第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
1.1 工厂常用电器
1.2 基本控制电路
1.3 控制系统实例
第 1章 工厂电气控制初步
本章主要内容,
l核心是掌握继电器, 接触器, 按钮开关等常
规控制电器的动作执行特点, 由此对一般继
电接触控制电路进行熟练分析和设计 。
l 工厂常用电器
l 基本控制电路
l 控制系统实例
第 1章 工厂电气控制初步
1.1 工厂常用电器
1.1.1 工厂电器基本知识
1.1.2 工厂常用电器
1.1.3 电气图形
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1.1 工厂电器基本知识
1,分类
（ 1） 按适用的电压范围分类
分为低压电器和高压电器。
（ 2） 低压电器按所控制的对象分类
根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。
（ 3） 按所起作用分类
依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。
（ 4） 按动作性质分类
依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电
器。
第 1章 工厂电气控制初步
2,结构及工作原理
下面分别以控制按钮和接触器为例介绍手动电器
和自动电器的结构和工作原理 。
（ 1） 按钮
按钮是手动控制电器的一种, 用来发出信号和接
通或断开控制电路 。 图 1.1是按钮的结构示意图和
图文符号, 图 （ a） 中 1,2是动断 （ 常闭 ） 触点,
3,4是动合 （ 常开 ） 触点, 5是复位弹簧, 6是按
钮帽 。 图 （ b） 为图文符号 。
第 1章 工厂电气控制初步
SB
SB
3 4
1 2
2
43
1
5
6
（ a） 结构示意 （ b） 图文符号
图 1.1 按钮
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）接触器
l 结构及工作原理
接触器是利用电磁吸力的原理工作的, 主要由电磁机构
和触头系统组成 。 电磁机构通常包括吸引线圈, 铁心和
衔铁三部分 。 图 1.2为接触器的结构示意图与图文符号,
（ a） 图中, 1,2,3,4是静触点, 5,6是动触点, 7,8
是吸引线圈, 9,10分别是动, 静铁心, 11是弹簧 。 （ b）
图中, 1,2之间是常闭触点, 3,4之间是常开触点, 7、
8之间是线圈 。
第 1章 工厂电气控制初步
1 2
3 4
5 6
7
8
9
10
11
KM
KM
KM
3 4
1 2
7 8
（ a） 结构示意 （ b）图文符号
图 1.2 接触器
第 1章 工厂电气控制初步
电磁铁特点
根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电
磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁
的振动问题。短路环的示意图如图 1.3所示，其中 1为短路
环,2为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的
交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产
生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，
这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的
吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一
时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。
第 1章 工厂电气控制初步
1
2
图 1.3 短路环
第 1章 工厂电气控制初步
灭弧
常用的灭弧方法有：拉长电弧, 冷却电弧和将电弧分段 。
对于电弧较弱的接触器, 只采用灭弧罩即可 。 电弧较强
的接触器, 常采用灭弧栅熄弧 。 图 1.4是灭弧栅的机构图 。
图中 1是灭弧室, 2和 5分别为动, 静触点, 3 为金属栅片,
4为电弧 。 灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置, 当触点断
开发生电弧时, 电弧进入栅片内, 被分割为数段, 迅速
熄灭 。
第 1章 工厂电气控制初步
1
5
4
3
2
图 1.4 灭弧栅
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1.2 工厂常用电器
1.手动控制电器
任何设备都需要操纵者给予一定的指令, 才能完成规定
的控制 。 手动控制电器是自动控制设备中不可缺少的器
件, 常用的有刀开关, 按钮, 转换开关, 行程开关等 。
图 1.5是 LW6型万能转换开关的图形符号和触点合断表 。
图形符号中有 6 个回路, 3个挡位连线下有黑点, ·”的,
表示这条电路是接通的 。 在触点合断表中用, ×,表示被
接通的电路, 空格表示转换开关在该位置时此路是断开
的 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.5 万能转换开关
1
2
3
4
5
6
触点号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1
×
×
×
2
×
×
3
×
×
4
×
×
5
×
×
6
×
×
第 1章 工厂电气控制初步
2,自动控制电器
（ 1） 接触器
（ 2）中间继电器
（ 3）时间继电器
（ 4）热继电器
（ 5）速度继电器
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.6为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构
示意图和图文符号 。 它是利用空气阻尼的原理来
获得延时的 。 主要由电磁系统, 气室及触点系统
组成 。
工作原理：在图 1.6（ a）中当线圈 11通电时，电
磁力克服弹簧 14的反作用拉力而迅速将衔铁向上
吸合，衔铁 13带动杠杆 15立即使 1,2常闭触点分
断,3,4常开触点闭合。
第 1章 工厂电气控制初步
1 2
3 4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
KT
KT
KT
5 6
7 8
9 10
（ a） 结构示意 （ b） 图文符号
图 1.6 空气阻尼通电延时型时间继电器
第 1章 工厂电气控制初步
热继电器的测量元件通常采用双金属片, 由两种具有不
同线膨胀系数的金属碾压而成 。 主动层采用膨胀系数较
高的铁镍铬合金, 被动层采用膨胀系数很小的铁镍合金 。
当双金属片受热后将向被动层方向弯曲, 当弯曲到一定
程度时, 通过动作机构使触点动作 。 如图 1.7所示, （ a）
图是热继电器的结构中感受部分的示意图, （ b） 图为图
文符号 。
在图 1-7（ a）中发热元件 2通电发热后，主双金属片 1受
热向左弯曲，推动导板 3向左推动执行机构发生一定的运
动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大
到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从
而切断主电路。
第 1章 工厂电气控制初步
3
2
1
KR
KR
KR
（ a） 感受部分结构示意 （ b） 图文符号
图 1.7 热继电器
第 1章 工厂电气控制初步
速度继电器用来感受转速 。 它的感受部分主要包括转子
和定子两大部分, 执行机构是触头系统 。 当被控电机转
动时, 带动继电器转子以同样速度旋转而产生电磁转矩,
使定子克服外界反作用力转动一定角度, 转速越高角度
越大 。 当转速高于设定值时, 速度继电器的触点发生动
作, 当速度小于这一设定值时, 触点又复原 。 速度继电
器常用于电机的降压起动和反接制动, 其图文符号如图
1.8所示 。
n>
KV
n>
KV
KV
图 1.8 速度继电器图文符号
第 1章 工厂电气控制初步
3,保护电器
保护电器包括热继电器, 熔断器, 电磁脱扣器等 。
热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护
电器, 它在控制电路中, 用作电动机的过载保护,
既能保证电动机不超过容许的过载, 有可以最大
限度地保证电动机的过载能力 。 当然, 首先要保
证电动机的正常起动 。
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1.3 电气图形
1,文字符号
2,端子标记
3,电气图形
第 1章 工厂电气控制初步
1,文字符号
表
1.
1
字
母
符
号
含
义
第 1章 工厂电气控制初步
2,端子标记
电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符
号标记 。 按国家标准 GB4026— 83,电器接线端
子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则,
规定,
三相交流电源的引入线用 L1,L2,L3,N,PE
标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用 L+、
L－ 与 M标记。三相动力电器的引出线分别按 U、
V,W顺序标记。
第 1章 工厂电气控制初步
3,电气图形
常用的电气图有系统图, 框图, 电路图, 位置图
和接线图等 。
通常, 系统图用于描述系统或成套装置, 如图 1.9
所示 。 框图用于描述分系统或设备 。 国家标准
GB6988.3— 86,电气制图 系统图和框图, 中,
具体规定了绘制系统图和框图的方法, 并阐述了
它的用途 。
第 1章 工厂电气控制初步
总
控
制
系
统
液压动
力系统
钢板存储
冷却水供应
系统
压缩空
气系统
轧钢机
配电系统
电源进线
材料进入
图 1.9 系统图
第 1章 工厂电气控制初步
位置图用来表示成套装
置, 设备中各个项目位
置的一种图 。 例如, 图
1.10为某工厂电器位置
图, 图中详细地绘制出
了电气设备中每个电器
元件的相对位置, 图中
各电器元件的文字代号
必须与相关电路图中电
器元件的代号相同 。
FU1 FU2
KM
FR
TC
FU3
FU4
线槽
50 50 50 50
320
360
图 1.10 位置图
第 1章 工厂电气控制初步
接线图是电气装备进行施工配线, 敷线和校线工
作时所应依据的图样之一 。 它必须符合电器装备
的电路图的要求, 并清晰地表示出各个电器元件
和装备的相对安装与敷设位置, 以及它们之间的
电连接关系 。 它是检修和查找故障时所需的技术
文件, 如图 1.11所示 。 在国家标准 GB6988.5— 86
,电气制图 接线图和接线表, 中详细规定了编
制接线图的规则 。
第 1章 工厂电气控制初步
Q
S
M M
80
7
8
EL
S B 3
05
1
2
1
U 1 2
S B 2
S B 1
HL
PE
XT
3 × 0, 7 5 m m
2
5 × 0, 7 5 m m
2
3 × 1 m m
2
Q
1
3 × 2, 5 m m
2
3 × 2, 5 m m
2
图 1.11 接线图
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第 1章 工厂电气控制初步
1.2 基本控制电路
1.2.1 直接起动控制电路
1.2.2 降压起动
1.2.3 数学辅助分析法
1.2.4 电机的制动
1.2.5 电机的调速
1.2.6 顺序控制
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第 1章 工厂电气控制初步
1.2.1 直接起动控制电路
1,单向旋转
2,可逆转动
3,点动控制
4,自动往返运动
第 1章 工厂电气控制初步
1,单向旋转
三相笼型电动机单向旋转
可用开关或接触器控制,
图 1.12为接触器控制电路 。
接触器控制电路图中, Q
为开关, FU1,FU2为主
电路与控制电路的熔断器,
KM为接触器, KR为热继
电器, SB1,SB2分别为
起动按钮与停止按钮, M
为笼型感应电动机 。
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
KM
KR
PE
F U 2
S B 1
KM
S B 2
KM
KR
F U 2
U V W
图 1.12 单向旋转
第 1章 工厂电气控制初步
其中的保护环节为,
1）短路保护。
2）过载保护。
3）欠压保护。
第 1章 工厂电气控制初步
2,可逆转动
在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动, 这就要求
拖动电动机能做正反两方向的运转 。 从电机原理可知, 改变电动机
三相电源相序即可改变电动机旋转方向 。 电动机的常用可逆旋转控
制电路如图 1.13所示 。
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
K M 2 F U 2
S B 1
K M 1
S B 2
K M 2
S B 1
K M 1
S B 2
K M 2
S B 3
KRF U 2
K M 1
K M 2
图 1.13 可逆旋转
第 1章 工厂电气控制初步
3,点动控制
生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运
动，还需要点动控制。图 1.14为电动机点动控制
电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可
实现连续运转。 SB3为连续运转的停止按钮，
SB1为连续运转起动按钮,SB2为点动起动按钮。
第 1章 工厂电气控制初步
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
KM
PE
U V W
KR
F U 2
S B 1
KM
S B 3 KM F U 2
S B 2
S B 2
KR
图 1.14 点动控制电路
第 1章 工厂电气控制初步
4,自动往返运动
在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能
实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程
开关做控制元件来控制电动机的正反转。图 1.15
为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中
KM1,KM2分别为电动机正、反转接触器,SQ1
为反向转正向行程开关,SQ2为正向转反向行程
开关,SQ3,SQ4分别为正向、反向极限保护用
限位开关。
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第 1章 工厂电气控制初步
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
KM
1
PE
K M 2
KR
F U 2
S B 1
S B 2
K M 1
K M 1
F U 2
K M 1
S Q 1
S B 2
S B 1
K M 2
K M 2
K M 2
S Q 2
KR
S B 3
S Q 2 S Q 3
S Q 1 S Q 4
图 1.15 往返运行
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.2 降压起动
1,自耦变压器起动法
图 1.16是采用自动控制自耦变压器降压起动的控
制电路。是由交流接触器、热继电器、时间继电
器、按钮和自耦变压器等元件组成。图中 KM1为
正常运转接触器,KM2为降压起动接触器,KA
为起动中间继电器,KT为降压起动时间继电器。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.16 自耦变压器降压起动
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
K M 2
KR
F U 2 S B 1
KR
T
K M 1
K M 2
F U 2
K M 2
KA
K M 2 S B 2
KT
KT
KA
KA
KA K M 1
1 2 3 4 5 6
7
8
9
第 1章 工厂电气控制初步
2,Y-D起动法
凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼
型感应电动机, 都可采用 Y-D降压起动 。 起动时, 定子
绕组先接成 Y联结, 接入三相交流电源, 起动电流下降到
全压起动时的 1/3,对于 Y系列电动机直接起动时起动电
流为额定电流 IN的 5.5～ 7倍 。 当转速接近额定转速时, 将
电动机定子绕组改成 D联结, 电动机进入正常运行 。 这种
方法简便, 经济, 可用在操作较频繁的场合, 但其起动
转矩只有全压起动时的 1/3,Y系列电动机起动转矩为额
定转矩的 1.4～ 2.2倍 。 图 1.17为用于 13kW以上电动机的
起动电路, 由三个接触器和一个时间继电器构成 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.17 Y-D起动
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L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
U 1 V 1 W 1
K M 2
KR
K M 1
F U 2
S B 1
K M 1
W2 U2 V2
K M 3
K M 3
K M 2
KT
KR
K M 2
K M 3
K M 1
KT
KT
S B 2
1 2
3
4
5
6 7
8 9
F U 2
.
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.3 数学辅助分析法
1,用继电接触控制线路表示逻辑代数的基
本运算
2,逻辑函数与继电接触控制线路图
第 1章 工厂电气控制初步
1,用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算
（ 1）, 与, 运算 （ 逻辑乘 ）
逻辑代数中运算符号,×,或,·”读作“与”。“与”运
算的真值表如表 1.2所示。
表 1.2 与运算
第 1章 工厂电气控制初步
实现逻辑乘的器件叫做, 与, 门, 它的逻辑符号
如图 1.18（ a） 所示, 图 1.18（ b） 显示出了继电
控制线路中, 与, 运算的实例, 它表示触点的串
联 。 若规定触点接通为, 1”,断开为, 0”,线圈
通电为, 1”,断电为, 0”,则可以写出 KM＝
KA1× KA2,只有触点 KA1,KA2均接通, 接触
器线圈 KM能通电 。
第 1章 工厂电气控制初步
A
B
J
KA 1 KA 2 KM
（ a）逻辑符号 （ b）控制线路实例
图 1.18 逻辑“与”
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）, 或, 运算 （ 逻辑加 ）
逻辑代数中运算符号,+”读作“或”。“或”运算的真
值表如表 1.3所示。
表 1.3 或运算
第 1章 工厂电气控制初步
实现逻辑乘的器件叫做, 或, 门, 它的逻辑符号如图 1.19（ a） 所示,
图 1.19（ b） 显示出了继电控制线路中, 或, 运算的实例, 它表示触
点的并联, 可写成 KM＝ KA1× KA2,当触点 KA1或 KA2接通, 或者
KA1和 KA2多接通时, 接触器线圈都可通电 。
图 1.19 逻辑“或”
+
A
B
J
KA 1
KA 1
KM
（ a）逻辑符号 （ b）控制线路实例
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）, 非, 运算 （ 逻辑非 ）
逻辑代数中, 非, 运算的符号用变量上面的短横线表示,
读作, 非, 。, 非, 运算的真值表如表 1.4所示 。 它表示
了事物相互矛盾的两个对立面之间的关系 。 这种规律的
因果规律称为, 非, 逻辑关系 。
表 1.4 非运算
第 1章 工厂电气控制初步
实现逻辑, 非, 的器件叫做, 非, 门, 它的逻辑
符号如图 1.20（ a） 所示, 图 1.20（ b） 示出了继电
控制线路中, 非, 运算的实例, 通常称 KA为原变
量, 为反变量, 它们是一个变量的两种形式, 如
同一个继电器的一对常开, 常闭触点, 在向各自
相补的状态切换时同步动作 。 图 （ b） 中, 触点
KA的取值与线圈 KM的取值相同, 而 KM1与继电
器的常闭触点的取值相同, 所以, 故实现了非运
算 。
第 1章 工厂电气控制初步
A J
KA 1 KM
KM
F
KM 1
（ a）逻辑符号 （ b）控制线路实例
图 1.20 逻辑“非”
第 1章 工厂电气控制初步
2,逻辑函数与继电接触控制线路图
（ 1）逻辑函数
（ 2）逻辑图和继电接触控制线路图
?由继电接触控制线路图写出逻辑函数
?由逻辑函数画出继电接触控制线路
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.21（ a） 为一个最简单的起 -保 -停线路, 接触器线圈
是串接在由触点构成的网络上, 然后与电源相接, 是一
个串联电路 。 它的逻辑函数是,
图 1.21（ b）为图（ a）的反演电路，实现的逻辑功能完
全相同，接触器线圈与触点网络并联，所以图（ b）是并
联电路。图中所接的电阻 R是限流电阻，防止电源短路。
原理是通过开关网络使线圈的两端短接（线圈不通电）
或不予短接（线圈通电），来控制线圈。所以串联电路
是直接控制原理，并联电路是旁路控制原理。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.21 串联和并联继电接触控制线路
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S B 1
S B 2
KM
KM
R
KMS B 2
S B 1
KM
（ a） （ b）
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.4 电机的制动
图 1.22为电动机单向旋转电机反接制动控制电路。
当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否
则电动机将反向起动。为此采用速度继电器来检
测电动机的转速变化，并将速度继电器调整在
n>130r/min时触点动作，而当 n<100r/min时，触
点复原。图 1.22中,KM1为反接制动接触器，
KM2为电动机单向旋转接触器,KV为速度继电
器,R为反接制动电阻。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.22 反接制动
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L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
U V W
K M 2
KR
F U 2
K M 2
n> K M 1
S B 1
K M 2
KV
K M 1
S B 2
K M 1
S B 2
K M 2
KR
F U 2
KV
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.5 电机的调速
图 1.23是 D-YY反转向方案变极调速电动机接线方法及控
制电路。它是通过改变定子绕组的半相绕组电流方向来
实现变极的。将三相绕组的首尾端依次相接，构成一个
封闭三角形，从首端引出线接电源，中间抽头悬空着，
构成 D联结。若将三个首尾端相接构成一个中性点 N，而
将各绕组中间抽头接电源，构成 YY联结。使每相的两个
半相绕组并联，从而使其中一个半相绕组电流方向反了，
于是电动机极对数减小一半，即 pD=2pYY。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.23 电机变极调速 (a)
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L 1 L 2 L 3
U 1 V 1
W 1
U 3 V
3
W 3
U 2 V 2 W 3
L 1 L 2 L 3
U 3 V 3 W 3
U 1 U 2
V 1 V 2
W 1 W 2
（ a）电机接线方法
第 1章 工厂电气控制初步
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
K M 2 K M 3
U1 V1 W1 U3 V3 W3
F U 2
S B 1
KT K M 2
K M 1 K M 1
KT
KT
K M 3
K M 1
KT
S B 2
K
M3
K
M
2
K M 1
K M 3 K M 2
F U 2
（ b）控制电路
图 1.23 电机变极调速 (b)
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.6 顺序控制
顺序控制是指以预先规定好的时间或条件为依据,
按预先规定好的动作次序, 对控制过程各阶段顺
序地进行自动控制 。 图 1.24是顺序控制原理图,
其中 G1～ G4分别表示第一至第四程序的执行电
路, 可根据每一程序的具体要求设计, K1～ K4
分别表示 G1～ G4程序执行完成时发出的控制信
号, SB5,SB6分别为起动和停止按钮 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.24 顺序控制原理图
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S B 5
S B 6
K M 5
K M 1
K M 2
G1
K M 1
K1
K M 1 K M 2
K M 3
G2
K M 2
K2
K M 2 K M 3
K M 4
G3
K M 3
K3
K M 3 K M 4
K M 5
G4
K M 4
K4
K M 4 K M 5
K M 5
第 1章 工厂电气控制初步
1.3 控制系统实例
1.3.1 主轴和进给电动机的控制
1.3.2 快速移动
1.3.3 工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁
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第 1章 工厂电气控制初步
下面以镗
床为例，
分析其控
制线路的
应用和控
制系统的
组成。图
1.25为镗
床电气控
制原理图。
图
1.
25
T
68
镗
床
控
制
原
理
图
L 1 L 2 L 3
F U 1
M
KS
M
n>
n>
Q
K M 1 K M 2
F U 2
K M 3
RR
K M 3
KR
K M 4
K M 5K M 5
K M 6
K M 7
T
EL
F U 4
Q1
XS XP
HL
S Q 5
S Q 6
SB
S B 1
F U 3
FR
KA1
KA1
KA2
S B 2
KA1
KA2
KA2
S Q 3 S Q 1 K M 3
KA1
KA2
KT
SQ
KV
S B 3
K M 2
K M 1
KV
S Q 4
S Q 2
K M 3
S B 4
K M 1
K M 2
KV
K M 1
K M 2
K T 1
KM
5
K M 4
KM
4
K M 5
K M 6
K M 7
K M 7
K M 6
K T 1
S Q 7
S Q 8
S Q 9
S Q 1 0
S Q 9
S Q 1 0
1 2
n>
.
.
.
.
.
第 1章 工厂电气控制初步
1.3.1 主轴和进给电动机的控制
1,M1电动机的正反转控制
2,高速与低速的转换
3,M1电动机的停车制动
4．点动控制
5．主轴及进给变速控制
（ 1）停车变速
（ 2）运行中变速
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第 1章 工厂电气控制初步
1.3.2 快速移动
主轴, 工作台和主轴箱的快速移动, 由快速手柄
并联动行程开关 SQ9,SQ10,控制接触器 KM6、
KM7,从而控制 M2 快速移动电动机来实现的 。
快速手柄扳到中间位置, SQ9,SQ10不被压下,
M2 电动机停止转动；扳到正向位置, SQ10接通,
SQ9断开, KM6通电, M2电动机正转；扳到反
向位置, SQ9接通, SQ10断开, KM7通电, M2
电动机反转 。
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第 1章 工厂电气控制初步
1.3.3 工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁
为防止主轴箱或工作台机动进给时出现将花盘刀架或主
轴扳到机动进给的误操作, 一般都安装一个行程开关
SQ5以便与主轴箱和工作台操纵手柄有机械联动, 另外
在主轴箱上再设置一个行程开关 SQ6以便与主轴进给手
柄和花盘刀架进给手柄有机械联动 。 如果主轴箱或工作
台的操纵手柄在机动进给时, SQ5断开, 此时若将花盘
刀架或主轴进给手柄也扳到机动进给位置, SQ6也断开,
这样切断了控制电路的来源, 所以 M1电动机停转, 同时,
M2电动机也无法开动, 从而起到联锁保护的作用 。
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第 1章 工厂电气控制初步
第 2章 可编程序控制器概论
2.1 PLC的发展、分类及应用
2.2 结构和工作原理
2.3 技术性能指标
2.4 编程语言
第 1章 工厂电气控制初步
本章内容包括,
l PLC的发展, 分类及应用
l 结构及工作原理
l 主要技术性能指标
l 常用编程语言
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1 PLC的发展、分类及应用
2.1.1 产生
2.1.2 发展
2.1.3 特点
2.1.4 分类
2.1.5 应用
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.1 产生
可编程序逻辑控制器 PLC产生于 1969年，最初只具备逻
辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触
器控制。
现在所说的可编程序控制器 PC（ Programmable
Controller）是 1980年以来，美、日、德等国由先前的可
编程序逻辑控制器 PLC进一步发展而来。
1985年，国际电工委员会 IEC对可编程序控制器作了如下
规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，
专为工业环境下应用而设计。
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.2 发展
1,发展及现状
2,发展趋势
（ 1）与计算机联系密切
（ 2）发展多样化
（ 3）模块化
（ 4）网络与通信能力增强
（ 5）多样化与标准化
（ 6）工业软件发展迅速
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.3 特点
1,可靠性高
2,功能强大
3,简单方便
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.4 分类
1,从结构上
可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式 。
2,从规模上
按 PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大型。
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.5 应用
1,工业
1） 开关量控制, 如逻辑, 定时, 计数, 顺序等；
2） 模拟量控制, 部分 PLC或功能模块具有 PID控制功能,
可实现过程控制；
3） 监控, 用 PLC可构成数据采集和处理的监控系统；
4） 建立工业网络, 为适应复杂的控制任务且节省资源,
可采用单级网络或多级分布式控制系统 。
2,其他行业
可编程序控制器在其他行业的应用也日益广泛：在国防
和民用, 如建筑, 环保, 家用电器等 。
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第 1章 工厂电气控制初步
2.2 结构和工作原理
2.2.1 结构
2.2.2 工作原理
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第 1章 工厂电气控制初步
2.2.1 结构
PLC专为工业场合设计, 采用了典型的计算机结构, 主
要是由 CPU,电源, 存储器和专门设计的输入输出接口
电路等组成 。 图 2.1为一典型 PLC结构简图 。
图 2.1 结构简图
CPU
存储器
电源部分
输
入
单
元
输
出
单
元
编程器或其他设备
按钮 接触器
电磁阀
指示灯
行程开关
继电器触点
第 1章 工厂电气控制初步
1,中央处理单元
中央处理单元（ CPU）一般由控制器、运算器和
寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。
CPU的主要功能,
1）从存储器中读取指令
2）执行指令
3）顺序取指令
4）处理中断
第 1章 工厂电气控制初步
2,存储器
1）只读存储器
2）随机存储器 RAM
第 1章 工厂电气控制初步
3,输入输出单元
（ 1）输入接口电路
（ 2）输出接口电路
第 1章 工厂电气控制初步
通常 PLC的输入类型可以是直流, 交流和交直流 。 输
入电路的电源可由外部供给, 有的也可由 PLC内部提
供 。 图 2.2和图 2.3分别为一种型号 PLC的直流和交流输
入接口电路的电路图, 采用的是外接电源 。
图 2.2描述了一个输入点的接口电路 。 其输入电路的一
次电路与二次电路用光耦合器相连, 当行程开关闭合
时, 输入电路和一次电路接通, 上面的发光管用于对
外显示, 同时光耦合器中的发光管使三极管导通, 信
号进入内部电路, 此输入点对应的位由 0变为 1。 即输
入映像寄存器的对应位由 0变为 1。
第 1章 工厂电气控制初步
图 2.2 直流输入电路图
内
部
电
路
C O M
输入1
输入 n
第 1章 工厂电气控制初步
图 2.3 交流输入电路图
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内
部
电
路
C O M
输入1
输入n
.
第 1章 工厂电气控制初步
2.2.2 工作原理
1,循环扫描
PLC采用循环扫描工作方式, 这个工作过程一般包括五
个阶段：内部处理, 与编程器等的通信处理, 输入扫描,
用户程序执行, 输出处理, 其工作过程如图 2.4所示 。
图 2.4中当 PLC方式开关置于 RUN（ 运行 ） 时, 执行所有
阶段；当方式开关置于 STOP（ 停止 ） 时, 不执行后 3个
阶段, 此时可进行通信处理, 如对 PLC联机或离线编程 。
第 1章 工厂电气控制初步
图
2.
4
工
作
原
理
图
内部处理
通信处理
输入扫描
执行用户程序
输出处理
RUN 方式？
否
是
开 始
第 1章 工厂电气控制初步
可编程序控制器的输入处理, 执行用户程序和
输出处理过程的原理如图 2.5所示 。
PLC执行的五个阶段, 称为一个扫描周期,
PLC完成一个周期后, 又重新执行上述过程,
扫描周而复始地进行 。
第 1章 工厂电气控制初步
按钮 接触器
按钮
输
入
电
路
输
入
映
象
寄
存
器
输
出
映
象
寄
存
器
输
出
电
路（ ）
程序执行
图 2.5 程序执行原理图
第 1章 工厂电气控制初步
2,与计算机的异同
相同点,
（ 1）基本结构相同
（ 2）程序执行原理相同
不同点,
两者的不同点主要体现在工作方式上 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,与继电接触器的异同
相同点,
图形结构和逻辑关系相同。
不同点,
（ 1） 实现原理不同
（ 2） 工作方式不同
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第 1章 工厂电气控制初步
2.3 技术性能指标
1,外形尺寸
2,输入输出点数
3,机器字长
4,速度
5,指令系统
6,存储器容量
7,扩展性
8,通信功能
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第 1章 工厂电气控制初步
2.4 编程语言
1,梯形图
2,语句表
3,逻辑符号图
4,高级语言
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第 1章 工厂电气控制初步
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.1 S系列 PLC发展概述
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.3 编程元件及程序知识
3.4 相关设备
3.5 工业软件
第 1章 工厂电气控制初步
本章学习目的
本章以西门子公司生产的 S7-200系列小型可编程序
控制器为例, 介绍具体型号的 PLC,内容包括,
l S系列 PLC发展概述
l S7-200 可编程序控制器的系统组成
l 编程元件及程序知识
l 相关设备
l 常用工业软件
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第 1章 工厂电气控制初步
3.1 S系列 PLC发展概述
德国的西门子（ SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电
气设备制造商，生产的 SIMATIC可编程序控制器在欧洲
处于领先地位。其第一代可编程序控制器是 1975年投放
市场的 SIMATIC S3系列的控制系统。
在 1979年, 微处理器技术被应用到可编程序控制器中,
产生了 SIMATIC S5系列, 取代了 S3系列, 之后在 20世纪
末又推出了 S7系列产品 。
最新的 SIMATIC产品为 SIMATIC S7,M7和 C7等几大系
列。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.2.1 系统基本构成
3.2.2 主机结构
3.2.3 扫描周期及工作方式
3.2.4 输入输出扩展
3.2.5 主机性能指标
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第 1章 工厂电气控制初步
从 CPU模块的功能来看, SIMATIC S7-200系列小型可编
程序控制器发展至今, 大致经历了两代,
第一代产品其 CPU模块为 CPU 21X,主机都可进行扩展,
它具有四种不同结构配置的 CPU单元,CPU 212,CPU
214,CPU 215和 CPU 216,对第一代 PLC产品不再作具
体介绍 。
第二代产品其 CPU模块为 CPU 22X,是在 21世纪初投放
市场的, 速度快, 具有较强的通信能力 。 它具有四种不
同结构配置的 CPU单元,CPU 221,CPU 222,CPU 224
和 CPU 226,除 CPU 221之外, 其他都可加扩展模块 。
第 1章 工厂电气控制初步
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成,
如图 3.1所示 。
E M 1
扩展
模块
E M 2
扩展
模块
E M n
扩展
模块
T D 2 0 0
文本
显示器
TP 系列
触摸屏
通信
及网络设备
计算机
工业软件
C P U
主机
其他
设备
图
3.
1
S
7-
20
0 P
LC
系
统
组
成
第 1章 工厂电气控制初步
系统基本构成
1,硬件
（ 1）基本单元
（ 2）扩展单元
（ 3）特殊功能模块
（ 4）相关设备
2,工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之
相配套的程序, 文档及其规则的总和, 它主要由标准工
具, 工程工具, 运行软件和人机接口等几大类构成 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.2 主机结构
1,各 CPU介绍及 I/O系统
（ 1） 主机外形
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机 （ CPU模块 ） 的外形如
图 3.2所示,
图 3.2 S7-200主机外形
状态显示
通信口
顶部端子盖
电 源及输出端子
前盖 方式开关,
电位器、扩展I / O 连接
底部端子盖
输入端子、传感器电源
存储器卡
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）基本结构特点
?输出信号类型
?电源输出
?基本 I/O
?存储安全
?高速反应
?模拟电位器
?实时时钟
?输入输出可扩展性
第 1章 工厂电气控制初步
4种 CPU各有晶体管输出和 8继电器输出两种类型，具有不同电源电
压和控制电压。各类型的型号如表 3.1所示。
表 3.1 CPU型号
第 1章 工厂电气控制初步
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机及 I/O特性
如表 3.2所示 。
表 3.2 主机及 I/O特性
第 1章 工厂电气控制初步
2,存储系统
（ 1） 存储系统
（ 2） 存储器及使用
（ 3） 存储安全
第 1章 工厂电气控制初步
图 3.3 存储系统
个人计算机
存储器卡
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
定时器和计
数器当前值
C P U
R A M
E P R O M
第 1章 工厂电气控制初步
表 3.3 存储容量
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 存储器及使用
上装和下装用户程序
定义存储器保持范围
用程序永久保存数据
存储器卡的使用
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 存储安全
1） 主机 CPU模块内部配备的 EEPROM,上装程序时, 可自动装入
并永久保存用户程序, 数据和 CPU的组态数据 。
2） 用户可以用程序将存储在 RAM中的数据备份到 EEPROM存储器 。
3） 主机 CPU提供一个超级电容器, 可使 RAM中的程序和数据在断
电后保持几天之久 。
4） CPU提供一个可选的电池卡, 可在断电后超级电容器中的电量完
全耗尽时, 继续为内部 RAM存储器供电, 以延长数据所存的时间 。
5） 可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和
装载程序和数据 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.3 扫描周期及工作方式
1,扫描周期
2,工作方式
3,改变 CPU工作方式的方法
图 3.4 CPU的扫描周期
一个扫描周期
读输入
执行程序
处理通信请求
写输出
执行 C P U 自诊断
第 1章 工厂电气控制初步
1,扫描周期
（ 1）输入处理
（ 2）执行程序
（ 3）处理通信请求
（ 4）执行 CPU自诊断测试
（ 5）写数字输出
第 1章 工厂电气控制初步
2,工作方式
（ 1） STOP方式
（ 2） RUN方式
第 1章 工厂电气控制初步
3,改变 CPU工作方式的方法
1）用 PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有 3个挡
位 。
2） 用 STEP 7-Micro/Win32编程软件, 应首先把主机的方
式开关置于 TERM或 RUN位置, 然后在此软件平台用鼠
标单击 STOP和 RUN方式按钮即可 。
3） 在用户程序中用指令由 RUN方式转换到 STOP方式,
前提是程序逻辑允许中断程序的执行 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.4 输入输出扩展
1,设备连接
2,最大 I/O配置的预算
3,输入输出及 CPU组态
第 1章 工厂电气控制初步
1,设备连接
图 3.5 I/O扩展示意图
第 1章 工厂电气控制初步
2,最大 I/O配置的预算
（ 1） 映像寄存器数量
（ 2） 电流提供
（ 3） 模块电流
（ 4） 电流预算规则
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）电流提供
各 CPU所能提供的最大 5VDC电流如表 3.4所示。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）模块电流
CPU 22X可连接的各扩展模块消耗 5VDC电流如表 3.5所示。
第 1章 工厂电气控制初步
3,输入输出及 CPU组态
（ 1） I/O点数扩展和编址
（ 2）设置输入滤波
（ 3）设置脉冲捕捉
（ 4）输出表配置
（ 5）定义存储器保持范围
第 1章 工厂电气控制初步
例如，某一控制系统选用 CPU 224，系统所需的输入输出
点数各为：数字量输入 24点、数字量输出 20点、模拟量输
入 6点、模拟量输出 2点。
本系统可有多种不同模块的选取组合，表 3.6所示为其中的
一种可行的系统输入输出组态状况。
第 1章 工厂电气控制初步
若按表 3.6的扩展方式, 各模块在 I/O链中的位置排列方式
也可以有多种, 图 3.6所示为其中的一种模块连接形式 。
图 3.6 扩展连接图
主机
C P U 2 2 4
模块1
E M 2 2 1
D I 8 X
D C 2 4 V
模块2
E M 2 2 2
D O 8 X
D C 2 4 V
模块3
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
模块4
E M 2 2 3
D I 4 / D Q 4
X D C 2 4 V
/ 继电器
模块 5
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
第 1章 工厂电气控制初步
S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能, 它可以使
主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲, 并将其保持到主机读到
这个信号, 但前提是只有通过滤波器后, 脉冲捕捉才有效 。 此外,
在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲, 则只有第一个脉冲
可以被捕捉到, 几种情况下的脉冲捕捉波形如图 3.7所示 。
图 3.7 脉冲捕捉波形图
C P U 扫描周 n C P U 扫描周期 n + 1
输入刷新 输入刷新
输入 1
输入 3
输入 2
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
第 1章 工厂电气控制初步
表 3.7 22X主机主要技术指标
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.5 主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表 3.7所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3 编程元件及程序知识
3.3.1 编程元件及寻址
3.3.2 指令系统
3.3.3 编程语言
3.3.4 程序结构
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3.1 编程元件及寻址
1,数据类型
2,直接寻址方式
3,间接寻址方式
第 1章 工厂电气控制初步
1,数据类型
（ 1） 数据类型及范围
SIMATIC S7-200系列 PLC数据类型可以是布尔型, 整型和实型 （ 浮
点数 ） 。 实数采用 32位单精度数来表示, 其数值有较大的表示范围：
正数为 +1.175495E-38～ +3.402823E+38；负数为 -1.175495E~38～ -
3.402823E+38。 不同长度的整数所表示的数值范如表 3.8所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 常数
在编程中经常会使用常数 。 常数数据长度可为字节, 字和双字, 在
机器内部的数据都以二进制存储, 但常数的书写可以用二进制, 十
进制, 十六进制, ASCII码或浮点数 （ 实数 ） 等多种形式 。 几种常
数形式分别如表 3.9所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,直接寻址方式
（ 1）编址形式
按位寻址的格式为,Ax.y
存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，
由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储
区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格
式为,Ay
数据寻址格式为,ATx
第 1章 工厂电气控制初步
?（ 2）各元件介绍
?输入继电器（ I）
?输出继电器（ Q）
?通用辅助继电器（ M）
?特殊标志继电器（ SM）
?变量存储器（ V）
?局部变量存储器（ L）
?顺序控制继电器（ S）
第 1章 工厂电气控制初步
?定时器（ T）
?计数器（ C）
?模拟量输入映像寄存器（ AI）、
模拟量输出映像寄存器（ AQ）
?高速计数器（ HC）
?累加器（ AC）
第 1章 工厂电气控制初步
S7-200将编程元件统一归为存储器单元, 存储单元按字节进行编址,
无论所寻址的是何种数据类型, 通常应指出它在所在存储区域和在
区域内的字节地址 。 每个单元都有惟一的地址, 地址用名称和编号
两部分组成, 元件名称 （ 区域地址符号 ） 如表 3.10所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
按位寻址的格式为,Ax.y
必须指定元件名称, 字节地址和位号, 如图 3.8 所示 。 图
3.8中 MSB表示最高位, LSB表示最低位 。
图 3.8 位寻址格式
M S B
I0
L S B
0
I15
I4
I3
I2
I1
7 6 5 4 3 2 1
I 4,5
I 1 4, 2
字节的位，即位号
元件名称 （ 区域标志 ）
字节地址
位地址与字节地址之间的间隔
第 1章 工厂电气控制初步
3．间接寻址方式
间接寻址方式是, 数据存放在存储器或寄存器中, 在指
令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址 。 存储
单元地址的地址又称为地址指针 。 这种间接寻址方式与
计算机的间接寻址方式相同 。 间接寻址在处理内存连续
地址中的数据时非常方便, 而且可以缩短程序所生成的
代码的长度, 使编程更加灵活 。
用间接寻址方式存取数据需要作的工作有 3种：建立指针,
间接存取和修改指针 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）建立指针
建立指针必须用双字传送指令 （ MOVD）, 将存储器所
要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或
寄存器, 装入的是地址而不是数据本身, 格式如下,
例,MOVD &VB200,VD302
MOVD &MB10,AC2
MOVD &C2,LD14
注意,建立指针用 MOVD指令 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）间接存取
指令中在操作数的前面加, *” 表示该操作数为一个指针 。
下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法,
MOVD &VB200,AC0
MOVW *AC0,AC1
若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示
执行过程如下,
第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）修改指针
下面的两条指令可以修改指针的用法,
INCD AC0
INCD AC0
MOVW *AC0,AC1
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3.2 指令系统
S7-200 系列 PLC主机中有两类基本指令集,SIMATIC指
令集和 IEC 1131-3指令集, 程序员可以任选一种 。 提供
了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务 。
SIMATIC指令集：是为 S7-200系列 PLC设计的, 本指令
通常执行时间短, 而且可以用 LAD,STL和 FBD三种编
程语言 。
IEC 1131-3指令集是不同 PLC厂家的指令标准，它不能
使用 STL编程语言。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3.3 编程语言
1,语句表
2,梯形图
3,功能块图
4,其他编程语言
第 1章 工厂电气控制初步
1,语句表
语句表 （ STL） 语言类似于计算机的汇编语言, 特别适
合于来自计算机领域的工程人员 。 用指令助记符创建用
户程序, 属 于 面 向 机 器 硬 件 的 语 言, STEP 7
Micro/Win32的语句表如图 3.9所示 。
图
3.
