《数控机床电气控制》课件第7章

第7章可编程控制器及其应用

7.1概述

7.2可编程控制器的组成和工作原理

7.3S7-200系列可编程控制器

7.4应用基本指令编程

思考与练习

7.1概

述

7.1.1可编程控制器的产生和定义

20世纪60年代，由于小型计算机的出现,人们曾试图用其来代替传统的继电器-接触器实现工业控制。因为传统的继电器-接触器控制采用的是固定接线方式，一旦生产过程有所变动，就得重新设计线路和连线安装，不利于产品的更新换代。但采用小型计算机实现工业控制价格昂贵，输入、输出线路不匹配，编程技术复杂，因而没能得到推广和应用。

国际电工委员会(IEC)对可编程控制器的定义是：“可编程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的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，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或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统联成一体，易于扩充功能的原则设计。”7.1.2可编程控制器的主要特点可编程控制器的主要特点有：简单易学、

操作方便、

改变控制程序灵活。

（2）

可靠性高，

抗干扰能力强。

（3）

通用性和灵活性强，

应用范围广。

（4）

系统组成灵活。

（5）

编制程序简单、

容易。

7.1.3可编程控制器的应用

开关量逻辑控制。

(2)运动控制。

(3)过程控制。

(4)分散型控制系统。

7.1.4可编程控制器的分类

1.按输入、输出点数分类可编程控制器用于对外部设备的控制，外部信号的输入及PLC运算结果的输出都要通过PLC输入、输出端子来进行接线，输入、输出端子的数目之和被称作PLC的输入、输出点数，简称I／O点数。为满足不同控制系统处理信息量的要求，PLC具有不同的I／O点数、用户程序存储量和功能。根据I／O点数的多少可将PLC分成小型(含微型)、中型和大型。小型(微型)PLC的I／O点数小于256点，以开关量控制为主，具有体积小、价格低的优点，适用于小型设备的控制。中型PLC的I／O点数在256～1024之间，功能比较丰富，兼有开关量和模拟量的控制能力，适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程控制。大型PLC的I／O点数在1024点以上,用于大规模过程控制，集散式控制和工厂自动化网络。各厂家可编程控制器产品自我定义的大、中、小型各有不同。如有的厂家建议小型PLC为512点以下，中型PLC为512～2048点，

大型PLC为2048点以上。

2.按结构形式分类根据结构形式不同，可编程控制器可分为整体式结构和模块式结构两大类。小型PLC一般采用整体式结构，即将所有电路安装于1个箱内为基本单元，另外，可以通过并行接口电路连接I／O扩展单元。中型和大型PLC多采用模块式结构，不同功能的模块，可以组成不同用途的PLC，适用于不同要求的控制系统。

7.1.5常见可编程控制器简介世界范围内有几十家公司生产各种型号的可编程控制器。其中美国、欧洲(主要是德国)和日本的厂家较多，市场占有率高。在美国，主要生产厂商有AB(AllenBradley)、莫迪康(MODICON)、GEFANUC、德州仪器(TI，TexasInstrument)、西屋(WestingHouse)、霍尼威尔(Honeywell)等。其中，

A－B、MODICON、GE

FANUC在中国市场占有较大份额。

在欧洲，主要生产厂商有西门子(Siemens)、金钟-默勒(KiocknerMoeller)、Gmbh、BBC、TE(Telemecanique)、Alsthom等。在中国市场上，西门子的用户最多。在日本，主要厂家有三菱电机(MITSUBISHl)、欧姆龙(OMRON)、富士电机(FujiElectric)、东芝(TOSHIBA)、光洋(KOYO)、松下电工(MEW)、日立(HITACHl)、夏普(SHARP)、和泉(IDEC)等。

排名居前的主要是三菱和欧姆龙(立石)。

7.2可编程控制器的组成和工作原理

7.2.1可编程控制器的硬件组成可编程控制器虽然种类繁多，但基本结构组成和工作原理基本相同。PLC的基本结构有微处理器（CPU），存储器、I／O接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，

智能I／O接口等组成,如图7-1所示。

图

7-1PLC系统结构框图

1.微处理器(CPU)

微处理器又称中央处理器，简称CPU，它是PLC的核心，由控制电路、运算器和存储器等组成。CPU的作用是按照生产厂家预先编制的系统程序接收并存储编程器输入的用户程序和数据,采用扫描工作方式接收现场输入信号,从存储器逐条读取并执行用户程序,根据运算结果实现输出控制。不同型号的PLC使用不同种类的中央处理器CPU，小型PLC用一片CPU，大型PLC采用多片CPU，CPU的性能直接影响PLC的性能。

2.存储器

PLC使用的存储器有只读存储器ROM、读写存储器RAM和用户固化程序存储器E2PROM。ROM存放PLC制造厂家编写的系统程序，具有开机自检、工作方式选择、信息传递和对用户程序的解释翻译功能。ROM存放的信息是永远留驻的。RAM一般存放用户程序和逻辑变量。用户程序在设计和调试过程中要不断进行读／写操作。读出时，RAM中内容保持不变;写入时，新写入的信息将覆盖原来的信息。若PLC失电，则RAM存放的内容会丢失。如果有些内容失电后不容许丢失，则可以把它放在断电保持的RAM存储单元中。这些存储单元接上备用锂电池供电，具有断电保持能力。如果用户经调试后的程序要长期使用，可以用专用的E2PROM写入器把程序固化在E2PROM芯片中,再把该芯片插入PLC的E2PROM专用插座上。

3.输入／输出（I／O）接口输入部分的作用是把输入设备的输入信号送到可编程序控制器。输入设备一般包括各类控制开关(如按钮、行程开关、热继电器触点等)和传感器(如各类数字式或模拟式传感器)等，这些量通过输入接口电路的输入端子与PLC的微处理器CPU相连(CPU处理的是标准电平)。因此，接口电路为了把不同的电压或电流信号转变为CPU所能接收的电平，需要有各类接口模块。为提高抗干扰能力，一般的I／O接口都有光电隔离装置。在数字量I／O模块中广泛采用由发光二极管和光敏三级管组成的光电耦合器，在模拟量I／O模块中通常采用隔离放大器。

