第七章S7-200系列可编程序控制器

第一节

S7－200系列PLC的构成

第二节

S7-200系列PLC内部元器件

第三节

S7－200系列PLC的基本指令

第四节

S7－200系列PLC功能指令

第七章S7-200系列可编程序控制器

2/3/2023第一节S7－200系列PLC的构成一、CPU224型PLC的结构小型PLC系统由（主机箱）、I/O扩展单元、文本、图形显示器、编程器等组成。图7-1S7-200CPU结构CPU224主机与扩展机的结构外形2/3/2023CPU224外部电路原理图7-2CPU224交流/直流/继电器连接端子图2/3/20231．基本单元I/OI0.0~I0.7、I1.0~I1.514个输入点

Q0.0~Q0.7、Q1.0~Q1.110个输出点采用了双向光电耦合器，24V直流极性可任意选择1M为I0.X输入端子的公共端，2M为I1.X输入端子的公共端在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L、2L两个公共端，可接入不同的负载电源。2/3/20232．基本单元I/O及扩展主机的输出点数为10点主机的输入点数为14点可扩展的模块数目为73．高速反应性6个高速计数脉冲输入端：I0.0~I0.5,最快的相应速度为30kHz2个高速脉冲输出端:Q0.0~Q0.1,输出脉冲频率可达20kHz2/3/20234.存储系统由RAM和EEPROM两种存储器组成5.存储卡存储卡可选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡、电池和时钟卡等模块。2/3/2023二、CPU22X主要技术指标型号CPU221CPU222CPU223CPU224外型尺寸/mm90×80×6290×80×62120.5×80×62190×80×62程序/字2048204840964096用户数据1024102425602560用户存储器类型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM数据后备(超级电容)典型值h5050190190存储器2/3/2023本机I/O点数6入/8出6入/8出14入/10出24入/16出扩展模块数量无2个7个7个数字量I/O映像区大小/bit无256256256模拟量I/O映像区大小/bit5050190190输入输出型号CPU221CPU222CPU223CPU2242/3/2023指令型号CPU221CPU222CPU223CPU22433MHz下布尔指令执行速度0.37μs/指令0.37μs/指令0.37μs/指令0.37μs/指令FOR/NEXT循环有有有有增数运算有有有有实数运算有有有有2/3/2023主要内部继电器型号CPU221CPU222CPU223CPU224I/O映像寄存器/bit128I和128Q128I和128Q128I和128Q128I和128Q内部通用继电器/bit256256256256计数器/定时器256/256256/256256/256256/256字入/字出无16/1632/3232/32顺序控制继电器/bit2562562562562/3/2023附加功能型号CPU221CPU222CPU223CPU224内部高速计数器/个4(30kHz)4(30kHz)6(30kHz)6(30kHz)模拟量调节电位器/个1122脉冲输出/个2(20kHz)2(20kHz)2(20kHz)2(20kHz)通信中断/个1发送器2接收器1发送器2接收器1发送器2接收器1发送器2接收器定时中断/个2(1~255ms)2(1~255ms)2(1~255ms)2(1~255ms)硬件输入中断/个4444实时时钟有(时钟卡)有(时钟卡)有(内置)有(内置)口令保护有有有有2/3/2023通信型号CPU221CPU222CPU223CPU224通信口数量(个)1(RS~485)1(RS~485)1(RS~485)1(RS~485)支持协议0号口1号口PPI.DP/自由口N/APPI.DP/自由口N/APPI.DP/自由口N/APPI.DP/自由口N/APROFIBUS点到点NETR/NETWNETR/NETWNETR/NETWNETR/NETW2/3/2023第二节S7-200系列PLC内部元器件一、数据存储类型及寻址方式

PLC内部元器件的功能是相互独立的，在数据存储区为每一种元器件分配一个存储区域。每一种元器件用一组字母表示器件类型，字母加数字表示数据的存储地址。I：表示输入继电器；Q：表示输出继电器；M：表示内部标志位寄存器；SM：表示特殊标标志位寄存器；S：表示顺序控制寄存器；V：表示变量寄存器；L：表示局部变量寄存器；T：表示定时器；C：表示计数器；AI：表示模拟量输入映像寄存器；AQ：表示模拟量输出映像寄存器；AC：表示累加器；HC：表示高速计数器等。2/3/20231．直接寻址方式寻址方式：图7-3数据地址格式图7-4位寻址2/3/2023图7-5字节、字、双字寻址方式2/3/20232．间接寻址方式图7-6使用指针间接寻址2/3/2023二、S7-200系列PLC数据存储区及元件功能1．输入/输出映像寄存器（1）输入映像寄存器I（又称输入继电器）图7-7输入映像寄存器的电路示意图2/3/2023（2）输出映像寄存器Q（又称输出继电器）图7-8输出映像寄存器等效电路示意图2/3/20232．变量存储器V3．位存储器（M）4．特殊标志位（SM）存储器5．顺序控制继电器（S）6．局部存储器（L）7．定时器（T）