9
语
句
表
举
例
第 1章 工厂电气控制初步
2,梯形图
图 3.10 梯形图举例
第 1章 工厂电气控制初步
3,功能块图
功能块图（ FBD）的图形结构与数字电子电路的
结构极为相似，如下图 3.11所示。
第 1章 工厂电气控制初步
4,其他编程语言
SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中
型 PLC提供了许多高级编程工具, 以下简要其中
的几种,
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
（ 2） S7-GRAPH
（ 3） S7-HiGraph
（ 4） CFC
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
图 3.12 SLC语言
S7-SLC的语言与 PASCAL非常相似，如图 3.12所示。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） S7-GRAPH
S1
S2
S8
S3
T0
S
S
T8
T3
T2
T1
S
T9
图
3.
13
顺
序
流
程
图
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） S7-HiGraph
它借助于状态图来描述异步过程 。 用于装置
和过程, 以及可能的转移状态的图形描述 。
本工具可基于系统框图和流程图直接进行编
程，程序结构和过程清晰。 S7-HiGraph如
图 3.14所示。
第 1章 工厂电气控制初步
1A I N I T _ S D ;?
0
I n i t
1
4
1
2
3
1
1
1
1
A T o p ;
A I M _ L o w er ;?
A B o t t o m ;?
A M _ R a i s e ;?
M o v em e n t d o w n
C = D o w n ;
M o v em e n t u p
C = Up ;
T o p
C = O M _ T o p ;
B o t t o m
C = O M _ B o t t o m ;
图 3.14 状态图
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4） CFC
CFC（ 连续功能图 ） 是在原来的 CSF（ 控制系
统流程图 ） 的基础上发展起来的, 它通过绘制
过程控制流程图, 将各程序块在版面上布置,
然后将它们相互连接即可 。
控制系统流程图如图 3.15所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
P r o c es s
S A M P _ A V E
S l i d i n g a v er ag
O B 3 5
2/ -
B O B N
R I N
I N
E N O B O
O U T R
C o n t r o l l e r
CONT _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
1/ -
R P V _ I N
R S P _ I N T
B O MA N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R MA N
T I T V
T I T V
C o n t r o l l e r
CONT _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
7/ -
R P V _ I N
R S P _ I N T
B O MA N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R MA N
T I T V
R D E A D B _ W
1
30
2 0, 0
0
0, 0
2, 0
20S
10S
0, 0
0, 0
2, 0
20S
10S
0, 0
0
图 3.15 连续功能图
第 1章 工厂电气控制初步
3.3.4 程序结构
1,用户程序
（ 1）主程序
（ 2）子程序
（ 3）中断处理程序
2,数据块
3,参数块
第 1章 工厂电气控制初步
如果编程使用的
是手编器, 主程
序应安排到程序
的最前面 。 其他
部分的位置安排
没有严格的顺序,
但习惯上把子程
序安排在中断程
序的前面 。 如图
3.16所示 。
图 3.16 程序结构
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程序
中断程序2
子程序2
主程序
中断程序1
子程序m
子程序1
中断程序n
第 1章 工厂电气控制初步
3.4 相关设备
3.4.1 手编器
3.4.2 计算机
3.4.3 人机界面
3.4.4 特殊功能模块
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.1 手编器
工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，
手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输入
设备，又出现了计算机编程软件。通过通信设备，
使 PLC和计算机相连，用编程软件可直接在计算
机上编程，由于计算机的显示器屏幕较大，对程
序的编制和修更加方便高效。但即使是现在，手
编器的使用仍十分广泛，特别是用小型和微型
PLC实现的小规模系统。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.2 计算机
计算机包括个人计算机和工业计算机, 在可编程
序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重要的
作用, 几乎 PLC系统从工程项目开发, 编程, 调
试到系统的运行和维护, 计算机越来越成了不可
缺少的工具 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.3 人机界面
1,构造特点
文本显示区：可显示两行信息（每行 20个字符）的液晶
显示 LCD 。
按键：共有 9个键 。
通信：通过 TD/CPU电缆（通用 RS232接口）可以提供
可编程序控制器与 TD 200的通信，同时可以提供 TD的电
源，而不必再另接电源。
电源：如果不用 TD/CPU通信电缆，可以通过面板右侧
的电源接口连接外部电源。
第 1章 工厂电气控制初步
2,主要功能
可以显示从 CPU主机读出的信息 （ 如读取指令,
数据, 当前值及状态 ） ；可以调整运行中选定的
程序变量；可以提供对输入输出点的强制功能；
可以为实时时钟设置日期和时间；支持多种语言
形式的菜单和提示并支持中文 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.4 特殊功能模块
1,数字量扩展模块
2,模拟量扩展模块
3,热电偶、热电阻模块
4,通信扩展模块
5,现场设备接口模块
第 1章 工厂电气控制初步
1,数字量扩展模块
数字量扩展模块主要有,
EM221 数字量输入模块, 24V,8输入 。
EM222 数字量输出模块,24V,8输出。
EM223 数字量混合模块,24V。
2,模拟量扩展模块
模拟量扩展模块主要有,
EM231,4模拟输入点, 2W,12位 。
EM232,2模拟输出点, 2W,12位 。
EM235,4模拟输入点, 1模拟量输出点, 2W,12位 。
3,热电偶, 热电阻模块
EM231为 1.8W,15位，模拟量输入。
第 1章 工厂电气控制初步
4,通信扩展模块
EM277 PROFIBUS-DP模块用于 PLC现场总线
通信连接 。 波特率可从 9600~12M波特 。
5,现场设备接口模块
CP 243-2通信处理器是 AS-I主站连接部件, 专门
用于 S7-200 CPU 22x,连接的同时显著增加了
S7-200可利用的 I/O点数 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.5 工业软件
3.5.1 应用和特点
3.5.2 工业软件的类型
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第 1章 工厂电气控制初步
3.5.1 应用和特点
1,应用
它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使
用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数的赋
值；用户编程；文件编制；系统测试、起动、服
务；过程控制；归档。
第 1章 工厂电气控制初步
2,特点
采用多种标准
共享数据管理
工具系统集成化
开放化的系统
可重用的程序段
集成的诊断功能
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第 1章 工厂电气控制初步
3.5.2 工业软件的类型
1,标准工具
标准工具是 SIMATIC S7/M7/C7自动化系统进行编程的
基础, SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表 3.12所
示 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,工程工具
工程工具主要包括,
编程员用的高级语言；
技术专家用的图形语言；
诊断, 仿真, 远程维护和工厂文件编制等用的辅
助软件 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,运行软件
运行软件种类很多, 以下是几个常用的运行软件,
1） SIMATIC S7的控制, 例如：标准控制, 模块
化和模糊控制系列软件；
2） 将自动化系统连接到 Windows应用程序的程
序接口工具；
3） SIMATIC M7的实时操作系统 。
第 1章 工厂电气控制初步
4,人机接口
人机接口包括,
操作员面板和系统组态用的软件, 如 Protool和
Protool/Life等；
用于过程诊断的可选软件包 ProAgent；
Windows 95/NT 用的高性能可视化工具系统
WinCC。
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第 1章 工厂电气控制初步
第 4章 基本指令
4.1 位操作类指令
4.2 运算指令
4.3 其他数据处理指令
4.4 表功能指令
4.5 转换指令
第 1章 工厂电气控制初步
本章学习目的
l 位操作类指令, 主要是位操作及运算指令,
与时也包含与位操作密切相关的定时器和计
数器指令等 。
l 运算指令, 包括常用的算术运算和逻辑运算
指令 。
l 其他数据处理类, 包括数据的传送, 移位,
填充和交换等指令 。
l 表功能指令, 包括对表的存取和查找指令 。
l 转换指令, 包括数据类型转换, 码转换和字
符转换指令 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.1 位操作类指令
4.1.1 指令使用概述
4.1.2 基本逻辑指令
4.1.3 复杂逻辑指令
4.1.4 定时器指令
4.1.5 计数器指令
4.1.6 比较
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第 1章 工厂电气控制初步
4.1.1 指令使用概述
1,主机的有效
编程范围
存储器的存储
容量及各编程
元件的有效编
程范围如右表
4.1所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
许
多
指
令
中
含
有
操
作
数
，
操
作
数
的
有
效
编
址
范
围
如
表
4.
2
所
示
。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 指令例
整数加法
+I,整数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个单字长 （ 16位 ） 的符
号整数 IN1和 IN2相加, 产生一个 16位整数结果输出 （ OUT） 。
在 LAD和 FBD 中, 以指令盒形式编程 。 指令盒的执行结果：
IN1+IN2=OUT
在 STL中, 执行结果,IN1+OUT=OUT
IN1和 IN2的寻址范围,VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW、
AIW,T,C,AC,*VD,*AC,*LD和常数 。
OUT的寻址范围,VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW,T、
C,AC,*VD,*AC和 *LD。
第 1章 工厂电气控制初步
本指令影响的特殊存储
器位,SM1.0（零）；
SM1.1（溢出）；
SM1.2（负）
使能流输出 ENO断开
的出错条件,SM1.1
（溢出）； SM4.3（运
行时间）； 0006（间接
寻址）
指令格式,
+I IN1,OUT
第 1章 工厂电气控制初步
例,+I VW0,VW4
本指令在梯形图和语句表中的编程如图 4.1所示 。
图 4.1 整数加法
LD I 0, 0 // 使能输入端
+I V W 0,V W 4
// 整数加法
/ / V W 0 + V W 4 = V W 4
第 1章 工厂电气控制初步
3,梯形图的基本绘制规则
（ 1） Network
（ 2）能流 /使能
（ 3）编程顺序
（ 4）编号分配
（ 5）内、外触点的配合
（ 6）触点的使用次数
（ 7）线圈的使用次数
（ 8）线圈的连接
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第 1章 工厂电气控制初步
4.1.2 基本逻辑指令
基本逻辑指令在语句表语言中是指对位存储单元
的简单逻辑运算, 在梯形图中是指对触点的简单
连接和对标准线圈的输出 。
一般来说, 语句表语言更适合于熟悉可编程序控
制器和逻辑编程方面有经验的编程人员 。 用这种
语言可以编写出用梯形图或功能框图无法实现的
程序 。 选择语句表时进行位运算要考虑主机的内
部存储结构 。
第 1章 工厂电气控制初步
可编程序控制器中的
堆栈与计算机中的堆
栈结构相同, 堆栈是
一组能够存储和取出
数据的暂时存储单元 。
堆 栈 的 存 取 特 点 是
,后进先出,, S7-
200可编程序控制器
的主机逻辑堆栈结构
如表 4.3所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
1,标准触点指令
（ 1） LD：装入常开触点 （ LoaD）
（ 2） LDN：装入常闭触点（ LoaD Not）
（ 3） A：与常开触点（ And）
（ 4） AN：与常闭触点（ And Not）。
（ 5） O：或常闭触点（ Or）
（ 6） ON：或常闭触点（ Or Not）
（ 7） NOT：触点取非（输出反相）
（ 8） =,输出指令
第 1章 工厂电气控制初步
在语句表中, LD,LDN,A,AN,O,ON,NOT这几
条指令的执行对逻辑堆栈的影响分别如表 4.4,表 4.5其后
的说明 。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.5 指令 A I0.2的执行
第 1章 工厂电气控制初步
程序实例,
本程序段用以
介绍标准触点
指令在梯形图,
语句表和功能
块图 3种语言编
程中的应用,
仔细比较不同
编程工具的区
别与联系 。
其梯形图和语
句表程序结构
如图 4.2所示 。
LD I 0, 0 // 装入常开触点
O I 0, 1 // 或常开触点
A I 0, 2 // 与常开触点
= Q 0, 0 // 输出触点
// 如果本梯级中将 I 0, 1 的触点改
// 为 Q 0, 0 的常开触点，则成为电
// 机起动停止控制环节的梯形图。
L D N I 0, 0 // 装入常闭触点
ON I 0, 1 // 或常闭触点
AN I 0, 2 // 与常闭触点
= Q 0, 1 //
LD I 0, 0 //
O I 0, 1 //
A I 0, 2 //
NOT // 取非，即输出反相
= Q 0, 3 //
图 4.2 标准触点 LAD和 STL例
第 1章 工厂电气控制初步
本程序对应的
功能框图如图
4.3所示 。 在功
能框图中, 常
闭触点的装入
和串并联用指
令盒的对应输
入信号端加圆
圈来表示 。
程序执行的时
序图如图 4.4所
示 。
LD I 0, 0 / /
O I 0, 1 / /
A I 0, 2 / /
= Q 0, 0 / /
//
//
L D N I 0, 0 / /
ON I 0, 1 / /
AN I 0, 2 / /
= Q 0, 1 / /
//
//
LD I 0, 0 / /
O I 0, 1 / /
A I 0, 2 / /
NOT //
= Q 0, 3 / /
图 4.3 标准触点 FBD例
2,正负跳变指令
第 1章 工厂电气控制初步
图 4,4 时序图
I 0, 0
Q 0, 2
Q 0, 0
I 0, 2
I 0, 1
第 1章 工厂电气控制初步
负跳变触点检测到脉冲的每一次负跳变后,
产生一个微分脉冲 。
指令格式,ED （ 无操作数 ）
应用举例：图 4.5是跳变指令的程序片断 。
图 4.6是图 4.5指令执行的时序 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 输入常开触点
EU // 脉冲正跳变
= Q 0, 0 // 输出触点
LD I 0, 0 //
ED // 脉冲负跳变
= Q 0, 1 //
图 4.5 跳变应用
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.6 时序
I 0, 0
Q 0, 1
Q 0, 0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） S,置位指令
（ 2） R,复位指令
置位即置 1,复位即置 0。 置位和复位指令可以将位存储区
的某一位开始的一个或多个 （ 最多可达 255个 ） 同类存储器
位置 1或置 0。 这两条指令在使用时需指明三点：操作性质,
开始位和位的数量 。 各操作数类型及范围如表 4.6所示 。
3,置位和复位指令
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） S，置位指令
将位存储区的指定位 （ 位 bit） 开始的 N个同类存
储器位置位 。
用法,S bit,N
例,S Q0.0,1
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） R，复位指令
将位存储区的指定位 （ 位 bit） 开始的 N个同类存
储器位复位 。 当用复位指令时, 如果是对定时器
T位或计数器 C位进行复位, 则定时器位或计数器
位被复位, 同时, 定时器或计数器的当前值被清
零 。
用法,R bit,N
例,R Q0.2,3
应用举例：图 4.7为置位和复位指令应用程序片断 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 装入常开触点
A I 0, 1 // 与常开触点
= Q 1, 0 // 输出触点
LD I 0, 0 //
A I 0, 1 //
S Q 0, 0,1 // 将 Q 0, 0 开始的 / / 1
个触点置 1
R Q 0, 2,3 // 将 Q 0, 2 开始的 // 3
个触点置 0
图 4.7 置位复位
第 1章 工厂电气控制初步
本程序对应的时序图如图 4.8所示 。
图 4.8 时序图
I 0, 0
Q 0, 2 - Q 0, 4
Q 0, 0
Q 1, 0
I 0, 1
第 1章 工厂电气控制初步
4,立即指令
（ 1）立即触点指令
（ 2） =I，立即输出指令
（ 3） SI，立即置位指令
（ 4） RI，立即复位指令
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 立即触点指令
在每个标准触点指令的后面加, I”。 指令执行时,
立即读取物理输入点的值, 但是不刷新对应映像
寄存器的值 。
这类指令包括,LDI,LDNI,AI,ANI,OI和
ONI。 下面以 LDI指令为例 。
用法,LDI bit
例,LDI I0.2
注意,bit只能是 I类型 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） =I,立即输出指令
用立即指令访问输出点时, 把栈顶值立即复制到
指令所指出的物理输出点, 同时, 相应的输出映
像寄存器的内容也被刷新 。
用法,=I bit
例,=I Q0.2
注意,bit只能是 Q类型 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） SI,立即置位指令
用立即置位指令访问输出点时, 从指令所指出的位 （ bit）
开始的 N个 （ 最多为 128个 ） 物理输出点被立即置位, 同
时, 相应的输出映像寄存器的内容也被刷新 。
用法,SI bit,N
例,SI Q0.0,2
注意,bit只能是 Q类型 。 SI和 RI指令的操作数类型及范
围如表 4.7所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4） RI,立即复位指令
用立即复位指令访问输出点时, 从指令所指出的
位 （ bit） 开始的 N个 （ 最多为 128个 ） 物理输出点
被立即复位, 同时, 相应的输出映像寄存器的内
容也被刷新 。
用法,RI bit,N
例,RI Q0.0,1
应用举例,
图 4.9为立即指令应用中的一段程序, 图 4.10是程
序对应的时序图 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 装入常开触点
= Q 0, 0 // 输出触点，非立即
=I Q 0, 1 // 立即输出触点
SI Q 0, 2,1 // 从 Q 0, 2 开始的 1 个
// 触点被立即置 1
L D I I 0, 0 // 立即输入触点指令
= Q 0, 3 //
图 4.9 立即指令程序
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.10 时序图
返回本节
扫描周期 n 扫描周期 n + 1 扫描周期 n + 3扫描周期 n + 2
输出刷新 输出刷新输出刷新输出刷新输出刷新
输入扫描
输入扫描
输入扫描
输入扫描
输入扫描
Q 0, 1
I 0, 0
Q 0, 0
Q 0, 3
Q 0, 2
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.3 复杂逻辑指令
1,栈装载与指令
2,栈装载或指令
3,逻辑推入栈指令
4,逻辑弹出栈指令
5,逻辑读栈指令
6,装入堆栈指令
第 1章 工厂电气控制初步
1,栈装载与指令
ALD,栈装载与指令 （ 与块 ） 。 在梯形图中用于将并联
电路块进行串联连接 。
在语句表中指令 ALD执行情况如表 4.8所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
OLD,栈装载或指令 （ 或块 ） 。 在梯形图中用于
将串联电路块进行并联连接 。
在语句表中指令 OLD执行情况如表 4.9所示 。
2,栈装载或指令
第 1章 工厂电气控制初步
LPS,逻辑推入栈指令 （ 分支或主控指令 ） 。 在梯形图中
的分支结构中, 用于生成一条新的母线, 左侧为主控逻
辑块时, 第一个完整的从逻辑行从此处开始 。
注意,使用 LPS指令时, 本指令为分支的开始, 以后必须
有分支结束指令 LPP。 即 LPS与 LPP指令必须成对出现 。
在语句表中指令 LPS执行情况如下表 4.10所示 。
3,逻辑推入栈指令
第 1章 工厂电气控制初步
4,逻辑弹出栈指令
LPP,逻辑弹出栈指令 （ 分支结束或主控复位指令 ） 。 在梯形图中的
分支结构中, 用于将 LPS指令生成一条新的母线进行恢复 。
注意,使用 LPP指令时, 必须出现在 LPS的后面, 与 LPS成对出现 。
在语句表中指令 LPP执行情况如下表 4.11所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
5,逻辑读栈指令
LRD,逻辑读栈指令 。 在梯形图中的分支结构中, 当左
侧为主控逻辑块时, 开始第二个和后边更多的从逻辑块 。
在语句表中指令 LRD 执行情况如表 4.12所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
6,装入堆栈指令
LDS,装入堆栈指令 。 本指令编程时较少使用 。
指令格式,LDS n （ n为 0~8的整数 ）
例,LDS 4
指令 LDS 4
在语句表中执行情况如下表 4.13所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
应用举例,
图 4.11是复杂逻辑指令在实际应用中的一段程序的梯形图 。
LD I 0, 0 // 装入常开触点
O I 2, 2 // 或常开触点
LD I 0, 1 // 被串的块开始
LD I 2, 0 // 被并路开始
A I 2, 1 //
O L D // 栈装载或，并路结束
A L D // 栈装载与，串路结束
LD I 0, 0 //
L P S // 逻辑推入栈，主控
A I 0, 5 //
= Q 7, 0 //
L R D // 逻辑读栈，新母线
LD I 2, 1 //
O I 1, 3 //
A L D // 栈装载与
= Q 6, 0 //
L P P // 逻辑弹出栈，母 线复原
LD I 3, 1 //
O I 2, 0 //
A L D //
= Q 1, 3 //
图
4.
11
复
杂
逻
辑
指
令
的
应
用
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.4 定时器指令
系统提供 3种定时指令,TON,TONR和 TOF。
精度等级,
S7-200定时器的精度 （ 时间增量 /时间单位 /分辨率 ） 有 3
个等级,1ms,10ms和 100ms,精度等级和定时器号关系
如表 4.14所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
指令操作数
1）编号,
2）预设值 PT,
3）使能输入（只对 LAD和 FBD）,
第 1章 工厂电气控制初步
1,接通延时定时器
TON,接通延时定时器指令 。 用于单一
间隔的定时 。 上电周期或首次扫描, 定
时器位 OFF,当前值为 0。 使能输入接
通时, 定时器位为 OFF,当前值从 0开
始计数时间, 当前值达到预设值时, 定
时器位 ON,当前值连续计数到 32767。
使能输入断开, 定时器自动复位, 即定
时器位 OFF,当前值为 0。
指令格式,TON Txxx,PT
例,TON T120,8
第 1章 工厂电气控制初步
2,有记忆接通延时定时器
TONR,有记忆接通延时定时器指令 。 用于
对许多间隔的累计定时 。 上电周期或首次
扫描, 定时器位 OFF,当前值保持 。 使能输
入接通时, 定时器位为 OFF,当前值从 0开
始计数时间 。 使能输入断开, 定时器位和
当前值保持最后状态 。 使能输入再次接通
时, 当前值从上次的保持值继续计数, 当
累计当前值达到预设值时, 定时器位 ON，
当前值连续计数到 32767。
TONR定时器只能用复位指令进行复位操作 。
指令格式,TONR Txxx,PT
例,TONR T20,63
第 1章 工厂电气控制初步
3,断开延时定时器
TOF,断开延时定时器指令 。 用于断开
后的单一间隔定时 。 上电周期或首次扫
描, 定时器位 OFF,当前值为 0。 使能输
入接通时, 定时器位为 ON,当前值为 0。
当使能输入由接通到断开时, 定时器开
始计数, 当前值达到预设值时, 定时器
位 OFF,当前值等于预设值, 停止计数 。
TOF复位后, 如果使能输入再有从 ON到
OFF的负跳变, 则可实现再次启动 。
指令格式,TOFTxxx,PT
例,TOF T35,6
第 1章 工厂电气控制初步
4,应用举例
例 1：图 4.12是介绍 3种定时器的工作特性的
程序片断, 其中 T35为通电延时定时器, T2
为有记忆通电延时定时器, T36为断电延时
定时器 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 使能输入
T O N T 3 5,+ 4 // 通电延时定时
// 延时时间为
/ / 4 0 m s
LD I 0, 0 //
T O N R T 2,+ 1 0 // 有记忆通电
// 延时时间累计
// 为 1 0 0 0 m s
LD I 0, 0 //
T O F T 3 6,+ 3 // 断电延时定时
// 延时时间为
// 30 ms
图 4.12 定时器特性
第 1章 工厂电气控制初步
本梯形图程序中输入输出执行时序关系如图 4.13
所示 。
图 4.13 定时器时序
T 3 6 位
4
10
3
I 0, 0
T33 当前值
T2 当前值
T33 位
3T2 位
T 3 6 当前值
最大值
最大值
4
第 1章 工厂电气控制初步
例 2：用 TON构造各种类型的时间继电器触点 。
有的厂商的 PLC只有 TON定时器, 因此, 在这种情况下
可以利用 TON来构造断电延时型的各种触点 。
图 4.14是用 TON构造 TOF作用的触点 。 其时序图与 TOF
的时序完全相同 。
图 4.15用通电延时定时器与输出继电器组成带瞬动触点的
定时器 。
图 4.16是利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用 。
本程序实现的功能是：用输入端 I0.0控制输出端 Q0.0,当
I0.0接通后, 过 3个时间单位 Q0.0端输出接通, 当 I0.0断开
后, 过 6个时间单位 Q0.0断开 。
第 1章 工厂电气控制初步 LD I 0, 0 // 启动 M 0, 0
O M 0, 0 // 自保
AN T 3 3 // 断开 M 0, 0
= M 0, 0 // 瞬时闭合
// 延时 5 0 m s 断开
AN I 0, 0 // 连续输出
T O N T 3 3,+ 5 //
图 4.14 定时器应用
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 //
= Q 0, 0 // 定时器的瞬动触点
T O N T 3 3,+ 5 0 // 通电延时定时器
// 时间为 5 0 0 m s
LD T 3 3 //
= Q 0, 1 // 延时动作触点
图 4.14 定时器应用
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 //
= Q 0, 0 // 定时器的瞬动触点
T O N T 3 3,+ 5 0 // 通电延时定时器
// 时间为 5 0 0 m s
LD T 3 3 //
= Q 0, 1 // 延时动作触点
图 4.15 定时器应用
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 //
T O N T 3 3,+ 3 // 常开通电延时
// 用作通电延时定时
LD Q 0, 0 // 断电延时的基础
AN I 0, 0 // 断电延时开始
T O N T 3 4,+ 6 // 通电延时定时器
// 用作断电延时计时
LD T 3 3 //
O Q 0, 0 //
AN T 3 4 //
= Q 0, 0 // 用作通、断电延时
图 4.16 定时器应用
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.5 计数器指令
1,概 述
2,增计数器
3,增减计数器
4,减计数器
5,应用举例
第 1章 工厂电气控制初步
1,概述
计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由
集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经
常用来对产品进行计数。
计数器指令有 3 种：增计数 CTU,增减计数
CTUD和减计数 CTD。
指令操作数有 4方面：编号, 预设值, 脉冲输入
和复位输入 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD M 0, 0 // 起动信号
= Q 0, 1 // 起动电机 M1
T O N T 4 0,+ 2 0 0 // 延时 2 0 0 0 m s
// 后起动电机 M2
LD T 4 0 //
= Q 0, 2 // 起动电机 M2
T O N T 4 1,+ 3 0 0 // 延时 3 0 0 0 m s
// 后起动电机 M3
LD T 4 1 //
= Q 0, 3 // 起动电机 M3
图 4.18 电机顺序起动
第 1章 工厂电气控制初步
2,增计数器
CTU,增计数器指令 。 首次扫描, 定时器位 OFF，
当前值为 0。 脉冲输入的每个上升沿, 计数器计
数 1次, 当前值增加 1个单位, 当前值达到预设值
时, 计数器位 ON,当前值继续计数到 32767停止
计数 。 复位输入有效或执行复位指令, 计数器自
动复位, 即计数器位 OFF,当前值为 0。
指令格式,CTU Cxxx,PV
例,CTU C20,3
程序实例,
图 4.19为增计数器的程序片断和时序图 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 计数脉冲信号输入端
LD I 0, 1 // 复位信号输入端
C T U C 2 0,+ 3 // 增计数，计数设定值
// 为 3 个脉冲
LD C 2 0 // 计数值达到 3,则
= Q 0, 0 // 将输入位置 1
第 1章 工厂电气控制初步
I 0, 0
I 0, 1
C 2 0 当前值
C 2 0 位
图 4.19 增计数程序及时序
第 1章 工厂电气控制初步
3,增减计数器
CTUD，增减计数器指令。有两个脉冲输入端,CU输入端用于递增
计数,CD输入端用于递减计数。
指令格式,CTUD Cxxx,PV
例,CTUD C30,5
程序实例：如图 4.20所示为增减计数器的程序片断和时序图。
LD I 0, 0 // 增计数输入端
LD I 0, 1 // 减计数输入端
LD I 0, 2 // 复位输入端
C T U D C 3 0,+ 5 // 增减计数，设定
// 脉冲数为 5 。
LD C 3 0 // 计数器触点
= Q 0, 0 // 输出触点
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.20 增减计数程序及时序
1
2
3
4
5
4
3
4
3
4
5
6
7
I 0, 0
I 0, 1
I 0, 2
C 3 0 当前值
C 3 0 位
第 1章 工厂电气控制初步
4,减计数器
CTD,增减计数器指令 。 脉冲输入端 CD用于递减计数 。
首次扫描, 定时器位 OFF,当前值为等于预设值 PV。 计
数器检测到 CD输入的每个上升沿时, 计数器当前值减小
1个单位, 当前值减到 0时, 计数器位 ON。
复位输入有效或执行复位指令, 计数器自动复位, 即计
数器位 OFF,当前值复位为预设值, 而不是 0。
指令格式,CTD Cxxx,PV
例,CTD C40,4
程序实例：图 4.21为减计数器的程序片断和时序图 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 减计数脉冲输入端
LD I 0, 1 // 复位输入端
C T D C 4 0,+ 4 // 减计数器，设定计数
// 脉冲数为 4 。
LD C 4 0 // 装入计数器触点
= Q 0, 0 // 输出触点
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.21 减计数程序及时序
I 0, 0
I 0, 1
C 4 0 当前值
C 4 0 位
第 1章 工厂电气控制初步
5,应用举例
1） 循环计数 。
以上三种类型的计数器如果在使用时, 将计数器
位的常开触点作为复位输入信号, 则可以实现循
环计数 。
2） 用计数器和定时器配合增加延时时间, 如图
4.22所示 。 试分析以下程序中实际延时为多长时
间 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 启动通电延时
AN M 0, 0 // 重新启动延时
T O N T 5 0,+ 3 0 0 0 0 // 通电延时定时器
// 时间设定为 3 0 0 0 s
LD T 5 0 // 延时时间到
= M 0, 0 // 关定时器，产生一个
// 脉冲。
LD M 0, 0 // 每隔 3 0 0 0 s 输入一个
// 脉冲
L D N I 0, 0 // 复位输入
C T U C 2 0,+ 1 0 // 增计数器，累计脉冲
// 的总数。
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.22 计数器应用例
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1 2 3 111054
I 0,0
T 5 0 位
C 2 0 位
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.6 比较
1,字节比较
2,整数比较
3,双字整数比较
4,实数比较
5,应用举例
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节比较
字节比较用于比较两个字节型整数值 IN1和 IN2的
大小, 字节比较是无符号的 。 比较式可以是 LDB、
AB或 OB后直接加比较运算符构成 。
如,LDB=,AB<>,OB>= 等 。
整数 IN1和 IN2的寻址范围,VB,IB,QB,MB、
SB,SMB,LB,*VD,*AC,*LD和常数 。
指令格式例,
LDB= VB10,VB12
AB<> MB0,MB1
OB<= AC1,116
第 1章 工厂电气控制初步
2,整数比较
整数比较用于比较两个一字长整数值 IN1和 IN2的大小,
整数比较是有符号的 （ 整数范围为 16#8000和 16#7FFF之
间 ） 。 比较式可以是 LDW,AW或 OW后直接加比较运
算符构成 。
如,LDW=,AW<>,OW>= 等 。
整数 IN1和 IN2的寻址范围,VW,IW,QW,MW,SW、
SMW,LW,AIW,T,C,AC,*VD,*AC,*LD和
常数 。
指令格式例,
LDW= VW10,VW12
AW<> MW0,MW4
OW<= AC2,1160
第 1章 工厂电气控制初步
3,双字整数比较
双字整数比较用于比较两个双字长整数值 IN1和
IN2的大小，双字整数比较是有符号的（双字整
数范围为 16#80000000和 16#7FFFFFFF之间）。
指令格式例,
LDD= VD10,VD14
AD<> MD0,MD8
OD<= AC0,1160000
LDD>= HC0,*AC0
第 1章 工厂电气控制初步
4,实数比较
实数比较用于比较两个双字长实数值 IN1和 IN2的
大小, 实数比较是有符号的 （ 负实数范围为 -
1.175495E-38和 -3.402823E+38,正实数范围为
+1.175495E-38和 +3.402823E+38） 。 比较式可以
是 LDR,AR或 OR后直接加比较运算符构成 。
指令格式例,
LDR= VD10,VD18
AR<> MD0,MD12
OR<= AC1,1160.478
AR> *AC1,VD100
第 1章 工厂电气控制初步
5,应用举例
控制要求,
一自动仓库存放某种货物, 最多 6000箱, 需对所
存的货物进出计数 。 货物多于 1000箱, 灯 L1亮；
货物多于 5000箱, 灯 L2亮 。
其中, L1和 L2分别受 Q0.0和 Q0.1控制, 数值
1000和 5000分别存储在 VW20和 VW30字存储单
元中 。
本控制系统的程序如图 4.23所示 。 程序执行时序
如图 4.24所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.23 程序举例
LD I 0, 0 // 增计数输入端
LD I 0, 1 // 减计数输入端
LD I 0, 2 // 复位输入端
C T U D C 3 0,+ 1 0 0 0 0 // 增减计数，
// 设定脉冲数
// 为 1 0 0 0 0 。
L D W > = C 3 0,V W 2 0 // 比较计数器
// 当前值是否大于
/ / V W 2 0 中的值
= Q 0, 0 // 输出触点
L D W > = C 3 0,V W 3 0 // 比较计数器
// 当前值是否大于
/ / V W 3 0 中的值
= Q 0, 1 // 输出触点
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.24 时序图
1000 1000
5000 5000
C3 0 当前值
Q 0, 0
Q 0, 1
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2 运算指令
4.2.1 加法
4.2.2 减法
4.2.3 乘法
4.2.4 除法
4.2.5 数学函数指令
4.2.6 增减
4.2.7 逻辑运算
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.1 加法
1,整数加法
+I,整数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个单
字长 （ 16位 ） 的符号整数 IN1和 IN2相加, 产生一
个 16位整数结果 OUT。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 使能输入端
+I V W 0,V W 4
// 整数加法
/ / V W 0 + V W 4 = V W 4
图 4.25 整数加法例
第 1章 工厂电气控制初步
2,双整数加法
+D,双整数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个双字长 （ 32位 ） 的
符号双整数 IN1和 IN2相加, 产生一个 32位双整数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1+IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,IN1+OUT=OUT。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC、
*VD,*AC,*LD。
指令格式,+D IN1,OUT
例,+D VD0,VD4
第 1章 工厂电气控制初步
+R,实数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个双字长 （ 32位 ） 的实
数 IN1和 IN2相加, 产生一个 32位实数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1+IN2=OUT。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC、
*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢出 ） ；
SM1.2（ 负 ） 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.2 减法
减法指令是对有符号数进行相减操作 。 包括：整
数减法, 双整数减法和实数减法 。 这三种减法指
令与所对应的加法指令除运算法则不同之外, 其
他方面基本相同 。
第 1章 工厂电气控制初步
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1-IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,OUT- IN2=OUT。
指令格式,-I IN2,OUT （ 整数减法 ）
-D IN2,OUT （ 双整数减法 ）
-R IN2,OUT （ 实数减法 ）
例,-I AC0,VW4
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.3 乘法
*I,整数乘法指令 。 使能输入有
效时, 将两个单字长 （ 16位 ） 的
符号整数 IN1和 IN2相乘, 产生一
个 16位整数结果 OUT。
指令格式,*I IN1,OUT
例,*I VW0,AC0
1,整数乘法
第 1章 工厂电气控制初步
2,完全整数乘法
MUL，完全整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单
字长（ 16位）的符号整数 IN1和 IN2相乘，产生一个 32位
双整数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：
IN1*IN2=OUT。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢
出 ） ； SM1.2（ 负 ） ； SM1.3（ 被 0除 ） 。
指令格式,MUL IN1,OUT
例,MUL AC0,VD10
第 1章 工厂电气控制初步
3,双整数乘法
*D，双整数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长
（ 32位）的符号整数 IN1和 IN2相乘，产生一个 32位双整
数结果 OUT。
在 STL中, 执行结果,IN1*OUT=OUT。
IN1和 IN2的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD、
LD,HC,AC,*VD,*AC,*LD和常数 。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢
出 ） ； SM1.2（ 负 ） ； SM1.3（ 被 0除 ） 。
指令格式,*D IN1,OUT
例,*D VD0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
4,实数乘法
*R,实数乘法指令 。 使能输入有效时, 将两个双字长 （ 32位 ）
的实数 IN1和 IN2相乘, 产生一个 32位实数结果 OUT。
在 LAD 和 FBD 中, 以 指 令 盒 形 式 编 程, 执 行 结 果,
IN1*IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,IN1*OUT=OUT。
IN1和 IN2的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD和常数 。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢出 ） ；
SM1.2（ 负 ） ； SM1.3（ 被 0除 ） 。
指令格式,*R IN1,OUT
例,*R VD0,AC0
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.4 除法
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1/IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,OUT/ IN2=OUT。
指令格式,/I IN2,OUT （ 整数除法 ）
DIV IN2,OUT （ 整数完全除法 ）
/D IN2,OUT （ 双整数除法 ）
/R IN2,OUT （ 实数除法 ）
第 1章 工厂电气控制初步
例,DIV VW10,VD100
/I VW20,VW200
两条指令的编程及执行情况比较如图 4.26所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入端
D I V V W 1 0,V D 1 0 0 // 完全除法
// V W 1 0 2 / V W 1 0 = V D 1 0 0
LD I 0, 1 // 使能输入端
/I V W 2 0,V W 2 0 0 // 整数除法
/ / V W 2 0 0 / V W 2 0 = V W 2 0 0
图 4.26 除法指令应用
第 1章 工厂电气控制初步
对于除法指令,
对于完全除法指令,
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.5 数学函数指令
1,平方根
2,自然对数
3,指数
4,正弦、余弦、正切
第 1章 工厂电气控制初步
1,平方根
SQRT,平方根指令 。 把一个双字长 （ 32位 ） 的实数
IN开平方, 得到 32位的实数结果 。
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果：
SQRT(IN)=OUT。
在 STL中, 执行结果,SQRT(IN)=OUT。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1
（ 溢出和非法值 ） ； SM1.2（ 负 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1（ 溢出 ） ；
SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,SQRT IN,OUT
例,SQRT VD0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
2,自然对数
LN,自然对数指
令 。 将一个双字
长 （ 32 位 ） 的实
数 IN取自然对数,
得到 32 位的实数
结果 。
应用实例,
求以 10为底的 50
（ 存于 VD0） 的常
用对数, 结果放
到 AC0。
本运算程序如图
4.27所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入
LN V D 0,A C 0 //
// 自然对数
// L n ( V D 0 ) = A C 0
LN 1 0, 0,V D 1 0 0 //
// 自然对数
// L n ( 1 0 ) = V D 1 0 0
/R V D 1 0 0,A C 0 //
// 实数除法指令
// A C 0 / V D 1 0 0 = V D 1 0 0
图 4.27 自然对数的应用
第 1章 工厂电气控制初步
3,指数
EXP，指数指令。将一个双字长
（ 32位）的实数 IN取以 e为底的指
数，得到 32位的实数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中，以指令盒形式编
程，执行结果,EXP(IN)=OUT。
在 STL中，执行结果：
