西門子PLC指令實例教程.ppt

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第四章S7-300軟件基礎,4.1PLC編程基礎4.2STEP7的指令結構4.3位邏輯指令4.5定時器與計數(shù)器指令,4.1PLC編程基礎,4.1.1STEP7編程語言,STEP7是S7-300/400系列PLC應用設計軟件包，所支持的PLC編程語言非常豐富。該軟件的標準版支持STL（語句表）、LAD（梯形圖）及FBD（功能塊圖）3種基本編程語言，并且在STEP7中可以相互轉換。不同的編程語言可供不同知識背景的人員采用。其中LAD、STL和FBD是三種基本編程語言。,4.1.1STEP7編程語言,LAD（LAD:LadderDiagram）簡稱梯形圖，LAD是使用最多的PLC編程語言。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制,也適合于熟悉繼電器電路的人員使用。LAD編程語言如圖4.1所示。,圖4.1LAD編程語言,1、梯形圖（LAD）,4.1.1STEP7編程語言,2、語句表（STL）STL（STL:StatementList）簡稱語句表，STL是一種類似于微機匯編語言的一種文本編程語言，由多條語句組成一個程序段。語句表適合于經驗豐富的程序員使用，可以實現(xiàn)某些梯形圖不能實現(xiàn)的功能。STL適用于喜歡用匯編語言編程的人員使用。STL編程語言如圖4.2所示。,,圖4.2STL編程語言,4.1.1STEP7編程語言,3、功能塊圖（FBD）FBD（FBD:FunctionBlockDiagram）簡稱功能塊圖，功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯，一些復雜的功能用指令框表示。FBD適合于有數(shù)字電路基礎的編程人員使用。FBD編程語言如圖4.3所示。,4.1.1STEP7編程語言,圖4.3FBD編程語言,4.1.2S7-300CPU的系統(tǒng)存儲器,1、過程映像輸入表/輸出表（I/Q）過程映像輸入表（PII）：循環(huán)掃描開始時，存儲數(shù)字量輸入模塊的輸入信號的狀態(tài)。過程映像輸出表（PIQ）：循環(huán)掃描結束時，存儲用戶程序計算的輸出值，并將PIQ的內容寫入數(shù)字量輸出模塊。2、內部存儲器區(qū)（M）內部存儲器區(qū)（M），主要用于存儲中間變量。3、定時器（T）存儲器區(qū)在CPU的存儲器中，有一個區(qū)域是專為定時器保留的。此存儲區(qū)域為每個定時器地址保留一個16位字。梯形圖邏輯指令集支持256個定時器。時間值可以用二進制或BCD碼方式讀取。,4.1.2S7-300CPU的系統(tǒng)存儲器,4、計數(shù)器（C）存儲器區(qū)在用戶CPU的存儲器中，有為計數(shù)器保留的存儲區(qū)。此存儲區(qū)為每個計數(shù)器地址保留一個16位字。梯形圖指令集支持256個計數(shù)器。計數(shù)值（0～999）可以用二進制或BCD碼方式讀取。5、數(shù)據塊/背景數(shù)據塊（DB）DB為共享數(shù)據塊，DBX2.3，DBB5，DBW10和DBD12。DI為背景數(shù)據塊，DIX,DIB，DIW和DID。6、外部I/O存儲區(qū)（PI/PQ）外設輸入（PI）區(qū)和外設輸出（PQ）區(qū)允許直接訪問本地的和分布式的輸入模塊和輸出模塊。,4.1.3S7-300CPU的寄存器,1、累加器（ACCUx）累加器用于處理字節(jié)、字或雙字的寄存器。S7-300有兩個32位累加器（ACCU1和ACCU2）。2、狀態(tài)字寄存器（16位）狀態(tài)字用于表示CPU執(zhí)行指令時所具有的狀態(tài)。一些指令是否執(zhí)行或以何方式執(zhí)行可能取決于狀態(tài)字中的某些位；執(zhí)行指令時也可能改變狀態(tài)字中的某些位，也能在位邏輯指令或字邏輯指令中訪問并檢測。狀態(tài)字的結構如圖4.4所示。,圖4.4狀態(tài)字的結構,4.1.4STEP7數(shù)據類型,在STEP7中，大多數(shù)指令要與具有一定大小的數(shù)據對象一起操作，不同的數(shù)據類型具有不同的格式。編程所用的數(shù)據要指定數(shù)據類型，要確定數(shù)據大小和數(shù)據的位結構。數(shù)據類型分為3大類。1、基本數(shù)據類型基本數(shù)據類型有很多種，每種數(shù)據類型在分配內存空間時有確定的位數(shù)，如布爾型（BOOL）數(shù)據為1位，字節(jié)型（BYTE）數(shù)據為8位，字型（WORD）數(shù)據為16位，雙字型（DWORD）數(shù)據為32位?；緮?shù)據類型見表4-1。,4.1.4STEP7數(shù)據類型,表4-1STEP7中常用的基本數(shù)據類型,4.1.4STEP7數(shù)據類型,2、復式數(shù)據類型超過32位或由其他數(shù)據類型組成的數(shù)據為復式數(shù)據類型，STEP7允許4種復式數(shù)據類型，見表4-2。,表4-2STEP7中的復式數(shù)據類型,4.1.4STEP7數(shù)據類型,3、參數(shù)類型參數(shù)類型用于向FB和FC傳送參數(shù)。STEP7提供的參數(shù)類型見表4-3。