电工高级 PLC基础知识

1、维修电工理论培训 模块二模块二 电工基础知识电工基础知识 电子技术知识；电子技术知识； PLC知识。知识。 PLC基础知识 主要内容 第第1 1章章 概概论论 第第2 2章章 可编程控制器构成原理可编程控制器构成原理 第第3 3章章 S7-200S7-200可编程控制器的硬件系统可编程控制器的硬件系统 第第4 4章章 STEP7-Micro/WIN32STEP7-Micro/WIN32编程软件的使用与安装编程软件的使用与安装 第第5 5章章 可编可编程控制器指令程控制器指令系统系统 第1章 概论 1.1 1.1 可编程控制器的产生及定义可编程控制器的产生及定义 1 1、PLCPLC的产生及定义

2、的产生及定义 19681968年由美国通用汽车公司（年由美国通用汽车公司（GEGE）提出，）提出，19691969年有美国数字设备公司（年有美国数字设备公司（ DECDEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLCPLC（programmable programmable logic controllerlogic controller）。）。 8080年代，由于计算机技术的发展，年代，由于计算机技术的发展，PLCPLC采用通用微处理器为核心，功能扩采用通用微处理器为核心，功能扩 展到各种算术运算，展到各种算术运算，PLCPLC运算过程控制并可与

3、上位机通讯、实现远程控制。运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。 被称为被称为PCPC（programmable controllerprogrammable controller）即可编程控制器。）即可编程控制器。 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）19871987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下 ： “可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字 运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能它能 够存储

4、和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运 算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械 或生产过程或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控 制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计”。 第1章 概论 92.PLC92.PLC的定义：把（的定义：把（ ）功能用特定的指令记忆在存储器中，通过数）功能用特定的指令记忆在存储器中，通过数

5、字或模拟输入、输出装置对机械自动化或过程自动化进行控制的数字字或模拟输入、输出装置对机械自动化或过程自动化进行控制的数字 式电子装置。式电子装置。 A A逻辑运算，顺序控制逻辑运算，顺序控制 B B计数，计时，算术运算计数，计时，算术运算 C C逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等 习题 C C 1.2 可编程控制器的工作特点 1 1、可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强。 2 2、通用性强，使用方便。通用性强，使用方便。小型小型PLCPLC为整体结构，并可外接为整体结构，并可外接I/OI/O扩展机箱扩展机箱 构成构成PLCPLC控制系统

6、。中大型控制系统。中大型PLCPLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能采用分体模块式结构，设有各种专用功能 模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块 等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。 3 3、功能强，适应面广功能强，适应面广。算术、逻辑运算、定时、计数、。算术、逻辑运算、定时、计数、PIDPID运算、过程运算、过程 控制、通讯等。控制、通讯等。 4 4、使用、编程方便使用、编程方便。（。（LADLAD）梯形图、语句表（）梯形图

7、、语句表（STLSTL）、功能图（）、功能图（FBDFBD ）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。 5 5、PLCPLC控制系统的设计、安装、调试、维护方便控制系统的设计、安装、调试、维护方便。 6 6、体积小、重量轻、功耗低体积小、重量轻、功耗低。 1.3 可编程控制器的分类和发展 1 1、分类、分类 按按I/OI/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为： 小型：小型：I/OI/O点数在点数在256256点以下；点以下； 中型：中型：I/OI/O点数在点数在256256102410

8、24点之间；点之间； 大型：大型：I/OI/O点数在点数在10241024点以上。点以上。 2 2、应用、应用 可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的 应用，应用，PLCPLC控制已成为工业控制的重要手段之一，与控制已成为工业控制的重要手段之一，与CAD/CAMCAD/CAM，机器人技，机器人技 术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。 通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器 。 1.3 可编程控制器

9、的分类和发展 3 3、发展方向、发展方向 发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型PLCPLC有两个发展方有两个发展方 向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型PLCPLC向着大容量、向着大容量、 智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模 、复杂系统进行综合性的自动控制。、复杂系统进行综合性的自动控制。 1.4 可编程控制器与其他工业控制装置的比较 1 1、PLCPLC与继电器控制系统的比较与继电器控制系统的比较 继电器

10、控制系统：针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的，继电器控制系统：针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的， 采用硬接线方式装配而成，采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功 能，能，一旦生产工艺过程改变，则控制柜必须重新设计。一旦生产工艺过程改变，则控制柜必须重新设计。 PLCPLC：应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能都是通过软：应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能都是通过软 件来实现的，只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺件来实现的，只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺 的改变。的改变。

11、 从从适应性、可靠性、安装维护适应性、可靠性、安装维护等各方面比较，等各方面比较，PLCPLC都有显著的优势都有显著的优势 。 2、PLC与集散控制系统的比较 PLC PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数字处理、顺是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数字处理、顺 序控制方面具有一定优势，主要序控制方面具有一定优势，主要侧重于开关量顺序控制方面。侧重于开关量顺序控制方面。 集散控制系统是由单回路仪表控制系统发展而来，所以它在模拟集散控制系统是由单回路仪表控制系统发展而来，所以它在模拟 量处理、回路调节方面具有一定优势，量处理、回路调节方面具有一定优势，主要侧重于回路调节功能。主要

