S7-200SMARTPLC编程及应用电子课件(廖常初)

1、说 明 与编程软件有关的教学内容请在教学时以软件演示为主，可参考视频教程中的讲法。在教案中仅给出提示。课件中的图都是书中的，作者和出版社对这些图拥有版权，请不要用到正式出版物中。 希望能得到各位老师使用教材的情况，例如学时数、讲课的内容和实验内容。衷心希望老师们对教材和 课 件 提 出 宝 贵 的 意 见 。 作 者 E - m a i l ：。 廖常初2014年9月22日注：原课件分章节，此处合并S7-200 SMART PLC编程及应用重庆大学 廖常初主编第1章 PLC的硬件与工作原理1.1 S7-200 SMART系列系列PLC 1.1.1PLC的基本结构的基本结构 1CPU模块 CPU

2、模块主要由CPU芯片和存储器组成。 2I/O模块 I/O模块是输入（Input）模块和输出（Output）模块的简称。 输入模块用来采集输入信号，输出模块用来控制外部的负载和执行器。 I/O模块还有电平转换与隔离的作用。 3编程软件 STEP 7-Micro/WIN SMART用来生成和编辑用户程序，和监控PLC的运行。 4电源 PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V电源。1.1.2S7-200 SMART的特点的特点 1. S7-200 SMART的亮点 1）品种丰富，配置灵活，10种CPU模块，CPU模块最多60个I/O点

3、，标准型CPU最多可以配置6个扩展模块，经济型CPU价格便宜。 2）有4种可安装在CPU内的信号板，使配置更为灵活。 3）CPU模块集成了以太网接口和RS-485接口，可扩展一块通信信号板。 4）场效应管输出的CPU集成了100kHz的2路或3路高速脉冲输出，集成了S7-200的位置控制模块的功能。 5）使用Micro SD（手机存储卡）可以实现程序的更新和PLC固件升级。 6）编程软件界面友好，编程高效，融入了更多的人性化设计。 7）S7-200 SMART、SMART LINE触摸屏、V20变频器和V80/V60伺服系统完美整合，无缝集成。 2先进的程序结构 3灵活方便的存储器结构，大多数

4、存储区可以按位、字节、字和双字读写。 4简化复杂编程任务的向导功能 5强大的通信功能 6支持文本显示器和三种系列的触摸屏。 7强大的运动控制功能1.1.3CPU模块模块 1CPU模块的技术规范 标准型CPU SR20/SR30/SR40/SR60、CPU ST20/ST30/ST40/ST60，可扩展6个扩展模块，SR和ST分别是继电器输出和晶体管输出。经济型的CPU CR40/CR60价格便宜，不能扩展。定时器/计数器各256点。 4点输入中断，2个定时中断。CPU SR60/ST60的用户存储器30KB，用户数据区20KB，最大数字量I/O 252点。标准型CPU最大模拟量I/O 36点，

5、4点200kHz的高速计数器，晶体管输出的CPU有2点或3点100kHz高速输出。 2CPU模块中的存储器 PLC的程序分为操作系统和用户程序。 RAM（随机存取存储器）的工作速度高、价格便宜、改写方便。断电后储存的信息丢失。 ROM（只读存储器）只能读出，不能写入。断电后储存的信息不会丢失。 EEPROM（可以电擦除可编程的只读存储器）的数据可以读出和改写，断电后信息不会丢失。写入数据的时间比RAM长，改写的次数有限制。用EEPROM来存储用户程序和需要长期保存的重要数据。1.1.4 数字量扩展模块与信号板数字量扩展模块与信号板 1数字量输入电路 有8点输入、8点输出模块，16点、32点输入

6、/输出模块。输出模块有DC 24V和继电器两种。 1M是同一组输入点各内部输入电路的公共点。输入电流为数毫安。外接触点接通时，发光二极管亮，光敏三极管饱和导通；反之发光二极管熄灭，光敏三极管截止，信号经内部电路传送给CPU模块。电流从输入端流入为漏型输入，反之为源型输入。图1-4 输入电路 2数字量输出电路继电器输出电路可以驱动直流负载和交流负载，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，动作速度慢，动作次数有限。 场效应管输出电路只能驱动直流负载。反应速度快、寿命长，过载能力稍差。3. 信号板SB AQ01：1点模拟量输出信号板。SB DT04：2点数字量直流输入/2点数字量场效应管输出。SB CM

7、01：RS485/RS232信号板。SB BA01：电池信号板，使用CR1025 纽扣电池，保持时间大约一年。1.1.5 模拟量扩展模块模拟量扩展模块 1PLC对模拟量的处理 模拟量输入模块将模拟量转换为多位数字量。模拟量输出模块将PLC中的多位数字量转换为模拟量电压或电流。 有4AI、2AO、4AI/2AO、2路热电阻、4路热电偶模块。 2模拟量输入模块 EM AE04有4种量程（020mA、10V、5V和2.5V）。电压模式的分辨率为11位+符号位，电流模式的分辨率为11位。 单极性满量程输入范围对应的数字量输出为027648。双极性满量程输入范围对应的数字量输出为27648+27648。

8、 3将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量 【例1-1】压力变送器（010MPa）的输出信号为DC 420mA，模拟量输入模块将020mA转换为027648的数字量，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。 解：420mA的模拟量对应于数字量553027648，压力的计算公式为 4模拟量输出模块 EM AQ02有10V和020mA两种量程，对应的数字量分别为27648+27648和027648。满量程时电压输出和电流输出的分辨率分别为10位 + 符号位和10位。 5热电阻扩展模块与热电偶扩展模块 温度测量的分辨率为0.1C/0.1F，电阻测量的分辨率为15位 + 符号位。1.1