,表4-3STEP7的參數(shù)類型,4.1.5PLC編程的基本原則,1）外部輸入、輸出繼電器、內部繼電器、定時器、計數(shù)器等器件的接點可多次重復使用；2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在最右邊，接點不能放在線圈的右邊；3）線圈不能直接與左母線相連；4）同一編號的線圈在一個程序中使用兩次容易引起誤操作，應盡量避免線圈重復使用；5）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程；6）在梯形圖中串聯(lián)接點、并聯(lián)接點的使用次數(shù)沒有限制，可無限次地使用。,PLC編程應該遵循以下基本原則：,4.2STEP7的指令結構指令是程序的最小獨立單位，用戶程序是由若干條順序排列的指令構成。STEP7編程語言其指令功能非常豐富。利用程序編輯器，可以進行離線編程，即把程序存儲在編程器中，也可以進行在線編程，將程序存儲在CPU中。4.2.1指令操作數(shù)指令操作數(shù)（又稱編程元件）一般在用戶存儲區(qū)中，操作數(shù)由操作標識符和參數(shù)組成。操作標識符由主標識符和輔助標識符組成，主標識符用來指定操作數(shù)所使用的存儲區(qū)類型，輔助標識符則用來指定操作數(shù)的單位（如：位、字節(jié)、字、雙字等）。主標識符有：I（輸入過程映像寄存器）、Q（輸出過程映像寄存器）、M（位存儲器）、PI（外部輸入寄存器）、PQ（外部輸出寄存器）、T（定時器）、C（計數(shù)器）、DB（數(shù)據塊寄存器）和L（本地數(shù)據寄存器）；輔助標識符有：X（位）、B（字節(jié)）、W（字）、D（雙字）。4.2.2尋址方式所謂尋址方式就是指令執(zhí)行時獲取操作數(shù)的方式，可以直接或間接方式給出操作數(shù)。S7-300有4種尋址方式：立即尋址、存儲器直接尋址、存儲器間接尋址和寄存器間接尋址。,1、立即尋址立即尋址是對常數(shù)或常量的尋址方式，其特點是操作數(shù)直接表示在指令中，或以唯一形式隱含在指令中。下面各條指令操作數(shù)均采用了立即尋址方式。SET//把RLO置1OWW#16#A320//將常量W#16#A320與累加器1“或”運算L27//把整數(shù)27裝入累加器1LC#0100//把BCD碼常數(shù)0100裝入累加器12、存儲器直接尋址存儲器直接尋址，簡稱直接尋址。該尋址方式在指令中直接給出操作數(shù)的存儲單元地址。存儲單元地址可用符號地址（如SB1、KM等）或絕對地址（如I0.0、Q4.1等）。下面各條指令操作數(shù)均采用了直接尋址方式。AI0.0//對輸入位I0.0進行“與”邏輯操作SL20.0//把本地數(shù)據位L20.0置1=M115.4//使存儲區(qū)位M115.4的內容等于RLO的內容LIB10//把輸入字節(jié)IB10的內容裝入累加器1TDBD12//把累加器1中的內容傳送給數(shù)據雙字DBD12中,3、存儲器間接尋址存儲器間接尋址，簡稱間接尋址。該尋址方式在指令中以存儲器的形式給出操作數(shù)所在存儲器單元的地址，也就是說該存儲器的內容是操作數(shù)所在存儲器單元的地址。該存儲器一般稱為地址指針，在指令中需寫在方括號“[]”內。地址指針可以是字或雙字，對于地址范圍小于65535的存儲器可以用字指針；對于其他存儲器則要使用雙字指針。存儲器間接尋址的雙字指針的格式如圖4.5所示。,圖4.5寄存器間接尋址的指針格式,4.3位邏輯指令,位邏輯指令包含位邏輯運算指令、定時器指令、計數(shù)器指令和位測試指令等。可以使用位邏輯指令掃描布爾操作數(shù)的狀態(tài)，通過“與（AND）”、“或（OR）”、“異或（XOR）”及其組合操作實現(xiàn)邏輯操作。所產生的結果（“1”或“0”）稱為邏輯運算結果，存儲在狀態(tài)字的“RLO”中。邏輯操作結果（RLO）用于賦值、置位/復位布爾操作數(shù)，也用于控制定時器和計數(shù)器的運行。4.3.1觸點與線圈在LAD（梯形圖）程序中，通常使用類似繼電器控制電路中的觸點符號及線圈符號來表示PLC的位元件，被掃描的操作數(shù)（用絕對地址或符號地址表示）則標注在觸點符號的上方，如圖4.6所示。,圖4.6觸點符號的表示方式,1、常開觸點對于常開觸點（動合觸點），則對“1”掃描相應操作數(shù)。在PLC中規(guī)定：若操作數(shù)是“1”則常開觸點“動作”，即認為是“閉合”的；若操作數(shù)是“0”，則常開觸點“復位”，即認為是“打開”的。常開觸點所使用的操作數(shù)是：I、Q、M、L、D、T、C。2、常閉觸點常閉觸點（動斷觸點）則對“0”掃描相應操作數(shù)。在PLC中規(guī)定：若操作數(shù)是“1”則常閉觸點“動作”，即觸點“斷開”；若操作數(shù)是“0”，則常閉觸點“復位”，即觸點“閉合”。常閉觸點所使用的操作數(shù)是：I、Q、M、L、D、T、C。3、輸出線圈（賦值指令）輸出線圈與繼電器控制電路中的線圈一樣，如果有電流（信號流）流過線圈（RLO=“1”），則被驅動的操作數(shù)置“1”；如果沒有電流流過線圈（RLO=“0”），則被驅動的操作數(shù)復位（置“0”）。輸出線圈只能出現(xiàn)在梯形圖邏輯串的最右邊。輸出線圈等同于STL程序中的賦值指令（用等于號“=”表示）。輸出線圈所使用的操作數(shù)是：Q、M、L、D。,4、中間輸出在梯形圖設計時，如果一個邏輯串很長不便于編輯時，可以將邏輯串分成幾個段，前一段的邏輯運算結果（RLO）可作為中間輸出，存儲在位存儲器（I、Q、M、L或D）中，該存儲位可以當作一個觸點出現(xiàn)在其他邏輯串中。中間輸出只能放在梯形圖邏輯串的中間，而不能出現(xiàn)在最左端或最右端，如圖4.7所示。