12、侧重于回路调节功能。 1.4 可编程控制器与其他工业控制装置的比较 1.4.3 PLC与工业控制计算机的比较 工业控制计算机是通用微型计算机适应工业生产控制要求发展起工业控制计算机是通用微型计算机适应工业生产控制要求发展起 来的一种控制设备。硬件结构方面来的一种控制设备。硬件结构方面总线标准化程度高、兼容性强，而总线标准化程度高、兼容性强，而 软件资源丰富，特别是具有实时操作系统的支持，软件资源丰富，特别是具有实时操作系统的支持，故对要求快速、实故对要求快速、实 时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制占有优势。时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制占有优势。 PLCPLC使用技

13、术人员熟悉的使用技术人员熟悉的梯形图语言编程，易学易用，便于推广梯形图语言编程，易学易用，便于推广 应用。应用。 1.4 可编程控制器与其他工业控制装置的比较 16. PLC16. PLC控制和继电接触器控制比较：传统的继电器控制线路的控制作控制和继电接触器控制比较：传统的继电器控制线路的控制作 用是通过许多导线与继电器用是通过许多导线与继电器硬连接硬连接实现的，而实现的，而PLCPLC控制系统的控制作用控制系统的控制作用 是通过是通过软件编程软件编程实现的，实现的，PLCPLC控制系统可以控制系统可以通过软件编程改变其控制作通过软件编程改变其控制作 用用，继电器控制线路就很难做到。，继电器控

14、制线路就很难做到。 与微机控制的比较：与微机控制的比较：编成简单编成简单，组成控制系统，组成控制系统快捷、灵活、可靠性快捷、灵活、可靠性 高。高。 习题 16.PLC16.PLC控制和继电接触器控制、微机控制的优缺点控制和继电接触器控制、微机控制的优缺点。 第2章 可编程控制器构成原理 可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分输入部分、运算控制部分运算控制部分和和输输 出部分出部分组成。组成。 输入部分输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控 制器的标准输入信号，

15、然后送到制器的标准输入信号，然后送到PLCPLC的输入端点。的输入端点。 运算控制部分运算控制部分（CPUCPU）：由可编程控制器内部）：由可编程控制器内部CPUCPU按照用户程序的设定，完成按照用户程序的设定，完成 对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。 输出部分输出部分：由：由PLCPLC输出接口及外围现场设备构成。输出接口及外围现场设备构成。CPUCPU的运算结果通过的运算结果通过PLCPLC的的 输出电路，提供给被控制装置。输出电路，提供给被控制装置。 2.1 2.1 可编程控制器的基本组成可编程控制器的基本组成 9

16、3.PLC93.PLC逻辑部分的主要作用是（逻辑部分的主要作用是（ ）。）。 A A收集并保存被控对象实际运行的数据和信息收集并保存被控对象实际运行的数据和信息 B B处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求作出反应处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求作出反应 C. C. 提供正在被控制的设备需要实时操作处理的信息提供正在被控制的设备需要实时操作处理的信息 B B 习题 可编程控制器硬件系统由（可编程控制器硬件系统由（ ）、（）、（ ） 和（和（ ）组成。）组成。 输入部分输入部分 运算控制部分运算控制部分 输出部分输出部分 2.1 2.1 可编程控制器的基本组

17、成可编程控制器的基本组成 PLCPLC控制器的等效电路图控制器的等效电路图 15.15.为什么称为什么称PLCPLC的内部继电器为软继电器？和硬件继电器相比，软继电器的触点在使用的内部继电器为软继电器？和硬件继电器相比，软继电器的触点在使用 上有何特点？上有何特点？ 习题 15.PLC15.PLC内部的继电器并不是实际的硬继电器，而是内部的继电器并不是实际的硬继电器，而是PLCPLC内内 部的存储单元。因此，称为部的存储单元。因此，称为“软继电器软继电器”，梯形图是由这，梯形图是由这 些些“软继电器软继电器”组成的梯形图控制线路图，它们并不是真组成的梯形图控制线路图，它们并不是真 正的物理连接

18、，而是逻辑关系的连接，称为正的物理连接，而是逻辑关系的连接，称为“软连接软连接”。 当存储单元某位状态为当存储单元某位状态为1 1时，相当于某个继电器线圈得电；时，相当于某个继电器线圈得电； 当该位状态为当该位状态为0 0时，相当于该继电器线圈断电。软继电器的时，相当于该继电器线圈断电。软继电器的 常开触点、常闭触点可以在程序中使用无数多次。常开触点、常闭触点可以在程序中使用无数多次。 96.96.可编程控制器的输入、输出，辅助继电器，计时、计数可编程控制器的输入、输出，辅助继电器，计时、计数 的触点是（的触点是（ ）无限地重复使用。）无限地重复使用。 A.A.无限的无限的 能能 B.B.有限