9、.6 I/O的地址分配与外部接线的地址分配与外部接线 用系统块组态硬件时，编程软件自动地分配各模块和信号板的地址。 硬件组态演示1.2 PLC的工作原理的工作原理1.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算用触点和线圈实现逻辑运算 用逻辑代数中的1和0来表示数字量控制系统中变量的两种相反的工作状态。线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开为1状态，反之为0状态。在波形图中，用高、低电平分别表示1、0状态。图1-8 基本逻辑电路 图1-9 异步电动机主电路、控制电路与波形图 按下起动按钮SB1，电流经SB1和SB2的触点流过KM的线圈。KM的主触点闭合，电动机开始运行。KM的辅助常开触点同时接通。 放开起动

10、按钮，SB1的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2的常闭触点流过KM的线圈。KM常开触点的功能称为“自锁”或“自保持”。 图1-9中的继电器电路称为起动-保持-停止电路，简称为起保停电路。逻辑代数式为 逻辑代数式 中的加号表示逻辑“或”，乘号（或*号）表示逻辑“与”，上划线表示逻辑“非”。逻辑运算的规则为先“与”后“或”，括号优先。1.4.2 PLC的工作原理的工作原理 初始化后PLC反复不停地分5个阶段处理各种任务。每次循环的时间称为扫描周期。 1. 读取输入 外部输入电路接通时, 对应的过程映像输入寄存器为ON(1状态), 梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。反之过程映像输

11、入寄存器为OFF(0状态）。 2. 执行用户程序 如果没有跳转指令，CPU逐条顺序地执行用户程序。执行程序时，对输入/输出的读写通常是通过过程映像输入/输出寄存器，而不是实际的I/O点。 3. 通信处理 4. CPU自诊断测试图1-10 扫描过程示意图 5. 改写输出 梯形图中某一输出位的线圈“通电”，对应的过程映像输出寄存器中的二进制数为1，对应的硬件继电器的常开触点闭合，外部负载通电。反之外部负载断电。 可用中断程序和立即I/O指令提高PLC的响应速度。 8PLC的工作过程举例 在读取输入阶段，SB1和SB2的常开触点的接通/断开状态被读入相应的过程映像输入寄存器。图1-11 PLC外部接

12、线图与梯形图 LDI0.1OQ0.0ANI0.2=Q0.0 2 . 0IQ0.0)(I0.1 Q0.0 执行第一条指令时，从过程映像输入寄存器I0.1中取出二进制数，存入堆栈的栈顶。 执行第二条指令时，从过程映像输出寄存器Q0.0中取出二进制数，与栈顶中的二进制数相“或”，运算结果存入栈顶。 执行第三条指令时，因为是常闭触点，取出过程映像输入寄存器I0.2中的二进制数后，将它取反，与前面的运算结果相“与”后，存入栈顶。 执行第四条指令时，将栈顶中的二进制数传送到Q0.0的过程映像输出寄存器。 在修改输出阶段，CPU将各过程映像输出寄存器中的二进制数传送给输出模块并锁存起来，如果Q0.0中存放的

13、是二进制数1，外接的KM线圈将通电，反之将断电。填空题1) PLC主要由 、 、 和 组成。2) 继电器的线圈“断电”时，其常开触点 ，常闭触点 。 3) 外部输入电路断开时，对应的输入过程映像寄存器为 状态，梯形图中对应的常开触点 ，常闭触点_。4) 若梯形图中输出Q的线圈“通电”，对应的输出过程映像寄存器为 状态，在修改输出阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈 ，其常开触点 ，外部负载 。 第第2章章 编程软件使用指南编程软件使用指南 2.1 2.1 编程软件概述编程软件概述2.1.1 编程软件的界面编程软件的界面 1安装编程软件 操作系统可以是Windows XP SP3、3

14、2位和64位的Windows 7。双击setup.exe，开始安装，使用默认的安装语言简体中文。可以选择软件安装的目标文件夹。 2项目的基本组件 1）程序块包括主程序（OB1）、子程序和中断程序，统称为POU（程序组织单元）。 2）数据块用于给V存储器赋初值。 3）系统块用于硬件组态和设置参数。 4）符号表用符号来代替存储器的地址，使程序更容易理解。 5）状态图表用来监视、修改和强制程序执行时指定的变量的状态。 3快速访问工具栏，可自定义工具栏上的命令按钮。 4菜单 带状式菜单功能区的最小化、打开和关闭。 5项目树与导航栏 项目树文件夹的打开和关闭，右键功能的使用，单击打开导航栏上的对象。项目

15、树宽度的调节。 6 状态栏 插入（INS）、覆盖（OVR）模式的切换，梯形图缩放工具的使用。2.1.2 窗口操作与帮助功能窗口操作与帮助功能 1打开和关闭窗口 2窗口的浮动与停靠，定位器的作用 3窗口的合并 4窗口高度的调整 5窗口的隐藏与停靠 6帮助功能的使用 （1）在线帮助：单击选中的对象后按F1键。 （2）用帮助菜单获得帮助 单击“帮助”菜单功能区的 “帮助”按钮，打开在线帮助窗口。 用目录浏览器寻找帮助主题。 双击索引中的某一关键词，可以获得有关的帮助。 在“搜索”选项卡输入要查找的名词，单击“列出主题”按钮，将列出所有查找到的主题。 计算机联网时单击“帮助”菜单功能区的 “支持”按钮

