PLC硬件系統(tǒng)及編程資源

1、第2章 S7-200 PLC硬件系統(tǒng)及編程資源2012-3-4 （ 2）S7-200 PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型可編程控制器，能夠滿足多種場合中的檢測、監(jiān) 測及自動控制的需求，2.1 S7-200 PLC硬件系統(tǒng)配置S7-200 PLC適用于各種場合中的監(jiān)測及系統(tǒng)自動控制，具有極高的可靠性、極其豐富的指令集、 強(qiáng)大的通信能力和豐富的擴(kuò)展模塊，便捷的操作特性易于用戶掌握。隨著技術(shù)的進(jìn)步，S7-200 PLC的功能還在不斷地提高和改進(jìn)，主要表現(xiàn)以下幾個方面：1） 增強(qiáng)的內(nèi)置集成功能， 如CPU 224XP集成14個輸入/10個輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)，CPU 226 集成24個輸入/

2、16個輸出共40個數(shù)字量I/O點(diǎn)。2） 增強(qiáng)的擴(kuò)展模塊特性，如數(shù)字?jǐn)U展模塊 EM 223 24VDC支持32個輸入/輸出和32個輸入/繼電 器輸出的，高密度擴(kuò)展模塊 EM 232的模擬量輸出多達(dá) 4個，高密度擴(kuò)展模塊 EM 231的模擬量輸入多 達(dá)8個。2.1.1 S7-200 PLC 的硬件構(gòu)成和性能特點(diǎn)1 硬件系統(tǒng)構(gòu)成S7-200 PLC硬件系統(tǒng)主要包括 CPU主機(jī)、擴(kuò)展模塊、功能模塊、相關(guān)設(shè)備以及編程工具，如圖2-1所示。CPU主機(jī)是PLC最基本的單元模塊，是 PLC的主要組成部分，包括 CPU、存儲器、基本I/O點(diǎn) 和電源等。它實(shí)際就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。主

3、機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要使用各種I/O擴(kuò)展模塊。當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，需要擴(kuò)展功能模塊，如模擬量輸入擴(kuò)展模塊、熱電阻（測溫）功能模塊等。圖2-1S7-200 PLC系統(tǒng)組成圖2. S7-200性能特點(diǎn)S7-200性能特點(diǎn)主要表現(xiàn)如下：(1) 立即讀寫I/O點(diǎn)S7-200的指令集提供了立即讀寫物理I/O點(diǎn)的指令，用戶可以在程序中立即讀寫I/O點(diǎn)，而不受PLC循環(huán)掃描工作方式的影響。(2) 提供高速I/ O點(diǎn)S7-200具有集成的高速計數(shù)功能，能夠?qū)ν獠扛咚偈录嫈?shù)而不會影響S7-200的性能。其輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1可形成高速脈沖串(PTO)或脈寬

4、調(diào)制(PWM )。(3) 對數(shù)字量輸入加濾波器(4) 對模擬量輸入加濾波器S7-200允許用戶對每一路模擬量輸入選擇軟件濾波器，濾波值是多個模擬量輸入采樣值的平均值。 濾波器具有快速相應(yīng)的特點(diǎn)，可以反映信號的快速變換，系統(tǒng)默認(rèn)為對所有模擬量輸入進(jìn)行濾波配置。(5) 設(shè)置掉電保護(hù)存儲區(qū)S7-200允許用戶定義最多 6個掉電保護(hù)區(qū)的地址范圍，變量存儲器 V、位存儲器M、計數(shù)器C和 定時器T。在缺省情況下，M存儲器的前14個字節(jié)是非保持的。對于定時器，只有保持型定時器 TONR 可以設(shè)為掉電保護(hù)。而且 T和C只有當(dāng)前值可以保持，定時器位和計數(shù)器位是不能保持的。(6) 快速響應(yīng)中斷服務(wù)程序S7-200

5、允許用戶在程序掃描周期中使用中斷，與中斷事情相關(guān)的中斷服務(wù)程序作為程序的一部分 被保存。在正常的程序掃描周期中，有中斷請求就立即執(zhí)行中斷事件。在中斷優(yōu)先級相同的情況下，S7-200遵循“先來先服務(wù)”的原則來執(zhí)行中斷服務(wù)程序。(7) 提供口令保護(hù)3. S7-200技術(shù)指標(biāo)第二代產(chǎn)品是CPU22X系列，21世紀(jì)初投放市場，速度快，具有極強(qiáng)的通訊能力，有CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP和CPU 226五種不同結(jié)構(gòu)配制的 CPU單元，它們的技術(shù)指標(biāo)見表 2-1。表2-1 S7-200技術(shù)指標(biāo)特性CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226

6、用戶程運(yùn)行模式4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)序長度不在運(yùn)行4096字節(jié)4096字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)24576字節(jié)數(shù)據(jù)存儲區(qū)2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)10240字節(jié)掉電保護(hù)時間50小時50小時100小時100小時100小時本機(jī)I/O數(shù)字量6入/4出8 入/6 出14入/10出14入/10出24入/16出模擬量無無無2入/1出無擴(kuò)展模塊數(shù)量0個模塊2個模塊7個模塊7個模塊7個模塊高速單相4 路 30KHZ4 路 30KHZ6路 30KHZ4 路 30 kHz2 路 200 kHz6路 30KHZ計數(shù)器兩相2 路 20KHZ2 路