19、的有限的 能能 C.C.无限的无限的 不能不能 D.D.有限的有限的 不能不能 A A 2.1 可编程控制器的基本组成 可编程控制器可编程控制器主机的硬件电路：由主机的硬件电路：由CPUCPU单元，存储器，基本单元，存储器，基本I/OI/O接口电路，接口电路， 外设接口，电源等五大部分组成。外设接口，电源等五大部分组成。 CPU( Center Process Unit)CPU( Center Process Unit)单元，又称中央处理单元，是单元，又称中央处理单元，是PLCPLC的核心的核心 。它除。它除CPUCPU芯片外，还包含外围芯片、总线接口及有关电路等。芯片外，还包含外围芯片、总线

20、接口及有关电路等。 CPUCPU单元的功能：单元的功能：读入现场状态读入现场状态; ;控制存储器和解读用户逻辑控制存储器和解读用户逻辑; ;执行各执行各 种算术运算种算术运算; ;输入、输出运算结果输入、输出运算结果; ;执行系统诊断程序执行系统诊断程序; ;与外部设备或与外部设备或 计算机通讯。计算机通讯。 2.1 可编程控制器的基本组成 1.CPU1.CPU单元单元 2.1 可编程控制器的基本组成 2.2.存储器单元存储器单元 在在PLCPLC系统中存储器主要用于存放系统中存储器主要用于存放系统程序、用户程序系统程序、用户程序 及工作数据。及工作数据。 系统程序是由系统程序是由PLCPLC

21、的制造厂家研制的，它是的制造厂家研制的，它是PLCPLC的一部分，的一部分， 在在PLCPLC使用过程中是不变的。因此，系统程序在机器出厂时使用过程中是不变的。因此，系统程序在机器出厂时 由制造厂固化于由制造厂固化于PROMPROM存储器中，用户不能访问、修改这一存储器中，用户不能访问、修改这一 部分存储器内容。部分存储器内容。 用户的应用程序是按用户的应用程序是按PLCPLC的应用对象而设计的，随着生的应用对象而设计的，随着生 产工艺的不同而变化，是由使用者根据应用对象的工艺要产工艺的不同而变化，是由使用者根据应用对象的工艺要 求编制的，一般存放在求编制的，一般存放在EPROMEPROM或或

22、E E2 2PROMPROM中。中。 78.78.在在PLCPLC中，可以通过编程器修改或增删的是（中，可以通过编程器修改或增删的是（ ）。）。 A A系统程序系统程序 B B用户程序用户程序 C C工作程序工作程序 D D任何程序任何程序 B B PLC PLC的对外功能主要通过各类接口单元实现对工业设备或生产过程的对外功能主要通过各类接口单元实现对工业设备或生产过程 的检测与控制。通过各种输入输出接口电路，的检测与控制。通过各种输入输出接口电路，PLCPLC即可检测到所需要的即可检测到所需要的 过程信息，又可以将处理后的结果传送给外部过程，驱动各种执行机构过程信息，又可以将处理后的结果传送

23、给外部过程，驱动各种执行机构 ，实现工业生产过程的自动控制，实现工业生产过程的自动控制。 2.1 可编程控制器的基本组成 3.3.输入输入/输出接口单元输出接口单元 PLCPLC内部输入电路作用是将内部输入电路作用是将PLCPLC外部信号送至外部信号送至PLCPLC内部电路。内部电路。 输入接点分为直流输入式，交流输入式和交直流输入式三大类输入接点分为直流输入式，交流输入式和交直流输入式三大类 。 2.1 可编程控制器的基本组成 2.1 可编程控制器的基本组成 PLCPLC输出电路用来驱动被控负载（电磁铁、继电、接触输出电路用来驱动被控负载（电磁铁、继电、接触 器线圈等）。器线圈等）。PLCP

24、LC输出电路结构形式分为继电器式，晶体管输出电路结构形式分为继电器式，晶体管 式和晶闸管式等三种。式和晶闸管式等三种。 可编程控制器输出电路原理图可编程控制器输出电路原理图 可编程控制器输出电路原理图可编程控制器输出电路原理图 2.1 可编程控制器的基本组成 2.2 可编程控制器的工作原理 PLCPLC的循环扫描工作过程的循环扫描工作过程: : PLC PLC的的CPUCPU是采用是采用分时操作分时操作的原理，的原理，每一时刻执行一个每一时刻执行一个 操作，随着时间的延伸一个动作接一个动作顺序地进行操作，随着时间的延伸一个动作接一个动作顺序地进行。这。这 种分时操作进程称为种分时操作进程称为C

