《电气控制与PLC》课件-第4章PLC结构与工作原理

第四章PLC结构与工作原理第４章PLC结构与工作原理

可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。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制器的标准输入信号，然后送到PLC的输入端点。运算控制部分（CPU）：由可编程控制器内部CPU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。输出部分：由PLC输出接口及外围现场设备构成。CPU的运算结果通过PLC的输出电路，提供给被控制装置。4.1PLC的基本结构4.1.1硬件组成可编程控制器主机的硬件电路：由CPU，存储器，基本I/O接口电路，外设接口，电源等五大部分组成。4.1.2PLC的软件组成1.继电器逻辑输入继电器（X）：把现场信号输入PLC，同时提供无限多个常开、常闭触点供用户编程使用。在程序中只有触点没有线圈，信号由外部信号驱动。编号采用八进制，分别为I0.0—I0.7，I1.0—I1.7等。输出继电器（Y）：具备一对物理接点，可以串接在负载回路中，对应物理元件有继电器、晶闸管和晶体管。外部信号不能直接驱动，只能在程序中用指令驱动。编号采用八进制，分别为Q0.0—Q0.7，Q1.0—Q1.7等。内部继电器（M）：与外界没有直接联系，仅作运算的中间结果使用。有时也称为辅助继电器或中间继电器。和输出继电器一样，只能由程序驱动。每个辅助继电器有无限多对常开、常闭触点，供编程使用。地址号按八进制分配，通用型辅助继电器有M0.0-M0.7点，M1.0-M1.7等。特殊标志继电器（SM）：特殊标志继电器用“SM”表示，特殊标志继电器区根据功能和性质不同具有位、字节、字和双字操作方式。其中SMB0、SMB1为系统状态字，只能读取其中的状态数据，不能改写，可以位寻址。2.定时器逻辑定时器一般包括：定时条件：控制定时器操作。定时语句：指定所使用的定时器，给出定时设定值。定时器的当前值：记录定时时间。定时继电器：定时器达到设定的值时为“1“（0N）状态，未开始定时或定时未达到设定值时为“0”（0FF）状态。3.计数器逻辑PLC为用户提供了若干计数器，它们是由软件来实现的，一般采用递减计数，一个计数器有以下几个内容：计数器的复位信号R；计数器的计数信号（CP单位脉冲）；计数器设定值的记忆单元计数器当前计数值单元；计数继电器，计数器计数达到设定值时为0N，复位或未到计数设定值时为0FF。PLC除能进行位运算外，还能进行字运算。PLC为用户提供了若干个数据寄存器，以存储有效数据。

4.2可编程控制器的工作原理

可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。

PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。4.2.1PLC等效电路1.输入部分2输出电路3.内部控制电路4.2.2工作方式PLC则是采用循环扫描的工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。1）输入刷新阶段2）程序执行阶段3）输出刷新阶段4.3PLC的编程语言根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3），PLC有五种标准编程语言：梯形图语言（LD）指令表语言（IL）功能模块语言（FBD）顺序功能流程图语言（SFC）结构文化本语言（ST）1、梯形图语言（LAD－LAdder

Diagram）它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。2、语句表（STL－STatement

List）LDI0.0;ORQ0.0ANI0.1;ANI0.2=Q0.0LDQ0.0;=Q0.1;LDNQ0.0=Q0.23、功能模块图语言（FBD－Function

Block

Diagram）特点：功能模块图程序设计语言的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直观性强，对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少4、顺序功能流程图语言（SFC－Seauential

Fuction

Chart）满足顺序逻辑控制而设计的编程语言特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。图4-10是一个简单的功能流程编程语言的示意图。习题与思考1、PLC的基本结构2、PLC的工作原理3、PLC的编程语言第5章PLC基本指令系统5.1S7-200数据存储与寻址方式一、I/O

点数扩展和编址

S7-200

CPU22X

系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。编址方法是同样类型输入或输出点的模块在链中按所处的位置而递增A.

同类型输入或输出的模块按顺序进行编址。

B.

数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的过程映象寄存器空间。如果模块没有给保留字节中每一位提供相应的物理点，那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。对于输入模块，这些保留字节中未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。

C.

模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。1.输入／输出映像寄存器：S7-200PLC编址范围（I0.0~I15.7）八进制的输出映像寄存器：S7-200PLC编址范围（Q0.0~Q15.7）输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将PLC的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。PLC的每一个I/O点都是一个确定的物理点。

CPU224主机有I0.0～I0.7，I1.0～I1.5共14个数字量输入端点，Q0.0～Q0.7、Q1.0、Q1.1共10个数字量输出端点。Q0.0L负载电源5.1.2S7-200

PLC的寻址及内部数据存储区

CPU将信息存储在不同的存储单元，每个单元都有惟一的地址。S7-200CPU使用数据地址访问所有的数据，称为寻址。输入／输出点、中间运算数据等各种数据类型具有各自的地址定义，大部分指令都需要指定数据地址。1.数据长度

