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西门子S7 PLC移位寄存器指令（SHRB）

移位寄存器指令是可以移位寄存器的长度和移位方向的移位指令。其指令格式如图所示。                

说明：（1）移位寄存器指令SHRB将DATA数值移入移位寄存器。梯形图中，EN为使能输入端，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，整个移位寄存器移动1位。DATA为数据输入端，连接移入移位寄存器的二进制数值，执行指令时将该位的值移入寄存器。S_BIT移位寄存器的**位。N移位寄存器的长度和移位方向，移位寄存器的**长度为64位，N为正值表示左移位，输入数据（DATA）移入移位寄存器的**位（S_BIT），并移出移位寄存器的**高位。移出的数据被放置在溢出内存位（SM1.1）中。N为负值表示右移位，输入数据移入移位寄存器的**高位中，并移出**位（S_BIT）。移出的数据被放置在溢出内存位（SM1.1）中。

（2）DATA和S-BIT的操作数为I, Q, M, SM, T, C, V, S, L 。数据类型为：BOOL变量。N的操作数为VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, 常量。数据类型为：字节。

（3）使ENO = 0的错误条件：0006（间接地址），0091（操作数超出范围），0092（计数区错误）。

（4）移位指令影响特殊内部标志位：SM1.1（为移出的位值设置溢出位）。

西门子6ES7151-7AB00-0AB0

中央处理单元
中央处理器单元即CPU，一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU 通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出单元、通信接口、扩展接口相连。CPU 是 PLC 的核心，输入单元将采集的输入信号传送到CPU，CPU执行用户程序并将运算结果传送到输出单元，用以驱动现场设备。选择CPU通常需要考虑一下几个方面：
·运算速度：不同的控制系统对控制的响应速度需求不同，对于要求响应时间较快的系统，则要求CPU的运算速度快，并尽快地将运算结果传送到输出单元。
运算速度性能指标可参考CPU指令执行时间。
·工作存储器：根据控制方案的复杂程度预估需要的工作存储器大小，考虑适当的余量。
·I/O带载能力： CPU通常使用I/O地址空间来描述其允许访问输入输出的能力，8个数字量通道占用1个字节地址空间，1个模拟量通道占用2字节地址空间。在具体选型时还需要根据实际情况考虑I/O余量占用的地址空间。此外有些CPU还有允许连接模块大数量限制。
·集成的通信接口：CPU通过通信接口进行编程组态，还可与人机界面、其他PLC系统、分布式I/O等实现数据交换。CPU集成的通信接口通常有MPI接口、PROFIBUS接口、PROFINET（PN）接口，根据通信对象（通信对象可以为编程设备、仪表、HMI、其他PLC系统等等）支持的电气接口标准以及所使用的通信协议选择集成通信接口。
2 储存器
PLC 的存储器包括系统存储器，装载存储器和工作存储器。系统存储器用于存放 PLC 的系统程序和内部寄存器， 装载存储器则用于存放 PLC 的用户程序，用户程序编译后被存放在工作存储器中执行。装载存储器通常为MC卡，支持外部扩展，而工作存储器是集成在CPU中并且无法扩展的，在选择CPU时需根据控制方案的复杂程度预估可能使用的工作存储器大小并留有适当余量。选择装载存储器通常只需选择不小于工作存储器大小的存储卡即可。
3 通信接口
通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、 打印机、 其他的 PLC 或是计算机相连， 从而实现“PLC与上位机”或“PLC与PLC”之间的通信。通信接口可以集成在CPU模块上使用内部总线与CPU通信，也可以使用单独的通信接口模块通过外部总线与CPU通信。通信接口的选择首先确定通信对象接口的电气标准例如RS232、RS485、RJ45等，还需要确定使用的协议，常见的例如PROFINET，PROFIBUS总线协议，通过PROFINET和PROFIBUS总线，CPU可与分散在远端现场的输入输出单元进行数据交换，使PLC系统规模更易于扩充。
4 输入输出单元（I/O）
输入单元的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入 CPU，根据信号类型，输出单元的作用则是将 CPU 向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。
输入输出单元主要分为模拟量输入模块，模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块。模拟量输入模块测量电流、电压、电阻、热电偶等连续信号，模拟量输出模块输出电流、电压信号驱动现场执行器，模拟量输入输出模块需考虑处理信号的分辨率，响应时间以及信号测量范围。数字量输入模块应考虑信号电平、传输距离、隔离、供电方式，响应时间等应用要求。数字量输出模块应考虑不同的负载对PLC的输出方式的要求。
继电器输出模块具有使用电压范围广、导通压降小、有隔离作用等许多优点，但响应时间较长，所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出

