD72、SMD82、SMD572或SMD586寫入脈沖數(shù)的雙字值。4）如果希望在PTO輸出完成后立即執(zhí)行相關功能，可以將脈沖串完成事件附加于中斷程序，執(zhí)行ATCH指令和ENI指令。5）執(zhí)行PLS指令，使S7-200SMARTCPU為PTO發(fā)生器編程。6）退出子程序。188（2）當使用單段PTO操作時，如要在中斷程序或子程序中改變PTO的頻率和脈沖數(shù)，要遵循以下步驟：1）根據(jù)要修改的頻率、脈沖數(shù)，向SMB67、SMB77、SMB567或SMB581寫入相應的控制字節(jié)值。2）如果修改的是頻率，則向SMW68、SMW78、SMW568或SMW582寫入新頻率的一個字值。3）如果修改的是脈沖數(shù)，則向SMD72、SMD82、SMD572或SMD586寫入新脈沖數(shù)的一個雙字值。4）執(zhí)行PLS指令，使S7-200SMART為PTO發(fā)生器編程。5）退出中斷程序或子程序。189任務2兩臺PLC之間的以太網(wǎng)通信1901.了解S7-200SMART通信協(xié)議與資源。2.了解以太網(wǎng)通信和西門子S7協(xié)議。3.掌握網(wǎng)絡讀/寫指令的功能、表示形式和使用方法。4.能使用網(wǎng)絡讀/寫指令編寫應用程序。191學習目標PLC的通信包括PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間以及PLC與其他智能設備之間的通信。S7-200SMARTCPU可實現(xiàn)CPU、編程設備和人機接口之間的多種通信，包括CPU與編程設備之間的數(shù)據(jù)交換、CPU與HMI之間的數(shù)據(jù)交換以及CPU與其他S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信。如圖所示為兩臺S7-200SMARTCPU通過西門子CSM1277交換機和上位計算機進行以太網(wǎng)通信的示意圖。192193兩臺S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信示意圖本任務要求使用PLC功能指令中的網(wǎng)絡讀/寫指令，設計兩臺S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)兩臺電動機的啟?？刂?，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.兩臺S7-200SMARTCPU各控制一臺電動機。本地電動機的啟動按鈕SB1（本地CPU1的I0.0）和停止按鈕SB2（本地CPU1的I0.1）控制遠程電動機（遠程CPU2的Q0.0）的連續(xù)運行和停止。遠程電動機的啟動按鈕SB3（遠程CPU2的I0.0）和停止按鈕SB4（遠程CPU2的I0.1）控制本地電動機（本地CPU1的Q0.0）的連續(xù)運行和停止。2.具有短路、過載保護等必要的保護措施。194一、S7-200SMART通信協(xié)議與資源每個S7-200SMART標準型CPU模塊都提供一個以太網(wǎng)端口和一個RS-485端口（編號為Port0），標準型CPU額外支持可選信號板CM01（編號為Port1），CM01可通過STEP7-Micro/WINSMART軟件組態(tài)為RS-232或RS-485通信端口。S7-200SMARTCPU可實現(xiàn)CPU、編程設備和HMI之間的多種通信，S7-200SMART通信協(xié)議與資源見下表。195196S7-200SMART通信協(xié)議與資源197S7-200SMART通信協(xié)議與資源二、以太網(wǎng)通信以太網(wǎng)是一種差分（多點）網(wǎng)絡，最多可有32個網(wǎng)段、1024個節(jié)點。以太網(wǎng)可實現(xiàn)高速（高達100Mbit/s）、長距離（銅纜：最遠約為1.5km；光纖：最遠約為4.3km）數(shù)據(jù)傳輸。編程設備、CPU、HMI顯示器等西門子設備可以通過開放式用戶通信（openusercommunication，OUC）、PROFINET通信、Web服務器（HTTPS）等方式進行以太網(wǎng)通信。1981.直接連接當一個S7-200SMARTCPU與一個編程設備、HMI或另外一個S7-200SMARTCPU通信時，使用的是直接連接的方式。199通信設備的直接連接a）CPU與編程設備的連接b）CPU與HMI的連接c）兩個CPU的連接2.網(wǎng)絡連接當兩個以上的通信設備進行通信時，需要使用交換機來實現(xiàn)網(wǎng)絡連接?？梢允褂脤к壈惭b的西門子CSM1277四端口交換機連接多個CPU和HMI設備，如圖所示。200多個通信設備的網(wǎng)絡連接三、西門子S7協(xié)議西門子S7協(xié)議是專為西門子控制產(chǎn)品優(yōu)化設計的通信協(xié)議，它是面向連接的協(xié)議，在進行數(shù)據(jù)交換之前，必須與通信伙伴建立連接。面向連接的協(xié)議具有較高的安全性。201四、GET/PUT指令GET/PUT指令用于S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信，也可以用于S7-200SMART和S7-300/400/1200/1500之間的以太網(wǎng)通信。GET/PUT指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。202GET/PUT指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型203GET/PUT指令TABLE參數(shù)的定義TABLE參數(shù)定義的第一個字節(jié)為狀態(tài)字節(jié)，各位的含義如下。D（done）：通信完成標志位。0=通信未完成；1=通信已成功完成。A（active）：通信激活標志位。0=通信未激活；1=通信已激活。E（error）：通信錯誤標志位。0=通信無錯誤；1=通信有錯誤（需要查詢錯誤代碼）。錯誤代碼（E3、E2、E1、E0）：如果執(zhí)行GET/PUT指令后通信錯誤標志位E為1，則返回一個錯誤代碼。204GET指令啟動以太網(wǎng)端口的通信操作，按上表的定義從遠程設備讀取最多222字節(jié)的數(shù)據(jù)。程序中可以有任意數(shù)量的GET和PUT指令，但在同一時間最多只能激活16個GET和PUT指令。當執(zhí)行GET或PUT指令時，CPU與GET/PUT指令TABLE參數(shù)中的遠程IP地址建立以太網(wǎng)連接，該CPU可同時保持最多8個連接。連接建立后，該連接將一直保持到CPU進入STOP模式為止。針對所有與同一IP地址直接相連的GET/PUT指令，CPU采用單一連接。205任務3PLC與變頻器控制電動機多段速度運行2061.了解變頻器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握變頻器的安裝和調(diào)試方法。2.能正確進行PLC和變頻器端子的連接，并使用PLC控制變頻器進行邏輯切換。3.能完成PLC與變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)的設計、安裝和調(diào)試。207學習目標變頻器提供了多段速度控制功能，它通過外接幾個開關器件改變其輸入端的狀態(tài)組合來選擇不同的運行頻率，從而實現(xiàn)對電動機的多段速度運行控制。PLC可以提供數(shù)字量輸出，用來和變頻器聯(lián)機以實現(xiàn)多段速度運行控制。如圖所示為西門子基本型變頻器SINAMICSV20（簡稱西門子V20變頻器）。208209西門子V20變頻器本任務要求使用S7-200SMARTPLC和西門子V20變頻器聯(lián)機實現(xiàn)電動機多段速度運行控制，并完成控制系統(tǒng)的設計、安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.按下啟動按鈕SB1，電動機啟動并運行在第一段，頻率為10Hz；延時