,,,（a）帶中間輸出的梯形圖(b)不帶中間輸出的等效梯形圖圖4.7帶中間輸出和不帶中間輸出的梯形圖程序,4.3.2位邏輯運算指令,4.3.2位邏輯運算指令位邏輯運算指令是對“0”或“1”的布爾操作數(shù)進行掃描，經過相應的位邏輯運算，將邏輯運算結果“0”或“1”送到狀態(tài)字的RLO位。1、“與”和“與非”(A，AN)指令邏輯“與”在梯形圖里是用串聯(lián)的觸點回路表示的，如果串聯(lián)回路里的所有觸點皆閉合，該回路就通“電”了。如圖4.8所示。,,圖4.8“與”邏輯指令,2、“或”和“或非”(O，ON)指令邏輯“或”在梯形圖里是用并聯(lián)的觸點回路表示的，被掃描的操作數(shù)標在觸點上方。在圖4.9中，只要有一個觸點閉合，輸出0.1的信號狀態(tài)就為“1”。,圖4.9“或”和“或非”邏輯梯形圖,3、“異或”和“異或非”(X，XN)指令圖4.10是“異或”邏輯梯形圖，它類似“或”和“或非”指令，用于掃描并聯(lián)回路能否“通電”。,圖4.10“異或”邏輯梯形圖,4、輸出指令邏輯輸出指令又稱為賦值操作指令，該操作把狀態(tài)字中RLO的值賦給指定的操作數(shù)(位地址)。表4.4列出了操作數(shù)的數(shù)據類型和所在的存儲區(qū)。,,表4.4輸出指令,【例4-1】用“與”、“或”、“輸出”指令編寫電機啟動停止控制程序。編程元件地址分配：啟動按鈕SB1（常開觸點），I0.1；停止按鈕SB2（常閉觸點），I0.2；接觸器線圈KM，Q0.0。用梯形圖編寫的控制程序如圖4.11所示。,圖4.11電機啟?？刂铺菪螆D程序,4.4.3置位和復位指令置位／復位指令根據RLO的值，來決定被尋址位的信號狀態(tài)是否需要改變。若RLO的值為1，被尋址位的信號狀態(tài)被置1或清0；若RLO是0，則被尋址位的信號保持原狀態(tài)不變。置位／復位指令有關內容見表4.5。表4.5置位／復位指令,（a）復位指令操作,（b）置位操作指令圖4.12置位／復位指令,【例4.2】用置位與復位指令編制傳送帶運動控制程序。如圖4.13所示為一個傳送帶，在傳送帶的起點有兩個按鈕：用于啟動的S1和用于停止的S2。在傳送帶的尾端也有兩個按鈕：用于啟動的S3和用于停止的S4。要求能從任一端啟動或停止傳送帶。另外，當傳送帶上的物件到達末端時，傳感器S5使傳送帶停止。,圖4.13傳送帶示意圖,地址分配,梯形圖程序,圖4.14控制傳送帶程序,4.4.4RS和SR觸發(fā)器如果置位/復位指令用功能框圖表示就構成了觸發(fā)器。該功能框有兩個輸入端，分別是置位輸入端S和復位輸入端R，有一個輸出Q（位地址）。觸發(fā)器可分為兩種類型：置位優(yōu)先型（RS觸發(fā)器，當R和S驅動信號同時為“1”時，觸發(fā)器最終為置位狀態(tài)）和復位優(yōu)先型（SR觸發(fā)器，當R和S驅動信號同時為“1”時，觸發(fā)器最終為復位狀態(tài)）。觸發(fā)器指令和操作數(shù)指令見表4.6。,,,表4.6RS觸發(fā)器,RS觸發(fā)器分為置位優(yōu)先和復位優(yōu)先型兩種，置位優(yōu)先型RS觸發(fā)器的R端在S端之上，當兩個輸入端都為1時，下面的置位輸入最終有效。既置位輸入優(yōu)先，觸發(fā)器或被復位或保持復位不變，如圖4.15所示。,圖4.15置位優(yōu)先型RS觸發(fā)器,4.4.5位測試指令,當信號狀態(tài)變化時就產生跳變沿。當從0變到1時，產生一個上升沿(或正跳沿)；若從1變到0，則產生一個下降沿(或負跳沿)。S7中有兩類跳變沿檢測指令，一種是對RLO的跳變沿檢測的指令，另一種是對觸點跳變沿直接檢測的梯形圖方塊指令。具體內容見表4.7。,,,表4.7跳變沿檢測指令,圖4.16是使用RLO正跳沿檢測指令的例子。這個例子中，若CPU檢測到輸入I1.0有一個正跳沿，將使得輸出Q4.0的線圈在一個掃描周期內通電。對輸入I1.0常開觸點掃描的RLO值存放在存儲位M1.0中。,,圖4.16RLO正跳沿檢測,圖4.17是使用觸點負跳沿檢測指令的例子。圖中，由給出需要檢測的觸點編號(I0.3)，(M0.0)用于存放該觸點在前一個掃描周期的狀態(tài)。,,圖4.17觸點負跳沿檢測,【例4.3】設計故障信息顯示電路，若故障信號I0.0為1，使Q4.0控制的指示燈以1HZ的頻率閃爍。操作人員按復位按鈕I0.1后，如故障信息消失，指示燈熄滅。如果沒有消失，指示燈轉為常亮，直至故障消失。分析：故障信息顯示程序如圖4.18所示，在設置CPU屬性時令M1為時鐘存儲器字節(jié)，其中的M1.5提供周期為1S的時鐘脈沖。出現(xiàn)故障時，將I0.0提供的故障信號用M0.1鎖存起來，使Q4.0控制的指示燈以1Hz的頻率閃爍。按復位按鈕I0.1后，將故障鎖存信號M0.1復位為0狀態(tài)，如果這時故障以消失，指示燈熄滅。如果沒有消失，M0.1的常閉觸點與I0.0的常開觸點組成的串聯(lián)電路使指示燈轉為常亮，直至故障消失，I0.0變?yōu)?狀態(tài)。,圖4.18故障信息顯示梯形圖程序,4.5定時器與計數(shù)器指令,4.5.1定時器指令1、定時器的種類定時器是PLC中的重要部件，它用于實現(xiàn)或監(jiān)控時間序列。定時器是一種由位和字組成的復合單元，定時器的觸點由位表示，其定時時間值存儲在字存儲器中。不同的CPU模塊，用于定時器的存儲區(qū)域也不同，最多允許使用64∽512個定時器。在S7-300中有5種定時器可供選擇：脈沖定時器(SP)、擴展定時器(SE)、接通延時定時器(SD)、帶保持的接通延時定時器(SS)和斷電延時定時器(SF)。2、定時器的組成在CPU的存儲器中留出了定時器區(qū)域，用于存儲定時器的定時時間值。