PLC的开关量输入接口电路通常有干接触、直流输入、交流输入三种形式。干接触式由内部的直流电源供电，交流输入必须外加电源。图7-2为PLC的输入接口电路原理图。

图7-2PLC的输入接口电路(a）干接触;(b）直流输入;(c）交流输入开关量输出接口是把PLC的内部信号转换成现场执行机构,如接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等的各种驱动开关信号。开关量输出单元又分为继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出三种形式。继电器输出可接交流负载或直流负载，晶体管输出只能接直流负载，晶闸管输出只能接交流负载。

输出负载必须外接电源。

图7-3为PLC的接口电路图。

图7-3PLC的输出接口电路(a）

继电器输出;(b）

晶体管输出;(c）

晶闸管输出

4.电源

PLC一般使用220V单相电源，电源部件是将交流电压变成CPU、存储器等所需的直流电，保证PLC的正常工作，还可以为外部输入元件提供直流24V电源。该电源部件对供电电源采用了较多的滤波环节，对电网的电压波动具有过压和欠压保护，并采用屏蔽措施防止和消除工业环境中的空间电磁干扰。

5.扩展接口扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需求。

6.通信接口为了实现“人―机”或“机―机”之间的对话，PLC配有多种通信接口。通过这些接口PLC可以与监视器、打印机及其他的PLC或计算机相连。

7.智能I／O接口为了满足工业上更加复杂的控制需要，PLC配有多种智能I／O接口，如满足位置调节需要的位置闭环控制模块，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模块等。这类智能模块都有其自身的处理器系统。通过智能I／O接口，用户可方便地构成各种工业控制系统，实现各种控制功能。

8.编程工具编程工具是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视用的设备,最常用的是编程器。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器是由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成的，只能联机编程，而且一般是先将梯形图转化为机器语言助记符后才能输入。智能型编程器又称图形编程器，它可以联机和脱机编程，具有LCD或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。

编程时也可以采用微机辅助编程，许多PLC厂家为自己的产品设计了计算机辅助设计编程软件，运用这些软件可以编辑、修改用户程序，监控系统的运行，打印文件，采集和分析数据，在屏幕上显示系统运行状态，对工业现场和系统进行仿真等。但微机与可编程序控制器之间要配有相应的通信电缆。

7.2.2可编程控制器的软件组成

1.系统程序

系统程序主要包括三部分。第一部分为系统管理程序，他控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用程序，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序。

2.用户程序用户程序即应用程序，是可编程控制器的使用者针对具体控制对象编制的应用程序。根据不同控制要求编制不同的程序，相当于改变可编程控制器的用途，也相当于继电接触器控制设备的硬接线线路进行重设计和重接线，这就是所谓的“可编程序”。程序既可由编程器方便地送入PLC内部的存储器中，也能通过它方便地读出、检查与修改。

参与PLC应用程序编制的是其内部代表编程器件的存储器，俗称“软继电器”，或称编程“软元件”。PLC中设有大量的编程“软元件”，这些“软元件”依编程功能分为输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等。由于“软继电器”实质为存储单元，取用它们的常开、常闭触点实质上是为了读取存储单元的状态，因此可以认为一个继电器带有无数多个常开、常闭触点。

PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有三种：梯形图(LAD)、指令表(STL)和顺序功能流程图(SFC)。

1)梯形图(LAD)编程梯形图(LAD)编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。它的许多图形符号与继电器控制系统电路图有对应关系,如图7-4所示。这种编程语言继承传统继电器控制系统中使用的框架结构、逻辑运算方式和I／O形式，使得程序直观易读，具有形象实用的特点，

因此应用最为广泛。

PLC的梯形图与继电器控制系统电路图的基础思想是一致的，具体表达方式有一定的区别。只是PLC在编程中使用的继电器、定时器、计数器等的功能都是由软件实现的。图7－5是典型的梯形图。左右两垂直的线称作母线(右母线可省略)。在左、右两母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出，

这些触点和线圈都是PLC的一定的存储单元，

即“软元件”。

PLC梯形图的一个关键概念是“能流”，是一种假想的“能量流”。图7-5中把左边的母线假设为电源“火线”，而把右边的母线(虚线所示)假想为电源“零线”。如果有“能流”从左至右流向线圈，

则线圈被激励。如没有“能流”,则线圈未被激励。

图

7-4符号对照

图7-5典型梯形图示意

“能流”可以通过被激励(ON)的常开接点和未被激励(OFF)的常闭接点自左向右流，也可以通过并联接点中的一个接点流向右边。“能流”在任何时候都不会通过接点自右向左流。图7-5中，当A、B、C接点都接通后，线圈Y1才能接通(被激励)，只要一个接点不接通，线圈就不会接通；而D、E、F接点中任何一个接通，线圈Y2就被激励。要强调的是，引入“能流”概念，仅仅是为了和继电接触器控制系统相比较，告诉人们如何来理解梯形图各输出点的动作，实际上并不存在这种“能流”。梯形图语言简单明了，易于理解，往往是编程语言的首选。

2)指令表(STL)编程指令表(STL)编程语言是一种类似于计算机汇编语言的助记符语言，它是可编程序控制器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一系列的指令表达程序的控制要求。一条典型指令往往由两部分组成：一是几个容易记忆的字符来代表可编程序控制器的某种操作功能，称为助记符；另一部分为操作数或称为操作数的地址。指令还与梯形图有一定的对应关系。不同厂家PLC的指令不尽相同。可编程序控制器FX2系列PLC的基本指令包括“与”、“或”、“非”以及定时器、计数器等。图7-6(a)是指令表编程的例子，图7-6(a)是梯形图，图7－6(b)为相应的指令表。图7-6指令表编程举例(a)梯形图;(b)指令表

