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1、第5章 S7-200 PLC的编程基础,5.1 PLC的基本工作原理 5.1.1 PLC的工作模式 S7-200 PLC有三种工作模式 (1)运行（RUN） (2)停止（STOP） (3)终端（TERM）,5.1.2 S7-200 PLC的工作原理,PLC通电后，需要对系统硬件和软件做一些初始化的工作，之后便反复不停地分阶段处理各种不同的任务,这种周而复始的循环工作方式称为循环扫描工作方式。,PLC的循环扫描工作方式,RUN模式下，S7-200PLC按序循环执行下述任务： 1、读取外部状态 2、执行用户程序 3、响应通讯请求 4、内部诊断 5、刷新输出,STOP模式下，除用户程序不执行外，其余
2、任务依然执行。在此状态下，可下载用户程序及设置系统。,上述的任务序列称为PLC的一个扫描周期,扫描工作方式对程序执行的影响,I0.0代表外部的按纽，当按纽动作后，左面的程序只需要一个扫描周期就可完成对M0.4的刷新，而右面的程序要经过四个扫描周期才能完成对M0.4的刷新。 在扫描周期极为短的情况下（100ms），无时序配合要求，感觉不到这两段程序执行的的差异。 在有时序配合的情况下，这种差异要引起注意。,脉冲捕获,PLC这种循环扫描工作方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后，可以采用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术等。 对持续时间较短的脉冲，PLC为本地的
3、DI提供了脉冲捕获的功能。当脉冲捕获使能后，该输入端上的状态变化将被锁定直至被PLC读取。,脉冲捕捉示意图,5.1.3 S7-200 PLC的控制过程,一个控制电动机启停的示意图。,5.2 PLC的编程语言与程序结构,顺序功能图（Sequential function chart） 梯形图（Ladder diagram） 功能块图（Function block diagram） 指令表（Instruction list） 结构文本（structured text）,IEC1131-3 与 SIMATIC指令集,IEC1131-3是国际电工委员会制订的的可编程控制器的编程语言标准，共规定了五种编
4、程语言。,5.2.1 PLC的编程语言,S7-200的编程软件中，用户可以选用梯形图、功能块图和语句表三种编程语言。,（1）梯形图（LAD） 国内使用最多，是一种图形式的PLC编程语言，它沿用了电气工程师熟悉的继电接触器控制原理图的形式和概念,梯形图例子,LAD的编程要点,LAD由触点、线圈和功能块三元素组成。 由这三元素组成的独立电路称为网络（NETWORK） 网络左右两侧的垂直母线代表电源（S7系列省去右侧母线）。 触点接通，“电流”才能从左至右流经功能块和线圈，产生相应的操作和动作。 功能块设有EN和ENO端，只有“电流”流进EN端功能块才能执行相关的操作，仅当操作无误“电流”才会流出E
5、NO端，导致后续的动作或操作。 逻辑运算从左至右执行，各网络从上到下执行。,（2）功能块图（FBD） 一种类似于数字逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框用“导线”连接在一起，信号自左向右流动。西门子公司的“LOG0”系列微型可编程序控制器就使用功能块图编程语言。,（3）语句表(STL) 语句表比较适合熟悉PLC和逻辑程序设计的经验丰富的程序员，其指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式,它可以实现某些不能用梯形图或功能块图实现的
6、功能。 S7-200的三种编程语言按照格式编写，则可以进行相互转换。,5.2.2 SIMATIC指令集与IECll31-3指令集 S7-200系列PLC主机中有两种基本指令集：SIMATIC指令集和IEC1131-3指令集，可以根据情况任选一种。 SIMATIC指令集是西门子公司为其产品设计的，本指令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL和FBD3种编程语言。 IEC1131-3指令集是适用于不同PLC厂家的标准化指令，它不能使用STL编程语言。,5.2.3 程序结构,S7-200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。,1、主程序 主程序OB1是程序的主体，每一个项目都必须并且只
7、能有一个主程序，在主程序中可以调用子程序和中断程序。 主程序通过指令控制整个应用程序的执行，每次CPU扫描都要执行一次主程序。STEP 7 MicroWin的程序编辑器可以选择不同的程序。,2、子程序 子程序是一个可选的指令的集合，仅在被其他程序调用时执行。同一子程序可以在不同的地方被多次调用，使用子程序可以简化程序代码和减少扫描时间。,3、中断程序 中断程序是指令的一个可选集合，中断程序不是被主程序调用，它们在中断事件发生时由PLC的操作系统调用。中断程序用来处理预先规定的中断事件，因为不能预知何时会出现中断事件，所以不允许中断程序改写可能在其它程序中使用的存储器。,5.3.1 S7-200
8、 PLC的存储器 S7-200系列PLC的存储器分成三类： 内置EEPROM 区，内置RAM区和外插EEPROM匣（选件）。 内置EEPROM用于备份系统的配置文件、用户程序及用户选定的数据区。 内置RAM用于存储用户程序和数据。 外插EEPROM匣（选件）可以对内置 EEPROM作永久的备份，便于交流和传递程序。,内置EEPROM区与RAM区的镜像关系,下载时数据的分配及备份示意图,上载时数据的来源示意图,数据备份到存储匣的示意图,从存储匣向CPU恢复数据的示意图,5.3.2 不同存储区的寻址,（1）输入映像寄存器(I)寻址 （2）输出映像寄存器(Q)寻址 （3）变量存储器(V) 区寻址 （
9、4）位存储器(M)区寻址 （5）特殊存储器(SM)标志位寻址 （6）局部存储器(L)区寻址 （7）定时器存储器(T)区寻址 （8）计数器存储器(C)区寻址,（9）顺序控制继电器(S)寻址 （10）模拟量输入(AI)寻址 （11）模拟量输出(AQ)寻址 （12）累加器(AC)寻址 （13）高速计数器(HC)寻址,5.3.3 数据类型,SIMATIC S7-200系列PLC中以不同的格式保存和处理数据，数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。,5.3.4 数据在存储器中的存取方式,二进制数的1位(bit)只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量(或称数字量)的两种不同的状态，如触点的断开和接
10、通，线圈的通电和断电等。位数据的数据类型为BOOL(布尔)型。,(1)位、字节、字和双字,两个字节组成1个字(Word)，两个字组成1个双字(Double Word) 。一般用二进制补码表示有符号数，其最高位为符号位，最高位为0时为正数，为1时为负数，最大的16位正数为7FFFH，H表示十六进制数。,8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)、第7位为最高位(MSB)。,字节、字和双字的取值范围见表,位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如I3.2，其中的区域标识符“I”表示输入(Input)，字节地址为3，位地址为2。这种存取方式称为“字节.位”寻址方式。,（2）
11、数据的存取方式,输入字节IB3由I3.0-I3.7这8位组成。相邻的两个字节组成一个字，VW200表示由VB200和VB201组成的1个字，VW200中的V为区域标识符，W表示字，200为起始字节的地址。VD200表示由VB200VB203组成的双字，V为区域标示符，D表示存取双字，200为起始字节的地址。,5.3.5 绝对地址与符号地址,可以用数字和字母组成的符号来代替存储器的地址。程序编译后下载到PLC时，所有的符号地址被转换为绝对地址。 S7-200程序编辑器中的地址显示举例如下： I0.0：绝对地址，由内存区和地址组成； I0.0：绝对地址，百分比符号放在绝对地址之前； #INPUT：符号地址，“#”号放在局部变量之前； “INPUT”：全局符号名； 在S7-200的编程软件Micro/Win中，可以在符号表中定义相应的符号，在程序编辑区的菜单中可以设置选择显示符号地址还是绝对地址等。,
