PLC原理及应用ppt课件

第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论第第1章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1 1.1.1PLCPLC的发展、分类及应用的发展、分类及应用 1 1.2.2结构和工作原理结构和工作原理 1 1.3.3技术性能指标技术性能指标 1 1.4.4编程语言编程语言 第1章可编程序控制器概论1.1PLC的发展、分类及应用第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论本章内容包括：本章内容包括：l lPLC的发展、分类及应用的发展、分类及应用l l结构及工作原理结构及工作原理l l主要技术性能指标主要技术性能指标l l常用编程语言常用编程语言返回本章首页返回本章首页本章内容包括：lPLC的发展、分类及应用返回本章第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.1PLC的发展、分类及应用的发展、分类及应用1.1.1产生产生1.1.2发展发展1.1.3特点特点1.1.4分类分类1.1.5应用应用返回本章首页返回本章首页1.1PLC的发展、分类及应用1.1.1产生返回本章第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.1.1产生产生可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器PLC产生于产生于1969年，最初只具备年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。接触器控制。现在所说的可编程序控制器现在所说的可编程序控制器PC（ProgrammableController）是）是1980年以来，美、日、德等国由先前年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器PLC进一步发展而来。进一步发展而来。1985年，国际电工委员会年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了对可编程序控制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。子系统，专为工业环境下应用而设计。返回本节返回本节1.1.1产生可编程序逻辑控制器PLC产生于1969年，第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.1.2发展发展1.发展及现状发展及现状2.发展趋势发展趋势（1）与计算机联系密切）与计算机联系密切（2）发展多样化）发展多样化（3）模块化）模块化（4）网络与通信能力增强）网络与通信能力增强（5）多样化与标准化）多样化与标准化（6）工业软件发展迅速）工业软件发展迅速返回本节返回本节1.1.2发展1.发展及现状返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.1.3特点特点1.可靠性高可靠性高2.功能强大功能强大3.简单方便简单方便返回本节返回本节1.1.3特点1.可靠性高返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.1.4分类分类1.从结构上从结构上可可编编程程序序控控制制器器从从结结构构上上可可分分为为整整体体式式和和模模块块式。式。2.从规模上从规模上按按PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大的输入输出点数可分为小型、中型和大型。型。返回本节返回本节1.1.4分类1.从结构上返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.1.5应用应用1.工业工业1）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等；）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等；2）模模拟拟量量控控制制，部部分分PLC或或功功能能模模块块具具有有PID控控制制功功能，可实现过程控制；能，可实现过程控制；3）监控，用）监控，用PLC可构成数据采集和处理的监控系统；可构成数据采集和处理的监控系统；4）建建立立工工业业网网络络，为为适适应应复复杂杂的的控控制制任任务务且且节节省省资资源源，可采用单级网络或多级分布式控制系统。可采用单级网络或多级分布式控制系统。2.其他行业其他行业可可编编程程序序控控制制器器在在其其他他行行业业的的应应用用也也日日益益广广泛泛：在在国国防和民用，如建筑，环保，家用电器等。防和民用，如建筑，环保，家用电器等。返回本节返回本节1.1.5应用1.工业返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.2结构和工作原理结构和工作原理2.2.1结构结构2.2.2工作原理工作原理返回本章首页返回本章首页1.2结构和工作原理2.2.1结构返回本章首页第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.2.1结构结构PLC专专为为工工业业场场合合设设计计，采采用用了了典典型型的的计计算算机机结结构构，主主要要是是由由CPU、电电源源、存存储储器器和和专专门门设设计计的的输输入入输输出出接口电路等组成。图接口电路等组成。图2.1为一典型为一典型PLC结构简图。结构简图。图图2.1结构简图结构简图1.2.1结构PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.中央处理单元中央处理单元中央处理单元（中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU的主要功能：的主要功能：1）从存储器中读取指令从存储器中读取指令2）执行指令）执行指令3）顺序取指令）顺序取指令4）处理中断）处理中断1.中央处理单元中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.存储器存储器1）只读存储器）只读存储器2）随机存储器）随机存储器RAM2.存储器1）只读存储器第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.输入输出单元输入输出单元（1）输入接口电路）输入接口电路（2）输出接口电路）输出接口电路3.