第2章 PLC内外部结构及编程教学教材

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1、学习内容, S7-200系列PLC的外部结构, S7-200系列PLC的性能, S7-200系列PLC的内存结构, S7-200系列PLC指令系统的类型, STEP7-Micro/WIN编程软件简介,了解S7-200系列PLC的外部结构、各部件的作用及CPU性能和输入输出性能。 了解STEP7-Micro/WIN编程软件的界面及使用。 理解S7-200系列PLC内部存储器的种类、作用及指令系统的类型。 掌握S7-200系列PLC的输入输出接线及指令寻址方式。,学习目标：,2.1 S7-200系列PLC的外部结构,2.1.1各部件的作用,5输出状态指示：用于显示PLC是否有信号输出到执行设备（如

2、接触器、电磁阀、指示灯等）； 6扩展接口：通过扁平电缆线，连接数字量I/O扩展模块、模拟量I/O扩展模块、热电偶模块、通信模块等。 7 通信接口：支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。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。 8模拟电位器：模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM28、SM29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数等。,1输入接线,图2-4 CPU224输入电路接线图,2.1.2输入输出接线,2输出接线,晶体管输出电路接线图,图2-5 CPU224晶体管输出电路接线图,2输出接线,继电器输出电路接线图,

3、图2-6 CPU224继电器输出电路的接线图,2.2.1 CPU性能 PLC的CPU性能主要描述PLC的存储器能力、指令运行时间及各种特殊功能等。,2.2 S7-200系列PLC的性能,2.2.1 CPU性能 PLC的CPU性能主要描述PLC的存储器能力、指令运行时间及各种特殊功能等。,2.2.2 I/O性能 PLC的I/O特性主要描述I/O接口电路的电气性能，诸如电压电流大小、通断时间、隔离方式等等。,2.3 S7-200系列PLC的内存结构及寻址方法,PLC的内存分为程序存储区和数据存储区两大部分。 程序存储区用于存放用户程序，它由机器自动按顺序存储程序 。 数据存储区用于存放输入输出状态

4、及各种各样的中间运行结果 。,2.3.1 内存结构,S7-200系列PLC的数据存储区按存储器存储数据的长短可划分为字节存储器、字存储器和双字存储器三类。 7个字节存储器 输入映像寄存器I 输出映像寄存器Q 变量存储器V 内部位存储器M 特殊存储器SM 顺序控制状态寄存器S 局部变量存储器L 4个字存储器 定时器T 计数器C 模拟量输入寄存器AI 模拟量输出寄存器AQ； 2个双字存储器 累加器AC 高速计数器HC。,2.3.2 指令寻址方式,1.编址方式 1)位编址： 寄存器标识符+字节地址.位地址，如I0.0、M0.1、Q0.2等。 2)字节编址： 寄存器标识符+字节长度B+字节号，如IB1

5、、VB20、QB2等。 3)字编址： 寄存器标识符+字长度W+起始字节号，如VW20表示VB20和VB21这2个字节组成的字。 4)双字编址： 寄存器标识符+双字长度D+起始字节号，如VD20表示从VB20到VB21这4个字节组成的双字。,1)立即数寻址 对立即数直接进行读写操作的寻址称为立即数寻址。立即数寻址的数据在指令中以常数形式出现。常数的大小由数据的长度（二进制数的位数）决定。 在S7-200系列PLC中，常数值可为字节、字或双字。存储器以二进制方式存储所有常数。指令中可用二进制、十进制、十六进制或ASCII码形式来表示常数。,2)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

6、寄存器的地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据，如I0.0、MB20、VW100等。,2.寻址方式,2.3.2 指令寻址方式,3)间接寻址 间接寻址时操作数不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在S7-200系列PLC中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T（仅当前值）、C（仅当前值）寄存器进行间接寻址。 使用间接寻址之前，要先创建一个指向该位置的指针，指针为双字值，用来存放一个存储器的地址，只能用V、L或AC做指针。例如：MOVW *AC1，AC0，表示将AC1中的内容为起始地址的一个字长的数据（即VB202，VB203的内容）送到累加器AC0中 。指针建立好了之后，

7、利用指针存取数据。用指针存取数据时，操作数前加“*”号，表示该操作数为一个指针。,2.3.2 指令寻址方式,3)间接寻址,VB202的地址,AC1,MOVD &VB202,AC1 /VB202的地址送入AC1，建立指针,5678,AC0,MOVW *AC1，AC0 /指针AC1所指的值传送到AC0,2.4 S7-200系列PLC指令系统的类型,梯形图Ladder Logic Program(LAD)程序指令 梯形图程序指令的基本逻辑元素是触点、线圈、功能框和地址符。 语句表Statemen List Program(STL)程序指令 语句表程序指令由操作码和操作数组成，类似于计算机的汇编语言，

8、它的图形显示形式即为梯形图程序指令，语句表程序指令则显示为文本格式。 功能块图Fanction Block Diagram Program(FBD)程序指令 功能块图程序指令由功能框元素表示。,2.4 S7-200系列PLC指令系统的类型,三种程序指令的类型可以相互转换,图2-9 同一功能的梯形图、语句表、功能块图程序指令,a）梯形图LAD b）语句表STL c）功能块图FBD,2.5 STEP7-Micro/WIN编程软件介绍,图2-10 STEP7-Micro/WIN编程软件的主界面,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,1.编程元素及项目组件 STEP7-MircoWI