寻址时，可以使用不同的数据长度。不同的数据长度表示的数值范围不同。在存储单元所存放的数据类型有布尔型(

BOOL)、整数型(

INT

)、实数型和字符串型四种

A.实数的格式实数（浮点数）由32位单精度数表示，其格式按照ANSI/IEEE754-1985标准中所描述的形式。实数按照双字长度来存取。对于S7-200来说，浮点数精确到小数点后第六位。因而当使用一个浮点数常数时，最多可以指定到小数点后第六位。B.实数运算的精度在计算中涉及到非常大和非常小的数，则有可能导致计算结果不精确。C.字符串的格式D.布尔型数据（0或1）E.S7-200CPU不支持数据类型检测2.常数在S7-200的许多指令中，都可以使用常数值。常数可以是字节、字或者双字。S7-200以二进制数的形式存储常数，可以分别表示十进制数、十六进制数、ASCII码或者实数（浮点数）。3.用户数据的类型：位（Bit）—占存储器中的1位，对应于一个“继电器”状态：“0”或“1”；字节B（Byte）—占存储器中的8位。字W（Word）—双字节数据，占存储器中的16位，（BCD码形式存放）；双字DW（DoubleWord）—四字节数据，占存储器中的32位（BCD码形式存放）5.1.3存储器的直接寻址1.输入映像寄存器（I）寻址在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。可以按位、字节、字或双字来存取输入映像寄存器。格式：位：I[字节地址].[位地址]；如I3.4，字节、字、双字：I[长度][起始字节地址]，如IB4,IW5,ID102.输出映像寄存器（Q）寻址格式：位：Q[字节地址].[位地址]，如Q1.1字节，字，双字：Q[长度][起始字节地址]，如QB5，QW4，QD103.变量存储器（V）区寻址用于存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以使用V存储器来保存与工序或任务相关的其他数据。可以按位、字节、字、双字来存取V存储器。格式：位：V[字节地址].[位地址]，如V10.2字节，字，双字：V[长度][起始字节地址]，如VB5，VW100，VD154.位存储器（M）区寻址可以使用内部存储器标志位（M）作为控制寄存器存取中间操作状态或其他控制信息。尽管名为“位存储器区”，表示按位存储，但不仅可以按位，也可以按字节、字或双字来存取位存储器区。格式：位：M[字节地址].[位地址]，如M26.7字节，字，双字：M[长度][起始字节地址]，如MB6，MW16，MD205.顺序控制继电器（S）存储器区寻址顺序控制继电器位（S）用于组织机器操作或进入等效程序段的步控制。顺序控制继电器（SCR）提供控制程序的逻辑分段，可以按位、字或双字来存取S位。格式：位：S[字节地址].[位地址]，如S3.1字节，字，双字：S[长度][起始字节地址]，如SB4，SW24，SD206.特殊存储器（SM）标志位SM位提供了CPU和用户程序之间传递信息的方法。可以使用这些为选择和控制S7-200CPU的一些特殊功能，例如：第一次扫描的ON位、以固定速度触发位、数学运算或操作指令标志位。尽管SM区基于位存取，但也可以按位、字或双字来存取。格式：位：SM[字节地址].[位地址]，如SM0.1字节、字、双字：SM[长度][起始字节地址]，如SMB8,SMW4,SMD1207.局部存储器（L）区寻址S7-200PLC有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。如果用语句表编程，可以寻址所有的64个字节，如果用梯形图或功能块图编程，STEP7-Micro/WIN32保留这些局部存储器的最后四个字节,因此不要使用局部存储器的最后4个字节。可以按位、字节、字或双字访问局部存储器。可以把局部存储器作为间接寻址的指针，但不能作为间接寻址的存储器区。格式：位L[字节地址].[位地址]L1.1字节，字，双字L[长度][起始字节地址]LB5,LW4,LD108.定时器（T）存储器区寻址S7-200CPU中，定时器是累计时间增量的设备。S7-200定时器精度（时基增量）有1ms，10ms，100ms三种。有两个相关的变量：（1）当前值。是一个16位符号整数，存取定时器所累计的时间。（2）定时器位。当定时器当前值大于预设值时，该位置为“1”。可以使用定时器地址（T+定时器号）来存取这些变量：对定时器位或当前值的存取依赖于所有的指令：带位操作数的指令存取计数器位，而带字操作数的指令存取当前值。9．计数器（C）存储器区寻址S7-200CPU中，计数器是累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。与计数器相关的变量有两个：（1）当前值。16位符号整数，存储累计脉冲数；（2）计数器位。当计数器的当前值大于或等于预设值时，此位置为“1”。可以使用计数器地址（C+计数器号）来存取这些变量。对计数器位或当前值的存取依赖于所有的指令：带位操作数的指令存取计数器位，而带字操作数的指令存取当前值。10.模拟量输入（AI）寻址S7-200将实际系统中的模拟量输入值（如温度或电压）转换成1个字长（16位）的数字量。可以用区域标识符（AI））、及数据长度（W）及字节的起始地址来存取这些值。由于模拟输入量位1个字长，且从偶数位字节（如0，2或4）开始，所以必须用偶数字节地址（如AIW0，AIW2，AIW4）来存取这些值，模拟量输入值为只读数据。格式：AIW[起始字节地址]AIW811.模拟量输出（AQ）寻址S7-200将1个字长（16位）的数字值按比例转换成电压或电流。可以用区域标识符（AQ）、数据长度（W）、及起始字节地址来置为这些值。如图3-6所示，由于模拟输出量为1个字长，且从偶数位字节（0，2或4）开始，所以必须用偶数字节地址（AQW0，AQW2，AQW4）来设置这些值，用户程序无法读取模拟量输出值。格式：AQW[起始字节地址]AQW1012.累加器（AC）寻址同存储器相仿，累加器也是可以存取数据的读/写设备。CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。可以按字节、字或双字来存取累加器中的数值。按字节、字来存取累加器只能使用存于存储器中数据的低8位或低16位，按双字来存取累加器可以使用全部32位，存取数据的长度由所用指令决定。13.高速计数器（HC）寻址高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。高速计数器有32位符号整数累计值（或当前值）。若要存取高速计数器中的值，则必须给出高速计数器的地址，即存储器类型（HC）及计数器号（如HC0）。高速计数器的当前值为只读值，可作为双字（32位）来寻址。格式：HC[高速计数器号]，如HC114.使用常数及格式S7-200指令中经常使用常数。常数值可以是字节、字或双字。CPU以二进制方式存储所有常数，也可以用十进制、十六进制、ASCⅡ码或浮点数形式来表示。十进制格式[十进制数值]例：123十六进制格式16#[十六进制数值]16#12AFASCⅡ码格式‘[ASCⅡ码文本]’‘GOOD!’实数或浮点数格式1.0或1.0E+0二进制格式2#[二进制数值]2#1010_010_1010_01015.1.4CPU存储器的间接寻址间接寻址使用指针来存取存储器中的数据。S7-200CPU允许使用指针对下述存储器区域进行间接寻址：I、Q、V、M、S、T（仅当前值）以及C（仅当前值），但不允许对独立的位（BIT）值或模拟量进行间接寻址。1）.建立指针为了对存储器的某一地址进行间接寻址，需要先为该地址建立指针。指针为双字值，是一个存储器的地址，而且只能使用变量存储区（V）、局部存储区（L）或累加器（AC1、AC2、AC3）作为指针。为了生成指针，必须使用双字传送指令（MOVD），将存储器某个位置的地址移入另一存储器或累加器作为指针。指令的输入操作数必须使用“&”符号表示某一位值的地址，而不是它的值。把从指针处取出的数值传送到指令输出操作数标识的位置。[例]MOVD&VB100，VD204MOVD&MB4，AC22）.使用指针来存取数据在操作数前面加“*”号来表示该操作数为一个指针。如图，AC1表示AC1为MOVW指令确定的一个字长的指针。在这个例子中，存于VB200和VB201中的值被移至累加器AC0。3）.修改指针可以改变一个指针的值。由于指针为32位的值，所以使用双字指令来修改指针值。简单的数学运算指令，如加法或自增指令，可用于修改指针值。请注意要调整存取的数据的长度：①当存取字节时，指针值最少加1；②当存取一个字、定时器或计数器的当前值时，指针值最少加2；③当存取双字时，指针值最少加4。5.2PLC的基本逻辑指令梯形图语言编程主要特点及格式有以下几点：1)梯形图按行从上至下编写，每一行从左至右顺序编写，即PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。2)梯形图左、右边垂直线分别称为起始母线和终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起。（终止母线常可以省略）3)梯形图中的触点有两种，即常开触点和常闭触点，触点可以是PLC的输入触点或输出继电器触点，也可是内部继电器、定时器/计数器的状态。与传统的继电器控制图一样，每一触点都有自己的特殊标记（编号），以示区别。同一标记的触点可以反复使用，次数不限。因为每一触点的状态存入PLC内的存储单元中，可以反复读写。传统继电器控制中的每个开关均对应一个物理实体，故使用次数有限。4)梯形图最右侧必须接输出元素，PLC的输出元素用括号表示，并标出输出变量的代号。同一标号输出变量只能使用一次。5)梯形图中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。每行最多触点数由PLC型号不同而不同。6)内部继电器、计数器、移位寄存器等均不能直接控制外部负载，只能作中间结果供PLC内部使用。5.2.1逻辑取及线圈驱动指令逻辑取及线圈驱动指令为LD、LDN和=。LD（Load）：取指令。用于网络块逻辑运算开始的常开触点与母线的连接。LDN（LoadNot）：取反指令。用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接。=（Out）：线圈驱动指令。基本用法见图（1）LD、LDN指令不仅用于网络块逻辑计算开始时与母线相连的常开和常闭触点，在分支电路块的开始也要使用LD、LDN指令；（2）并联的=指令可连续使用任意次；（3）在同一程序中不能使用双线圈输出，即同一元器件在同一程序中只使用一次=指令；（4）LD、LDN、=指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。T、C也作为输出线圈，但在S7-200PLC中输出时不是以使用=指令形式出现。5.2.2触点串联指令触点串联指令为A、AN。A（And）：与指令。用于单个常开触点的串联连接。AN(AndNot)：与反指令。用于单个常闭触点的串联连接，基本用法见图（1）A、AN是单个触点串联连接指令，可连续使用。S7-200的编程软件中规定的串联触点数最多为11个；（2）连续输出电路，可以反复使用=指令，但次序必须正确，不然就不能连续使用=指令编程了；（3）A、AN指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和L5.2.3触点并联指令触点并联指令为：O、ON。O（Or）：或指令。用于单个常开触点的并联连接。ON(OrNot)：或反指令。用于单个常闭触点的并联连接。使用说明：（1）单个触点的O、ON指令可连续使用。（2）O、ON指令的操作数同前。基本用法见图。使用说明：（1）在块电路的开始也要使用LD、LDN指令。（2）每完成一次块电路的并联时要写上OLD指令。（3）OLD指令无操作数。5.2.4串联电路块的并联连接指令两个以上触点串联形成的支路叫串联电路块。OLD（OrLoad）：或块指令。用于串联电路块的并联连接。5.2.5并联电路块的串联连接指令两条以上支路并联形成的电路叫并联电路块。ALD（AndLoad）：与块指令。用于并联电路块的串联连接。梯形图见图。使用说明：（1）在块电路开始时要使用LD、LDN指令。（2）在每完成一次块电路的串联连接后要写上ALD指令。（3）ALD指令无操作数。5.2.6置位和复位指令S(Set):置位指令,置位即置1;R(Reset):复位指令；复位即置0。最多可达255个（1）S，置位指令将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位置位。用法： S bit, N；例： S Q0.0, 1（2）R，复位指令