25、PUCPU对程序的扫描。对程序的扫描。PLCPLC的用户程序由若的用户程序由若 干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。CPUCPU从第从第 一条指令开始，一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结，直到用户程序结 束。然后，返回第一条指令开始新的一轮扫描。束。然后，返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLCPLC就是这就是这 样周而复始地重复上述的扫描循环，如图样周而复始地重复上述的扫描循环，如图4-144-14所示。所示。 PLCPLC的循环扫描工作过程的循环扫描工作过程 PLCPLC的工作过程示意图的工作过程示意

26、图 电源接通电源接通 Y Y Y N(STOP) 有无故障有无故障 CPU是否是否RUN 输入采样输入采样 执行用户程序执行用户程序 输出刷新输出刷新 上电初始化上电初始化 是否致命错误是否致命错误 异常警示灯亮异常警示灯亮 存放自诊断存放自诊断 出错信号出错信号 停止扫描停止扫描 错误排除错误排除 与编程器交换信与编程器交换信 息息 修改编程和修改编程和 调试用户程序调试用户程序 STOP方式方式 N 自诊断自诊断 与外设通信与外设通信 125.PLC125.PLC可编程序控制器，整个工作过程分五个阶段，当可编程序控制器，整个工作过程分五个阶段，当PLCPLC通电运行时，第一个阶段通电运行时

27、，第一个阶段 应为（应为（ ）。）。 A.A.与编程器通讯与编程器通讯 B.B.执行用户程序执行用户程序 C.C.读入现场信号读入现场信号 D.D.自诊断自诊断 D D 习题 2.2 可编程控制器的工作原理 可编程序控制器的工作过程一般可分为三个主要阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和可编程序控制器的工作过程一般可分为三个主要阶段：输入采样阶段、程序执行阶段和 输出刷新阶段。如图输出刷新阶段。如图1-21-2所示：所示： 现场输入现场输入 输入模板输入模板 输入映像区输入映像区 执行用执行用 户程序户程序 输出映像区输出映像区 输出模板输出模板 输出装置输出装置 输入采样阶段输入采样阶段扫描程序

28、阶段扫描程序阶段输出刷新阶段输出刷新阶段 图图 PLCPLC的工作过程的工作过程 （1 1）输入采样阶段。）输入采样阶段。PLCPLC以扫描工作方式，按顺序将所有信号读入到以扫描工作方式，按顺序将所有信号读入到 寄存输入状态的输入映像区中存储，这一过程称为采样。寄存输入状态的输入映像区中存储，这一过程称为采样。 （2 2）程序执行阶段。）程序执行阶段。PLCPLC按顺序对程序扫描，即从上到下，从左到右按顺序对程序扫描，即从上到下，从左到右 地扫描每条指令，并分别从输入映像区和输出映像区中获得所需的数地扫描每条指令，并分别从输入映像区和输出映像区中获得所需的数 据进行运算、处理，再将程序执行的结

29、果写入寄存执行结果的输出映据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映 像区中保存。像区中保存。 （3 3）输出刷新阶段。）输出刷新阶段。在执行完用户所有程序后，在执行完用户所有程序后，PLCPLC将输出映像区中将输出映像区中 的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，再去驱动用户设备。的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，再去驱动用户设备。 2.2 可编程控制器的工作原理 3.1 S7-2003.1 S7-200系列系列PLCPLC的构成的构成 S7-200S7-200小型可编程控制系统由主机（基本单元）、小型可编程控制系统由主机（基本单元）、I/OI/O扩展单元、功扩展单元、功

30、 能单元（模块）和外部设备（文本图形显示器、编程器）等组成。能单元（模块）和外部设备（文本图形显示器、编程器）等组成。 第3章 S7-200可编程控制器的硬件系统 S7-22x系列CPU设计 输出输出 PPI 连接连接 本机本机DI状态指示状态指示 模式选择器模式选择器 电位器电位器 I/O 扩展扩展 存储器卡存储器卡 输入输入 状态指示状态指示 本机本机DO状态指示状态指示 模块/扩展模块(EM) I/OI/O模块模块功能模块功能模块(FM)(FM)通讯处理器通讯处理器( (CP)CP) 3.1 S7-2003.1 S7-200系列系列PLCPLC的构成的构成 第3章 S7-200可编程控制

31、器的硬件系统 工作方式开关，模拟电位器，工作方式开关，模拟电位器，I/OI/O扩展接口，工作状态指扩展接口，工作状态指 示和用户程序存储卡，示和用户程序存储卡，I/OI/O接线端子排及发光指示等。接线端子排及发光指示等。 主机箱体外部的主机箱体外部的RS-485RS-485通讯接口，用以连接编程器（手持通讯接口，用以连接编程器（手持 式或式或PCPC机）、文本图形显示器、机）、文本图形显示器、PLCPLC网络等外部设备。网络等外部设备。 CPU 224外部电路接线电路图 CPU 224外部电路接线电路图 输入电路采用了双向光电耦合器，输入电路采用了双向光电耦合器，24VDC24VDC极性可任意