EXP(IN)=OUT。
指令格式,EXP IN,OUT
例,EXP VD0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
4,正弦、余弦、正切
SIN,COS,TAN,即正弦, 余弦, 正切指令 。 将一个
双字长 （ 32位 ） 的实数弧度值 IN分别取正弦, 余弦, 正
切, 各得到 32位的实数结果 。
如果已知输入值为角度, 要先将角度值转化为弧度值,
方法：使用 （ *R） MUL_R指令用角度值乘以 π/180° 即
可 。
第 1章 工厂电气控制初步
例,TAN VD0,AC0
应用实例：求 COS160o的值 。 如图 4.28所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入
M O V R 3, 1 4 1 5 9,A C 0 //
// π 装入 A C 0
/R 1 8 0, 0,A C 0 //
// 得 π /180 弧度
//
*R 1 6 0, 0,A C 0 //
// 角度转化为弧度
//
C O S A C 0,A C 1 //
// 求余弦指令
// 结果存放到 A C 1
图 4.28 三角函数应用例
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.6 增减
1,字节增和字节减
2,字增和字减
3,双字增和双字减
4,应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节增和字节减
INCB,字节增指令 。 使能输入有效时, 把一字节长的无
符号输入数 （ IN） 加 1,得到一
字节的无符号输出结果 OUT。
DECB,字节减指令 。 使能输入有效时, 把一字节长的无
符号输入数 （ IN） 减 1,得到一字节的无符号输出结果
OUT。
第 1章 工厂电气控制初步
2,字增和字减
第 1章 工厂电气控制初步
3,双字增和双字减
INCD,双字增指令 。 使能输入有效时, 把双字长 （ 32位 ）
的有符号输入数 （ IN） 加 1,得到双字长的有符号输出结
果 OUT。
DECD,双字减指令 。 使能输入有效时, 把双字长的有
符号输入数 （ IN） 减 1,得到双字长的有符号输出结果
OUT。
第 1章 工厂电气控制初步
4,应用实例
控制要求,
食品加工厂对饮
料生产线上的盒
装饮料进行计数,
每 24盒为一箱,
要求能记录生产
的箱数 。
程序及说明,
程序如图 4.29 所
示 。
LD I 0, 0 // 增脉冲输入端
LD C 3 0 // 复位输入端
// 循环计数
C T U C 3 0,+ 2 4 // 增计数指令
// 设定脉冲数为 24
LD C 3 0 // 装入计数器触点
// 作为双字增的
// 脉冲输入
I N C D V D 1 0 0 // 双字增指令
//
图 4.29 增减指令的应用
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.7 逻辑运算
1,字节逻辑运算
2,字逻辑运算
3,双字逻辑运算
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节逻辑运算
字节逻辑运算包括字节与, 字节或, 字节异或,
字节取反 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,字逻辑运算
字节逻辑运算包括字节与, 字节或, 字节异或,
字节取反 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,双字逻辑运算
字逻辑运算包括双字与、双字或、双字异或、双
字取反。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3 其他数据处理指令
4.3.1 传送类指令
4.3.2 移位指令
4.3.3 字节交换指令
4.3.4 填充指令
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.1 传送类指令
1,单一传送
（ 1） MOVB，字节传送指令
（ 2） BIR，传送字节立即读指令
（ 3） BIW，传送字节立即写指令
（ 4） MOVW，字传送指令
（ 5） MOVD，双字传送指令
（ 6） MOVR，实数传送指令
2,块传送
（ 1） BMB，字节块传送指令
（ 2） BMW，字块传送指令
（ 3） BMD，双字块传送指令
第 1章 工厂电气控制初步
1,单一传送
（ 1） MOVB,字节传送指令
使能输入有效时, 把一个单字节无符号数
据由 IN传送到 OUT所指的字节存储单元 。
IN的寻址范围,VB,IB,QB,MB,SB、
SMB,LB,AC,*VD,*AC,*LD和常
数 。
OUT的寻址范围,VB,IB,QB,MB、
SB,SMB,LB,AC,*VD,*AC,*LD。
指令格式,MOVB IN1,OUT
例,MOVB VB0,QB0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） BIR,传送字节立即读指令
使能输入有效时, 立即读取单字
节物理输入区数据 IN,并传送到
OUT所指的字节存储单元 。
IN的寻址范围,IB
OUT的寻址范围,VB,IB,QB、
MB,SB,SMB,LB,AC,*VD、
*AC,*LD。
指令格式,BIR IN1,OUT
例,BIR IB0,VB10
第 1章 工厂电气控制初步
2,块传送
指令可用来进行一次多个（最多 255个）数据的传送，
数据块类型可以是字节块、字块、双字块。
三条指令中 N的寻址范围都是,VB,IB,QB,MB、
SB,SMB,LB,AC,*VD,*AC,*LD和常数。
使 ENO断开的出错条件,SM4.3（运行时间）； 0006
（间接寻址）； 0091（数超界）。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.2 移位指令
1,左移和右移
2,循环左移、循环右移
3,寄存器移位
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 字节左移和字节右移
SLB和 SRB,字节左移和字节右移 。 使能输入有效时,
把字节型输入数据 IN左移或右移 N位后, 再将结果输出
到 OUT所指的字节存储单元 。 最大实际可移位次数为 8。
1,左移和右移
第 1章 工厂电气控制初步
以第一条指令为例, 指令执行情况如表 4.16所示 。
表 4.16 指令 SLB执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
SLW和 SRW,字左移和字右移 。 指令盒与字节
移位比较, 只有名称变为 SHR_W和 SHR_W。 使
能输入有效时, 把字型输入数据 IN左移或右移 N
位后, 再将结果输出到 OUT所指的字存储单元 。
最大实际可移位次数为 16。
指令格式,SLW OUT,N （ 字左移 ）
SRW OUT,N （ 字右移 ）
例,SLW MW0,2
SRW LW0,3
以第二条指令为例, 指令执行情况如表 4.17所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 双字左移和双字右移
SLD和 SRD,双字左移和双字右移 。 指令盒与字节移位比
较, 只有名称变为 SHL_DW和 SHR_DW,其他部分完全
相同 。 使能输入有效时, 把双字型输入数据 IN左移或右
移 N位后, 再将结果输出到 OUT所指的双字存储单元 。 最
大实际可移位次数为 32。
指令格式,SLD OUT,N （ 双字左移 ）
SRD OUT,N （ 双字右移 ）
例,SLD MD0,2
SRD LD0,3
第 1章 工厂电气控制初步
2,循环左移、循环右移
循环左移和循环右移根据所循环移位的数的长度分别又可
分为字节型、字型、双字型。
循环移位特点,
移位数据存储单元的移出端与另一端相连，同时又与
SM1.1（溢出）相连，所以最后被移出的位被移到另一端
的同时，也被放到 SM1.1位存储单元。例如在循环右移时，
移位数据的最右端位移入最左端，同时又进入 SM1.1。
SM1.1始终存放最后一次被移出的位。
第 1章 工厂电气控制初步
循环移位的类型
（ 1）字节循环左移和字节循环右移
（ 2）字循环左移和字循环右移
（ 3）双字循环左移和双字循环右移
表 4.18 指令 RRW执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
SHRB,寄存器移位指令 。
该指令在梯形图中有 3个数据输入端：
DATA为数值输入, 将该位的值移入移
位寄存器； S_BIT为移位寄存器的最低位
端； N指定移位寄存器的长度 。 每次使能
输入有效时, 整个移位寄存器移动 1位 。
移位特点,
移位寄存器长度在指令中指定, 没有字
节型, 字型, 双字型之分 。 可指定的最
大长度为 64位, 可正也可负 。
3,寄存器移位
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.19 指令 SHRB执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.3 字节交换指令
SWAP,字节交换指令 。 使能输入有效时, 将字型输入数据 IN的高
字节和低字节进行交换 。
本指令只对字型数据进行处理, 指令的执行不影响的特殊存储器位 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间
接寻址 ） 。
指令格式,SWAP IN （ 字节交换 ）
例,SWAP VW10
以第本指令为例, 指令执行情况如表 4.20所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.4 填充指令
FILL,存储器填充指令 。 使能输入有效时, 用字型
输入数据 IN填充从输出 OUT所指的单元开始的 N个
字存储单元 。
填充指令只对字型数据进行处理, N值为字节型, 可
取从 1~255的整数 。 指令的执行不影响的特殊存储器
位 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行时
间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） ； 0091（ 操作数超界 ） 。
指令格式,FILL IN,OUT,N （ 填 充 指
令 ）
例,FILL 10,VW100,12
本条指令的执行结果是：将数据 10填充到从 VW100
到 VW122共 12个字存储单元 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.4 表功能指令
4.4.1 表存数指令
4.4.2 表取数指令
4.4.3 表查找指令
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第 1章 工厂电气控制初步
表只对字型数据存储，表的格式例如表 4.21所示。
第 1章 工厂电气控制初步
4.4.1 表存数指令
ATT,表存数指令 。
该指令在梯形图中有 2个数据输入端,DATA为
数值输入, 指出将被存储的字型数据或其地址；
TBL表格的首地址, 用以指明被访问的表格 。 当
使能输入有效时, 将输入字型数据添加到指定的
表格中 。
表存数特点,
表存数时, 新存的数据添加在表中最后一个数据
的后面 。 每向表中存一个数据, 实际填表数 EC
会自动加 1。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.22 指令 ATT执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.4.2 表取数指令
1,FIFO，先进先出指令
2,LIFO，后进先出指令
第 1章 工厂电气控制初步
1,FIFO，先进先出指令
当使能输入有效时, 从 TBL指明的表中移
出第一个字型数据并将其输出到 DATA所
指定的字单元 。
FIFO表取数特点,
取数时, 移出的数据总是最先进入表中的
数据 。 每次从表中移出一个数据, 剩余数
据依次上移一个字单元位置, 同时实际填
表数 EC会自动减 1。
指令格式,FIFO TBL,DATA
例,FIFO VW100,AC0
如果仍是对表 4.21存取，则指令执行情况
如表 4.23所示。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.23 指令 FIFO执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
2,LIFO，后进先出指令
当使能输入有效时, 从 TBL指明的表中移
出最后一个字型数据并将其输出到 DATA
所指定的字单元 。
LIFO表取数特点,
取数时, 移出的数据是最后进入表中的数
据 。 每次从表中取出一个数据, 剩余数据
位置保持不变, 实际填表数 EC会自动减 1。
指令格式,LIFO TBL,DATA
例,LIFO VW100,AC0
如果仍是对表 4.21存取, 则指令执行情况
如表 4.24所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.24 指令 LIFO执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.4.3 表查找指令
FND?,表查找指令 。 通过表查找指令可以
从字型数表中找出符合条件的数据所在的
表中数据编号, 编号范围为 0~99。
在梯形图中有 4个数据输入端,TBL表格的
首地址, 用以指明被访问的表格； PTN是
用来描述查表条件时进行比较的数据；
CMD是比较运算符,？, 的编码, 它是一
个 1~4的数值, 分别代表 =,<>,<和 >运算
符； INDX用来指定表中符合查找条件的数
据的地址 。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.25 表查找指令执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5 转换指令
4.5.1 数据类型转换
4.5.2 编码和译码
4.5.3 七段码
4.5.4 字符串转换
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.1 数据类型转换
1,字节与整数
（ 1） 字节到整数
（ 2） 整数到字节
2,整数与双整数
（ 1）双整数到整数
（ 2）整数到双整数
3,双整数与实数
（ 1）实数到双整数
（ 2）双整数到实数
4,整数与 BCD码
（ 1） BCD码到整数
（ 2）整数到 BCD码
5,程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节与整数
（ 1） 字节到整数
BTI,字节转换为整数指令 。 使能输入有效时,
将字节输入数据 IN转换成整数类型, 并将结果送
到 OUT输出 。 字节型是无符号的, 所以没有符号
扩展 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行
时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,BTI IN,OUT
例,BTI VB0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 整数到字节
ITB,整数转换字节指令 。 使能输入有效时, 将整数输入
数据 IN转换成字节类型, 并将结果送到 OUT输出 。 输入
数据超出字节范围 （ 0~255） 则产生溢出 。
移位指令影响的特殊存储器位,SM1.1（ 溢出 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1（ 溢出 ） ；
SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,ITB IN,OUT
例,ITB AC0,VB10
第 1章 工厂电气控制初步
2,整数与双整数
（ 1） 双整数到整数
DTI,双整数转换为整数指令 。 使能输入有效时, 将双
整数输入数据 IN转换成整数类型, 并将结果送到 OUT输
出 。 输入数据超出整数范围则产生溢出 。
移位指令影响的特殊存储器位,SM1.1（ 溢出 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1（ 溢出 ） ；
SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,DTI IN,OUT
例,DTI AC0,VW20
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 整数到双整数
ITD,整数转换为双整数指令 。 使能输入有效时,
将整数输入数据 IN转换成双整数类型 （ 符号进行
扩展 ）, 并将结果送到 OUT输出 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行
时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,ITD IN,OUT
例,ITD VW0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
3,双整数与实数
（ 1） 实数到双整数
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 双整数到实数
DTR,双整数转换实数指令 。 使能输入有效时,
将双整数输入数据 IN转换成实型, 并将结果送到
OUT输出 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（运行
时间）； 0006（间接寻址）。
指令格式,DTR IN,OUT
例,DTR AC0,VD100
第 1章 工厂电气控制初步
4,整数与 BCD码
（ 1） BCD码到整数
BCDI,BCD码转换为整数指令 。
使能输入有效时, 将 BCD码输
入数据 IN转换成整数类型, 并
将结果送到 OUT输出 。 输入数
据 IN的范围为 0~9999。
指令格式,BCDI OUT
例,BCDI AC0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 整数到 BCD码
IBCD,整数转换为 BCD码指令 。
使能输入有效时, 将整数输入数据
IN转换成 BCD码类型, 并将结果
送到 OUT输出 。 输入数据 IN的范
围为 0~9999。
指令格式,IBCD OUT
例,IBCD AC0
第 1章 工厂电气控制初步
5,程序实例
功能,
模拟量控制程序中
的数据类型转换 。
将模拟量输入端采
样值由整数转换为
双整数, 然后由双
整数转换为实数,
再除以一个比例因
子得到 PLC可以处
理的范围内的值 。
程序实现,
本程序如图 4.30 所
示 。
LD S M 0, 0 // 使能输入
I T D A I W 2,A C 0 //
// 整数转换为双整数
//
D T R A C 0,A C 0 //
// 双整数转换为实数
//
/R 3 2 7 6 8, 0,A C 0 //
// 实数除法指令
// A C 0 / 3 2 7 6 8 = V D 1 0 0
M O V R A C 0,V D 2 0 0 //
// 实数传送指令
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.2 编码和译码
1,编码
ENCO,编码指令 。 使能输入有效时, 将字型输
入数据 IN的最低有效位 （ 值为 1的位 ） 的位号输
出到 OUT所指定的字节单元的低 4位 。 即用半个
字节来对一个字型数据 16位中的 1位有效位进行
编码 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行
时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,ENCO IN,OUT
例,ENCO AC0,VB0
第 1章 工厂电气控制初步
以本指令为例, 指令执行情况如表 4.26所示 。
表 4.26 编码指令执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
2,译码
DECO,译码指令 。 使能输入有效时, 将字节型输入数据
IN的低 4位所表示的位号对 OUT所指定的字单元的对应位
置 1,其他位置 0。 即对半个字节的编码进行译码来选择
一个字型数据 16位中的 1位 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行时间 ） ；
0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,DECO IN,OUT
例,DECO VB0,AC0
本指令执行情况如表 4.27所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.3 七段码
SEG,七段码指令 。 使能输入有效时, 将字节型
输入数据 IN的低 4位有效数字产生相应的七段码,
并将其输出到 OUT所指定的字节单元 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.4 字符串转换
1,指令种类
（ 1） ASCII码转换 16进制指令
（ 2） 16进制到 ASCII码
（ 3） 整数到 ASCII码
（ 4） 双整数到 ASCII码
（ 5） 实数到 ASCII码
第 1章 工厂电气控制初步
2,指令介绍
下面仅以 ASCII码转换 16进制指令为例说明字符
串与其他数据类型之间的转换 。
ATH,ASCII码转换 16进制指令 。 指令盒中有 3
个操作数,IN,开始字符的字节地址, 字节类型；
LEN,字符串的长度, 字节类型, 最大长度为
255； OUT,输出目的开始字节地址, 字节类型 。
使能输入有效时, 把从 IN开始的长度为 LEN的
ASCII码转换为 16进制数, 并将结果送到 OUT开
始的字节进行输出 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,程序实例
以上面的指令为例, 条指令的执行结果如表 4.28
所示, 程序如图 4.31所示 。
表 4.28 指令 ATH执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 2, 0 // 使能输入
A T H V B 1 0 0,V B 2 0 0,3 //
// 从 V B 1 0 0 开始的
// 3 个字符转换为
// 16 进制数值
LD I 2, 1 //
M O V W V W 2 0 0,A C 0 //
// 字传送指令
// 结果输出到 A C 0
图 4.31 字符串转换
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第 1章 工厂电气控制初步
第 5章 应用指令
5.1 程序控制类指令
5.2 特殊指令
第 1章 工厂电气控制初步
5.1 程序控制类指令
5.1.1 空操作
5.1.2 结束及暂停
5.1.3 看门狗
5.1.4 跳转
5.1.5 子程序指令
5.1.6 程序循环
5.1.7 顺序控制继电器
5.1.8 与 ENO指令
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.1 空操作
NOP,空操作指令 。 使能输入有效时, 执行空操作指
令 。 空操作指令不影响用户程序的执行, 操作数 N是标
号, 是一个 0~255的常数 。
指令格式,NOP N
例,NOP 30
程序如下图 5.1所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入
NOP 30 // 空操作指令
// 标号为 30
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.2 结束及暂停
1,结束指令
结束指令有两条,END和 MEND。两条指令在
梯形图中以线圈形式编程。
END，条件结束指令。使能输入有效时，终
止用户主程序。
MEND无条件结束指令 。 无条件终止用户程序
的执行, 返回主程序的第一条指令 。
用 Micro/Win32编程时, 编程人员不需手工输
入 MEND指令, 而是由软件自动加在主程序结
尾 。 指令格式,END （ 无操作数 ）
第 1章 工厂电气控制初步
2,暂停指令
STOP,暂停指令 。 使能输入有效时, 该
指令使主机 CPU的工作方式由 RUN切换
到 STOP方式, 从而立即终止用户程序的
执行 。
STOP指令在梯形图中以线圈形式编程 。
指令不含操作数 。 指令的执行不考虑对特
殊标志寄存器位和能流的影响 。
指令格式,STOP （ 无操作数 ）
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.3 看门狗
WDR,看门狗复位指令 。 当使能输入有效时,
执行 WDR指令, 每执行一次, 看门狗定时器就
被复位一次 。 用本指令可用以延长扫描周期, 从
而可以有效避免看门狗超时错误 。
指令格式,WDR （ 无操作数 ）
程序实例：指令 STOP,END,WDR的应用如图
5.2所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 5, 0 // 检查 I / O 错误
O S M 4, 3 // 运行时刻检查编程
O I 0, 3 // 外部切换开关
S T O P // 条件满足，由 R U N
// 切换到 S T O P 方式
//
//
LD I 0, 5 // 外部停止控制
E N D // 停止程序执行
//
//
LD M 0, 4 // 用触点重新触发
W D R // 看门狗定时器
A I 0, 2 //?图 5.2 停止、结束、看门狗指令
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.4 跳转
1,跳转指令
与跳转相关的指令有下面两条,
（ 1） 跳转指令
JMP,跳转指令 。 使能输入有效时, 使程序流程跳到
同一程序中的指定标号 n处执行 。 执行跳转指令时, 逻
辑堆栈的栈顶值总是 1。
（ 2） 标号指令
LBL,标号指令 。 标记程序段, 作为跳转指令执行时跳
转到的目的位置 。 操作数 n为 0~255的字型数据 。
第 1章 工厂电气控制初步
程序实例,
如右图 5.3所示 。 用增减计数器进行计数,
如果当前值小于 500,则程序按原顺序执
行, 若当前值超过 500,则跳转到从标号
10开始的程序执行 。
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第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 增计数输入端
LD I 0, 1 // 减计数输入端
LD I 0, 2 // 复位输入端
C T U D C 3 0,V W 1 0 0 // 增减计数
// 设定脉冲数
// 存于 V W 1 0 0
L D I > = C 3 0,+ 5 0 0 // 判断计数器
// 当前值是否
// 大于 500
J M P 10 // 条件满足，跳转
// 到标号 10 开始
// 的程序段
L B L 10 // 标志程序段
LD I 0, 3 //
S Q 1, 0,3 // 把从 Q 1, 0 开始的
//3 个输出点置 1
?
图
5.
3
程
序
跳
转
实
例
第 1章 工厂电气控制初步
5.1.5 子程序指令
1,建立子程序
2,子程序调用
3,带参数的子程序调用
第 1章 工厂电气控制初步
1,建立子程序
可用编程软件 Edit菜单中的 Insert选项, 选择
Subroutine,以建立或插入一个新的子程序, 同
时在指令树窗口可以看到新建的子程序图标, 默
认的程序名是 SBR_n,编号 n从 0开始按递增顺序
生成, 可以在图标上直接更改子程序的程序名 。
在指令树窗口双击子程序的图标就可对它进行编
辑 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,子程序调用
（ 1） 子程序调用和返回指令
? 子程序调用
?子程序条件返回
（ 2）注意事项
（ 3）应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
图 5.4所示的程序实现用外部控制条件分别调用
两个子程序 。
LD I 0, 0 // 使能输入
C A L L S2 // 调用子程序 S2
//
LD I 0, 0 // 使能输入
C A L L S B R _ 1 // 调用子程序
/ / S B R _ 1
?图 5.4 子程序调用举例
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）子程序参数
?变量名
?变量类型
?数据类型
（ 2）参数子程序调用的规则
（ 3）变量表使用
（ 4）程序实例
3,带参数的子程序调用
第 1章 工厂电气控制初步
以上面指令为例, 局部变量表分配如表 5.1所示,
程序段如图 5.5所示 。
?表 5.1 局部变量表例
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 装入常开触点
C A L L S B R _ 0,I 0, 2,V B 2 0,V D 3 0 / /
// 调用子程序 S B R _ 0
// 含有 3 个参数,
// 分别为布尔、字节
// 和双字型
?图 5.5 带参数的子程序调用
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.6 程序循环
1,循环开始
2,循环结束
3,程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
LD M 0, 0 // 使能输入
F O R V W 1 0,+ 1,+ 2 0 // 循环开始
// 与第 2 个 N E X T
// 之间为一级循环体
LD M 0, 1 // 使能输入
F O R V W 2 0,+ 1,+ 5 // 循环开始
// 与第 1 个 N E X T
// 之间为二级循环体
?图 5.6 程序循环 (1)
第 1章 工厂电气控制初步
返回本节
LD I 0, 0 // 使能输入
C A L L S B R _ 0 // 调用子程序 0
// 本梯级为二级
// 循环体的功能段
N E X T // 循环结束指令
LD S M 0, 0 // 使能输入
I N C W V W 1 0 0 // 字增指令
// 每执行一次一级
// 循环体,V W 1 0 0
// 的 值增 1
N E X T // 循环结束指令
?图 5.6 程序循环 (2)
第 1章 工厂电气控制初步
5.1.7 顺序控制继电器
1,顺序继电器指令
（ 1） 定义顺序段 （ 2） 段开始
（ 3） 段结束 （ 4） 段转移
2,注意事项
3,顺序结构
4,程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
本例是用顺序
继电器实现的
顺序控制中的
一个步的程序
段, 这一步实
现的功能是使
两个电机 M1和
M2起动运行 20
秒后停止, 切
换到下一步 。
程序如图 5.7所
示 。
L S C R S 0, 5 // 由 S 0, 5 控制的
// 顺序步的开始
//
LD S M 0, 0 // 装入常开触点
S Q 1, 2,2 // 将 Q 1, 2 和 Q 1, 3
// 置 1
T O N T 5 0,+ 2 0 0 // 通电延时
// 本步的持续时间
// 为 2 0 s
LD T 5 0 // 延时时间到
// 作为切换条件
S C R T S 0, 6 // 步转移
// 切换到下一步
// 同时关本步
//
S C R E // 本 步 结束标志
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.8 与 ENO指令
AENO，与 ENO指令。 ENO是梯形图和功能框图
编程时指令盒的布尔能流输出端。如果指令盒的
能流输入有效，同时执行没有错误,ENO就置位，
将能流向下传递。当用梯形图编程时，且指令盒
后串联一个指令盒或线圈，语句表语言中用
AENO指令描述。
指令格式,AENO（ 无操作数 ）
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 使能输入
+I V W 2 0 0,V W 2 0 4 // 整数加法指令,V W 2 0 0 + V W 2 0 4 = V W 2 0 4
A E N O // 与 E N O 指令，判断整数加法指令执行是否出错
A T C H I N T _ 0,1 0 // 如果加法指令执行正确，则调用中断程序 I N T _ 0
// 中断事件号为 10
?图 5.8 与 ENO指令
?AENO指令只能在语句表中使用，将栈顶值和
ENO位的逻辑与运算，运算结果保存到栈顶。程
序如图 5.8所示。
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2 特殊指令
5.2.1 时钟指令
5.2.2 中断
5.2.3 通信
5.2.4 高速计数
5.2.5 高速脉冲输出
5.2.6 PID回路指令
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.1 时钟指令
1,读实时时钟
TODR，读实时时钟指令。当使能输入有效时，
系统读当前时间和日期，并把它装入一个 8字节
的缓冲区。
2,写实时时钟
TODW，写实时时钟指令。用来设定实时时钟。
当使能输入有效时，系统将包含当前时间和日期，
一个 8字节的缓冲区将装入时钟。
第 1章 工厂电气控制初步
时钟缓冲区的格式如表 5.2所示。
?表 5.2 时钟缓冲区
第 1章 工厂电气控制初步
程序实例
控制要求,
编写一段程序, 可实现读, 写实时时钟, 并以 BCD码显示分钟 。 时
钟缓冲区从 VB100开始 。
程序中的子程序 SBR_0为写时钟子程序, 将当前时间写入从 VB100
开始的 8字节时间缓冲区, 时间设置如下表 5.3所示 。 程序实现：读
写时钟程序如图 5.9所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 4 // 装入触点
EU // 上跳沿触发
C A L L S B R _ 0 // 调用子程序
// 子程序 S B R _ 0
// 作用为写时钟
LD S M 0, 0 // 运行有效
T O D R V B 1 0 0 // 从 V B 1 0 0
// 读时钟值
//
//
M O V B V B 1 0 4,Q B 0 // 传送指令
// 将分钟值
// 从 Q B 0 输出
?图 5.9 读写时钟
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.2 中断
1,中断源
（ 1） 中断源及种类
中断源, 即中断事件发出中断请求的来源 。 S7-
200可编程序控制器具有最多可达 34个中断源,
每个中断源都分配一个编号用以识别, 称为中断
事件号 。 这些中断源大致分为三大类：通信中断,
输入输出中断和时基中断 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）中断优先级
中断优先级由高到低依次是：通信中断, 输入输
出中断, 时基中断 。 每种中断中的不同中断事件
又有不同的优先权 。
主机中的所有中断事件及优先级如表 5.4所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
?表 5.4 中断事件及优先级
第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
2,中断调用
即调用中断程序, 使系统对特殊的内部或外部
事件作出响应 。 系统响应中断时自动保存逻辑
堆栈, 累加器和某些特殊标志存储器位, 即保
护现场 。 中断处理完成时, 又自动恢复这些单
元原来的状态, 即恢复现场 。
（ 1） 中断调用指令
（ 2） 注意事项
（ 3） 程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 程序实例
控制要求,
程序实现的功能是调
用 I0.1输入点的上升
沿中断, 若发现 I/O
错误, 则禁止本中断,
用外部条件可以禁止
全局中断 。
程序实现：本程序如
图 5.10所示 。
LD I 0, 4 // 使能输入
A T C H I N T _ 1,2 // 中断调用
// 中断程序
// 为 I N T _ 1
// 事件号为 2
E N I // 全局开中断
//
LD S M 5, 0 // 检查 I / O 错
D T C H 2 // 若 I / O 有错
// 断开本中
// 断连接
LD I 0, 5 // 外部条件
D I S I // 全局中断
// 禁止
?图 5.10 中断调用程序
第 1章 工厂电气控制初步
3,中断程序
（ 1） 构成
中断程序必须由三部分构成：中断程序标号,
中断程序指令和无条件返回指令 。
（ 2） 要求
（ 3） 编制方法
（ 4） 注意事项
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.3 通信
通信指令包括,
XMT,自由口发送指令
RCV,自由口接收指令
NETR,网络读指令
NETW,网络写指令
GPA,获取口地址指令
第 1章 工厂电气控制初步
5.2.4 高速计数
1,高速计数器介绍
2,高速计数指令
3,高速计数器的使用方法
4,应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,高速计数器介绍
（ 1） 数量及编号
（ 2）中断事件类型
（ 3）工作模式及输入点
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 数量及编号
高速计数器在程序中使用时的地址编号用 HCn来表示 （ 在非程序
中有时用 HSCn）, HC表编程元件名称为高速计数器, n为编号 。
HCn除了表示高速计数器的编号之外, 还代表两方面的含义：高
速计数器位和高速计数器当前值 。 编程时, 从所用的指令可以看
出是位还是当前值 。
不同型号的 PLC主机, 高速计数器的数量对应如表 5.7所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 中断事件类型
高速计数器的计数和动作可采用中断方式进行控制, 与 CPU的扫
描周期关系不大, 各种型号的 PLC可用的高速计数器的中断事件
大致分为 3类：当前值等于预设值中断, 输入方向改变中断和外部
复位中断 。 所有高速计数器都支持当前值等于预设值中断 。
每个高速计数器的 3种中断的优先级由高到低, 不同高速计数器之
间的优先级又按编号顺序由高到低 。 具体对应关系如表 5.8所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 工作模式及输入点
工作模式
输入端连接
高速计数器的工作模式共有 12种 。
以模式 4为例, 时序如图 5.11所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
A B C D E F G H I
时钟
方向
当前值
0
1
2
3
4
5
6
5
4
?图 5.11 模式 4操作时序
第 1章 工厂电气控制初步
?选用某个高速计数器在某种工作模式下工作，
高速计数器的输入端不是任意选择，必须按系
统指定的输入点。如表 5.9所示。
第 1章 工厂电气控制初步
2,高速计数指令
高速计数器指令有两条,HDEF和
HSC。
（ 1） HDEF指令
HDEF,定义高速计数器指令 。 使能
输入有效时, 为指定的高速计数器分
配一种工作模式, 即用来建立高速计
数器与工作模式之间的联系 。 梯形图
指令盒中有两个数据输入端,HSC，
高速计数器编号, 为 0~5的常数, 字
节型； MODE,工作模式, 为 0~11
的常数, 字节型 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） HSC指令
HSC,高速计数器指令 。 使能输
入有效时, 根据高速计数器特殊
存储器位的状态, 并按照 HDEF
指令指定的工作模式, 设置高速
计数器并控制其工作 。 梯形图指
令盒数据输入端 N：高速计数器
编号, 为 0~5的常数, 字型 。
第 1章 工厂电气控制初步
每个高速计数器都有固定的特殊功能存储器与
之相配合, 完成高速计数功能 。 具体对应关系
如表 5.11所示 。
3,高速计数器的使用方法
第 1章 工厂电气控制初步
每个高速计数器都有一个状态字节, 程序运行
时根据运行状况自动使某些位置位, 可以通过
程序来读相关位的状态, 用以作为判断条件实
现相应的操作 。 状态字节中各状态位的功能如
表 5.12所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）选择计数器及工作模式
（ 2）设置控制字节
（ 3）执行 HDEF指令
（ 4）设定当前值和预设值
（ 5）设置中断事件并全局开中断
（ 6）执行 HSC指令
使用高速计数器时，要按以下步骤进行,
第 1章 工厂电气控制初步
?表 5.13 控制位含义
第 1章 工厂电气控制初步
4,应用实例
要对一高速事件精确控制, 通过对脉冲信号进行增计数,
计数当前值达到 24产生中断, 重新从 0计数, 对中断次
数进行累计 。 计数方向用一个外部信号控制, 并能实现
外部复位 。 所用的主机型号为 CPU221。
设计步骤,
①选择高速计数器 HSC0，并确定工作方式 4。②令
SM37=16#F8 ③ 执行 HDEF指令，输入端 HSC为 0，
MODE为 4。④装入当前值，令 SMD38=0。⑤装入设定
值，令 SMD42=24。⑥执行中断连接 ATCH指令，输入
端 INT为 INT0,EVNT为 10。
第 1章 工厂电气控制初步
主程序, 初始化子程序和中断程序分别如图
5.12,图 5.13和图 5.14所示 。
LD S M 0, 1 // 初次扫描脉冲
C A L L S B R _ 1 // 调用初始化
// 子程序 S B R _ 1
//
?图 5.12 主程序
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 1 6 # F 8,S M B 3 7 //
// 设置控制字节
//
//
//
H D E F 0,4 // 定义高速
// 计数器
// 选用 H S C 0
// 工作模式 4
M O V D + 0,S M D 3 8 //
// 当前值清 0
//
M O V D + 2 4,S M D 4 2 //
// 将预设值 24
// 入装 S M D 4 2
//
A T C H I N T _ 0,1 0 //
// 中断连接指令
// 中断程序为
/ / I N T _ 0
// 事件号为 10
E N I // 开全局中断
//
H S C 0 // 编程计数
// 器 H S C 0
// 使设置生效
?图 5.13 初始化子程序
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 0 // 运行
// 脉冲
I N C D V D 1 0 0 //
// 双字增指令
// 对中断次数
// 进行累计
// 存于 V D 1 0 0
M O V D + 0,S M D 3 8 //
// 将 H S C 0 当
// 前值清 0
//
M O V B 1 6 # C 8,S M B 3 7
// 重设控制字
// 节 S M B 3 7
// 不重装设
// 定值
H S C 0 // 编程 H S C 0
// 使设置重新
// 生效
?图 5.14 中断程序
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.5 高速脉冲输出
1,高速脉冲输出介绍
（ 1）高速脉冲输出的形式
（ 2）输出端子的确定
（ 3）相关寄存器
（ 4）脉冲输出指令
第 1章 工厂电气控制初步
每个高速脉冲发生器对应一定数量特殊标志寄存器, 这
些寄存器包括控制字节寄存器, 状态字节寄存器和参数
数值寄存器, 用以控制高速脉冲的输出形式, 反映输出
状态和参数值 。 各寄存器分配如表 5.14所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
l 状态字节
每个高速脉冲输出都有一个状态字节, 程序运行时根据
运行状况自动使某些位置位, 可以通过程序来读相关位
的状态, 用以作为判断条件实现相应的操作 。 状态字节
中各状态位的功能如表 5.15所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
控制字节
每个高速脉冲输出都对应一个控制字节, 通过对控制字
节中指定位的编程, 可以根据操作要求设置字节中各控
制位, 如脉冲输出允许, PTO/PWM模式选择, 单段 /
多段选择, 更新方式, 时间基准, 允许更新等 。 控制字
节中各控制位的功能如表 5.16所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,高速脉冲串输出 PTO
（ 1） 周期和脉冲数
（ 2） PTO的种类
（ 3） 中断事件类型
（ 4） PTO的使用
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）周期和脉冲数
周期：单位可以是微秒 μs或毫秒 ms；为 16位无符
号数据, 周期变化范围是 50~65535μs 或
2~65535ms,通常应设定周期值为偶数, 若设置
为奇数, 则会引起输出波形占空比的轻微失真 。
如果编程时设定周期单位小于 2,系统默认按 2进
行设置 。
脉冲数：用双字长无符号数表示, 脉冲数取值范
围是 1~4294967295之间 。 如果编程时指定脉冲数
为 0,则系统默认脉冲数为 1个 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） PTO的种类
PTO方式中, 如果要输出多个脉冲串, 允许脉冲
串进行排队, 形成管线, 当前输出的脉冲串完成
之后, 立即输出新脉冲串, 这保证了脉冲串顺序
输出的连续性 。
?单段管线
?多段管线
第 1章 工厂电气控制初步
包络表由包络段数和各段构成 。 每段长度为 8个
字节, 包括：脉冲周期值 （ 16位 ）, 周期增量
值 （ 16位 ） 和脉冲计数值 （ 32位 ） 。 以包络 3段
的包络表为例, 包络表的结构如表 5.17所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）中断事件类型
高速脉冲串输出可以采用中断方式进行控制, 各
种型号的 PLC可用的高速脉冲串输出的中断事件
有两个, 如表 5.18所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4） PTO的使用
使用高速脉冲串输出时, 要按以下步骤进行,
? 确定脉冲发生器及工作模式
? 设置控制字节
? 写入周期值、周期增量值和脉冲数
?装入包络的首地址
?设置中断事件并全局开中断
?执行 PLS指令
第 1章 工厂电气控制初步
3,应用实例
（ 1） 控制要求
步进电机转动过程中, 要从 A点加速到 B点
后恒速运行, 又从 C点开始减速到 D点, 完
成这一过程时用指示灯显示 。 电机的转动
受脉冲控制, A点和 D点的脉冲频率为 2kHz，
B点和 C点的频率为 10kHz,加速过程的脉
冲数为 400个, 恒速转动的脉冲数为 4000个,
减速过程脉冲数为 200个 。
工作过程如图 5.15所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
频率 （ K H z )
10
2
时间
A
B C
D
?图 5.15 步进电机工作过程
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 分析
?确定脉冲发生器及工作模式
?设置控制字节
?写入周期值、周期增量值和脉冲数
?装入包络表首地址
?中断调用
?执行 PLS指令
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 程序实现
本控制系统主程序如下图 5.16所示 。 初始化子程序
SBR_1如图 5.17所示 。 包络表子程序如图 5.18所示 。 中
断程序如图 5.19所示 。
LD S M 0, 1 // 初次扫描
R Q 0, 0,1 // 复位高速
// 脉冲，使初值
// 为低电位
C A L L S B R _ 1 // 调用初始
// 化子程序 S B R _ 1
?图 5.16 主程序
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 1 6 # A 0,S M B 6 7 //
// 设置控制字节
// 多段 P T O
// 增量单位 ms
// 允许 P T O
M O V W + 4 0 0,S M W 1 6 8 //
// 装入包络表
// 的首地址
C A L L S B R _ 0 // 调用子程
// 建立包络表
// 子程序 S B R _ 0
A T C H I N T _ 0,1 9 //
// 中断连接
// 事件号 19
//
E N I // 开全局中断
//
P L S 0 // 启动 P T O 脉冲
// 由 Q 0, 0 输出
//
?图 5.17 初始化子程序 SBR_1
第 1章 工厂电气控制初步
M O V W + 1 0 0,V W 4 0 9 //
// 第 2 段周期初
// 值为 1 00 ms
//
//
M O V W 0,V W 4 1 1 //
// 第 2 段周期
// 增量为 0
M O V D + 4 0 0 0,V D 4 1 3 //
// 第 2 段脉冲数
// 为 4 0 00 个
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 3,V B 4 0 0 //
// 定义开始字节
// 为 V B 4 0 0
// 装入段数 3
M O V W + 5 0 0,V W 4 0 1 //
// 第 1 段周期初
// 值为 5 0 0 ms
//
//
M O V W － 1,V W 4 0 3 //
// 第 1 段周期
// 增量为－ 1
M O V D + 4 0 0,V D 4 0 5 //
// 第 1 段脉冲数
// 为 4 0 0 个
?
