21-8. PLC的基本逻辑指令（逻辑堆栈操作指令）
一、核心概念：什么是“逻辑堆栈”？
- 物理实体：S7-200 PLC CPU 内部有一个用于存储中间逻辑运算结果的 9 层存储区域，称为逻辑堆栈。
- 工作特性：遵循 “先进后出” 的原则。
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- 入栈：新值进入栈顶，原栈顶及以下各层值依次下压一层，栈底（第 9 层）的原值丢失。
- 出栈：栈顶值弹出使用，原栈顶以下各层值依次上弹一层，原第 2 层（即新的栈顶）以下的值不确定（补进随机数）。
- 存在意义：在没有这些指令的简单PLC中，要实现多路并联输出，需要大量使用内部辅助继电器进行转接，程序冗长。逻辑堆栈指令允许程序直接保存和复用之前的逻辑运算结果，从而高效、清晰地编写复杂分支逻辑。
二、主要指令详解
1. LPS (Logic Push) — 逻辑入栈（分支开始）
- 功能：将当前逻辑运算结果（栈顶值）复制一份，并压入堆栈。栈中原数据依次下压，栈底值丢失。
- 梯形图作用：生成一条新的“子母线”或“分支起点”。这个新母线的起点，就是 LPS 指令执行时那一点的逻辑状态。之后编写的支路都从这个状态开始。
- 类比：相当于在书中某个重点句下面画一条线，之后在这条线下面做笔记。这条线就是新起点。
2. LRD (Logic Read) — 逻辑读栈
- 功能：读取堆栈中第二层的数据，并用它来替换当前的栈顶值。堆栈本身不进行压入或弹出操作（栈内数据不移动）。
- 梯形图作用：当 LPS 生成一条新母线后，如果后面有多个并联的从逻辑块，则第一个从逻辑块紧接 LPS 编写，第二个及以后的从逻辑块开始前，使用 LRD 指令。它保证了每个新支路都从最初由 LPS 保存的那个共同逻辑起点开始。
- 类比：在画了第一条线（LPS）后，要在它下面并列地画第二条、第三条注释线，每条线都要从最初画的那条主线的起点开始读起。LRD 就是让你“回到”那个共同的起点。
3. LPP (Logic Pop) — 逻辑出栈（分支结束）
- 功能：将堆栈弹出一级。原栈顶值被弹出使用后丢弃，原第二层值成为新的栈顶，以下各层依次上移，栈底补入一个随机值。
- 梯形图作用：用于 LPS 所生成的新母线右侧的最后一个从逻辑块。在读取这个最终逻辑块的同时，结束/复位这条由 LPS 产生的新母线，将逻辑运算的“当前点”返回到上一层。
- 关键规则：必须与 LPS 成对使用，以保持堆栈平衡。
- 类比：处理完在这条线下做的所有笔记后，把这条线擦掉，回到正文。
4. LDS n (Load Stack) — 装入堆栈
- 功能（图中较少使用）：复制堆栈中第 n 个值（n=0~8，0 即栈顶，1 即第二层，以此类推）到栈顶，栈中原数据依次下压，栈底值丢失。
- 特点：这是一个可以访问堆栈深层的指令，但因其会破坏堆栈结构（丢失栈底），在常规分支编程中极少使用。
三、梯形图举例
梯形图直观理解：
在梯形图中，LPS对应一个分支的开始点（像树的一个节点），LRD用于连接该节点下的多个并联支路，LPP用于结束这个节点下的所有支路，回到主树干。
四、关键使用要点
- 深度限制：堆栈只有 9 层，因此 LPS 指令不能连续使用超过 9 次（即分支嵌套深度 ≤ 9）。
- 成对使用：LPS 和 LPP 必须严格成对出现，以确保堆栈操作平衡，不发生错乱。LRD指令可以根据并联支路的数量，在 LPS和 LPP之间使用多次或零次。
- 无操作数：LPS、LRD、LPP指令本身不直接操作某个地址（如 I0.0, M0.0），它们只操作堆栈本身。
- 执行顺序：这些指令在语句表编程中至关重要且直观。在梯形图编程时，编程软件会自动将这些分支结构转换成包含 LPS/LRD/LPP 的语句表指令。
总结
PLC的逻辑堆栈操作指令是一组高效管理程序逻辑流的工具：
- LPS 标记“分支开始”，保存现场。
- LRD 在多个并行分支间“切换起点”，读取共享现场。
- LPP 标记“分支结束”，恢复现场。