32、选择，极性可任意选择，1M1M、2M2M为输入端子为输入端子 的公共端。的公共端。1L1L、2L2L为输出公共端。为输出公共端。 CPU224CPU224另有另有24V24V、280mA280mA电源供电源供PLCPLC输入点使用。输入点使用。 CPU226AC/DC/CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图继电器模块输入、输出单元的接线图 1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3 L1AC 1.5 1.6 1M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5

33、 1.6 2.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM + 24VDC 120/240 VAC 3.2 S7-200数据存储区 1.1.输入输出映像寄存器输入输出映像寄存器 输入映像寄存器（该区域可以按位操作又称输入继电器输入映像寄存器（该区域可以按位操作又称输入继电器 ）S7-200 PLCS7-200 PLC编址范围（编址范围（I0.0I0.0I15.7I15.7） 输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点 供用户编程使用。供用户编程使用。 输出映像寄存器：输出映像寄存器：S7-200 PLCS7-200 PLC编

34、址范围（编址范围（Q0.0Q0.0Q15.7Q15.7） 输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将PLCPLC的输出的输出 信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。 PLC PLC的每一个的每一个I/OI/O点都是一个确定的物理点。点都是一个确定的物理点。 CPU 224CPU 224主机有主机有I0.0I0.0I0.7I0.7，I1.0I1.0I1.5I1.5共共1414个数字量输个数字量输 入端点，入端点，Q0.0Q0.0Q0.7Q0.7、Q1.0Q1.0、Q1.1Q1.1共共1010个数字量输出端点。个数字量输出端点

35、。 2.2.变量存储器变量存储器V V 用以存储运算的中间结果和其它数据。用以存储运算的中间结果和其它数据。 CPU 224CPU 224有有VB0.0VB0.0VB5119.7VB5119.7的的5K5K存储字节。可按位、字存储字节。可按位、字 节、字或双字使用。节、字或双字使用。 3.3.内部标志位（内部标志位（M M）存储区）存储区 M M作为控制继电器（又称中间继电器），用来存储中间操作为控制继电器（又称中间继电器），用来存储中间操 作数或其它控制信息。作数或其它控制信息。 S7-200 PLCS7-200 PLC编址范围编址范围M0.0M0.0M31.7M31.7，可以按位、字节、字

36、，可以按位、字节、字 或双字来存取存储区的数据。或双字来存取存储区的数据。 4.4.顺序控制继电器（顺序控制继电器（S S）存储区）存储区 S S又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制。又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制。 S7-200 PLCS7-200 PLC编址范围编址范围S0.0S0.0S31.7S31.7，可以按位、字节、字，可以按位、字节、字 或双字来存取数据。或双字来存取数据。 3.2 S7-200数据存储区 CPU224编址范围SM0.0SM179.7，共180个字节。其中 SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域。 SMB0SMB0为状态位字节，在每次扫描循环结尾由

37、为状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200CPUS7-200CPU更新更新 ，定义如下：，定义如下： SM0.0 RUNSM0.0 RUN状态监控，状态监控，PLCPLC在运行在运行RUNRUN状态，该位始终为状态，该位始终为1 1。 SM0.1 SM0.1 首次扫描时为首次扫描时为1 1，PLCPLC由由STOPSTOP转为转为RUNRUN状态时，状态时，ONON（1 1态）态） 一个扫描周期，用于程序的初始化。一个扫描周期，用于程序的初始化。 SM0.2 SM0.2 当当RAMRAM中数据丢失时，中数据丢失时，ONON一个扫描周期，用于出错处理一个扫描周期，用于出错处理 。 SM0.3

38、 PLCSM0.3 PLC上电进入上电进入RUNRUN方式，方式，ONON一个扫描周期。一个扫描周期。 SM0.4 SM0.4 分脉冲，该位输出一个占空比为分脉冲，该位输出一个占空比为5050的分时钟脉冲。用的分时钟脉冲。用 作时间基准或简易延时。作时间基准或简易延时。 5.特殊标志位（SM）存储器 CPU224编址范围SM0.0SM179.7，共180个字节。其中 SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域。 SMB0SMB0为状态位字节为状态位字节, ,在每次扫描循环结尾由在每次扫描循环结尾由S7-200CPUS7-200CPU更新更新, , 定义如下：定义如下： SM0.5 SM0.

