PLC（即Programmable Logic Controller的簡(jiǎn)稱(chēng)），又稱(chēng)可編程邏輯控制器，是以微處理器、嵌入式芯片為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置，是工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。

在西門(mén)子工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，最核心的就是PLC，它通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)層、控制層和管理層分別部署PLC的硬件產(chǎn)品和對(duì)應(yīng)軟件，實(shí)現(xiàn)了管理控制一體化。西門(mén)子目前主流的PLC產(chǎn)品為S7系列PLC，包括S7-200SMART、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等，具有外觀(guān)輕巧、速度敏捷、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)，同時(shí)借助優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)通信能力和標(biāo)準(zhǔn)，可以構(gòu)成復(fù)雜多變的控制系統(tǒng)。

本文主要介紹的就是S7-1200的一些基本指令應(yīng)用。

1.西門(mén)子S7-1200 PLC

如圖1-1所示，西門(mén)子S7-1200 PLC模塊包括CPU、電源、輸入信號(hào)處理回路、輸出信號(hào)處理回路、存儲(chǔ)區(qū)、RJ45端口和擴(kuò)展模塊接口。

圖1-1 S7-1200 PLC模塊

根據(jù)PLC的定義，S7-1200 PLC的本質(zhì)為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)程序的調(diào)度、管理、運(yùn)行和PLC的自診斷，負(fù)擔(dān)將用戶(hù)程序作出編譯解釋處理以及調(diào)度用戶(hù)目標(biāo)程序運(yùn)行的任務(wù)。

與之前西門(mén)子S7-200系列PLC模塊最大的區(qū)別在于它標(biāo)準(zhǔn)配置了以太網(wǎng)接口RJ45，并可以采用一根標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線(xiàn)與安裝有博途軟件的PC進(jìn)行編程組態(tài)和工程應(yīng)用。

S7-1200 PLC系統(tǒng)的基本構(gòu)成

圖1-2所示為S7-1200 PLC系統(tǒng)，它包括CPU模塊、SM信號(hào)模塊、CM通信模塊、電源模塊和其他附件。

圖1-2 S7-1200 PLC系統(tǒng)

2. S7-1200基本指令應(yīng)用

2.1位邏輯指令

位邏輯指令是實(shí)現(xiàn)PLC控制的基本指令，即按照一定的控制要求對(duì)“0”、“1” 兩個(gè)布爾操作數(shù)（BOOL）進(jìn)行邏輯組合，可以構(gòu)成“與”、“或”、“異或”等基本邏輯操作，也可以構(gòu)成“置位”、“復(fù)位”、“上升沿檢測(cè)”、“下降沿檢測(cè)”等復(fù)雜邏輯操作，并將其結(jié)果送入存儲(chǔ)器狀態(tài)字的邏輯操作結(jié)果（RLO）。

表2-1所示為常見(jiàn)的位邏輯指令匯總，主要包括觸點(diǎn)和線(xiàn)圈指令，具體說(shuō)明如下：

（1）取反指令

取反指令(-| NOT|-、-( / )-)改變能流輸入的狀態(tài)，將RLO的當(dāng)前值由0變1，或由1變0。如圖2-1中，左右母線(xiàn)是一個(gè)直流電源的正負(fù)極，左母線(xiàn)是接正極，右母線(xiàn)接負(fù)極，能流（電流）沿著梯形圖，從左母線(xiàn)流到右母線(xiàn)，形成一條回路。如果采用-( / )-線(xiàn)圈取反指令，如圖2-2所示，則輸出結(jié)果與圖2-1剛好相反。

圖2-1能流的概念

圖2-2 線(xiàn)圈取反指令

（2）邊沿檢測(cè)指令

邊沿信號(hào)在PLC程序中比較常見(jiàn)，如電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、故障等信號(hào)的捕捉都是通過(guò)邊沿信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。如圖2-3所示，上升沿檢測(cè)指令檢測(cè)每一次0 到1的正跳變，讓能流接通一一個(gè)掃描周期；下降沿檢測(cè)指令檢測(cè)每一次1到0的負(fù)跳變，讓能流接通一一個(gè)掃描周期。

圖2-3邊沿檢測(cè)示意

（3）置位/復(fù)位指令

當(dāng)觸發(fā)條件滿(mǎn)足(即RL0= 1)時(shí)，置位指令將一一個(gè)線(xiàn)圈置1；當(dāng)觸發(fā)條件不再滿(mǎn)足（即RLO=0）時(shí)，線(xiàn)圈值保持不變，只有觸發(fā)復(fù)位指令時(shí)才能將線(xiàn)圈值復(fù)位為0。單獨(dú)的復(fù)位指令也可以對(duì)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行清零。梯形圖編程指令中RS、SR觸發(fā)器帶有觸發(fā)優(yōu)先級(jí)，當(dāng)置位、復(fù)位信號(hào)同時(shí)為1時(shí)，將觸發(fā)優(yōu)先級(jí)高的動(dòng)作，如RS觸發(fā)器，S (置位在后)優(yōu)先級(jí)高。