图
5.
18
包
络
表
子
程
序SB
R_
0
（
1
）
第 1章 工厂电气控制初步
M O V W + 1 0 0,V W 4 1 7 //
// 第 3 段周期初
// 值为 1 00 ms
//
//
M O V W + 2,V W 4 1 9 //
// 第 3 段周期
// 增量为 + 2 m s
M O V D + 2 0 0,V D 4 2 1 / /
// 第 3 段脉冲数
// 为 2 00 个
?图 5.18 包络表子程序 SBR_0（ 2）
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
= Q 0, 6 // 脉冲串全部输出
// 完成后将 Q 0, 6 置 1
?图 5.19 中断程序
第 1章 工厂电气控制初步
4,宽度可调脉冲输出 PWM
（ 1）周期和脉冲宽度
（ 2）更新方式
（ 3） PWM的使用
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.6 PID回路指令
1,PID算法
2,PID指令
3,应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,PID算法
1,PID算法
如果一个 PID回路的输出 M(t)是时间的函数, 则可以看作
是比例项, 积分项和微分项三部分之和 。 即,
?用数字计算机处理这样的控制算式，连续的算式必须周
期采样进行离散化，同时各信号也要离散化，公式如下,
?MPn=Kc*(SPn-PVn)+Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+MX+Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)
第 1章 工厂电气控制初步
回路表初始化
程序实例,
如果 Kc为 0.4，
Ts 为 0.2 秒,
Ti为 30分钟,
Td 为 15 分钟,
则可以建立一
个子程序
SBR0 用来对
回路表进行初
始化 。 程序如
图 5.20所示 。
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V R 0, 5,V D 2 0 4 //
// 开始位置
// 为 V D 2 0 0
// 在 V D 2 0 4 装
// 入设定值
M O V R 0, 4,V D 2 1 2 //
// 装入回路增益
// 值为 0, 4
//
//
M O V R 0, 2,V D 2 1 6 //
// 装入采样时间
// 为 0, 2 秒
M O V R 3 0, 0,V D 2 2 0 //
// 装入积分时间
// 为 30 分钟
//
M O V R 1 5, 0,V D 2 2 4 //
// 装入微分时间
// 为 15 分钟
?图 5.20 回路表初始化子程序 SBR0
第 1章 工厂电气控制初步
PID,PID回路指令 。 使能输入有效时, 该
指令利用回路表中的输入信息和组态信息,
进行 PID运算 。 梯形图的指令盒中有 2个数
据输入端,TBL,回路表的起始地址, 是
由 VB指定的字节型数据； LOOP,回路号,
是 0~7的常数 。
指令影响的特殊标志存储器位,SM1.1（ 溢
出 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1
（ 溢出 ） ； SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间
接寻址 ） 。
指令格式,PID TBL,LOOP
2,PID指令
第 1章 工厂电气控制初步
3,应用实例
（ 1） 控制要求
有一水箱有一条进水管和一条出水管, 进水管的水流量随时间不
断变化, 要求控制出水管阀门的开度, 使水箱内的液位始终保持
在水满时液位的一半 。 系统使用比例积分微分控制, 假设采用下
列控制参数值,Kc为 0.4,Ts为 0.2秒, Ti为 30分钟, Td为 15分钟 。
（ 2） 分析
本系统标准化时可采用单极性方案, 系统的输入来自液位计的液
位测量采样；设定值是液位的 50%,输出是单极性模拟量用以控
制阀门的开度, 可以在 0%~100%之间变化 。
（ 3） 程序实现
本程序的主程序如图 5.21所示, 回路表初始化子程序 SBR0如图
5.22所示, 中断程序 INT0如图 5.23所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 1 // 初次扫描
C A L L S B R _ 0 // 调用建立
// 回路表子程序
C A L L S B R _ 1 // 调用初始
// 化子程序
?图 5.21 主程序
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 2 0 0,S M B 3 4 //
// 设置定时
// 中断 0 发生的
// 时间间隔为
// 2 0 0 m s
A T C H I N T _ 0,1 0 //
// 中断连接
// 事件为定时
// 中断 0
E N I // 开全局中断
?
图
5.
22
初
始
化
子
程
序SB
R
1
第 1章 工厂电气控制初步
?
图
5.
23
中
断
子
程
序INT
0
（
1
）
第 1章 工厂电气控制初步
?图 5.23 中断子程序 INT0（ 2）
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第 1章 工厂电气控制初步
第 6章 编程软件
6.1 编程软件安装
6.2 功能
6.3 编程
6.4 调试及运行监控
第 1章 工厂电气控制初步
本章主要内容,
– 编程软件的简介及安装
– 编程软件的功能
– 如何用编程软件进行编程
– 用编程软件进行调试和运行监控
本章重点是掌握用编程软件进行 PLC
的程序编辑 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1 编程软件安装
6.1.1 系统要求
6.1.2 软件安装
6.1.3 硬件连接
6.1.4 参数设置
6.1.5 在线联系
6.1.6 设置修改 PLC通信参数
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.1 系统要求
操作系统,Windows 95, Windows 98,
Windows ME或 Windows 2000
计算机,IBM 486以上兼容机, 内存 8MB以上,
VGA 显示器, 至少 50MB 以 上 硬 盘 空 间,
Windows 支持的鼠标 。
通信电缆,PC/PPI电缆 （ 或使用一个通信处理器
卡 ）, 用来将计算机与 PLC连接 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.2 软件安装
STEP 7-Micro/WIN 32编程软件在一张光盘上, 用户可
按以下步骤安装,
①将光盘插入光盘驱动器。
②系统自动进入安装向导，或单击“开始”按钮启动
Windows 菜单。
③单击“运行”菜单。
④按照安装向导完成软件的安装。
⑤在安装结束时，会出现是否重新起动计算机选项 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.3 硬件连接
可以用 PC/PPI电缆建立个人计算机与 PLC之间的通信 。
这是单主机与个人计算机的连接, 不需要其他硬件, 如
调制解调器和编程设备等 。
典型的单主机连接及 CPU组态如下图 6.1所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.4 参数设置
安装完软件并且设置连接好硬件之后, 可以按下面的步
骤核实默认的参数,
（ 1） 在 STEP 7-Micro/WIN 32运行时单击通信图标, 或
从菜单中选择 View中选择选项 Communications,则会出
现一个通信对话框 。
（ 2） 在对话框中双击 PC/PPI电缆的图标, 将出现 PG/PC
接口的对话框, 可参见第 7章的图 7.14。
（ 3） 单击 Properties按钮, 将出现接口属性对话框, 如
图 8.16所示 。 检查各参数的属性是否正确, 其中通信波特
率默认值为 9600波特 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.5 在线联系
前几步如果都顺利完成, 则可以建立与 SIMATIC S7-200
CPU的在线联系, 步骤如下,
（ 1） 在 STEP 7-Micro/WIN 32下, 单击通信图标, 或从
菜单中选择 View中选择选项 Communications,则会出现
一个通信建立结果对话框, 显示是否连接了 CPU主机 。
（ 2） 双击通信建立对话框中的刷新图标, STEP 7-
Micro/WIN 32将检查所连接的所有 S7-200 CPU站, 并为
每个站建立一个 CPU图标 。
（ 3） 双击要进行通信的站, 在通信建立对话框中可以显
示所选站的通信参数 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.6 设置修改 PLC通信参数
如果建立了计算机和 PLC的在线联系, 就可利用软件检
查, 设置和修改 PLC的通信参数 。 步骤如下,
（ 1） 单击引导条中的系统块图标, 或从主菜单中选择
View菜单中的 System Block选项, 将出现系统块对话框 。
（ 2） 单击 Port（ s） 选项卡 。 检查各参数, 认为无误单击
OK确认 。 如果需要修改某些参数, 可以先进行有关的修
改, 然后单击 Apply按钮, 再单击 OK确认后退出 。
（ 3） 单击工具条中的下装图标, 即可把修改后的参数下
装到 PLC主机 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2 功能
6.2.1 基本功能
6.2.2 外观
6.2.3 各部分功能
6.2.4 系统组态
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.1 基本功能
程序编辑中的语法检查功能可以提前避免一些语
法和数据类型方面的错误 。 梯形图和语句表的错
误检查结果如下图 6.2所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
软件功能的实现可以在联机工作方式 （ 在线
方式 ） 下进行, 部分功能的实现也可以在离
线工作方式下进行 。
联机方式：有编程软件的计算机或编程器与
PLC连接, 此时允许两者之间作直接的通信 。
有关联机的方法可参见本章第 1节 。
离线方式：有编程软件的计算机或编程器与
PLC断开连接, 此时能完成大部分基本功能 。
如编程, 编译和调试程序, 系统组态等 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.2 外观
启动 STEP 7-Micro/WIN 32编程软件, 其主界面
外观如图 6.3所示 。
界面一般可分以下几个区：菜单条 （ 包含 8个主
菜单项 ）, 工具条 （ 快捷按钮 ）, 导引条 （ 快捷
操作窗口 ）, 指令树 （ 快捷操作窗口 ）, 输出窗
口和用户窗口 （ 可同时或分别打开图中的 5个用
户窗口 ） 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.3 编程软件外观
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.3 各部分功能
1,菜单条
2,工具条
3,导引条
4,指令树
5,交叉索引
6,数据块
7,状态图表
8,符号表
9,输出窗口
10,状态条
11,编程器
12,局部变量表
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.4 系统组态
1,数字量输入滤波
2,模拟量输入滤波
3,设置脉冲捕捉
4,输出表配置
第 1章 工厂电气控制初步
1,数字量输入滤波
图 6.4 设置数字输入滤波
第 1章 工厂电气控制初步
2,模拟量输入滤波
图 6.5 设置模拟输入滤波
第 1章 工厂电气控制初步
3,设置脉冲捕捉
设置脉冲捕捉功能的方法：
首先正确设置输入滤波器
的时间, 使之不能将脉冲
滤掉 。 然后在 System Block
选项卡中选择 Pulse Catch
Bit选项进行对输入要求脉
冲捕捉的数字量输入点进
行选择, 如图 6.6所示 。 系
统默认为所有点都不用脉
冲捕捉 。 图 6.6 设置脉冲捕捉
第 1章 工厂电气控制初步
4,输出表配置
图 6.7 设置输出表（复制）
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第 1章 工厂电气控制初步
6.3 编程
6.3.1 程序来源
6.3.2 编辑程序
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第 1章 工厂电气控制初步
6.3.1 程序来源
程序文件来源有 3个：打开, 上
装和新建 。
1,打开
打开一个磁盘中已有的程序文
件, 可用菜单 File|Open,在弹
出的对话框中选择打开的程序
文件；也可用工具条中的 Open
按钮来完成 。 图 6.8为一个打开
的在指令树窗口中的程序结构 。
图 6.8 打开的程序结构
第 1章 工厂电气控制初步
2,上装
在已经与 PLC建立通信的前提下, 如果要上装一个 PLC
存储器中的程序文件, 可用菜单 File|Upload,也可用工
具条中的 Upload按钮来完成 。
3,新建
建立一个程序文件, 可用菜单 File|New,在主窗口将显示
新建的程序文件主程序区；也可用工具条中的 New按钮
来完成 。 图 6.9所示为一个新建程序文件的指令树, 系统
默认初始设置如下 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.9 新建程序的结构
第 1章 工厂电气控制初步
用户可以根据实际编程需要作以下操作,
（ 1）确定主机型号
（ 2）程序更名
（ 3）添加一个子程序
（ 4）添加一个中断程序
（ 5）编辑程序
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第 1章 工厂电气控制初步
6.3.2 编辑程序
1,输入编程元件
2,复杂结构
3,插入和删除
4,块操作
5,符号表
6,局部变量表
7,注释
8,语言转换
9,编译
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.10 程序例
第 1章 工厂电气控制初步
1,输入编程元件
方法 1,
用指令树窗口中的 Instructions所列的一系列指令, 双击
要输入的指令, 再根据指令的类别将指令分编排在若干
子目录中, 如图 6.10所示 。
方法 2,
用工具条上的一组编程按钮, 单击触点, 线圈或指令盒
按钮, 从弹出的窗口中从下拉菜单所列出的指令中选择
要输入的指令单击即可 。 按钮和弹出的窗口下拉菜单如
图 6.11和图 6.12所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
下行线 左行线 输入触点 输入指令盒
上行线 右行线 输入线圈
图 6.11 编程按钮 图 6.12 下拉菜单
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.13 顺序输入元件
第 1章 工厂电气控制初步
2,复杂结构
用工具条中的指令按钮可编辑复杂结构的梯形图,
本例中的实现如图 6.14所示 。 单击图中第一行下
方的编程区域, 则在本行下一行的开始处显示小
图标, 然后输入触点新生成一行 。 输入完成后如
图 6.15所示, 将光标移到要合并的触点处, 单击
上行线按钮即可 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.14 新生成行
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.15 向上合并
第 1章 工厂电气控制初步
3,插入和删除
行
列
向下分支
梯级
中断程序
子程序
图 6.16 插入删除
第 1章 工厂电气控制初步
4,块操作
利用块操作对程序大面积删除, 移动, 复制操作
十分方便 。 块操作包括块选择, 块剪切, 块删除,
块复制和块粘贴 。 这些操作非常简单, 与一般字
处理软件中的相应操作方法完全相同 。
第 1章 工厂电气控制初步
5,符号表
图 6.17 用符号表编程
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.18 符号表
第 1章 工厂电气控制初步
6,局部变量表
图 6.19 局部变量表的使用
第 1章 工厂电气控制初步
7,注释
梯形图编辑器中的 Network n标志每个梯级，
同时又是标题栏，可在此为本梯级加标题或
必要的注释说明，使程序清晰易读。方法：
双击 Network n区域，弹出图 6.20所示的对话
框，此时可以在 Title文本框键入标题，在
Comment文本框键入注释。
第 1章 工厂电气控制初步
8,语言转换
软件可实现三种编程语言 （ 编辑器 ） 之间的任意
切换 。 方法：选择菜单 View项, 然后单击 STL、
LAD或 FBD便可进入对应的编程环境 。
第 1章 工厂电气控制初步
9,编译
程序编辑完成, 可用菜单 PLC|Compile进行离线
编译 。 编译结束, 在输出窗口显示编译结果信息 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.20 标题和注释对话框
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4 调试及运行监控
6.4.1 选择扫描次数
6.4.2 状态图表监控
6.4.3 运行模式下编辑
6.4.4 程序监视
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.1 选择扫描次数
1,多次扫描
方法：将 PLC置于 STOP模式 。
使用菜单命令 Debug|Multiple Scans来指定执行
的扫描次数, 然后单击 OK按钮进行监视 。 如图
6.21所示 。
2,初次扫描
将 PLC 置于 STOP 模式 。 然后 使用菜单命 令
Debug|First Scan进行 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.21 执行多次扫描
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.2 状态图表监控
1,使用状态图表
图 6.22 状态图标监视
第 1章 工厂电气控制初步
2,强制指定值
（ 1）强制范围
（ 2）强制一个值
（ 3）读所有强制操作
（ 4）解除一个强制操作
（ 5）解除所有强制操作
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.3 运行模式下编辑
操作步骤
（ 1） 选择菜单 Debug|Program Edit in RUN
（ 2） 屏幕弹出警告信息
（ 3） 在运行模式进行下载
（ 4） 退出运行模式编辑
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.4 程序监视
1,梯形图监视
2,功能块图监视
3,语句表监视
第 1章 工厂电气控制初步
1,梯形图监视
图 6.23 梯形图监视
第 1章 工厂电气控制初步
2,功能块图监视
图 6.24 功能块图监视
第 1章 工厂电气控制初步
3,语句表监视
图 6.25 语句表监视
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第 1章 工厂电气控制初步
第 7章 应用设计
7.1 系统设计
7.2 程序设计
7.3 设计实例
第 1章 工厂电气控制初步
本章主要内容,
– 应用设计的基本知识
– 系统设计, 包括系统设计的步骤和几种常用
的设计方法
– 程序设计, 比较详细地介绍在程序设计时功
能流程图的使用
– 应用实例
本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用,
重点是掌握程序设计方法中的功能流程图法 。
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第 1章 工厂电气控制初步
7.1 系统设计
7.1.1 系统设计的原则
7.1.2 系统设计的步骤
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第 1章 工厂电气控制初步
7.1.1 系统设计的原则
在可编程序控制器控制系统的设计中, 应该最大
限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要
求, 在满足控制要求的前提下, 力求 PLC控制系
统简单, 经济, 安全, 可靠, 操作和维修方便,
而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本 。
设计一个 PLC控制系统有多种途径：可以在原有
的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编
程序控制器的控制系统。
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第 1章 工厂电气控制初步
7.1.2 系统设计的步骤
1,熟悉被控对象
2,制定控制方案
3,详细描述控制对象
4,详细描述操作员站
5,配置可编程序控制器
6,程序设计
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第 1章 工厂电气控制初步
7.2 程序设计
7.2.1 功能流程图概述
7.2.2 由功能流程图到程序
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第 1章 工厂电气控制初步
程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模
拟运行及调试程序等。
程序设计的方法是指用什么方法和编程语言来编
写用户程序 。
程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有
成熟的继电接触控制系统，则可由电气控制电路
图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。
本节主要介绍功能流程图法。
第 1章 工厂电气控制初步
7.2.1 功能流程图概述
功能流程图, 简称功能图, 又叫状态流程图或状
态转移图 。 它是专用于工业顺序控制程序设计的
一种功能说明性语言, 能完整地描述控制系统的
工作过程, 功能和特性, 是分析, 设计电气控制
系统控制程序的重要工具 。
第 1章 工厂电气控制初步
1,组成
（ 1）步
步是控制系统中的一个相对不变的性质, 它对应于一个稳定的状态 。
在功能流程图中步通常表示某个执行元件的状态变化 。 步用矩形框
表示, 框中的数字是该步的编号, 编号可以是该步对应的工步序号,
也可以是与该步相对应的编程元件 （ 如 PLC内部的通用辅助继电器,
步标志继电器等 ） 。 步的图形符号如图 7.1（ a） 所示 。
初始步
初始步对应于控制系统的初始状态, 是系统运行的起点 。 一个控制
系统至少有一个初始步, 初始步用双线框表示, 如图 7.1（ b） 所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.1 步和初始步
5 0
( a ) ( b )
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 有向线段和转移
有向线段和转移及转移条件如图 7.2所示 。
图
7.
2
转
移
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 动作说明
一个步表示控制过程中的稳定状态, 它可以对应一个或
多个动作 。 可以在步右边加一个矩形框, 在框中用简明
的文字说明该步对应的动作, 如下图 7.3所示 。
图中 （ a） 表示一个步对应一个动作；图 （ b） 和 （ c） 表
示一个步对应多个动作, 两种方法任选一种 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,使用规则
（ 1） 步与步不能直接相连, 必须用转移分开；
（ 2） 转移与转移不能直接相连, 必须用步分开；
（ 3） 步与转移, 转移与步之间的连线采用有向
线段, 画功能图的顺序一般是从上向下或从左到
右, 正常顺序时可以省略箭头, 否则必须加箭头 。
（ 4） 一个功能图至少应有一个初始步 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,结构形式
（ 1）顺序结构
（ 2）分支结构
?选择性分支
?并发性分支
（ 3）循环结构
（ 4）复合结构
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）顺序结构
图
7.
4
顺
序
结
构
2
1
0
电机 M 2 起动
电机 M 1 起动
等待
T 1 延时时间到
按下停止按钮
按下起动按钮
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）分支结构
图 7.5 选择性分支
3736
3
32
3
3
5
4
38
31
A
FC
J
H
EB
IGD
第 1章 工厂电气控制初步
并发性分支
图 7.6 并发性分支
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）循环结构
循环结构用于一个
顺序过程的多次或
往复执行。功能图
画法如图 7.7所示，
这种结构可看作是
选择性分支结构的
一种特殊情况。
图
7.
7
并
发
性
分
支
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4）复合结构
图 7.8 功能流程图举例
返回本节
3M 0 1, 0
3M 0 0, 6
3M 0 0, 7
3M 0 1, 1
3M 0 0, 0
I 0, 4
I 1, 0
I 0, 6
I 0, 0
3M 0 0, 4
3
3
M 0 0, 3
M 0 0, 2
3M 0 0, 5
3M 0 0, 1
I 0, 1
I 0, 3
I 0, 2
Q 0, 3
Q 0, 0等待
Q 0, 1
Q 0, 4Q 0, 2
Q 0, 0
Q 0, 2
Q 0, 5
等待
Q 1, 0
I 0, 5
I 1, 1
I 1, 2
第 1章 工厂电气控制初步
7.2.2 由功能流程图到程序
1,逻辑函数法
2,功能流程图实例
3,步标志继电器法
第 1章 工厂电气控制初步
1,逻辑函数法
（ 1）通用辅助继电器的逻辑函数式
（ 2）执行元件的逻辑函数式
（ 3）由逻辑函数式画梯形图
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 通用辅助继电器的
逻辑函数式
函数规则,
除第一步外，每一步用一
个通用辅助继电器（以下
简称继电器）表示本步是
否被执行，即步状态。如
图 7.9所示。
图 7.9 步与继电器
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 执行元件的逻辑函数式
图 7.8中的 Yj,Yk,Yp分别表示这 3个步所对应的动作或
输出, 可以是执行元件或其他继电器, 也可以是指令盒 。
一般情况下, 一个步对应一个动作, 当功能流程图中有
多个步对应同一个动作时, 其输出可用这几个步对应的
继电器, 或, 来表示 。
（ 3） 由逻辑函数式画梯形图
可由每个逻辑函数式中的与或逻辑关系, 用串联或并联
触点对应线圈的形式画出所有梯级的梯形图 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）写通用辅助继电器的逻辑函数式
（ 2）写执行元件的逻辑函数式
（ 3）由逻辑函数式画梯形图
2,功能流程图实例
第 1章 工厂电气控制初步
用起动优先规则 。
（ 1）写通用辅助继电器的逻辑函数式
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）写执行元件的逻辑函数式
图 7.9中除步 M00.2和步 M00.6对应同一个执行元件输出触
点外, 其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点 。
多步对应一动作
f (Q0.2)=M00.2+M00.6
一步对应一动作
f (Q0.0)=M00.0 f (Q0.3)=M00.3
f (Q0.5)=M00.7 f (Q1.0)=M01.1
其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）由逻辑函数式画梯形图
根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，
如右图 7.10所示。为节省篇幅，本程序中的
所有标题栏 Network都省略，且只列出了部
分输出。
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.10 转化为梯形图 (1)
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.10 转化为梯形图 (2)
第 1章 工厂电气控制初步
3,步标志继电器法
图
7.
11
顺
序
继
电
器
指
令
（
1
）
第 1章 工厂电气控制初步
图
7.
11
顺
序
继
电
器
指
令
（
2
）
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第 1章 工厂电气控制初步
7.3 设计实例
1,系统描述
2,制定控制方案
3,系统配置及输入输出对照表
4,设计主电路及 PLC外部接线图
5,设计功能流程图
6,建立步与继电器对照表
7,写逻辑函数式
8,画梯形图
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第 1章 工厂电气控制初步
1,系统描述
1,系统描述
设计一个 3工位旋转工作台, 其工作示意如图 7.12所示 。 三个工位分
别完成上料, 钻孔和卸件 。
（ 1） 动作特性
工位 1：上料器推进, 料到位后退回等待 。
工位 2：将料夹紧后, 钻头向下进给钻孔, 下钻到位后退回, 退回到
位后, 工件松开, 放松完成后等待 。
工位 3：卸料器向前将加工完成的工件推出, 推出到位后退回, 退回
到位后等待 。
（ 2） 控制要求
通过选择开关可实现自动运行, 半自动运行和手动操作 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.12 工作台示意图
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工位1
装工件
钻孔
工位2
退回
工位3
退回
卸工件
卸
料
器
上料器
第 1章 工厂电气控制初步
2,制定控制方案
1） 用选择开关来决定控制系统的全自动, 半自动运行和手动调整方
式 。
2） 手动调整采用按钮点动的控制方式 。
3） 系统处于半自动工作方式时, 每执行完成一个工作循环, 用一个
起动按钮来控制进入下一次循环 。
4） 系统处于全自动运行方式时, 可实现自动往复地循环执行 。
5）系统运动不很复杂，采用 4台电机 。
6） 对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件,
采用不进入 PLC的方法以节省 I/O点数 。
7） 由于点数不多, 所以用中小型 PLC可以实现 。 可用 CPU 224与扩
展模块, 或用一台 CPU 226。
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第 1章 工厂电气控制初步
3,系统配置及输入输出对照表
表 7.1 输入信号对照表
第 1章 工厂电气控制初步
表 7.2 输出信号对照表
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第 1章 工厂电气控制初步
4,设计主电路及 PLC外部接线图
图
7.
13
PL
C
外
部
接
线
图
P L C
1
2
3
S B 1 1
S B 2
S B 4
S B 8
S B 9
S B 1 0
S B 7
S B 5
S B 6
S Q 1
S B 3
S Q 2
S Q 3
S Q 4
S Q 5
S Q 6
S Q 7
SP1
SP2
Y V 4
Y V 5
Y V 6
Y V 7
Y V 8
Y V 2
Y V 3
Y V 1
K M 4
S A 4
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.13为 PLC外部接线的示意图, 实际接线时, 还应考虑
到以下几个方面,
1） 应有电源输入线, 通常为 220V,50Hz交流电源, 允
许电源电压有一定的浮动范围 。 并且必须有保护装置,
如熔断器等 。
2） 输入和输出端子每 8个为一组共用一个 COM端 。
3） 输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路, 如并接阻容
吸收回路或续流二极管 。
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第 1章 工厂电气控制初步
图
7.