7、 20KHZ4路 20KHZ3 路 20 kHz1 路 100 kHz4路 20KHZ脈沖輸出(DC)2 路 20KHZ2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 100 kHz2路 20KHZ模擬電位器11222實(shí)時時鐘配時鐘卡配時鐘卡內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置通訊口1 RS-4851 RS-4851 RS-4852 RS-4852 RS-485I/O映象區(qū)256 （ 128 入/128 出）布爾指令執(zhí)行速度0.22 指令2.1.2 S7-200 CPU結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展模塊1. CPU外形S7-200的CPU包括一個中央處理器、RAM、EEPROM、集成電源和輸入/輸出（I/O）點(diǎn)等，它們被封裝在一個緊湊的外殼內(nèi)

8、。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入點(diǎn)用于從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸出點(diǎn)則負(fù)責(zé)輸出控制信號，用于驅(qū)動外部負(fù)載。CPU 22x系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形示意圖，如圖2-2所示。運(yùn)行狀態(tài)指示燈輸出狀態(tài)指示燈端子上翻蓋前翻蓋:存儲卡、時鐘卡、rm-mriini"模式選擇開關(guān)電池卡等模擬電位器擴(kuò)展端口通訊接口:I FHTEiaiDE輸入狀態(tài)指示燈可選卡插槽:45端子下翻蓋終端連接器（CPU224XP、CPU226有兩個）圖2-2S7-200系列PLC主機(jī)的外形圖其中，前翻蓋下面有模式選擇開關(guān)、模擬電位器以及擴(kuò)展端口。S7-200 PLC有RUN和STOP兩種工作模式，可由模式選擇開關(guān)選擇。當(dāng)模式

9、選擇開關(guān)處于STOP位置時，不執(zhí)行程序但可以對其編寫程序；當(dāng)開關(guān)處于RUN位置時，PLC處于運(yùn)行狀態(tài)，此時不能對其編寫程序；當(dāng)開關(guān)處于TERM監(jiān)控狀態(tài)時，可以運(yùn)行程序也可以 進(jìn)行讀/寫操作。擴(kuò)展端口用于連接擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。端子下翻蓋下面為輸入端子和傳感器電源端子，輸入端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由端子蓋上方的一排指示燈顯示，正常工作時對應(yīng)指示燈被點(diǎn)亮。端子上翻蓋下面為輸出端子和 PLC供電電源端子，輸出端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由端子蓋下方的一排 指示燈顯示，正常工作時對應(yīng)指示燈被點(diǎn)亮。運(yùn)行狀態(tài)指示燈用于顯示 CPU所處的工作狀態(tài)。STOP （停機(jī)方式，黃燈），CPU處于STOP狀 態(tài)或重新啟動時常亮

10、；RUN （運(yùn)行方式，綠色），CPU處于RUN狀態(tài)時常亮；SF （系統(tǒng)出錯/故障顯示， 紅色），CPU硬件故障或軟件錯誤時亮。通訊接口可以連接 RS-485通信電纜，實(shí)現(xiàn) PLC與上位機(jī)或者PLC之間的通訊。2存儲系統(tǒng)S7-200 PLC的存儲系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種類型存儲器構(gòu)成，CPU模塊內(nèi)部配備一定容量的 RAM和EEPROM，如圖2-3所示。同時，CPU模塊支持可選的 EEPROM存儲器卡。還增設(shè)了超級電容和電池模塊，用于長時間保存數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)可通過主機(jī)的超級電容存儲若干天；電池模塊可選，使 用電池模塊可使數(shù)據(jù)的存儲時間延長到200天。圖2-3S7-200 PLC存儲系統(tǒng)示意圖

11、3 常用擴(kuò)展模塊（1）數(shù)字?jǐn)U展模塊S7-200 PLC提供了多種類型的數(shù)字量擴(kuò)展模塊，利用這些擴(kuò)展模塊能完善 CPU的功能，以滿足不同的控制需要。在表 2-2中，用戶可選用8點(diǎn)、16點(diǎn)和32點(diǎn)的數(shù)字量輸入/輸出模塊。除CPU 221外, 其它CPU模塊均可配接多個擴(kuò)展模塊，連接時CPU模塊放在最左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊相連。表2-2S7-200數(shù)字量擴(kuò)展模塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊類型輸入8XDC輸入8XAC輸入16XDC輸入輸出4XDC輸出4X繼電器8X繼電器8XDC輸出8XAC輸出混合4XDC輸入/8XDC輸入/16XDC輸入/32XDC輸入/4XDC輸出8XDC輸出16XDC輸出32X

12、DC輸出4XDC輸入/8XDC輸入/16XDC輸入/32XDC輸入/4X繼電器8X繼電器16X繼電器32邂電器（2）模擬量擴(kuò)展模塊在工業(yè)控制中，如溫度、壓力、流量等都是模擬輸入量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動調(diào)節(jié)閥、晶閘管調(diào) 速裝置和變頻器等）也要求PLC輸出模擬信號。在PLC的CPU不能滿足模擬信號輸入輸出通道數(shù)量要 求時，可以使用模擬量擴(kuò)展模塊來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和 D/A轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）。S7-200有3種模擬量擴(kuò)展模塊，見表 2-3。S7-200的模擬量擴(kuò)展模塊中 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為12位。模擬量輸入、輸出有多種量程供用戶選用，如010V、05V、020mA、土 10V