S7－200有三种定时器，它们的时基增量分别为1ms、10ms和100ms，定时器的当前值寄存器是16位有符号的整数，用于存储定时器累计的时基增量值（1～32767）。2/3/20238．计数器

计数器主要用来累计输入脉冲个数。其结构与定时器相似，其设定值在程序中赋予，CPU提供了3种类型的计数器，各为加计数器、减计数器和加减计数器。计数器的当前值为16位有符号整数，用来存放累计的脉冲数（1～32767）。

9．模拟量输入/输出映像寄存器（AI/AQ）10．累加器（AC）11．高速计数器（HC）三、S7－200系列PLC有效编程范围见附录E中的表1和表22/3/2023第三节S7－200系列PLC的基本指令基本指令包括基本逻辑指令，算术、逻辑运算指令，数据处理指令，程序控制指令等。一、基本位操作指令1、指令格式梯形图指令由触点或线圈符号直接位地址两部分组成，含有直接位地址的指令又称位操作指令，基本位操作指令操作数寻址范围：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等。2/3/2023基本位操作指令格式LADSTL功能bitbitbitLDBIT、LDNBIT用于网络段起始的常开/常闭触点常开/常闭触点串联，逻辑与/与非指令常开/常闭触点并联，逻辑或/或非指令线圈输出，逻辑置位指令ABIT、ANBITOBIT、ONBIT=BIT2/3/20233）A(And)：

与操作指令，用于常开触点的串联。4）AN(AndNot)：

与操作指令，用于常闭触点的串联。5）O(Or)：

或操作指令，用于常开触点的并联。6）ON(OrNot)：

或操作指令，用于常闭触点的并联。7）=(Out)：

置位指令，线圈输出。1）LD(Load)：装载指令，用于常开触点与左母线连接，每一个以常开触点开始的逻辑行都要使用这一指令。2）LDN(LoadNot)：

装载指令，用于常闭触点与左母线连接，每一个以常闭触点开始的逻辑行都要使用这一指令。2/3/2023位操作指令程序的应用图7-9位操作指令程序的应用2/3/20232、STL指令对较复杂梯形图的描述方法在较复杂梯形图中，触点的串、并联关系不能全部用简单的与、或、非逻辑关系描述。1）块“与”操作指令ALD块“与”操作指令，用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联，称之为并联电路块的串联连接。2/3/2023ALD指令的使用图7-10ALD指令的使用

并联电路块与前面的电路串联时，使用ALD指令。并联电路块的开始用LD,或LDN指令并联电路块结束后，使用ALD指令与前面的电路串联。2/3/20232）块“或”操作指令OLD用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联，称之为串联电路块的并联连接。OLD指令的使用图7-11OLD指令的使用2/3/20233）栈操作指令LPS、LRD、LPPLPS：（LogicPush）逻辑堆栈操作指令(无操作元件)。LRD：（LogicRead）逻辑读栈指令(无操作元件)。LPP：（LogicPop）逻辑弹栈指令(无操作元件)。2/3/2023栈操作指令的应用程序图7-12栈操作指令应用程序段2/3/2023二、取反和空操作指令1．取反指令（NOT）

取反指令，指将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果若为1则变为0，为0则变为1，该指令没有操作数。2．空操作指令（NOP）