表2-1 位邏輯指令匯總

【實(shí)例2-1】用自鎖實(shí)現(xiàn)輸送帶起停控制

采用S7-1200 CPU1215C DC/DC/DC來(lái)進(jìn)行輸送帶啟停控制電路的設(shè)計(jì)，即用啟動(dòng)按鈕SB1控制輸送帶電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)BOX物品從右向左運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到到最右側(cè)的接近開(kāi)關(guān)附近時(shí)，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到物品，輸送帶電動(dòng)機(jī)停止；急停按鈕可以隨時(shí)按下來(lái)停止輸送帶電動(dòng)機(jī)；指示燈的運(yùn)行和停止指示與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作一致。請(qǐng)用自鎖控制來(lái)進(jìn)行梯形圖編程，并進(jìn)行程序編輯與下載。

圖2-4 輸送帶起?？刂剖疽?/p>

1.[STEP1] 定義輸入輸出元件

輸送帶啟停控制涉及按鈕、接近開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)和指示燈等元件，表2-2所示為本實(shí)例的輸入輸出元件及控制功能。

表2-2 輸入輸出元件及控制功能

	PLC軟元件	元件符號(hào)/名稱(chēng)
輸入	I0.0	SB1/啟動(dòng)按鈕
	I0.1	SQ1/接近開(kāi)關(guān)
	I1.0	SB2/急停按鈕（緊急停止）
輸出	Q0.0	KM/接觸器
	Q0.1	HL1/運(yùn)行指示
	Q0.2	HL2/停止指示

2.[STEP2] 電氣接線(xiàn)

本實(shí)例采用S7-1200 PLC中的CPU1215C DC/DC/DC，具體接線(xiàn)圖如圖2-5所示。為了更加直觀(guān)反映輸入輸出情況，將電源部分略作修改后的接線(xiàn)圖如圖2-6所示（本書(shū)后續(xù)實(shí)例主要采用這種畫(huà)法）。

圖2-5 【實(shí)例2-1】接線(xiàn)圖

圖2-6 【實(shí)例2-1】接線(xiàn)簡(jiǎn)化圖

3.[STEP3] PLC梯形圖編程

PLC的梯形圖編程方法可以采用傳統(tǒng)的“繼電器—接觸器”思路，如本實(shí)例中的“自鎖控制”方法，當(dāng)按下按鈕I0.0后，Q0.0線(xiàn)圈閉合；此時(shí)Q0.0的觸點(diǎn)動(dòng)作，持續(xù)接通Q0.0線(xiàn)圈，形成自鎖控制。當(dāng)I1.0緊急停止動(dòng)作或I0.1接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，Q0.0線(xiàn)圈斷開(kāi)，自鎖失效。在編程中，還需要注意Q0.2輸出和Q0.1剛好相反，可以采用取反線(xiàn)圈實(shí)現(xiàn)。

圖2-7 輸送帶起停梯形圖

4.[STEP4] PLC調(diào)試

將圖2-7所示的梯形圖程序經(jīng)編譯下載到PLC后，可以進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控如圖2-8所示。需要注意的是SB2急停按鈕在接線(xiàn)上是常閉觸電，因此在梯形圖編程中畫(huà)的是常開(kāi)，正常情況實(shí)際的在線(xiàn)監(jiān)控也是接通的，只有當(dāng)按下急停按鈕后，I1.0信號(hào)才斷開(kāi)。

圖2-8 在線(xiàn)監(jiān)控示意

2.2定時(shí)器與時(shí)鐘存儲(chǔ)器

2.2.1定時(shí)器種類(lèi)

使用定時(shí)器指令用以創(chuàng)建可編程的延遲時(shí)間，表2-3所示為S7-1200的定時(shí)器指令，最常用的為如下4種定時(shí)器：

1）TP：脈沖定時(shí)器可生成具有預(yù)設(shè)寬度時(shí)間的脈沖。

2）TON：接通延遲定時(shí)器，輸出Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后設(shè)置為ON。

3）TOF：關(guān)斷延遲定時(shí)器，輸出 Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后重置為OFF。

4）TONR：保持型接通延遲定時(shí)器，輸出在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后設(shè)置為ON。在使用 R 輸入重置經(jīng)過(guò)的時(shí)間之前，會(huì)跨越多個(gè)定時(shí)時(shí)段一直累加經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

表2-3 定時(shí)器指令

2.2.2TON指令

TON指令就是接通延遲定時(shí)器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后設(shè)置為ON，其指令形式如圖2-9所示，參數(shù)及其數(shù)據(jù)類(lèi)型如表2-4所示。參數(shù)IN 從0 跳變?yōu)? 將啟動(dòng)定時(shí)器TON。

圖2-9 TON指令

表2-4 TON參數(shù)及數(shù)據(jù)類(lèi)型

PT（預(yù)設(shè)時(shí)間）和ET（經(jīng)過(guò)的時(shí)間）值以表示毫秒時(shí)間的有符號(hào)雙精度整數(shù)形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中（表2-5所示）。TIME 數(shù)據(jù)使用T# 標(biāo)識(shí)符，可以簡(jiǎn)單時(shí)間單元“T#200ms”或復(fù)合時(shí)間單元“T#2s_200ms（或T#2s200ms）”的形式輸入。