13、、土 5V、± 100mA等。其中，量程為 010V時的分辨率為 2.5mV。表2-3模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊模塊EM231EM232EM235點(diǎn)數(shù)4路模擬量輸入2路模擬量輸入4路輸入、1路輸出(3)熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊EM231熱電偶模塊直接以熱電偶輸出的電勢作為輸入信號，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入給PLC。該模塊具有冷端補(bǔ)償電路，可用于 J、K、E、N、S和R型熱電偶，可通過模塊下方的DIP開關(guān)來選擇熱電偶的類型；EM231熱電阻模塊提供了與多種熱電阻的連接口，可通過DIP開關(guān)來選擇熱電阻的類型、接線方式、測量單位和開路故障的方向。此外，S7 200還配備有通信模塊 EM277、CP2

14、43-2，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大其通信接口的數(shù)量和聯(lián)網(wǎng)能力。4.1/0點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址CPU 22x系列的每種主機(jī)所提供的 本機(jī)I/O點(diǎn)的I/O地址是固定的。進(jìn)行擴(kuò)展時，可以在 CPU右邊連接多個擴(kuò)展模塊，每個擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的 類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。編址時同種類型輸入或輸出點(diǎn)的模塊在鏈中按與主機(jī)的位置遞增其它類型模塊的有無以及所處的位置不影響本類型模塊的編號。例如，某一控制系統(tǒng)選用 CPU 224,系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)各為：數(shù)字量輸入24點(diǎn)、數(shù)字量輸出20點(diǎn)、模擬量輸入6點(diǎn)、模擬量輸出2點(diǎn)。那么，本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，并且各模 塊在I/O鏈中的位置排列方式也可

15、能有多種。圖2-4所示為其中的一種模塊連接形式，表2-4所列為其對應(yīng)的各模塊的編址情況。模塊1模塊2模塊3模塊4模塊5主機(jī)EM221EM222EM235PEM223二EM235CPU224DI8DO8AI4/AO1DI4/DO4AI4/AO1DC 24VDC 24V12位DC 24V12位圖2-4模塊連接方式表2-4各模塊編址主機(jī)I/O模塊1 I/O模塊2 I/O模塊3 I/O模塊4 I/O模塊5 I/OI0.0 Q0.0I2.0Q2.0AIW0 AQW0I3.0Q3.0AIW8 AQW4I0.1Q0.1I2.1Q2.1AIW2I3.1Q3.1AIW10I0.2 Q0.2I2.2Q2.2ATW

16、4I3.2Q3.2ATW12I0.3 Q0.3I2.3Q2.3ATW6I3.3Q3.3ATW14I0.4 Q0.4I2.4Q2.4I0.5 Q0.5I2.5Q2.5I0.6 Q0.6I2.6Q2.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.011.1 Q1.111.211.311.411.5I2.7Q2.7由此可見，S7-200系統(tǒng)擴(kuò)展對輸入/輸出的組態(tài)規(guī)則為:1）同類型輸入或輸出點(diǎn)的模塊進(jìn)行順序編址。2） 對于數(shù)字量，輸入/輸出映像寄存器的單位長度為 8位（1個字節(jié)），本模塊高于實(shí)際位數(shù)未滿 8 位的，未用位不能分配給 I/O鏈的后續(xù)模塊。3）對于模擬量，輸入/輸出以2個字節(jié)（1個字）遞增方式來分配

17、空間。2.1.3 CPU模塊連接圖PLC是通過I/O點(diǎn)與外界建立聯(lián)系的，用戶必須靈活掌握I/O點(diǎn)與外部設(shè)備的連接關(guān)系和配電要求。 對于S7-200所有型號CPU的直流輸入（24VDC ）,1 .CPU224模塊外圍接線圖CPU224集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)，如圖2-10所示，為CPU224模塊典型的外圍 接線圖。CPU224AC/DC/ 繼電器(6ES7 214-1AD23-0XB0)24VDC 傳感器 電源輸出000000000000000000O 1 2 3 4 5 6 7 "工 V: 亡 上 £ OOOOOOOO 2 1 1 1 1 1 .T ML

18、 +2L+0.41L+0.00.10.20.30.7 i0.50.61.1NL1AC120/240VAC 電源（b）交流電源/直流輸入/繼電器輸出圖2-10 CPU224典型外圍接線圖2. CPU224XP 模塊外圍接線圖CPU224XP集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)和2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點(diǎn)，如圖2-11所示，為CPU224XP模塊典型的外圍接線圖。CPU224XP 模擬量 I/O(6ES7 214-2BD23-0XB0)120/240VAC 電源:許輛輛薛仃吐O © O ® ® ® ® 1L 0.0 0.1 0.2

19、0.32L 0.4 0.5 0.6* | 3L 0.7 1.0 1.1 | 吉 M L1AC1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 | M L +(b)交流電源/直流輸入/繼電器輸出| 24VDC傳感器電源輸出圖2-11 CPU224XP典型外圍接線圖3. CPU226模塊外圍接線圖CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點(diǎn)，如圖2-12所示，為CPU226模塊典型的外圍 接線圖。CPU226 DC/DC/DC24VDC(6ES7 216-2AD23-0XB0), 電源+$Q M Q0 0 0 0