　plc是一种专用计算机它的结构形式与微机基本相同，由中央处理单元CPU/存储器、输入输出I/O模块及编程器等组成。PLC的应用分为硬件和软件部分，因此PLC常见故障也可分为软件故障和硬件故障两大类，其中硬件部分故障占到80%以上。
　　PLC的硬件包括电源模块、I/O模块、外场输出元件，以及一些导线、接线端子及接线盒组成。现场输入元件主要有行程开关、按钮开关及中间继电器输出触点等，现场输出元件主要有继电器、电磁阀、接触器和电机等。硬件部分常见故障有元器件损伤和接线松动。
　　元器件出现损伤会致使PLC控制系统停止工作。遇到这种故障，只需要更换同样的元件即可，但是实际工作中，常常一时无法找到同样元件，这时应该采用元件替换法，将损坏的元器件替换下来。
　　外围线路中经PLC控制系统的控制柜或操作面板(台)到输入(输出)部件，往往需经接线端子或中间接线盒，由于使用中的震动等原因，接线或元器件接头易产生松动引起故障。这类故障为保证连接可靠，可采用焊接方法。
　　PLC受干扰将会影响系统信号，造成控制精度降低，PLC内部数据丢失、机器误动作，严重时可能会引起事故。
　　干扰有外部干扰和内部干扰。在现场环境中外部干扰是随机的，与系统无关，只能针对具体情况对于干扰源加以限制，内部干扰与系统结构有关，通过精心设计系统软件滤波等处理，可使干扰得到大限度的抑制。PLC生产现场的抗干扰技术措施，通常从接地保护、接线安排、屏蔽和抗噪声方面着手考虑。PLC周期性死机的常见原因是长时间的积灰，应定期对PLC机架插槽接口处进行清扫。清扫时可先用压缩空气将控制板上、各插槽中的灰尘吹净，在用95%酒精洗净插槽及控制板插头。清洗完毕后细心组装，恢复开机便能正常运行。
　　PLC程序丢失通常是由于接地不良、接线有误和干扰等几个方面的原因造成的。为了防止程序丢失，还需要准备好程序包，把一个完好的程序提前打入程序包，以备急用。

　　1.CPU异常

　　CPU异常报警时，应检查CPU单元连接于内部总线上的所有器件。具体方法是依次更换可能产生故障的单元，找出故障单元，并作相应处理。

　　2.存储器异常

　　存储器异常报警时，如果是程序存储器的问题，通过重新编程后还会再现故障。这种情况可能是噪声的干扰引起程序的变化，否则应更换存储器。

　　3.输入/输出单元异常、扩展单元异常

　　发生这类报警时，应首先检查输入/输出单元和扩展单元连接器的插入状态、电缆连接状态，确定故障发生的某单元之后，再更换单元。

　　4.不执行程序：

　　一般情况下可依照输入---程序执行---输出的步骤进行检查

　　(1)输入检查是利用输入LED指示灯识别，或用写入器构成的输入监视器检查。当输入LED不亮时，可初步确定是外部输入系统故障，再配合万用表检查。如果输出电压不正常，就可确定是输入单元故障。当LED亮而内部监视器无显示时，则可认为是输入单元、CPU单元或扩展单元的故障。

　　(2)程序执行检查是通过写入器上的监视器检查。当梯形图的接点状态与结果不一致时，则是程序错误(例如内部继电器双重使用等),或是运算部分出现故障。

　　(3)输出检查可用输出LED指示灯识别。当运算结果正确而输出LED指示错误时，则可认为是CPU单元、1/0接口单元的故障。当输出LED是亮的而无输出，则可判断是输出单元故障，或是外部负载系统出现了故障。

　　另外，由于PLC机型不同，1/0与LED连接方式的不一样(有的接于1/0单元接口上，有的接于1/0单元上)。所以，根据LED判断的故障范围也有差别。

　　5.部分程序不执行

　　检查方法与前项相同

　　但是，如果计数器、步进控制器等的输入时间过短，则会出现无响应故障，这时应该校验输入时间是否足够大，校验可按输入时间<输入单元的大响应时间+运算扫描时间乘以2的关系进行。

　　6.电源的短时掉电，程序内容也会消失

　　(1)这时除了检查电池，还要进行下述检查

　　(2)通过反复通断PLC本身电源来检查。为使微处理器正确启动，PLC中设有初使复位点电路和电源断开时的保存程序电路。这种电路发生故障时，就不能保存程序。所以可用电源的通、断进行检查。