39、5 秒脉冲，该位输出一个占空比为秒脉冲，该位输出一个占空比为5050的秒时钟脉冲。可的秒时钟脉冲。可 用作时间基准。用作时间基准。 SM0.6 SM0.6 扫描时钟，一个扫描周期为扫描时钟，一个扫描周期为ONON（高电平），另一为（高电平），另一为OFFOFF （低电平）循环交替。（低电平）循环交替。 SM0.7 SM0.7 工作方式开关位置指示，工作方式开关位置指示，0 0为为TERMTERM位置，位置，1 1为为RUNRUN位置。位置。 为为1 1时，使自由端口通讯方式有效。时，使自由端口通讯方式有效。 5.特殊标志位（SM）存储器 CPU 224编址范围SM0.0SM179.7，共180

40、个字节。其中 SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域。 SMB1SMB1为指令状态位字节，常用于表及数学操作，部分位定为指令状态位字节，常用于表及数学操作，部分位定 义如下：义如下： SM1.0 SM1.0 零标志，运算结果为零标志，运算结果为0 0时，该位置时，该位置1 1。 SM1.1 SM1.1 溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位置溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位置1 1 。 SM1.2 SM1.2 负数标志，数学运算结果为负时，该位为负数标志，数学运算结果为负时，该位为1 1。 5.特殊标志位（SM）存储器 6.6.局部存储器（局部存储器（L L） S 7

41、 - 2 0 0S 7 - 2 0 0 有有 6 46 4 个 字 节 的 局 部 存 储 器 ， 编 址 范 围个 字 节 的 局 部 存 储 器 ， 编 址 范 围 LB0.0LB0.0LB63.7LB63.7，其中，其中6060个字节可以用作暂时存储器或者给个字节可以用作暂时存储器或者给 子程序传递参数，最后子程序传递参数，最后4 4个字节为系统保留字节。个字节为系统保留字节。 7.7.定时器（相当于时间继电器）定时器（相当于时间继电器） S7-200 CPUS7-200 CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设 备，用于时间控制。编址范围备，用

42、于时间控制。编址范围T0T0T255T255（22X22X）；）；T0T0 T127(21X)T127(21X)。 3.2 S7-200数据存储区 8.8.计数器计数器 计数器主要用来累计输入脉冲个数。有计数器主要用来累计输入脉冲个数。有1616位预置值和位预置值和 当前值寄存器各一个，以及当前值寄存器各一个，以及1 1位状态位，当前值寄存器用以位状态位，当前值寄存器用以 累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位 置置1 1。 S7-200CPUS7-200CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减计数提供有三种类型的计数器，增计数

43、、减计数 、增减计数。编址范围、增减计数。编址范围C0C0C255C255（22X22X），），C0C0C127C127（ 21X21X）。）。 3.2 S7-200数据存储区 9.9.模拟量输入输出映像寄存器（模拟量输入输出映像寄存器（AI/AQAI/AQ） S7-200S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、 电压）等转换成电压）等转换成1 1个字长（个字长（1616位）的数字量，存入模拟量输位）的数字量，存入模拟量输 入映像寄存器区域。入映像寄存器区域。 AIAI编址范围编址范围AIW0AIW0，AIW2AIW2，AIW62AI

44、W62，起始地址定义为偶，起始地址定义为偶 数字节地址，共有数字节地址，共有3232个模拟量输入点。个模拟量输入点。 S7-200S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区 域的域的1 1个字长（个字长（1616位）数字值转换为模拟电流或电压输出。位）数字值转换为模拟电流或电压输出。 AQAQ编址范围编址范围AQW0AQW0，AQW2AQW2，AQW62AQW62，起始地址也采用偶，起始地址也采用偶 数字节地址，共有数字节地址，共有3232个模拟量输出点。个模拟量输出点。 3.2 S7-200数据存储区 10.10.累加器（累加器（ACAC

45、） 累加器是用来暂存数据，累加器是用来暂存数据，S7-200 PLCS7-200 PLC提供了提供了4 4个个3232位累加位累加 器器AC0AC0AC3AC3。累加器支持以字节（。累加器支持以字节（B B）、字（）、字（W W）和双字（）和双字（D D ）的存取。）的存取。 11.11.高速计数器（高速计数器（HCHC） CPU 22XCPU 22X提供了提供了6 6个高速计数器个高速计数器HC0HC0、HC1HC5HC1HC5（每个计（每个计 数器最高频率为数器最高频率为30KHz30KHz）用来累计比）用来累计比CPUCPU扫描速率更快的事扫描速率更快的事 件。高速计数器的当前值为双字长

46、的符号整数。件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数。 3.2 S7-200数据存储区 第4章 STEP7-MicroWIN编程软件的安装与使用 4.1 SIMATIC S7-2004.1 SIMATIC S7-200编程软件编程软件 SIMATIC S7-200SIMATIC S7-200编程软件是指西门子公司为编程软件是指西门子公司为S7-200S7-200系列系列 可编程控制器编制的工业编程软件的集合，其中可编程控制器编制的工业编程软件的集合，其中STEP7-STEP7- MicroWINMicroWIN软件是基于软件是基于WindowsWindows的应用软件。的应用软件。 本章以本章