20、 丨+0 0 QW1M 1L+ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 2L+J1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 ML+DC |+ 1【1 1 1 1 1】【丨丨T ( H ( 1 I 11111 J 1 n( u( u n 24VDC!傳感器1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 2M 1.5 1.6 1.7 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 M L+(a)直流電源/直流輸入/直流輸出電源輸出CPU226 AC/DC/繼電器(6ES7

21、 216-2BD23-0XB0)120/240VAC 電源1L 0.0 0.1 0.2 0.3 2L 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 |3L 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 | 去 N L1AC甫ht®和川和仁打m r ®1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 1.2 1.3 1.42M 1.5 1.6 1.7 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 M L+(&<s>| ©儀心儀©©(b )交流電源/直流輸入/繼電器輸出2

22、4VDC寺傳感器電源輸出圖2-12 CPU226典型外圍接線圖注意：在實(shí)際應(yīng)用中，用戶應(yīng)參考相應(yīng)PLC的CPU用戶手冊，正確進(jìn)行I/O連接及配電要求(電源的正/負(fù)極和電壓值）。2.2 S7-200 PLC編程軟元件2.2.1 S7-200 PLC 編程軟元件編程軟元件是PLC內(nèi)部具有不同功能的存儲器單元，每個單元都有唯一的地址，在編程時，用戶只需記住軟元件的符號地址即可。為了方便不同的編程功能需要，存儲器單元作了分區(qū)，即PLC內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲器、定時器、計數(shù)器、 通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。PLC內(nèi)部這些存儲器的作用和繼電

23、接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”，但它們不是“硬”繼電器，而是 PLC存儲器的存儲單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“ 1”時，則表示 相應(yīng)繼電器線圈得電， 其動合觸點(diǎn)閉合，動斷觸點(diǎn)斷開，所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為 “軟”繼電器， 這些軟繼電器的最大特點(diǎn)是其觸點(diǎn)（包括常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）可以無限次使用。軟元件的地址編排采用“區(qū)域號+區(qū)域內(nèi)編號”方式。CPU224、CPU226部分編程軟元件的編號范 圍和功能描述，見表 2-5。表2-5S7-200 PLC 軟元件的編號范圍元件名稱符號編號范圍功能說明輸入寄存器II0.0 11.5 共 14 點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號輸出寄

24、存器QQ0.0Q1.1 共 10 點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動外部設(shè)備位存儲器MM0.0 M31.7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時器256（T0 t255）T0,T64保持型通電延時1msT1 T4,T65T68保持型通電延時10msT5 T31,T69T95保持型通電延時100msT32,T96ON/OFF 延時,1msT33 T36,T97 T100ON/OFF 延時,10msT37 T63,T101 T255ON/OFF 延時,100ms計數(shù)器CC0C255加法計數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計數(shù)器HCHC0 HC5用來累計比CPU掃描速率更快的事件順控繼電器SS0.0 S31.7提供控

25、制程序的邏輯分段變量存儲器VVB0.0 VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件局部存儲器LLB0.0 LB63.7使用臨時的寄存器，作為暫時存儲器特殊存儲器SMSM30.0 SM549.7CPU與用戶之間交換信息特殊存儲器SM（只讀）SM0.0 SM29.7只讀信號累加寄存器ACAC0 AC3用來存放計算的中間值222軟元件類型和功能1 .輸入繼電器（I）輸入繼電器又稱輸入過程映象寄存器，它和PLC的輸入端子相連，用于接收外部開關(guān)信號的控制。輸入繼電器與開關(guān)的連接及內(nèi)部等效電路，如圖2-13所示。_24VT圖2-13輸入繼電器外接控制開關(guān)及內(nèi)部等效電路圖例如，當(dāng)外部的開關(guān) SB1閉合，輸入繼

26、電器的線圈10.0得電，則該繼電器“動作”，在程序中表現(xiàn) 為常開觸點(diǎn)閉合/常閉觸點(diǎn)斷開。這些觸點(diǎn)可以在編程時任意使用，并且使用次數(shù)不受限制。在PLC每個掃描周期的開始，PLC對各個輸入端子點(diǎn)進(jìn)行采樣，并把采樣值送到輸入映像寄存器。PLC在接下來的本周期各階段不再改變輸入映像寄存器中的值，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段。輸入繼電器可以按位來讀取數(shù)據(jù)，其地址格式為I字節(jié)地址.位地址，如I0.1 ;也可以按字節(jié)、字或雙字來讀取數(shù)據(jù)，如IB1。在編程時應(yīng)注意：1）輸入繼電器只能由輸入端子接收外部信號控制，不能由程序控制；2）其觸點(diǎn)只能作為中間控制信號，不能直接輸出給負(fù)載；3）輸入開關(guān)外接電源的極性和