表2-5 TIME數(shù)據(jù)類(lèi)型

如圖2-10所示，在指令窗口中選擇“定時(shí)器操作”中的TON指令，并將之拖入到程序段中（圖2-11），這時(shí)就會(huì)跳出一個(gè)“調(diào)用數(shù)據(jù)塊”窗口，選擇自動(dòng)編號(hào)，則會(huì)直接生成DB1數(shù)據(jù)塊；也可以選擇手動(dòng)編號(hào)，根據(jù)用戶(hù)需要生成DB數(shù)據(jù)塊。

圖2-10 選擇TON定時(shí)器操作

圖2-11 TON指令調(diào)用數(shù)據(jù)塊

在項(xiàng)目樹(shù)的“程序塊”中，可以看到自動(dòng)生成的IEC_Timer_0_DB[DB1]數(shù)據(jù)塊，生成后的TON指令調(diào)用如圖2-12所示。

圖2-12 TON指令調(diào)用示意

2.2.3TOF定時(shí)器

TOF關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器指令的參數(shù)與TON相同，區(qū)別在于IN從1跳變?yōu)?將啟動(dòng)定時(shí)器。

2.2.4TP脈沖定時(shí)器

TP脈沖定時(shí)器指令雖然參數(shù)格式與TON、TOF一致，但含義跟接通延時(shí)和斷電延時(shí)不同，它是在IN輸入從0跳變到1之后，立即輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，其持續(xù)長(zhǎng)度受PT值控制。

圖2-13 TP指令應(yīng)用

圖2-14所示為T(mén)P指令時(shí)序圖，從圖中可以看到：即使TON的IN信號(hào)還處于“1”狀態(tài)，TP指令輸出Q在完成PT時(shí)長(zhǎng)后，就不再保持為“1”；即使TON的IN信號(hào)為多個(gè)“脈沖”信號(hào)，輸出Q也能完成PT時(shí)長(zhǎng)的脈沖寬度。

圖2-14 TP指令時(shí)序圖

2.2.5TONR時(shí)間累加器

TONR指令如圖2-15所示，與TON、TOF、TP相比增加了參數(shù)R，相關(guān)的參數(shù)及數(shù)據(jù)類(lèi)型見(jiàn)表2-7。

圖2-15 TONR指令

表2-7 TONR參數(shù)及數(shù)據(jù)類(lèi)型

圖2-16所示為T(mén)ONR的時(shí)序圖，當(dāng)IN信號(hào)不連續(xù)輸入時(shí)，定時(shí)器ET的值一直在累計(jì)，直到定時(shí)時(shí)間PT到，ET的值保持為PT值；當(dāng)R信號(hào)ON時(shí)，ET的值復(fù)位為零。

圖2-16 TONR時(shí)序圖

2.2.6系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器的選用

在報(bào)警指示中經(jīng)常會(huì)碰到“閃爍”的頻率概念，用TON等定時(shí)器可以完成，但更便捷的方式就是采用博途軟件自帶的PLC“系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器”。

在圖2-17中，選中PLC屬性中所示的“系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器"，點(diǎn)擊右邊窗口的復(fù)選框“啟用系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)”和“啟用時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)”，采用默認(rèn)的MB1、MB0作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)、時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)，也可以修改該2字節(jié)的地址。

圖2-17系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器

將MB1設(shè)置為系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)后，該字節(jié)的M1.0~M1.3的意義如下：

● M1.0(FirstScan): 僅在進(jìn)入RUN模式的首次掃描時(shí)為1狀態(tài)，以后為0狀態(tài)。

● M1.1(DiagStatusUpdate): 診斷狀態(tài)已更改。

● M1.2(Always TRUE): 總是為1狀態(tài)，其常開(kāi)觸點(diǎn)總是閉合或高電平。

● M1.3(Always FALSE); 總是為0狀態(tài)，其常閉觸點(diǎn)總是閉合或低電平。

時(shí)鐘脈沖是一個(gè)周期內(nèi)0狀態(tài)和1狀態(tài)所占的時(shí)間各為50%的方波信號(hào)，以M0.5為例，其時(shí)鐘脈沖的周期為1s，如果用它的觸點(diǎn)來(lái)控制接在某輸出點(diǎn)的指示燈，指示燈將以1Hz的頻率閃動(dòng)，亮0.5s、熄滅0.5s。

因?yàn)橄到y(tǒng)存儲(chǔ)器和時(shí)鐘存儲(chǔ)器不是保留的存儲(chǔ)器，用戶(hù)程序或通信可能改寫(xiě)這些存儲(chǔ)單元，破壞其中的數(shù)據(jù)。應(yīng)避免改寫(xiě)這兩個(gè)M字節(jié)，保證它們的功能正常運(yùn)行。指定了系統(tǒng)存儲(chǔ)器和時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)后，這些字節(jié)不能再作它用，否則將會(huì)使用戶(hù)程序運(yùn)行出錯(cuò)，甚至造成設(shè)備損壞或人身傷害。