将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位复位。如果是对定时器T位或计数器C位进行复位，则定时器位或计数器位被复位，当前值被清零。用法： R bit, N；例：R Q0.2, 3值位复位指令用法见图5.2.7立即指令立即指令是为了提高PLC对输入/输出的响应速度而设置的，它不受PLC循环扫描工作方式的影响，允许对输入输出点进行快速直接存取。立即指令的名称和类型如下：（1）立即触点指令（立即取、取反、或、或反、与、与反）；（2）=I，立即输出指令；（3）SI，立即置位指令；（4）RI，立即复位指令；（1）立即触点指令；在每个标准触点指令的后面加“I”。指令执行时，立即读取物理输入点的值，但是不刷新对应映像寄存器的值。5.2.8脉冲生成指令脉冲生成指令为EU(EdgeUp)、ED(EdgeDown)。表为脉冲生成指令使用说明。梯形图见图。表5-1脉冲指令表指令名称LADSTL功能说明上升沿脉冲|P|EU在上升沿产生脉冲无操作数下降沿脉冲|N|ED在下降沿产生脉冲5.2.9逻辑堆栈操作指令S7-200系列PLC使用一个9层堆栈来处理所有逻辑操作。堆栈是一组能够存储和取出数据的暂存单元，其特点是“先进后出”。每一次进行入栈操作，新值放入栈顶，栈底值丢失；每一次进行出栈操作，栈顶值弹出，栈底值补进随机数。把ALD、OLD、LPS、LRD、LPP指令都归纳为栈操作指令。在语句表中指令ALD执行情况如表所示名称执行前执行后说明STACK0S0=1S0=0假设执行前，S0=1,S1=0,本指令对堆栈中的第一层S0和第二层S1的值进行逻辑与运算，结果放回栈顶。即：S0=S0*S1=1*0=0执行完本指令后，堆栈串行上移一个单元，深度减1。STACK1S1=0S2STACK2S2S3STACK3S3S4STACK4S4S5STACK5S5S6STACK6S6S7STACK7S7S8STACK8S8XI0.0I0.1I0.2I0.3S1=0S0=1Q0.02.栈装载或指令