输入输出单元（1）输入接口电路第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论通通常常PLC的的输输入入类类型型可可以以是是直直流流、交交流流和和交交直直流流。输输入入电电路路的的电电源源可可由由外外部部供供给给，有有的的也也可可由由PLC内内部部提提供供。图图2.2和和图图2.3分分别别为为一一种种型型号号PLC的的直直流流和和交交流流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。图图2.2描描述述了了一一个个输输入入点点的的接接口口电电路路。其其输输入入电电路路的的一一次次电电路路与与二二次次电电路路用用光光耦耦合合器器相相连连，当当行行程程开开关关闭闭合合时时，输输入入电电路路和和一一次次电电路路接接通通，上上面面的的发发光光管管用用于于对对外外显显示示，同同时时光光耦耦合合器器中中的的发发光光管管使使三三极极管管导导通通，信信号号进进入入内内部部电电路路，此此输输入入点点对对应应的的位位由由0变变为为1。即即输输入映像寄存器的对应位由入映像寄存器的对应位由0变为变为1。通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图2.2 直流输入电路图直流输入电路图图2.2直流输入电路图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图2.3交流输入电路图交流输入电路图返回本节返回本节图2.3交流输入电路图返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.2.2工作原理工作原理1.循环扫描循环扫描PLC采采用用循循环环扫扫描描工工作作方方式式，这这个个工工作作过过程程一一般般包包括括五五个个阶阶段段：内内部部处处理理、与与编编程程器器等等的的通通信信处处理理、输输入入扫扫描描、用用户户程程序序执执行行、输输出出处处理理，其其工工作作过过程程如如图图2.4所示。所示。图图2.4中中当当PLC方方式式开开关关置置于于RUN（运运行行）时时，执执行行所所有有阶阶段段；当当方方式式开开关关置置于于STOP（停停止止）时时，不不执执行行后后3个个阶阶段段，此此时时可可进进行行通通信信处处理理，如如对对PLC联联机机或或离线编程。离线编程。1.2.2工作原理1.循环扫描第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图2.4 工作原理图工作原理图图2.4工作原理图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入处处理理、执执行行用用户户程程序序和输出处理过程的原理如图和输出处理过程的原理如图2.5所示。所示。PLC执执行行的的五五个个阶阶段段，称称为为一一个个扫扫描描周周期期，PLC完完成成一一个个周周期期后后，又又重重新新执执行行上上述述过过程程，扫描周而复始地进行。扫描周而复始地进行。可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图2.5程序执行原理图程序执行原理图图2.5程序执行原理图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.与计算机的异同与计算机的异同相同点：相同点：（1）基本结构相同）基本结构相同（2）程序执行原理相同）程序执行原理相同不同点：不同点：两者的不同点主要体现在工作方式上。两者的不同点主要体现在工作方式上。2.与计算机的异同相同点：第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.与继电接触器的异同与继电接触器的异同相同点：相同点：图形结构和逻辑关系相同。图形结构和逻辑关系相同。不同点：不同点：（1）实现原理不同）实现原理不同（2）工作方式不同）工作方式不同返回本节返回本节3.与继电接触器的异同相同点：返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.3技术性能指标技术性能指标1.外形尺寸外形尺寸2.输入输出点数输入输出点数3.机器字长机器字长4.速度速度5.指令系统指令系统6.存储器容量存储器容量7.扩展性扩展性8.通信功能通信功能返回本章首页返回本章首页1.3技术性能指标1.外形尺寸返回本章首页第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.4编程语言编程语言1.梯形图梯形图2.语句表语句表3.逻辑符号图逻辑符号图4.高级语言高级语言返回本章首页返回本章首页1.4编程语言1.梯形图返回本章首页第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论第第3章章基本指令基本指令3.1位操作类指令位操作类指令3.2运算指令运算指令3.3其他数据处理指令其他数据处理指令3.4表功能指令表功能指令3.5转换指令转换指令第3章基本指令3.1位操作类指令第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论第第2章章S7-200可编程序控制器可编程序控制器2.1S系列系列PLC发展概述发展概述2.2S7-200PLC系统组成系统组成2.3编程元件及程序知识编程元件及程序知识2.4相关设备相关设备2.5工业软件工业软件第2章S7-200可编程序控制器2.1S系列PLC发展第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论本章学习目的本章学习目的本本章章以以西西门门子子公公司司生生产产的的S7-200系系列列小小型型可可编编程程序序控控制制器器为为例例，介介绍绍具具体体型型号号的的PLC，内内容容包包括：括：l lS系列系列PLC发展概述发展概述l lS7-200可编程序控制器的系统组成可编程序控制器的系统组成l l编程元件及程序知识编程元件及程序知识l l相关设备相关设备l l常用工业软件常用工业软件返回本章首页返回本章首页本章学习目的本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.1S系列系列PLC发展概述发展概述德国的西门子（德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制器在可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的年投放市场的SIMATICS3系列的控制系统。系列的控制系统。