【實(shí)例2-2】用TON指令延時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)

某電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)按鈕SB1動(dòng)作后10s之后才啟動(dòng)，在停止按鈕SB2動(dòng)作后立即停止，請(qǐng)用TON指令進(jìn)行編程。

1.[STEP1] 定義輸入輸出元件和電氣接線(xiàn)

表2-6所示的輸入元件包括SB1啟動(dòng)按鈕和SB2停止按鈕，均采取常開(kāi)觸點(diǎn)接線(xiàn)；輸出元件包括接觸器KM1。具體電氣接線(xiàn)如圖2-18所示。

表2-6 輸入輸出元件及控制功能

	PLC軟元件	元件符號(hào)/名稱(chēng)
輸入	I0.0	SB1/啟動(dòng)按鈕
	I0.1	SB2/停止按鈕
輸出	Q0.0	KM/接觸器

圖2-18延時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)電氣接線(xiàn)

2.[STEP2] PLC梯形圖編程

圖2-19所示延時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)PLC梯形圖編程示意。

程序段1：對(duì)中間變量M10.1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)信號(hào)定時(shí)10s，輸出為Q0.0。

程序段2：采用啟動(dòng)按鈕和停止按鈕的SR觸發(fā)器，輸出為M10.1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)信號(hào)，停止按鈕復(fù)位優(yōu)先。

需要注意的是：程序段1和2的位置對(duì)于本實(shí)例來(lái)說(shuō)其先后次序不影響程序的正確執(zhí)行。

圖2-19 延時(shí)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)梯形圖

3.[STEP3]調(diào)試

為了更好地理解TON指令，圖2-20所示為程序下載后的實(shí)時(shí)監(jiān)控，即在DB1中實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前的延時(shí)時(shí)間，如T#3S_110MS。

圖2-20 TON指令實(shí)時(shí)監(jiān)控

【實(shí)例2-3】用TONR指令統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間

某設(shè)備所用的電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行100分鐘后要進(jìn)行計(jì)時(shí)到指示，以便于維護(hù)人員進(jìn)行停機(jī)檢查。請(qǐng)用TONR指令進(jìn)行編程。

1.[STEP1]定義輸入輸出元件和電氣接線(xiàn)

表2-8所示為統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的輸入輸出元件及控制功能，包括3個(gè)輸入信號(hào)的按鈕和輸出接觸器、指示燈。電氣接線(xiàn)如圖2-21所示。

表2-8 輸入輸出元件及控制功能

	PLC軟元件	元件符號(hào)/名稱(chēng)
輸入	I0.0	SB1/啟動(dòng)按鈕
	I0.1	SB2/停止按鈕
	I0.2	SB3/計(jì)時(shí)復(fù)位按鈕
輸出	Q0.0	KM/接觸器
	Q0.1	HL1/運(yùn)行累計(jì)時(shí)間到指示

圖2-21 統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間電氣接線(xiàn)

2.[STEP2]PLC梯形圖編程

如圖2-22所示為統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的梯形圖。

程序段1：調(diào)用TONR對(duì)輸入信號(hào)Q0.0（即接觸器KM1）進(jìn)行累計(jì)定時(shí)，100分鐘時(shí)間一到即輸出HL1指示燈Q0.1，該定時(shí)器可以通過(guò)SB3進(jìn)行復(fù)位。

程序段2：調(diào)用SR觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)SB1進(jìn)行Q0.0置位、對(duì)停止按鈕SB2和運(yùn)行累計(jì)時(shí)間到信號(hào)HL1進(jìn)行Q0.0復(fù)位，其中復(fù)位優(yōu)先。

圖2-22 統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間梯形圖

【實(shí)例2-4】用時(shí)鐘存儲(chǔ)器來(lái)編程指示燈閃爍

如圖2-23所示的指示燈HL1有兩種閃爍方式，一種是當(dāng)SB1按下時(shí)進(jìn)行快閃，另外一種是當(dāng)SB2按下時(shí)進(jìn)行慢閃。當(dāng)兩個(gè)按鈕同時(shí)按下時(shí)，指示燈HL1滅掉，然后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，即按下SB1或SB2繼續(xù)處于兩種閃爍狀態(tài)。請(qǐng)用時(shí)鐘存儲(chǔ)器來(lái)進(jìn)行編程。

圖2-23 指示燈閃爍示意

1.[STEP1]定義輸入輸出元件和電氣接線(xiàn)

指示燈閃爍實(shí)例包括2個(gè)按鈕輸入和1個(gè)指示燈輸入見(jiàn)表2-9。電氣接線(xiàn)如圖2-24所示。

表2-8 輸入輸出元件及控制功能

	PLC軟元件	元件符號(hào)/名稱(chēng)
輸入	I0.0	SB1/快閃按鈕
	I0.1	SB2/慢閃按鈕
輸出	Q0.0	HL1/指示燈

圖2-24 指示燈閃爍電氣接線(xiàn)