14
功
能
流
程
图
2
1
9
8
311
3
3
4 3
3
7
6
314
310
35
312
313
总 起动信号
自动半自动
且系统原位
手动位置
半自动 运行 信号
送料到位
退回到位
夹紧完成
下钻到位
上升到位
放松完成
推出到位
退回到位
转毕且 SA 处
于 半自动
始终有效
转毕且 SA 处
于自动
旋转
等待
等待
放松
上升等待
退回
送料
钻孔
夹紧
退回
卸件
自动
手动调
整
5,
设
计
功
能
流
程
图
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.15 手动部分
返回本节
318
319
320
SB4
SB4
SB5
SB5
SB6
SB6
夹紧 放松 下钻
321
316
317
SB7
SB7
SB2
SB2
SB3
SB3
上升上料 退回
322
SB8
SB8
卸料
323
SB9
SB9
退回
回到初始步
15 点动
324
SB10
SB10
旋转
第 1章 工厂电气控制初步
6,建立步与继电器对照表
表 7.3 通用继电器对照表
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第 1章 工厂电气控制初步
7,写逻辑函数式
由本功能流程图写逻辑函数式时, 采用关断优先规则 。
（ 1） 继电器函数式
?初始步 1
?手动调整步 15
?手动操作步
?自动和半自动调整步 2
?工位 1,
?工位 2,
?工位 3
（ 2）执行元件函数式 返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
8,画梯形图
将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件
做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控
制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到
PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将
系统用于实际。
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1 工厂常用电器
1.2 基本控制电路
1.3 控制系统实例
第 1章 工厂电气控制初步
本章主要内容,
l核心是掌握继电器, 接触器, 按钮开关等常
规控制电器的动作执行特点, 由此对一般继
电接触控制电路进行熟练分析和设计 。
l 工厂常用电器
l 基本控制电路
l 控制系统实例
第 1章 工厂电气控制初步
1.1 工厂常用电器
1.1.1 工厂电器基本知识
1.1.2 工厂常用电器
1.1.3 电气图形
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1.1 工厂电器基本知识
1,分类
（ 1） 按适用的电压范围分类
分为低压电器和高压电器。
（ 2） 低压电器按所控制的对象分类
根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。
（ 3） 按所起作用分类
依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。
（ 4） 按动作性质分类
依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电
器。
第 1章 工厂电气控制初步
2,结构及工作原理
下面分别以控制按钮和接触器为例介绍手动电器
和自动电器的结构和工作原理 。
（ 1） 按钮
按钮是手动控制电器的一种, 用来发出信号和接
通或断开控制电路 。 图 1.1是按钮的结构示意图和
图文符号, 图 （ a） 中 1,2是动断 （ 常闭 ） 触点,
3,4是动合 （ 常开 ） 触点, 5是复位弹簧, 6是按
钮帽 。 图 （ b） 为图文符号 。
第 1章 工厂电气控制初步
SB
SB
3 4
1 2
2
43
1
5
6
（ a） 结构示意 （ b） 图文符号
图 1.1 按钮
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）接触器
l 结构及工作原理
接触器是利用电磁吸力的原理工作的, 主要由电磁机构
和触头系统组成 。 电磁机构通常包括吸引线圈, 铁心和
衔铁三部分 。 图 1.2为接触器的结构示意图与图文符号,
（ a） 图中, 1,2,3,4是静触点, 5,6是动触点, 7,8
是吸引线圈, 9,10分别是动, 静铁心, 11是弹簧 。 （ b）
图中, 1,2之间是常闭触点, 3,4之间是常开触点, 7、
8之间是线圈 。
第 1章 工厂电气控制初步
1 2
3 4
5 6
7
8
9
10
11
KM
KM
KM
3 4
1 2
7 8
（ a） 结构示意 （ b）图文符号
图 1.2 接触器
第 1章 工厂电气控制初步
电磁铁特点
根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电
磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁
的振动问题。短路环的示意图如图 1.3所示，其中 1为短路
环,2为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的
交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产
生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，
这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的
吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一
时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。
第 1章 工厂电气控制初步
1
2
图 1.3 短路环
第 1章 工厂电气控制初步
灭弧
常用的灭弧方法有：拉长电弧, 冷却电弧和将电弧分段 。
对于电弧较弱的接触器, 只采用灭弧罩即可 。 电弧较强
的接触器, 常采用灭弧栅熄弧 。 图 1.4是灭弧栅的机构图 。
图中 1是灭弧室, 2和 5分别为动, 静触点, 3 为金属栅片,
4为电弧 。 灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置, 当触点断
开发生电弧时, 电弧进入栅片内, 被分割为数段, 迅速
熄灭 。
第 1章 工厂电气控制初步
1
5
4
3
2
图 1.4 灭弧栅
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1.2 工厂常用电器
1.手动控制电器
任何设备都需要操纵者给予一定的指令, 才能完成规定
的控制 。 手动控制电器是自动控制设备中不可缺少的器
件, 常用的有刀开关, 按钮, 转换开关, 行程开关等 。
图 1.5是 LW6型万能转换开关的图形符号和触点合断表 。
图形符号中有 6 个回路, 3个挡位连线下有黑点, ·”的,
表示这条电路是接通的 。 在触点合断表中用, ×,表示被
接通的电路, 空格表示转换开关在该位置时此路是断开
的 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.5 万能转换开关
1
2
3
4
5
6
触点号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1
×
×
×
2
×
×
3
×
×
4
×
×
5
×
×
6
×
×
第 1章 工厂电气控制初步
2,自动控制电器
（ 1） 接触器
（ 2）中间继电器
（ 3）时间继电器
（ 4）热继电器
（ 5）速度继电器
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.6为空气阻尼式通电延时型时间继电器的结构
示意图和图文符号 。 它是利用空气阻尼的原理来
获得延时的 。 主要由电磁系统, 气室及触点系统
组成 。
工作原理：在图 1.6（ a）中当线圈 11通电时，电
磁力克服弹簧 14的反作用拉力而迅速将衔铁向上
吸合，衔铁 13带动杠杆 15立即使 1,2常闭触点分
断,3,4常开触点闭合。
第 1章 工厂电气控制初步
1 2
3 4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
KT
KT
KT
5 6
7 8
9 10
（ a） 结构示意 （ b） 图文符号
图 1.6 空气阻尼通电延时型时间继电器
第 1章 工厂电气控制初步
热继电器的测量元件通常采用双金属片, 由两种具有不
同线膨胀系数的金属碾压而成 。 主动层采用膨胀系数较
高的铁镍铬合金, 被动层采用膨胀系数很小的铁镍合金 。
当双金属片受热后将向被动层方向弯曲, 当弯曲到一定
程度时, 通过动作机构使触点动作 。 如图 1.7所示, （ a）
图是热继电器的结构中感受部分的示意图, （ b） 图为图
文符号 。
在图 1-7（ a）中发热元件 2通电发热后，主双金属片 1受
热向左弯曲，推动导板 3向左推动执行机构发生一定的运
动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大
到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从
而切断主电路。
第 1章 工厂电气控制初步
3
2
1
KR
KR
KR
（ a） 感受部分结构示意 （ b） 图文符号
图 1.7 热继电器
第 1章 工厂电气控制初步
速度继电器用来感受转速 。 它的感受部分主要包括转子
和定子两大部分, 执行机构是触头系统 。 当被控电机转
动时, 带动继电器转子以同样速度旋转而产生电磁转矩,
使定子克服外界反作用力转动一定角度, 转速越高角度
越大 。 当转速高于设定值时, 速度继电器的触点发生动
作, 当速度小于这一设定值时, 触点又复原 。 速度继电
器常用于电机的降压起动和反接制动, 其图文符号如图
1.8所示 。
n>
KV
n>
KV
KV
图 1.8 速度继电器图文符号
第 1章 工厂电气控制初步
3,保护电器
保护电器包括热继电器, 熔断器, 电磁脱扣器等 。
热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护
电器, 它在控制电路中, 用作电动机的过载保护,
既能保证电动机不超过容许的过载, 有可以最大
限度地保证电动机的过载能力 。 当然, 首先要保
证电动机的正常起动 。
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第 1章 工厂电气控制初步
1.1.3 电气图形
1,文字符号
2,端子标记
3,电气图形
第 1章 工厂电气控制初步
1,文字符号
表
1.
1
字
母
符
号
含
义
第 1章 工厂电气控制初步
2,端子标记
电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符
号标记 。 按国家标准 GB4026— 83,电器接线端
子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则,
规定,
三相交流电源的引入线用 L1,L2,L3,N,PE
标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用 L+、
L－ 与 M标记。三相动力电器的引出线分别按 U、
V,W顺序标记。
第 1章 工厂电气控制初步
3,电气图形
常用的电气图有系统图, 框图, 电路图, 位置图
和接线图等 。
通常, 系统图用于描述系统或成套装置, 如图 1.9
所示 。 框图用于描述分系统或设备 。 国家标准
GB6988.3— 86,电气制图 系统图和框图, 中,
具体规定了绘制系统图和框图的方法, 并阐述了
它的用途 。
第 1章 工厂电气控制初步
总
控
制
系
统
液压动
力系统
钢板存储
冷却水供应
系统
压缩空
气系统
轧钢机
配电系统
电源进线
材料进入
图 1.9 系统图
第 1章 工厂电气控制初步
位置图用来表示成套装
置, 设备中各个项目位
置的一种图 。 例如, 图
1.10为某工厂电器位置
图, 图中详细地绘制出
了电气设备中每个电器
元件的相对位置, 图中
各电器元件的文字代号
必须与相关电路图中电
器元件的代号相同 。
FU1 FU2
KM
FR
TC
FU3
FU4
线槽
50 50 50 50
320
360
图 1.10 位置图
第 1章 工厂电气控制初步
接线图是电气装备进行施工配线, 敷线和校线工
作时所应依据的图样之一 。 它必须符合电器装备
的电路图的要求, 并清晰地表示出各个电器元件
和装备的相对安装与敷设位置, 以及它们之间的
电连接关系 。 它是检修和查找故障时所需的技术
文件, 如图 1.11所示 。 在国家标准 GB6988.5— 86
,电气制图 接线图和接线表, 中详细规定了编
制接线图的规则 。
第 1章 工厂电气控制初步
Q
S
M M
80
7
8
EL
S B 3
05
1
2
1
U 1 2
S B 2
S B 1
HL
PE
XT
3 × 0, 7 5 m m
2
5 × 0, 7 5 m m
2
3 × 1 m m
2
Q
1
3 × 2, 5 m m
2
3 × 2, 5 m m
2
图 1.11 接线图
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第 1章 工厂电气控制初步
1.2 基本控制电路
1.2.1 直接起动控制电路
1.2.2 降压起动
1.2.3 数学辅助分析法
1.2.4 电机的制动
1.2.5 电机的调速
1.2.6 顺序控制
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第 1章 工厂电气控制初步
1.2.1 直接起动控制电路
1,单向旋转
2,可逆转动
3,点动控制
4,自动往返运动
第 1章 工厂电气控制初步
1,单向旋转
三相笼型电动机单向旋转
可用开关或接触器控制,
图 1.12为接触器控制电路 。
接触器控制电路图中, Q
为开关, FU1,FU2为主
电路与控制电路的熔断器,
KM为接触器, KR为热继
电器, SB1,SB2分别为
起动按钮与停止按钮, M
为笼型感应电动机 。
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
KM
KR
PE
F U 2
S B 1
KM
S B 2
KM
KR
F U 2
U V W
图 1.12 单向旋转
第 1章 工厂电气控制初步
其中的保护环节为,
1）短路保护。
2）过载保护。
3）欠压保护。
第 1章 工厂电气控制初步
2,可逆转动
在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动, 这就要求
拖动电动机能做正反两方向的运转 。 从电机原理可知, 改变电动机
三相电源相序即可改变电动机旋转方向 。 电动机的常用可逆旋转控
制电路如图 1.13所示 。
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
K M 2 F U 2
S B 1
K M 1
S B 2
K M 2
S B 1
K M 1
S B 2
K M 2
S B 3
KRF U 2
K M 1
K M 2
图 1.13 可逆旋转
第 1章 工厂电气控制初步
3,点动控制
生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运
动，还需要点动控制。图 1.14为电动机点动控制
电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可
实现连续运转。 SB3为连续运转的停止按钮，
SB1为连续运转起动按钮,SB2为点动起动按钮。
第 1章 工厂电气控制初步
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
KM
PE
U V W
KR
F U 2
S B 1
KM
S B 3 KM F U 2
S B 2
S B 2
KR
图 1.14 点动控制电路
第 1章 工厂电气控制初步
4,自动往返运动
在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能
实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程
开关做控制元件来控制电动机的正反转。图 1.15
为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中
KM1,KM2分别为电动机正、反转接触器,SQ1
为反向转正向行程开关,SQ2为正向转反向行程
开关,SQ3,SQ4分别为正向、反向极限保护用
限位开关。
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第 1章 工厂电气控制初步
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
KM
1
PE
K M 2
KR
F U 2
S B 1
S B 2
K M 1
K M 1
F U 2
K M 1
S Q 1
S B 2
S B 1
K M 2
K M 2
K M 2
S Q 2
KR
S B 3
S Q 2 S Q 3
S Q 1 S Q 4
图 1.15 往返运行
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.2 降压起动
1,自耦变压器起动法
图 1.16是采用自动控制自耦变压器降压起动的控
制电路。是由交流接触器、热继电器、时间继电
器、按钮和自耦变压器等元件组成。图中 KM1为
正常运转接触器,KM2为降压起动接触器,KA
为起动中间继电器,KT为降压起动时间继电器。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.16 自耦变压器降压起动
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
K M 2
KR
F U 2 S B 1
KR
T
K M 1
K M 2
F U 2
K M 2
KA
K M 2 S B 2
KT
KT
KA
KA
KA K M 1
1 2 3 4 5 6
7
8
9
第 1章 工厂电气控制初步
2,Y-D起动法
凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼
型感应电动机, 都可采用 Y-D降压起动 。 起动时, 定子
绕组先接成 Y联结, 接入三相交流电源, 起动电流下降到
全压起动时的 1/3,对于 Y系列电动机直接起动时起动电
流为额定电流 IN的 5.5～ 7倍 。 当转速接近额定转速时, 将
电动机定子绕组改成 D联结, 电动机进入正常运行 。 这种
方法简便, 经济, 可用在操作较频繁的场合, 但其起动
转矩只有全压起动时的 1/3,Y系列电动机起动转矩为额
定转矩的 1.4～ 2.2倍 。 图 1.17为用于 13kW以上电动机的
起动电路, 由三个接触器和一个时间继电器构成 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.17 Y-D起动
返回本节
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
U 1 V 1 W 1
K M 2
KR
K M 1
F U 2
S B 1
K M 1
W2 U2 V2
K M 3
K M 3
K M 2
KT
KR
K M 2
K M 3
K M 1
KT
KT
S B 2
1 2
3
4
5
6 7
8 9
F U 2
.
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.3 数学辅助分析法
1,用继电接触控制线路表示逻辑代数的基
本运算
2,逻辑函数与继电接触控制线路图
第 1章 工厂电气控制初步
1,用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算
（ 1）, 与, 运算 （ 逻辑乘 ）
逻辑代数中运算符号,×,或,·”读作“与”。“与”运
算的真值表如表 1.2所示。
表 1.2 与运算
第 1章 工厂电气控制初步
实现逻辑乘的器件叫做, 与, 门, 它的逻辑符号
如图 1.18（ a） 所示, 图 1.18（ b） 显示出了继电
控制线路中, 与, 运算的实例, 它表示触点的串
联 。 若规定触点接通为, 1”,断开为, 0”,线圈
通电为, 1”,断电为, 0”,则可以写出 KM＝
KA1× KA2,只有触点 KA1,KA2均接通, 接触
器线圈 KM能通电 。
第 1章 工厂电气控制初步
A
B
J
KA 1 KA 2 KM
（ a）逻辑符号 （ b）控制线路实例
图 1.18 逻辑“与”
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）, 或, 运算 （ 逻辑加 ）
逻辑代数中运算符号,+”读作“或”。“或”运算的真
值表如表 1.3所示。
表 1.3 或运算
第 1章 工厂电气控制初步
实现逻辑乘的器件叫做, 或, 门, 它的逻辑符号如图 1.19（ a） 所示,
图 1.19（ b） 显示出了继电控制线路中, 或, 运算的实例, 它表示触
点的并联, 可写成 KM＝ KA1× KA2,当触点 KA1或 KA2接通, 或者
KA1和 KA2多接通时, 接触器线圈都可通电 。
图 1.19 逻辑“或”
+
A
B
J
KA 1
KA 1
KM
（ a）逻辑符号 （ b）控制线路实例
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）, 非, 运算 （ 逻辑非 ）
逻辑代数中, 非, 运算的符号用变量上面的短横线表示,
读作, 非, 。, 非, 运算的真值表如表 1.4所示 。 它表示
了事物相互矛盾的两个对立面之间的关系 。 这种规律的
因果规律称为, 非, 逻辑关系 。
表 1.4 非运算
第 1章 工厂电气控制初步
实现逻辑, 非, 的器件叫做, 非, 门, 它的逻辑
符号如图 1.20（ a） 所示, 图 1.20（ b） 示出了继电
控制线路中, 非, 运算的实例, 通常称 KA为原变
量, 为反变量, 它们是一个变量的两种形式, 如
同一个继电器的一对常开, 常闭触点, 在向各自
相补的状态切换时同步动作 。 图 （ b） 中, 触点
KA的取值与线圈 KM的取值相同, 而 KM1与继电
器的常闭触点的取值相同, 所以, 故实现了非运
算 。
第 1章 工厂电气控制初步
A J
KA 1 KM
KM
F
KM 1
（ a）逻辑符号 （ b）控制线路实例
图 1.20 逻辑“非”
第 1章 工厂电气控制初步
2,逻辑函数与继电接触控制线路图
（ 1）逻辑函数
（ 2）逻辑图和继电接触控制线路图
?由继电接触控制线路图写出逻辑函数
?由逻辑函数画出继电接触控制线路
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.21（ a） 为一个最简单的起 -保 -停线路, 接触器线圈
是串接在由触点构成的网络上, 然后与电源相接, 是一
个串联电路 。 它的逻辑函数是,
图 1.21（ b）为图（ a）的反演电路，实现的逻辑功能完
全相同，接触器线圈与触点网络并联，所以图（ b）是并
联电路。图中所接的电阻 R是限流电阻，防止电源短路。
原理是通过开关网络使线圈的两端短接（线圈不通电）
或不予短接（线圈通电），来控制线圈。所以串联电路
是直接控制原理，并联电路是旁路控制原理。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.21 串联和并联继电接触控制线路
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S B 1
S B 2
KM
KM
R
KMS B 2
S B 1
KM
（ a） （ b）
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.4 电机的制动
图 1.22为电动机单向旋转电机反接制动控制电路。
当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否
则电动机将反向起动。为此采用速度继电器来检
测电动机的转速变化，并将速度继电器调整在
n>130r/min时触点动作，而当 n<100r/min时，触
点复原。图 1.22中,KM1为反接制动接触器，
KM2为电动机单向旋转接触器,KV为速度继电
器,R为反接制动电阻。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.22 反接制动
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L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
U V W
K M 2
KR
F U 2
K M 2
n> K M 1
S B 1
K M 2
KV
K M 1
S B 2
K M 1
S B 2
K M 2
KR
F U 2
KV
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.5 电机的调速
图 1.23是 D-YY反转向方案变极调速电动机接线方法及控
制电路。它是通过改变定子绕组的半相绕组电流方向来
实现变极的。将三相绕组的首尾端依次相接，构成一个
封闭三角形，从首端引出线接电源，中间抽头悬空着，
构成 D联结。若将三个首尾端相接构成一个中性点 N，而
将各绕组中间抽头接电源，构成 YY联结。使每相的两个
半相绕组并联，从而使其中一个半相绕组电流方向反了，
于是电动机极对数减小一半，即 pD=2pYY。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.23 电机变极调速 (a)
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L 1 L 2 L 3
U 1 V 1
W 1
U 3 V
3
W 3
U 2 V 2 W 3
L 1 L 2 L 3
U 3 V 3 W 3
U 1 U 2
V 1 V 2
W 1 W 2
（ a）电机接线方法
第 1章 工厂电气控制初步
L 1 L 2 L 3
Q
M
F U 1
K M 1
PE
K M 2 K M 3
U1 V1 W1 U3 V3 W3
F U 2
S B 1
KT K M 2
K M 1 K M 1
KT
KT
K M 3
K M 1
KT
S B 2
K
M3
K
M
2
K M 1
K M 3 K M 2
F U 2
（ b）控制电路
图 1.23 电机变极调速 (b)
第 1章 工厂电气控制初步
1.2.6 顺序控制
顺序控制是指以预先规定好的时间或条件为依据,
按预先规定好的动作次序, 对控制过程各阶段顺
序地进行自动控制 。 图 1.24是顺序控制原理图,
其中 G1～ G4分别表示第一至第四程序的执行电
路, 可根据每一程序的具体要求设计, K1～ K4
分别表示 G1～ G4程序执行完成时发出的控制信
号, SB5,SB6分别为起动和停止按钮 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 1.24 顺序控制原理图
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S B 5
S B 6
K M 5
K M 1
K M 2
G1
K M 1
K1
K M 1 K M 2
K M 3
G2
K M 2
K2
K M 2 K M 3
K M 4
G3
K M 3
K3
K M 3 K M 4
K M 5
G4
K M 4
K4
K M 4 K M 5
K M 5
第 1章 工厂电气控制初步
1.3 控制系统实例
1.3.1 主轴和进给电动机的控制
1.3.2 快速移动
1.3.3 工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁
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第 1章 工厂电气控制初步
下面以镗
床为例，
分析其控
制线路的
应用和控
制系统的
组成。图
1.25为镗
床电气控
制原理图。
图
1.
25
T
68
镗
床
控
制
原
理
图
L 1 L 2 L 3
F U 1
M
KS
M
n>
n>
Q
K M 1 K M 2
F U 2
K M 3
RR
K M 3
KR
K M 4
K M 5K M 5
K M 6
K M 7
T
EL
F U 4
Q1
XS XP
HL
S Q 5
S Q 6
SB
S B 1
F U 3
FR
KA1
KA1
KA2
S B 2
KA1
KA2
KA2
S Q 3 S Q 1 K M 3
KA1
KA2
KT
SQ
KV
S B 3
K M 2
K M 1
KV
S Q 4
S Q 2
K M 3
S B 4
K M 1
K M 2
KV
K M 1
K M 2
K T 1
KM
5
K M 4
KM
4
K M 5
K M 6
K M 7
K M 7
K M 6
K T 1
S Q 7
S Q 8
S Q 9
S Q 1 0
S Q 9
S Q 1 0
1 2
n>
.
.
.
.
.
第 1章 工厂电气控制初步
1.3.1 主轴和进给电动机的控制
1,M1电动机的正反转控制
2,高速与低速的转换
3,M1电动机的停车制动
4．点动控制
5．主轴及进给变速控制
（ 1）停车变速
（ 2）运行中变速
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第 1章 工厂电气控制初步
1.3.2 快速移动
主轴, 工作台和主轴箱的快速移动, 由快速手柄
并联动行程开关 SQ9,SQ10,控制接触器 KM6、
KM7,从而控制 M2 快速移动电动机来实现的 。
快速手柄扳到中间位置, SQ9,SQ10不被压下,
M2 电动机停止转动；扳到正向位置, SQ10接通,
SQ9断开, KM6通电, M2电动机正转；扳到反
向位置, SQ9接通, SQ10断开, KM7通电, M2
电动机反转 。
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第 1章 工厂电气控制初步
1.3.3 工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁
为防止主轴箱或工作台机动进给时出现将花盘刀架或主
轴扳到机动进给的误操作, 一般都安装一个行程开关
SQ5以便与主轴箱和工作台操纵手柄有机械联动, 另外
在主轴箱上再设置一个行程开关 SQ6以便与主轴进给手
柄和花盘刀架进给手柄有机械联动 。 如果主轴箱或工作
台的操纵手柄在机动进给时, SQ5断开, 此时若将花盘
刀架或主轴进给手柄也扳到机动进给位置, SQ6也断开,
这样切断了控制电路的来源, 所以 M1电动机停转, 同时,
M2电动机也无法开动, 从而起到联锁保护的作用 。
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第 1章 工厂电气控制初步
第 2章 可编程序控制器概论
2.1 PLC的发展、分类及应用
2.2 结构和工作原理
2.3 技术性能指标
2.4 编程语言
第 1章 工厂电气控制初步
本章内容包括,
l PLC的发展, 分类及应用
l 结构及工作原理
l 主要技术性能指标
l 常用编程语言
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1 PLC的发展、分类及应用
2.1.1 产生
2.1.2 发展
2.1.3 特点
2.1.4 分类
2.1.5 应用
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.1 产生
可编程序逻辑控制器 PLC产生于 1969年，最初只具备逻
辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触
器控制。
现在所说的可编程序控制器 PC（ Programmable
Controller）是 1980年以来，美、日、德等国由先前的可
编程序逻辑控制器 PLC进一步发展而来。
1985年，国际电工委员会 IEC对可编程序控制器作了如下
规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，
专为工业环境下应用而设计。
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.2 发展
1,发展及现状
2,发展趋势
（ 1）与计算机联系密切
（ 2）发展多样化
（ 3）模块化
（ 4）网络与通信能力增强
（ 5）多样化与标准化
（ 6）工业软件发展迅速
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.3 特点
1,可靠性高
2,功能强大
3,简单方便
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.4 分类
1,从结构上
可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式 。
2,从规模上
按 PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大型。
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第 1章 工厂电气控制初步
2.1.5 应用
1,工业
1） 开关量控制, 如逻辑, 定时, 计数, 顺序等；
2） 模拟量控制, 部分 PLC或功能模块具有 PID控制功能,
可实现过程控制；
3） 监控, 用 PLC可构成数据采集和处理的监控系统；
4） 建立工业网络, 为适应复杂的控制任务且节省资源,
可采用单级网络或多级分布式控制系统 。
2,其他行业
可编程序控制器在其他行业的应用也日益广泛：在国防
和民用, 如建筑, 环保, 家用电器等 。
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第 1章 工厂电气控制初步
2.2 结构和工作原理
2.2.1 结构
2.2.2 工作原理
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第 1章 工厂电气控制初步
2.2.1 结构
PLC专为工业场合设计, 采用了典型的计算机结构, 主
要是由 CPU,电源, 存储器和专门设计的输入输出接口
电路等组成 。 图 2.1为一典型 PLC结构简图 。
图 2.1 结构简图
CPU
存储器
电源部分
输
入
单
元
输
出
单
元
编程器或其他设备
按钮 接触器
电磁阀
指示灯
行程开关
继电器触点
第 1章 工厂电气控制初步
1,中央处理单元
中央处理单元（ CPU）一般由控制器、运算器和
寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。
CPU的主要功能,
1）从存储器中读取指令
2）执行指令
3）顺序取指令
4）处理中断
第 1章 工厂电气控制初步
2,存储器
1）只读存储器
2）随机存储器 RAM
第 1章 工厂电气控制初步
3,输入输出单元
（ 1）输入接口电路
（ 2）输出接口电路
第 1章 工厂电气控制初步
通常 PLC的输入类型可以是直流, 交流和交直流 。 输
入电路的电源可由外部供给, 有的也可由 PLC内部提
供 。 图 2.2和图 2.3分别为一种型号 PLC的直流和交流输
入接口电路的电路图, 采用的是外接电源 。
图 2.2描述了一个输入点的接口电路 。 其输入电路的一
次电路与二次电路用光耦合器相连, 当行程开关闭合
时, 输入电路和一次电路接通, 上面的发光管用于对
外显示, 同时光耦合器中的发光管使三极管导通, 信
号进入内部电路, 此输入点对应的位由 0变为 1。 即输
入映像寄存器的对应位由 0变为 1。
第 1章 工厂电气控制初步
图 2.2 直流输入电路图
内
部
电
路
C O M
输入1
输入 n
第 1章 工厂电气控制初步
图 2.3 交流输入电路图
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内
部
电
路
C O M
输入1
输入n
.
第 1章 工厂电气控制初步
2.2.2 工作原理
1,循环扫描
PLC采用循环扫描工作方式, 这个工作过程一般包括五
个阶段：内部处理, 与编程器等的通信处理, 输入扫描,
用户程序执行, 输出处理, 其工作过程如图 2.4所示 。
图 2.4中当 PLC方式开关置于 RUN（ 运行 ） 时, 执行所有
阶段；当方式开关置于 STOP（ 停止 ） 时, 不执行后 3个
阶段, 此时可进行通信处理, 如对 PLC联机或离线编程 。
第 1章 工厂电气控制初步
图
2.
4
工
作
原
理
图
内部处理
通信处理
输入扫描
执行用户程序
输出处理
RUN 方式？
否
是
开 始
第 1章 工厂电气控制初步
可编程序控制器的输入处理, 执行用户程序和
输出处理过程的原理如图 2.5所示 。
PLC执行的五个阶段, 称为一个扫描周期,
PLC完成一个周期后, 又重新执行上述过程,
扫描周而复始地进行 。
第 1章 工厂电气控制初步
按钮 接触器
按钮
输
入
电
路
输
入
映
象
寄
存
器
输
出
映
象
寄
存
器
输
出
电
路（ ）
程序执行
图 2.5 程序执行原理图
第 1章 工厂电气控制初步
2,与计算机的异同
相同点,
（ 1）基本结构相同
（ 2）程序执行原理相同
不同点,
两者的不同点主要体现在工作方式上 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,与继电接触器的异同
相同点,
图形结构和逻辑关系相同。
不同点,
（ 1） 实现原理不同
（ 2） 工作方式不同
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第 1章 工厂电气控制初步
2.3 技术性能指标
1,外形尺寸
2,输入输出点数
3,机器字长
4,速度
5,指令系统
6,存储器容量
7,扩展性
8,通信功能
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第 1章 工厂电气控制初步
2.4 编程语言
1,梯形图
2,语句表
3,逻辑符号图
4,高级语言
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第 1章 工厂电气控制初步
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.1 S系列 PLC发展概述
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.3 编程元件及程序知识
3.4 相关设备
3.5 工业软件
第 1章 工厂电气控制初步
本章学习目的
本章以西门子公司生产的 S7-200系列小型可编程序
控制器为例, 介绍具体型号的 PLC,内容包括,
l S系列 PLC发展概述
l S7-200 可编程序控制器的系统组成
l 编程元件及程序知识
l 相关设备
l 常用工业软件
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第 1章 工厂电气控制初步
3.1 S系列 PLC发展概述
德国的西门子（ SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电
气设备制造商，生产的 SIMATIC可编程序控制器在欧洲
处于领先地位。其第一代可编程序控制器是 1975年投放
市场的 SIMATIC S3系列的控制系统。
在 1979年, 微处理器技术被应用到可编程序控制器中,
产生了 SIMATIC S5系列, 取代了 S3系列, 之后在 20世纪
末又推出了 S7系列产品 。
最新的 SIMATIC产品为 SIMATIC S7,M7和 C7等几大系
列。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.2.1 系统基本构成
3.2.2 主机结构
3.2.3 扫描周期及工作方式
3.2.4 输入输出扩展
3.2.5 主机性能指标
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第 1章 工厂电气控制初步
从 CPU模块的功能来看, SIMATIC S7-200系列小型可编
程序控制器发展至今, 大致经历了两代,
第一代产品其 CPU模块为 CPU 21X,主机都可进行扩展,
它具有四种不同结构配置的 CPU单元,CPU 212,CPU
214,CPU 215和 CPU 216,对第一代 PLC产品不再作具
体介绍 。
第二代产品其 CPU模块为 CPU 22X,是在 21世纪初投放
市场的, 速度快, 具有较强的通信能力 。 它具有四种不
同结构配置的 CPU单元,CPU 221,CPU 222,CPU 224
和 CPU 226,除 CPU 221之外, 其他都可加扩展模块 。
第 1章 工厂电气控制初步
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成,
如图 3.1所示 。
E M 1
扩展
模块
E M 2
扩展
模块
E M n
扩展
模块
T D 2 0 0
文本
显示器
TP 系列
触摸屏
通信
及网络设备
计算机
工业软件
C P U
主机
其他
设备
图
3.
1
S
7-
20
0 P
LC
系
统
组
成
第 1章 工厂电气控制初步
系统基本构成
1,硬件
（ 1）基本单元
（ 2）扩展单元
（ 3）特殊功能模块
（ 4）相关设备
2,工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之
相配套的程序, 文档及其规则的总和, 它主要由标准工
具, 工程工具, 运行软件和人机接口等几大类构成 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.2 主机结构
1,各 CPU介绍及 I/O系统
（ 1） 主机外形
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机 （ CPU模块 ） 的外形如
图 3.2所示,
图 3.2 S7-200主机外形
状态显示
通信口
顶部端子盖
电 源及输出端子
前盖 方式开关,
电位器、扩展I / O 连接
底部端子盖
输入端子、传感器电源
存储器卡
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）基本结构特点
?输出信号类型
?电源输出
?基本 I/O
?存储安全
?高速反应
?模拟电位器
?实时时钟
?输入输出可扩展性
第 1章 工厂电气控制初步
4种 CPU各有晶体管输出和 8继电器输出两种类型，具有不同电源电
压和控制电压。各类型的型号如表 3.1所示。
表 3.1 CPU型号
第 1章 工厂电气控制初步
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机及 I/O特性
如表 3.2所示 。
表 3.2 主机及 I/O特性
第 1章 工厂电气控制初步
2,存储系统
（ 1） 存储系统
（ 2） 存储器及使用
（ 3） 存储安全
第 1章 工厂电气控制初步
图 3.3 存储系统
个人计算机
存储器卡
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
定时器和计
数器当前值
C P U
R A M
E P R O M
第 1章 工厂电气控制初步
表 3.3 存储容量
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 存储器及使用
上装和下装用户程序
定义存储器保持范围
用程序永久保存数据
存储器卡的使用
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 存储安全
1） 主机 CPU模块内部配备的 EEPROM,上装程序时, 可自动装入
并永久保存用户程序, 数据和 CPU的组态数据 。
2） 用户可以用程序将存储在 RAM中的数据备份到 EEPROM存储器 。
3） 主机 CPU提供一个超级电容器, 可使 RAM中的程序和数据在断
电后保持几天之久 。
4） CPU提供一个可选的电池卡, 可在断电后超级电容器中的电量完
全耗尽时, 继续为内部 RAM存储器供电, 以延长数据所存的时间 。
5） 可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和
装载程序和数据 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.3 扫描周期及工作方式
1,扫描周期
2,工作方式
3,改变 CPU工作方式的方法
图 3.4 CPU的扫描周期
一个扫描周期
读输入
执行程序
处理通信请求
写输出
执行 C P U 自诊断
第 1章 工厂电气控制初步
1,扫描周期
（ 1）输入处理
（ 2）执行程序
（ 3）处理通信请求
（ 4）执行 CPU自诊断测试
（ 5）写数字输出
第 1章 工厂电气控制初步
2,工作方式
（ 1） STOP方式
（ 2） RUN方式
第 1章 工厂电气控制初步
3,改变 CPU工作方式的方法
1）用 PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有 3个挡
位 。
2） 用 STEP 7-Micro/Win32编程软件, 应首先把主机的方
式开关置于 TERM或 RUN位置, 然后在此软件平台用鼠
标单击 STOP和 RUN方式按钮即可 。
3） 在用户程序中用指令由 RUN方式转换到 STOP方式,
前提是程序逻辑允许中断程序的执行 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.4 输入输出扩展
1,设备连接
2,最大 I/O配置的预算
3,输入输出及 CPU组态
第 1章 工厂电气控制初步
1,设备连接
图 3.5 I/O扩展示意图
第 1章 工厂电气控制初步
2,最大 I/O配置的预算
（ 1） 映像寄存器数量
（ 2） 电流提供
（ 3） 模块电流
（ 4） 电流预算规则
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）电流提供
各 CPU所能提供的最大 5VDC电流如表 3.4所示。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）模块电流
CPU 22X可连接的各扩展模块消耗 5VDC电流如表 3.5所示。
第 1章 工厂电气控制初步
3,输入输出及 CPU组态
（ 1） I/O点数扩展和编址
（ 2）设置输入滤波
（ 3）设置脉冲捕捉
（ 4）输出表配置
（ 5）定义存储器保持范围
第 1章 工厂电气控制初步
例如，某一控制系统选用 CPU 224，系统所需的输入输出
点数各为：数字量输入 24点、数字量输出 20点、模拟量输
入 6点、模拟量输出 2点。
本系统可有多种不同模块的选取组合，表 3.6所示为其中的
一种可行的系统输入输出组态状况。
第 1章 工厂电气控制初步
若按表 3.6的扩展方式, 各模块在 I/O链中的位置排列方式
也可以有多种, 图 3.6所示为其中的一种模块连接形式 。
图 3.6 扩展连接图
主机
C P U 2 2 4
模块1
E M 2 2 1
D I 8 X
D C 2 4 V
模块2
E M 2 2 2
D O 8 X
D C 2 4 V
模块3
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
模块4
E M 2 2 3
D I 4 / D Q 4
X D C 2 4 V
/ 继电器
模块 5
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
第 1章 工厂电气控制初步
S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能, 它可以使
主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲, 并将其保持到主机读到
这个信号, 但前提是只有通过滤波器后, 脉冲捕捉才有效 。 此外,
在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲, 则只有第一个脉冲
可以被捕捉到, 几种情况下的脉冲捕捉波形如图 3.7所示 。
图 3.7 脉冲捕捉波形图
C P U 扫描周 n C P U 扫描周期 n + 1
输入刷新 输入刷新
输入 1
输入 3
输入 2
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
第 1章 工厂电气控制初步
表 3.7 22X主机主要技术指标
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第 1章 工厂电气控制初步
3.2.5 主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表 3.7所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3 编程元件及程序知识
3.3.1 编程元件及寻址
3.3.2 指令系统
3.3.3 编程语言
3.3.4 程序结构
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3.1 编程元件及寻址
1,数据类型
2,直接寻址方式
3,间接寻址方式
第 1章 工厂电气控制初步
1,数据类型
（ 1） 数据类型及范围
SIMATIC S7-200系列 PLC数据类型可以是布尔型, 整型和实型 （ 浮
点数 ） 。 实数采用 32位单精度数来表示, 其数值有较大的表示范围：
正数为 +1.175495E-38～ +3.402823E+38；负数为 -1.175495E~38～ -
3.402823E+38。 不同长度的整数所表示的数值范如表 3.8所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 常数
在编程中经常会使用常数 。 常数数据长度可为字节, 字和双字, 在
机器内部的数据都以二进制存储, 但常数的书写可以用二进制, 十
进制, 十六进制, ASCII码或浮点数 （ 实数 ） 等多种形式 。 几种常
数形式分别如表 3.9所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,直接寻址方式
（ 1）编址形式
按位寻址的格式为,Ax.y
存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，
由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储
区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格
式为,Ay
数据寻址格式为,ATx
第 1章 工厂电气控制初步
?（ 2）各元件介绍
?输入继电器（ I）
?输出继电器（ Q）
?通用辅助继电器（ M）
?特殊标志继电器（ SM）
?变量存储器（ V）
?局部变量存储器（ L）
?顺序控制继电器（ S）
第 1章 工厂电气控制初步
?定时器（ T）
?计数器（ C）
?模拟量输入映像寄存器（ AI）、
模拟量输出映像寄存器（ AQ）
?高速计数器（ HC）
?累加器（ AC）
第 1章 工厂电气控制初步
S7-200将编程元件统一归为存储器单元, 存储单元按字节进行编址,
无论所寻址的是何种数据类型, 通常应指出它在所在存储区域和在
区域内的字节地址 。 每个单元都有惟一的地址, 地址用名称和编号
两部分组成, 元件名称 （ 区域地址符号 ） 如表 3.10所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
按位寻址的格式为,Ax.y
必须指定元件名称, 字节地址和位号, 如图 3.8 所示 。 图
3.8中 MSB表示最高位, LSB表示最低位 。
图 3.8 位寻址格式
M S B
I0
L S B
0
I15
I4
I3
I2
I1
7 6 5 4 3 2 1
I 4,5
I 1 4, 2
字节的位，即位号
元件名称 （ 区域标志 ）
字节地址
位地址与字节地址之间的间隔
第 1章 工厂电气控制初步
3．间接寻址方式
间接寻址方式是, 数据存放在存储器或寄存器中, 在指
令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址 。 存储
单元地址的地址又称为地址指针 。 这种间接寻址方式与
计算机的间接寻址方式相同 。 间接寻址在处理内存连续
地址中的数据时非常方便, 而且可以缩短程序所生成的
代码的长度, 使编程更加灵活 。
用间接寻址方式存取数据需要作的工作有 3种：建立指针,
间接存取和修改指针 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）建立指针
建立指针必须用双字传送指令 （ MOVD）, 将存储器所
要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或
寄存器, 装入的是地址而不是数据本身, 格式如下,
例,MOVD &VB200,VD302
MOVD &MB10,AC2
MOVD &C2,LD14
注意,建立指针用 MOVD指令 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）间接存取
指令中在操作数的前面加, *” 表示该操作数为一个指针 。
下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法,
MOVD &VB200,AC0
MOVW *AC0,AC1
若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示
执行过程如下,
第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）修改指针
下面的两条指令可以修改指针的用法,
INCD AC0
INCD AC0
MOVW *AC0,AC1
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3.2 指令系统
S7-200 系列 PLC主机中有两类基本指令集,SIMATIC指
令集和 IEC 1131-3指令集, 程序员可以任选一种 。 提供
了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务 。
SIMATIC指令集：是为 S7-200系列 PLC设计的, 本指令
通常执行时间短, 而且可以用 LAD,STL和 FBD三种编
程语言 。
IEC 1131-3指令集是不同 PLC厂家的指令标准，它不能
使用 STL编程语言。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.3.3 编程语言
1,语句表
2,梯形图
3,功能块图
4,其他编程语言
第 1章 工厂电气控制初步
1,语句表
语句表 （ STL） 语言类似于计算机的汇编语言, 特别适
合于来自计算机领域的工程人员 。 用指令助记符创建用
户程序, 属 于 面 向 机 器 硬 件 的 语 言, STEP 7
Micro/Win32的语句表如图 3.9所示 。
图
3.