空操作指令，起增加程序容量的作用。操作数N为执行空操作指令的次数，N=0~255。LADSTL功能NOT取反NOTN空操作指令取反和空操作指令格式NOTNOPN2/3/2023取反指令和空操作指令应用LDNI0.1NOT//条件满足时NOP30//空操作30次NOTNOPI0.1图7-13取反指令和空操作指令应用三、置位/复位指令置位/复位指令则是将线圈设计成置位线圈和复位线圈两大部分，将存储器的置位、复位功能分离开来。2/3/2023编程时，置位、复位线圈之间间隔的网络个数可以任意。置位、复位线圈通常成对使用，也可以单独使用或与指令盒配合使用。置位/复位指令格式2/3/2023置位/复位指令的应用NETWOR1LDI0.0SQ0.0,1┋NETWOR5LDI0.1RQ0.0,1图7-14置位/复位指令应用程序段2/3/2023四、边沿触发指令边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，通常用作脉冲整形。边沿触发指令分为正跳变触发（上升沿）和负跳变触发（下降沿）两大类。正跳变触发指输入脉冲上升沿使触点闭合（ON）一个扫描周期。负跳变触发指输入脉冲的下降沿使触点闭合（ON）一个扫描周期。边沿触发指令格式2/3/2023边沿触发程序示例:NETWORK1LDI0.0//装入常开触点EU//正跳变=M0.0//输出NETWORK2LDM0.0//装入SQ0.0，1//输出置位NETWORK3LDI0.1//装入ED//负跳变=M0.1//输出NETWORK4LDM0.1//装入RQ0.0，1//输出复位图7-15边沿触发示例图7-16边沿触发时序图2/3/2023五、定时器

CPU22X系列PLC的256个定时器分属TON(TOF)和TONR工作方式，以及3种时基标准，TOF与TON共享同一组定时器，不能重复使用。S7-200PLC的定时器为增量型定时器,用于时间控制。

⑴通电延时型（TON）⑵保持型（TONR）⑶断电延时型（TOF）1ms、10ms、100ms1、工作方式：2、时基标准：2/3/2023工作方式用毫秒(ms)表示的分辨率用秒(s)表示的最大当前值定时器号TONR132.767T0,T6410327.67T1~T4,T65~T681003276.7T5~T31,T65~T68TON/TOF132.767T32,T9610327.67T33~T36,T97~T1001003276.7T37~T63,T101~T255表7－7定时器工作方式及类型2/3/20233、定时器指令格式????INPT

????TONTON通电延时型????INPT

????TONRTONR有记忆通电延时型????INPT

????TOFTOF断电延时型LADSTL功能注释2/3/2023（1）通电延时型（TON）当使能端（IN）输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于设定值（PT）时，定时器输出状态位置为1，（输出触点有效），当前值的最大值为32767。使能端无效（断开）时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置为0）。图7-17通电延时型定时器应用程序2/3/2023（2）保持型（TONR)使能端（IN）输入有效时（接通），定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于设定值（PT）时，输出状态位置为1，使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。有记忆通电延时型（TONR）定时器采用线圈的复位指令（R）进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置为0。2/3/2023保持型（有记忆通电延时型定时器）应用程序NETWORK1LDI0.1TORNT65,+500NETWORK2LDI0.2RT65,1NETWORK3LDT65=Q0.1图7-18保持型定时器应用程序段2/3/2023(3)断电延时型（TOF）使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位（为0）。使能端（IN）断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位置0，并停止计时，当前值保持。2/3/2023断电延时型定时器应用程序NETWORK1LDI0.0TOFT37,+30NETWORK2LDT37=Q0.0图7-19断电延时型定时器应用程序段2/3/2023六、计数器

S7－200系列PLC有加计数器（CTU）、加/减计数器（CTUD）、减计数器（CTD）等3种计数指令。1、指令格式LADSTL功能CTUCTDCTUD(CounterUp)增计数器(CounterDown)减计数器(CounterUp/Down)增/减计数器

????

????CURPVCTU

????

????CULDPVCTD

????

????CUCDPVCTUDR梯形图指令符号中CU为增1计数脉冲输入端；CD为减1计数脉冲输入端；R为复位脉冲输入端；LD为减计数器的复位脉冲输入端。编程范围C0~C255）；PV设定值最大范围32767；2/3/20232．工作原理（1）加计数指令（CTU）