OLD，栈装载或指令（块或）。在梯形图中用于将串联电路块进行并联连接。指令OLD执行情况名称执行前执行后说明STACK0S0=1S0=1假设执行前，S0=1,S1=0,本指令对堆栈中的第一层S0和第二层S1的值进行逻辑或运算，结果放回栈顶。即：S0=S0+S1=1+0=1执行完本指令后，堆栈串行上移一个单元，深度减1。STACK1S1=0S2STACK2S2S3STACK3S3S4STACK4S4S5STACK5S5S6STACK6S6S7STACK7S7S8STACK8S8XQ0.0I0.0I0.2I0.1I0.3S1=0S0=1S0=13.逻辑入栈指令

LPS，逻辑推入栈指令（分支或主控指令）。在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻辑块，完整的从逻辑行从此处开始。

使用LPS指令时，本指令为分支的开始，以后必须有分支结束指令LPP。名称执行前执行后说明STACK0S0=11假设执行前，S0=1,本指令对堆栈中的栈顶S0进行复制，并将这个复制值由栈顶压入堆栈。即：S1=S0=1执行完本指令后，堆栈串行下移一个格，深度加1。原来栈底S8内容自动丢失STACK1S11STACK2S2S1STACK3S3S2STACK4S4S3STACK5S5S4STACK6S6S5STACK7S7S6STACK8S8S74.逻辑出栈指令LPP，逻辑弹出栈指令（分支结束或主控复位指令）。在梯形图中的分支结构中，用于将LPS指令生成一条新的母线进行恢复。LPP执行情况名称执行前执行后说明STACK011假设执行前，S0=1,S1=1,本指令对堆栈中的栈顶S0进行弹出，则第二层S1的值上升进入栈顶，用以进行本指令之后的操作。即：S0=S1=1执行完本指令后，堆栈串行上移一个格，深度减1。栈底S8内容将生成一个随机值。STACK11S1STACK2S2S2STACK3S3S3STACK4S4S4STACK5S5S5STACK6S6S6STACK7S7S7STACK8S8X5.逻辑读栈指令LRD，逻辑读栈指令。在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，开始第二个后边更多的从逻辑块的编程。在语句表中指令LRD执行情况如下表所示指令LRD执行情况名称执行前执行后说明STACK010假设执行前，S0=1,S1=0,本指令对堆栈中的第二层S1进行复制，然后将这个复制值放入栈顶S0，本指令不对堆栈进行压入和弹出操作。即：S0=S1=0执行完本指令后，堆栈不串行上移或下移，除栈顶值之外，其他部分的值不变。STACK100STACK2S2S2STACK3S3S3STACK4S4S4STACK5S5S5STACK6S6S6STACK7S7S7STACK8S8S8LD

I0.0//装入常开触点

O

I2.2//或常开触点

LD

I0.1//被串的块开始

LD

I2.0//被并路开始

A

I2.1//

OLD

//块或，并路结束

ALD

//块与，串路结束

=Q5.0应用举例：复杂逻辑指令在实际应用中的一段程序的梯形图。LDI0.0

//

LPS

//逻辑推入栈，主控

AI0.5

//

=Q7.0

//

LRD//逻辑读栈，新母线LDI2.1

//

OI1.3

//

ALD//栈装载与

=Q6.0

//

LPP

//逻辑弹出栈，母线复原LDI3.1//

OI2.0//ALD//

=Q1.3//5.2.10定时器指令1.几个基本概念（1）种类：系统提供3种类型定时器：接通延时定时器TON、有记忆接通延时定时器TONR和断开延时定时器TOF。（2）分辨率与定时时间的计算精度等级：单位时间的时间增量称为分辨率S，有3个等级：1ms、10ms和100ms，定时器定时时间T的计算：T=PT×S，PT为设定值。（3）定时器的编号：用名称和常数编号（最大255）定时器类型分辩率/ms计时范围/s定时器号TONTOF132.767T32，T9610327.67T33～T36，T97～T1001003276.7T37～T63，T101～T255TONR132.767T0，T6410327.67T1～T4，T65～T681003276.7T5～T31，T69～T951）接通延时定时器TON

指令操作数

1）编号：2）预设值PT：

3）使能输入指令格式： TONTxxx，PT例： TON T120，8当前值从0开始计数时间，当前值达到预设值时，定时器位ON，当前值连续计数到32767。55T33Q0.00123456732767（1）当IN信号由1变为0时，则SV被复位（SV=0），Tn状态也为0。（2）时基有三种：①时基为1ms的定时器：T32、T96②时基为10ms的定时器：T33~T36、T97~T100③时基为100ms的定时器：T37~T63、T101~T255（3）操作数范围：定时器编号：n=0~255IN信号范围：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L（位）PT值范围：IW、QW、MW、SMW、VW、SW、LW、AIW、T、C、常数、AC、*VD、*AC、*LD（字）（2）带有记忆接通延时定时器（TONR）梯形图符号及语句表格式（3）断开延时定时器（TOF）梯形图符号及语句表格式

断开延时定时器用于在使能输入IN端断开后延时一段时间断开输出。4．例题：1.将下列梯形图译成指令表当I0.0=0时，T33=0，T33的SV=0。当I0.0=1时，T33开始计时，SV在增加，当SV=3（计时到30ms）时，T33由0变为1。当I0.0从0变为1以后，SV没有到3时，I0.0又变为0。这时SV=0，