9
语
句
表
举
例
第 1章 工厂电气控制初步
2,梯形图
图 3.10 梯形图举例
第 1章 工厂电气控制初步
3,功能块图
功能块图（ FBD）的图形结构与数字电子电路的
结构极为相似，如下图 3.11所示。
第 1章 工厂电气控制初步
4,其他编程语言
SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中
型 PLC提供了许多高级编程工具, 以下简要其中
的几种,
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
（ 2） S7-GRAPH
（ 3） S7-HiGraph
（ 4） CFC
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
图 3.12 SLC语言
S7-SLC的语言与 PASCAL非常相似，如图 3.12所示。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） S7-GRAPH
S1
S2
S8
S3
T0
S
S
T8
T3
T2
T1
S
T9
图
3.
13
顺
序
流
程
图
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） S7-HiGraph
它借助于状态图来描述异步过程 。 用于装置
和过程, 以及可能的转移状态的图形描述 。
本工具可基于系统框图和流程图直接进行编
程，程序结构和过程清晰。 S7-HiGraph如
图 3.14所示。
第 1章 工厂电气控制初步
1A I N I T _ S D ;?
0
I n i t
1
4
1
2
3
1
1
1
1
A T o p ;
A I M _ L o w er ;?
A B o t t o m ;?
A M _ R a i s e ;?
M o v em e n t d o w n
C = D o w n ;
M o v em e n t u p
C = Up ;
T o p
C = O M _ T o p ;
B o t t o m
C = O M _ B o t t o m ;
图 3.14 状态图
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4） CFC
CFC（ 连续功能图 ） 是在原来的 CSF（ 控制系
统流程图 ） 的基础上发展起来的, 它通过绘制
过程控制流程图, 将各程序块在版面上布置,
然后将它们相互连接即可 。
控制系统流程图如图 3.15所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
P r o c es s
S A M P _ A V E
S l i d i n g a v er ag
O B 3 5
2/ -
B O B N
R I N
I N
E N O B O
O U T R
C o n t r o l l e r
CONT _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
1/ -
R P V _ I N
R S P _ I N T
B O MA N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R MA N
T I T V
T I T V
C o n t r o l l e r
CONT _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
7/ -
R P V _ I N
R S P _ I N T
B O MA N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R MA N
T I T V
R D E A D B _ W
1
30
2 0, 0
0
0, 0
2, 0
20S
10S
0, 0
0, 0
2, 0
20S
10S
0, 0
0
图 3.15 连续功能图
第 1章 工厂电气控制初步
3.3.4 程序结构
1,用户程序
（ 1）主程序
（ 2）子程序
（ 3）中断处理程序
2,数据块
3,参数块
第 1章 工厂电气控制初步
如果编程使用的
是手编器, 主程
序应安排到程序
的最前面 。 其他
部分的位置安排
没有严格的顺序,
但习惯上把子程
序安排在中断程
序的前面 。 如图
3.16所示 。
图 3.16 程序结构
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程序
中断程序2
子程序2
主程序
中断程序1
子程序m
子程序1
中断程序n
第 1章 工厂电气控制初步
3.4 相关设备
3.4.1 手编器
3.4.2 计算机
3.4.3 人机界面
3.4.4 特殊功能模块
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.1 手编器
工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，
手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输入
设备，又出现了计算机编程软件。通过通信设备，
使 PLC和计算机相连，用编程软件可直接在计算
机上编程，由于计算机的显示器屏幕较大，对程
序的编制和修更加方便高效。但即使是现在，手
编器的使用仍十分广泛，特别是用小型和微型
PLC实现的小规模系统。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.2 计算机
计算机包括个人计算机和工业计算机, 在可编程
序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重要的
作用, 几乎 PLC系统从工程项目开发, 编程, 调
试到系统的运行和维护, 计算机越来越成了不可
缺少的工具 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.3 人机界面
1,构造特点
文本显示区：可显示两行信息（每行 20个字符）的液晶
显示 LCD 。
按键：共有 9个键 。
通信：通过 TD/CPU电缆（通用 RS232接口）可以提供
可编程序控制器与 TD 200的通信，同时可以提供 TD的电
源，而不必再另接电源。
电源：如果不用 TD/CPU通信电缆，可以通过面板右侧
的电源接口连接外部电源。
第 1章 工厂电气控制初步
2,主要功能
可以显示从 CPU主机读出的信息 （ 如读取指令,
数据, 当前值及状态 ） ；可以调整运行中选定的
程序变量；可以提供对输入输出点的强制功能；
可以为实时时钟设置日期和时间；支持多种语言
形式的菜单和提示并支持中文 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.4.4 特殊功能模块
1,数字量扩展模块
2,模拟量扩展模块
3,热电偶、热电阻模块
4,通信扩展模块
5,现场设备接口模块
第 1章 工厂电气控制初步
1,数字量扩展模块
数字量扩展模块主要有,
EM221 数字量输入模块, 24V,8输入 。
EM222 数字量输出模块,24V,8输出。
EM223 数字量混合模块,24V。
2,模拟量扩展模块
模拟量扩展模块主要有,
EM231,4模拟输入点, 2W,12位 。
EM232,2模拟输出点, 2W,12位 。
EM235,4模拟输入点, 1模拟量输出点, 2W,12位 。
3,热电偶, 热电阻模块
EM231为 1.8W,15位，模拟量输入。
第 1章 工厂电气控制初步
4,通信扩展模块
EM277 PROFIBUS-DP模块用于 PLC现场总线
通信连接 。 波特率可从 9600~12M波特 。
5,现场设备接口模块
CP 243-2通信处理器是 AS-I主站连接部件, 专门
用于 S7-200 CPU 22x,连接的同时显著增加了
S7-200可利用的 I/O点数 。
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第 1章 工厂电气控制初步
3.5 工业软件
3.5.1 应用和特点
3.5.2 工业软件的类型
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第 1章 工厂电气控制初步
3.5.1 应用和特点
1,应用
它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使
用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数的赋
值；用户编程；文件编制；系统测试、起动、服
务；过程控制；归档。
第 1章 工厂电气控制初步
2,特点
采用多种标准
共享数据管理
工具系统集成化
开放化的系统
可重用的程序段
集成的诊断功能
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第 1章 工厂电气控制初步
3.5.2 工业软件的类型
1,标准工具
标准工具是 SIMATIC S7/M7/C7自动化系统进行编程的
基础, SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表 3.12所
示 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,工程工具
工程工具主要包括,
编程员用的高级语言；
技术专家用的图形语言；
诊断, 仿真, 远程维护和工厂文件编制等用的辅
助软件 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,运行软件
运行软件种类很多, 以下是几个常用的运行软件,
1） SIMATIC S7的控制, 例如：标准控制, 模块
化和模糊控制系列软件；
2） 将自动化系统连接到 Windows应用程序的程
序接口工具；
3） SIMATIC M7的实时操作系统 。
第 1章 工厂电气控制初步
4,人机接口
人机接口包括,
操作员面板和系统组态用的软件, 如 Protool和
Protool/Life等；
用于过程诊断的可选软件包 ProAgent；
Windows 95/NT 用的高性能可视化工具系统
WinCC。
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第 1章 工厂电气控制初步
第 4章 基本指令
4.1 位操作类指令
4.2 运算指令
4.3 其他数据处理指令
4.4 表功能指令
4.5 转换指令
第 1章 工厂电气控制初步
本章学习目的
l 位操作类指令, 主要是位操作及运算指令,
与时也包含与位操作密切相关的定时器和计
数器指令等 。
l 运算指令, 包括常用的算术运算和逻辑运算
指令 。
l 其他数据处理类, 包括数据的传送, 移位,
填充和交换等指令 。
l 表功能指令, 包括对表的存取和查找指令 。
l 转换指令, 包括数据类型转换, 码转换和字
符转换指令 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.1 位操作类指令
4.1.1 指令使用概述
4.1.2 基本逻辑指令
4.1.3 复杂逻辑指令
4.1.4 定时器指令
4.1.5 计数器指令
4.1.6 比较
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第 1章 工厂电气控制初步
4.1.1 指令使用概述
1,主机的有效
编程范围
存储器的存储
容量及各编程
元件的有效编
程范围如右表
4.1所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
许
多
指
令
中
含
有
操
作
数
，
操
作
数
的
有
效
编
址
范
围
如
表
4.
2
所
示
。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 指令例
整数加法
+I,整数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个单字长 （ 16位 ） 的符
号整数 IN1和 IN2相加, 产生一个 16位整数结果输出 （ OUT） 。
在 LAD和 FBD 中, 以指令盒形式编程 。 指令盒的执行结果：
IN1+IN2=OUT
在 STL中, 执行结果,IN1+OUT=OUT
IN1和 IN2的寻址范围,VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW、
AIW,T,C,AC,*VD,*AC,*LD和常数 。
OUT的寻址范围,VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW,T、
C,AC,*VD,*AC和 *LD。
第 1章 工厂电气控制初步
本指令影响的特殊存储
器位,SM1.0（零）；
SM1.1（溢出）；
SM1.2（负）
使能流输出 ENO断开
的出错条件,SM1.1
（溢出）； SM4.3（运
行时间）； 0006（间接
寻址）
指令格式,
+I IN1,OUT
第 1章 工厂电气控制初步
例,+I VW0,VW4
本指令在梯形图和语句表中的编程如图 4.1所示 。
图 4.1 整数加法
LD I 0, 0 // 使能输入端
+I V W 0,V W 4
// 整数加法
/ / V W 0 + V W 4 = V W 4
第 1章 工厂电气控制初步
3,梯形图的基本绘制规则
（ 1） Network
（ 2）能流 /使能
（ 3）编程顺序
（ 4）编号分配
（ 5）内、外触点的配合
（ 6）触点的使用次数
（ 7）线圈的使用次数
（ 8）线圈的连接
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第 1章 工厂电气控制初步
4.1.2 基本逻辑指令
基本逻辑指令在语句表语言中是指对位存储单元
的简单逻辑运算, 在梯形图中是指对触点的简单
连接和对标准线圈的输出 。
一般来说, 语句表语言更适合于熟悉可编程序控
制器和逻辑编程方面有经验的编程人员 。 用这种
语言可以编写出用梯形图或功能框图无法实现的
程序 。 选择语句表时进行位运算要考虑主机的内
部存储结构 。
第 1章 工厂电气控制初步
可编程序控制器中的
堆栈与计算机中的堆
栈结构相同, 堆栈是
一组能够存储和取出
数据的暂时存储单元 。
堆 栈 的 存 取 特 点 是
,后进先出,, S7-
200可编程序控制器
的主机逻辑堆栈结构
如表 4.3所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
1,标准触点指令
（ 1） LD：装入常开触点 （ LoaD）
（ 2） LDN：装入常闭触点（ LoaD Not）
（ 3） A：与常开触点（ And）
（ 4） AN：与常闭触点（ And Not）。
（ 5） O：或常闭触点（ Or）
（ 6） ON：或常闭触点（ Or Not）
（ 7） NOT：触点取非（输出反相）
（ 8） =,输出指令
第 1章 工厂电气控制初步
在语句表中, LD,LDN,A,AN,O,ON,NOT这几
条指令的执行对逻辑堆栈的影响分别如表 4.4,表 4.5其后
的说明 。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.5 指令 A I0.2的执行
第 1章 工厂电气控制初步
程序实例,
本程序段用以
介绍标准触点
指令在梯形图,
语句表和功能
块图 3种语言编
程中的应用,
仔细比较不同
编程工具的区
别与联系 。
其梯形图和语
句表程序结构
如图 4.2所示 。
LD I 0, 0 // 装入常开触点
O I 0, 1 // 或常开触点
A I 0, 2 // 与常开触点
= Q 0, 0 // 输出触点
// 如果本梯级中将 I 0, 1 的触点改
// 为 Q 0, 0 的常开触点，则成为电
// 机起动停止控制环节的梯形图。
L D N I 0, 0 // 装入常闭触点
ON I 0, 1 // 或常闭触点
AN I 0, 2 // 与常闭触点
= Q 0, 1 //
LD I 0, 0 //
O I 0, 1 //
A I 0, 2 //
NOT // 取非，即输出反相
= Q 0, 3 //
图 4.2 标准触点 LAD和 STL例
第 1章 工厂电气控制初步
本程序对应的
功能框图如图
4.3所示 。 在功
能框图中, 常
闭触点的装入
和串并联用指
令盒的对应输
入信号端加圆
圈来表示 。
程序执行的时
序图如图 4.4所
示 。
LD I 0, 0 / /
O I 0, 1 / /
A I 0, 2 / /
= Q 0, 0 / /
//
//
L D N I 0, 0 / /
ON I 0, 1 / /
AN I 0, 2 / /
= Q 0, 1 / /
//
//
LD I 0, 0 / /
O I 0, 1 / /
A I 0, 2 / /
NOT //
= Q 0, 3 / /
图 4.3 标准触点 FBD例
2,正负跳变指令
第 1章 工厂电气控制初步
图 4,4 时序图
I 0, 0
Q 0, 2
Q 0, 0
I 0, 2
I 0, 1
第 1章 工厂电气控制初步
负跳变触点检测到脉冲的每一次负跳变后,
产生一个微分脉冲 。
指令格式,ED （ 无操作数 ）
应用举例：图 4.5是跳变指令的程序片断 。
图 4.6是图 4.5指令执行的时序 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 输入常开触点
EU // 脉冲正跳变
= Q 0, 0 // 输出触点
LD I 0, 0 //
ED // 脉冲负跳变
= Q 0, 1 //
图 4.5 跳变应用
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.6 时序
I 0, 0
Q 0, 1
Q 0, 0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） S,置位指令
（ 2） R,复位指令
置位即置 1,复位即置 0。 置位和复位指令可以将位存储区
的某一位开始的一个或多个 （ 最多可达 255个 ） 同类存储器
位置 1或置 0。 这两条指令在使用时需指明三点：操作性质,
开始位和位的数量 。 各操作数类型及范围如表 4.6所示 。
3,置位和复位指令
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） S，置位指令
将位存储区的指定位 （ 位 bit） 开始的 N个同类存
储器位置位 。
用法,S bit,N
例,S Q0.0,1
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） R，复位指令
将位存储区的指定位 （ 位 bit） 开始的 N个同类存
储器位复位 。 当用复位指令时, 如果是对定时器
T位或计数器 C位进行复位, 则定时器位或计数器
位被复位, 同时, 定时器或计数器的当前值被清
零 。
用法,R bit,N
例,R Q0.2,3
应用举例：图 4.7为置位和复位指令应用程序片断 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 装入常开触点
A I 0, 1 // 与常开触点
= Q 1, 0 // 输出触点
LD I 0, 0 //
A I 0, 1 //
S Q 0, 0,1 // 将 Q 0, 0 开始的 / / 1
个触点置 1
R Q 0, 2,3 // 将 Q 0, 2 开始的 // 3
个触点置 0
图 4.7 置位复位
第 1章 工厂电气控制初步
本程序对应的时序图如图 4.8所示 。
图 4.8 时序图
I 0, 0
Q 0, 2 - Q 0, 4
Q 0, 0
Q 1, 0
I 0, 1
第 1章 工厂电气控制初步
4,立即指令
（ 1）立即触点指令
（ 2） =I，立即输出指令
（ 3） SI，立即置位指令
（ 4） RI，立即复位指令
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 立即触点指令
在每个标准触点指令的后面加, I”。 指令执行时,
立即读取物理输入点的值, 但是不刷新对应映像
寄存器的值 。
这类指令包括,LDI,LDNI,AI,ANI,OI和
ONI。 下面以 LDI指令为例 。
用法,LDI bit
例,LDI I0.2
注意,bit只能是 I类型 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） =I,立即输出指令
用立即指令访问输出点时, 把栈顶值立即复制到
指令所指出的物理输出点, 同时, 相应的输出映
像寄存器的内容也被刷新 。
用法,=I bit
例,=I Q0.2
注意,bit只能是 Q类型 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） SI,立即置位指令
用立即置位指令访问输出点时, 从指令所指出的位 （ bit）
开始的 N个 （ 最多为 128个 ） 物理输出点被立即置位, 同
时, 相应的输出映像寄存器的内容也被刷新 。
用法,SI bit,N
例,SI Q0.0,2
注意,bit只能是 Q类型 。 SI和 RI指令的操作数类型及范
围如表 4.7所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4） RI,立即复位指令
用立即复位指令访问输出点时, 从指令所指出的
位 （ bit） 开始的 N个 （ 最多为 128个 ） 物理输出点
被立即复位, 同时, 相应的输出映像寄存器的内
容也被刷新 。
用法,RI bit,N
例,RI Q0.0,1
应用举例,
图 4.9为立即指令应用中的一段程序, 图 4.10是程
序对应的时序图 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 装入常开触点
= Q 0, 0 // 输出触点，非立即
=I Q 0, 1 // 立即输出触点
SI Q 0, 2,1 // 从 Q 0, 2 开始的 1 个
// 触点被立即置 1
L D I I 0, 0 // 立即输入触点指令
= Q 0, 3 //
图 4.9 立即指令程序
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.10 时序图
返回本节
扫描周期 n 扫描周期 n + 1 扫描周期 n + 3扫描周期 n + 2
输出刷新 输出刷新输出刷新输出刷新输出刷新
输入扫描
输入扫描
输入扫描
输入扫描
输入扫描
Q 0, 1
I 0, 0
Q 0, 0
Q 0, 3
Q 0, 2
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.3 复杂逻辑指令
1,栈装载与指令
2,栈装载或指令
3,逻辑推入栈指令
4,逻辑弹出栈指令
5,逻辑读栈指令
6,装入堆栈指令
第 1章 工厂电气控制初步
1,栈装载与指令
ALD,栈装载与指令 （ 与块 ） 。 在梯形图中用于将并联
电路块进行串联连接 。
在语句表中指令 ALD执行情况如表 4.8所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
OLD,栈装载或指令 （ 或块 ） 。 在梯形图中用于
将串联电路块进行并联连接 。
在语句表中指令 OLD执行情况如表 4.9所示 。
2,栈装载或指令
第 1章 工厂电气控制初步
LPS,逻辑推入栈指令 （ 分支或主控指令 ） 。 在梯形图中
的分支结构中, 用于生成一条新的母线, 左侧为主控逻
辑块时, 第一个完整的从逻辑行从此处开始 。
注意,使用 LPS指令时, 本指令为分支的开始, 以后必须
有分支结束指令 LPP。 即 LPS与 LPP指令必须成对出现 。
在语句表中指令 LPS执行情况如下表 4.10所示 。
3,逻辑推入栈指令
第 1章 工厂电气控制初步
4,逻辑弹出栈指令
LPP,逻辑弹出栈指令 （ 分支结束或主控复位指令 ） 。 在梯形图中的
分支结构中, 用于将 LPS指令生成一条新的母线进行恢复 。
注意,使用 LPP指令时, 必须出现在 LPS的后面, 与 LPS成对出现 。
在语句表中指令 LPP执行情况如下表 4.11所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
5,逻辑读栈指令
LRD,逻辑读栈指令 。 在梯形图中的分支结构中, 当左
侧为主控逻辑块时, 开始第二个和后边更多的从逻辑块 。
在语句表中指令 LRD 执行情况如表 4.12所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
6,装入堆栈指令
LDS,装入堆栈指令 。 本指令编程时较少使用 。
指令格式,LDS n （ n为 0~8的整数 ）
例,LDS 4
指令 LDS 4
在语句表中执行情况如下表 4.13所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
应用举例,
图 4.11是复杂逻辑指令在实际应用中的一段程序的梯形图 。
LD I 0, 0 // 装入常开触点
O I 2, 2 // 或常开触点
LD I 0, 1 // 被串的块开始
LD I 2, 0 // 被并路开始
A I 2, 1 //
O L D // 栈装载或，并路结束
A L D // 栈装载与，串路结束
LD I 0, 0 //
L P S // 逻辑推入栈，主控
A I 0, 5 //
= Q 7, 0 //
L R D // 逻辑读栈，新母线
LD I 2, 1 //
O I 1, 3 //
A L D // 栈装载与
= Q 6, 0 //
L P P // 逻辑弹出栈，母 线复原
LD I 3, 1 //
O I 2, 0 //
A L D //
= Q 1, 3 //
图
4.
11
复
杂
逻
辑
指
令
的
应
用
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.4 定时器指令
系统提供 3种定时指令,TON,TONR和 TOF。
精度等级,
S7-200定时器的精度 （ 时间增量 /时间单位 /分辨率 ） 有 3
个等级,1ms,10ms和 100ms,精度等级和定时器号关系
如表 4.14所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
指令操作数
1）编号,
2）预设值 PT,
3）使能输入（只对 LAD和 FBD）,
第 1章 工厂电气控制初步
1,接通延时定时器
TON,接通延时定时器指令 。 用于单一
间隔的定时 。 上电周期或首次扫描, 定
时器位 OFF,当前值为 0。 使能输入接
通时, 定时器位为 OFF,当前值从 0开
始计数时间, 当前值达到预设值时, 定
时器位 ON,当前值连续计数到 32767。
使能输入断开, 定时器自动复位, 即定
时器位 OFF,当前值为 0。
指令格式,TON Txxx,PT
例,TON T120,8
第 1章 工厂电气控制初步
2,有记忆接通延时定时器
TONR,有记忆接通延时定时器指令 。 用于
对许多间隔的累计定时 。 上电周期或首次
扫描, 定时器位 OFF,当前值保持 。 使能输
入接通时, 定时器位为 OFF,当前值从 0开
始计数时间 。 使能输入断开, 定时器位和
当前值保持最后状态 。 使能输入再次接通
时, 当前值从上次的保持值继续计数, 当
累计当前值达到预设值时, 定时器位 ON，
当前值连续计数到 32767。
TONR定时器只能用复位指令进行复位操作 。
指令格式,TONR Txxx,PT
例,TONR T20,63
第 1章 工厂电气控制初步
3,断开延时定时器
TOF,断开延时定时器指令 。 用于断开
后的单一间隔定时 。 上电周期或首次扫
描, 定时器位 OFF,当前值为 0。 使能输
入接通时, 定时器位为 ON,当前值为 0。
当使能输入由接通到断开时, 定时器开
始计数, 当前值达到预设值时, 定时器
位 OFF,当前值等于预设值, 停止计数 。
TOF复位后, 如果使能输入再有从 ON到
OFF的负跳变, 则可实现再次启动 。
指令格式,TOFTxxx,PT
例,TOF T35,6
第 1章 工厂电气控制初步
4,应用举例
例 1：图 4.12是介绍 3种定时器的工作特性的
程序片断, 其中 T35为通电延时定时器, T2
为有记忆通电延时定时器, T36为断电延时
定时器 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 使能输入
T O N T 3 5,+ 4 // 通电延时定时
// 延时时间为
/ / 4 0 m s
LD I 0, 0 //
T O N R T 2,+ 1 0 // 有记忆通电
// 延时时间累计
// 为 1 0 0 0 m s
LD I 0, 0 //
T O F T 3 6,+ 3 // 断电延时定时
// 延时时间为
// 30 ms
图 4.12 定时器特性
第 1章 工厂电气控制初步
本梯形图程序中输入输出执行时序关系如图 4.13
所示 。
图 4.13 定时器时序
T 3 6 位
4
10
3
I 0, 0
T33 当前值
T2 当前值
T33 位
3T2 位
T 3 6 当前值
最大值
最大值
4
第 1章 工厂电气控制初步
例 2：用 TON构造各种类型的时间继电器触点 。
有的厂商的 PLC只有 TON定时器, 因此, 在这种情况下
可以利用 TON来构造断电延时型的各种触点 。
图 4.14是用 TON构造 TOF作用的触点 。 其时序图与 TOF
的时序完全相同 。
图 4.15用通电延时定时器与输出继电器组成带瞬动触点的
定时器 。
图 4.16是利用常开触点实现通电和断电都延时的触点作用 。
本程序实现的功能是：用输入端 I0.0控制输出端 Q0.0,当
I0.0接通后, 过 3个时间单位 Q0.0端输出接通, 当 I0.0断开
后, 过 6个时间单位 Q0.0断开 。
第 1章 工厂电气控制初步 LD I 0, 0 // 启动 M 0, 0
O M 0, 0 // 自保
AN T 3 3 // 断开 M 0, 0
= M 0, 0 // 瞬时闭合
// 延时 5 0 m s 断开
AN I 0, 0 // 连续输出
T O N T 3 3,+ 5 //
图 4.14 定时器应用
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 //
= Q 0, 0 // 定时器的瞬动触点
T O N T 3 3,+ 5 0 // 通电延时定时器
// 时间为 5 0 0 m s
LD T 3 3 //
= Q 0, 1 // 延时动作触点
图 4.14 定时器应用
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 //
= Q 0, 0 // 定时器的瞬动触点
T O N T 3 3,+ 5 0 // 通电延时定时器
// 时间为 5 0 0 m s
LD T 3 3 //
= Q 0, 1 // 延时动作触点
图 4.15 定时器应用
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 //
T O N T 3 3,+ 3 // 常开通电延时
// 用作通电延时定时
LD Q 0, 0 // 断电延时的基础
AN I 0, 0 // 断电延时开始
T O N T 3 4,+ 6 // 通电延时定时器
// 用作断电延时计时
LD T 3 3 //
O Q 0, 0 //
AN T 3 4 //
= Q 0, 0 // 用作通、断电延时
图 4.16 定时器应用
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.5 计数器指令
1,概 述
2,增计数器
3,增减计数器
4,减计数器
5,应用举例
第 1章 工厂电气控制初步
1,概述
计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由
集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经
常用来对产品进行计数。
计数器指令有 3 种：增计数 CTU,增减计数
CTUD和减计数 CTD。
指令操作数有 4方面：编号, 预设值, 脉冲输入
和复位输入 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD M 0, 0 // 起动信号
= Q 0, 1 // 起动电机 M1
T O N T 4 0,+ 2 0 0 // 延时 2 0 0 0 m s
// 后起动电机 M2
LD T 4 0 //
= Q 0, 2 // 起动电机 M2
T O N T 4 1,+ 3 0 0 // 延时 3 0 0 0 m s
// 后起动电机 M3
LD T 4 1 //
= Q 0, 3 // 起动电机 M3
图 4.18 电机顺序起动
第 1章 工厂电气控制初步
2,增计数器
CTU,增计数器指令 。 首次扫描, 定时器位 OFF，
当前值为 0。 脉冲输入的每个上升沿, 计数器计
数 1次, 当前值增加 1个单位, 当前值达到预设值
时, 计数器位 ON,当前值继续计数到 32767停止
计数 。 复位输入有效或执行复位指令, 计数器自
动复位, 即计数器位 OFF,当前值为 0。
指令格式,CTU Cxxx,PV
例,CTU C20,3
程序实例,
图 4.19为增计数器的程序片断和时序图 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 计数脉冲信号输入端
LD I 0, 1 // 复位信号输入端
C T U C 2 0,+ 3 // 增计数，计数设定值
// 为 3 个脉冲
LD C 2 0 // 计数值达到 3,则
= Q 0, 0 // 将输入位置 1
第 1章 工厂电气控制初步
I 0, 0
I 0, 1
C 2 0 当前值
C 2 0 位
图 4.19 增计数程序及时序
第 1章 工厂电气控制初步
3,增减计数器
CTUD，增减计数器指令。有两个脉冲输入端,CU输入端用于递增
计数,CD输入端用于递减计数。
指令格式,CTUD Cxxx,PV
例,CTUD C30,5
程序实例：如图 4.20所示为增减计数器的程序片断和时序图。
LD I 0, 0 // 增计数输入端
LD I 0, 1 // 减计数输入端
LD I 0, 2 // 复位输入端
C T U D C 3 0,+ 5 // 增减计数，设定
// 脉冲数为 5 。
LD C 3 0 // 计数器触点
= Q 0, 0 // 输出触点
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.20 增减计数程序及时序
1
2
3
4
5
4
3
4
3
4
5
6
7
I 0, 0
I 0, 1
I 0, 2
C 3 0 当前值
C 3 0 位
第 1章 工厂电气控制初步
4,减计数器
CTD,增减计数器指令 。 脉冲输入端 CD用于递减计数 。
首次扫描, 定时器位 OFF,当前值为等于预设值 PV。 计
数器检测到 CD输入的每个上升沿时, 计数器当前值减小
1个单位, 当前值减到 0时, 计数器位 ON。
复位输入有效或执行复位指令, 计数器自动复位, 即计
数器位 OFF,当前值复位为预设值, 而不是 0。
指令格式,CTD Cxxx,PV
例,CTD C40,4
程序实例：图 4.21为减计数器的程序片断和时序图 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 减计数脉冲输入端
LD I 0, 1 // 复位输入端
C T D C 4 0,+ 4 // 减计数器，设定计数
// 脉冲数为 4 。
LD C 4 0 // 装入计数器触点
= Q 0, 0 // 输出触点
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.21 减计数程序及时序
I 0, 0
I 0, 1
C 4 0 当前值
C 4 0 位
第 1章 工厂电气控制初步
5,应用举例
1） 循环计数 。
以上三种类型的计数器如果在使用时, 将计数器
位的常开触点作为复位输入信号, 则可以实现循
环计数 。
2） 用计数器和定时器配合增加延时时间, 如图
4.22所示 。 试分析以下程序中实际延时为多长时
间 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 启动通电延时
AN M 0, 0 // 重新启动延时
T O N T 5 0,+ 3 0 0 0 0 // 通电延时定时器
// 时间设定为 3 0 0 0 s
LD T 5 0 // 延时时间到
= M 0, 0 // 关定时器，产生一个
// 脉冲。
LD M 0, 0 // 每隔 3 0 0 0 s 输入一个
// 脉冲
L D N I 0, 0 // 复位输入
C T U C 2 0,+ 1 0 // 增计数器，累计脉冲
// 的总数。
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.22 计数器应用例
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1 2 3 111054
I 0,0
T 5 0 位
C 2 0 位
第 1章 工厂电气控制初步
4.1.6 比较
1,字节比较
2,整数比较
3,双字整数比较
4,实数比较
5,应用举例
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节比较
字节比较用于比较两个字节型整数值 IN1和 IN2的
大小, 字节比较是无符号的 。 比较式可以是 LDB、
AB或 OB后直接加比较运算符构成 。
如,LDB=,AB<>,OB>= 等 。
整数 IN1和 IN2的寻址范围,VB,IB,QB,MB、
SB,SMB,LB,*VD,*AC,*LD和常数 。
指令格式例,
LDB= VB10,VB12
AB<> MB0,MB1
OB<= AC1,116
第 1章 工厂电气控制初步
2,整数比较
整数比较用于比较两个一字长整数值 IN1和 IN2的大小,
整数比较是有符号的 （ 整数范围为 16#8000和 16#7FFF之
间 ） 。 比较式可以是 LDW,AW或 OW后直接加比较运
算符构成 。
如,LDW=,AW<>,OW>= 等 。
整数 IN1和 IN2的寻址范围,VW,IW,QW,MW,SW、
SMW,LW,AIW,T,C,AC,*VD,*AC,*LD和
常数 。
指令格式例,
LDW= VW10,VW12
AW<> MW0,MW4
OW<= AC2,1160
第 1章 工厂电气控制初步
3,双字整数比较
双字整数比较用于比较两个双字长整数值 IN1和
IN2的大小，双字整数比较是有符号的（双字整
数范围为 16#80000000和 16#7FFFFFFF之间）。
指令格式例,
LDD= VD10,VD14
AD<> MD0,MD8
OD<= AC0,1160000
LDD>= HC0,*AC0
第 1章 工厂电气控制初步
4,实数比较
实数比较用于比较两个双字长实数值 IN1和 IN2的
大小, 实数比较是有符号的 （ 负实数范围为 -
1.175495E-38和 -3.402823E+38,正实数范围为
+1.175495E-38和 +3.402823E+38） 。 比较式可以
是 LDR,AR或 OR后直接加比较运算符构成 。
指令格式例,
LDR= VD10,VD18
AR<> MD0,MD12
OR<= AC1,1160.478
AR> *AC1,VD100
第 1章 工厂电气控制初步
5,应用举例
控制要求,
一自动仓库存放某种货物, 最多 6000箱, 需对所
存的货物进出计数 。 货物多于 1000箱, 灯 L1亮；
货物多于 5000箱, 灯 L2亮 。
其中, L1和 L2分别受 Q0.0和 Q0.1控制, 数值
1000和 5000分别存储在 VW20和 VW30字存储单
元中 。
本控制系统的程序如图 4.23所示 。 程序执行时序
如图 4.24所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.23 程序举例
LD I 0, 0 // 增计数输入端
LD I 0, 1 // 减计数输入端
LD I 0, 2 // 复位输入端
C T U D C 3 0,+ 1 0 0 0 0 // 增减计数，
// 设定脉冲数
// 为 1 0 0 0 0 。
L D W > = C 3 0,V W 2 0 // 比较计数器
// 当前值是否大于
/ / V W 2 0 中的值
= Q 0, 0 // 输出触点
L D W > = C 3 0,V W 3 0 // 比较计数器
// 当前值是否大于
/ / V W 3 0 中的值
= Q 0, 1 // 输出触点
第 1章 工厂电气控制初步
图 4.24 时序图
1000 1000
5000 5000
C3 0 当前值
Q 0, 0
Q 0, 1
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2 运算指令
4.2.1 加法
4.2.2 减法
4.2.3 乘法
4.2.4 除法
4.2.5 数学函数指令
4.2.6 增减
4.2.7 逻辑运算
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.1 加法
1,整数加法
+I,整数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个单
字长 （ 16位 ） 的符号整数 IN1和 IN2相加, 产生一
个 16位整数结果 OUT。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 使能输入端
+I V W 0,V W 4
// 整数加法
/ / V W 0 + V W 4 = V W 4
图 4.25 整数加法例
第 1章 工厂电气控制初步
2,双整数加法
+D,双整数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个双字长 （ 32位 ） 的
符号双整数 IN1和 IN2相加, 产生一个 32位双整数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1+IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,IN1+OUT=OUT。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC、
*VD,*AC,*LD。
指令格式,+D IN1,OUT
例,+D VD0,VD4
第 1章 工厂电气控制初步
+R,实数加法指令 。 使能输入有效时, 将两个双字长 （ 32位 ） 的实
数 IN1和 IN2相加, 产生一个 32位实数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1+IN2=OUT。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC、
*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢出 ） ；
SM1.2（ 负 ） 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.2 减法
减法指令是对有符号数进行相减操作 。 包括：整
数减法, 双整数减法和实数减法 。 这三种减法指
令与所对应的加法指令除运算法则不同之外, 其
他方面基本相同 。
第 1章 工厂电气控制初步
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1-IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,OUT- IN2=OUT。
指令格式,-I IN2,OUT （ 整数减法 ）
-D IN2,OUT （ 双整数减法 ）
-R IN2,OUT （ 实数减法 ）
例,-I AC0,VW4
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.3 乘法
*I,整数乘法指令 。 使能输入有
效时, 将两个单字长 （ 16位 ） 的
符号整数 IN1和 IN2相乘, 产生一
个 16位整数结果 OUT。
指令格式,*I IN1,OUT
例,*I VW0,AC0
1,整数乘法
第 1章 工厂电气控制初步
2,完全整数乘法
MUL，完全整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单
字长（ 16位）的符号整数 IN1和 IN2相乘，产生一个 32位
双整数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：
IN1*IN2=OUT。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢
出 ） ； SM1.2（ 负 ） ； SM1.3（ 被 0除 ） 。
指令格式,MUL IN1,OUT
例,MUL AC0,VD10
第 1章 工厂电气控制初步
3,双整数乘法
*D，双整数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长
（ 32位）的符号整数 IN1和 IN2相乘，产生一个 32位双整
数结果 OUT。
在 STL中, 执行结果,IN1*OUT=OUT。
IN1和 IN2的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD、
LD,HC,AC,*VD,*AC,*LD和常数 。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢
出 ） ； SM1.2（ 负 ） ； SM1.3（ 被 0除 ） 。
指令格式,*D IN1,OUT
例,*D VD0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
4,实数乘法
*R,实数乘法指令 。 使能输入有效时, 将两个双字长 （ 32位 ）
的实数 IN1和 IN2相乘, 产生一个 32位实数结果 OUT。
在 LAD 和 FBD 中, 以 指 令 盒 形 式 编 程, 执 行 结 果,
IN1*IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,IN1*OUT=OUT。
IN1和 IN2的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD和常数 。
OUT的寻址范围,VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD、
AC,*VD,*AC,*LD。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1（ 溢出 ） ；
SM1.2（ 负 ） ； SM1.3（ 被 0除 ） 。
指令格式,*R IN1,OUT
例,*R VD0,AC0
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.4 除法
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果,IN1/IN2=OUT。
在 STL中, 执行结果,OUT/ IN2=OUT。
指令格式,/I IN2,OUT （ 整数除法 ）
DIV IN2,OUT （ 整数完全除法 ）
/D IN2,OUT （ 双整数除法 ）
/R IN2,OUT （ 实数除法 ）
第 1章 工厂电气控制初步
例,DIV VW10,VD100
/I VW20,VW200
两条指令的编程及执行情况比较如图 4.26所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入端
D I V V W 1 0,V D 1 0 0 // 完全除法
// V W 1 0 2 / V W 1 0 = V D 1 0 0
LD I 0, 1 // 使能输入端
/I V W 2 0,V W 2 0 0 // 整数除法
/ / V W 2 0 0 / V W 2 0 = V W 2 0 0
图 4.26 除法指令应用
第 1章 工厂电气控制初步
对于除法指令,
对于完全除法指令,
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.5 数学函数指令
1,平方根
2,自然对数
3,指数
4,正弦、余弦、正切
第 1章 工厂电气控制初步
1,平方根
SQRT,平方根指令 。 把一个双字长 （ 32位 ） 的实数
IN开平方, 得到 32位的实数结果 。
在 LAD和 FBD中, 以指令盒形式编程, 执行结果：
SQRT(IN)=OUT。
在 STL中, 执行结果,SQRT(IN)=OUT。
本指令影响的特殊存储器位,SM1.0（ 零 ） ； SM1.1
（ 溢出和非法值 ） ； SM1.2（ 负 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1（ 溢出 ） ；
SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,SQRT IN,OUT
例,SQRT VD0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
2,自然对数
LN,自然对数指
令 。 将一个双字
长 （ 32 位 ） 的实
数 IN取自然对数,
得到 32 位的实数
结果 。
应用实例,
求以 10为底的 50
（ 存于 VD0） 的常
用对数, 结果放
到 AC0。
本运算程序如图
4.27所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入
LN V D 0,A C 0 //
// 自然对数
// L n ( V D 0 ) = A C 0
LN 1 0, 0,V D 1 0 0 //
// 自然对数
// L n ( 1 0 ) = V D 1 0 0
/R V D 1 0 0,A C 0 //
// 实数除法指令
// A C 0 / V D 1 0 0 = V D 1 0 0
图 4.27 自然对数的应用
第 1章 工厂电气控制初步
3,指数
EXP，指数指令。将一个双字长
（ 32位）的实数 IN取以 e为底的指
数，得到 32位的实数结果 OUT。
在 LAD和 FBD中，以指令盒形式编
程，执行结果,EXP(IN)=OUT。
在 STL中，执行结果：
EXP(IN)=OUT。
指令格式,EXP IN,OUT