加计数器在CU端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增1计数。当前值大于或等于设定值（PV）时，计数器状态位置1。当前值累加的最大值为32767。复位输入（R）有效时，计数器状态位复位（置0），当前计数值零。（2）加/减计数器（CTUD）加/减计数器有两个脉冲输入端，其中CU端用于加计数，CD端用于减计数，执行加/减计数时，CU/CD端的计数脉冲上升沿加1/减1计数。当前值大于或等于计数器设定值（PV）时，计数器状态位置位。复位输入（R）有效或执行复位指令时，计数器状态位复位，当前值清零。2/3/2023加/减计数器应用程序图7-20加/减计数器应用程序段及时序2/3/2023（3）计数指令（CTD）复位输入（LD）有效时，计数器把预置值（PV）装入当前值存储器，计数器状态位复位（置0）。CD端每一个输入脉冲上升沿，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置位（置1），停止计数。2/3/2023减计数器在计数脉冲I3.0的上升沿减1计数，当前值从预置值开始减至0时，定时器输出状态位置1，Q0.0通电（置1），在复位脉冲I1.0的上升沿，定时器状态位置0（复位），当前值等于预置值，为下次计数工作做好准备。图7-21减计数器程序及时序减计数指令应用程序2/3/2023第四节S7－200系列PLC功能指令一、表功能指令指令描述ATTDATA，TABLE填表FND=TBL，PATRN，INDX查表FND＜＞TBL，PATRN，INDX查表FND＜

TBL，PATRN，INDX查表FND＞TBL，PATRN，INDX查表FIFODATA，TABLE先入先出LIFODATA，TABLE后入先出FILLIN，OUT，N填充2/3/20231．填表指令（ATT）填表指令（AddToTable）向表（TBL）中增加一个字（DATA）表内的第一个数是表的最大长度（TL）,第二个数是表内实际的项数（EC）。新数据被放入表内上一次填入的数的后面。每向表内填入一个新的数据，EC自动加1。除了TL和EC外，表最多可以装入100个数据。TBL为WORD型，DATA为INT型。2/3/2023填表指令的举例图7-22填表指令的举例执行ATT指令之前执行ATT指令之后2/3/20232．查表指令

查表指令（TableFind）从指针INDX所指的地址开始查表TBL，搜索与数据PTN的关系满足CMD定义的条件的数据。命令参数CMD=1~4，分别代表“=”、“＜＞”、“＜”、和“＞”。如果发现了一个符合条件的数据，则INDX指向该数据。要查找下一个符合条件的数据，再次启动查表之前，应先将INDX加1。如果没有找到，INDX的数值等于EC。一个表最多有100个填表数据，数据的编号为0~99。

TBL和INDX为WORD型，PTN为INT型，CMD为字节型。2/3/2023查表指令操作举例图7-23查表指令操作举例LDI2.1FND-VW202,16#3130,AC12/3/20233．先入先出（FIFO）指令先入先出（FirstInFirstOut）指令从表（TBL）中移走最先放进的第一个数据（数据0），并将它送入DATA指定的地址，表中剩下的各项依次向上移动一个位置。每次执行此指令，表中的项数EC减1。TABLE为INT型，DATA为WORD型。2/3/2023先入先出指令的应用

LIFO执行后图7-24先入先出指令举例执行前2/3/20234．后入先出（LIFO）指令后入先出（LastInFirstOut）指令从表（TBL）中移走最后放进的数据，并将它送入DATA指定的位置，剩下的各项依次向上移动一个位置。每次执行此指令，表中的项数EC减1。TABLE为INT型，DATA为WORD型。2/3/2023后入先出指令的应用图7-25后入先出指令的应用举例LIFO执行前LIFO执行后2/3/20235．存储器填充指令存储器填充指令FILL（MemoryFill）用输入值（IN）填充从输出OUT开始的N个字，字节型整数N=1~255。图7－26中的FILL指令将0填入VW200~VW219，IN和OUT为WORD型。图7-26填充指令2/3/20236．读写实时时钟指令读写实时时钟指令TODR(TimeofDayRead)从时钟读取当前时间和日期，并把它们装入以T为起始地址的8个字节缓冲区，依次存放年、月、日、时、分、秒、0和星期、时间和日期的数据类型为字节型。图7-27时钟指令2/3/2023二、转换指令转换指令是对操作数的类型进行转换，并输出到指定的目标地址中去。转换指令包括数据的类型转换、数据的编码和译码指令以及字符串类型转换指令。6．字节与整数的转换指令2．双字整数转换为实数3．四舍五入取整指令4．截位取整指令5．整数与双整数的转换1、BCD码与整数之间的转换2/3/2023转换指令如图：图7-28转换指令图7-29转换指令2/3/20237．译码指令8．段译码指令SEGENINENOOUTD0D1D2D