PLC的结构及编程软件的使用课件

第第2 2章章 PLC PLC的结构及编程软件的使用的结构及编程软件的使用n学习内容S7-200系列PLC的外部结构S7-200系列PLC的性能PLC的编程语言与程序结构S7-200系列PLC的内存结构及寻址方式n教学要求了解S7-200系列PLC的外部结构、性能及编程语言熟练掌握存储器数据类型及其特点（重点）熟练掌握存储器的直接寻址方式（重点）了解存储器的间接寻址方式1第2章 PLC的结构及编程软件的使用学习内容教学要求12.1 S7-2002.1 S7-200系列系列PLCPLC的外部结构的外部结构n整体式整体式 特点：体积小，每一组特点：体积小，每一组I/O点的平均价格相对比较点的平均价格相对比较便宜，在小型便宜，在小型PLC的控制系统中比较常用。的控制系统中比较常用。22.1 S7-200系列PLC的外部结构整体式 特点：体积小n模块式模块式 I/O模块 机架机架3模块式 I/O模块 机架3n输入输出接线输入输出接线输入电路：直流双向光耦合输入电路输入电路：直流双向光耦合输入电路输出电路：继电器、场效应管输出电路输出电路：继电器、场效应管输出电路4输入输出接线输入电路：直流双向光耦合输入电路输出电路：继电器2.2 S7-2002.2 S7-200系列系列PLCPLC的性能的性能nS7-200S7-200发展概述发展概述 l第一代可编程序控制器是德国西门子公司第一代可编程序控制器是德国西门子公司19751975年投放年投放市场的市场的SIMATIC S3SIMATIC S3系列的控制系统。此后，系列的控制系统。此后，SIMATICSIMATIC系系列产品迅速发展，不断推陈出新，几乎每一到两年甚列产品迅速发展，不断推陈出新，几乎每一到两年甚至不到一年就推出一个新的品种或型号。至不到一年就推出一个新的品种或型号。l在在19791979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器当中，年，微处理器技术被应用到可编程序控制器当中，产生了产生了SIMATIC S5SIMATIC S5系列，取代了系列，取代了SIMATIC S3SIMATIC S3系列。系列。p在每个系列中，其发展又经历了多个子系列。如在每个系列中，其发展又经历了多个子系列。如S5S5系列产生系列产生后不久，便升级为后不久，便升级为U U系列和由之而成的系列和由之而成的H H系列，有的至今仍在系列，有的至今仍在广泛使用。广泛使用。pS5S5系列系列PLCPLC的编程使用的是的编程使用的是STEP5STEP5编程语言。编程语言。52.2 S7-200系列PLC的性能S7-200发展概述 第l在上世纪末推出了在上世纪末推出了S7S7系列产品。系列产品。p最新的最新的SIMATICSIMATIC产品为产品为SIMATIC S7SIMATIC S7、M7M7和和C7C7等几大系列。等几大系列。pS7S7系列可编程序控制器又分为系列可编程序控制器又分为S7-200S7-200、S7-300S7-300、S7-400S7-400等等几个子系列，分别为它的小、中、大型系统。几个子系列，分别为它的小、中、大型系统。p本系列本系列PLCPLC的编程使用的是的编程使用的是STEP7STEP7编程语言。编程语言。l20042004年，西门子公司推出了年，西门子公司推出了S7-200S7-200的升级产品。的升级产品。p新产品提高了运算速度，扩大了存储器，增加了模拟输入新产品提高了运算速度，扩大了存储器，增加了模拟输入和模拟输出。和模拟输出。p增加了增加了S7-200S7-200在运动控制、过程控制、位置控制等方面的在运动控制、过程控制、位置控制等方面的应用。应用。6在上世纪末推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SI77nS7-200S7-200系列系列PLCPLC的性能的性能 8S7-200系列PLC的性能 82.3 PLC2.3 PLC的编程语言与程序结构的编程语言与程序结构nPLCPLC的编程语言的编程语言 lIEC61131-3IEC61131-3标准规定的编程语言标准规定的编程语言顺序功能图（顺序功能图（SFC）梯形图（梯形图（LD）功能块图（功能块图（FBD）指令表（指令表（IL）结构文本（结构文本（ST）92.3 PLC的编程语言与程序结构PLC的编程语言 IEC61、顺序功能图、顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法提供了一种组织程序的图形方法是位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序是位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制的程序（如：机械手控制程序）。编写时，工艺控制的程序（如：机械手控制程序）。