16、，打开西门子的全球技术支持网站。2.2 程序的编写与下载程序的编写与下载2.2.1 创建项目创建项目 1创建项目或打开已有的项目，可打开S7-200的项目。 2硬件组态 用系统块生成一个与实际的硬件系统相同的系统，设置各模块和信号板的参数。硬件组态给出了PLC输入/输出点的地址，为设计用户程序打下了基础。 组态演示。 3保存文件 4控制要求2.2.2 生成用户程序生成用户程序 1编写用户程序 2对程序段的操作 梯形图中的一个程序段只能有一块不能分开的独立电路。语句表允许将若干个独立电路对应的语句放在一个网络中，这样的程序段不能转换为梯形图。 选中单个、多个程序段或单个元件，可删除、复制、剪切、

17、粘贴选中的对象。 3单击工具栏上的按钮，打开和关闭POU注释和程序段注释 。 4单击工具栏上的“编译”按钮，编译程序。输出窗口显示出错误和警告信息。下载之前自动地对程序进行编译。 5设置程序编辑器的参数 单击“工具”菜单功能区的“选项”按钮，打开“选项”对话框，选中“LAD”，可设置网格的宽度和字符属性等。选中“LAD”下面的“状态”，可以设置梯形图程序状态监控时的参数。 选中“常规”，可设置指令助记符等。选中“项目”，可设置默认的文件保存位置。2.2.3 以太网基础知识以太网基础知识 1以太网用于S7-200 SMART与编程计算机、人机界面和其它S7 PLC的通信。 2MAC地址是以太网端

18、口设备的物理地址，6个字节用短划线分隔，例如00-05-BA-CE-07-0C。 3IP地址由4个字节组成，用小数点分隔。 4子网掩码由4个字节组成，高位是连续的1，低位是连续的0，子网掩码将IP地址划分为子网地址和子网内的节点地址。 S7-200 SMART CPU出厂时默认的IP地址为192.168.2.1，子网掩码为255.255.255.0。 5网关是局域网之间的链路器。2.2.4 组态以太网地址组态以太网地址 1用系统块设置CPU的IP地址 如果选中多选框“IP地址数据固定为”，不能用“通信”对话框和用户程序中更改IP信息。“背景时间”一般采用默认值。 同一子网中各设备的IP地址中的

19、子网地址和子网掩码应完全相同，各设备的子网内的地址不能重叠。 2用通信对话框设置CPU的IP地址 用“网络接口卡”列表设置使用的以太网网卡，单击“查找CPU”按钮，显示出网络上所有可访问的设备的IP地址。“闪烁指示灯”按钮用来确认谁是选中的CPU。 3在用户程序中可用指令SIP_ADDR设置CPU的IP信息 。 4设置计算机网卡的IP地址 Windows XP操作系统：双击控制面板中的“网络连接”，右键单击所用网卡的连接图标，执行“属性”命令。选中列表中的“Internet协议（TCP/IP）”，单击“属性”按钮，设置计算机的IP地址和子网掩码。 Windows 7操作系统：单击控制面板的“查

20、看网络状态和任务”，再单击“本地连接”，单击“属性”按钮，选中列表框中的“Internet协议版本4”，单击“属性”按钮，设置计算机的IP地址和子网掩码。2.2.5 下载与调试用户程序下载与调试用户程序 1以太网电缆的安装与通信设置 两台设备可以直接连接，多台设备需要使用交换机或路由器。 2下载程序 单击工具栏上的“下载”按钮 ，如果弹出“通信”对话框并且找到的CPU的IP地址正确无误，单击“确定”按钮，出现下载对话框。用户可以用多选框选择要下载的块，单击“下载”按钮，开始下载。只选中“选项”区的“成功后关闭对话框” 3读取PLC信息 单击“PLC”菜单功能区的“PLC”按钮，显示PLC的状态

21、和实际的模块配置。可查看时间日志和扫描速度。 4上传项目组件 新建一个空的项目，单击工具栏上的“上传”按钮。 5更改CPU的工作模式 编程软件与PLC之间建立起通信连接后，单击工具栏上的运行按钮和停止按钮。 6运行和调试程序 在RUN模式用外接的小开关模拟按钮信号和过载信号。 2.3 符号表与符号地址的使用符号表与符号地址的使用 1打开符号表 在符号表中定义的符号属于全局变量，可以在所有的POU中使用它们。单击导航栏或双击项目树的符号表图标，打开符号表。 2专用的符号表 可用右键菜单命令删除或打开I/O符号表或系统符号表。不能改写POU符号表的内容。 3生成符号 左边两列是地址重叠和未使用的符

22、号列，绿色波浪下划线表示未定义的符号。红色的文本表示有语法错误，红色波浪下划线表示用法无效。 4用右键菜单命令生成用户符号表 5表格的通用操作 调节列的宽度，用右键菜单命令插入新的行，用键在表格的底部增添一个新的行，按TAB键光标将移至右边下一个单元格。 单击最左边的行号，选中整个行。单击某个单元格，按住Shift键，单击对角线的单元格，同时选中矩形范围内所有的单元格。删除、复制和粘贴选中的对象。 6用右键菜单命令在程序编辑器和状态图表中定义、编辑和选择符号。 7单击“符号”列和“地址”列的列标题，对符号表排序 。 8切换地址的显示方式 单击“视图”菜单功能区的“符号”区域中的按钮、单击工具栏

23、上的“切换寻址”左边和右边的按钮、使用Ctrl+Y键，在三种符号显示方式之间切换。 9单击工具栏上的“符号信息表”按钮，打开或关闭符号信息表 。2.4 用编程软件监控与调试程序用编程软件监控与调试程序 2.4.1 用程序状态监控与调试程序用程序状态监控与调试程序 1梯形图的程序状态监控 将程序下载到PLC后，单击工具栏上的按钮，启用程序状态监控。 时间戳不匹配的处理。 梯形图中蓝色表示带电和触点、线圈接通。红色方框表示指令执行出错。灰色表示无能流、指令被跳过、未调用、或处于STOP模式。用外接的小开关模拟按钮信号，观察程序状态的变化。 执行右键快捷菜单中的“强制”、“写入”等命令。 图2-22