47、以20012001年版本的年版本的S7-200 PLCS7-200 PLC编程软件为例，介绍编编程软件为例，介绍编 程软件的安装、功能和使用方法，并结合应用实例讲解用户程软件的安装、功能和使用方法，并结合应用实例讲解用户 程序的输入、编辑、调试及监控运行的方法。程序的输入、编辑、调试及监控运行的方法。 1.STEP7-MicroWIN软件 在在WindowsWindows平台上运行的平台上运行的SIMATIC S7-200SIMATIC S7-200软件简单、易学软件简单、易学; ; 能够解决复杂的自动化任务能够解决复杂的自动化任务; ; 可以快速进入，节省编程时间可以快速进入，节省编程时间;

48、 ; 具有扩展功能具有扩展功能; ; 基于标准的基于标准的WindowsWindows软件软件( (类似于类似于Win word, OutlookWin word, Outlook等标等标 准应用软件准应用软件; ; STEP 7-MicroWINSTEP 7-MicroWIN编程软件为用户开发、编辑和监控自己编程软件为用户开发、编辑和监控自己 的应用程序提供了良好的编程环境。的应用程序提供了良好的编程环境。 4.1 SIMATIC S7-2004.1 SIMATIC S7-200编程软件编程软件 软件基本功能: STEP 7-MicroWINSTEP 7-MicroWIN是在是在Window

49、sWindows平台上运行的平台上运行的SIMATIC S7-200 SIMATIC S7-200 PLCPLC编程软件，简单、易学，能够解决复杂的自动化任务。编程软件，简单、易学，能够解决复杂的自动化任务。 适用于所有适用于所有SIMATIC S7-200 PLCSIMATIC S7-200 PLC机型软件编程。机型软件编程。 支持支持ILIL、LADLAD、FBDFBD三种编程语言，可以在三者之间随时切换。三种编程语言，可以在三者之间随时切换。 具有密码保护功能。具有密码保护功能。 STEP7-MicroWINSTEP7-MicroWIN提供软件工具帮助您调试和测试您的程序。这提供软件工具

50、帮助您调试和测试您的程序。这 些特征包括：监视些特征包括：监视S7-200S7-200正在执行的用户程序状态，为正在执行的用户程序状态，为S7-200S7-200 指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。 指令向导功能：指令向导功能：PIDPID自整定界面；自整定界面；PLCPLC内置脉冲串输出内置脉冲串输出(PTO)(PTO)和和 脉宽调制脉宽调制(PWM)(PWM)指令向导；数据记录向导；配方向导。指令向导；数据记录向导；配方向导。 支持支持TD 200TD 200和和TD 200CTD 200C文本显示界面文本显示界面 (TD 200(TD 200向导

51、向导) )。 4.1 SIMATIC S7-2004.1 SIMATIC S7-200编程软件编程软件 2.2.软件的安装软件的安装 1 1）安装条件）安装条件 操作系统：操作系统： lMicrosoft Windows2000(SP3Microsoft Windows2000(SP3以上以上) )； lMicrosoft Windows XPMicrosoft Windows XP； lMicrosoft VistaMicrosoft Vista 硬件要求：硬件要求： l任何能够运行上述操作系统的任何能够运行上述操作系统的PCPC机或机或PGPG（西门子编程器）（西门子编程器） l至少至少3

52、50MB350MB以上硬盘空间以上硬盘空间 l推荐显示设备的最小分辨率为推荐显示设备的最小分辨率为10241024768768 通信电缆：用一条通信电缆：用一条PC/PPIPC/PPI电缆实现可编程控制器与计算机电缆实现可编程控制器与计算机 的通信。的通信。 2.2.软件的安装软件的安装 2 2）放入光盘，双击编程软件中的安装程序）放入光盘，双击编程软件中的安装程序SETUP.EXESETUP.EXE，根，根 据安装提示完成安装。据安装提示完成安装。 打开软件，选择菜单打开软件，选择菜单Tools-Options-General-ChineseTools-Options-General-Chi

53、nese， 完成汉化补丁的安装。完成汉化补丁的安装。 3.建立S7-200 CPU的通讯 1)PC/PPI1)PC/PPI电缆通讯电缆通讯 PLCPLC用用PC/PPIPC/PPI电缆与个人计算机连接。电缆与个人计算机连接。 2)MPI2)MPI通讯通讯 多点接口（多点接口（MPIMPI）卡提供了一个）卡提供了一个RS485RS485端口，可以用直通电端口，可以用直通电 缆和网络相连缆和网络相连 3.建立S7-200 CPU的通讯 3.建立S7-200 CPU的通讯 3）通讯参数设置 2 2）退出方法退出方法 方法一：从菜单文件（方法一：从菜单文件（File）退出（退出（Exit）；）； 方法