在在1979年年，微微处处理理器器技技术术被被应应用用到到可可编编程程序序控控制制器器中中，产产生生了了SIMATICS5系系列列，取取代代了了S3系系列列，之之后后在在20世纪末又推出了世纪末又推出了S7系列产品。系列产品。最新的最新的SIMATIC产品为产品为SIMATICS7、M7和和C7等几等几大系列。大系列。返回本章首页返回本章首页2.1S系列PLC发展概述德国的西门子（SIEMENS）第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.2S7-200PLC系统组成系统组成3.2.1系统基本构成系统基本构成3.2.2主机结构主机结构3.2.3扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式3.2.4输入输出扩展输入输出扩展3.2.5主机性能指标主机性能指标返回本章首页返回本章首页2.2S7-200PLC系统组成3.2.1系统基本构第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论从从CPU模模块块的的功功能能来来看看，SIMATICS7-200系系列列小小型型可可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：编程序控制器发展至今，大致经历了两代：第第一一代代产产品品其其CPU模模块块为为CPU21X，主主机机都都可可进进行行扩扩展展，它它具具有有四四种种不不同同结结构构配配置置的的CPU单单元元：CPU212，CPU214，CPU215和和CPU216，对对第第一一代代PLC产产品品不不再再作作具体介绍。具体介绍。第第二二代代产产品品其其CPU模模块块为为CPU22X，是是在在21世世纪纪初初投投放放市市场场的的，速速度度快快，具具有有较较强强的的通通信信能能力力。它它具具有有四四种种不不同同结结构构配配置置的的CPU单单元元：CPU221，CPU222，CPU224和和CPU226，除除CPU221之之外外，其其他他都都可可加加扩扩展展模模块。块。从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200系列小型第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.2.1系统基本构成系统基本构成SIMATICS7-200系系统统由由硬硬件件和和工工业业软软件件两两大大部部分分构构成成，如图如图3.1所示。所示。图图3.1S7-200PLC系统组成系统组成2.2.1系统基本构成SIMATICS7-200系统由第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论系统基本构成系统基本构成1.硬件硬件（1）基本单元）基本单元（2）扩展单元）扩展单元（3）特殊功能模块）特殊功能模块（4）相关设备）相关设备2.工业软件工业软件工工业业软软件件是是为为更更好好地地管管理理和和使使用用这这些些设设备备而而开开发发的的与与之之相相配配套套的的程程序序、文文档档及及其其规规则则的的总总和和，它它主主要要由由标标准准工工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本节返回本节系统基本构成返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.2.2主机结构主机结构1.各各CPU介绍及介绍及I/O系统系统（1）主机外形）主机外形SIMATICS7-200系系统统CPU22X系系列列PLC主主机机（CPU模模块块）的的外外形形如图如图3.2所示：所示：图图3.2S7-200主机外形主机外形2.2.2主机结构1.各CPU介绍及I/O系统图3.2第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）基本结构特点）基本结构特点输出信号类型输出信号类型电源输出电源输出基本基本I/O存储安全存储安全高速反应高速反应模拟电位器模拟电位器实时时钟实时时钟输入输出可扩展性输入输出可扩展性（2）基本结构特点输出信号类型第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论4种种CPU各有晶体管输出和各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源电继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表压和控制电压。各类型的型号如表3.1所示。所示。表表3.1CPU型号型号4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论SIMATICS7-200系系统统CPU22X系系列列PLC主主机机及及I/O特特性如表性如表3.2所示。所示。表表3.2主机及主机及I/O特性特性SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.存储系统（1）存储系统）存储系统（2）存储器及使用）存储器及使用（3）存储安全）存储安全2.存储系统第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图3.3存储系统存储系统图3.3存储系统第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论表表3.3存储容量存储容量表3.3存储容量第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）存储器及使用）存储器及使用上装和下装用户程序上装和下装用户程序定义存储器保持范围定义存储器保持范围用程序永久保存数据用程序永久保存数据存储器卡的使用存储器卡的使用（2）存储器及使用第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（3）存储安全）存储安全1）主主机机CPU模模块块内内部部配配备备的的EEPROM，上上装装程程序序时时，可可自自动动装装入入并永久保存用户程序、数据和并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。的组态数据。2）用户可以用程序将存储在）用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到中的数据备份到EEPROM存储器。存储器。3）主主机机CPU提提供供一一个个超超级级电电容容器器，可可使使RAM中中的的程程序序和和数数据据在在断断电后保持几天之久。电后保持几天之久。