24、中的T38和它的常闭触点产生周期为2s的锯齿波。MB10每2s加1。 用“暂停状态开/关”按钮启动和关闭T38当前值的采集。 2语句表程序状态监控 切换到语句表编辑器后单击“程序状态”按钮 ，出现“时间戳不匹配”对话框。操作数3的右边是逻辑堆栈中的值。最右边的列是方框指令的使能输出位（ENO）的状态。用外接的小开关模拟按钮信号，观察程序状态的变化。 单击“工具”菜单功能区的“选项”按钮，选中“选项”对话框左边窗口“STL”下面的“状态”，可以设置监控语句表程序状态的内容。2.4.2 用状态图表监控与调试程序用状态图表监控与调试程序 1打开和编辑状态图表 在程序运行时，用状态图表来读、写、强制和

25、监控PLC中感兴趣的变量。 双击指令树的“状态图表”文件夹中的“图表1”，或单击导航栏上的按钮，打开状态图表。 2生成要监控的地址 在状态图表的“地址”列键入要监控的变量的地址，用“格式”列更改显示格式。格式BOOL监控的是T、C的位，格式“有符号”监控的是T、C的当前值。可将符号表中的符号或地址复制到状态图表的“地址”列。 3用右键菜单中的命令或状态图表工具栏上的按钮创建新的状态图表。 4单击工具栏上的“图表状态”按钮，起动和关闭状态图表的监控功能 。 5STOP模式或未启动监控功能时，用工具栏上的按钮单次读取状态信息 。 7趋势视图 趋势视图用随时间变化的曲线跟踪PLC的状态数据。 启动状

26、态图表监控功能后，单击工具栏上的趋势视图按钮，切换表格视图与趋势视图。可用右键菜单中的命令，修改趋势视图的时间基准。用工具栏上的“暂停趋势图”按钮，“冻结”和“解冻”趋势视图。2.4.3 写入与强制数值写入与强制数值 1写入数据 单击工具栏上的“写入”按钮，将状态图表的“新值”列所有的值传送到PLC，并在“当前值”列显示出来。 在程序状态监控时，用右键菜单中的命令改写某个操作数的值。 在RUN模式时修改的数值可能很快被程序改写为新的数值，不能用写入功能改写物理输入点（地址I或AI）的状态。 2强制的基本概念 可以强制所有的I/O点，还可以同时强制最多16个V、M、AI或AQ地址。强制的数据用E

27、EPROM永久性地存储。可以通过对输入点的强制来调试程序。 3强制的操作方法 将要强制的值16#1234键入VW0的“新值”列，单击工具栏上的“强制”按钮，VW0被显式强制、VB0和V1.3被隐式强制，VW1被部分隐式强制。 取消对单个操作数的强制：选择一个被显式强制的操作数，单击工具栏上的“取消强制”按钮。 单击工具栏上的按钮取消全部强制。 关闭状态图表监控时，单击工具栏上的按钮，读取全部强制。 4STOP模式下强制 应先按下“调试”菜单功能区的“STOP下强制”按钮。2.4.4 调试用户程序的其他方法调试用户程序的其他方法 1使用书签 单击工具栏上的按钮，生成和删除书签。可以用工具栏上的按

28、钮使光标移动到下一个或上一个标有书签的程序段。 2单次扫描 在STOP模式单击“调试”菜单功能区的“执行单次”按钮，执行一次扫描后，自动回到STOP模式，可以观察首次扫描后的状态。 3多次扫描 在STOP模式单击“调试”菜单功能区的“执行多次”按钮，指定扫描的次数，执行完后自动返回STOP模式。 4交叉引用表 用于检查程序中参数当前的赋值情况，防止重复赋值。编译程序成功后才能查看交叉引用表。 2.5 使用系统块设置使用系统块设置PLC的参数的参数2.5.1 组态组态PLC的参数的参数 1系统块概述 系统块用于CPU、信号板和扩展模块的组态，下载后生效。 2设置PLC断电后的数据保存方式 选中系

29、统块中的CPU模块，选中“保持范围”，设置V、M、C和TONR（有记忆接通延时定时器）的地址偏移量（起始地址）和元素数目。上电时定时器位和计数器位被清除。断电时CPU将设置的保持性存储器的值保存到永久存储器。 3组态系统安全 单击左边窗口的“安全”，默认的是完全权限，没有密码。最低权限禁止读写。设置了“不允许上传”，有密码也不能上载程序。密码由字母、数字和符号的组成，区分大小写。系统块下载后，密码才起作用。 选中 “限制”多选框，禁止通过通信改写I、Q、AQ、M存储区和用“偏移量”和“字节数”设置的V存储区。 选中“允许”多选框，通过串行端口，无需密码，可以更改CPU的工作模式和读写实时时钟。

30、 4设置启动方式 只能用编程软件工具栏上的按钮来切换RUN/STOP模式。启动模式LAST用于程序开发或调试，正式投运后应选RUN模式。 5清除PLC的存储区 CPU在STOP模式时，单击“PLC”菜单功能区的 “清除”按钮，可删除选中的块。如果忘记了密码，需要在STOP模式插入专门为此创建的“复位为出厂默认存储卡”（见8.3.2节）。2.5.2 组态输入输出参数组态输入输出参数 1组态数字量输入的滤波器时间 为了消除触点抖动的影响，应选12.8ms。 2组态脉冲捕捉功能 脉冲捕捉功能锁存输入状态的变化，保存到下一次输入刷新。脉冲捕捉功能在输入滤波器之后，使用脉冲捕捉功能时，必须同时调节输入滤