27、電壓值應(yīng)符合輸入電路的要求，如直流輸入、交流輸入。2.輸出繼電器（Q）輸出繼電器又稱輸出過程映象寄存器，它和PLC的輸出端子相連，可以作為負(fù)載的控制信號。輸出繼電器與負(fù)載電路的連接及內(nèi)部等效電路，如圖2-14所示。圖2-14 輸出繼電器外接控制及內(nèi)部等效電路圖例如，當(dāng)通過程序使輸出繼電器線圈 Q0.0 得電時，該繼電器“動作” ，在程序中表現(xiàn)為常開觸點(diǎn)閉 合/常閉觸點(diǎn)斷開，即輸出端子可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號。這些觸點(diǎn)可以在編程時任意使用， 使用次數(shù)不受限制。在每個掃描周期的輸入采樣、 程序執(zhí)行等階段， 并不把輸出結(jié)果信號直接送到輸出鎖存器 （端點(diǎn)）， 而只是送到輸出映像寄存器， 只有在每

28、個掃描周期的末尾才將輸出映像寄存器中的結(jié)果幾乎同時送到輸 出鎖存器，對輸出端點(diǎn)進(jìn)行刷新。輸出繼電器可以按位來寫入數(shù)據(jù)，如Q1.1;也可以按字節(jié)、字或雙字來寫入數(shù)據(jù)，如QB1。在編程時應(yīng)注意：1）輸出端點(diǎn)只能由程序?qū)懭胼敵隼^電器控制;2）其觸點(diǎn)不僅可以直接控制負(fù)載，同時也可以作為中間控制信號;3）輸出外接電源的極性和電壓值應(yīng)符合輸出電路的要求，輸出繼電器的執(zhí)行部件有繼電器、晶體 管和晶閘管 3種形式，圖 2-14 是繼電器輸出等效電路。在繼電器輸出形式下，外接電源可使用直流或 交流，其輸出電流、電壓值應(yīng)滿足輸出觸點(diǎn)的要求。3通用輔助繼電器（ M）通用輔助繼電器（又稱位存儲區(qū)或內(nèi)部標(biāo)志位）在 PL

29、C 中沒有輸入 /輸出端子與之對應(yīng)，在邏輯運(yùn) 算中只起到中間狀態(tài)的暫存作用，類似與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。通用輔助繼電器可以按位來存取數(shù)據(jù)，如M26.7。也可以按字節(jié)、字或雙字來存取數(shù)據(jù)，如MD20。4特殊繼電器（ SM） 特殊繼電器的某些位（特殊標(biāo)志位）具有特殊功能或用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量、控制參數(shù)和信息， 是用戶與系統(tǒng)程序之間的界面。用戶可以通過特殊標(biāo)志位來溝通PLC 與被控制對象之間的信息;用戶也可以通過編程直接設(shè)置某些位來使設(shè)備實(shí)現(xiàn)某種功能（參看 S7 200用戶手冊）。特殊繼電器有只讀區(qū)和可讀寫區(qū)，例如，常用的 SMB0 單元有 8 個狀態(tài)位為只讀標(biāo)志，其含義如 下：SM0.0

30、 : PLC運(yùn)行（RUN）指示位，該位在 PLC運(yùn)行時始終為1。SM0.1 :該位在PLC由STOP轉(zhuǎn)入RUN時，該位為ON 個掃描周期，常用作調(diào)用初始化子程序。SM0.2 :若保持?jǐn)?shù)據(jù)丟失，則該位在一個掃描周期中為1。SM0.3 :開機(jī)后進(jìn)入RUN方式，該位將 ON 個掃描周期。SM0.4 :該位提供了一個周期為一分鐘、占空比為0.5的時鐘脈沖，可作為簡單延時使用。SM0.5 :該位提供了一個周期為一秒鐘、占空比為0.5的時鐘脈沖。SM0.6 :該位為掃描時鐘，本次掃描時置1 ,下次掃描時置0?？捎米鲯呙栌嫈?shù)器的輸入。SM0.7 :該位指示 CPU工作方式開關(guān)的位置（0為TERM位置，1為R

31、UN位置）。在每個掃描周期的末尾，由 S7-200更新這些位。5變量存儲器（ V ） 變量存儲器用來存儲變量（可以被主程序、子程序和中斷程序等任何程序訪問，也稱全局變量），可以存放程序執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果，如變量V1.0、 VB10、 VW10、 VD10。6局部變量存儲器（ L） 局部變量存儲器用來存放局部變量（局部變量只在特定的程序內(nèi)有效），可以用來存儲臨時數(shù)據(jù)或者子程序的傳遞參數(shù)。 局步變量可以分配給主程序段、 子程序段或中斷程序段， 但不同程序段的局部存儲器是不能相互訪問的。7.順序控制繼電器（S）有些PLC中也把順序控制繼電器稱為狀態(tài)器或狀態(tài)元件，是順控繼電器指令的重要元件，

32、常與順 序控制指令LSCR、SCRT、SCRE結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)順序控制或步進(jìn)控制。如S2.1、SB4。&定時器（T）定時器是PLC中常用的編程軟元件，主要用于累計時間的增量，其分辨率有1ms、10ms和100ms三種。定時器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器類同，當(dāng)定時器的輸入條件滿足時開始累計時間增量（當(dāng)前值），當(dāng)定時器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時，定時器觸點(diǎn)動作。定時器地址格式為：T定時器號，如T24。9 .計數(shù)器（C）計數(shù)器是用來累計輸入脈沖的個數(shù)。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時，計數(shù)器開始累計它的輸入端脈沖上升沿（正跳變）的次數(shù)；當(dāng)計數(shù)器計數(shù)值達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時，計數(shù)器觸點(diǎn)動作。計數(shù)器地址格式