4）CPU提提供供一一个个可可选选的的电电池池卡卡，可可在在断断电电后后超超级级电电容容器器中中的的电电量量完完全耗尽时，继续为内部全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延长数据所存的时间。存储器供电，以延长数据所存的时间。5）可可选选的的存存储储器器卡卡可可使使用用户户像像使使用用计计算算机机磁磁盘盘一一样样来来方方便便地地备备份份和和装载程序和数据。装载程序和数据。返回本节返回本节（3）存储安全返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.2.3扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式1.扫描周期扫描周期2.工作方式工作方式3.改变改变CPU工作方式的方法工作方式的方法图图3.4CPU的扫描周期的扫描周期2.2.3扫描周期及工作方式1.扫描周期图3.4C第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.扫描周期扫描周期（1）输入处理）输入处理（2）执行程序）执行程序（3）处理通信请求）处理通信请求（4）执行）执行CPU自诊断测试自诊断测试（5）写数字输出）写数字输出1.扫描周期（1）输入处理第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.工作方式工作方式（1）STOP方式方式（2）RUN方式方式2.工作方式（1）STOP方式第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.改变改变CPU工作方式的方法工作方式的方法1）用）用PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有上的方式开关来手动切换，方式开关有3个个挡位挡位。2）用用STEP7-Micro/Win32编编程程软软件件，应应首首先先把把主主机机的的方方式式开开关关置置于于TERM或或RUN位位置置，然然后后在在此此软软件件平台用鼠标单击平台用鼠标单击STOP和和RUN方式按钮即可。方式按钮即可。3）在在用用户户程程序序中中用用指指令令由由RUN方方式式转转换换到到STOP方方式式，前提是程序逻辑允许中断程序的执行。前提是程序逻辑允许中断程序的执行。返回本节返回本节3.改变CPU工作方式的方法1）用PLC上的方式开关来手第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.2.4输入输出扩展输入输出扩展1.设备连接设备连接2.最大最大I/O配置的预算配置的预算3.输入输出及输入输出及CPU组态组态2.2.4输入输出扩展1.设备连接第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.设备连接设备连接图图3.5I/O扩展示意图扩展示意图1.设备连接图3.5I/O扩展示意图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.最大最大I/O配置的预算配置的预算（1）映像寄存器数量）映像寄存器数量（2）电流提供）电流提供（3）模块电流）模块电流（4）电流预算规则）电流预算规则2.最大I/O配置的预算（1）映像寄存器数量第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）电流提供）电流提供各各CPU所能提供的最大所能提供的最大5VDC电流如表电流如表3.4所示。所示。（2）电流提供第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（3）模块电流）模块电流CPU22X可连接的各扩展模块消耗可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表电流如表3.5所示。所示。（3）模块电流CPU22X可连接的各扩展模块消耗5VDC第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.输入输出及输入输出及CPU组态组态（1）I/O点数扩展和编址点数扩展和编址（2）设置输入滤波）设置输入滤波（3）设置脉冲捕捉）设置脉冲捕捉（4）输出表配置）输出表配置（5）定义存储器保持范围）定义存储器保持范围3.输入输出及CPU组态（1）I/O点数扩展和编址第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论例如，某一控制系统选用例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入数各为：数字量输入24点、数字量输出点、数字量输出20点、模拟量输入点、模拟量输入6点、模拟量输出点、模拟量输出2点。点。本系统可有多种不同模块的选取组合，表本系统可有多种不同模块的选取组合，表3.6所示为其中的所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。一种可行的系统输入输出组态状况。例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论若若按按表表3.6的的扩扩展展方方式式，各各模模块块在在I/O链链中中的的位位置置排排列列方方式也可以有多种，图式也可以有多种，图3.6所示为其中的一种模块连接形式。所示为其中的一种模块连接形式。图图3.6扩展连接图扩展连接图若按表3.6的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论S7-200CPU为为每每个个主主机机数数字字量量输输入入提提供供了了脉脉冲冲捕捕捉捉功功能能，它它可可以以使使主主机机能能够够捕捕捉捉小小于于一一个个扫扫描描周周期期的的短短脉脉冲冲，并并将将其其保保持持到到主主机机读读到到这这个个信信号号，但但前前提提是是只只有有通通过过滤滤波波器器后后，脉脉冲冲捕捕捉捉才才有有效效。此此外外，在在一一个个给给定定的的扫扫描描周周期期内内如如果果有有不不只只一一个个脉脉冲冲，则则只只有有第第一一个个脉脉冲冲可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如图可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如图3.7所示。所示。