9、N的一个基本项目包括程序块、数据块、系统块、符号表、状态表、交叉引用表。程序块、数据块、系统块须下载到PLC，而符号表、状态表、交叉引用表不下载到PLC。 程序块由可执行代码和注释组成，可执行代码由一个主程序和可选子程序或中断程序组成。程序代码被编译并下载到PLC，程序注释被忽略。在“指令树”中 右击“程序块”图标可以插入子程序和中断程序。,数据块由数据（包括初始内存值和常数值）和注释两部分组成。数据被编译后，下载到PLC，注释被忽略。 系统块用来设置系统的参数，包括通信口配置信息、保存范围、模拟和数字输入过滤器、背景时间、密码表、脉冲截取位和输出表等选项。单击“浏览栏”上的“系统块”按钮，或

10、者单击“指令树”内的“系统块”图标，可查看并编辑系统块。系统块的信息须下载到PLC，为PLC提供新的系统配置。,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,2.梯形图程序的输入 （1） 建立项目 通过菜单命令“文件” “新建”或单击工具栏中“新建”快捷按钮，可新建一个项目。此时，程序编辑器将自动打开。 （2） 输入程序 在程序编辑器中使用的梯形图元素主要有触点、线圈和功能块，梯形图的每个网络必须从触点开始，以线圈或没有ENO输出的功能块结束。线圈不允许串联使用。,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,（3）编

11、辑程序 剪切、复制、粘贴或删除多个网络 通过用SHIFT键+鼠标单击，可以选择多个相邻的网络，进行剪切、复制、粘贴或删除等操作。注意：不能选择网络中的一部分，只能选择整个网络。 编辑单元格、指令、地址和网络 用光标选中需要进行编辑的单元，单击右键，弹出快捷菜单，可以进行插入或删除行、列、垂直线或水平线的操作。删除垂直线时把方框放在垂直线左边单元上，删除时选“行”，或按“DEL”键。进行插入编辑时，先将方框移至欲插入的位置，然后选“列”。,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,（4）程序的编译 程序编译操作用于检查程序块、数据块及系统块是否存在错误。程序经过编译后，方可下载到P

12、LC。 单击“编译”按钮或选择菜单命令“PLC”“编译”，编译当前被激活的窗口中的程序块或数据块； 单击“全部编译”按钮或选择菜单命令“PLC”“全部编译”，编译全部项目元件（程序块、数据块和系统块）。使用“全部编译”，与哪一个窗口是活动窗口无关。编译的结果显示在主窗口下方的输出窗口中。,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,3.程序的上传下载 （1） 下载 如果已经成功地在运行STEP 7-Micro/WIN的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC。如果PLC中已经有内容将被覆盖。单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”“下载”。出现“

13、下载”对话框。根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。单击“确定”，开始下载程序。如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下信息：下载成功。下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC” “运行”，PLC进入RUN（运行）工作方式。 注意：下载程序时PLC必须处于停止状态，可根据提示进行操作。,(2)上传 可用下面的几种方法从PLC将项目文件上传到STEP 7-MicroWIN程序编辑器：单击“上载”按钮；选择菜单命令“文件”“上载”；按快捷键组合Ctrl+U。执行的步骤与下载基本相同，选

14、择需上传的块（程序块、数据块或系统块），单击“上传”按钮，上传的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上传的程序。,3.程序的上传下载,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,4 选择工作方式 PLC有运行和停止两种工作方式。单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式。,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,5程序的调试与监控 在STEP7-MicroWIN编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，可使PLC进入运行状态，进行程序的调试和监控。 （1）程序状态监控

15、在程序编辑器窗口，显示希望测试的部分程序和网络，将PLC置于RUN工作方式，单击工具栏中“程序状态”按钮或用菜单命令“调试”“程序状态”，将进入梯形图监控状态。在梯形图监控状态，用高亮显示位操作数的线圈得电或触点通断状态。触点或线圈通电时，该触点或线圈高亮显示。运行中梯形图内的各元件状态将随程序执行过程连续更新变换。,（2）状态表监控 单击浏览条上的“状态表”按钮或使用菜单命令“检视”“元件” “状态表”，可打开状态表编辑器，在状态表地址栏输入要监控的数字量地址或数据量地址，点击工具栏中的“状态表”按钮，可进入“状态表” 监控状态。在此状态，可通过工具栏强制I/O点的操作，观察程序的运行情况，

16、也可通过工具栏对内部位及内部存储器进行“写”操作来改变其状态，进而观察程序的运行情况。 。,2.5.2 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能,5程序的调试与监控,本章小结,1S7-200系列PLC外部结构主要由输入输出接线端子、状态指示灯、通信接口和扩展接口等组成。 2S7-200系列PLC的CPU性能描述存储容量、扫描速度、I/O点数、指令系统、可扩展性、通信功能等。输入输出性能描述输入输出的额定电压、电流等电气性能。 3S7-200系列PLC的内部存储器分为输入映像寄存器I、输出映像寄存器Q、变量存储器V、内部位存储器M、定时器T、计数器C、高速计数器HC、累加器AC、特殊存储器SM、局部变量存储器L、模拟量输入输出存储器AI/AQ、顺序控制继电器S等。 4S7-200系列PLC指令系统有三种表现形式：梯形图、语句表和功