图中LD指令为常开触点与左侧母线相连接，AND指令为常开触点与其他程序段相串联，OR指令为常开触点与其他程序段相并联，LDI指令为常闭触点与左侧母线相连接，ANI指令为常闭触点与其他程序段相串联，OUT指令为将运算结果输出到某个继电器，X400、X401、X402、X403、X404中X为输入继电器，后面数字为编号，Y430、Y431、Y432中Y为输出继电器，后面数字为编号，M100中M为内部标志位，也称位存储区，类似于继电接触器系统中的中间继电器。

3）状态流程图(功能图)编程状态流程图(SFC)编程是一种较新的编程方法，是用“功能图”来表达一个顺序控制过程，是一种图形化的编程方法。图中用方框表示整个控制过程中每个“状态”，或称“功能”,或称“步”，用线段表示方框间的关系及方框间状态转换的条件。图7－7为钻孔顺序的状态流程图，方框中的数字代表顺序步，每一步对应一个控制任务，每个顺序步执行的功能和步进条件写在方框右边。

图

7-7钻孔顺序的状态流程图

状态流程图作为一种步进顺控语言，为顺序控制类程序的编制提供了很大的方便。用这种语言可以对一个控制过程进行分解，用多个相对独立的程序段来代替一个长的梯形图程序，还能使用户看到在某个给定时间机器处于什么状态。现在多数PLC产品都有专为使用功能图编程所设计的指令，使用起来十分方便。在中、小型PLC程序设计时，如果采用功能图法，首先根据控制要求设计功能流程图，然后将其转化为梯形图程序。有些大型或中型PLC可直接用功能图进行编程。

3.可编程序控制器的程序结构

1）用户程序用户程序是程序中的必备项。用户程序在存储器空间中称为组织块，它处于最高层次，可以管理其他块，是用各种语言(如STL、LAD或FBD等)编写的用户程序。不同机型的CPU，其程序空间容量也不同。用户程序的结构比较简单，一个完整的用户控制程序应当包含一个主程序、若干子程序和若干中断程序三大部分，不同编程设备对各程序块的安排方法也不同。

PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据用户的不同控制要求编制的控制程序，这相当于设计继电器控制系统硬接线的电气控制电路图。

2）数据块数据块为可选部分，它主要存放控制程序所需的数据，在数据块中允许的数据类型是：布尔型，

表示编程元件的状态；

十进位、

二进位制或十六进制数；

字母、

数字、

和字符型。

3）参数块参数块也是可选部分，它存放CPU组态数据，如果在编程软件或其他编程工具上未进行CPU组态，

则系统默认值进行自动配置。

7.2.3可编程控制器的工作原理

1.可编程序控制器的工作方式与运行框图众所周知，继电接触器控制系统是一种“硬件逻辑系统”。如图7-8(a)所示，三条支路是同时并行工作的，当按下启动按钮SB2时，中间继电器KA线圈通电并自锁，KA的另一对常开触头闭合，使接触器KM1、KM2线圈同时通电吸合动作。所以继电接触器控制系统采用的是并行工作方式。

图7-8继电接触器控制与PLC控制方式比较(a)继电接触器控制系统控制；

(b)PLC控制梯形图

可编程序控制器是一种工业控制计算机，其工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，也就是通过执行反映用户控制要求的用户程序来实现的。CPU以分时操作方式来处理各项任务，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按程序顺序依次完成相应各软电器的动作，成为时间的串行工作。由于运算速度较高，各软电器的动作几乎是同时完成的，但实际的I／O的响应是滞后的。在图7-8(b)中，方框表示PLC，方框中的梯形图表示PLC中装有的控制程序，将图7-8(a)、图7－8(b)图比较，知道它们的功能是相同的。PLC输入接口上接有按钮SB1、SB2和电源，输出接口上接有接触器KM1、KM2。当SB1没有被按下，SB2被按下时，PLC的继电器X400、X401接通，PLC内部继电器M100工作，并使PLC内的继电器Y430及Y431工作。但是，M100和Y430、Y431的接通工作不是同时的。以X401接通为计时起点，M100接通要晚3条指令执行的时间，而Y431接通则要晚7条指令执行的时间。

图

7-9PLC工作过程

所以，PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描工作的。执行用户程序时，需要各种现场信息，将这些现场信息接到PLC的输入端，如图7－8中的按钮SB1及SB2。PLC采集现场信息即采集输入信号有两种方式：采样输入方式和立即输入方式。

1)集中采样输入方式一般在扫描周期的开始或结束将所有输入信号(输入元件的通／断状态)采集并存放到输入映像寄存器中。执行用户程序所需输入状态均从输入映像寄存器中取用，而不直接到输入端或输入模块上去取用。

2)立即输入方式随程序的执行，需要哪一个输入信号就直接从输入端或输出端模块取出这个输入状态，如“立即输入指令”就是这种。此时输入映像寄存器的内容不变，到下一次集中采样输入时才变化。同样，PLC对外部的输出控制也有集中输出和立即输出两种方式。集中输出方式在执行用户程序时并不是得到一个输出结果就向外输出一个，而是把执行用户程序所得的所有输出结果，先后全部存放到输出映像寄存器中，执行完用户程序后所有输出结果一次性向输出端或输出模块输出，使输出部件动作。立即输出方式是执行用户程序时将该输入结果立即向输出端或输出模块输出，如“立即输出指令”就是这种，此时输出映像寄存器的内容也更新。

PLC工作的全过程可用图7-9所示的运行框图来表示。整个过程可分为三部分。第一部分是上电处理。机器上电后对PLC系统进行一次初始化，包括硬件初始化，I／O模块配置检查，

停电保持范围设定及其他初始化处理等。

第二部分是扫描过程。PLC上电处理完成后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN运行方式时，还要完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。

第三部分是出错处理。PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I／O、通信等是否正常或出错。如检查出异常，则CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描停止。顺序扫描的工作方式简单直观，便于程序设计，并为PLC的可靠运行提供了保障。当PLC扫描到的指令被执行后，其结果马上就可被后面将要扫描到的指令所利用，而且还通过CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，避免由于CPU的内部故障使程序执行进入死循环。