图图3.7脉冲捕捉波形图脉冲捕捉波形图S7-200CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论表表3.722X主机主要技术指标主机主要技术指标返回本节返回本节表3.722X主机主要技术指标返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.2.5主机性能指标主机性能指标S7-20022X各主机的主要技术性能指标如下表各主机的主要技术性能指标如下表3.7所示。所示。返回本节返回本节2.2.5主机性能指标S7-20022X各主机的主要技第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.3编程元件及程序知识编程元件及程序知识3.3.1编程元件及寻址编程元件及寻址3.3.2指令系统指令系统3.3.3编程语言编程语言3.3.4程序结构程序结构返回本章首页返回本章首页2.3编程元件及程序知识3.3.1编程元件及寻址返第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.3.1编程元件及寻址编程元件及寻址1.数据类型数据类型2.直接寻址方式直接寻址方式3间接寻址方式间接寻址方式2.3.1编程元件及寻址1.数据类型第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.数据类型数据类型（1）数据类型及范围）数据类型及范围SIMATICS7-200系系列列PLC数数据据类类型型可可以以是是布布尔尔型型、整整型型和和实实型型（浮浮点点数数）。实实数数采采用用32位位单单精精度度数数来来表表示示，其其数数值值有有较较大大的的表表示示范范围围：正正数数为为+1.175495E-38+3.402823E+38；负负数数为为-1.175495E38-3.402823E+38。不不同同长长度度的的整整数数所所表表示示的的数数值范如表值范如表3.8所示。所示。1.数据类型（1）数据类型及范围第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）常数）常数在在编编程程中中经经常常会会使使用用常常数数。常常数数数数据据长长度度可可为为字字节节、字字和和双双字字，在在机机器器内内部部的的数数据据都都以以二二进进制制存存储储，但但常常数数的的书书写写可可以以用用二二进进制制、十十进进制制、十十六六进进制制、ASCII码码或或浮浮点点数数（实实数数）等等多多种种形形式式。几几种种常常数形式分别如表数形式分别如表3.9所示。所示。（2）常数第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.直接寻址方式直接寻址方式（1）编址形式）编址形式按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：式为：Ay数据寻址格式为：数据寻址格式为：ATx2.直接寻址方式（1）编址形式第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）各元件介绍）各元件介绍输入继电器（输入继电器（I）输出继电器（输出继电器（Q）通用辅助继电器（通用辅助继电器（M）特殊标志继电器（特殊标志继电器（SM）变量存储器（变量存储器（V）局部变量存储器（局部变量存储器（L）顺序控制继电器（顺序控制继电器（S）（2）各元件介绍第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论定时器（定时器（T）计数器（计数器（C）模拟量输入映像寄存器（模拟量输入映像寄存器（AI）、）、模拟量输出映像寄存器（模拟量输出映像寄存器（AQ）高速计数器（高速计数器（HC）累加器（累加器（AC）定时器（T）第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论S7-200将将编编程程元元件件统统一一归归为为存存储储器器单单元元，存存储储单单元元按按字字节节进进行行编编址址，无无论论所所寻寻址址的的是是何何种种数数据据类类型型，通通常常应应指指出出它它在在所所在在存存储储区区域域和和在在区区域域内内的的字字节节地地址址。每每个个单单元元都都有有惟惟一一的的地地址址，地地址址用用名名称称和和编编号号两部分组成，元件名称（区域地址符号）如表两部分组成，元件名称（区域地址符号）如表3.10所示。所示。S7-200将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y必必须须指指定定元元件件名名称称、字字节节地地址址和和位位号号，如如图图3.8所所示示。图图3.8中中MSB表示最高位，表示最高位，LSB表示最低位。表示最低位。图图3.8位寻址格式位寻址格式按位寻址的格式为：Ax.y图3.8位寻址格式第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3间接寻址方式间接寻址方式间间接接寻寻址址方方式式是是，数数据据存存放放在在存存储储器器或或寄寄存存器器中中，在在指指令令中中只只出出现现所所需需数数据据所所在在单单元元的的内内存存地地址址的的地地址址。存存储储单单元元地地址址的的地地址址又又称称为为地地址址指指针针。这这种种间间接接寻寻址址方方式式与与计计算算机机的的间间接接寻寻址址方方式式相相同同。间间接接寻寻址址在在处处理理内内存存连连续续地地址址中中的的数数据据时时非非常常方方便便，而而且且可可以以缩缩短短程程序所生成的代码的长度，使编程更加灵活。序所生成的代码的长度，使编程更加灵活。用用间间接接寻寻址址方方式式存存取取数数据据需需要要作作的的工工作作有有3种种：建建立立指指针、间接存取和修改指针。针、间接存取和修改指针。3间接寻址方式间接寻址方式是，数据存放在存储器或寄存器中第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（1）建立指针）建立指针建建立立指指针针必必须须用用双双字字传传送送指指令令（MOVD），将将存存储储器器所所要要访访问问的的单单元元的的地地址址装装入入用用来来作作为为指指针针的的存存储储器器单单元元或或寄寄存存器器，装装入入的的是是地地址址而而不不是是数数据据本本身身，格格式式如如下：下：例：例：MOVD&VB200,VD302MOVD&MB10,AC2MOVD&C2,LD14注意：注意：建立指针用建立指针用MOVD指令。指令。（1）建立指针建立指针必须用双字传送指令（MOVD），将存第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）间接存取）间接存取指指令令中中在在操操作作数数的的前前面面加加“*”表表示示该该操操作作数数为为一一个个指指针。针。