31、波时间。 3组态数字量输出 选中“将输出冻结在最后一个状态”，从RUN模式变为STOP模式时，所有数字量输出点将保持RUN模式最后的状态。 如果未选“冻结”模式，进入STOP模式各输出点的状态用输出表来设置。 4组态模拟量输入 设置模拟量信号的类型和测量范围，干扰抑制频率一般设为50Hz。采用平均值滤波，可选“无、弱、中、强”。 滤波后的值是预选的采样次数的各次模拟量输入的平均值。 5组态模拟量输出 设置模拟量信号的类型和测量范围，“将输出冻结在最后一个状态”选项的意义与数字量输出的相同。第3章 S7-200 SMART编程基础 3.1 PLC的编程语言与程序结构的编程语言与程序结构IEC 6

32、1131-3标准的5种编程语言：1) 顺序功能图(Sequential Function Chart)；2) 梯形图(Ladder Diagram，LAD)；3) 功能块图(Function Block Diagram，FBD)；4) 指令表(Instruction List)，西门子叫语句表（STL)；5) 结构文本(Structured Text)。 1顺序功能图用来编制顺序控制程序，将在第5章详细介绍。 2. 梯形图（LAD）程序被划分为若干个程序段，一个程序段只能有一块独立电路。触点接通时有“能流”流过线圈。“能流”只能从左向右流动。 3. 语句表（STL）程序由指令组成，适合程序设计

33、经验丰富的程序员使用。 4. 功能块图（FBD）类似于数字逻辑电路，国内很少使用。 5. 结构文本是为IEC 61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。 6. 编程语言的相互转换和选用 在编程软件中，可以选用梯形图、功能块图和语句表。 梯形图中输入信号（触点）与输出信号（线圈）之间的逻辑关系一目了然，易于理解。设计复杂的数字量控制程序时建议使用梯形图语言。 语句表程序输入方便快捷，可以为每条语句加上注释，便于复杂程序的阅读。 7. S7-200 SMART的程序结构 1）主程序OB1是程序的主体，每次扫描都要执行主程序。每个项目都必须有且只能有一个主程序。 2）子程序仅在被调用时执行，使

34、用子程序可简化程序代码、减少扫描时间。 3）中断程序用来及时处理不能事先预测何时发生的中断事件。在中断事件发生时由PLC的操作系统调用中断程序。 8. S7-200 SMART与S7-200的指令基本上相同。 3.2 数据类型与寻址方式数据类型与寻址方式3.2.1 数制数制 1二进制数 （1）用1位二进制数表示数字量 二进制数的1位只能为0和1。用1位二进制数来表示开关量的两种不同的状态，线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开为1状态（ON），反之为0状态（OFF）。二进制位的数据类型为BOOL（布尔）型。 （2）多位二进制数 多位二进制数用来表示大于1的数字。从右往左的第n位（最低位为第0位）

35、的权值为2n。2#0000 0100 1000 0110对应的十进制数为1158222212710 （3）有符号数的表示方法 用二进制补码来表示有符号数，最高位为符号位，最高位为0时为正数，反之为负数。正数的补码是它本身，最大的16位二进制正数为2#0111 1111 1111 1111（32767）。 将正数的补码逐位取反（0变为1，1变为0）后加1，得到绝对值与它相同的负数的补码。例如将1158的补码2#0000 0100 1000 0110逐位取反后加1，得到1158的补码1111 1011 0111 1010。 2十六进制数 十六进制数用于简化二进制数的表示方法，16个数为09和AF（

36、1015），4位二进制数对应于1位十六进制数，例如2#1010 1110 0111 0101可以转换为16#AE75（或AE75H）。 十六进制数“逢16进1”，第n位的权值为16n。16#2F对应的十进制数为21611516047。 3BCD码（Binary Coded Decimal）是各位按二进制编码的十进制数，“逢10进1”，用4位二进制数来表示1位十进制数，每一位只能是2#00002#1001。4位BCD码对应于16位二进制数，允许范围为16#9999 16# 0000。 BCD码用于PLC的输入和输出。 拨码开关用来设置多位十进制参数值，PLC用输入点读取的多位拨码开关的输出值就是

37、BCD码。用16#表示BCD码，图3-5的拨码开关的输出为2#1000 0010 1001，其BCD码为16#829。 电梯的楼层数转换为BCD码后，分别送给译码驱动芯片4547。3.2.2 数据类型数据类型 1位：二进制位（bit）的数据类型为BOOL（布尔）。 I3.2中的I表示输入，3是字节地址，2是字节中的位地址（0 7）。 2字节 一个字节（Byte）由8个位数据组成，IB3由I3.0I3.7这8位组成。 3字和双字 相邻的两个字节组成一个字（Word），相邻的两个字或4个字节组成一个双字（Double Word）。用VB100的地址编号作为VW100和VD100的地址编号。组成字和

38、双字的编号最小的字节VB100为VW100和VD100的最高位字节。字节、字和双字都是无符号数，它们的数值用16#表示。 416位整数INT和32位双整数DINT都是有符号数。最高位为符号位。 532位浮点数（REAL，实数）可以表示为1.m 2E，IEEE标准格式的浮点数的格式为1.m 2e ，最高位为符号位。指数e = E +127，为8位正整数。第022位是尾数的小数部分m，第2330位是指数部分e 。 在编程软件中，用小数表示浮点数。 6ASCII码字符：美国信息交换标准代码。用单引号表示，例如AB12 。 7字符串的数据类型为STRING，由若干个ASCII码字符组成，第一个字节是字