PLC运行正常时，扫描周期长短与CPU的运算速度、I／O点的情况、用户应用程序的长短及编程情况等均有关。通常用PLC执行1K指令所需时间来说明其扫描速度(一般为1～10ms／K字)。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几微秒到上百微秒不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。若用于高速系统要缩短扫描周期时，可从软、硬件两方面兼顾考虑。

2.可编程序控制器的工作过程当PLC处于正常运行时，它是按图7-9所示的运行框图进行工作的，也就是不断重复图中的扫描过程，不断循环扫描地工作下去。分析上述扫描过程，如果对远程I／O特殊模块和其他通信服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段了。下面就对这三个阶段进行详细的分析，并形象地用图7-10表示(此处I／O采用集中输入、集中输出方式)。

图

7-10PLC扫描工作过程

1）输入采样阶段

PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，

才重新写入输入端的新内容。

2）程序执行阶段根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右、先上后下的步序逐点扫描。若遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”上一阶段采入的对应输入端子的状态，从输入映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。

3）输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通／断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。从上述可编程序控制器的工作过程可知，PLC在一个扫描周期中，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后，输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行新的扫描，这就是所谓集中采样输入，也就是PLC在一个扫描周期内，集中对输入状态扫描。7.2.4PLC控制与继电器控制的区别

(1)元器件不同。继电器控制电路是由各种硬件继电器组成，而PLC梯形图中输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等软继电器是由软件来实现的。

(2)工作方式不同。继电器控制电路工作时，电路中硬件继电器都处于受控状态，凡符合条件吸合的硬件继电器都同时处于吸合状态，受各种约制条件不应吸合的硬件继电器都同时处于断开状态。PLC梯形图中软件继电器都处于周期性循环扫描工作状态，受同一条件制约的各个软继电器的动作顺序取决于程序扫描顺序。

(3)元件触点数量不同。硬件继电器的触点数量有限，一般只有4～8对，而PLC梯形图中软继电器的触点数量编程时可无限制使用，既可常开又可常闭。

(4)控制电路实施方式不同。继电器控制电路是通过各种硬件继电器之间接线来实施，控制功能固定，当要修改控制功能时必须重新接线。

PLC控制电路由软件编程来实施，

可以灵活变化和在线修改。

7.3S7－200系列可编程控制器

7.3.1S7-200系列PLC的组成

S7-200系列PLC具有极高的性价比，较强的功能使其无论在独立运动中，还是相连成网络皆能完成各种控制任务。S7-200系列PLC由基本单元、I／O扩展单元、功能单元和外部设备等组成。其基本单元的结构形式为整体式。S7-200系列PLC有CPU21X和CPU22X两代产品，其中CPU22X型PLC有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种基本型号。本节以CPU224型PLC为重点，分析小型PLC的组成。小型PLC系统由主机（主机箱）、I／O扩展单元、文本／图形显示器、编程器组成。CPU224主机的结构外形如图7-11所示。

图

7-11S7-200CPU结构

1.基本I／O

CPU224集成14个输入和10个输出共24个数字量I／O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I／O或35路模拟I／O点，13KB字节程序和数据存储空间。

CPU224主机有I0.0～I0.7、I1.0～I1.5共计14个输入点和Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.1共计10个输出点。CPU224输入电路采用了双向光电藕合器，24VDC极性可任意选择，系统设置1MB为I0.X字节输入端子的公共端，2MB为I1.X字节输入端子的公共端。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。CPU224外部电路原理如图7-12所示。

图

7-12CPU224外部电路图

2.基本I／O及扩展

CPU224PLC主机的输入点数为14点，输出点数为10点，可以扩展的模块数为7个。

3.高速反应性

CPU224PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0～I0.5），最快的响应速度为30kHz，用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号。另外,还有2个高速脉冲输出端（Q0.0、Q0.1），输出脉冲频率可达20kHz。

用于PTO（高速脉冲束）和PWM（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。

4.存储系统

S7-200CPU存储系统由RAM和EEPROM两种存储器构成，用以存储器用户程序、CPU组态（配置）、程序数据等。当执行程序下载操作时，用户程序、CPU组态（配置）、程序数据等由编程器送入RAM存储器区，并自动拷贝到EEPROM区永久保存。系统掉电时，自动将RAM中M存储器的内容保存到则EEPROM存储器。上电恢复时，用户程序及CPU组态（配置）自动存RAM中，如果V和M存储区内容丢失时，则EEPROM永久保存区的数据会被复制到RAM中去。执行PLC的上载操作时，RAM区用户程序、CPU组态（配置）上装PC机，RAM和EEPROM中数据块合并后上装PC机。

5.存储卡存储卡可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡、电池和时钟卡等模块。EEPROM存储模块用于用户程序的复制。电池模块用于长时间保存数据，使用CPU224内部存储电容数据存储时间达190小时，

而使用电池模块存储时间可达200天。

7.3.2S7-200系列PLC的内部元件

1）数据存储器的分配

S7-200按元器件的种类将数据存储器分成若干个存储区域，每个区域的存储单元按字节编址，每个字节由8位组成,可以对存储单元进行位操作，每一位都可以看成是有0、1状态的逻辑器件。

2）数值表示方法（1）数值类型及范围。S7-200系列在存储单元所存放的数据类型有布尔型（BOOL）、整数型（INT）和实数型（REAL）三种。表7-1给出了不同长度数值所能表示的整数范围。

表7-1数据长度大小范围及相关整数范围

（2）常数。在S7-200的许多指令中使用常数，其长度可以是字节、字或双字。CPU以二进制数方式存储常数，可以采用十进制，

十六进制，

ASCII码成浮点数形式书写常数。

3）S7-200寻址方式

S7-200将信息存于不同的存储单元，每个单元有一个惟一的地址，系统允许用户以字节、字、双字为单位存、取信息。提供参与操作的数据地址的方法称为寻址方式。S7-200数据寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类。立即数寻址的数据在指令中以常数形式出现，直接寻址和间接寻址方式有位、字节、字和双字四种寻址格式，下面对直接寻址和间接寻址方式加以说明。

（1）直接寻址方式。直接寻址方式是指在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接查找数据。数据直接寻址是指，在指令中明确指出了存取数据的存储器地址，允许用户程序直接存取信息。