编写时，工艺过程被划分为若干个顺序出现的步，每步中包括控制过程被划分为若干个顺序出现的步，每步中包括控制输出的动作，从一步到另一步的转换由转换条件来控输出的动作，从一步到另一步的转换由转换条件来控制，特别适合于生产制造过程。制，特别适合于生产制造过程。在顺序功能图中可以使用其他的语言嵌套编程。在顺序功能图中可以使用其他的语言嵌套编程。代表平台：西门子的代表平台：西门子的S7-GraphS7-Graph101、顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法102、梯形图、梯形图提供使用最多的提供使用最多的PLCPLC编程语言。编程语言。属于图形编程语言，直观易懂，适用于数字量逻辑控属于图形编程语言，直观易懂，适用于数字量逻辑控制；不适合于编写大型的程序。制；不适合于编写大型的程序。适合熟悉继电器适合熟悉继电器接触器电器控制的人员。接触器电器控制的人员。组成：组成：112、梯形图提供使用最多的PLC编程语言。属于图形编程语言，直 常开触点常闭触点功能块输出线圈12 常开触点常闭触点功能块输出线圈12梯形图中的概念梯形图中的概念能流：从左向右流动能流：从左向右流动网络：触点和线圈构成的独立电路网络：触点和线圈构成的独立电路网络网络1网络网络2注释注释网络标号网络标号13梯形图中的概念能流：从左向右流动网络：触点和线圈构成的独立电3、功能块图、功能块图使用类似于数字逻辑门电路的图形逻辑符号来表示逻使用类似于数字逻辑门电路的图形逻辑符号来表示逻辑控制，一些复杂的功能用指令框表示，适合于有数辑控制，一些复杂的功能用指令框表示，适合于有数字电路基础的编辑人员使用。字电路基础的编辑人员使用。功能块图类似于用与门、或门的框图来表示逻辑运算功能块图类似于用与门、或门的框图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、输出的小圆圈来表示出变量，输入、输出的小圆圈来表示“非非”运算。运算。143、功能块图使用类似于数字逻辑门电路的图形逻辑符号来表示逻辑4、指令表、指令表S7S7系列系列PLCPLC将指令表又称为语句表。将指令表又称为语句表。语句表是一种与计算机的汇编语言中的指令相似的语句表是一种与计算机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成语句表程序。助记符表达式，由指令组成语句表程序。适合熟悉适合熟悉PLCPLC和逻辑程序设计经验丰富的程序员使用。和逻辑程序设计经验丰富的程序员使用。154、指令表S7系列PLC将指令表又称为语句表。语句表是一种与5、结构文本、结构文本6、编程语言的相互转换和选用、编程语言的相互转换和选用165、结构文本6、编程语言的相互转换和选用16nS7-200S7-200的程序结构的程序结构 l主程序主程序程序的主体，每个项目有且只有一个主程序。程序的主体，每个项目有且只有一个主程序。主程序可以调用子程序和中断程序。主程序可以调用子程序和中断程序。l子程序子程序子程序仅在被其他程序调用时执行。子程序仅在被其他程序调用时执行。同一个子程序可以在不同的地方被多次调用。同一个子程序可以在不同的地方被多次调用。l中断程序中断程序及时处理与用户程序的执行时序无关的操作，及时处理与用户程序的执行时序无关的操作，或者不能事先预测何时发生的中断事件。或者不能事先预测何时发生的中断事件。中断程序由用户编写，在中断事件发生时由操中断程序由用户编写，在中断事件发生时由操作系统调用。作系统调用。17S7-200的程序结构 主程序程序的主体，每个项目有且只有一2.4 S7-2002.4 S7-200系列系列PLCPLC的内存结构及寻址方式的内存结构及寻址方式n内存结构内存结构 l按存储器存储数据的长短分类：按存储器存储数据的长短分类：p字节存储器字节存储器p字存储器字存储器p双字存储器双字存储器182.4 S7-200系列PLC的内存结构及寻址方式内存结构 l1 1、输入映像寄存器、输入映像寄存器p用来接收用户设备发来的输入信号。用来接收用户设备发来的输入信号。p在程序中输入映像寄存器只有触点，而没有线圈。在程序中输入映像寄存器只有触点，而没有线圈。p输入映像寄存器地址的编号范围为输入映像寄存器地址的编号范围为I0.0I0.0I15.7I15.7。191、输入映像寄存器用来接收用户设备发来的输入信号。在程序中输l2 2、输出映像寄存器、输出映像寄存器p用来存放用来存放CPUCPU执行程序的数据结果，并在输出扫执行程序的数据结果，并在输出扫描阶段，将输出映像寄存器的数据结果传送给描阶段，将输出映像寄存器的数据结果传送给输出模块，再由输出模块驱动外部的负载。输出模块，再由输出模块驱动外部的负载。p输出映像寄存器的常开和常闭触点可以多次使用。输出映像寄存器的常开和常闭触点可以多次使用。p输出映像寄存器地址的编号范围为输出映像寄存器地址的编号范围为Q0.0Q0.0Q15.7Q15.7。202、输出映像寄存器用来存放CPU执行程序的数据结果，并在输出l3 3、变量存储器、变量存储器p用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用来保存与工序或任务有关的其他数据。