T33不会出现1状态。

例2：图中是介绍3种定时器的工作特性的程序片断，其中T35为通电延时定时器，T2为有记忆通电延时定时器，T36为断电延时定时器。LD

I0.0使能输入TON

T35,+4通电延时定时器延时时间为40msLD

I0.0

TONR

T2,+10有记忆通电延时定时器，延时时间累计为100msLDI0.0TOFT36,+3断电延时定时延时时间为30ms例1定时器特性本梯形图程序中输入输出执行时序关系如图所示。定时器时序T36位4103I0.0T35当前值T2当前值T35位3T2位T36当前值最大值最大值4TON,TONR,TOF示例T3310ms定时器TON，定时1s后Q0.1接通。T01ms定时器TONR，定时100ms后接通，并且带保持，需用复位指令复位。T321ms定时器TOF，断开延时，I0.3断开后开始计时，100ms后断开。综合练习：1．开关K1闭合，6.5S后L灯亮，K2通一下，灯灭。1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3Lk1k2编址：K1——I0.0，K2——I0.1，L——Q0.0梯形图：T37INPTTON65I0.1T37Q0.0M0.0M0.0I0.02．K1通后，L灯亮，6.5S后，灯灭。编址：K1——I0.0，L——Q0.0梯形图：T37INPTTON65T37Q0.0Q0.0I0.05.2.11计数器指令计数器用来累计输入脉冲的次数,在实际应用中用来对产品进行计数等。（1）种类：计数器指令有3种：增计数CTU、增减计数CTUD和减计数CTD。（2）编号：计数器的编号用计数器名称和数字（最大255）组成。计数器当前值：其值是个存储单元，用来存储计数器当前所累计的脉冲个数，用16位符号整数表示，最大数值为32767。（1）增计数器CTU首次扫描，计数器位OFF，当前值为0。脉冲输入CU的每个上升沿，计数器计数1次，当前值增加1个单位，当前值达到预设值时，计数器位ON，当前值继续计数到32767停止计数。复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值为0。指令格式：CTUCxxx，PV例： CTU C20，3计数器（1）增计数器（CTU）1．梯形图符号及语句表格式CTU——增计数器标识符CU——计数脉冲输入端R——增计数器复位信号输入端PV——增计数器的设定值Cn——计数器编号功能：CU端有一个输入脉冲上升沿到来，计数器的SV=SV+1。当SV≥PV时，Cn状态为1，CU端再有脉冲到来时，SV继续累加，直到SV=32767时，停止计数。R=1时，计数器复位，SV=0，Cn状态为0。3．说明：（1）用语句表表示时，一定按CU、R、PV的顺序输入。（2）操作数范围：计数器编号：n=0~255CU信号范围：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L（位）R信号范围：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L（位）PV值范围：IW、QW、MW、SMW、VW、SW、LW、AIW、T、C、常数、AC、*VD、*AC、*LD（字）（2）增减计数器（CTUD）1．梯形图符号及语句表格式CTUD——增减计数器标识符CU——增计数脉冲输入端CD——减计数脉冲输入端R——增减计数器的复位端PV——增减计数器的设定值Cn——计数器编号（3）减计数器CTD脉冲输入端CD用于递减计数。首次扫描，计数器位OFF，当前值为等于预设值PV。计数器检测到CD输入的每个上升沿时，计数器当前值减小1个单位，当前值减到0时，计数器位ON。复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值复位为预设值，而不是0。指令格式：CTDCxxx，PV例：CTDC40，4程序实例：3.应用1）循环计数2）用计数器和定时器配合增加延时时间，请读者思考。5.2.12NOT及NOP指令

1.取反指令NOT将复杂逻辑结果取反，为用户使用反逻辑提供方便。该指令无操作数。指令形式：NOT2.空操作指令NOP（NoOperation）该指令很少使用，易出错。指令形式：NOPNN的范围：0∼2555.3程序控制指令5.3.1结束指令结束指令分为有条件结束指令END和无条件结束指令MEND。两条指令在梯形图中以线圈形式编程。指令不含操作数。执行完结束指令后，系统结束主程序，返回到主程序起点。使用说明：（1）结束指令只能用在主程序中，不能在子程序和中断程序中使用。（2）在调试程序时，在程序的适当位置插入无条件结束指令可实现程序的分段调试。（3）可以利用程序执行的结果状态、系统状态或外部设置切换条件来调用有条件结束指令，使程序结束。（4）使用Micro/Win32编程时，不需手工输入无条件结束指令，该软件自动在内部加上一条无条件结束指令到主程序的结尾。5.3.2停止指令STOPSTOP指令有效时，可以使主机CPU的工作方式由RUN切换到STOP，从而立即中止用户程序的执行。STOP指令在梯形图中以线圈形式编程。指令不含操作数。STOP指令可以用在主程序、子程序和中断程序中。STOP和END指令通常在程序中用来对突发紧急事件进行处理，以避免实际生产中的重大损失。用法见图5.3.3跳转及标号指令JMP、LBLJMP：跳转指令，把程序的执行跳转到指定的标号。条件成立转移，条件不成立顺序执行。执行跳转后，逻辑堆栈顶总为1。LBL:指定跳转的目标标号。操作数n:0~255。跳层次中转指令及标号,必须在同一段程序内。两个指令成对使用。5.3.4循环指令及其功能FOR-NEXT指令循环执行FOR（开始）指令和NEXT（结束）指令之间的循环体（程序）指令段一定次数。FOR和NEXT指令用来规定需重复一定次数的循环体程序。FOR指令参数INDX为当前循环数计数器，用来记录循环次数的当前值。参数INIT及FINAL用来规定循环次数的初值及终值。循环体程序每执行一次INDX值加1。当循环次数当前值大于终值时，循环结束。可以用改写FINAL参数值的方法在程序运行中控制循环体的实际循环次数。FOR—NEXT指令可以实现8层嵌套。FOR指令和NEXT指令必须成对使用，在嵌套程序中距离最近的FOR指令及NEXT指令是一对。指令格式如下：5.3.5子程序指令子程序调用指令将程序控制权交给子程序SBR-N，该子程序执行完毕，程序控制权回到子程序调用指令的下一条指令。子程序指令含子程序调用指令CALL和子程序返回指令CRET。 子程序条件返回指令(CRET)在条件满足时中止子程序执行。指令格式如下：CALL：转子程序调用指令，CALL将程序执行转到子程序n处。②SBR：子程序入口指令，SBR表示n号子程序的开始位置。③CRET：子程序条件返回指令，CRET条件成立时结束该子程序，返回原调用处。④RET：子程序无条件返回指令，RET无条件结束该子程序，返回原调用处。子程序必须以本指令做结束。操作数n:0~63。当子程序结束时，程序执行应返回原调用指令的下一条指令。子程序可以嵌套，嵌套层数可达8层。不禁止自调用，但使用时应特别小心。中断程序标号、中断程序的返回指令

INT：中断程序标号，INT标示n号中断程序的开始。CRETI：中断程序条件返回指令，CRETI根据前面逻辑条件决定是否返回。RETI:中断程序无条件返回指令。操作数：0~127。必须指出的事，STEP7-Micro/WIN32没有无条件结束指令，子程序无条件返回指令，中断程序无条件返回指令。但它会在主程序、子程序、中断程序的结尾自动加该指令。5.3.6顺序功能指令对于一些简单的控制任务，经验设计法确实是一种简洁有效的方法，而面对复杂的控制要求，用经验设计法就显得非常困难，并存在着以下的问题：（1）设计方法很难掌握，设计周期长（2）装置交付使用后维修困难。顺序设计法或步进梯形图设计的概念是在继电器控制系统中形成的，步进梯形图是用有触点的步进式选线器（或鼓形控制器）来实现的。可编程序控制器的设计者们继承了前者的思想，为控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件和指令，开发了供编制步进控制程序用的功能表图语言，使这种先进的设计方法成为当前PC梯形图设计的主要方法。5.4PLC初步编程指导