33、為：C計數(shù)器號，如C24。10 .累加器（AC）累加器是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，累加器可進(jìn)行讀、寫兩種操作，它可以向子程序傳遞參數(shù)，也可 以從子程序返回參數(shù)，或用來存儲運(yùn)算中間結(jié)果。S7-200提供了 4個32位的累加器，其地址格式為AC累 加器號，如AC0、AC3等。累加器的可用長度為 32位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式。按字節(jié)、字存取時只能存取累加器的低8位或低16位，雙字可以存取累加器全部的32位，如圖2-15所示。MSBLSBAC0C6MOVB AC0 VB300(VB300)=C6MSBLSB（字節(jié)傳送）AC015C6J MOVW AC0 VW300(VB300)= 15MSBLS

34、B（字傳送）/(VB301)= C6AC0032A15C6J MOVD AC0 VD300(VB300)=03（雙字傳送）/(VB301)=2A/(VB302)=15(VB303)=C6圖2-15累加器的操作11.模擬量輸入/輸出映像寄存器（AI /AQ ）模擬量輸入映像寄存器用以存放A/D轉(zhuǎn)換后輸入的16位的數(shù)字量，其地址格式為 AIW起始字節(jié)地址，如：AIW2，注意：必須用偶數(shù)字節(jié)地址（0、2、4）且只能進(jìn)行 讀操作。模擬量輸出映像寄存器用以存放需要進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的16位的數(shù)字量，其地址格式為 AQW起始字節(jié)地址，如：AQW2，注意：必須用偶數(shù)字節(jié)地址（0、2、4）且只能進(jìn)行寫操作。12

35、.高速計數(shù)器（HC）一般計數(shù)器的計數(shù)頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計數(shù)器可累計比CPU的掃描速度更快的事件。高速計數(shù)器的當(dāng)前值是一個雙字長（32位）的整數(shù)，且為只讀值。高速計數(shù)器的數(shù)量很少，地址格式為HC高速計數(shù)器號，如HC2。2.3 S7-200尋址方式2.3.1 數(shù)據(jù)類型S7-200 PLC數(shù)據(jù)類型可以是整型、實(shí)型（浮點(diǎn)數(shù)）、布爾型或字符串型，常用的數(shù)據(jù)長度有位、字 節(jié)、字和雙字。1. 位、字節(jié)、字和雙字位（bit），數(shù)據(jù)類型為布爾（BOOL ）型，有“ 0 ”和“1”兩種不同的取值?？捎脕肀硎鹃_關(guān)量（或 稱數(shù)字量）的兩種不同狀態(tài)，如觸點(diǎn)的斷開和接通、線圈的通電和斷電等。如果該位為

36、“ 1”，則表示梯形圖中對應(yīng)編程元件的線圈“通電”，稱該編程元件為“ 1”狀態(tài)，或稱該編程元件 ON （接通）；如果該位為“ 0”，對應(yīng)編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該編 程元件為“ 0”狀態(tài)，或稱該編程元件 OFF （斷開）。字節(jié)（Byte），由8位二進(jìn)制數(shù)組成，其中的第 0位為最低位（LSB），第7位為最高位（MSB ）。 字（Word），由字節(jié)組成，兩個字節(jié)組成1個字。字節(jié)、字和雙字的取值范圍見表2-6。表2-6數(shù)據(jù)的位數(shù)和取值范圍數(shù)據(jù)位數(shù)無符號數(shù)有符號整數(shù)十進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制B （字節(jié)），8位值02550FF-128 12780 7FW （字），16位值06,553

37、50 FFFF-32768+3276780007FFFD （雙字），32位值04,294,967,2950 FFFF FFFF-2,147,483,648+2,147,483,6478000 0000-7FFF FFFF2.常數(shù)的表示方法在的許多指令中，都可以使用常數(shù)值。常數(shù)可以是字節(jié)、字或雙字，S7-200 CPU以二進(jìn)制方式存儲常數(shù)。常數(shù)也可以用十進(jìn)制、 十六進(jìn)制、ASCII碼或浮點(diǎn)數(shù)形式來表示， 表2-7是一般常數(shù)表示方法。表2-7常數(shù)表示法常數(shù)格式舉例十進(jìn)制常數(shù)十進(jìn)制值20090709十六進(jìn)制常數(shù)16#十六進(jìn)制值16#4E4F二進(jìn)制格式2#二進(jìn)制值2#1011_0101ASCII碼常數(shù)

38、ASCII碼文本'Document'實(shí)數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)格式ANSI/IEEE 754-1985+ 1.175463E-20 （正數(shù)）;-1.175463E-20 （負(fù)數(shù)）字符串“字符串文本”“ It's OK! ”2.3.2 直接尋址與間接尋址S7-200將信息存儲在不同的存儲單元中，每個存儲單元都有唯一確定的地址，根據(jù)對存儲單元中 信息存取形式不同，可分為直接尋址方式和間接尋址方式。1.直接尋址直接尋址方式是指明確指出存儲單元的地址，在程序中直接使用編程元件的名稱和地址編號，用戶程序可以直接存取這部分信息。直接尋址可以采用位尋址、字節(jié)尋址、字尋址和雙字尋址等方式。（1）位尋