例,EXP VD0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
4,正弦、余弦、正切
SIN,COS,TAN,即正弦, 余弦, 正切指令 。 将一个
双字长 （ 32位 ） 的实数弧度值 IN分别取正弦, 余弦, 正
切, 各得到 32位的实数结果 。
如果已知输入值为角度, 要先将角度值转化为弧度值,
方法：使用 （ *R） MUL_R指令用角度值乘以 π/180° 即
可 。
第 1章 工厂电气控制初步
例,TAN VD0,AC0
应用实例：求 COS160o的值 。 如图 4.28所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入
M O V R 3, 1 4 1 5 9,A C 0 //
// π 装入 A C 0
/R 1 8 0, 0,A C 0 //
// 得 π /180 弧度
//
*R 1 6 0, 0,A C 0 //
// 角度转化为弧度
//
C O S A C 0,A C 1 //
// 求余弦指令
// 结果存放到 A C 1
图 4.28 三角函数应用例
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.6 增减
1,字节增和字节减
2,字增和字减
3,双字增和双字减
4,应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节增和字节减
INCB,字节增指令 。 使能输入有效时, 把一字节长的无
符号输入数 （ IN） 加 1,得到一
字节的无符号输出结果 OUT。
DECB,字节减指令 。 使能输入有效时, 把一字节长的无
符号输入数 （ IN） 减 1,得到一字节的无符号输出结果
OUT。
第 1章 工厂电气控制初步
2,字增和字减
第 1章 工厂电气控制初步
3,双字增和双字减
INCD,双字增指令 。 使能输入有效时, 把双字长 （ 32位 ）
的有符号输入数 （ IN） 加 1,得到双字长的有符号输出结
果 OUT。
DECD,双字减指令 。 使能输入有效时, 把双字长的有
符号输入数 （ IN） 减 1,得到双字长的有符号输出结果
OUT。
第 1章 工厂电气控制初步
4,应用实例
控制要求,
食品加工厂对饮
料生产线上的盒
装饮料进行计数,
每 24盒为一箱,
要求能记录生产
的箱数 。
程序及说明,
程序如图 4.29 所
示 。
LD I 0, 0 // 增脉冲输入端
LD C 3 0 // 复位输入端
// 循环计数
C T U C 3 0,+ 2 4 // 增计数指令
// 设定脉冲数为 24
LD C 3 0 // 装入计数器触点
// 作为双字增的
// 脉冲输入
I N C D V D 1 0 0 // 双字增指令
//
图 4.29 增减指令的应用
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第 1章 工厂电气控制初步
4.2.7 逻辑运算
1,字节逻辑运算
2,字逻辑运算
3,双字逻辑运算
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节逻辑运算
字节逻辑运算包括字节与, 字节或, 字节异或,
字节取反 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,字逻辑运算
字节逻辑运算包括字节与, 字节或, 字节异或,
字节取反 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,双字逻辑运算
字逻辑运算包括双字与、双字或、双字异或、双
字取反。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3 其他数据处理指令
4.3.1 传送类指令
4.3.2 移位指令
4.3.3 字节交换指令
4.3.4 填充指令
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.1 传送类指令
1,单一传送
（ 1） MOVB，字节传送指令
（ 2） BIR，传送字节立即读指令
（ 3） BIW，传送字节立即写指令
（ 4） MOVW，字传送指令
（ 5） MOVD，双字传送指令
（ 6） MOVR，实数传送指令
2,块传送
（ 1） BMB，字节块传送指令
（ 2） BMW，字块传送指令
（ 3） BMD，双字块传送指令
第 1章 工厂电气控制初步
1,单一传送
（ 1） MOVB,字节传送指令
使能输入有效时, 把一个单字节无符号数
据由 IN传送到 OUT所指的字节存储单元 。
IN的寻址范围,VB,IB,QB,MB,SB、
SMB,LB,AC,*VD,*AC,*LD和常
数 。
OUT的寻址范围,VB,IB,QB,MB、
SB,SMB,LB,AC,*VD,*AC,*LD。
指令格式,MOVB IN1,OUT
例,MOVB VB0,QB0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） BIR,传送字节立即读指令
使能输入有效时, 立即读取单字
节物理输入区数据 IN,并传送到
OUT所指的字节存储单元 。
IN的寻址范围,IB
OUT的寻址范围,VB,IB,QB、
MB,SB,SMB,LB,AC,*VD、
*AC,*LD。
指令格式,BIR IN1,OUT
例,BIR IB0,VB10
第 1章 工厂电气控制初步
2,块传送
指令可用来进行一次多个（最多 255个）数据的传送，
数据块类型可以是字节块、字块、双字块。
三条指令中 N的寻址范围都是,VB,IB,QB,MB、
SB,SMB,LB,AC,*VD,*AC,*LD和常数。
使 ENO断开的出错条件,SM4.3（运行时间）； 0006
（间接寻址）； 0091（数超界）。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.2 移位指令
1,左移和右移
2,循环左移、循环右移
3,寄存器移位
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 字节左移和字节右移
SLB和 SRB,字节左移和字节右移 。 使能输入有效时,
把字节型输入数据 IN左移或右移 N位后, 再将结果输出
到 OUT所指的字节存储单元 。 最大实际可移位次数为 8。
1,左移和右移
第 1章 工厂电气控制初步
以第一条指令为例, 指令执行情况如表 4.16所示 。
表 4.16 指令 SLB执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
SLW和 SRW,字左移和字右移 。 指令盒与字节
移位比较, 只有名称变为 SHR_W和 SHR_W。 使
能输入有效时, 把字型输入数据 IN左移或右移 N
位后, 再将结果输出到 OUT所指的字存储单元 。
最大实际可移位次数为 16。
指令格式,SLW OUT,N （ 字左移 ）
SRW OUT,N （ 字右移 ）
例,SLW MW0,2
SRW LW0,3
以第二条指令为例, 指令执行情况如表 4.17所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 双字左移和双字右移
SLD和 SRD,双字左移和双字右移 。 指令盒与字节移位比
较, 只有名称变为 SHL_DW和 SHR_DW,其他部分完全
相同 。 使能输入有效时, 把双字型输入数据 IN左移或右
移 N位后, 再将结果输出到 OUT所指的双字存储单元 。 最
大实际可移位次数为 32。
指令格式,SLD OUT,N （ 双字左移 ）
SRD OUT,N （ 双字右移 ）
例,SLD MD0,2
SRD LD0,3
第 1章 工厂电气控制初步
2,循环左移、循环右移
循环左移和循环右移根据所循环移位的数的长度分别又可
分为字节型、字型、双字型。
循环移位特点,
移位数据存储单元的移出端与另一端相连，同时又与
SM1.1（溢出）相连，所以最后被移出的位被移到另一端
的同时，也被放到 SM1.1位存储单元。例如在循环右移时，
移位数据的最右端位移入最左端，同时又进入 SM1.1。
SM1.1始终存放最后一次被移出的位。
第 1章 工厂电气控制初步
循环移位的类型
（ 1）字节循环左移和字节循环右移
（ 2）字循环左移和字循环右移
（ 3）双字循环左移和双字循环右移
表 4.18 指令 RRW执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
SHRB,寄存器移位指令 。
该指令在梯形图中有 3个数据输入端：
DATA为数值输入, 将该位的值移入移
位寄存器； S_BIT为移位寄存器的最低位
端； N指定移位寄存器的长度 。 每次使能
输入有效时, 整个移位寄存器移动 1位 。
移位特点,
移位寄存器长度在指令中指定, 没有字
节型, 字型, 双字型之分 。 可指定的最
大长度为 64位, 可正也可负 。
3,寄存器移位
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.19 指令 SHRB执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.3 字节交换指令
SWAP,字节交换指令 。 使能输入有效时, 将字型输入数据 IN的高
字节和低字节进行交换 。
本指令只对字型数据进行处理, 指令的执行不影响的特殊存储器位 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间
接寻址 ） 。
指令格式,SWAP IN （ 字节交换 ）
例,SWAP VW10
以第本指令为例, 指令执行情况如表 4.20所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.3.4 填充指令
FILL,存储器填充指令 。 使能输入有效时, 用字型
输入数据 IN填充从输出 OUT所指的单元开始的 N个
字存储单元 。
填充指令只对字型数据进行处理, N值为字节型, 可
取从 1~255的整数 。 指令的执行不影响的特殊存储器
位 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行时
间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） ； 0091（ 操作数超界 ） 。
指令格式,FILL IN,OUT,N （ 填 充 指
令 ）
例,FILL 10,VW100,12
本条指令的执行结果是：将数据 10填充到从 VW100
到 VW122共 12个字存储单元 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.4 表功能指令
4.4.1 表存数指令
4.4.2 表取数指令
4.4.3 表查找指令
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第 1章 工厂电气控制初步
表只对字型数据存储，表的格式例如表 4.21所示。
第 1章 工厂电气控制初步
4.4.1 表存数指令
ATT,表存数指令 。
该指令在梯形图中有 2个数据输入端,DATA为
数值输入, 指出将被存储的字型数据或其地址；
TBL表格的首地址, 用以指明被访问的表格 。 当
使能输入有效时, 将输入字型数据添加到指定的
表格中 。
表存数特点,
表存数时, 新存的数据添加在表中最后一个数据
的后面 。 每向表中存一个数据, 实际填表数 EC
会自动加 1。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.22 指令 ATT执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.4.2 表取数指令
1,FIFO，先进先出指令
2,LIFO，后进先出指令
第 1章 工厂电气控制初步
1,FIFO，先进先出指令
当使能输入有效时, 从 TBL指明的表中移
出第一个字型数据并将其输出到 DATA所
指定的字单元 。
FIFO表取数特点,
取数时, 移出的数据总是最先进入表中的
数据 。 每次从表中移出一个数据, 剩余数
据依次上移一个字单元位置, 同时实际填
表数 EC会自动减 1。
指令格式,FIFO TBL,DATA
例,FIFO VW100,AC0
如果仍是对表 4.21存取，则指令执行情况
如表 4.23所示。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.23 指令 FIFO执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
2,LIFO，后进先出指令
当使能输入有效时, 从 TBL指明的表中移
出最后一个字型数据并将其输出到 DATA
所指定的字单元 。
LIFO表取数特点,
取数时, 移出的数据是最后进入表中的数
据 。 每次从表中取出一个数据, 剩余数据
位置保持不变, 实际填表数 EC会自动减 1。
指令格式,LIFO TBL,DATA
例,LIFO VW100,AC0
如果仍是对表 4.21存取, 则指令执行情况
如表 4.24所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.24 指令 LIFO执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.4.3 表查找指令
FND?,表查找指令 。 通过表查找指令可以
从字型数表中找出符合条件的数据所在的
表中数据编号, 编号范围为 0~99。
在梯形图中有 4个数据输入端,TBL表格的
首地址, 用以指明被访问的表格； PTN是
用来描述查表条件时进行比较的数据；
CMD是比较运算符,？, 的编码, 它是一
个 1~4的数值, 分别代表 =,<>,<和 >运算
符； INDX用来指定表中符合查找条件的数
据的地址 。
第 1章 工厂电气控制初步
表 4.25 表查找指令执行结果
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5 转换指令
4.5.1 数据类型转换
4.5.2 编码和译码
4.5.3 七段码
4.5.4 字符串转换
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.1 数据类型转换
1,字节与整数
（ 1） 字节到整数
（ 2） 整数到字节
2,整数与双整数
（ 1）双整数到整数
（ 2）整数到双整数
3,双整数与实数
（ 1）实数到双整数
（ 2）双整数到实数
4,整数与 BCD码
（ 1） BCD码到整数
（ 2）整数到 BCD码
5,程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,字节与整数
（ 1） 字节到整数
BTI,字节转换为整数指令 。 使能输入有效时,
将字节输入数据 IN转换成整数类型, 并将结果送
到 OUT输出 。 字节型是无符号的, 所以没有符号
扩展 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行
时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,BTI IN,OUT
例,BTI VB0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 整数到字节
ITB,整数转换字节指令 。 使能输入有效时, 将整数输入
数据 IN转换成字节类型, 并将结果送到 OUT输出 。 输入
数据超出字节范围 （ 0~255） 则产生溢出 。
移位指令影响的特殊存储器位,SM1.1（ 溢出 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1（ 溢出 ） ；
SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,ITB IN,OUT
例,ITB AC0,VB10
第 1章 工厂电气控制初步
2,整数与双整数
（ 1） 双整数到整数
DTI,双整数转换为整数指令 。 使能输入有效时, 将双
整数输入数据 IN转换成整数类型, 并将结果送到 OUT输
出 。 输入数据超出整数范围则产生溢出 。
移位指令影响的特殊存储器位,SM1.1（ 溢出 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1（ 溢出 ） ；
SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,DTI IN,OUT
例,DTI AC0,VW20
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 整数到双整数
ITD,整数转换为双整数指令 。 使能输入有效时,
将整数输入数据 IN转换成双整数类型 （ 符号进行
扩展 ）, 并将结果送到 OUT输出 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行
时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,ITD IN,OUT
例,ITD VW0,AC0
第 1章 工厂电气控制初步
3,双整数与实数
（ 1） 实数到双整数
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 双整数到实数
DTR,双整数转换实数指令 。 使能输入有效时,
将双整数输入数据 IN转换成实型, 并将结果送到
OUT输出 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（运行
时间）； 0006（间接寻址）。
指令格式,DTR IN,OUT
例,DTR AC0,VD100
第 1章 工厂电气控制初步
4,整数与 BCD码
（ 1） BCD码到整数
BCDI,BCD码转换为整数指令 。
使能输入有效时, 将 BCD码输
入数据 IN转换成整数类型, 并
将结果送到 OUT输出 。 输入数
据 IN的范围为 0~9999。
指令格式,BCDI OUT
例,BCDI AC0
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 整数到 BCD码
IBCD,整数转换为 BCD码指令 。
使能输入有效时, 将整数输入数据
IN转换成 BCD码类型, 并将结果
送到 OUT输出 。 输入数据 IN的范
围为 0~9999。
指令格式,IBCD OUT
例,IBCD AC0
第 1章 工厂电气控制初步
5,程序实例
功能,
模拟量控制程序中
的数据类型转换 。
将模拟量输入端采
样值由整数转换为
双整数, 然后由双
整数转换为实数,
再除以一个比例因
子得到 PLC可以处
理的范围内的值 。
程序实现,
本程序如图 4.30 所
示 。
LD S M 0, 0 // 使能输入
I T D A I W 2,A C 0 //
// 整数转换为双整数
//
D T R A C 0,A C 0 //
// 双整数转换为实数
//
/R 3 2 7 6 8, 0,A C 0 //
// 实数除法指令
// A C 0 / 3 2 7 6 8 = V D 1 0 0
M O V R A C 0,V D 2 0 0 //
// 实数传送指令
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.2 编码和译码
1,编码
ENCO,编码指令 。 使能输入有效时, 将字型输
入数据 IN的最低有效位 （ 值为 1的位 ） 的位号输
出到 OUT所指定的字节单元的低 4位 。 即用半个
字节来对一个字型数据 16位中的 1位有效位进行
编码 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行
时间 ） ； 0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,ENCO IN,OUT
例,ENCO AC0,VB0
第 1章 工厂电气控制初步
以本指令为例, 指令执行情况如表 4.26所示 。
表 4.26 编码指令执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
2,译码
DECO,译码指令 。 使能输入有效时, 将字节型输入数据
IN的低 4位所表示的位号对 OUT所指定的字单元的对应位
置 1,其他位置 0。 即对半个字节的编码进行译码来选择
一个字型数据 16位中的 1位 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM4.3（ 运行时间 ） ；
0006（ 间接寻址 ） 。
指令格式,DECO IN,OUT
例,DECO VB0,AC0
本指令执行情况如表 4.27所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.3 七段码
SEG,七段码指令 。 使能输入有效时, 将字节型
输入数据 IN的低 4位有效数字产生相应的七段码,
并将其输出到 OUT所指定的字节单元 。
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第 1章 工厂电气控制初步
4.5.4 字符串转换
1,指令种类
（ 1） ASCII码转换 16进制指令
（ 2） 16进制到 ASCII码
（ 3） 整数到 ASCII码
（ 4） 双整数到 ASCII码
（ 5） 实数到 ASCII码
第 1章 工厂电气控制初步
2,指令介绍
下面仅以 ASCII码转换 16进制指令为例说明字符
串与其他数据类型之间的转换 。
ATH,ASCII码转换 16进制指令 。 指令盒中有 3
个操作数,IN,开始字符的字节地址, 字节类型；
LEN,字符串的长度, 字节类型, 最大长度为
255； OUT,输出目的开始字节地址, 字节类型 。
使能输入有效时, 把从 IN开始的长度为 LEN的
ASCII码转换为 16进制数, 并将结果送到 OUT开
始的字节进行输出 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,程序实例
以上面的指令为例, 条指令的执行结果如表 4.28
所示, 程序如图 4.31所示 。
表 4.28 指令 ATH执行结果
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 2, 0 // 使能输入
A T H V B 1 0 0,V B 2 0 0,3 //
// 从 V B 1 0 0 开始的
// 3 个字符转换为
// 16 进制数值
LD I 2, 1 //
M O V W V W 2 0 0,A C 0 //
// 字传送指令
// 结果输出到 A C 0
图 4.31 字符串转换
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第 1章 工厂电气控制初步
第 5章 应用指令
5.1 程序控制类指令
5.2 特殊指令
第 1章 工厂电气控制初步
5.1 程序控制类指令
5.1.1 空操作
5.1.2 结束及暂停
5.1.3 看门狗
5.1.4 跳转
5.1.5 子程序指令
5.1.6 程序循环
5.1.7 顺序控制继电器
5.1.8 与 ENO指令
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.1 空操作
NOP,空操作指令 。 使能输入有效时, 执行空操作指
令 。 空操作指令不影响用户程序的执行, 操作数 N是标
号, 是一个 0~255的常数 。
指令格式,NOP N
例,NOP 30
程序如下图 5.1所示 。
LD I 0, 0 // 使能输入
NOP 30 // 空操作指令
// 标号为 30
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.2 结束及暂停
1,结束指令
结束指令有两条,END和 MEND。两条指令在
梯形图中以线圈形式编程。
END，条件结束指令。使能输入有效时，终
止用户主程序。
MEND无条件结束指令 。 无条件终止用户程序
的执行, 返回主程序的第一条指令 。
用 Micro/Win32编程时, 编程人员不需手工输
入 MEND指令, 而是由软件自动加在主程序结
尾 。 指令格式,END （ 无操作数 ）
第 1章 工厂电气控制初步
2,暂停指令
STOP,暂停指令 。 使能输入有效时, 该
指令使主机 CPU的工作方式由 RUN切换
到 STOP方式, 从而立即终止用户程序的
执行 。
STOP指令在梯形图中以线圈形式编程 。
指令不含操作数 。 指令的执行不考虑对特
殊标志寄存器位和能流的影响 。
指令格式,STOP （ 无操作数 ）
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.3 看门狗
WDR,看门狗复位指令 。 当使能输入有效时,
执行 WDR指令, 每执行一次, 看门狗定时器就
被复位一次 。 用本指令可用以延长扫描周期, 从
而可以有效避免看门狗超时错误 。
指令格式,WDR （ 无操作数 ）
程序实例：指令 STOP,END,WDR的应用如图
5.2所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 5, 0 // 检查 I / O 错误
O S M 4, 3 // 运行时刻检查编程
O I 0, 3 // 外部切换开关
S T O P // 条件满足，由 R U N
// 切换到 S T O P 方式
//
//
LD I 0, 5 // 外部停止控制
E N D // 停止程序执行
//
//
LD M 0, 4 // 用触点重新触发
W D R // 看门狗定时器
A I 0, 2 //?图 5.2 停止、结束、看门狗指令
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.4 跳转
1,跳转指令
与跳转相关的指令有下面两条,
（ 1） 跳转指令
JMP,跳转指令 。 使能输入有效时, 使程序流程跳到
同一程序中的指定标号 n处执行 。 执行跳转指令时, 逻
辑堆栈的栈顶值总是 1。
（ 2） 标号指令
LBL,标号指令 。 标记程序段, 作为跳转指令执行时跳
转到的目的位置 。 操作数 n为 0~255的字型数据 。
第 1章 工厂电气控制初步
程序实例,
如右图 5.3所示 。 用增减计数器进行计数,
如果当前值小于 500,则程序按原顺序执
行, 若当前值超过 500,则跳转到从标号
10开始的程序执行 。
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第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 增计数输入端
LD I 0, 1 // 减计数输入端
LD I 0, 2 // 复位输入端
C T U D C 3 0,V W 1 0 0 // 增减计数
// 设定脉冲数
// 存于 V W 1 0 0
L D I > = C 3 0,+ 5 0 0 // 判断计数器
// 当前值是否
// 大于 500
J M P 10 // 条件满足，跳转
// 到标号 10 开始
// 的程序段
L B L 10 // 标志程序段
LD I 0, 3 //
S Q 1, 0,3 // 把从 Q 1, 0 开始的
//3 个输出点置 1
?
图
5.
3
程
序
跳
转
实
例
第 1章 工厂电气控制初步
5.1.5 子程序指令
1,建立子程序
2,子程序调用
3,带参数的子程序调用
第 1章 工厂电气控制初步
1,建立子程序
可用编程软件 Edit菜单中的 Insert选项, 选择
Subroutine,以建立或插入一个新的子程序, 同
时在指令树窗口可以看到新建的子程序图标, 默
认的程序名是 SBR_n,编号 n从 0开始按递增顺序
生成, 可以在图标上直接更改子程序的程序名 。
在指令树窗口双击子程序的图标就可对它进行编
辑 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,子程序调用
（ 1） 子程序调用和返回指令
? 子程序调用
?子程序条件返回
（ 2）注意事项
（ 3）应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
图 5.4所示的程序实现用外部控制条件分别调用
两个子程序 。
LD I 0, 0 // 使能输入
C A L L S2 // 调用子程序 S2
//
LD I 0, 0 // 使能输入
C A L L S B R _ 1 // 调用子程序
/ / S B R _ 1
?图 5.4 子程序调用举例
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）子程序参数
?变量名
?变量类型
?数据类型
（ 2）参数子程序调用的规则
（ 3）变量表使用
（ 4）程序实例
3,带参数的子程序调用
第 1章 工厂电气控制初步
以上面指令为例, 局部变量表分配如表 5.1所示,
程序段如图 5.5所示 。
?表 5.1 局部变量表例
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 装入常开触点
C A L L S B R _ 0,I 0, 2,V B 2 0,V D 3 0 / /
// 调用子程序 S B R _ 0
// 含有 3 个参数,
// 分别为布尔、字节
// 和双字型
?图 5.5 带参数的子程序调用
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
5.1.6 程序循环
1,循环开始
2,循环结束
3,程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
LD M 0, 0 // 使能输入
F O R V W 1 0,+ 1,+ 2 0 // 循环开始
// 与第 2 个 N E X T
// 之间为一级循环体
LD M 0, 1 // 使能输入
F O R V W 2 0,+ 1,+ 5 // 循环开始
// 与第 1 个 N E X T
// 之间为二级循环体
?图 5.6 程序循环 (1)
第 1章 工厂电气控制初步
返回本节
LD I 0, 0 // 使能输入
C A L L S B R _ 0 // 调用子程序 0
// 本梯级为二级
// 循环体的功能段
N E X T // 循环结束指令
LD S M 0, 0 // 使能输入
I N C W V W 1 0 0 // 字增指令
// 每执行一次一级
// 循环体,V W 1 0 0
// 的 值增 1
N E X T // 循环结束指令
?图 5.6 程序循环 (2)
第 1章 工厂电气控制初步
5.1.7 顺序控制继电器
1,顺序继电器指令
（ 1） 定义顺序段 （ 2） 段开始
（ 3） 段结束 （ 4） 段转移
2,注意事项
3,顺序结构
4,程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
本例是用顺序
继电器实现的
顺序控制中的
一个步的程序
段, 这一步实
现的功能是使
两个电机 M1和
M2起动运行 20
秒后停止, 切
换到下一步 。
程序如图 5.7所
示 。
L S C R S 0, 5 // 由 S 0, 5 控制的
// 顺序步的开始
//
LD S M 0, 0 // 装入常开触点
S Q 1, 2,2 // 将 Q 1, 2 和 Q 1, 3
// 置 1
T O N T 5 0,+ 2 0 0 // 通电延时
// 本步的持续时间
// 为 2 0 s
LD T 5 0 // 延时时间到
// 作为切换条件
S C R T S 0, 6 // 步转移
// 切换到下一步
// 同时关本步
//
S C R E // 本 步 结束标志
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第 1章 工厂电气控制初步
5.1.8 与 ENO指令
AENO，与 ENO指令。 ENO是梯形图和功能框图
编程时指令盒的布尔能流输出端。如果指令盒的
能流输入有效，同时执行没有错误,ENO就置位，
将能流向下传递。当用梯形图编程时，且指令盒
后串联一个指令盒或线圈，语句表语言中用
AENO指令描述。
指令格式,AENO（ 无操作数 ）
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 0 // 使能输入
+I V W 2 0 0,V W 2 0 4 // 整数加法指令,V W 2 0 0 + V W 2 0 4 = V W 2 0 4
A E N O // 与 E N O 指令，判断整数加法指令执行是否出错
A T C H I N T _ 0,1 0 // 如果加法指令执行正确，则调用中断程序 I N T _ 0
// 中断事件号为 10
?图 5.8 与 ENO指令
?AENO指令只能在语句表中使用，将栈顶值和
ENO位的逻辑与运算，运算结果保存到栈顶。程
序如图 5.8所示。
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
5.2 特殊指令
5.2.1 时钟指令
5.2.2 中断
5.2.3 通信
5.2.4 高速计数
5.2.5 高速脉冲输出
5.2.6 PID回路指令
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.1 时钟指令
1,读实时时钟
TODR，读实时时钟指令。当使能输入有效时，
系统读当前时间和日期，并把它装入一个 8字节
的缓冲区。
2,写实时时钟
TODW，写实时时钟指令。用来设定实时时钟。
当使能输入有效时，系统将包含当前时间和日期，
一个 8字节的缓冲区将装入时钟。
第 1章 工厂电气控制初步
时钟缓冲区的格式如表 5.2所示。
?表 5.2 时钟缓冲区
第 1章 工厂电气控制初步
程序实例
控制要求,
编写一段程序, 可实现读, 写实时时钟, 并以 BCD码显示分钟 。 时
钟缓冲区从 VB100开始 。
程序中的子程序 SBR_0为写时钟子程序, 将当前时间写入从 VB100
开始的 8字节时间缓冲区, 时间设置如下表 5.3所示 。 程序实现：读
写时钟程序如图 5.9所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD I 0, 4 // 装入触点
EU // 上跳沿触发
C A L L S B R _ 0 // 调用子程序
// 子程序 S B R _ 0
// 作用为写时钟
LD S M 0, 0 // 运行有效
T O D R V B 1 0 0 // 从 V B 1 0 0
// 读时钟值
//
//
M O V B V B 1 0 4,Q B 0 // 传送指令
// 将分钟值
// 从 Q B 0 输出
?图 5.9 读写时钟
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
5.2.2 中断
1,中断源
（ 1） 中断源及种类
中断源, 即中断事件发出中断请求的来源 。 S7-
200可编程序控制器具有最多可达 34个中断源,
每个中断源都分配一个编号用以识别, 称为中断
事件号 。 这些中断源大致分为三大类：通信中断,
输入输出中断和时基中断 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）中断优先级
中断优先级由高到低依次是：通信中断, 输入输
出中断, 时基中断 。 每种中断中的不同中断事件
又有不同的优先权 。
主机中的所有中断事件及优先级如表 5.4所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
?表 5.4 中断事件及优先级
第 1章 工厂电气控制初步
第 1章 工厂电气控制初步
2,中断调用
即调用中断程序, 使系统对特殊的内部或外部
事件作出响应 。 系统响应中断时自动保存逻辑
堆栈, 累加器和某些特殊标志存储器位, 即保
护现场 。 中断处理完成时, 又自动恢复这些单
元原来的状态, 即恢复现场 。
（ 1） 中断调用指令
（ 2） 注意事项
（ 3） 程序实例
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 程序实例
控制要求,
程序实现的功能是调
用 I0.1输入点的上升
沿中断, 若发现 I/O
错误, 则禁止本中断,
用外部条件可以禁止
全局中断 。
程序实现：本程序如
图 5.10所示 。
LD I 0, 4 // 使能输入
A T C H I N T _ 1,2 // 中断调用
// 中断程序
// 为 I N T _ 1
// 事件号为 2
E N I // 全局开中断
//
LD S M 5, 0 // 检查 I / O 错
D T C H 2 // 若 I / O 有错
// 断开本中
// 断连接
LD I 0, 5 // 外部条件
D I S I // 全局中断
// 禁止
?图 5.10 中断调用程序
第 1章 工厂电气控制初步
3,中断程序
（ 1） 构成
中断程序必须由三部分构成：中断程序标号,
中断程序指令和无条件返回指令 。
（ 2） 要求
（ 3） 编制方法
（ 4） 注意事项
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
5.2.3 通信
通信指令包括,
XMT,自由口发送指令
RCV,自由口接收指令
NETR,网络读指令
NETW,网络写指令
GPA,获取口地址指令
第 1章 工厂电气控制初步
5.2.4 高速计数
1,高速计数器介绍
2,高速计数指令
3,高速计数器的使用方法
4,应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,高速计数器介绍
（ 1） 数量及编号
（ 2）中断事件类型
（ 3）工作模式及输入点
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 数量及编号
高速计数器在程序中使用时的地址编号用 HCn来表示 （ 在非程序
中有时用 HSCn）, HC表编程元件名称为高速计数器, n为编号 。
HCn除了表示高速计数器的编号之外, 还代表两方面的含义：高
速计数器位和高速计数器当前值 。 编程时, 从所用的指令可以看
出是位还是当前值 。
不同型号的 PLC主机, 高速计数器的数量对应如表 5.7所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 中断事件类型
高速计数器的计数和动作可采用中断方式进行控制, 与 CPU的扫
描周期关系不大, 各种型号的 PLC可用的高速计数器的中断事件
大致分为 3类：当前值等于预设值中断, 输入方向改变中断和外部
复位中断 。 所有高速计数器都支持当前值等于预设值中断 。
每个高速计数器的 3种中断的优先级由高到低, 不同高速计数器之
间的优先级又按编号顺序由高到低 。 具体对应关系如表 5.8所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 工作模式及输入点
工作模式
输入端连接
高速计数器的工作模式共有 12种 。
以模式 4为例, 时序如图 5.11所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
A B C D E F G H I
时钟
方向
当前值
0
1
2
3
4
5
6
5
4
?图 5.11 模式 4操作时序
第 1章 工厂电气控制初步
?选用某个高速计数器在某种工作模式下工作，
高速计数器的输入端不是任意选择，必须按系
统指定的输入点。如表 5.9所示。
第 1章 工厂电气控制初步
2,高速计数指令
高速计数器指令有两条,HDEF和
HSC。
（ 1） HDEF指令
HDEF,定义高速计数器指令 。 使能
输入有效时, 为指定的高速计数器分
配一种工作模式, 即用来建立高速计
数器与工作模式之间的联系 。 梯形图
指令盒中有两个数据输入端,HSC，
高速计数器编号, 为 0~5的常数, 字
节型； MODE,工作模式, 为 0~11
的常数, 字节型 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） HSC指令
HSC,高速计数器指令 。 使能输
入有效时, 根据高速计数器特殊
存储器位的状态, 并按照 HDEF
指令指定的工作模式, 设置高速
计数器并控制其工作 。 梯形图指
令盒数据输入端 N：高速计数器
编号, 为 0~5的常数, 字型 。
第 1章 工厂电气控制初步
每个高速计数器都有固定的特殊功能存储器与
之相配合, 完成高速计数功能 。 具体对应关系
如表 5.11所示 。
3,高速计数器的使用方法
第 1章 工厂电气控制初步
每个高速计数器都有一个状态字节, 程序运行
时根据运行状况自动使某些位置位, 可以通过
程序来读相关位的状态, 用以作为判断条件实
现相应的操作 。 状态字节中各状态位的功能如
表 5.12所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）选择计数器及工作模式
（ 2）设置控制字节
（ 3）执行 HDEF指令
（ 4）设定当前值和预设值
（ 5）设置中断事件并全局开中断
（ 6）执行 HSC指令
使用高速计数器时，要按以下步骤进行,
第 1章 工厂电气控制初步
?表 5.13 控制位含义
第 1章 工厂电气控制初步
4,应用实例
要对一高速事件精确控制, 通过对脉冲信号进行增计数,
计数当前值达到 24产生中断, 重新从 0计数, 对中断次
数进行累计 。 计数方向用一个外部信号控制, 并能实现
外部复位 。 所用的主机型号为 CPU221。
设计步骤,
①选择高速计数器 HSC0，并确定工作方式 4。②令
SM37=16#F8 ③ 执行 HDEF指令，输入端 HSC为 0，
MODE为 4。④装入当前值，令 SMD38=0。⑤装入设定
值，令 SMD42=24。⑥执行中断连接 ATCH指令，输入
端 INT为 INT0,EVNT为 10。
第 1章 工厂电气控制初步
主程序, 初始化子程序和中断程序分别如图
5.12,图 5.13和图 5.14所示 。
LD S M 0, 1 // 初次扫描脉冲
C A L L S B R _ 1 // 调用初始化
// 子程序 S B R _ 1
//
?图 5.12 主程序
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 1 6 # F 8,S M B 3 7 //
// 设置控制字节
//
//
//
H D E F 0,4 // 定义高速
// 计数器
// 选用 H S C 0
// 工作模式 4
M O V D + 0,S M D 3 8 //
// 当前值清 0
//
M O V D + 2 4,S M D 4 2 //
// 将预设值 24
// 入装 S M D 4 2
//
A T C H I N T _ 0,1 0 //
// 中断连接指令
// 中断程序为
/ / I N T _ 0
// 事件号为 10
E N I // 开全局中断
//
H S C 0 // 编程计数
// 器 H S C 0
// 使设置生效
?图 5.13 初始化子程序
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 0 // 运行
// 脉冲
I N C D V D 1 0 0 //
// 双字增指令
// 对中断次数
// 进行累计
// 存于 V D 1 0 0
M O V D + 0,S M D 3 8 //
// 将 H S C 0 当
// 前值清 0
//
M O V B 1 6 # C 8,S M B 3 7
// 重设控制字
// 节 S M B 3 7
// 不重装设
// 定值
H S C 0 // 编程 H S C 0
// 使设置重新
// 生效
?图 5.14 中断程序
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.5 高速脉冲输出
1,高速脉冲输出介绍
（ 1）高速脉冲输出的形式
（ 2）输出端子的确定
（ 3）相关寄存器
（ 4）脉冲输出指令
第 1章 工厂电气控制初步
每个高速脉冲发生器对应一定数量特殊标志寄存器, 这
些寄存器包括控制字节寄存器, 状态字节寄存器和参数
数值寄存器, 用以控制高速脉冲的输出形式, 反映输出
状态和参数值 。 各寄存器分配如表 5.14所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
l 状态字节
每个高速脉冲输出都有一个状态字节, 程序运行时根据
运行状况自动使某些位置位, 可以通过程序来读相关位
的状态, 用以作为判断条件实现相应的操作 。 状态字节
中各状态位的功能如表 5.15所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
控制字节
每个高速脉冲输出都对应一个控制字节, 通过对控制字
节中指定位的编程, 可以根据操作要求设置字节中各控
制位, 如脉冲输出允许, PTO/PWM模式选择, 单段 /
多段选择, 更新方式, 时间基准, 允许更新等 。 控制字
节中各控制位的功能如表 5.16所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,高速脉冲串输出 PTO
（ 1） 周期和脉冲数
（ 2） PTO的种类
（ 3） 中断事件类型
（ 4） PTO的使用
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）周期和脉冲数
周期：单位可以是微秒 μs或毫秒 ms；为 16位无符
号数据, 周期变化范围是 50~65535μs 或
2~65535ms,通常应设定周期值为偶数, 若设置
为奇数, 则会引起输出波形占空比的轻微失真 。
如果编程时设定周期单位小于 2,系统默认按 2进
行设置 。
脉冲数：用双字长无符号数表示, 脉冲数取值范
围是 1~4294967295之间 。 如果编程时指定脉冲数
为 0,则系统默认脉冲数为 1个 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） PTO的种类
PTO方式中, 如果要输出多个脉冲串, 允许脉冲
串进行排队, 形成管线, 当前输出的脉冲串完成
之后, 立即输出新脉冲串, 这保证了脉冲串顺序
输出的连续性 。
?单段管线
?多段管线
第 1章 工厂电气控制初步
包络表由包络段数和各段构成 。 每段长度为 8个
字节, 包括：脉冲周期值 （ 16位 ）, 周期增量
值 （ 16位 ） 和脉冲计数值 （ 32位 ） 。 以包络 3段
的包络表为例, 包络表的结构如表 5.17所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）中断事件类型
高速脉冲串输出可以采用中断方式进行控制, 各
种型号的 PLC可用的高速脉冲串输出的中断事件
有两个, 如表 5.18所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4） PTO的使用
使用高速脉冲串输出时, 要按以下步骤进行,
? 确定脉冲发生器及工作模式
? 设置控制字节
? 写入周期值、周期增量值和脉冲数
?装入包络的首地址
?设置中断事件并全局开中断
?执行 PLS指令
第 1章 工厂电气控制初步
3,应用实例
（ 1） 控制要求
步进电机转动过程中, 要从 A点加速到 B点
后恒速运行, 又从 C点开始减速到 D点, 完
成这一过程时用指示灯显示 。 电机的转动
受脉冲控制, A点和 D点的脉冲频率为 2kHz，
B点和 C点的频率为 10kHz,加速过程的脉
冲数为 400个, 恒速转动的脉冲数为 4000个,
减速过程脉冲数为 200个 。
工作过程如图 5.15所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
频率 （ K H z )
10
2
时间
A
B C
D
?图 5.15 步进电机工作过程
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 分析
?确定脉冲发生器及工作模式
?设置控制字节
?写入周期值、周期增量值和脉冲数
?装入包络表首地址
?中断调用
?执行 PLS指令
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 程序实现
本控制系统主程序如下图 5.16所示 。 初始化子程序
SBR_1如图 5.17所示 。 包络表子程序如图 5.18所示 。 中
断程序如图 5.19所示 。
LD S M 0, 1 // 初次扫描
R Q 0, 0,1 // 复位高速
// 脉冲，使初值
// 为低电位
C A L L S B R _ 1 // 调用初始
// 化子程序 S B R _ 1
?图 5.16 主程序
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 1 6 # A 0,S M B 6 7 //
// 设置控制字节
// 多段 P T O
// 增量单位 ms
// 允许 P T O
M O V W + 4 0 0,S M W 1 6 8 //
// 装入包络表
// 的首地址
C A L L S B R _ 0 // 调用子程
// 建立包络表
// 子程序 S B R _ 0
A T C H I N T _ 0,1 9 //
// 中断连接
// 事件号 19
//
E N I // 开全局中断
//
P L S 0 // 启动 P T O 脉冲
// 由 Q 0, 0 输出
//
?图 5.17 初始化子程序 SBR_1
第 1章 工厂电气控制初步
M O V W + 1 0 0,V W 4 0 9 //
// 第 2 段周期初
// 值为 1 00 ms
//
//
M O V W 0,V W 4 1 1 //
// 第 2 段周期
// 增量为 0
M O V D + 4 0 0 0,V D 4 1 3 //
// 第 2 段脉冲数
// 为 4 0 00 个
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 3,V B 4 0 0 //
// 定义开始字节
// 为 V B 4 0 0
// 装入段数 3
M O V W + 5 0 0,V W 4 0 1 //
// 第 1 段周期初
// 值为 5 0 0 ms
//
//
M O V W － 1,V W 4 0 3 //
// 第 1 段周期
// 增量为－ 1
M O V D + 4 0 0,V D 4 0 5 //
// 第 1 段脉冲数
// 为 4 0 0 个
?