每個定時器有一個16位的字和一個二進制位，定時器的字用來存放它當前的定時時間值，定時器觸點的狀態(tài)由它的位的狀態(tài)來決定。用定時器地址（T和定時器號，例如T6）來存取它的時間值和定時器位，帶操作數(shù)的指令存取定時器位，帶字操作數(shù)的指令存取定時器的時間值。不同的CPU支持32∽512個定時器，在S7-300中，最多允許使用256個定時器。,3、定時器的表示方法S7中的定時時間由時基和定時值兩部分組成，定時時間等于時基與定時值的乘積。采用減計時，定時時間到后會引起定時器觸點的動作。時間值以二進制格式存放，定時器的第0位到第11位存放二進制格式的定時值，第12、13位存放二進制格式的時基，如圖4.19所示。表4.8給出了可能出現(xiàn)的組合情況。表4.8給出了可能出現(xiàn)的組合情況。,,圖4.19累加器1低字的內容（定時值127，時基1s）,表4.8時基與定時范圍,設置定時時間，用戶需給累加器1裝入需要的數(shù)值，為避免格式錯誤，用戶可以按下列的形式將時間預置值裝入累加器的低位字：1）十六進制數(shù)W#16#wxyz，其中，w=時間基準，取值為0，1，2或3，分別表示時基為10ms，100ms，1s或10s；xyz為定時值，取值范圍為1～999；2）直接使用S5中的時間表示法裝入定時數(shù)值，例如：S5T#aH_bM_cS_dMS，其中，H=小時，M=分鐘，S=秒，MS=毫秒；a、b、c、d為用戶設置的值。可輸入的最大時間值為9990s或2H-46M_30S。例如S5T#1H_12M_18S為1h12min18s；S5T#18S為18秒。,4、定時器梯形圖方塊指令,1)S5脈沖定時器脈沖定時器的功能類似于數(shù)字電路中上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，圖4.19中的指令框中，S為脈沖定時器的設置輸入端，TV為預置值輸入端，R為復位輸入端；Q為定時器位輸出端，BI輸出16進制格式的當前時間值，BCD輸出當前時間值的BCD碼。,圖4.19脈沖定時器指令,在I0.0提供的啟動輸入信號S的上升沿，脈沖定時器開始定時，輸出Q04.0變?yōu)?。定時器的當前時間值等于TV端輸入的預置值（即初值）減去啟動后的時間值。定時時間到時，當前時間值變?yōu)?，Q輸出變?yōu)?狀態(tài)。在定時期間，如果I0.0的常開觸點斷開，則停止定時，當前時間值便為0，Q0.0的線圈斷電。工作時序如圖4.20，圖4.20中的t是定時器的預置值。R是復位輸入端，在定時器輸出為1時，如果復位輸入I0.1由0變?yōu)?，定時器被復位，復位后輸出Q0.0變?yōu)?狀態(tài)，當前時間值和時標被請0。BI輸出端輸出不帶時基的十六進制整數(shù)格式的定時器當前值，BCD輸出端輸出BCD碼格式的當前時間值和時基。,,圖4.20脈沖定時器時序,2)S5擴展脈沖定時器S5擴展脈沖定時器如圖4.21，各個輸入輸出端的意義與S5脈沖定時器相同。,圖4.21擴展脈沖定時器指令,在啟動輸入信號S的上升沿，脈沖定時器開始定時，在定時期間，Q輸出端為1狀態(tài)，直到定時結束。在定時期間即使S輸入變?yōu)?狀態(tài)，仍繼續(xù)定時，Q輸出端為1狀態(tài)，直到定時結束。在定時期間，如果S輸入又由0變?yōu)?狀態(tài)，定時器被重新啟動，開始以預置的時間值定時。,R輸入有0變?yōu)?狀態(tài)時，定時器被復位，停止定時。復位后Q輸出端變?yōu)?狀態(tài)，當前時間和時標被清0。工作時序圖如圖4.22所示。,,圖4.22擴展脈沖定時器時序,3)S5開通延時計時器接通延時定時器是使用最多的定時器，定時器各輸入端和輸出端的意義和S5脈沖定時器相同，如圖4.23。,圖4.23開通延時定時器指令,在啟動輸入信號S的上升沿，定時器開始定時。定時器的當前時間值等于預設值TV減去啟動后的時間值。如果定時期間S的狀態(tài)一直為1，定時時間到時，當前時間值變?yōu)?，Q輸出端變?yōu)?狀態(tài)，使Q0.2的線圈通電。此后如果S輸入由1變?yōu)?，Q輸出端的信號也變?yōu)?。在定時期間，如果S輸入由1變?yōu)?，則停止定時，當前時間值保持不變。S又變?yōu)?時，又從預設值開始定時，工作時序圖如圖4.24。R是復位輸入信號，定時器的S輸入為1時，不管定時時間是否已到，只要復位輸出R由0變?yōu)?，定時器都要被復位，復位后當前時間和時基被清0。如果定時時間已到，復位后輸出Q由1變?yōu)?。,,圖4.24開通延時計時器時序,4)S5保持型接通延時定時器定時器各輸入端和輸出端的意義與S5定時器相同，如圖4.25所示。在啟動輸入信號S的上升沿，定時器開始定時，工作時序圖如圖4.26所示，定時期間及輸入S變?yōu)?，仍然繼續(xù)定時。定時時間到時，輸出Q變?yōu)?并保持。在定時期間，如果輸入S又由0變?yōu)?，定時器被重新啟動，又從預置值開始定時。不管輸入S是什么狀態(tài)，只要復位輸入R從0變?yōu)?，定時器就被復位，輸出Ｑ變?yōu)?。,圖4.25保持型開通延時定時器,圖4.26保持型開通延時定時器時序,,圖4.26保持型開通延時定時器時序5)S5斷開延時定時器定時器各輸入端和輸出端的意義與S5脈沖延時器相同，如圖4.27。在啟動輸入信號S的上升沿，定時器的Q輸出信號變?yōu)?狀態(tài)，當前時間值為0。在S輸入的下降沿，定時器開始定時。定時時間到時，輸出Q變?yōu)?狀態(tài)，正在定時的時候，如果S信號由0變?yōu)?，定時器的時間值保持不變，停止定時。如果輸入S重新變?yōu)?，定時器從預置值開始重新定時。