一、梯形图编程的基本规则（1）PLC内部元器件触点的使用次数是无限制的。（2）梯形图的每一行都是从左边母线开始，然后是各种触点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束。触点不能放在线圈的右边。（3）线圈和指令盒一般不能直接连接在左边的母线上。（4）在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称为双线圈输出。双线圈输出非常容易引起误动作，应避免使用。S7-200PLC中不允许双线圈输出。（5）在手工编写梯形图时，触点应画在水平线上，不要画在垂直线上（6）应把串联多的电路块尽量放在最上边，把并联多的电路块尽量放在最左边，可节省指令。（7）不包含触点的分支线条应放在垂直方向，不要放在水平方向，便于读图直观。（8）梯形图的推荐画法见教材5-22所示：二、LAD和STL编程形式的关系利用梯形图编程时，可以把整个梯形图程序看成由许多网络块组成，每个网络块均起始于母线，所有的网络块组合在一起就是梯形图程序。LAD程序可以通过编程软件直接转换为STL形式。S7-200PLC用STL编程时，如果也以每个独立的网络块为单位，则STL程序和LAD程序基本上是一一对应的，且两者可通过编程软件相互转换；如果不以每个独立的网络块为单位编程，而是连续编写，则STL程序和LAD程序不能通过编程软件相互转换。12345124335412354235415.5西门子编程软件STEP7-Micro/WIN32的简介STEP7-Micro/WIN32西门子编程软件是基于Windows的应用软件，它是西门子公司专门为S7-200系列可编程控制器而设计开发，是西门子PLC用户不可缺少的开发工具。目前STEP7-Micro/WIN32编程软件已经升级到了4.0版本，本书将以该版本的中文版为编程环境进行介绍。5.5.1硬件连接及软件的安装1.硬件连接为了实现PLC与计算机之间的通信，西门子公司为用户提供了两种硬件连接方式：一种是通过PC/PPI电缆直接连接，另一种是通过带有MPI电缆的通信处理器连接。2.软件的安装（1）系统要求软件安装包是基于Windows的应用软件，4.0版本的软件安装与运行需要Windows2000/SP3或WindowsXP等操作系统。（2）软件安装首次运行软件时系统默认语言为英语，可根据需要修改编程语言。如将英语改为中文，其具体操作如下：运行STEP7-Micro/WIN32编程软件，在主界面执行菜单Tools→Options→General选项，然后在对话框中选择Chinese即可将English改为中文。5.5.2S7-Micro/WIN32软件的窗口组件1.基本功能STEP7-Micro/WIN32的基本功能是协助用户完成应用程序的开发，同时它具有设置PLC参数、加密和运行监视等功能。编程软件在联机工作方式（PLC与计算机相连）可以实现用户程序的输入、编辑、上载、下载运行，通讯测试及实时监视等功能。在离线条件下，也可以实现用户程序的输入、编辑、编译等功能。2.主界面主界面一般可分为以下6个区域：菜单栏（包含8个主菜单项）、工具栏（快捷按钮）、浏览栏（快捷操作窗口）、指令树(快捷操作窗口)、输出窗口和用户窗口（可同时或分别打开图中的5个用户窗口）。除菜单栏外，用户可根据需要决定其他窗口的取舍和样式的设置。菜单栏包括8个主菜单选项，菜单栏各选项如图文件：文件菜单可以实现对文件的操作。编辑：编辑菜单提供程序的编辑工具。查看：查看菜单可以设置软件开发环境的风格PLC菜单可建立与PLC联机时的相关操作，也可提供离线编译的功能。调试：调试菜单用于联机时的动态调试。工具：工具菜单提供复杂指令向导，使复杂指令编程时的工作简化，同时提供文本显示器TD200设置向导；工具菜单的定制子菜单可以更改STEP7-Micro/WIN32工具条的外观或内容，以及在工具菜单中增加常用工具；工具菜单的选项可以设置3种编辑器的风格，如字体、指令盒的大小等样式。工具栏（1）标准工具栏（2）调试工具栏（3）公用工具栏（4）指令工具栏指令树指令树以树形结构提供项目对象和当前编辑器的所有指令。双击指令树中的指令符，能自动在梯形图显示区光标位置插入所选的梯形图指令。项目对象的操作可以双击项目选项文件夹，然后双击打开需要的配置页。指令树可用执行菜单【查看】→【指令树】选项来选择是否打开。浏览栏可为编程提供按钮控制的快速窗口切换功能，单击浏览栏的任意选项按钮，则主窗口切换成此按钮对应的窗口。（1）程序块（2）符号表（3）状态表（4）数据块（5）系统块：1.单击浏览栏的【系统块】按钮。2.执行菜单【查看】→【组件】→【系统块】。3.双击指令树中的【系统块】文件夹，然后双击打开需要的配置页系统块的信息需下载到PLC，为PLC提供新的系统配置。当项目的CPU类型和版本能够支持特定选项时，这些系统块配置选项将被启用。（6）交叉引用交叉引用提供用户程序所用的PLC信息资源，包括3个方面的引用信息，即交叉引用信息、字节使用情况信息和位使用情况信息，使编程所用的PLC资源一目了然。交叉引用及用法信息不会下载到PLC。（7）通信网络地址是用户为网络上每台设备指定的一个独特号码。该独特的网络地址确保将数据传送至正确的设备，并从正确的设备检索数据。S7-200支持0至126的网络地址。数据在网络中的传送速度称为波特率，通常以千波特（kbaud）、兆波特（Mbaud）为单位。波特率测量在某一特定时间内传送的数据量。S7-200CPU的默认波特率为9.6千波特，默认网络地址为2。（8）设置PG/PC单击浏览栏的【设置PG/PC接口】按钮，进入PG/PC接口参数设置窗口，【设置PG/PC接口】窗口如图5-46所示。单击【Properties】按钮，可以进行地址及通信速率的配置。5.5.3编程软件的使用1.编程的准备（1）、创建一个项目或打开一个已有的项目在进行控制程序编程之前，首先应创建一个项目。执行菜单【文件】→【新建】选项或单击工具栏的新建按钮，可以生成一个新的项目。执行菜单【文件】→【打开】选项或单击工具栏的打开按钮，可以打开已有的项目。项目以扩展名为.mwp的文件格式保存。（2）、设置与读取PLC的型号在对PLC编程之前，应正确地设置其型号，以防止创建程序时发生编辑错误。如果指定了型号，指令树用红色标记“Ｘ”表示对当前选择的PLC无效的指令。设置与读取PLC的型号可以有两种方法：①执行菜单【PLC】→【类型】选项，在出现的对话框中，可以选择PLC型号和CPU版本如图5-48所示。②双击指令树的【项目1】，然后双击PLC型号和CPU版本选项，在弹出的对话框中进行设置即可。如果已经成功地建立通信连接，单击对话框中的【读取PLC】按钮，可以通过通信读出PLC的信号与硬件版本号。（2）、设置与读取PLC的型号在对PLC编程之前，应正确地设置其型号如果指定了型号，指令树用红色标记“Ｘ”表示对当前选择的PLC无效的指令。设置与读取PLC的型号可以有两种方法：①执行菜单【PLC】→【类型】选项，在出现的对话框中，可以选择PLC型号和CPU版本。②双击指令树的【项目1】，然后双击PLC型号和CPU版本选项，在弹出的对话框中进行设置即可。如果已经成功地建立通信连接，单击对话框中的【读取PLC】按钮，可以通过通信读出PLC的信号与硬件版本号。（3）、选择编程语言和指令集指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC编程模式选择，可以执行菜单【工具】→【选项】→【常规】→【SIMATIC】选项来确定。编程软件可实现3种编程语言（编程器）之间的任意切换，执行菜单【查看】→【梯形图】或【STL】或【FBD】选项便可进入相应的编程环境。（4）、确定程序的结构:简单的数字量控制程序一般只有主程序，系统较大、功能复杂的程序除了主程序外，可能还有子程序、中断程序。编程时可以点击编辑窗口下方的选项来实现切换以完成不同程序结构的程序编辑。2.编写用户程序（1）、梯形图的编辑可直接在指令工具栏中点击常开触点按钮，选取触点如图所示。在打开的位逻辑指令中单击图标选项，选择常开触点如图所示。输入的常开触点符号会自动写入到光标所在位置。也可以在指令树中双击位逻辑选项，然后双击常开触点输入。两条以上支路并联形成的电路叫并联电路块。梯形图见图5-7。使用说明：（1）在块电路开始时要使用LD、LDN指令。（2）在每完成一次块电路的串联连接后要写上ALD指令。（3）ALD指令无操作数。第3章S7-200可编程控制器