39、符串的长度（0254），后面的每个字符占一个字节。字符串用双引号表示，例如”LINE2”。3.2.3 CPU的存储区的存储区 1过程映像输入寄存器（I）：外部输入电路接通时对应的过程映像输入寄存器为ON（1状态），反之为OFF（0状态）。 2过程映像输出寄存器（Q）：梯形图中Q0.0的线圈“通电”时，输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合。 3变量存储器（V）：用来存放程序执行的中间结果和有关数据。 4位存储器（M）：类似于继电器控制系统的中间继电器，32个字节。 5定时器存储器（T）：定时器、计数器的当前值为16位有符号整数，定时器位用来描述定时器的延时动作的触点的状态。 6计数器存储器（

40、C）：计数器用来累计其计数脉冲上升沿的次数。计数器位用来描述计数器的触点的状态。 7高速计数器（HC）：用来累计比CPU的扫描速率更快的事件。当前值为32位有符号整数。 8累加器（AC0AC3）：32位，可以按字节、字和双字来访问累加器中的数据。按字节、字只能访问累加器的低8位或低16位。常用于向子程序传递参数和从子程序返回参数，或用来临时保存中间的运算结果。 9特殊存储器（SM） 特殊存储器用于CPU与用户程序之间交换信息。 SM0.0一直为ON； SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为ON。 SM0.4和SM0.5分别提供周期为1分钟和1秒的时钟脉冲。 SM1.0、SM1.1和SM1

41、.2分别为零标志、溢出标志和负数标志。 10局部存储器（L）：各POU都有自己的64字节的局部存储器，仅仅在它被创建的POU中有效。作为暂时存储器，或给子程序传递参数。 同一调用级别的POU的局部变量使用分配给它们的公用的物理存储器。 11模拟量输入(AI)：AI模块将模拟量按比例转换为一个字的数字量。AI地址应从偶数字节开始（例如AIW2），AI为只读数据。 12模拟量输出(AQ)：AQ模块将一个字的数字值按比例转换为电流或电压。AQ地址应从偶数字节开始（例如AQW2），用户不能读取AQ。 13顺序控制继电器（S）：用于顺序控制编程（见5.4节），32字节。 I、Q、V、M、S、SM和L存储

42、器区均可以按位、字节、字和双字来访问。3.2.4 直接寻址与间接寻址直接寻址与间接寻址 直接寻址指定了存储器的区域、长度和位置，例如VB200。 间接寻址给出一个被称为地址指针的存储单元的地址，32位地址指针里存放的是真正的操作数的地址。只能用V、L或累加器作指针。 间接寻址可用于访问 I、Q、V、M、S、AI、AQ、SM，以及T和C的当前值。不能访问单个位（bit）地址、HC、L存储区和累加器。 指令“MOVD &VB200, AC1”将VB200的地址&VB200传送给AC1。 指令“MOVW *AC1, AC0”将指针AC1所指的VW200中的数据（ *AC1）传送给AC0。 用指针访问

43、相邻的下一个字节时，指针值加1；访问字时，指针值加2；访问双字时，指针值加4。 【例3-1】从0时开始，某发电机计划发电时每个小时的有功功率给定值被依次存放在VW100VW146中。VD20中是从实时时钟读取的小时值，用间接寻址读取当时的功率给定值，送给VW30。LD SM0.0MOVD&VB100, VD10/表的起始地址送VD10+D VD20, VD10/起始地址加偏移量+D VD20, VD10 MOVW*VD10, VW30/读取表中的数据 一个字由两个字节组成，地址相邻的两个字的地址增量为2（两个字节），所以用了两条加法指令。在上午8时，VD20的值为8，执行两次加法指令后VD10

44、中为VW116的地址。3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.3.1 触点指令与堆栈指令触点指令与堆栈指令 1标准触点指令 常开触点对应的位地址为ON时，该触点闭合。 常闭触点对应的位地址为OFF时，该触点闭合。 2输出指令 输出指令（=）对应于梯形图中的线圈。梯形图中两个并联的线圈用两条相邻的输出指令来表示。 【例3-2】 已知图3-11中I0.1的波形，画出M0.0的波形。 在I0.1的下降沿之前，I0.1为ON，它的两个常闭触点均断开，M0.0和M0.1均为OFF，其波形用低电平表示。 在I0.1的下降沿，I0.1和M0.1的常闭触点同时闭合，M0.0变为ON。 从I0.1下降沿之后的第二个扫描

45、周期开始，M0.1为ON，其常闭触点断开，使M0.0为OFF。M0.0只是在I0.1的下降沿ON一个扫描周期。 交换上下两行电路，M0.0的线圈不会通电。 3逻辑堆栈的基本概念 S7-200 SMART有一个32位的堆栈，最上面的第一层称为栈顶。堆栈中的数据一般按“先进后出”的原则访问。 执行LD指令时，将指令指定的位地址中的二进制数装载入栈顶。 执行A（与）指令时，指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数作“与”运算，运算结果存入栈顶。栈顶之外其他各层的值不变。 执行O（或）指令时，指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数作“或”运算，运算结果存入栈顶。 4或装载指令OLD 图3