数据直接地址表示方法如图7-13所示。

图7-13数据直接地址表示方法

位寻址举例如图7-14所示，图中I7.4表示数据地址为输入映像寄存器的第7字节第4位的位地址。

可以根据I7.4地址对该位进行读／写操作。

图

7-14位寻址

可以进行位操作的元器件有：输入映像寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、内部标志位（M）、特殊标志位（SM）、局部变量存储器（L）、变量存储器（V)和状态元件（S）等。字节、字、双字操作：直接访问字节（8位）、字（16位）、双字（32位）数据时，必须指明数据存储区域、数据长度及起始地址。当数据长度为字或双字时，最高有效字节为起始地址字节。对变量存储器V的数据操作如图

7-15所示。

图

7-15对变量存储器V的数据操作

可按字节B（Byte）操作的元器件有：I、Q、M、SM、S、V、L、AC（只用低8位）、常数。可按字W（Word）操作的元器件有：I、Q、M、SM、S、T、C、L、AC（只用低16位）、常数。可按双字D（DoubleWord）操作的元器件有：I、Q、M、SM、S、V、L、AC（32位全用）、HC、常数。

（2）间接寻址方式。间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据。使用前，首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中，然后根据此地址存取数据。S7－200CPU中允许使用指针进行间接寻址的元器件有I、Q、V、M、S、T、C。建立内存地址的指针为双字长度（32位），故可以使用V、L、AC作为地址指针。必须采用双字传送指令（MOVD）将内存的某个地址移入到指针当中，以生成地址指针。指令中的操作数（内存地址）必须使用“&”符号表示内存某一位置的地址（32位）。例如,MOV&VB200，AC1表示将VB200地址值送至AC1。

VB200是直接地址编号，&为地址符号，将本指令中&VB200改为&VW200或VD200，指令功能不变。间接寻址（用指针存取数据）：在使用指针存取数据的指令中，操作数前加有“*”时表示该操作数为地址指针。例如，MOVW*AC1，AC0表示将AC1作为内存地址指针，W规定了传送数据长度，本指令把以AC1中内容为起始地址的内存单元的16位数据送到累加器AC0中，操作过程如图7-16所示。图

7-16使用指针间接寻址

2.S7-200系列PLC内部元器件

1）I／O寄存器

I／O映像寄存器都是以字节为单位的寄存器，可以按位操作，它们的每一位对应一个数字量I／O接点。（1）输入映像寄存器I（输入继电器）的工作原理。图7-17为输入映像寄存器（输入继电器）的示意图，输入继电器线圈只能由外部信号驱动，不能用程序指令驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用。外部信号传感器（如按钮、行程开关、

现场设备、

热电偶等）用来检测外部信号的变化。

它们与PLC或输入模块的输入相连。

图

7-17输入映像寄存器电路示意图

（2）输出映像寄存器Q（输出继电器）的工作原理。图7-18为输出映像继存器（输出继电器）等效电路图，输出继电器是用来将PLC的输出信号传递给负载，

只能用程序指令驱动。

图

7-18输出映像寄存器等效电路示意图

程序控制能量流从输出继电器Q0.0线圈左端流入时，Q0.0线圈通电（存储器位置1），带动输出触电动作，使负载工作。负载又称执行器（如接触器，电磁阀，LED显示器等），连接到PLC输出模块的输出接线端子，由PLC控制执行的启动和关闭。

I／O映像寄存器可以按位、字节、字或双字等方式编址。例如，I0.1、Q0.1（位寻址）、

IBI、

QB5（字节寻址）。

S7-200CPU输入映像寄存器区域有I0～I15等16个字节存储单元，能存储128点信息。CPU224主机有I0.0～I0.7、1.0～I1.5共14个数字量输入接点，其余输出映像寄存器可用于扩展或其他。

S7-200CPU输出映像寄存器区域共有Q0～Q15等16个字节存储单元，能存储128点信息。CPU224主机有Q0.0～Q0.7、Q1.0、Q1.1共10个数字量输出端点，其余输出映像寄存器可用于扩展或其他。

2）变量存储器V变量存储器V用于存储运算的中间结果，也可以用来保存工序或任务相关的其他数据，如模拟量控制，数据运算、设置参数等。变量存储器可按位使用，也可按字节、字或双字使用。变量存储器有较大的存储空间，

如CPU224有VB0.0～VB5119.7的5KB存储容量。

3）内部标志位（M）存储区内部标志位（M）可以按位使用，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他控制信息。也可以按字节、字或双字来存取存储区的数据，编址范围M0.0～M31.7。

4）顺序控制继电器（S）存储区顺序控制继电器S又称为状态元件，用来组织机器操作或进入等效程序段工步，以实现顺序控制和步进控制。

可以按位、

字节、

字或双字来存取S位，

编址范围S0.0～S31.7。

5）特殊标志位（SM）存储器

SM存储器提供了CPU与用户程序之间信息传递的方法，用户可以使用这些特殊的标志位提供的信息，SM控制S7-200CPU的一些特殊功能。特殊标志位可以分为只读区和读／写区两大部分。CPU224的SM编址范围为SM0.0～SM179.7共180个字节，其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型的区域。例如，特殊存储器只读字节SMB0为状态位，在每次扫描循环结尾由S7-200CPU更新，用户可使用这些位的信息启动程序内的功能，编制用户程序。SMB0字节特殊标志位定义如下：

SM0.0：RUN监控，PLC在运行状态，该位始终为1。

SM0.1：首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，输入一个高电平的扫描周期，用于程序的初始化。

SM0.2:当RAM中数据丢失时，输出一个高电平扫描周期，用于出错处理。

SM0.3:PLC上电进入RUN方式，ON一个扫描周期，可用在启动操作之前给设备提供一个预热时间。

SM0.4:分脉冲，该位输出一个占空比为50%的分时钟脉冲,可用作时间基准或简易延时。

SM0.5:秒脉冲，该位输出一个占空比为50%的秒时钟脉冲,可用作时间基准或简易延时。

SM0.6:扫描时钟，一个扫描周期为ON（高电平），另一个为OFF（低电平），循环交替。

SM0.7:工作方式开关位置指示，0为TERM位置，1为RUN位置。为1时，使自由端口通信方式有效。

指令状态位SMB1提供不同指令的错误指示，例如表及数学操作，部分位的操作如下:

SM1.0:零标志，运算结果为零时，该位为1。

SM1.1:溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位为1。

SM1.2：负数标志，数学运算结果为负时，该位为1。特殊标志位SM的详细定义及功能可参看其使用手册。

6）局部存储器（L）局部存储器（L）和变量存储器（V）很相似，主要区别在于局部存储器（L）是局部有效的，变量存储器（V）则是全局有效的。全局有效是指同一个存储器可以被任何程序（如主程序、中断程序或子程序）存取，局部有效是指存储区和特定的程序相关联。

S7-200有64个字节的局部存储器，编址范围为LB0.0～LB63.7。其中60个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数，最后4个字节为系统保留字节。S7-200系列PLC根据需要分配局部存储器。当主程序执行时，64个字节的局部存储器分配给主程序,当中断或调用子程序时，局部存储器重新分配给相应程序。局部存储器在分配时PLC不进行初始化，初始值是任意的。

7）定时器（T）

PLC中定时器相当于时间继电器，用于延时控制。S7-200CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设备。定时器的主要参数有定时器预置值、当前计时值和状态位。时间预置值为16位符号整数，有程序指令给定；16位的当前值寄存器用以存放当前计时值（16位符号整数），定时器输入条件满足时，当前值从零开始增加，每隔1个时间基准增加1。时间基准又称定时精度，S7-200共有3个时基等级（1ms、10ms、100ms）。定时器按地址编号的不同，分属各个时基等级；每个定时器除有预置值和当前值外，还有1位状态位。定时器的当前值增加到大于等于预置值后，状态位为1，梯形图中代表状态位读操作的常开触点闭合。

8）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（预置值）在程序中赋予，有1个16位当前值寄存器和1位状态位。当前值用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1。

S7-200CPU提供三种类型的计数器：增计数器、减计数器和增／减计数。计数器用符号C和地址编号表示。

9）模拟量I／O映像寄存器（AI／AQ）

S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、电压）等转化成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域，可以用区域标志符（AI），数据长度（W）及字节的起始地址来存取这些值。因为模拟量为1个字长,起始地址定义为偶数字节地址，如AIW1，

AIW2，…,AIW62，

共有32个模拟量输入点。

模拟量输入值为只读数据。

S7-200模拟量输出电路将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输出,可以用标识符（AQ）、数据长度（W）及起始字节地址来设置。因为模拟量输出数据长度为16位，起始地址也采用偶数字节地址，如AQW0，AQW2，…,AQW62，

共有32个模拟量输出点。

用户程序只能输出映像寄存器区域置数，

而不能读取。

10）累加器（AC）累加器是用来暂存数据的寄存器，可以与子程序之间传递参数，以及存储计算结果的中间值。S7-200CPU中提供了4个32位累加器AC0～AC3。累加器支持以字节（B）、字（W）或双字（D）为单位的存取。按字节或字为单位存取时，累加器只使用低8位或低16位，数据存储长度由所用的指令决定。

11）高速计数器（HC）

CPU224PLC提供了6个高速计数器（每个计数器最高频率为30kHz）用来累计比CPU扫描速率更快的事件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数，且为只读值。高速计数器的地址由符号HC和编号组成，

如HC0、

HC1、

…、

HC5。

3.S7-200系列PLC有效编程范围

可编程控制器的硬件结构是软件结构的基础，S7-200系列PLC各编程元器件及操作数的有效编程范围见附录B中的表B-1和表B-2所示。

7.3.3S7-200系列PLC的基本指令

1.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和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是：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等。基本位操作指令格式如表7-2所示。

表7-2基本位操作指令格式梯形图的触点符号代表CPU对存储器的读操作。CPU运行扫描到触点符号时，到触点位地址指定的存储器位访问，该位数据（状态）为1时，触点为动态（常开触点闭合、常闭触点断开）；数据（状态）为0时，触点为常态（常开触点断开、常闭触点闭合）。梯形图的线圈符号代表CPU对存储器的写操作。线圈左侧触点组成逻辑运算关系，逻辑运算结果为1时，能量流可以到达线圈，使线圈通电，CPU将线圈位地址指定的存储器位置1，逻辑运算结果为0时，线圈不通电，存储器位置0（复位）。梯形图利用线圈通、断电描述存储器位的置位、复位操作。综上所述，得出以下两个结论：梯形图的触点代表CPU对存储器的读操作，由于计算机系统读操作的次数不受限制，因此用户程序中，常开、常闭触点使用的次数不受限制。梯形图的线圈符号代表CPU对存储器的写操作，由于PLC采用自上而下的扫描方式工作，在用户程序中，每个线圈只能使用一次，使用次数（存储器写入次数）多于一次时，其状态以最后一次为准。语句表的基本逻辑指令由指令助记符和操作数两部分组成，操作数由可以进行位操作的寄存器元件及地址组成，如LDI0.0。常用指令助计符的定义如下所述：（1）LD（Load）：装载指令，对应梯形图从左侧母线开始，连接常开触点。（2）LDN（LoadNot）：装载指令，对应梯形图从左侧母线开始，连接常闭触点。（3）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。图7-19位操作指令程序应用梯形图分析：网络段1：当输入点I0.0有效（I0.0=1态）、输入端I0.1无效（I0.1=0态）时，线圈M0.0通电（内部标志位M0.0置1），其常开触点闭合自锁，即使I0.0复位无效（I0.0=0态），M0.0线圈仍然维持导电。M0.0线圈断电的条件是常闭触点I0.1打开（I0.1=0），M0.0自锁回路打开，线圈断电。网络段2：当输入点I0.2或I0.3有效、I0.4无效时，满足网络段2的逻辑关系，输出线圈Q0.1通电（Q0.1置1）。