54、二：单击右上角关闭按钮；方法二：单击右上角关闭按钮； 方法三：双击左上角控制图标；方法三：双击左上角控制图标； 方法四：按组合键方法四：按组合键ALT+F4。 1 1）启动方法启动方法 方法一：双击桌面快捷图标方法一：双击桌面快捷图标 。 方法二：单击开始方法二：单击开始-Simatic-STEP7-MicroWIN V4.0-STEP7- MicroWIN。 4.STEP 7-MicroWIN的启动与退出 4.2 STEP7-MicroWIN软件介绍 STEP7-MicroWINSTEP7-MicroWIN窗口组件及功能窗口组件及功能 1 1、主菜单及子目录的状态信息、主菜单及子目录的状态信

55、息 2 2、工具条及浏览条和指令树、工具条及浏览条和指令树 3 3、程序编辑器窗口、程序编辑器窗口 可编程控制器的程序设计就是用一定的编程语言对一个控制可编程控制器的程序设计就是用一定的编程语言对一个控制 任务进行描述。任务进行描述。 程序由程序由操作系统和用户程序操作系统和用户程序组成。操作系统由可编程控制器组成。操作系统由可编程控制器 的生产厂家提供的生产厂家提供, ,它支持用户程序运行；用户程序是用户为完它支持用户程序运行；用户程序是用户为完 成特定的控制任务而编写的应用程序。成特定的控制任务而编写的应用程序。 程序的表达方式程序的表达方式: :梯形图、指令表、逻辑功能图、高级语言梯形图

56、、指令表、逻辑功能图、高级语言。 梯形图梯形图：由继电接触器转化而来，形象直观、易于被熟悉继：由继电接触器转化而来，形象直观、易于被熟悉继 电接触器控制系统的人接受。电接触器控制系统的人接受。 指令表指令表：不如梯形图形象直观，程序的输入和输出不如其他：不如梯形图形象直观，程序的输入和输出不如其他 图形方式简单，但其功能最强。图形方式简单，但其功能最强。 逻辑功能图逻辑功能图：形象直观，适合熟悉逻辑电路的用户。：形象直观，适合熟悉逻辑电路的用户。 4.3 程序编制及运行 母线 ABC D E F M ( ) ( ) 母线 Q 下图是一个典型的梯形图。左右两条垂直的线称作母下图是一个典型的梯形图

57、。左右两条垂直的线称作母 线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。 梯形图梯形图 梯形图的一个关键概念是梯形图的一个关键概念是“能流能流”(Power Flow)(Power Flow)，这，这 仅是概念上的仅是概念上的“能流能流”。图中，把左边的母线假想为电源。图中，把左边的母线假想为电源 “火线火线”，而把右边的母线，而把右边的母线( (虚线所示虚线所示) )假想为电源假想为电源“零零 线线”。如果有。如果有“能流能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励；从左至右流向线圈，则线圈被激励； 如果没有如果没有“能流能流”，则线圈未被激励。，则线圈未被激励

58、。 “ “能流能流”可以通过被激励可以通过被激励(ON)(ON)的常开接点和未被激励的常开接点和未被激励 (OFF)(OFF)的常闭接点自左向右流。的常闭接点自左向右流。“能流能流”在任何时候都不在任何时候都不 会通过接点自右向左流。如图中，当会通过接点自右向左流。如图中，当A A、B B、C C接点都接通接点都接通 后，线圈后，线圈M M才能接通才能接通( (被激励被激励) )，只要其中一个接点不接通，只要其中一个接点不接通， 线圈就不会接通；而线圈就不会接通；而D D、E E、F F接点中任何一个接通，线圈接点中任何一个接通，线圈Q Q 就被激励。就被激励。 梯形图梯形图 注意：注意：引入

59、引入“能流能流”的概念，仅仅是为了和继电接触器的概念，仅仅是为了和继电接触器 控制系统相比较，以对梯形图有一个深入的认识，其实控制系统相比较，以对梯形图有一个深入的认识，其实 “能流能流”在梯形图中是不存在的。在梯形图中是不存在的。 有的有的PLCPLC的梯形图有两根母线，但大部分的梯形图有两根母线，但大部分PLCPLC现在只保留现在只保留 左边的母线了。在梯形图中，触点代表逻辑左边的母线了。在梯形图中，触点代表逻辑“输入输入”条件，条件， 如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出输出” 结果，如灯、电机接触器、中间继电器等。对结果，如灯、电机

60、接触器、中间继电器等。对S7-200S7-200系列系列 PLCPLC来说，还有一种输出来说，还有一种输出“盒盒”( (方块图方块图) )，它代表附加，它代表附加 的指令，如定时器、计数器和功能指令等。梯形图语言简的指令，如定时器、计数器和功能指令等。梯形图语言简 单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。 梯形图梯形图 I0.0 ( ) ( ) I0.1 Q0.0 Q0.0 Q0.1 ( ) M0.1 I0.5 I0.3 I0.4 ( ) Q0.2M0.1 (a)(b) LD O A LDN A LDN AN I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.0 I0