,復位輸入I0.1為1狀態(tài)時，定時器被復位，時間值被清0，輸出Q變?yōu)?狀態(tài)。S5斷開延時定時器工作時序圖如圖4.28。,圖4.27斷開延時定時器,圖4.28斷開延時定時器工作時序圖,,5、定時器線圈指令1)脈沖定時器線圈脈沖定時器線圈的功能和時序圖和S5脈沖定時器的相同，定時器位為1時，定時器的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。在圖4.29中，當I0.0的常開觸點由斷開變?yōu)榻油〞r，定時器開始定時，T0的常開觸點閉合。定時時間到時，T0的常開觸點斷開。在定時期間，如果I0.0變?yōu)?狀態(tài)，或者復位輸入I0.1變?yōu)?狀態(tài)，T0的常開觸點都將斷開，定時器的當前值被清0。,圖4.29脈沖定時器線圈2)擴充的脈沖定時器線圈在圖4.30中，當I0.2的常開觸點由斷開變?yōu)榻佑|時，定時器T1開始定時，在定時期間，T1的常開觸點閉合。定時時間到時，T1的常開觸點斷開。在定時期間，即使I0.2變?yōu)?狀態(tài)，仍繼續(xù)定時。定時期間如果I0.2又由0狀態(tài)變?yōu)?狀態(tài)，定時器被重新啟動。復位輸入I0.3由0變?yōu)?狀態(tài)時，T1被復位，其常開觸點斷開。,,3)接通延時定時器線圈如圖4.31當I0.4的常開觸點由斷開變?yōu)榻油〞r，定時器T2開始定時，如果I0.4一直為1，定時時間到時，T2的常開觸點閉合。定時期間如果SD的線圈斷電，T2的當前時間保持不變。線圈重新通電時，又從預置值開始定時。復位輸入I0.5變?yōu)?時，T2的常開觸點斷開，時間被清0。,圖4.30擴充的脈沖定時器線圈,4)保持型接通延時定時器線圈如圖4.32，當I0.6的常開觸點由斷開變?yōu)榻油〞r，定時器開始定時。定時期間即使T3的線圈斷電，仍繼續(xù)定時。定時時間到時，T3的定時器位變?yōu)?，其常開觸點閉合。只有復位輸入I0.7變?yōu)?，才能使T3復位，復位后其定時器位變?yōu)?，常開觸點斷開。在定時期間，I0.6的常開觸點如果斷開后又變?yōu)榻油?，定時器將被重新啟動，以設置的預置值重新開始定時。,圖4.31接通延時定時器線圈,5)斷開延時定時器線圈如圖4.33，當I1.0的常開觸點由斷開變?yōu)榻油〞r，T4的輸出變?yōu)?，其常開觸點閉合。在I1.0的下降沿，定時器開始定時。定時器到時，T5的時間值變?yōu)?，其常開觸點斷開。在定時期間，如果I1.0的常開觸點由斷開變?yōu)榻油?，定時器的時間值保持不變，停止定時。如果I1.0的常開觸點重新斷開，定時器從預置值開始重新啟動定時。復位輸入I1.1為1狀態(tài)時，定時器被復位，時間值被清0，Q4.4的線圈斷電。,圖4.32保持型接通延時定時器線圈,對于以上不同形式的定時器指令，一般的選擇原則是：1、如果要求輸入信號為1的時間等于定時器的設定時間，且要求輸入與輸出信號狀態(tài)一致時，可選擇脈沖定時器SP；2、如果要求輸出信號為1的時間等于定時器的設定時間，但不要求輸入與輸出信號狀態(tài)一致，不考慮輸入信號為1的時間長短，可選擇擴展定時器SE；3、如果要求設定時間到且輸入信號仍為1時，輸出信號才從0變到1，可選擇接通延時定時器SD；,圖4.33斷開延時定時器線圈,4、如果要求設定時間到時，輸出信號才從0變到1，而不考慮輸入信號此時的狀態(tài)及為1的時間長短可選擇保持型接通延遲定時器SS；5、如果要求輸入信號從0變到1時，輸出信號也從0變化到1，當輸入信號從1變化到0才開始延遲，延遲時間到時輸出信號才從1變化到0，可選擇斷開延遲定時器SF?！纠?.4】脈沖定時器應用：優(yōu)先搶答器設計,圖4.32搶答器示意圖,設計說明：參賽者要搶答主持人所提問題時，需搶先按下桌上的按鈕；指示燈亮后需待主持人按下“復位”鍵R后才熄燈；對初中班學生照顧，只要按下SB11和SB12中任一個按鈕燈HL1都亮；對高三班學生限制，只有SB31和SB32都按下時燈HL3才亮；若在主持人按下“開始”按鈕S后10s內有搶答按鈕壓下，則電磁鐵YC得電，使彩球搖動，以示競賽者得到一次幸運的機會；如果定時到仍未有搶答，則禁止繼續(xù)搶答，如圖4.32。參考答案：端子接線圖，如圖4.33.,圖4.33搶答器端子接線圖,I/O地址分配表，如圖4.34,圖4.34搶答器I/O地址分配表,控制程序如圖4.35,設置搶答定時器,初中組搶答控制,高一組搶答控制,圖4.35搶答器的梯形圖程序,高三組搶答控制,【例4.5】擴展脈沖定時器應用——電動機延時自動關閉控制?？刂埔螅喊磩悠饎影粹oS1（I0.0），電動機M（Q4.0）立即起動，延時5分鐘以后自動關閉。起動后按動停止按鈕S2（I0.1），電動機立即停機。控制程序如圖4.36。,圖4.36電動機延時自動關閉控制梯形圖,【例4.6】接通延時定時器和脈沖定時器應用——用定時器構成一脈沖發(fā)生器，當滿足一定條件時，能夠輸出一定頻率和一定占空比的脈沖信號?？刂埔螅寒敯粹oS1（I0.0）按下時，輸出指示燈H1（Q4.0）以滅2s，亮1s規(guī)律交替進行。,（方法1：使用接通延時定時器）,（方法2：使用脈沖定時器）,圖4.37應用接通延時定時器和脈沖定時器構成脈沖發(fā)生器梯形圖,【例4.7】接通延時定時器的應用——電動機順序起?？刂啤？刂埔螅喝鐖D4.38所示，某傳輸線由兩個傳送帶組成，按物流要求，當按動起動按鈕S1時，皮帶電機Motor_2首先起動，延時5s后，皮帶電機Motor_1自動起動；如果按動停止按鈕S2，則Motor_1立即停機，延時10s后，Motor_2自動停機。,圖4.38電機順序起?？