46、-15中前两条指令执行完后，“与”运算的结果S0 存放在堆栈的栈顶，第3、4条指令执行完后，“与”运算的结果S1 压入栈顶（见图3-16)，原来在栈顶的S0被推到堆栈的第2层，下面各层的数据依次下移一层。 OLD指令对堆栈第一、二层的二进制数作“或”运算，运算结果S2 = S0 + S1存入堆栈的栈顶，第331层中的数据依次向上移动一层。 5与装载指令ALD 图3-15中OLD下面的两条指令并联运算的果 S3被压入栈顶，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。 ALD指令对堆栈第一、二层的数据作“与”运算，运算结果S4 = S2 S3存入堆栈的栈顶，第331层中的数据依次向上移动一层。 【例3-3】

47、 已知图3-17中的语句表程序，画出对应的梯形图。 首先将电路划分为若干块，各电路块从含有LD的指令（例如LD、LDI和LDP等）开始，在下一条含有LD的指令（包括ALD和OLD）之前结束；然后分析各块电路之间的串并联关系。 OLD或ALD指令并、串联的是它上面靠近它的已经连接好的电路。 6其他堆栈操作指令 逻辑进栈LPS指令复制栈顶的值并将其压入堆栈的第2层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。 逻辑读栈LRD指令将堆栈第2层的数据复制到栈顶，原来的栈顶值被复制值替代。第2层第31层的数据不变。 逻辑出栈LPP指令将栈顶值弹出，堆栈各层的数据向上移动1层，第2层的数据成为新的栈顶值。 装载堆栈

48、指令LDS很少使用。 下图中的第1条LPS指令将栈顶的A点逻辑运算结果保存到堆栈的第2层，第2条LPS指令将B点的逻辑运算结果保存到堆栈的第2层，A点的逻辑运算结果被“压”到堆栈的第3层。第1条LPP指令将堆栈第2层B点的逻辑运算结果上移到栈顶，第3层中A点的逻辑运算结果上移到堆栈的第2层。最后一条LPP指令将堆栈第二层的A点的逻辑运算结果上移到栈顶。 7立即触点 立即触点指令只能用于输入位I，立即读入物理输入点的值，但是并不更新该物理输入点对应的过程映像输入寄存器。3.3.2 输出类指令与其他指令输出类指令与其他指令 1立即输出 图3-21中的立即输出将栈顶值立即写入指定的物理输出点和对应的

49、过程映像输出寄存器。该指令只能用于输出位Q。 2置位与复位 置位与复位指令分别将指定的位地址开始的N个连续的位地址置位（变为ON）和复位（变为OFF），N = 1255。两条指令有记忆和保持功能。 可用复位指令清除定时器/计数器的当前值，同时将它们的位复位为OFF。 3立即置位与立即复位 这两条指令分别将指定的位地址开始的N个连续的物理输出点立即置位或复位，N = 1255。它们只能用于输出位Q，新值被同时写入对应的物理输出点和过程映像输出寄存器。 4RS、SR双稳态触发器指令 SR是置位优先双稳态触发器，RS是复位优先双稳态触发器。它们用置位输入和复位输入来控制方框上面的位地址，可选的OUT

50、连接反映了方框上面位地址的信号状态。 置位信号S1和复位信号R同时为ON时，M0.5被置位为ON。 置位信号S和复位信号R1同时为ON时，M0.6被复位为OFF。 5其他位逻辑指令 正跳变触点（P）检测到一次正跳变或负跳变触点（N）检测到一次负跳变时，触点接通一个扫描周期。 取反（NOT）触点将存放在堆栈顶部的它左边电路的逻辑运算结果取反。取反触点左、右两边能流的状态相反。 空操作指令（NOP N）不影响程序的执行（N=0 255)。 6程序的优化设计 在设计并联电路时，应将单个触点的支路放在下面；设计串联电路时，应将单个触点放在右边。在有线圈的并联电路中，应将单个线圈放在上面。3.4 3.4

51、 定时器指令与计数器指令定时器指令与计数器指令3.4.1 3.4.1 定时器指令定时器指令 1定时器的分辨率见表3-9。 2接通延时定时器和有记忆接通延时定时器 定时器和计数器的当前值的数据类型均为整数（INT），允许的最大值为32767。接通延时定时器TON和保持型接通延时定时器TONR的使能（IN）输入电路接通后开始定时，当前值不断增大。当前值大于等于PT端指定的预设值时，定时器位变为ON。达到预设值后，当前值仍继续增加，直到最大值32767。定时器的预设时间等于预设值PT与分辨率的乘积。 接通延时定时器的使能输入电路断开时，定时器被复位，其当前值被清零，定时器位变为OFF。还可以用复位（

52、R）指令复位定时器和计数器。 保持型接通延时定时器TONR的使能（IN）输入电路断开时，当前值保持不变。使能输入电路再次接通时，继续定时。累计的时间间隔等于预设值时，定时器位变为ON。只能用复位指令来复位TONR。 图3-28是用接通延时定时器编程实现的脉冲定时器程序，在I0.3的上升沿，Q0.2输出一个宽度为3s的脉冲，I0.3的脉冲宽度可以大于3s，也可以小于3s。 3断开延时定时器 使能输入电路接通时，定时器位立即变为ON，当前值被清零。 使能输入电路断开时，开始定时，当前值等于预设值时，输出位变为OFF，当前值保持不变，直到使能输入电路接通。 断开延时定时器用于设备停机后的延时，例如变

53、频电机的冷却风扇的延时。 4分辨率对定时器的影响 执行1ms分辨率的定时器指令时开始计时，其定时器位和当前值每1ms更新一次。扫描周期大于1ms时，在一个扫描周期内被多次更新。 执行10ms分辨率的定时器指令时开始计时，记录自定时器启用以来经过的10ms时间间隔的个数。在每个扫描周期开始时，定时器位和当前值被刷新，一个扫描周期累计的10ms时间间隔数被加到定时器当前值中。定时器位和当前值在整个扫描周期中不变。 100ms分辨率的定时器记录从定时器上次更新以来经过的100ms时间间隔的个数。在执行该定时器指令时，将从前一扫描周期起累积的100ms时间间隔个数累加到定时器的当前值。启用定时器后，如