2.[STEP2]PLC梯形圖編程

圖2-25所示為指示燈閃爍梯形圖，采用M0.2來(lái)作為快閃的時(shí)鐘存儲(chǔ)器、M0.7來(lái)作為慢閃的時(shí)鐘存儲(chǔ)器。

程序段1：按下SB1快閃按鈕，則置位快閃中間變量M10.0，復(fù)位慢閃中間變量M10.1。

程序段2：按下SB2慢閃按鈕，則置位慢閃中間變量M10.1，復(fù)位快閃中間變量M10.0。

程序段3：同時(shí)按下2個(gè)按鈕時(shí)，則復(fù)位%M10.0和M10.1，同時(shí)置位M10.2（即復(fù)位中間變量）。

程序段4：用2.5Hz表示快閃，用0.5Hz表示慢閃，在兩種狀態(tài)下輸出指示燈。

程序段5：在同時(shí)按下2個(gè)按鈕情況下，過(guò)2s后自動(dòng)激活，運(yùn)行再次進(jìn)行慢閃或快閃動(dòng)作。

圖2-25指示燈閃爍梯形圖

2.3 比較、運(yùn)算和移動(dòng)指令

2.3.1 比較指令

表2-14所示為S7-1200共有10個(gè)常見(jiàn)的比較操作，用來(lái)比較數(shù)據(jù)類(lèi)型相同的兩個(gè)數(shù)IN1與IN2的大小，其操作數(shù)可以是I/Q/M/L/D等存儲(chǔ)區(qū)中的變量或常量。當(dāng)滿(mǎn)足比較關(guān)系式給出的條件時(shí)，等效觸點(diǎn)接通。

表2-14比較指令

表2-15所示為等于、不等于、大于等于、小于等于、大于、小于等6種比較指令觸點(diǎn)的滿(mǎn)足條件，且要比較的兩個(gè)值必須為相同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

表2-15比較指令觸點(diǎn)

這里以“等于”比較指令為例進(jìn)行說(shuō)明：如圖2-26a所示可以使用“等于”指令確定第一個(gè)比較值（<操作數(shù)?1>）是否等于第二個(gè)比較值（<操作數(shù)2>）。比較器運(yùn)算指令可以通過(guò)指令右上角黃色三角的第一個(gè)選項(xiàng)來(lái)選擇等于、大于等于等比較器類(lèi)型（圖2-26b），也可以通過(guò)右下角黃色三角的第二個(gè)選項(xiàng)來(lái)選擇數(shù)據(jù)類(lèi)型，如整數(shù)、實(shí)數(shù)等(圖2-26c)。

圖2-26 比較器運(yùn)算指令

（1）CMP==：等于比較器：

可以使用“等于”指令判斷第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否等于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。如果滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回 RLO“0”。

（2）CMP<>：不等于

使用“不等于”指令判斷第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否不等于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。如果滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回 RLO“0”。

（3）CMP>=：大于或等于

可以使用“大于或等于”指令判斷第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否大于或等于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。如果滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回 RLO“0”。

（4）CMP<=：小于或等于

可以使用“小于或等于”指令判斷第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否小于或等于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。如果滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回 RLO“0”。

（5）CMP>：大于

可以使用“大于”指令確定第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否大于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。如果滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回 RLO“0”。

（6）CMP<：小于

可以使用“小于”指令判斷第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否小于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。如果滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿(mǎn)足比較條件，則該指令返回 RLO為“0”。

除了上述的常見(jiàn)比較指令之外，還有其他變量比較指令，其類(lèi)型與說(shuō)明如表2-14所示。

表2-14 變量比較類(lèi)型與說(shuō)明

2.3.2 移動(dòng)指令

移動(dòng)指令是將數(shù)據(jù)元素復(fù)制到新的存儲(chǔ)器地址，并從一種數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，移動(dòng)過(guò)程中不更改源數(shù)據(jù)

1.MOVE移動(dòng)值

如圖2-27可以使用“移動(dòng)值”指令將 IN 輸入操作數(shù)中的內(nèi)容傳送給 OUT1 輸出的操作數(shù)中。始終沿地址升序方向進(jìn)行傳送。如果使能輸入 EN 的信號(hào)狀態(tài)為“0”或IN 參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型與 OUT1 參數(shù)的指定數(shù)據(jù)類(lèi)型不對(duì)應(yīng)時(shí)，則使能輸出 ENO 的信號(hào)狀態(tài)為“0”

圖2-27 MOVE指令

表2-15 MOVE指令可傳送的類(lèi)型

在MOVE指令中，若IN 輸入端數(shù)據(jù)類(lèi)型的位長(zhǎng)度超出了OUT1 輸出端數(shù)據(jù)類(lèi)型的位長(zhǎng)度，則傳送源值中多出來(lái)的有效位會(huì)丟失。若 IN 輸入端數(shù)據(jù)類(lèi)型的位長(zhǎng)度小于 OUT1 輸出端數(shù)據(jù)類(lèi)型的位長(zhǎng)度，則用零填充傳送目標(biāo)值中多出來(lái)的有效位。