下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：MOVD&VB200，AC0MOVW*AC0，AC1若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示执行过程如下：执行过程如下：（2）间接存取指令中在操作数的前面加“*”表示该操作数为一第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论PLC原理及应用ppt课件第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（3）修改指针）修改指针下面的两条指令可以修改指针的用法：下面的两条指令可以修改指针的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1返回本节返回本节（3）修改指针下面的两条指令可以修改指针的用法：返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.3.2指令系统指令系统S7-200 系系 列列 PLC主主 机机 中中 有有 两两 类类 基基 本本 指指 令令 集集：SIMATIC指指令令集集和和IEC1131-3指指令令集集，程程序序员员可可以以任任选选一一种种。提提供供了了许许多多类类型型的的指指令令以以完完成成广广泛泛的的自自动动化任务。化任务。SIMATIC指指令令集集：是是为为S7-200系系列列PLC设设计计的的，本本指指令令通通常常执执行行时时间间短短，而而且且可可以以用用LAD、STL和和FBD三种编程语言。三种编程语言。IEC1131-3指令集是不同指令集是不同PLC厂家的指令标准，它不厂家的指令标准，它不能使用能使用STL编程语言。编程语言。返回本节返回本节2.3.2指令系统S7-200系列PLC主机中有两类基第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.3.3编程语言编程语言1.语句表语句表2.梯形图梯形图3.功能块图功能块图4.其他编程语言其他编程语言2.3.3编程语言1.语句表第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.语句表语句表语语句句表表（STL）语语言言类类似似于于计计算算机机的的汇汇编编语语言言，特特别别适适合合于于来来自自计计算算机机领领域域的的工工程程人人员员。用用指指令令助助记记符符创创建建用用户户程程 序序，属属 于于 面面 向向 机机 器器 硬硬 件件 的的 语语 言言，STEP 7Micro/Win32的语句表如图的语句表如图3.9所示。所示。图图3.9语句语句表举例表举例1.语句表语句表（STL）语言类似于计算机的汇编语言，特第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.梯形图梯形图图图3.10梯形图举例梯形图举例2.梯形图图3.10梯形图举例第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.功能块图功能块图功能块图（功能块图（FBD）的图形结构与数字电子电路）的图形结构与数字电子电路的结构极为相似，如下图的结构极为相似，如下图3.11所示。所示。3.功能块图功能块图（FBD）的图形结构与数字电子电路的第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论4.其他编程语言其他编程语言SIMATIC工工业业软软件件中中的的工工程程工工具具中中为为大大型型或或中中型型PLC提提供供了了许许多多高高级级编编程程工工具具，以以下下简简要要其中的几种：其中的几种：（1）S7-SLC和和M7-ProC/C+（2）S7-GRAPH（3）S7-HiGraph（4）CFC4.其他编程语言SIMATIC工业软件中的工程工具中为大第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（1）S7-SLC和和M7-ProC/C+图图3.12SLC语言语言S7-SLC的语言与的语言与PASCAL非常相似，如图非常相似，如图3.12所示。所示。（1）S7-SLC和M7-ProC/C+图3.12S第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（2）S7-GRAPH图图3.13顺序流程图顺序流程图（2）S7-GRAPH图3.13顺序流程图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（3）S7-HiGraph它它借借助助于于状状态态图图来来描描述述异异步步过过程程。用用于于装装置置和和过过程程，以以及及可可能能的的转转移移状状态态的的图图形形描描述。述。本工具可基于系统框图和流程图直接进行本工具可基于系统框图和流程图直接进行编程，程序结构和过程清晰。编程，程序结构和过程清晰。S7-HiGraph如图如图3.14所示。所示。（3）S7-HiGraph它借助于状态图来描述异步过程。用第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图3.14状态图状态图图3.14状态图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（4）CFCCFC（连连续续功功能能图图）是是在在原原来来的的CSF（控控制制系系统统流流程程图图）的的基基础础上上发发展展起起来来的的，它它通通过过绘绘制制过过程程控控制制流流程程图图，将将各各程程序序块块在在版版面面上上布置，然后将它们相互连接即可。布置，然后将它们相互连接即可。控制系统流程图如图控制系统流程图如图3.15所示。所示。返回本节返回本节（4）CFCCFC（连续功能图）是在原来的CSF（控制系统第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论图图3.15连续功能图连续功能图图3.15连续功能图第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.3.4程序结构程序结构1.用户程序用户程序（1）主程序）主程序（2）子程序）子程序（3）中断处理程序）中断处理程序2.数据块数据块3.参数块参数块2.3.4程序结构1.用户程序第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论如如果果编编程程使使用用的的是是手手编编器器，主主程程序序应应安安排排到到程程序序的的最最前前面面。其其他他部部分分的的位位置置安安排排没没有有严严格格的的顺顺序序，但但习习惯惯上上把把子子程程序序安安排排在在中中断断程程序序的的前前面面。