电气控制与PLC原理

1、电气控制与PLC原理杭州电子科技大学自动化学院第五讲 主讲：周亚军第四章 PLC基础 PLC的编程基础4.3 内部资源（编程元件及表示形式）特点：实际上是由寄存器及存储单元等组成。有继电器特性，但没有机械触点。可提供无限多个常开触点和常闭触点每个软元件有一个地址与之对应软元件（决定了PLC的规模）4.3 内部资源（编程元件及表示形式）7种基本数据类型、12种编程元件、直接寻址、间接寻址。在S7-200的编程语言中，操作数的数据类型可以是位元件、字节型、字型、双字型、整形、双整形和实数型，其地址包括区域标志符、数据大小及起始地址。编程元件：输入继电器（I）、输出继电器（Q）、辅助继电器（M）、变

2、量寄存器（V）、特殊存储器（SM）、局部寄存器（L）、定时器（T）、计数器（C）、顺序控制继电器（S）、模拟量输入输出（AI AQ）、高速计数器（HC）、累加器（AC）等。输入继电器S7-200:为I，为八进制，如I0.0-I0.7扩展单元情况同上。FX: 为X，按八进制格式编码，如X000-X007扩展单元接着基本单元的输入点顺序进行编号。映像寄存器输出继电器S7-200:为Q，也为八进制，如Q0.0-Q0.7扩展单元情况同上。FX: 为Y，按八进制格式编码，如Y000-Y007扩展单元接着基本单元的输入点顺序进行编号。映像寄存器 S7-200 CPU执行有关输入输出程序时的操作过程。 内部

3、继电器（中间继电器、辅助继电器）S7-200: M，为八进制，如M0.0-M0.7FX: M，十进制格式编码 功能：用于中间状态暂存、移位、辅助运算或赋予特别用途、普通型M：不具备掉电保护功能、掉电保持型：具备掉电保持功能、特殊功能型SM：如SM0.0RUN监控始终接通、SM0.1上电脉冲、SM0.51s脉冲。辅助继电器(SM)(举例) 变量存储器V：存放中间结果局部变量存储器L：存放中间结果，局部有效只和特定程序（主程序、子程序、中断程序）相关联顺序控制继电器 S7-200:S，常用于步进顺控指令，也可做中间继电器使用。 FX: 为S，用法类似。状态（S） 顺序控制编程元件； 与STL指令一

4、起使用。 定时器 T S7-200: 定时器时钟脉冲为1ms，10ms，100ms三类，只是分为通电延时型（TON）、带掉电保护的通电延时型（TONR）和断电延时型（TOF）三类 。工作方式时钟脉冲最大定时值定时器号TONR1ms32.767sT0、T6410ms327.67sT1T4、T65T68100ms3276.7sT5 T31、T69T95TON/TOF1ms32.767sT32、T9610ms327.67sT33T36、T97T100100ms3276.7sT37T63、T101T255FX: 10进制编码，加法计数方式，时钟脉冲分别为1ms，10ms，100ms，均为通电延时型，没

5、有专门断电延时指令，断电延时是通过常闭触点编程实现的。定时器（T） 通用定时器定时器（T） 积分定时器计数器CS7-200: 利用输入脉冲的上升沿计数 分为递增计数（CTU）预设值时接通 增/减计数（CTUD）预设值时接通 递减计数（CTD）当前值=0时接通。 FX: 十进制编码 加法计数型（有别减法计数型） 可逆计数型当计数值加1当前值时接通、计数值减1当前值时断开 高速可逆计数型。计数器（C）内部计数器高速计数器高速计数器： 双字长（32位整数），只读。累加器：4个32位累加器，AC0 AC1 AC2 AC3，暂存数据的寄存器 4.4 寻址方式数据类型（1）数据类型及范围SIMATIC S

6、7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为+1.175495E-38+3.402823E+38；负数为-1.175495E38-3.402823E+38。（2）常数在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。位元件的表示形式包括元件标识符、字节地址及位号。存储器标识符指明编程元件类型，字节地址和位号表明具体的元件号，用“”相隔开，如下为输入继电器的表示方法。输入继电器（I）、输出继电器（

7、Q）、辅助继电器（M）、变量寄存器（V）、特殊存储器（SM）、局部寄存器（L）、定时器（T）、计数器（C）、顺序控制继电器（S）、模拟量输入输出（AI AQ）、高速计数器（HC）、累加器（AC） 。字节型、字型或双字型元件的表示形式由元件标识符、数据大小及该字节、字或双字的起始字节地址组成，如下所示操作数分别为字节、字和双字的变量寄存器的表示方法。变量寄存器的表示方法输入继电器（I）、输出继电器（Q）、辅助继电器（M）、变量寄存器（V）、特殊存储器（SM）、局部寄存器（L）、定时器（T）、计数器（C）、顺序控制继电器（S）、模拟量输入输出（AI AQ）、高速计数器（HC）、累加器（AC） 。