54、果在某个扫描周期内未执行某条定时器指令，或者在一个扫描周期多次执行同一条定时器指令，定时时间都会出错。 【例3-4】用定时器设计输出脉冲的周期和占空比可调的振荡电路（即闪烁电路）。 I0.3的常开触点接通后，T41开始定时。2s后定时时间到，T41的常开触点接通，Q0.7变为ON，T42开始定时。3s后T42的定时时间到，它的常闭触点断开，T41被复位。T41的常开触点断开，使Q0.7变为OFF，T42被复位。复位后T42的常闭触点接通，下一扫描周期T41又开始定时。Q0.7的线圈“通电”和“断电”的时间分别等于T42和T41的预设值。 6两条运输带的控制程序 按下起动按钮I0.5，1号运输带

55、开始运行，8s后2号运输带自动起动。按了停止按钮I0.6后，先停2号运输带，8s后停1号运输带。设置辅助元件M0.0，根据波形图，直接用T39和T40的触点控制Q0.5和Q0.4的线圈。3.4.1 计数器指令计数器指令 1加计数器（CTU） 同时满足下列条件时，加计数器的当前值加1，直至计数最大值32767。 1）复位输入电路断开。 2）加计数脉冲输入电路由断开变为接通（CU信号的上升沿）。 3）当前值小于最大值32767。 当前值大于等于预设值PV时，计数器位为ON，反之为OFF。当复位输入R为ON或对计数器执行复位（R）指令时，计数器被复位，计数器位变为OFF，当前值被清零。在首次扫描时，

56、所有的计数器位被复位为OFF。 2减计数器（CTD） 在装载输入LD的上升沿，计数器位被复位为OFF，预设值PV被装入当前值寄存器。在减计数脉冲输入信号CD的上升沿，从预设值开始，当前值减1，减至0时，停止计数，计数器位被置位为ON。 3加减计数器（CTUD） 在加计数脉冲输入CU的上升沿，当前值加 1，在减计数脉冲输入CD的上升沿，当前值减 1。当前值大于等于预设值PV时，计数器位为ON，反之为OFF。若复位输入R为ON，或对计数器执行复位（R）指令时，计数器被复位。 【例3-5】用计数器设计长延时电路。 定时器最长的定时时间为3276.7s。周期为1min的时钟脉冲SM0.4的常开触点为加

57、计数器C0提供计数脉冲。定时时间为30000min（500h）。 【例3-6】用计数器扩展定时器的定时范围。 I0.2为ON时，T37开始定时，3000s后T37的定时时间到，其常开触点闭合，使C4加1。T37的常闭触点断开，使它自己复位，当前值变为0。下一扫描周期T37的常闭触点接通，又开始定时。总的定时时间为T = 0.1KT KC (s)指出图3-43中的错误。第第4章章 S7-200 SMART的功能指令的功能指令 4.1 功能指令概述功能指令概述4.1.1 怎样学习功能指令怎样学习功能指令 功能指令分为较常用的指令、与数据的基本操作有关的指令、与PLC的高级应用有关的指令和用得较少的

58、指令。 初学功能指令时，首先可以按指令的分类浏览所有的指令。初学者没有必要花大量的时间去熟悉功能指令使用中的细节，应重点了解指令的基本功能和有关的基本概念。应通过读程序、编程序和调试程序来学习功能指令。4.1.2 S7-200 的指令规约的指令规约 1使能输入与使能输出 使能输入端EN有能流流入方框指令时，指令才能被执行。 EN输入端有能流且指令执行时无错误，则使能输出ENO将能流传递给下一个方框指令或线圈。 语句表用AENO指令来产生与方框指令的ENO相同的效果。删除AENO指令后，方框指令将由串联变为并联。 2梯形图中的指令 条件输入指令必须通过触点电路连接到左侧母线上。不需要条件的指令必

59、须直接连接在左侧母线上。键入语句表指令时，必须使用英文的标点符号。 3能流指示器 双箭头是开路能流指示器，必须解决开路问题，程序段才能成功编译。可将其他梯形图元件附加到ENO端的可选能流指示器。没有在该位置添加元件，程序段也能成功编译。 4.2 数据处理指令数据处理指令4.2.1 比较指令与数据传送指令比较指令与数据传送指令 1字节、整数、双整数和实数比较指令 比较触点中间的B、I、D、R、S分别表示无符号字节、有符号整数、有符号双整数、有符号实数和字符串比较。满足比较关系式给出的条件时，比较指令对应的触点接通。字符串比较指令的比较条件“x”只有=和。 整数和双整数比较指令比较两个有符号数。I

60、N1在触点的上面，IN2在触点下面。 【例4-1】 用接通延时定时器和比较指令组成占空比可调的脉冲发生器。 T37的常闭触点控制它的IN输入端，使T37的当前值按锯齿波变化。比较指令用来产生方波，Q0.0为OFF的时间取决于比较指令第2个操作数的值。 2字符串比较指令 字符串比较指令比较ASCII码字符串相等或不相等。常数字符串应是比较触点上面的参数，或比较指令中的第一个参数。 3字节、字、双字和实数的传送 传送指令助记符中最后的B、W、DW（或D）和R分别表示操作数为字节、字、双字和实数。 4字节立即读写指令 字节立即读取指令MOV_BIR读取IN指定的一个字节的物理输入，但是并不更新对应的