如如图图3.16所示。所示。图图3.16程序结构程序结构返回本节返回本节如果编程使用的是手编器，主程序应安排到程序的最前面。其他部分第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.4相关设备相关设备3.4.1手编器手编器3.4.2计算机计算机3.4.3人机界面人机界面3.4.4特殊功能模块特殊功能模块返回本章首页返回本章首页2.4相关设备3.4.1手编器返回本章首页第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.4.1手编器手编器工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信设备，使设备，使PLC和计算机相连，用编程软件可直和计算机相连，用编程软件可直接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是用小型和微型用小型和微型PLC实现的小规模系统。实现的小规模系统。返回本节返回本节2.4.1手编器工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.4.2计算机计算机计计算算机机包包括括个个人人计计算算机机和和工工业业计计算算机机，在在可可编编程程序序控控制制器器系系统统的的工工业业应应用用中中发发挥挥着着越越来来越越重重要要的的作作用用，几几乎乎PLC系系统统从从工工程程项项目目开开发发、编编程程、调调试试到到系系统统的的运运行行和和维维护护，计计算算机机越越来来越越成了不可缺少的工具。成了不可缺少的工具。返回本节返回本节2.4.2计算机计算机包括个人计算机和工业计算机，在可编第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.4.3人机界面人机界面1.构造特点构造特点文本显示区：可显示两行信息（每行文本显示区：可显示两行信息（每行20个字符）的个字符）的液晶显示液晶显示LCD。按键：共有按键：共有9个键个键。通信：通过通信：通过TD/CPU电缆（通用电缆（通用RS232接口）可以接口）可以提供可编程序控制器与提供可编程序控制器与TD200的通信，同时可以提供的通信，同时可以提供TD的电源，而不必再另接电源。的电源，而不必再另接电源。电源：如果不用电源：如果不用TD/CPU通信电缆，可以通过面板通信电缆，可以通过面板右侧的电源接口连接外部电源。右侧的电源接口连接外部电源。2.4.3人机界面1.构造特点第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.主要功能主要功能可可以以显显示示从从CPU主主机机读读出出的的信信息息（如如读读取取指指令令、数数据据、当当前前值值及及状状态态）；可可以以调调整整运运行行中中选选定定的的程程序序变变量量；可可以以提提供供对对输输入入输输出出点点的的强强制制功功能能；可可以以为为实实时时时时钟钟设设置置日日期期和和时时间间；支支持持多多种语言形式的菜单和提示并支持中文。种语言形式的菜单和提示并支持中文。返回本节返回本节2.主要功能返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.4.4特殊功能模块特殊功能模块1.数字量扩展模块数字量扩展模块2.模拟量扩展模块模拟量扩展模块3.热电偶、热电阻模块热电偶、热电阻模块4.通信扩展模块通信扩展模块5.现场设备接口模块现场设备接口模块2.4.4特殊功能模块1.数字量扩展模块第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论1.数字量扩展模块数字量扩展模块数字量扩展模块主要有：数字量扩展模块主要有：EM221数字量输入模块，数字量输入模块，24V，8输入。输入。EM222数字量输出模块，数字量输出模块，24V，8输出。输出。EM223数字量混合模块，数字量混合模块，24V。2.模拟量扩展模块模拟量扩展模块模拟量扩展模块主要有：模拟量扩展模块主要有：EM231：4模拟输入点，模拟输入点，2W，12位。位。EM232：2模拟输出点，模拟输出点，2W，12位。位。EM235：4模拟输入点，模拟输入点，1模拟量输出点，模拟量输出点，2W，12位。位。3.热电偶、热电阻模块热电偶、热电阻模块EM231为为1.8W，15位，模拟量输入。位，模拟量输入。1.数字量扩展模块第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论4.通信扩展模块通信扩展模块EM277PROFIBUS-DP模模块块用用于于PLC现现场场总总线线通信连接。波特率可从通信连接。波特率可从960012M波特。波特。5.现场设备接口模块现场设备接口模块CP243-2通通信信处处理理器器是是AS-I主主站站连连接接部部件件，专专门门用用于于S7-200CPU22x，连连接接的的同同时时显显著著增增加加了了S7-200可利用的可利用的I/O点数。点数。返回本节返回本节4.通信扩展模块返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.5工业软件工业软件3.5.1应用和特点应用和特点3.5.2工业软件的类型工业软件的类型返回本章首页返回本章首页2.5工业软件3.5.1应用和特点返回本章首页第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.5.1应用和特点应用和特点1.应用应用它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数的赋值；用户编程；文件编制；系统测试、起的赋值；用户编程；文件编制；系统测试、起动、服务；过程控制；归档。动、服务；过程控制；归档。2.5.1应用和特点1.应用第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.特点特点采用多种标准采用多种标准共享数据管理共享数据管理工具系统集成化工具系统集成化开放化的系统开放化的系统可重用的程序段可重用的程序段集成的诊断功能集成的诊断功能返回本节返回本节2.特点返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.5.2工业软件的类型工业软件的类型1.标准工具标准工具标标准准工工具具是是SIMATICS7/M7/C7自自动动化化系系统统进进行行编编程程的的基基础础，SIMATIC系系列列标标准准工工具具及及其其适适用用范范围围如如表表3.12所示。所示。2.5.2工业软件的类型1.