8、定时器/计数器的表示方法模拟量输入、输出表示方法输入继电器（I）、输出继电器（Q）、辅助继电器（M）、变量寄存器（V）、特殊存储器（SM）、局部寄存器（L）、定时器（T）、计数器（C）、顺序控制继电器（S）、模拟量输入输出（AI AQ）、高速计数器（HC）、累加器（AC） 。直接寻址方式 编址形式按位寻址的格式为：Ax.y （I0.1，Q1.2) 存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：Ay数据寻址格式为：ATx(VB33，IB12)直接使用编程元件地址来存取数据。CPU221CPU222CPU224C

9、PU224XPCPU226用户程序大小：带运行模式下编辑不带运行模式下编辑4096字节4096字节8192字节12288字节12288字节16384字节163846字节24576字节用户数据大小2048字节8192字节10240字节输入映像寄存器I0.0I15.7输出映像寄存器Q0.0Q15.7模拟量输入（只读）AIW0AIW30AIW0AIW62模拟量输出（只写）AQW0AQW30AQW0AQW62变量存储器（V）VB0VB2047VB0VB8191VB0VB10239局部存储器（L）LB0LB63位存储器（M）M0.0M31.7特殊存储器（SM）只读SM0.0SM179.7SM0.0SM2

10、9.7SM0.0SM299.7SM0.0SM29.7SM0.0SM549.7SM0.0SM29.7定时器有记忆接通延迟 1ms 10ms 100ms接通/关断延迟 1ms 10ms 100ms256（T0T255）T0、T64T1T4、T65T68T5T31、T69T95T32、T96T33T36、T97T100T37T63、T101T255计数器C0C255高速计数器HC0HC5顺序控制继电器（S）S0.0S31.7累加寄存器AC0AC3跳转/标号0255调用/子程序0630127中断程序0127正/负跳变256PID回路07端口端口0端口0、1S7-200编程元件及寻址范围 按位寻址的格式

11、为：Ax.y必须指定元件名称、字节地址和位号，如图 所示。图中MSB表示最高位，LSB表示最低位。 图位寻址格式间接寻址方式 间接寻址方式是，在指令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址。存储单元地址的地址又称为地址指针。这种间接寻址方式与计算机的间接寻址方式相同。间接寻址在处理内存连续地址中的数据时非常方便，而且可以缩短程序所生成的代码的长度，使编程更加灵活。用间接寻址方式存取数据需要作的工作有3种： 建立指针、间接存取和修改指针。 地址指针：变量存储器（V)、局部存储器（L）、累加器（AC）的内容值为地址进行间接寻址。（1）建立指针 建立指针必须用双字传送指令（MOVD），将存储器所要访

12、问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下：例：MOVD&VB200,VD302 MOVD&MB10,AC2 MOVD&AC2,LD14注意：建立指针用MOVD指令。 &是地址符号（2）间接存取 指令中在操作数的前面加“*”表示该操作数为一个指针。下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：MOVD&VW200，AC0MOVW*AC0，AC1指针为双字型，只能使用变量存储器（V）、局部存储器（L）或累加器（AC1、AC2、AC3）作为指针。编程时，利用双字传送指令（MOVD）将存储器某个位置的地址赋值给指针存储器，操作数必须使用“&”符号表示。MO

13、VD&VW200，AC0MOVW*AC0，AC1（3）修改指针 下面的两条指令可以修改指针的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1S7-200将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，元件名称（区域地址符号）。4.5 PLC的编程语言可编程序控制器编程语言的国际标准梯形图 (Ladder diagram)功能块图 (Function block diagram)指令表 (Instruction list)顺序功能图 (Sequentia

14、l function chart)结构文本 (Structured text)控制电路图SB1SB2KMKMPLC外部接线图X1X0梯形图Y0Y0X1X0COMY0COMKMSB2SB1梯形图 (Ladder diagram)梯形图与继电器控制电路相似直观、易懂I/O分配： X0：启动 X1：停车 Y0：KM梯形图的主要特点某些编程元件沿用继电器名称梯形图两侧的垂直公共线为公共母线（Bus bar）逻辑求解顺序：从上到下，从左到右编程元件的常开触电和常闭触电可以无限次使用梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但他们不是物理继电器（即硬件继电器）

15、，而是软件中使用的编程元件，每个继电器和PLC存储器中元件映象寄存器的一个存储单元相对应，因此称为“软继电器”。相应位的状态为“1”，表示该继电器线圈通电，其常开触点闭合，常闭触点断开；相应位的状态为“0”，表示该继电器线圈失电，其常开触点断开，常闭触点闭合。梯形图主要特点梯形图主要特点 梯形图中的继电器触点有常开和常闭触点，它可以是PLC输入点接的外部开关(如启动按钮、行程开关等)触点，也可以是PLC内部继电器触点或内部寄存器、计数器、定时器以及各种算术运算结果等的状态。 输入继电器供PC接受外部输入信号，因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现输入继电器的线圈。 输出继电器供PC作输出控制用。 梯形图中的继电器触点原则上说可在编制用户程序时无限引用。功能块图 (Function block diagram)功能块