2）STL指令对较复杂梯形图的描述方法在较复杂梯形图的逻辑电路图中，梯形图无特殊指令，绘制非常简单，但触点的串、并联关系不能全部用简单的与、或、非逻辑关系描述，语句表指令系统中设计了电路块的“与”操作和电路块的“或”操作指令，以及栈操作指令。下面对这类指令加以说明。（1）块的“与”操作指令ALD。用于两个或两个以上的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。

ALD指令的使用操作示例如图7-20所示。图7-20ALD指令的使用操作示例块的“与”操作是将梯形图中以LD起始的电路块与以LD起始的电路串联起来。（2）块的“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指令的使用操作示例如图7-21所示。块的“或”操作就是将梯形图中以LD起始的电路块和另外以LD起始的电路块并联起来。图7-21OLD指令的使用操作示例（3）栈操作指令。

LPS：（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）。

S7-200采用模拟栈结构，用来存放逻辑运算结果以及保存断点地址，所以其操作又称为逻辑栈操作。在此，仅讨论断点保护功能的栈操作概念。堆栈操作时将断点的地址压入栈区，栈区内容自动下移（栈底内容丢失）。读栈操作时将存储器栈区顶部的内容读入程序的地址指针寄存器，栈区内容保持不变。弹栈操作时，栈的内容依次按照后进先出的原则弹出，将栈顶内容弹入程序的地址指针寄存器，栈的内容依次上移。逻辑堆栈指令（LPS）可以嵌套使用，最多为9层。为保证程序地址指针不发生错误，堆栈和弹栈指令必须成对使用，最后一次读栈操作应使用弹栈指令。栈操作指令应用程序段如图7-22所示。图7-22栈操作指令应用程序段2.取反和空操作指令取反和空操作指令格式如表7-3所示。表7-3取反和空操作指令格式

(1)取反指令（NOT）。指对存储器位的取非操作，用来改变能量流的状态。梯形图指令用触点形式表示，触点左侧为1时，右侧为0，能量流不能到达右侧，输出无效。反之触点左侧为0时，右侧为1，能量流可以通过触点向右传递。

(2)空操作指令（NOP）。起增加程序容量的作用。使能输入有效时，执行空操作指令，将稍微延长扫描周期长度，不影响用户程序的执行，不会使能流输出断开。操作数N为执行空操作指令的次数，N在0～255之间。

(3)AENO(AndENO)指令。梯形图的指令盒指令右侧的输出连线为使能输出端ENO，用于指令盒或输出线圈的串联（与逻辑），不串联元件时，作为指令行的结束。

AENO指令的作用是和前面的指令盒输出端ENO相与,AENO指令只能在语句表中使用。

STL指令格式：AENO（无操作数）。取反指令和空操作指令应用举例如图7-23所示。图7-23取反指令和空操作指令应用LDNI0.ONOT//条件满足时

NOP20//空操作20次

3.置位／复位指令普通线圈获得能量流时线圈通电（存储器位置1），能量流不能到达时，线圈断电（存储器位置0）。梯形图利用线圈通、断电描述存储器位的置位、复位。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。置位线圈受到脉冲前沿触发时，线圈通电锁存（存储器位置1），复位线圈受到脉冲前沿触发时，线圈断电锁存（存储器位置0），下次置位、复位操作信号到来前，线圈状态保持不变（自锁功能）。为了增强指令的功能，置位／复位指令将置位和复位的位数扩展为N位。指令格式如表7-4所示。表7-4置位／复位指令格式执行置位（置1）／复位（置0）指令时，从操作数的直接位地址（Bit）或输出状态表（OUT）指定的地址参数开始的N个点（最多255个）都被置位／复位。当置位、复位输入同时有效时，复位优先。置位／复位指令的应用程序段如图7-24所示。图7-24置位／复位指令应用程序段

4.边沿触发指令（脉冲生成）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出发（上升沿）和负跳变出发（下降沿）两大类。正跳变触发指输入脉冲的上升沿，使触点ON一个扫描周期。负跳变出发指输入脉冲的下降沿，使触点ON一个扫描周期。边沿触发指令格式如表7-5所示。表7-5边沿触发（脉冲形成）指令格式图7-25边沿触发程序指令示例

I0.0的上跳沿：触点（EU）产生一个扫描周期的时钟脉冲，M0.0线圈通电一个扫描周期，M0.0常开触点闭合(一个扫描周期)，使输出线圈Q0.0置位有效（输出线圈Q0.0=1），并保持。

I0.0的下跳沿：触点（EU）产生一个扫描周期的时钟脉冲，驱动输出线圈M0.1通电一个扫描周期，M0.1常开触点闭合（一个扫描周期），使输出线圈Q0.0复位有效（输出线圈Q0.0=0），并保持时序分析如图7-26所示。图7-26边沿触发时序图

5.定时器

S7-200系列PLC的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制，可以按照工作方式和时间基准（时基）分类，时间基准又称为定时精度和分辨率。

1)工作方式按照工作方式定时器可分为通电延时型（TON）、有记忆的通电延时型（保持型）（TONR）和断电延时型（TOF）三种类型。

2)时基基准按照时基基准，定时器可分为1ms、10ms、100ms三种类型，不同的时基标准、定时精度、定时范围和定时器的刷新方式也不同。定时器的工作原理是定时器使能输入有效后，当前值寄存器对PLC内部的时基脉冲增1计数，当计数值大于或等于定时器的预置值后，状态位置1。从定时器输入有效，到状态位输出有效经过的时间为定时时间。定时时间T=时基×预置值，若时基越大，则精度越差。定时器使能输入有效后，当前寄存器对时基脉冲递增计数。定时器的刷新方式：

1ms定时器每隔1ms定时器刷新一次，定时器刷新与扫描周期和程序处理无关。10ms定时器，在每个扫描周期开始时刷新。每个扫描周期之内，当前值不变。

100ms定时器是定时器指令执行时被刷新，下一条执行的指令即可使用刷新后的结果，非常符合正常思维，使用方便可靠。但应当注意，如果该定时器的指令不是每个周期都执行（比如条件跳转时）的，则定时器就不能及时刷新，可能会导致出错。