39、址位尋址也稱字節(jié)位尋址，其格式為Ax.y，由元件名稱、字節(jié)地址和位地址 組成。如13.2，表示輸入繼電器（I）的位尋址格式，其中“ 3”表示字節(jié)地址編號，“ 2”表示位地址編號。（2）字節(jié)、字、雙字尋址以變量存儲器為例，字節(jié)、字、雙字尋址格式為： 存儲區(qū)域標(biāo)識+數(shù)據(jù)類型+存儲區(qū)域內(nèi)的首字節(jié)地址如VB100 ,其中V表示存儲區(qū)域標(biāo)識符，B表示訪問一個字節(jié)，100表示字節(jié)地址。如VW100，表示由VB100和VB101組成的1個字（16位），W 表示訪問一個字（Word） , 100為 起始字節(jié)的地址；女口 VD100 ,表示由VB100VB103組成的雙字 （32位），D表示訪問一個雙字 （Do

40、uble Word）, 100 為起始字節(jié)的地址，如圖 2-16所示。MSB7LSB0MSB15最高有效字節(jié)LSB最低有效字節(jié)0VB100VB100VB101(a) VB100(b) VW100VB100VB101VB102VB103MSBLSB31最高有效字節(jié)最低有效字節(jié) 0(c) VD100圖2-16字、字節(jié)和雙字對同一地址存取操作的比較（3）其它直接尋址對于一些具有一定功能的器件，可以直接寫出其編號，如定時器T10,在這種編址中，指明了兩個相關(guān)變量的信息，艮卩T10定時器的狀態(tài)和當(dāng)前值。此外，還可以采用不同的尋址格式對同一地址進(jìn)行尋址。例如：輸入字節(jié)IB3表示它由I3.0I3.7組成，表

41、2-8是S7-200 PLC的各種CPU存儲空間的取值范圍。表2-8S7-200存儲器范圍及特性描述CPU221CPU222CPU224SCPU224XPCPU226用戶程序長度：在運(yùn)行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)不在運(yùn)行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)24576字節(jié)用戶數(shù)據(jù)大小2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)10240字節(jié)輸入映像寄存器 （I）I0.0-I15.7I0.0-I15.7I0.0-I15.7I0.0-I15.7I0.0-I15.7輸出映像寄存器（Q）Q0.0-Q15.7Q0.0-Q15.

42、7Q0.0-Q15.7Q0.0-Q15.7Q0.0-Q15.7模擬量輸入（只讀）AIW0-AIW30AIW0-AIW30AIW0-AIW62AIW0-AIW62AIW0-AIW62模擬量輸出（只寫）AQW0-AQW30AQW0-AQW30AQW0-AQW62AQW0-AQW62AQW0-AQW62變量存儲器（V）VB0-VB2047VB0-VB2047VB0-VB8191VB0-VB10239VB0-VB10239局部存儲器（L）LB0-LB63LB0-LB63LB0-LB63LB0-LB63LB0-LB63位存儲器（M ）M0.0-M31.7M0.0-M31.7M0.0-M31.7M0.0-

43、M31.7M0.0-M31.7特殊存儲器（SM）SM0.0-SM179.7SM0.0-SM299.7SM0.0-SM549.7SM0.0-SM549.7SM0.0-SM549.7只讀SM0.0-SM29.7SM0.0-SM29.7SM0.0-SM29.7SM0.0-SM29.7SM0.0-SM29.7定時器（T）256(T0-T255)256(T0-T255)256(T0-T255)256(T0-T255)256(T0-T255)有記憶接通延遲1msT0,T64T0,T64T0,T64T0,T64T0,T64有記憶接通延遲10msT1-T4,T65-T68T1-T4,T65-T68T1-T4,

44、T65-T68T1-T4,T65-T68T1-T4,T65-T68有記憶接通延遲100msT5-T31,T5-T31,T5-T31,T5-T31,T5-T31,T69-T95T69-T95T69-T95T69-T95T69-T95接通/關(guān)斷延遲1msT32,T96T32,T96T32,T96T32,T96T32,T96接通/關(guān)斷延遲10msT33-T36,T33-T36,T33-T36,T33-T36,T33-T36,T97-T100T97-T100T97-T100T97-T100T97-T100接通/關(guān)斷延遲100msT37-T63,T37-T63,T37-T63,T37-T63,T37-T

45、63,T101-T255T101-T255T101-T255T101-T255T101-T255計數(shù)器（C）C0-C255C0-C255C0-C255C0-C255C0-C255高速計數(shù)器（HC）HC0-HC5HC0-HC5HC0-HC5HC0-HC5HC0-HC5順序控制繼電器（S）S0.0-S31.7S0.0-S31.7S0.0-S31.7S0.0-S31.7S0.0-S31.7累加寄存器（AC ）AC0-AC3AC0-AC3AC0-AC3AC0-AC3AC0-AC3跳轉(zhuǎn)/標(biāo)號0-2550-2550-2550-2550-255調(diào)用/子程序0-630-630-630-630-127中斷程序0