来保存与工序或任务有关的其他数据。l4 4、位存储器、位存储器p用来存放中间操作状态或其他控制信息。用来存放中间操作状态或其他控制信息。p可以按字节、字、双字进行存取。可以按字节、字、双字进行存取。p位存储器地址的编号范围为位存储器地址的编号范围为M0.0M0.0M31.7M31.7。l5 5、特殊存储器、特殊存储器pSM0.0:SM0.0:一直为一直为1 1状态。状态。pSM0.1:SM0.1:仅在执行用户程序的第一个扫描周期仅在执行用户程序的第一个扫描周期为为1 1状态。状态。213、变量存储器用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用来保存l6 6、顺序控制继电器、顺序控制继电器l7 7、局部变量存储器、局部变量存储器p相当于继电器系统中的时间继电器，用于延时相当于继电器系统中的时间继电器，用于延时控制。控制。p定时器的地址编号范围为定时器的地址编号范围为T0T0T255T255。l8 8、定时器、定时器l9 9、计数器、计数器p用来累计输入脉冲个数。用来累计输入脉冲个数。p计数器的地址编号范围为计数器的地址编号范围为C0C0C255C255。226、顺序控制继电器7、局部变量存储器相当于继电器系统中的时间l1010、累加器、累加器l1111、高速计数器、高速计数器p用来暂存数据的存储器。用来暂存数据的存储器。p用来累计比用来累计比CPUCPU扫描速率更快的事件。扫描速率更快的事件。l1212、模拟量输入映像寄存器、模拟量输入映像寄存器p用于接收模拟量输入模块转换后的用于接收模拟量输入模块转换后的1616位数字量。位数字量。l1313、模拟量输出映像寄存器、模拟量输出映像寄存器p用于暂存模拟量输出模块的输入值，该值经过用于暂存模拟量输出模块的输入值，该值经过模拟量输出模块（模拟量输出模块（D/AD/A）转换为现场所需要的）转换为现场所需要的标准电压或电流信号。标准电压或电流信号。2310、累加器11、高速计数器用来暂存数据的存储器。用来累计比n寻址方式寻址方式 p数据类型数据类型位（位（b b）n1 1：对应编程元件通电，其常开触点接通，：对应编程元件通电，其常开触点接通，常闭触点断开。常闭触点断开。n0 0：对应编程元件断电，其常开触点断开，：对应编程元件断电，其常开触点断开，常闭触点接通。常闭触点接通。字节（字节（B B）n1B=8b1B=8b字（字（W W）n1W=2B1W=2B双字（双字（D D）n1D=2W1D=2W24寻址方式 数据类型位（b）1：对应编程元件通电，其常开触点接25252626p直接寻址直接寻址按位寻址按位寻址格式为：格式为：Ax.yAx.y必须指定寄存器标识符必须指定寄存器标识符(元件名称元件名称)、字节地址、位地址字节地址、位地址(位号位号)27直接寻址按位寻址格式为：Ax.y必须指定寄存器标识符(元件名p直接寻址直接寻址按字节寻址按字节寻址格式为：格式为：ATXATX按字节编址的形式在直接访问字节、字按字节编址的形式在直接访问字节、字和双字数据时，也必须指明寄存器标识和双字数据时，也必须指明寄存器标识符符(元件名称元件名称)、数据类型和存储区内的、数据类型和存储区内的首字节地址。首字节地址。28直接寻址按字节寻址格式为：ATX按字节编址的形式在直接访问字p间接寻址间接寻址（1 1）建立指针）建立指针指针为双字长，是所要访问的存储单元的指针为双字长，是所要访问的存储单元的3232位的位的物理地址。物理地址。可用来作为指针的存储区有：变量存储器（可用来作为指针的存储区有：变量存储器（V V）、）、局部变量存储器（局部变量存储器（L L）和累加器（）和累加器（ACAC）。）。建立指针必须用双字传送指令建立指针必须用双字传送指令（MOVDMOVD）uMOVD&VB200MOVD&VB200，AC1AC1u“&”“&”为地址符号，与单元编号组合表示所对应单元的为地址符号，与单元编号组合表示所对应单元的3232位物理地址位物理地址uVB200VB200只是一个直接地址编号，并不是它的物理地址。只是一个直接地址编号，并不是它的物理地址。29间接寻址（1）建立指针指针为双字长，是所要访问的存储单元的3（2 2）利用指针存取数据）利用指针存取数据MOVW *AC1MOVW *AC1，AC0AC0由于地址指针是由于地址指针是3232位的，所以必须用双字指令来修位的，所以必须用双字指令来修改指针。改指针。u指令中在操作数的前面指令中在操作数的前面“*”“*”表示该操作数为一个指针。表示该操作数为一个指针。（3 3）修改指针）修改指针根据所存取的数据长度正确调整指针：根据所存取的数据长度正确调整指针：u当存取字节时，指针调整单位为当存取字节时，指针调整单位为1 1。u当存取一个字、定时器或计数器的当值时，指针调整单位当存取一个字、定时器或计数器的当值时，指针调整单位为为2 2。u当存取双字时，指针调整单位为当存取双字时，指针调整单位为4 4。30（2）利用指针存取数据MOVW *AC1，AC0由于地址指3131