在初始狀態(tài)，指令框中包含 1 個(gè)輸出(OUT1)，可以鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖符擴(kuò)展輸出數(shù)目。在該指令框中，應(yīng)按升序順序排列所添加的輸出端。執(zhí)行該指令時(shí)，將 IN 輸入端操作數(shù)中的內(nèi)容發(fā)送到所有可用的輸出端。如果傳送結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型(DTL， STRUCT， ARRAY) 或字符串(STRING)的字符，則無(wú)法擴(kuò)展指令框。可以輸出多個(gè)地址OUT1、OUT2、OUT3等，如圖2-28所示。

圖2-28 MOVE指令的多個(gè)變量輸出

2.MOVE_BLK指令

如圖2-29所示，使用“MOVE_BLK塊移動(dòng)”指令，可將存儲(chǔ)區(qū)（源區(qū)域）的內(nèi)容移動(dòng)到其他存儲(chǔ)區(qū)（目標(biāo)區(qū)域）。使用參數(shù) COUNT 可以指定待復(fù)制到目標(biāo)區(qū)域中的元素個(gè)數(shù)。可通過(guò) IN 輸入端的元素寬度來(lái)指定待復(fù)制元素的寬度。并按地址升序順序執(zhí)行復(fù)制操作。

圖2-29 MOVE_BLK指令

3.UMOVE_BLK無(wú)中斷塊移動(dòng)

使用圖2-30所示的“UMOVE_BLK無(wú)中斷塊移動(dòng)”指令，可將存儲(chǔ)區(qū)（源區(qū)域）的內(nèi)容連續(xù)復(fù)制到其他存儲(chǔ)區(qū)（目標(biāo)區(qū)域）。使用參數(shù) COUNT 可以指定待復(fù)制到目標(biāo)區(qū)域中的元素個(gè)數(shù)。可通過(guò) IN 輸入端的元素寬度來(lái)指定待復(fù)制元素的寬度。源區(qū)域內(nèi)容沿地址升序方向復(fù)制到目標(biāo)區(qū)域。

圖2-30 UMOVE_BLK指令

4.FILL_BLK填充塊

圖2-31所示的“FILL_BLK填充塊”指令，用IN 輸入的值填充一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域（目標(biāo)區(qū)域）。將以 OUT 輸出指定的起始地址，填充目標(biāo)區(qū)域?？梢允褂脜?shù) COUNT 指定復(fù)制操作的重復(fù)次數(shù)。執(zhí)行該指令時(shí)，將選擇 IN 輸入的值，并復(fù)制到目標(biāo)區(qū)域 COUNT 參數(shù)中指定的次數(shù)。

圖2-31FILL_BLK填充塊

5.SWAP交換指令

“SWAP交換”指令可以更改輸入IN 中字節(jié)的順序，并在輸出OUT 中查詢(xún)結(jié)果。圖2-32說(shuō)明了如何使用“交換”指令交換數(shù)據(jù)類(lèi)型為DWORD 的操作數(shù)的字節(jié)。表2-15所示為SWAP指令的參數(shù)。

圖2-32 SWAP交換數(shù)據(jù)類(lèi)型為DWORD的示意

表2-15 SWAP指令的參數(shù)

2.3.3 數(shù)學(xué)運(yùn)算指令

在數(shù)學(xué)運(yùn)算指令中，ADD、SUB、MUL和DIV分別是加、減、乘、除指令，其操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型可選SInt、Int、Dint、USInt、UInt、UDInt和Real。在運(yùn)算過(guò)程中，操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型應(yīng)該相同。

1.加法ADD指令

加法ADD指令可以從TIA軟件右邊指令窗口的“基本指令”下的“數(shù)學(xué)函數(shù)”中直接添加（圖2-33a所示）。使用“ADD”指令，根據(jù)圖2-33b選選擇的數(shù)據(jù)類(lèi)型，將輸入 IN1 的值與輸入 IN2 的值相加，并在輸出 OUT (OUT = IN1+IN2)處查詢(xún)總和。

圖2-33 ADD指令

在初始狀態(tài)下，指令框中至少包含兩個(gè)輸入（IN1 和IN2），可以鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖符擴(kuò)展輸入數(shù)目（圖2-33c），在功能框中按升序?qū)Σ迦氲妮斎脒M(jìn)行編號(hào)，執(zhí)行該指令時(shí)，將所有可用輸入?yún)?shù)的值相加，并將求得的和存儲(chǔ)在輸出OUT 中。

表2-16列出了“ADD”指令的參數(shù)。根據(jù)參數(shù)說(shuō)明，只有使能輸入EN 的信號(hào)狀態(tài)為“1”時(shí)，才執(zhí)行該指令。如果成功執(zhí)行該指令，使能輸出ENO 的信號(hào)狀態(tài)也為“1”。如果滿(mǎn)足下列條件之一，則使能輸出 ENO 的信號(hào)狀態(tài)為“0”：

●使能輸入EN的信號(hào)狀態(tài)為“0”。

●指令結(jié)果超出輸出 OUT 指定的數(shù)據(jù)類(lèi)型的允許范圍。

●浮點(diǎn)數(shù)具有無(wú)效值。

表2-16 ADD指令的參數(shù)