标准工具第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论2.工程工具工程工具工程工具主要包括：工程工具主要包括：编程员用的高级语言；编程员用的高级语言；技术专家用的图形语言；技术专家用的图形语言；诊诊断断、仿仿真真、远远程程维维护护和和工工厂厂文文件件编编制制等等用用的的辅辅助软件。助软件。2.工程工具第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.运行软件运行软件运行软件种类很多，以下是几个常用的运行软件：运行软件种类很多，以下是几个常用的运行软件：1）SIMATICS7的的控控制制，例例如如：标标准准控控制制、模模块化和模糊控制系列软件；块化和模糊控制系列软件；2）将将自自动动化化系系统统连连接接到到Windows应应用用程程序序的的程程序接口工具；序接口工具；3）SIMATICM7的实时操作系统。的实时操作系统。3.运行软件第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论4.人机接口人机接口人机接口包括：人机接口包括：操操作作员员面面板板和和系系统统组组态态用用的的软软件件，如如Protool和和Protool/Life等；等；用于过程诊断的可选软件包用于过程诊断的可选软件包ProAgent；Windows95/NT用用的的高高性性能能可可视视化化工工具具系系统统WinCC。返回本节返回本节4.人机接口返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论本章学习目的本章学习目的l l位位操操作作类类指指令令，主主要要是是位位操操作作及及运运算算指指令令，与与时时也也包包含含与与位位操操作作密密切切相相关关的的定定时时器和计数器指令等。器和计数器指令等。l l运运算算指指令令，包包括括常常用用的的算算术术运运算算和和逻逻辑辑运算指令。运算指令。l l其其他他数数据据处处理理类类，包包括括数数据据的的传传送送、移移位、填充和交换等指令。位、填充和交换等指令。l l表表功功能能指指令令，包包括括对对表表的的存存取取和和查查找找指令。指令。l l转转换换指指令令，包包括括数数据据类类型型转转换换、码码转转换换和字符转换指令。和字符转换指令。返回本章首页返回本章首页本章学习目的l位操作类指令，主要是位操作及运算指令，第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.1位操作类指令位操作类指令3.1.1指令使用概述指令使用概述3.1.2基本逻辑指令基本逻辑指令3.1.3复杂逻辑指令复杂逻辑指令3.1.4定时器指令定时器指令3.1.5计数器指令计数器指令3.1.6比较比较返回本章首页返回本章首页3.1位操作类指令3.1.1指令使用概述返回本章首页第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.1.1指令使用概述指令使用概述1.主主机机的的有有效效编程范围编程范围存存储储器器的的存存储储容容量量及及各各编编程程元元件件的的有有效效编编程程范范围围如如右右表表4.1所示。所示。3.1.1指令使用概述1.主机的有效编程范围第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论许多指令中含有操作数，操作数的有许多指令中含有操作数，操作数的有效编址范围如表效编址范围如表4.2所示。所示。许多指令中含有操作数，操作数的有效编址范围如表4.2所示。第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论（1）指令例）指令例整数加法整数加法+I，整整数数加加法法指指令令。使使能能输输入入有有效效时时，将将两两个个单单字字长长（16位位）的的符符号号整数整数IN1和和IN2相加，产生一个相加，产生一个16位整数结果输出（位整数结果输出（OUT）。）。在在LAD和和FBD中中，以以指指令令盒盒形形式式编编程程。指指令令盒盒的的执执行行结结果果：IN1+IN2=OUT在在STL中，执行结果：中，执行结果：IN1+OUT=OUTIN1和和IN2的的寻寻址址范范围围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。和常数。OUT的的寻寻址址范范围围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、*VD、*AC和和*LD。（1）指令例第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论本指令影响的特殊存储本指令影响的特殊存储器位：器位：SM1.0（零）；（零）；SM1.1（溢出）；（溢出）；SM1.2（负）（负）使能流输出使能流输出ENO断开断开的出错条件：的出错条件：SM1.1（溢出）；（溢出）；SM4.3（运（运行时间）；行时间）；0006（间接（间接寻址）寻址）指令格式：指令格式：+IIN1,OUT本指令影响的特殊存储器位：SM1.0（零）；SM1.1（溢出第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论例：例：+IVW0,VW4本指令在梯形图和语句表中的编程如图本指令在梯形图和语句表中的编程如图4.1所示。所示。图图4.1整数加法整数加法例：+I VW0,VW4图4.1整数加法第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.梯形图的基本绘制规则梯形图的基本绘制规则（1）Network（2）能流）能流/使能使能（3）编程顺序）编程顺序（4）编号分配）编号分配（5）内、外触点的配合）内、外触点的配合（6）触点的使用次数）触点的使用次数（7）线圈的使用次数）线圈的使用次数（8）线圈的连接）线圈的连接返回本节返回本节3.梯形图的基本绘制规则返回本节第第2 2章可编程序控制器概论章可编程序控制器概论3.1.2基本逻辑指令基本逻辑指令基基本本逻逻辑辑指指令令在在语语句句表表语语言言中中是是指指对对位位存存储储单单元元的的简简单单逻逻辑辑运运算算，在在梯梯形形图图中中是是指指对对触触点点的的简单连接和对标准线圈的输出。简单连接和对标准线圈的输出。一一般般来来说说，语语句句表表语语言言更更适适合合于于熟熟悉悉可可编编程程序序控控制制器器和和逻逻辑辑编编程程方方面面有有经经验验的的编编程程人人员员。用用这这种种语语言言可可以以编编写写出出用用梯梯形形图图或或功功能能框框图图无无法法实实现现的的程程序序。选选择择语语句句表表时时进进行行位位运运算算要要考考虑虑主