S7系列PLC分为S7-400、S7-300和S7-200等大、中、小（微）三个子系列。本章以S7-200系列PLC为例，叙述小型PLC系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，I/O扩展，编程语言等PLC应用的基础知识。

3.1S7-200系列PLC的构成

S7-200小型可编程控制系统由主机（基本单元）、I/O扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本／图形显示器、编程器）等组成。

CPU224主机的结构外形

工作方式开关，模拟电位器，I/O扩展接口，工作状态指示和用户程序存储卡，I/O接线端子排及发光指示等。主机箱体外部的RS-485通讯接口，用以连接编程器（手持式或PC机）、文本／图形显示器、PLC网络等外部设备。CPU224外部电路接线电路图

输入电路采用了双向光电耦合器，24VDC极性可任意选择，

1M、2M为输入端子的公共端。1L、2L为输出公共端。

CPU224另有24V、280mA电源供PLC输入点使用。（2）主机I/O及扩展

CPU22X系列PLC主机的I/O点数及可扩展的模块数目见表3.2。

S7-200CPU存储器系统S7-200CPU存储器系统由RAM和EEPROM两种存储器构成。系统掉电时，自动将RAM中M存储器的有关内容保存到EEPROM存储器。

3.1.2扫描周期及工作方式

1、

扫描周期

S7-200CPU连续执行用户任务的循环序列称为扫描。一个机器扫描周期（用户程序运行一次），分为读输入（输入采样），执行程序，处理通讯请求，执行CPU自诊断，写输出（输出刷新）等五个阶段，CPU周而复始地循环扫描工作。也可以把扫描周期简化为读输入、执行用户程序和写输出三个阶段。执行CPU自诊断写输出处理通讯请求执行程序一个扫描周期读输入3.2.1数据存储类型及寻址方式

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：#100直接寻址：位寻址如上图。字节、字、双字寻址（直接寻址）例：VB100、VW100、VD100存储器位地址字节地址元件名称3.2.1数据存储类型及寻址方式间接寻址：例：MOVW＊AC1，AC0／／＊时表示该操作数为地址指针。指令功能：将AC1作为内存地址指针，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。3.2.2S7-200数据存储区及元件(内部资源)的功能1.输入／输出映像寄存器：S7-200PLC编址范围（I0.0~I15.7）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。外部输入点输入端子3.2.2数据存储区及元件功能

输出映像寄存器：S7-200PLC编址范围（Q0.0~Q15.7）输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将PLC的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。PLC的每一个I/O点都是一个确定的物理点。

CPU224主机有I0.0～I0.7，I1.0～I1.5共14个数字量输入端点，Q0.0～Q0.7、Q1.0、Q1.1共10个数字量输出端点。Q0.0L负载电源3.2.2数据存储区及元件功能

2.变量存储器V

用以存储运算的中间结果和其它数据。

CPU224有VB0.0～VB5119.7的5K存储字节。可按位、字节、字或双字使用。3.内部标志位（M）存储区

M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。

S7-200PLC编址范围M0.0~M31.7，可以按位、字节、字或双字来存取存储区的数据。4.顺序控制继电器（S）存储区

S又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制。

S7-200PLC编址范围S0.0～S31.7，可以按位、字节、字或双字来存取数据。5.特殊标志位（SM）存储器

CPU224编址范围SM0.0～SM179.7，共180个字节。其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。

①SMB0为状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200CPU更新，定义如下：SM0.0RUN状态监控，PLC在运行RUN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，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。SM0.2当RAM中数据丢失时，ON一个扫描周期，用于出错处理。SM0.3PLC上电进入RUN方式，ON一个扫描周期。SM0.4分脉冲，该位输出一个占空比为50％的分时钟脉冲。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。SM0.6扫描时钟，一个扫描周期为ON（高电平），另一为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，使自由端口通讯方式有效。②