刂剖疽鈭D,圖4.40I/O地址分配表,圖4.39電機順序起停控制接線端子圖,圖4.41電機順序起?？刂铺菪螆D程序,【4.8】閃爍燈控制程序。某信號燈HL，當開關S1接通后，就以滅1S、亮2S的頻率不斷閃爍。IO地址分配：本例中只有一個輸入，開關S1，編程地址為I0.0；1個輸出，信號燈HL，編程地址為Q4.0。因為信號燈點亮和熄滅的時間不同，所以需要兩個定時器T1和T2，T1的時間設定值為2S，T2的時間設定值為1S?？刂瞥绦蛉缦拢?圖4.42信號燈閃爍控制程序,【4.9】定時器擴展應用。在S7-300中，單個定時器的最大計時范圍是9990s（2H_46M_30S），如果超過這個范圍，可以采用兩個或多個定時器級聯(lián)的方法來擴展計時范圍?，F(xiàn)在考慮一個要求延時為5個小時的控制任務。假定T1的時間設定值為2H_20M，T2的時間設定值為2H_40M，則T1+t2=5H。其控制程序如圖所示。,圖4.43兩個定時器級聯(lián)梯形圖,【4.10】用定時器設計周期和占空比可調的震蕩電路。圖4.44中I0.0的常開觸點接通后，T8的線圈通電，開始定時。2S后定時時間到，T8的常開觸點接通，使Q4.7變?yōu)?狀態(tài)，同時T9開始定時。3S后T9的定時時間到，它的常閉觸點斷開使T8的線圈斷電，T8的常開觸點斷開，使Q4.7和T9的線圈斷電。下一個掃描周期因T9的常閉觸點接通，T8又從預置值開始定時，以后Q4.7的線圈將這樣的周期性地通電和斷電，直到I0.0變?yōu)?狀態(tài)。Q4.7線圈通電和斷電的時間分別等于T9和T8的預置值。振蕩電路實際上是一個有正反饋的電路，T8和T9通過它們的觸點分別控制對方的線圈，形成了正反饋。,圖4.44振蕩電路梯形圖,4.5.2計數(shù)器指令計數(shù)器是PLC提供的一個基本功能，S7系列PLC的CPU中有專門的計數(shù)器存儲區(qū)，計數(shù)器存儲區(qū)的大小由CPU的型號決定。例如：CPU313C的PLC計數(shù)存儲區(qū)為256個計數(shù)器，即C0-C255。每個計數(shù)器有一個16位的字和一個二進制的位，計數(shù)器的字用來存放它的當前值，計數(shù)器觸點的狀態(tài)由它的位的狀態(tài)來決定。計數(shù)器指令是存取計數(shù)器存儲區(qū)的唯一功能。S7300中有3種計數(shù)器可供選擇：加計數(shù)器（CU）、減計數(shù)器（CD）和加減技術器（CUD）。與定時器指令一樣，計數(shù)器指令在梯形圖中也有兩種表示形式：計數(shù)器線圈指令表4.9和計數(shù)器方框指令表4.10。兩者可實現(xiàn)相同的功能，用戶可根據實際需要選擇使用。表4.9計數(shù)器線圈指令表,表4.10計數(shù)器方框指令表,1、加計數(shù)器如圖4.45的指令框中，S為加計數(shù)器的設置輸入端，PV為設置值輸入端，CU為加計數(shù)脈沖輸入端，R為復位輸入端；Q為計數(shù)器位輸出端，CV輸出十六進制格式的當前計數(shù)值，BCD輸出當前計數(shù)值的BCD碼。,圖4.45加計數(shù)器梯形圖在“設置”輸入信號I0.1的上升沿，將預置值PV指定的值送入計數(shù)器字。在“加計數(shù)脈沖”輸入信號I0.0的上升沿，如果計數(shù)值小于999，計數(shù)值加1?！皬臀弧陛斎胄盘朓0.2為1時，計數(shù)器被復位，計數(shù)值被清0。計數(shù)值大于0時計數(shù)器位即輸出Q為1；計數(shù)值為0時，計數(shù)器復位也為0。,如果在用“設置”輸入S設置計數(shù)器時CU輸入為1，即使信號沒有變化，下一個掃描周期也會計數(shù)。2、加計數(shù)器線圈設置計數(shù)值線圈SC用來設置計數(shù)值，該指令僅在RLO的上升沿（由0變?yōu)?）時執(zhí)行，此時預置值被送入指定的計數(shù)器。圖4.46中I0.2的觸點由斷開變?yōu)榻油〞r，預置值6給送入計數(shù)器C10。圖中標有CU的線圈為加計數(shù)線圈。在I0.0的上升沿，如果計數(shù)值小于6，計數(shù)值加1。復位輸入I0.3為1時，計數(shù)器被復位，計數(shù)值被清0。,圖4.46加計數(shù)線圈,3、減計數(shù)器在圖4.47中的設置輸入S的上升沿，用PV指定的值預置減計數(shù)器。在減計數(shù)輸入信號CD上升沿，如果計數(shù)值大于0，計數(shù)值減1。復位輸入R為1時，計數(shù)器被復位，計數(shù)值被清0。計數(shù)值大于0時計數(shù)器的輸出Q為1；計數(shù)值為0時，Q為0。如果在設置計數(shù)器時CD輸入為1，即使信號沒有變化，下一掃描周期也會計數(shù)。,圖4.47減計數(shù)器梯形圖,4、減計數(shù)器線圈圖4.48中標有CD的線圈為減計數(shù)線圈，I0.5的觸點由斷開變?yōu)榻油〞r，預置值5被送入計數(shù)器C11。在I0.4的上升沿，如果計數(shù)值大于0，計數(shù)值減1.計數(shù)值非0時，C11的常開觸點閉合，為0時c11的常開觸點斷開。復位輸入I0.6為1時，計數(shù)器被復位，計數(shù)值被清0。,圖4.48減計數(shù)器線圈,【4.11】用計數(shù)器擴展定時器的定時范圍。s7300的定時器的最常定時時間為9990s，如果需要更長的定時時間，可以使用圖4.49所示的電路。I0.0為0狀態(tài)時，計數(shù)器C0被復位。I0.0變?yōu)?狀態(tài)時，其常開觸點接通，使T11和T12組成的震蕩電路開始工作，計數(shù)器的預置值999被送入計數(shù)器C0。