46、-1270-1270-1270-1270-127正/負(fù)跳變256256256256256PID回路0-70-70-70-70-7端口端口 0端口 0端口 0端口 0, 1端口 0, 1S7-200 CPU允許使用指2 間接尋址間接尋址方式是指通過使用指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)的一種尋址方式。針對I、Q、V、M、S、T （僅當(dāng)前值）和C （僅當(dāng)前值）存儲區(qū)域進(jìn)行間接尋址， 但不能對獨(dú)立的位（Bit） 或模擬量進(jìn)行間接尋址。使用間接尋址方式存取數(shù)據(jù)的過程如下：32位，所以指針的（1）建立指針使用間接尋址之前，應(yīng)創(chuàng)建一個指向該位置的指針。由于存儲器的物理地址為長度應(yīng)當(dāng)為雙字長。只能用變量存儲器V、局部

47、存儲器L或累加器AC1、AC2和AC3作指針。為了生成指針，必須用雙字傳送指令（MOVD ）將要間接尋址的某存儲器的地址裝入用來作為指針 的編程元件中，裝入的是地址而不是數(shù)據(jù)本身。例如：MOVD &VB200, AC1/VB200的地址送入AC1，建立指針MOVD&C3, VD6/C3的地址送入 VD6，建立指針MOVD&MB4, LD8 /MB4的地址送入 LD6，建立指針指令的輸入操作數(shù)開始處使用“&”符號，表示所尋址的操作數(shù)是要進(jìn)行間接尋址的存儲器的地址；指令的輸出操作數(shù)是指針?biāo)赶虻拇鎯ζ鞯刂?，其?shù)據(jù)長度為雙字。(2) 用指針來存取數(shù)據(jù)用指針來存取數(shù)據(jù)時

48、，操作數(shù)前加“* ”號，表示該操作數(shù)為一個指針。 圖2-17中的*AC1表示AC1 是一個指針，*AC1是MOVW指令確定的一個字長的數(shù)據(jù)。此例中，存于 VB200和VB201的數(shù)據(jù)被 傳送到累加器AC0的低16位。VB100VB101VB102VB103VB104VB10521V101地址<43AC0652143AC187MOVD &VB101 , AC1/VB101的地址送入AC1，建立指針J MOVW *AC1，AC0/指針AC1所指的值送入AC0圖2-17指針間接尋址方式(3) 修改指針連續(xù)存取指針?biāo)傅臄?shù)據(jù)時，因為指針是32位的數(shù)據(jù)，應(yīng)使用雙字指令來修改指針值，如雙字加

49、法(ADDD )或雙字加1 (INCD )指令。修改時需要根據(jù)所存取的數(shù)據(jù)長度來正確調(diào)整指針。當(dāng)存取字 節(jié)數(shù)據(jù)時，指針調(diào)整單位為 1，即可執(zhí)行1次INCD指令；當(dāng)存取字時，指針調(diào)整單位為2;當(dāng)存取雙字時，指針調(diào)整單位為4，如圖2-18所示。MOVW *AC1，AC0+D +2，AC1/將AC1中的數(shù)值加2指向下一個字MOVW *AC1，AC0/VB101的地址送入AC1，建立指針MOVD &VB101 , AC1/指針AC1所指的值送入AC0/指針AC1所指的值送入AC0圖2-18改變指針尋址方式2.4 實(shí)驗2 PLC硬件連接及簡單程序1. 實(shí)訓(xùn)目的1）熟悉可編程控制器基本構(gòu)成及擴(kuò)展。

50、2）熟悉可編程控制器內(nèi)部資源及數(shù)據(jù)類型。3）正確掌握可編程控制器外部端口線路連接。2. 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1）通過實(shí)際動手連接小型 PLC , 了解PLC基本構(gòu)成。2）通過編程軟件輸入簡單梯形圖指令熟悉輸入輸出映象寄存器、變量存儲器等及位數(shù)據(jù)、字節(jié)數(shù) 據(jù)等數(shù)據(jù)類型。3）參照相應(yīng)型號的 PLC使用說明書，通過對常開、常閉按鈕及繼電器負(fù)載，進(jìn)行包括外部電源的 正確接線（可參照第1章中圖1-1電機(jī)自鎖啟動控制線路例）。3實(shí)訓(xùn)設(shè)備及元器件1）S7-200 PLC實(shí)驗工作臺或PLC裝置、可擴(kuò)展模塊若干個。2）安裝有 STEP7-Micro/WIN 編程軟件的 PC機(jī)。3）PC/PPI+通訊電纜線。4）開關(guān)8個、繼電器1個、導(dǎo)線等必備器件。4實(shí)訓(xùn)操作步驟1）將PC/PPI+通訊電纜線與PC機(jī)連接；2）運(yùn)行STEP7-Micro/WIN編程軟件，輸入含有位、字節(jié)數(shù)據(jù)的程序； 輸入含有位、字節(jié)數(shù)據(jù)的簡單梯形圖指令（提示：可分別單獨(dú)進(jìn)行）如圖2-19所示：(b)(c)圖2-19位及字節(jié)數(shù)據(jù)簡單梯形圖指令 對該程序編譯、運(yùn)行、調(diào)試； 觀察輸出端QBO狀態(tài)：圖