圖2-34中舉例說(shuō)明了ADD指令的工作原理：如果操作數(shù)I0.0的信號(hào)狀態(tài)為“1”，則將執(zhí)行“加”指令，將操作數(shù)IW64的值與IW66的值相加，并將相加的結(jié)果存儲(chǔ)在操作數(shù)MW0中。如果該指令執(zhí)行成功，則使能輸出 ENO 的信號(hào)狀態(tài)為“1”，同時(shí)置位輸出Q0.0。

圖2-34ADD指令應(yīng)用

2.減法SUB指令

如圖2-35所示，可以使用減法SUB指令從輸入IN1 的值中減去輸入IN2 的值并在輸出OUT (OUT = IN1-IN2)處查詢(xún)差值。SUB指令的參數(shù)與ADD指令相同。

圖2-35 SUB指令

圖2-36中舉例說(shuō)明了SUB指令的工作原理：如果操作數(shù)I0.0的信號(hào)狀態(tài)為“1”，則將執(zhí)行“減”指令，將操作數(shù)IW64的值減去IW66的值，并將結(jié)果存儲(chǔ)在操作數(shù)MW0中。如果該指令執(zhí)行成功，則使能輸出 ENO 的信號(hào)狀態(tài)為“1”，同時(shí)置位輸出Q0.0。

圖2-36 SUB指令應(yīng)用

3.乘法MUL指令

如圖2-37所示，可以使用乘法MUL指令將輸入IN1 的值乘以輸入IN2 的值，并在輸出OUT (OUT = IN1*IN2)處查詢(xún)乘積。同ADD指令一樣，可以在指令功能框中展開(kāi)輸入的數(shù)字，并在功能框中以升序?qū)ο嗉拥妮斎脒M(jìn)行編號(hào)。表2-27為MUL指令的參數(shù)。

圖2-37MUL指令

表2-17 MUL指令的參數(shù)

圖2-38舉例說(shuō)明了MUL指令的工作原理：如果操作數(shù)I0.0的信號(hào)狀態(tài)為“1”，則將執(zhí)行“乘”指令。將操作數(shù)IW64的值中乘以操作數(shù)IN2常數(shù)值“4”，相乘的結(jié)果存儲(chǔ)在操作數(shù)MW20中。如果成功執(zhí)行該指令，則輸出 ENO 的信號(hào)狀態(tài)為“1”，并將置位輸出Q0.0。

圖2-38MUL指令應(yīng)用

4.除法DIV和返回除法余數(shù)MOD指令

除法DIV和返回除法余數(shù)MOD指令如圖2-39所示，前者是返回除法的商，后者是余數(shù)。需要注意的是，MOD指令只有在整數(shù)相除時(shí)才能應(yīng)用。

圖2-39 DIV和MOD指令

圖2-40舉例說(shuō)明了DIV和MOD指令的工作原理：如果操作數(shù)I0.0的信號(hào)狀態(tài)為“1”，則將執(zhí)行DIV指令。將操作數(shù)IW64的值中除以操作數(shù)IN2常數(shù)值“4”，商存儲(chǔ)在操作數(shù)MW20中，余數(shù)則存儲(chǔ)在操作數(shù)MW30中。

圖2-40 DIV和MOD指令的應(yīng)用

除了上述運(yùn)算指令之外，還有MOD、NEG、INC、DEC和ABS等數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，具體說(shuō)明如下：

1）MOD指令：除法指令只能得到商，余數(shù)被丟掉，MOD指令可以用來(lái)求除法的余數(shù)。

2）NEG指令：將輸入IN的值取反，保存在OUT中。

3）INC和DEC指令：參數(shù)IN/OUT的值分別加1和減1。

4）絕對(duì)值指令A(yù)BS：求輸入IN中有符號(hào)整數(shù)或?qū)崝?shù)的絕對(duì)值。

對(duì)于浮點(diǎn)數(shù)函數(shù)運(yùn)算，其梯形圖和對(duì)應(yīng)的描述如表2-18中所示，需要注意的是，三角函數(shù)和反三角函數(shù)指令中的角度均為以弧度為單位的浮點(diǎn)數(shù)。

表2-18 浮點(diǎn)數(shù)函數(shù)運(yùn)算

2.3.4 其他數(shù)據(jù)指令

1.轉(zhuǎn)換操作指令

如果在一個(gè)指令中包含多個(gè)操作數(shù)，必須確保這些數(shù)據(jù)類(lèi)型是兼容的。如果操作數(shù)不是同一數(shù)據(jù)類(lèi)型，則必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方式有兩種。