I0.0的常閉觸點斷開，C0被解除復位。振蕩電路的振蕩周期為T11和T12預置值之和，圖中的振蕩電路相當于周期為4小時的時鐘脈沖發(fā)生器。每隔4小時，當T12的定時時間到，T11的常開觸點由接通變?yōu)閿嚅_，其脈沖的下降沿通過減計數(shù)線圈CD使C0的計數(shù)值減1。計滿999個數(shù)（即3996H）C0的當前值減為0，它的常閉觸點閉合，使Q5.4的線圈通電?？偟亩〞r時間等于震蕩電路的振蕩周期乘以C0的計數(shù)預置值。,圖4.49定時器范圍的擴展,5、加減計數(shù)器在設置輸入S的上升沿，見圖4.50，用PV指定的預置值設置加減計數(shù)器。復位輸入R為1時，計數(shù)器被復位，計數(shù)值被清0。在加計數(shù)輸入信號CU的上升沿，如果計數(shù)器值小于999，計數(shù)器加1。在減計數(shù)器輸入信號CD的上升沿，如果計數(shù)器值大于0，計數(shù)值減1。如果兩個計數(shù)輸入均為上升沿，兩條指令均被執(zhí)行，計數(shù)值保持不變。計數(shù)值大于0時輸出信號Q為1；計數(shù)值為0時，Q亦為0。如果在設置計數(shù)器時CU或CD輸入為1，即使信號沒有變化，下一掃描周期也會計數(shù)。,圖4.50加減計數(shù)器梯形圖方塊,4.5.3CPU的時鐘存儲器在S7系列PLC的CPU的位存儲器M中，可以任意指定一個字節(jié)，如MB100作為時鐘脈沖存儲器，當PLC運行時，MB100的各個位能周期性地改變二進制值，即產生不同頻率或周期的時鐘脈沖。時鐘存儲器字節(jié)產生的時鐘脈沖與存儲器位的關系見表4.11。表4.11時鐘脈沖與存儲器位的關系,圖4.51硬件配置畫面,圖4.52選擇CPU模板,圖4.53設置時鐘存儲器【例4.12】時鐘存儲器與計數(shù)器的應用。當定時器不夠用時，可以將計數(shù)器擴展為定時器。圖4.54中給出了用減計數(shù)器擴展定時器的控制程序，程序中使用了CPU的時鐘存儲器，設置MB10為時鐘存儲器，由表4-11可知M10.0的變化周期為0.1s。,圖4.54減計數(shù)器擴展定時器的控制程序4.6數(shù)據處理指令數(shù)據處理指令包括數(shù)據傳送指令與數(shù)據轉換指令，其中輸出傳送包括數(shù)據裝入與傳送指令。4.6.1裝入和傳送指令裝入（L，Load）指令和傳送（T，Transfer）指令用于在存儲區(qū)之間或存儲區(qū)與過程輸入、過程輸出之間交換數(shù)據。CPU執(zhí)行這些指令不受邏輯操作結果RLO的影響。數(shù)據裝入L和數(shù)據傳送T指令通過累加器進行數(shù)據交換。累加器是CPU中的一種專用寄存器，可以作為“緩沖器”。數(shù)據的傳送和交換一般是通過累加器進行的，而不是在存儲區(qū)直接進行。在S7-300中，有兩個32位的累加器：累加器1和累加器2。當執(zhí)行裝入指令L時，是將源操作數(shù)裝入累加器1中，而累加器原有的數(shù)據移入累加器2中，累加器2中原有的內容被覆蓋。當執(zhí)行傳送指令T時，是將累加器1中的內容寫入目的存儲區(qū)中，累加器的內容保持不變。L和T指令可以對字節(jié)（8位）、字（16位）、雙字（32位）數(shù)據進行操作，當數(shù)據長度小于32位時，數(shù)據在累加器1中右對齊（低位對齊），其余各位填0。裝入指令與傳送指令見表4.12。,表4.12裝入指令與傳送指令表,4.6.2梯形圖中方塊傳送指令在梯形圖中，用MOVE功能框圖表示裝入和傳送指令，指令框的輸入端在左邊，輸出端在右邊。能傳送數(shù)據長度為8位、16位或32位的所有基本數(shù)據類型。如果允許輸入端EN為1，則允許執(zhí)行傳送操作，使輸出OUT等于輸入IN，并使允許輸出端ENO為1。如果允許輸入端EN為0，則不進行傳送操作，并使允許輸出端ENO為0。梯形圖傳送指令及操作數(shù)見表4.13。表4.13傳送指令梯形圖及操作數(shù),【例4.13】當輸入I0.2為1時，執(zhí)行傳送操作，將MW20的內容傳送到DBW20，且使輸出Q4.0為1。梯形圖控制程序如圖4.55。,圖4.55傳送指令梯形圖控制程序4.6.2轉換指令轉換指令是將累加器1中的數(shù)據進行數(shù)據類型轉換，轉換的結果仍存放在累加器1中。STEP7能夠實現(xiàn)的轉換操作有：BCD碼和整數(shù)到其他類型轉換指令；整數(shù)和實數(shù)的變換指令；實數(shù)取整指令；累加器1調整指令。,1、BCD和整數(shù)的轉換，見表4.14。表4.14BCD和整數(shù)的轉換,【例4.14】如果輸入I0.1為1，則將MD0的內容以7位BCD碼的格式裝入累加器1，并將其轉換為長整數(shù)，存放到MD10，如果轉換不執(zhí)行，則輸出Q4.0為1。梯形圖控制程序如圖4.56所示。,4.7運算指令STEP7的運算指令包括算數(shù)運算指令、字邏輯運算指令和比較指令。4.7.1算數(shù)運算指令算術運算指令包括整數(shù)（INT）運算指令、雙整數(shù)（DINT）運算指令和實數(shù)（REAL）運算指令。無論是哪種數(shù)據類型均有以下四種運算指令：1、加法運算指令ADD2、減法運算指令SUB3、乘法運算指令MUL4、除法運算指令DIV,整數(shù)、雙整數(shù)以及實數(shù)在指令中的簡寫分別為I、DI、R，因此由指令的名稱可以判斷指令的功能，例如ADD_R，表示實數(shù)指令加法指令。DIV_DI，表示雙整數(shù)除法指令。MUL_I，表示整數(shù)乘法指令。