　　(3)如果在更换电池后仍然出现电池异常报警，就可判定是存储器或是外部回路的漏电流异常增大所致。

　　(4)电源的通断总是与机器系统同步发生，这时可检查机器系统产生的噪声影响。因为电源的断开是常与机器系统运行同时发生的故障，绝大部分是电机或绕组所产生的强噪声所致。

　　7.PROM不能运转

　　先检查PROM插入是否良好，然后确定是否需要更换芯片

　　8.电源重新投入或复位后，动作停止

　　这种故障可认为是噪声干扰或PLC内部接触不良所致。噪声原因一般都是电路板中小电容容量减小或元件性能不良所致，对接触不良原因可通过轻轻敲PLC机体进行检查。还要检查电缆和连接器的插入状态。
　　PLC的故障维修是一个十分复杂的问题，在维修过程中应综合考虑各方面的因素，按照一定的方法，才能迅速准确地判断出故障原因并加以排除，使PLC控制系统正常工作

输入/输出滞后时间又称为系统响应时间，是指plc的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的外部输出信号发生变化的时刻的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。
    数字量输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，有的输入模块的输入延迟时间可以用STEP 7设置。
    输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右；双向晶闸管型输出电路在负载通电时的滞后时间约为1ms，负载由通电到断电的大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms以下。
    由扫描工作方式引起的滞后时间长可达两三个扫描周期。
    PLC总的响应延迟时间一般只有几毫秒到几十毫秒，对于一般的系统无关紧要。要求输入、输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的PLC或采取中断等措施  下面艾特贸易网用一个简单的例子来进一步说明plc的循环工作过程。按钮SB1和SB2的常开触点分别接在输入模块上I0.1和I0.2对应的输入端，接触器KM的线圈接在输出模块上Q4.0对应的输出端。
    图1的梯形图中的I0.1与I0.2是输入变量，Q4.0是输出变量。梯形图中的I0.1与过程映像输入位I0.1和接在对应的输入端的SB1的常开触点相对应，梯形图中的Q4.0与过程映像输出位Q4.0和接在对应的输出端子的输出模块内的输出电路相对应。 

    图1    PLC外部接线图与梯形图
    梯形图以指令的形式储存在PLC的用户程序存储器中，图1中的梯形图与下面的3条指令相对应，“https://”之后是该指令的注释：
    A    I    0.1    https://接在左侧“电源线”上的I0.1的常开触点
    AN    I    0.2    https://串联的I0.2的常闭触点
    =    Q    4.0    https://Q4.0的线圈
    A（And，与）指令表示常开触点串联，AN( And Not)指令表示常闭触点串联，赋值指令“=”表示将逻辑运算的结果传送给指定的地址。图1-5中的梯形图完成的逻辑运算为 

    在读取输入模块阶段，CPU将SB1和SB2的常开触点的ON/OFF状态读入对应的过程映像输入位，外部触点接通时将二进制数1存入过程映像输入位，反之存入0。
    执行第1条指令时，从过程映像输入位I0.1中取出二进制数。
    执行第2条指令时，取出过程映像输入位I0.2中的二进制数，因为是常闭触点，首先将取出的二进制数取“反”，然后与I0.1对应的二进制数相“与”，电路的串联对应“与”运算。
    执行第3条指令时，将前面的二进制数运算的结果送人过程映像输出位Q4.0。
    在数据写入输出模块阶段，CPU将各过程映像输出位中的二进制数传送给输出模块，并由后者将数据锁存起来。如果过程映像输出位Q4.0中存放的是二进制数1，外接的KM的线圈将通电，反之将断电。
    图1中I0.1、I0.2和Q4.0的波形图中的高电平表示按下按钮或KM的线圈通电，当t<t1时，读入过程映像输入位I0.1和I0.2的均为二进制数0，此时过程映像输出位Q4.0中存放的亦为0，在程序执行阶段，经过上述逻辑运算过程之后，运算结果仍为Q4.0=0，所以KM的线圈处于断电状态。在f< t1区间，虽然输入、输出信号的状态没有变化，用户程序仍一直反复不断地执行着。t=t1时按下按钮SB1，I0.1变为1状态，经逻辑运算后Q4.0也变为1状态，在输出处理阶段，将Q4.0对应的过程映像输出位中的1送到输出模块，输出模块中与Q4.0对应的物理继电器的常开触点接通，接触器KM的线圈通电