（1）隱式轉(zhuǎn)換

如果操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型是兼容的，由系統(tǒng)按照統(tǒng)一的規(guī)則自動(dòng)執(zhí)行隱式轉(zhuǎn)換?？梢愿鶕?jù)設(shè)定的嚴(yán)格或較寬松的條件來(lái)進(jìn)行兼容性檢測(cè)，例如塊屬性中缺省的設(shè)置為執(zhí)行IEC檢測(cè)，這樣自動(dòng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類(lèi)型相對(duì)要少。編程語(yǔ)言L(fǎng)AD、FBD、SCL和GRAPH支持隱式轉(zhuǎn)換。STL 編程語(yǔ)言不支持隱式轉(zhuǎn)換。

（2）顯式轉(zhuǎn)換

如果操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型不兼容或者由編程人員設(shè)定轉(zhuǎn)換規(guī)則時(shí)，則可以進(jìn)行顯式轉(zhuǎn)換(不是所有的數(shù)據(jù)類(lèi)型都支持顯式轉(zhuǎn)換)，顯式轉(zhuǎn)換的指令參考表2-19。

表2-19 轉(zhuǎn)換操作指令與說(shuō)明

2.移位和循環(huán)指令

LAD移位指令可以將輸入?yún)?shù)IN中的內(nèi)容向左或向右逐位移動(dòng)；循環(huán)指令可以將輸入?yún)?shù)IN中的全部?jī)?nèi)容循環(huán)地逐位左移或右移，空出的位用輸入IN移出位的信號(hào)狀態(tài)填充。該指令可以對(duì)8、16、 32以及64位的字或整數(shù)進(jìn)行操作，移位和循環(huán)指令參考表2-20。

表2-20 移位和循環(huán)指令與說(shuō)明

字移位指令移位的范圍為0～15，雙字移位指令移位的范圍為0～31，長(zhǎng)字移位指令移位的范圍為0～63。對(duì)于字、雙字和長(zhǎng)字移位指令，移出的位信號(hào)丟失，移空的位使用0補(bǔ)足。例如將一個(gè)字左移6位，移位前后位排列次序如圖2-41所示。

圖2-41 左移6位

帶有符號(hào)位的整數(shù)移位范圍為0～15；雙整數(shù)移位范圍為0～31；長(zhǎng)整數(shù)移位指令移位的范圍為0～63。移位方向只能向右移，移出的位信號(hào)失，移空的位使用符號(hào)位補(bǔ)足。如整數(shù)為負(fù)值，符號(hào)位為1；整數(shù)為正值，符號(hào)位為0。例如將-個(gè)整數(shù)右移4位， 移位前后位排列次序如圖2-42所示。

圖2-42 右移4位

3.字邏輯運(yùn)算指令

LAD字邏輯指令可以對(duì)BYTE (字節(jié))、WORD (字)、DWORD ( 雙字)或LWORD(長(zhǎng)字)逐位進(jìn)行“與”、“或”、“異或”邏輯運(yùn)算操作?！芭c”操作可以判斷兩個(gè)變量在相同的位數(shù)上有多少位為1，通常用于變量的過(guò)濾，例如一個(gè)字變量與常數(shù)W#16#00FF相“與”，則可以將字變量中的高字節(jié)過(guò)濾為0；“或”操作可以判斷兩個(gè)變量中為1位的個(gè)數(shù)；“異或”操作可以判斷兩個(gè)變量有多少位不相同。字邏輯指令還包含編碼解碼等操作。字邏輯指令參考表2-31所示。

表2-21 字邏輯運(yùn)算指令與說(shuō)明

【實(shí)例2-5】用比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈控制

某紅綠燈控制時(shí)序圖如圖2-43所示，在按鈕SB1啟動(dòng)之后，紅燈先亮6s，然后綠燈亮6s，最后黃燈閃爍4s；反復(fù)循環(huán)，直至按鈕SB2停止。請(qǐng)用PLC進(jìn)行編程。

圖2-43交通燈控制時(shí)序圖

1.[STEP1]定義輸入輸出元件和電氣接線(xiàn)

表2-22所示是交通燈I/O表，其電氣接線(xiàn)如圖2-44所示。

表2-22 交通燈I/O表

輸入	說(shuō)明	輸出	說(shuō)明
I0.0	按鈕SB1	Q0.0	紅燈HL1
I0.1	按鈕SB2	Q0.1	綠燈HL2
		Q0.2	黃燈HL3

圖2-44 交通燈控制電氣接線(xiàn)

2.[STEP2]程序編寫(xiě)

圖2-45所示為交通燈控制MD20的時(shí)序圖，主要采用了定時(shí)器數(shù)值的區(qū)間數(shù)據(jù)比較指令，即0-6s之間為紅燈，6s-12s之間是綠燈，12s之后是4s閃爍黃燈；依次循環(huán)。選用TONR的原因，是因?yàn)橛袕?fù)位參數(shù)，而其他計(jì)數(shù)器均沒(méi)有。

圖2-45 MD20時(shí)序圖

本實(shí)例重要的進(jìn)行時(shí)間TIME與DINT的轉(zhuǎn)換，這里采用CONV指令，在圖2-46所示的程序段3中將定時(shí)器的時(shí)間值轉(zhuǎn)為雙整數(shù)MD20。

圖2-46紅綠燈控制梯形圖

來(lái)源：機(jī)工電氣

審核編輯：湯梓紅