SMB1为指令状态位字节，常用于表及数学操作，部分位定义如下：SM1.0零标志，运算结果为0时，该位置1。SM1.1溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位置1。SM1.2负数标志，数学运算结果为负时，该位为1。3.2.2数据存储区及元件功能6.局部存储器（L）

S7-200有64个字节的局部存储器，编址范围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。

7.定时器（相当于时间继电器）

S7-200CPU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T0～T255（22X）；T0～T127(21X)。8.计数器计数器主要用来累计输入脉冲个数。有16位预置值和当前值寄存器各一个，以及1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，状态位置1。

S7-200CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X），C0～C127（21X）。3.2.2数据存储区及元件功能9.模拟量输入／输出映像寄存器（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）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域。

AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共有32个模拟量输入点。

S7-200模拟量输出电路用来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输出。

AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点

10.累加器（AC）累加器是用来暂存数据，S7-200PLC提供了4个32位累加器AC0～AC3。累加器支持以字节（B）、字（W）和双字（D）的存取。。

11.高速计数器（HC）

CPU22X提供了6个高速计数器HC0、HC1……HC5（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。S7-200PLC各编程元器件及操作数的有效编程范围如表3.5和表3.6所示。

3.3I/O扩展

基本单元的基础上，S7-200系统最多可扩展7个模块。

S7-200系统的扩展模块有数字量、模拟量、通讯、现场设备接口等模块，型号详见P27表3.7。3.4S7-200系列PLC程序概念

3.4.1梯形图编辑器（LAD）

3.4.2语句表编辑器（STL）

3.4.3功能块图编辑器（FBD）

第4章

STEP7-Micro/WIN32编程软件的使用与安装

4.1SIMATICS7-200编程软件

SIMATICS7-200编程软件是指西门子公司为S7-200系列可编程控制器编制的工业编程软件的集合，其中STEP7-Micro/WIN32软件是基于Windows的应用软件。

本章以2001年版本的S7-200PLC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序的输入、编辑、调试及监控运行的方法。4.1.1STEP7-Micro/WIN32软件

STEP7-Micro/WIN32软件包括有Microwin3.1(新版本编程软件STEP7-Micro/WIN32Version3.1)软件；Microwin3.1的升级版本软件Microwin3.1SP1；Toolbox（Toolbox包括Uss协议指令（变频通讯用）和TP070（触摸屏）的组态软件TpDesignerV1.0设计师）工具箱；以及Microwin3.11Chinese（Microwin3.11SP1和TpDesigner的专用汉化工具）等编程软件。

4.1.2编程软件的安装

(安装方法)

按Microwin3.1>>Microwin3.1SP1>>Toolbox>>Microwin3.11Chinese的顺序进行安装，必要时可查看光盘软件的Readme文件，按照提示步骤安装。

4.1.3建立S7-200CPU的通讯1.PC/PPI电缆通讯

PLC用PC/PPI电缆与个人计算机连接。

2.MPI通讯

多点接口（MPI）卡提供了一个RS485端口，可以用直通电缆和网络相连

4.2STEP7-Micro/WIN32软件介绍4.2.1STEP7软件的基本功能

编程软件在离线条件下，可以实现程序的输入、编辑、编译等功能。编程软件在联机工作方式可实现程序的上、下载、通讯测试及实时监控等功能。

4.2.2STEP7-Micro/WIN32窗口组件及功能

窗口组件参见P36，图4.4。（连接装载的软件）

1.主菜单及子目录的状态信息

2.工具条及浏览条和指令树

3.程序编辑器窗口

4.3程序编制及运行

4.3.1建立项目（用户程序）

1、程序的输入、编辑通常利用LAD进行程序的输入，程序的编辑包括程序的剪切、拷贝、粘贴、插入和删除，字符串替换、查找等。还可以利用符号表对POU中的符号赋值。2、程序的编译及上、下载（1）编译程序的编译，能明确指出错误的网络段，编程者可以根据错误提示对程序进行修改，然后再次编译，直至编译无误。（2）下载用户程序编译成功后，将下载块中选中下载内容下载到PLC的存储器中。（3）载入（上载）载入可以将PLC中未加密的程序或数据向上送入编程器（PC机）。将选择的程序块、数据块、系统块等内容上载后，可以在程序窗口显示上载的PLC内部程序和数据信息。4.4.2梯形图编辑器

1.梯形图元素的工作原理

触点代表电流（能量流）的控制开关，线圈代表由电流充电的中继或输出；框盒（指令盒）代表能量流到达此框时执行指令盒的功能。

2.梯形图排布规则

网络必须从触点开始，以线圈或框盒（没有ENO端）结束。注：每个用户程序，一个线圈或指令盒只能使用一次，并且不允许多个线圈串联使用。

3.在梯形图中输入指令（编程元件）光标、阶梯的开始、继续输入元件等标志的识别。

4.程序的编辑及参数设定

5.程序注释

6.程序的编译及上、下载

4.4.3程序的监视、运行、调试

1.程序运行方式的设置将CPU的工作方式开关置在RUN位置。或将开关置在TERM（暂态）位置时，操作STEP7-Micro/WIN32菜单命令或快捷按钮对CPU工作方式进行软件设置。2.程序运行状态的监视运用监视功能，在程序状态打开下，观察PLC运行时，程序执行的过程中各元件的工作状态及运行参数的变化。第5章

S7-200PLC基本指令

5.1基本逻辑指令

5.1.1基本位操作指令1、指令格式

LAD

STL功能LDBITLDNBIT；用于网络段起始的常开／常闭触点ABITANBIT；常开／常闭触点串联，逻辑与／与非指令OBITONBIT；常开／常闭触点并联，逻辑或／或非指令＝

BIT；线圈输出，逻辑置位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。指令助记符：LD（Load）、LDN（LoadNot）、A（And）、AN（AndNot）、O（Or）、ON（OrNot）、＝（Out）置位指令，线圈输出。［例5.1］

位操作指令程序应用

工作原理分析：

网络段1M0.0＝（I0.0＋M0.0）*I0.1网络段2Q0.1＝（I0.2＋I0.3）*I0.4NETWORK1LDI0.0／／装入常开触点OM0.0／／或常开触点ANI0.1／／与常闭触点=M0.0／／输出线圈

NETWORK2LDI0.2／／装入常开触点OI0.3／／或常开触点ANI0.4／／与常闭触点=Q0.1／／输出线圈2.编程相关问题

（1）PLCI/O端点的分配方法每一个