CPU22X系列PLC的256个定时器分属TON（TOF）和TONR工作方式，以及三种时基标准，TOF与TON共享同一组定时器，不能重复使用。定时器工作方式及类型如表7-6所示。表7-6定时器工作方式及类型

3)定时器指令格式定时器指令格式如表7-7所示。其中,IN是使能输入端：编程范围为T0～T255；PT是预置输入端，最大预置值为32767；PT类型为INT型。表7-7定时器指令格式

4)使用方法（1）通电延时型（TON）。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，大于或等于预置值（PT）时，定时器输出状态位置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0，输出状态位置0）。通电延时型定时器应用程序如图7-27所示。图7-27通电延时型定时器应用程序段（2）有记忆通电延时型（TONR）。使能端（IN）输入有效时（接通），定时器开始对时间基准递增计数，当前值大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置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0，输出状态位置0。有记忆通电延时型定时器应用程序段如图7-28所示。图7-28有记忆通电延时型定时器应用程序段

(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。断电延时型定时器应用程序段如图7-29所示。图7-29断电延时型定时器应用程序段该程序在I0.0接通时，T37的当前值立即置0，常开触点T37立即接通。I0.0断开时，常开触点T37并不立即断开，当前值从0开始计数，该计数器为100ms定时精度，计数30次对应的定时时间为3s，计满后常开触点T37才断开，且计数值保持。

6.计数器

S7-200系列PLC有增计数（CTU）、减计数（CTD）、增／减计数（CTUD）等三类计数指令。计数器的使用方法和基本结构与定时器基本相同，主要由预置值寄存器、当前值寄存器、状态位等组成。

1)指令格式计数器的梯形图指令符号为指令盒形式，指令格式如表7-8所示。表7-8计数器指令格式

2）使用方法（1）增计数指令（CTU）。增计数指令在CU端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增1计数。当前值大于或等于预置值（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），当前计数值清0。（2）增／减计数指令（CTUD）。增／减计数器有两个脉冲输入端，其中CU端用于递增计数，CD端用于递减计数。执行增／减计数指令时，当前值大于或等于预置值（PV）时，计数状态位置1，否则置0。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0。达到当前值最大值32767后，下一个CU输入上升沿将使计数值变为最小值（-32678）。同样达到最小值（-32768）后，下一个CD输入上升沿将使计数值变为最大值（32678）。增／减计数指令应用程序如图7-30所示。图7-30增／减计数指令应用程序该指令的功能是对I4.0输入信号的上升沿作加1计数,对I3.0信号的上升沿作减1计数。只要计数值大于或等于4，计数器触头C48就置1，否则置0。当复位输入I2.1有效时，C48复位且当前值清零。C48输出状态的通断可通过Q0.0观察。（3）减计数指令（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，计数器状态位置置1，停止计数。减计数器指令应用程序如图7-31所示。图7-31减计数指令应用程序段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）。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。7.3.4S7-200系列PLC的程序控制指令

1.暂停、结束、看门狗复位指令暂停、结束、看门狗复位指令格式见表7-9。表7-9暂停、结束、看门狗复位指令

1）暂停指令（STOP）

STOP指令在使能输入有效时，立即终止程序的执行，CPU工作方式由RUN切换到STOP方式。如在中断程序中执行STOP指令，则该中断立即终止，并且忽略所有挂起的中断，继续扫描程序的剩余部分。在本次扫描的最后，将CPU由RUN切换到STOP。

2）结束指令（END／MEND）梯形图结束指令直接连在左侧电源的母线时，为无条件结束指令（MEND）；不连在左侧的母线时，为条件结束指令（END）。条件结束指令只在其使能输入有效时，终止用户程序的执行返回主程序的第一条指令指行（循环扫描工作方式）。无条件结束指令无使能输入，直接连在左侧的母线，该指令在运行中立即终止主程序的执行，返回主程序的第一条指令。结束指令只能在主程序使用,不能用于子程序和中断服务程序。

STEPMicro／WIN32V3.1SP1编程软在主程序的结尾会自动生成无条件结束（MEND）指令，用户不得输入无条件结束指令，否则编译出错。

3）看门狗复位指令（WDR）看门狗定时器指令的功能是在其使能输入有效时，重新触发看门狗定时器WDR，增加程序的本次扫描时间,一般在程序扫描周期超过300ms时使用。若WDR的使能输入无效，则看门狗定时器时间到时，程序必须终止当前指令，不能增加本次扫描时间，并返回到第一条指令重新启动WDR执行新的扫描周期。使用WDR指令时，要防止过度延迟扫描完成时间，因为在终止本次扫描之前，许多操作过程不能执行，如通讯（自由端口方式除外）、I／O更新（立即I／O除外）、强制更新、SM更新（SM0，SM5～SM29不能被更新）、运行时间诊断、中断程序中的STOP指令等。另外，如扫描时间超过25s，则10ms和100ms定时器将不能正确计时。暂停、条件结束、看门狗复位指令应用举例如图7-32所示。图7-32暂停、条件结束、看门狗复位指令应用举例

2.顺序控制指令梯形图程序的设计思想也和其他高级语言的一样，应该首先用程序流程图来描述程序的设计思想，然后再用指令编写出符号程序设计思想的程序。梯形图程序常用的一种程序流程图叫程序的功能流图，使用功能流图可以描述程序的顺序执行、循环、条件分支、程序的合并等功能流程概念。在功能流图中，程序的执行分成各个程序步骤，每一步有进入条件、程序处理、转换条件和程序结束等四个部分组成。功能流图中常用顺序控制继电器位S0.0～S31.7代表程序的状态步，顺序控制指令可以将功能流图转换成梯形图程序。顺序控制用三条指令描述程序的顺序控制步进状态，指令格式如表7-10所示。表7-10顺序控制指令格式

(1）顺序步开始指令（LSCR）。顺序控制继电器位Sx.y=1时，该程序步执行。（2）顺序步结束指令（SCRE）。SCRE为顺序步结束指令，顺序步的处理程序在LSCR和SCRE之间。