表4.15給出了算數(shù)運算的方框圖指令，圖中的EN為使能輸入端，ENO為使能輸出端。IN1和IN2為操作數(shù)輸入端，OUT為運算結果輸出端。在加減法指令中，IN1+IN2=OUT，IN1-IN2=OUT在乘除法指令中，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT表4.15算數(shù)運算的方框圖指令,在圖4.57中，如果I0.6為1，MD2中的雙整數(shù)除以MD6中的雙整數(shù)，運算結果傳送到MD10。如果運算未能成功地完成，則狀態(tài)字的OV和OS位為1，且使ENO為0，Q4.1為1狀態(tài)；若運算成功地完成，則狀態(tài)字的OV被清0，OS位保持原狀態(tài)不變，且使RLO為1。,圖4.57整數(shù)除法指令,【例4.15】壓力變送器的量程為0-10Mpa，輸出信號為4-20mA，S7-300的模擬量輸入模塊的量程為4-20mA，轉換后的數(shù)字量為0-27468，設轉換后的數(shù)字為N，試求以kPa為單位的壓力值。解：0-10MPa(0-10000kPa)對應轉換后的數(shù)字0-27468，轉換公式為P=（10000N）/27468kPa（4-1）值得注意的是在運算時一定要先乘后除，否則會損失原數(shù)據的精度。假設A/D轉換后的數(shù)據N在MD6中，以kPa為單位的運算結果在MW10中。圖4.58是實現(xiàn)式4-1中的運算的梯形圖程序。,圖4.58算術運算指令,如果某一方框指令的運算結果超出了整數(shù)運算指令的允許范圍，狀態(tài)位OV和OS將為1，使能輸入ENO為0，不會執(zhí)行在該方框指令右邊的指令。值得注意的是梯形圖中的MUL_I指令的運算結果為16位整數(shù)，A/D轉換后的最大數(shù)字為27468，乘以10000以后可能超過16位整數(shù)的允許范圍，所以需要使用雙字乘法指令MUL_DI。雙字除法指令DIV_DI的運算結果為雙字，但是由式4-1可知運算實際結果不會超過16位整數(shù)的最大值（32767），所以可以用MOVE指令將MD20的低字MW22中16位整數(shù)運算結果傳送到MW10中。4.7.2字邏輯運算指令字邏輯運算指令按照布爾邏輯將成對的字（16位）和雙字（32位）逐位進行比較。字邏輯運算指令見表4.16。表4.16字邏輯運算指令,【例4.17】如果I0.0為1，則只允許將MW0的第0-3位的數(shù)據狀態(tài)傳送到MW4的對應位，而將MW0的其余屏蔽。如果傳送成功，則Q4.0為1。根據要求，可采用邏輯字與（AW）指令，控制程序如圖4.59所示。,圖4.59邏輯字與控制程序,4.7.3比較指令比較指令用于對累加器2和累加器1中的數(shù)據進行比較。數(shù)據類型可以是整數(shù)、長整數(shù)或實數(shù)，但是要確保進行比較的兩個數(shù)據的類型相同。如果比較條件滿足，則RLO為1，否則為0。梯形圖中的方框比較指令用來比較兩個同類型的數(shù)，與語句表中的比較指令類似，可以比較整數(shù)（I）、雙整數(shù)（D）和浮點數(shù)（R），比較指令見表4.17。表4.17比較指令表,在使能輸入信號為1時，比較IN1和IN2輸入的兩個操作數(shù)。方框比較指令在梯形圖中相當于一個常開觸點，可以與其他觸點串聯(lián)和并聯(lián)。如果被比較的兩個數(shù)滿足指令的大于、等于、小于條件，比較結果為真，等效觸點閉合，指令框有能流流過。【例4.18】比較指令應用實例圖4.60示出包括兩臺傳送帶的系統(tǒng)，在兩臺傳送帶之間有一個倉庫區(qū)。傳送帶1將包裹運送至臨時倉庫區(qū)。傳送帶1靠近倉庫區(qū)一端安裝的光電傳感器確定已有多少包裹運送至倉庫區(qū)。傳送帶2將臨時庫區(qū)中的包裹運送至裝貨場，在這里貨物由卡車運送至顧客。傳送帶2靠近庫區(qū)一端安裝的光電傳感器確定已有多少包裹從庫區(qū)運送至裝貨場。含5個指示燈的顯示盤表示臨時倉庫區(qū)的占用程度。圖4.61給出了啟動顯示盤上指示燈的梯形邏輯程序。,圖4.60裝有計數(shù)器和比較器的倉庫區(qū),程序段1：MW200中保存計數(shù)器C1當前值的BCD碼，Q12.1指示“倉庫區(qū)不空”,,程序段2：Q12.0指示“倉庫區(qū)空”,,程序段3：如果計數(shù)器值大于等于50，則“倉庫區(qū)裝入50%”指示燈亮。,,程序段4：如果計數(shù)器值大于等于90，則“倉庫區(qū)裝入90%”指示燈亮。,,程序段5：如果計數(shù)器值大于等于100，則“倉庫區(qū)裝滿”指示燈亮，用輸出Q15.4將傳送帶1連鎖。,,圖4.61啟動顯示盤上指示燈的梯形邏輯,思考與練習題,1、S7-300系列PLC如何直接尋址?什么是間接尋址?如何使用?2、采用間接尋址方式設計一段程序，將10個字節(jié)的數(shù)據從100MB開始的存儲單元轉移到從200MB開始的存儲單元。3、試設計一個3H40M的長延時電路程序。4、編寫一段程序計算sin120＋cos10的值。5、試設計一個照明燈的控制程序。當按下接在I0.0上的按鈕后，接在Q4.0上的照明燈可發(fā)光30s，如果在這段時間內又有人按下按鈕，則時間間隔從頭開始。這樣可確保在最后一次按完按鈕后，燈光可維持30s照明。6、試設計一個搶答器電路程序。出題人提出問題，3個答題人按動按鈕，僅僅是最早按的人面前的信號燈亮。然后出題人按動復位按鈕后，引出下一個問題。7、設計一個對鍋爐鼓風機和引風機控制的梯形圖程序?？刂埔螅?1)開機時首先啟動引風機，10s后自動啟動鼓風機；(2)停止時立即關斷鼓風機，20s后自動關斷引風機。,