图
5.
18
包
络
表
子
程
序SB
R_
0
（
1
）
第 1章 工厂电气控制初步
M O V W + 1 0 0,V W 4 1 7 //
// 第 3 段周期初
// 值为 1 00 ms
//
//
M O V W + 2,V W 4 1 9 //
// 第 3 段周期
// 增量为 + 2 m s
M O V D + 2 0 0,V D 4 2 1 / /
// 第 3 段脉冲数
// 为 2 00 个
?图 5.18 包络表子程序 SBR_0（ 2）
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
= Q 0, 6 // 脉冲串全部输出
// 完成后将 Q 0, 6 置 1
?图 5.19 中断程序
第 1章 工厂电气控制初步
4,宽度可调脉冲输出 PWM
（ 1）周期和脉冲宽度
（ 2）更新方式
（ 3） PWM的使用
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第 1章 工厂电气控制初步
5.2.6 PID回路指令
1,PID算法
2,PID指令
3,应用实例
第 1章 工厂电气控制初步
1,PID算法
1,PID算法
如果一个 PID回路的输出 M(t)是时间的函数, 则可以看作
是比例项, 积分项和微分项三部分之和 。 即,
?用数字计算机处理这样的控制算式，连续的算式必须周
期采样进行离散化，同时各信号也要离散化，公式如下,
?MPn=Kc*(SPn-PVn)+Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+MX+Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)
第 1章 工厂电气控制初步
回路表初始化
程序实例,
如果 Kc为 0.4，
Ts 为 0.2 秒,
Ti为 30分钟,
Td 为 15 分钟,
则可以建立一
个子程序
SBR0 用来对
回路表进行初
始化 。 程序如
图 5.20所示 。
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V R 0, 5,V D 2 0 4 //
// 开始位置
// 为 V D 2 0 0
// 在 V D 2 0 4 装
// 入设定值
M O V R 0, 4,V D 2 1 2 //
// 装入回路增益
// 值为 0, 4
//
//
M O V R 0, 2,V D 2 1 6 //
// 装入采样时间
// 为 0, 2 秒
M O V R 3 0, 0,V D 2 2 0 //
// 装入积分时间
// 为 30 分钟
//
M O V R 1 5, 0,V D 2 2 4 //
// 装入微分时间
// 为 15 分钟
?图 5.20 回路表初始化子程序 SBR0
第 1章 工厂电气控制初步
PID,PID回路指令 。 使能输入有效时, 该
指令利用回路表中的输入信息和组态信息,
进行 PID运算 。 梯形图的指令盒中有 2个数
据输入端,TBL,回路表的起始地址, 是
由 VB指定的字节型数据； LOOP,回路号,
是 0~7的常数 。
指令影响的特殊标志存储器位,SM1.1（ 溢
出 ） 。
使能流输出 ENO断开的出错条件,SM1.1
（ 溢出 ） ； SM4.3（ 运行时间 ） ； 0006（ 间
接寻址 ） 。
指令格式,PID TBL,LOOP
2,PID指令
第 1章 工厂电气控制初步
3,应用实例
（ 1） 控制要求
有一水箱有一条进水管和一条出水管, 进水管的水流量随时间不
断变化, 要求控制出水管阀门的开度, 使水箱内的液位始终保持
在水满时液位的一半 。 系统使用比例积分微分控制, 假设采用下
列控制参数值,Kc为 0.4,Ts为 0.2秒, Ti为 30分钟, Td为 15分钟 。
（ 2） 分析
本系统标准化时可采用单极性方案, 系统的输入来自液位计的液
位测量采样；设定值是液位的 50%,输出是单极性模拟量用以控
制阀门的开度, 可以在 0%~100%之间变化 。
（ 3） 程序实现
本程序的主程序如图 5.21所示, 回路表初始化子程序 SBR0如图
5.22所示, 中断程序 INT0如图 5.23所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
LD S M 0, 1 // 初次扫描
C A L L S B R _ 0 // 调用建立
// 回路表子程序
C A L L S B R _ 1 // 调用初始
// 化子程序
?图 5.21 主程序
LD S M 0, 0 // 运行脉冲
M O V B 2 0 0,S M B 3 4 //
// 设置定时
// 中断 0 发生的
// 时间间隔为
// 2 0 0 m s
A T C H I N T _ 0,1 0 //
// 中断连接
// 事件为定时
// 中断 0
E N I // 开全局中断
?
图
5.
22
初
始
化
子
程
序SB
R
1
第 1章 工厂电气控制初步
?
图
5.
23
中
断
子
程
序INT
0
（
1
）
第 1章 工厂电气控制初步
?图 5.23 中断子程序 INT0（ 2）
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第 1章 工厂电气控制初步
第 6章 编程软件
6.1 编程软件安装
6.2 功能
6.3 编程
6.4 调试及运行监控
第 1章 工厂电气控制初步
本章主要内容,
– 编程软件的简介及安装
– 编程软件的功能
– 如何用编程软件进行编程
– 用编程软件进行调试和运行监控
本章重点是掌握用编程软件进行 PLC
的程序编辑 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1 编程软件安装
6.1.1 系统要求
6.1.2 软件安装
6.1.3 硬件连接
6.1.4 参数设置
6.1.5 在线联系
6.1.6 设置修改 PLC通信参数
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.1 系统要求
操作系统,Windows 95, Windows 98,
Windows ME或 Windows 2000
计算机,IBM 486以上兼容机, 内存 8MB以上,
VGA 显示器, 至少 50MB 以 上 硬 盘 空 间,
Windows 支持的鼠标 。
通信电缆,PC/PPI电缆 （ 或使用一个通信处理器
卡 ）, 用来将计算机与 PLC连接 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.2 软件安装
STEP 7-Micro/WIN 32编程软件在一张光盘上, 用户可
按以下步骤安装,
①将光盘插入光盘驱动器。
②系统自动进入安装向导，或单击“开始”按钮启动
Windows 菜单。
③单击“运行”菜单。
④按照安装向导完成软件的安装。
⑤在安装结束时，会出现是否重新起动计算机选项 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.3 硬件连接
可以用 PC/PPI电缆建立个人计算机与 PLC之间的通信 。
这是单主机与个人计算机的连接, 不需要其他硬件, 如
调制解调器和编程设备等 。
典型的单主机连接及 CPU组态如下图 6.1所示 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.4 参数设置
安装完软件并且设置连接好硬件之后, 可以按下面的步
骤核实默认的参数,
（ 1） 在 STEP 7-Micro/WIN 32运行时单击通信图标, 或
从菜单中选择 View中选择选项 Communications,则会出
现一个通信对话框 。
（ 2） 在对话框中双击 PC/PPI电缆的图标, 将出现 PG/PC
接口的对话框, 可参见第 7章的图 7.14。
（ 3） 单击 Properties按钮, 将出现接口属性对话框, 如
图 8.16所示 。 检查各参数的属性是否正确, 其中通信波特
率默认值为 9600波特 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.5 在线联系
前几步如果都顺利完成, 则可以建立与 SIMATIC S7-200
CPU的在线联系, 步骤如下,
（ 1） 在 STEP 7-Micro/WIN 32下, 单击通信图标, 或从
菜单中选择 View中选择选项 Communications,则会出现
一个通信建立结果对话框, 显示是否连接了 CPU主机 。
（ 2） 双击通信建立对话框中的刷新图标, STEP 7-
Micro/WIN 32将检查所连接的所有 S7-200 CPU站, 并为
每个站建立一个 CPU图标 。
（ 3） 双击要进行通信的站, 在通信建立对话框中可以显
示所选站的通信参数 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.1.6 设置修改 PLC通信参数
如果建立了计算机和 PLC的在线联系, 就可利用软件检
查, 设置和修改 PLC的通信参数 。 步骤如下,
（ 1） 单击引导条中的系统块图标, 或从主菜单中选择
View菜单中的 System Block选项, 将出现系统块对话框 。
（ 2） 单击 Port（ s） 选项卡 。 检查各参数, 认为无误单击
OK确认 。 如果需要修改某些参数, 可以先进行有关的修
改, 然后单击 Apply按钮, 再单击 OK确认后退出 。
（ 3） 单击工具条中的下装图标, 即可把修改后的参数下
装到 PLC主机 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2 功能
6.2.1 基本功能
6.2.2 外观
6.2.3 各部分功能
6.2.4 系统组态
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.1 基本功能
程序编辑中的语法检查功能可以提前避免一些语
法和数据类型方面的错误 。 梯形图和语句表的错
误检查结果如下图 6.2所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
软件功能的实现可以在联机工作方式 （ 在线
方式 ） 下进行, 部分功能的实现也可以在离
线工作方式下进行 。
联机方式：有编程软件的计算机或编程器与
PLC连接, 此时允许两者之间作直接的通信 。
有关联机的方法可参见本章第 1节 。
离线方式：有编程软件的计算机或编程器与
PLC断开连接, 此时能完成大部分基本功能 。
如编程, 编译和调试程序, 系统组态等 。
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.2 外观
启动 STEP 7-Micro/WIN 32编程软件, 其主界面
外观如图 6.3所示 。
界面一般可分以下几个区：菜单条 （ 包含 8个主
菜单项 ）, 工具条 （ 快捷按钮 ）, 导引条 （ 快捷
操作窗口 ）, 指令树 （ 快捷操作窗口 ）, 输出窗
口和用户窗口 （ 可同时或分别打开图中的 5个用
户窗口 ） 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.3 编程软件外观
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.3 各部分功能
1,菜单条
2,工具条
3,导引条
4,指令树
5,交叉索引
6,数据块
7,状态图表
8,符号表
9,输出窗口
10,状态条
11,编程器
12,局部变量表
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第 1章 工厂电气控制初步
6.2.4 系统组态
1,数字量输入滤波
2,模拟量输入滤波
3,设置脉冲捕捉
4,输出表配置
第 1章 工厂电气控制初步
1,数字量输入滤波
图 6.4 设置数字输入滤波
第 1章 工厂电气控制初步
2,模拟量输入滤波
图 6.5 设置模拟输入滤波
第 1章 工厂电气控制初步
3,设置脉冲捕捉
设置脉冲捕捉功能的方法：
首先正确设置输入滤波器
的时间, 使之不能将脉冲
滤掉 。 然后在 System Block
选项卡中选择 Pulse Catch
Bit选项进行对输入要求脉
冲捕捉的数字量输入点进
行选择, 如图 6.6所示 。 系
统默认为所有点都不用脉
冲捕捉 。 图 6.6 设置脉冲捕捉
第 1章 工厂电气控制初步
4,输出表配置
图 6.7 设置输出表（复制）
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第 1章 工厂电气控制初步
6.3 编程
6.3.1 程序来源
6.3.2 编辑程序
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第 1章 工厂电气控制初步
6.3.1 程序来源
程序文件来源有 3个：打开, 上
装和新建 。
1,打开
打开一个磁盘中已有的程序文
件, 可用菜单 File|Open,在弹
出的对话框中选择打开的程序
文件；也可用工具条中的 Open
按钮来完成 。 图 6.8为一个打开
的在指令树窗口中的程序结构 。
图 6.8 打开的程序结构
第 1章 工厂电气控制初步
2,上装
在已经与 PLC建立通信的前提下, 如果要上装一个 PLC
存储器中的程序文件, 可用菜单 File|Upload,也可用工
具条中的 Upload按钮来完成 。
3,新建
建立一个程序文件, 可用菜单 File|New,在主窗口将显示
新建的程序文件主程序区；也可用工具条中的 New按钮
来完成 。 图 6.9所示为一个新建程序文件的指令树, 系统
默认初始设置如下 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.9 新建程序的结构
第 1章 工厂电气控制初步
用户可以根据实际编程需要作以下操作,
（ 1）确定主机型号
（ 2）程序更名
（ 3）添加一个子程序
（ 4）添加一个中断程序
（ 5）编辑程序
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第 1章 工厂电气控制初步
6.3.2 编辑程序
1,输入编程元件
2,复杂结构
3,插入和删除
4,块操作
5,符号表
6,局部变量表
7,注释
8,语言转换
9,编译
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.10 程序例
第 1章 工厂电气控制初步
1,输入编程元件
方法 1,
用指令树窗口中的 Instructions所列的一系列指令, 双击
要输入的指令, 再根据指令的类别将指令分编排在若干
子目录中, 如图 6.10所示 。
方法 2,
用工具条上的一组编程按钮, 单击触点, 线圈或指令盒
按钮, 从弹出的窗口中从下拉菜单所列出的指令中选择
要输入的指令单击即可 。 按钮和弹出的窗口下拉菜单如
图 6.11和图 6.12所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
下行线 左行线 输入触点 输入指令盒
上行线 右行线 输入线圈
图 6.11 编程按钮 图 6.12 下拉菜单
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.13 顺序输入元件
第 1章 工厂电气控制初步
2,复杂结构
用工具条中的指令按钮可编辑复杂结构的梯形图,
本例中的实现如图 6.14所示 。 单击图中第一行下
方的编程区域, 则在本行下一行的开始处显示小
图标, 然后输入触点新生成一行 。 输入完成后如
图 6.15所示, 将光标移到要合并的触点处, 单击
上行线按钮即可 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.14 新生成行
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.15 向上合并
第 1章 工厂电气控制初步
3,插入和删除
行
列
向下分支
梯级
中断程序
子程序
图 6.16 插入删除
第 1章 工厂电气控制初步
4,块操作
利用块操作对程序大面积删除, 移动, 复制操作
十分方便 。 块操作包括块选择, 块剪切, 块删除,
块复制和块粘贴 。 这些操作非常简单, 与一般字
处理软件中的相应操作方法完全相同 。
第 1章 工厂电气控制初步
5,符号表
图 6.17 用符号表编程
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.18 符号表
第 1章 工厂电气控制初步
6,局部变量表
图 6.19 局部变量表的使用
第 1章 工厂电气控制初步
7,注释
梯形图编辑器中的 Network n标志每个梯级，
同时又是标题栏，可在此为本梯级加标题或
必要的注释说明，使程序清晰易读。方法：
双击 Network n区域，弹出图 6.20所示的对话
框，此时可以在 Title文本框键入标题，在
Comment文本框键入注释。
第 1章 工厂电气控制初步
8,语言转换
软件可实现三种编程语言 （ 编辑器 ） 之间的任意
切换 。 方法：选择菜单 View项, 然后单击 STL、
LAD或 FBD便可进入对应的编程环境 。
第 1章 工厂电气控制初步
9,编译
程序编辑完成, 可用菜单 PLC|Compile进行离线
编译 。 编译结束, 在输出窗口显示编译结果信息 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.20 标题和注释对话框
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4 调试及运行监控
6.4.1 选择扫描次数
6.4.2 状态图表监控
6.4.3 运行模式下编辑
6.4.4 程序监视
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.1 选择扫描次数
1,多次扫描
方法：将 PLC置于 STOP模式 。
使用菜单命令 Debug|Multiple Scans来指定执行
的扫描次数, 然后单击 OK按钮进行监视 。 如图
6.21所示 。
2,初次扫描
将 PLC 置于 STOP 模式 。 然后 使用菜单命 令
Debug|First Scan进行 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 6.21 执行多次扫描
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.2 状态图表监控
1,使用状态图表
图 6.22 状态图标监视
第 1章 工厂电气控制初步
2,强制指定值
（ 1）强制范围
（ 2）强制一个值
（ 3）读所有强制操作
（ 4）解除一个强制操作
（ 5）解除所有强制操作
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.3 运行模式下编辑
操作步骤
（ 1） 选择菜单 Debug|Program Edit in RUN
（ 2） 屏幕弹出警告信息
（ 3） 在运行模式进行下载
（ 4） 退出运行模式编辑
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第 1章 工厂电气控制初步
6.4.4 程序监视
1,梯形图监视
2,功能块图监视
3,语句表监视
第 1章 工厂电气控制初步
1,梯形图监视
图 6.23 梯形图监视
第 1章 工厂电气控制初步
2,功能块图监视
图 6.24 功能块图监视
第 1章 工厂电气控制初步
3,语句表监视
图 6.25 语句表监视
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第 1章 工厂电气控制初步
第 7章 应用设计
7.1 系统设计
7.2 程序设计
7.3 设计实例
第 1章 工厂电气控制初步
本章主要内容,
– 应用设计的基本知识
– 系统设计, 包括系统设计的步骤和几种常用
的设计方法
– 程序设计, 比较详细地介绍在程序设计时功
能流程图的使用
– 应用实例
本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用,
重点是掌握程序设计方法中的功能流程图法 。
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第 1章 工厂电气控制初步
7.1 系统设计
7.1.1 系统设计的原则
7.1.2 系统设计的步骤
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第 1章 工厂电气控制初步
7.1.1 系统设计的原则
在可编程序控制器控制系统的设计中, 应该最大
限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要
求, 在满足控制要求的前提下, 力求 PLC控制系
统简单, 经济, 安全, 可靠, 操作和维修方便,
而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本 。
设计一个 PLC控制系统有多种途径：可以在原有
的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编
程序控制器的控制系统。
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第 1章 工厂电气控制初步
7.1.2 系统设计的步骤
1,熟悉被控对象
2,制定控制方案
3,详细描述控制对象
4,详细描述操作员站
5,配置可编程序控制器
6,程序设计
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第 1章 工厂电气控制初步
7.2 程序设计
7.2.1 功能流程图概述
7.2.2 由功能流程图到程序
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第 1章 工厂电气控制初步
程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模
拟运行及调试程序等。
程序设计的方法是指用什么方法和编程语言来编
写用户程序 。
程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有
成熟的继电接触控制系统，则可由电气控制电路
图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。
本节主要介绍功能流程图法。
第 1章 工厂电气控制初步
7.2.1 功能流程图概述
功能流程图, 简称功能图, 又叫状态流程图或状
态转移图 。 它是专用于工业顺序控制程序设计的
一种功能说明性语言, 能完整地描述控制系统的
工作过程, 功能和特性, 是分析, 设计电气控制
系统控制程序的重要工具 。
第 1章 工厂电气控制初步
1,组成
（ 1）步
步是控制系统中的一个相对不变的性质, 它对应于一个稳定的状态 。
在功能流程图中步通常表示某个执行元件的状态变化 。 步用矩形框
表示, 框中的数字是该步的编号, 编号可以是该步对应的工步序号,
也可以是与该步相对应的编程元件 （ 如 PLC内部的通用辅助继电器,
步标志继电器等 ） 。 步的图形符号如图 7.1（ a） 所示 。
初始步
初始步对应于控制系统的初始状态, 是系统运行的起点 。 一个控制
系统至少有一个初始步, 初始步用双线框表示, 如图 7.1（ b） 所示 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.1 步和初始步
5 0
( a ) ( b )
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 有向线段和转移
有向线段和转移及转移条件如图 7.2所示 。
图
7.
2
转
移
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3） 动作说明
一个步表示控制过程中的稳定状态, 它可以对应一个或
多个动作 。 可以在步右边加一个矩形框, 在框中用简明
的文字说明该步对应的动作, 如下图 7.3所示 。
图中 （ a） 表示一个步对应一个动作；图 （ b） 和 （ c） 表
示一个步对应多个动作, 两种方法任选一种 。
第 1章 工厂电气控制初步
2,使用规则
（ 1） 步与步不能直接相连, 必须用转移分开；
（ 2） 转移与转移不能直接相连, 必须用步分开；
（ 3） 步与转移, 转移与步之间的连线采用有向
线段, 画功能图的顺序一般是从上向下或从左到
右, 正常顺序时可以省略箭头, 否则必须加箭头 。
（ 4） 一个功能图至少应有一个初始步 。
第 1章 工厂电气控制初步
3,结构形式
（ 1）顺序结构
（ 2）分支结构
?选择性分支
?并发性分支
（ 3）循环结构
（ 4）复合结构
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）顺序结构
图
7.
4
顺
序
结
构
2
1
0
电机 M 2 起动
电机 M 1 起动
等待
T 1 延时时间到
按下停止按钮
按下起动按钮
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）分支结构
图 7.5 选择性分支
3736
3
32
3
3
5
4
38
31
A
FC
J
H
EB
IGD
第 1章 工厂电气控制初步
并发性分支
图 7.6 并发性分支
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）循环结构
循环结构用于一个
顺序过程的多次或
往复执行。功能图
画法如图 7.7所示，
这种结构可看作是
选择性分支结构的
一种特殊情况。
图
7.
7
并
发
性
分
支
第 1章 工厂电气控制初步
（ 4）复合结构
图 7.8 功能流程图举例
返回本节
3M 0 1, 0
3M 0 0, 6
3M 0 0, 7
3M 0 1, 1
3M 0 0, 0
I 0, 4
I 1, 0
I 0, 6
I 0, 0
3M 0 0, 4
3
3
M 0 0, 3
M 0 0, 2
3M 0 0, 5
3M 0 0, 1
I 0, 1
I 0, 3
I 0, 2
Q 0, 3
Q 0, 0等待
Q 0, 1
Q 0, 4Q 0, 2
Q 0, 0
Q 0, 2
Q 0, 5
等待
Q 1, 0
I 0, 5
I 1, 1
I 1, 2
第 1章 工厂电气控制初步
7.2.2 由功能流程图到程序
1,逻辑函数法
2,功能流程图实例
3,步标志继电器法
第 1章 工厂电气控制初步
1,逻辑函数法
（ 1）通用辅助继电器的逻辑函数式
（ 2）执行元件的逻辑函数式
（ 3）由逻辑函数式画梯形图
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1） 通用辅助继电器的
逻辑函数式
函数规则,
除第一步外，每一步用一
个通用辅助继电器（以下
简称继电器）表示本步是
否被执行，即步状态。如
图 7.9所示。
图 7.9 步与继电器
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2） 执行元件的逻辑函数式
图 7.8中的 Yj,Yk,Yp分别表示这 3个步所对应的动作或
输出, 可以是执行元件或其他继电器, 也可以是指令盒 。
一般情况下, 一个步对应一个动作, 当功能流程图中有
多个步对应同一个动作时, 其输出可用这几个步对应的
继电器, 或, 来表示 。
（ 3） 由逻辑函数式画梯形图
可由每个逻辑函数式中的与或逻辑关系, 用串联或并联
触点对应线圈的形式画出所有梯级的梯形图 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 1）写通用辅助继电器的逻辑函数式
（ 2）写执行元件的逻辑函数式
（ 3）由逻辑函数式画梯形图
2,功能流程图实例
第 1章 工厂电气控制初步
用起动优先规则 。
（ 1）写通用辅助继电器的逻辑函数式
第 1章 工厂电气控制初步
（ 2）写执行元件的逻辑函数式
图 7.9中除步 M00.2和步 M00.6对应同一个执行元件输出触
点外, 其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点 。
多步对应一动作
f (Q0.2)=M00.2+M00.6
一步对应一动作
f (Q0.0)=M00.0 f (Q0.3)=M00.3
f (Q0.5)=M00.7 f (Q1.0)=M01.1
其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式 。
第 1章 工厂电气控制初步
（ 3）由逻辑函数式画梯形图
根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，
如右图 7.10所示。为节省篇幅，本程序中的
所有标题栏 Network都省略，且只列出了部
分输出。
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.10 转化为梯形图 (1)
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.10 转化为梯形图 (2)
第 1章 工厂电气控制初步
3,步标志继电器法
图
7.
11
顺
序
继
电
器
指
令
（
1
）
第 1章 工厂电气控制初步
图
7.
11
顺
序
继
电
器
指
令
（
2
）
返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
7.3 设计实例
1,系统描述
2,制定控制方案
3,系统配置及输入输出对照表
4,设计主电路及 PLC外部接线图
5,设计功能流程图
6,建立步与继电器对照表
7,写逻辑函数式
8,画梯形图
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第 1章 工厂电气控制初步
1,系统描述
1,系统描述
设计一个 3工位旋转工作台, 其工作示意如图 7.12所示 。 三个工位分
别完成上料, 钻孔和卸件 。
（ 1） 动作特性
工位 1：上料器推进, 料到位后退回等待 。
工位 2：将料夹紧后, 钻头向下进给钻孔, 下钻到位后退回, 退回到
位后, 工件松开, 放松完成后等待 。
工位 3：卸料器向前将加工完成的工件推出, 推出到位后退回, 退回
到位后等待 。
（ 2） 控制要求
通过选择开关可实现自动运行, 半自动运行和手动操作 。
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.12 工作台示意图
返回本节
工位1
装工件
钻孔
工位2
退回
工位3
退回
卸工件
卸
料
器
上料器
第 1章 工厂电气控制初步
2,制定控制方案
1） 用选择开关来决定控制系统的全自动, 半自动运行和手动调整方
式 。
2） 手动调整采用按钮点动的控制方式 。
3） 系统处于半自动工作方式时, 每执行完成一个工作循环, 用一个
起动按钮来控制进入下一次循环 。
4） 系统处于全自动运行方式时, 可实现自动往复地循环执行 。
5）系统运动不很复杂，采用 4台电机 。
6） 对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件,
采用不进入 PLC的方法以节省 I/O点数 。
7） 由于点数不多, 所以用中小型 PLC可以实现 。 可用 CPU 224与扩
展模块, 或用一台 CPU 226。
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第 1章 工厂电气控制初步
3,系统配置及输入输出对照表
表 7.1 输入信号对照表
第 1章 工厂电气控制初步
表 7.2 输出信号对照表
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第 1章 工厂电气控制初步
4,设计主电路及 PLC外部接线图
图
7.
13
PL
C
外
部
接
线
图
P L C
1
2
3
S B 1 1
S B 2
S B 4
S B 8
S B 9
S B 1 0
S B 7
S B 5
S B 6
S Q 1
S B 3
S Q 2
S Q 3
S Q 4
S Q 5
S Q 6
S Q 7
SP1
SP2
Y V 4
Y V 5
Y V 6
Y V 7
Y V 8
Y V 2
Y V 3
Y V 1
K M 4
S A 4
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.13为 PLC外部接线的示意图, 实际接线时, 还应考虑
到以下几个方面,
1） 应有电源输入线, 通常为 220V,50Hz交流电源, 允
许电源电压有一定的浮动范围 。 并且必须有保护装置,
如熔断器等 。
2） 输入和输出端子每 8个为一组共用一个 COM端 。
3） 输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路, 如并接阻容
吸收回路或续流二极管 。
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第 1章 工厂电气控制初步
图
7.
14
功
能
流
程
图
2
1
9
8
311
3
3
4 3
3
7
6
314
310
35
312
313
总 起动信号
自动半自动
且系统原位
手动位置
半自动 运行 信号
送料到位
退回到位
夹紧完成
下钻到位
上升到位
放松完成
推出到位
退回到位
转毕且 SA 处
于 半自动
始终有效
转毕且 SA 处
于自动
旋转
等待
等待
放松
上升等待
退回
送料
钻孔
夹紧
退回
卸件
自动
手动调
整
5,
设
计
功
能
流
程
图
第 1章 工厂电气控制初步
图 7.15 手动部分
返回本节
318
319
320
SB4
SB4
SB5
SB5
SB6
SB6
夹紧 放松 下钻
321
316
317
SB7
SB7
SB2
SB2
SB3
SB3
上升上料 退回
322
SB8
SB8
卸料
323
SB9
SB9
退回
回到初始步
15 点动
324
SB10
SB10
旋转
第 1章 工厂电气控制初步
6,建立步与继电器对照表
表 7.3 通用继电器对照表
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第 1章 工厂电气控制初步
7,写逻辑函数式
由本功能流程图写逻辑函数式时, 采用关断优先规则 。
（ 1） 继电器函数式
?初始步 1
?手动调整步 15
?手动操作步
?自动和半自动调整步 2
?工位 1,
?工位 2,
?工位 3
（ 2）执行元件函数式 返回本节
第 1章 工厂电气控制初步
8,画梯形图
将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件
做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控
制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到
PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将
系统用于实际。
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