PLC课件第一章-概述.ppt

1、第第1 1章章概述概述第第1章章概述概述 1.1PLC性能简介性能简介 1.2结构和原理结构和原理1.3 分类分类 第第1 1章章概述概述本章本章学习目的学习目的从总体上知道什么是从总体上知道什么是PLC，如何产生的，如何产生的，PLC的发展历程的发展历程，PLC的分类的分类返回本章首页返回本章首页第第1 1章章概述概述1.1简介简介 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

2、1975年年投放市场的投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。系列的控制系统。在在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了产生了SIMATIC S5系列，取代了系列，取代了S3系列，之后在系列，之后在20世世纪末又推出了纪末又推出了S7系列产品。系列产品。最新的最新的SIMATIC产品为产品为SIMATIC S7、M7和和C7等几大等几大系列。系列。返回本章首页返回本章首页第第1 1章章概述概述PLC定义定义PLC英文全称英文全称Programmable Logic Controller,中文全中文全称为可编程控制器，一种数字运算

3、操作的电子系统，专称为可编程控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。操作的电子装置。PLC及其有关的外围设备都应

4、该按易及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计则而设计 第第1 1章章概述概述从定义得到的总结从定义得到的总结（1）PLC是一种计算机；是一种计算机；（2）PLC面向的主要是工业级；面向的主要是工业级；（3）PLC是多功能多用途控制器；是多功能多用途控制器；（4）PLC控制系统比较灵活，能够适应任何规控制系统比较灵活，能够适应任何规模控制场合。模控制场合。第第1 1章章概述概述PLC的产生的产生第第1 1章章概述概述1968年年GM公司液压自动分部提出要求公司液压自动分部提出要求 编程简单，可在现场方便

5、地编辑及修改程序。编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序。价格便宜，其性价比要高于继电器控制系统。价格便宜，其性价比要高于继电器控制系统。体积要明显小于继电器控制柜。体积要明显小于继电器控制柜。可靠性要高于继电器控制系统。可靠性要高于继电器控制系统。具有数据通信功能。具有数据通信功能。输入可以是输入可以是AC115V。输出为输出为AC115V，2A以上，能直接驱动电磁阀。以上，能直接驱动电磁阀。硬件维护方便，最好是插件式结构。硬件维护方便，最好是插件式结构。扩展时，原有系统只需做很小改动。扩展时，原有系统只需做很小改动。用户程序存储器容量至少可以扩展到用户程序存储器容量至少可以扩展到4K。第第

6、1 1章章概述概述三家公司发布了早期的三家公司发布了早期的PLC产品产品DEC公司最早在公司最早在1969年年6月为月为GM公司的齿轮磨公司的齿轮磨床提供了床提供了PDP-14型型PLC。3I（International Instruments Inc.）公司发布）公司发布了其了其PDQ-II型型PLC。Dick Morley所在的所在的Modicon公司是在公司是在11月份发月份发布的布的084型型PLC 第第1 1章章概述概述PLC的特点的特点1.抗干扰能力强，可靠性极高抗干扰能力强，可靠性极高 2.灵活通用灵活通用3.功能强大，扩展性好功能强大，扩展性好4.使用方便使用方便第第1 1章章

7、概述概述PLC的主要应用的主要应用1.开关量逻辑控制开关量逻辑控制 可以实现单台设备控制，多机群控制及自可以实现单台设备控制，多机群控制及自动化流水线。如组合机床、磨床、注塑机、动化流水线。如组合机床、磨床、注塑机、印刷机、订书机包装流水线、路口交通灯等。印刷机、订书机包装流水线、路口交通灯等。2.模拟量控制模拟量控制 如温度、压力、流量、液位和速度等如温度、压力、流量、液位和速度等。3.闭环过程控制闭环过程控制 PID等等第第1 1章章概述概述PLC的主要应用的主要应用4.运动控制运动控制 广泛用于各种机床、机器人、电梯等场合。广泛用于各种机床、机器人、电梯等场合。5.数据处理数据处理 如无

8、人控制的柔性制造系统，也可用于过程控如无人控制的柔性制造系统，也可用于过程控制系统，如造纸、食品工业、冶金、化工中的制系统，如造纸、食品工业、冶金、化工中的一些大型控制系统。一些大型控制系统。6.通信和联网通信和联网 第第1 1章章概述概述PLC的分类的分类1.按控制规模（按控制规模（I/O点数）：点数）：小型机（小型机（256）、中型机（）、中型机（2048以下）、大型机以下）、大型机（2048以上）以上）2.按结构：按结构：整体式、模块式整体式、模块式3.按功能分：按功能分：低档机、中档机、高档机低档机、中档机、高档机第第1 1章章概述概述PLC的发展的发展 PLC发展到今天的程度，是因其

9、自身不断发展到今天的程度，是因其自身不断调整完善以适应自动化技术发展要求的结果。调整完善以适应自动化技术发展要求的结果。从单机自动化到整条生产线的自动化，乃从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化，从柔性制造系统、至整个工厂的生产自动化，从柔性制造系统、工业机器人到大型分散型控制系统，工业机器人到大型分散型控制系统，PLC均承均承担着重要角色。担着重要角色。第第1 1章章概述概述发展趋势发展趋势1.小小 超小型化和加强型功能是这类超小型化和加强型功能是这类PLC的特点的特点 2.大大 I/O点数超过点数超过4000点，有些产品达到万个点，有些产品达到万个I/O点以上，配置有各

10、种智能模块（例如温度控点以上，配置有各种智能模块（例如温度控制模块、轴定位模块、过程控制模块等）和通制模块、轴定位模块、过程控制模块等）和通信模块信模块，容错技术和冗余技术等，容错技术和冗余技术等 第第1 1章章概述概述1.2S7-200 PLC系统组成系统组成 1.2.1系统基本构成系统基本构成 1.2.2主机结构主机结构 1.2.3扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式 1.2.4输入输出扩展输入输出扩展 1.2.5主机性能指标主机性能指标 返回本章首页返回本章首页第第1 1章章概述概述从从CPU模块的功能来看，模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可系列小型可编程序控制器发展

11、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：第一代产品其第一代产品其CPU模块为模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的它具有四种不同结构配置的CPU单元：单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和和CPU 216，对第一代对第一代PLC产品不再作具产品不再作具体介绍。体介绍。第二代产品其第二代产品其CPU模块为模块为CPU 22X，是在是在21世纪初投放世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的同结构配置的CPU单元：单元：CPU 221，CPU

12、222，CPU 224和和CPU 226，除，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。之外，其他都可加扩展模块。第第1 1章章概述概述1.2.1系统基本构成系统基本构成 SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图如图1.1所示。所示。EM1扩展模块EM2扩展模块EMn扩展模块TD200文本显示器TP系列触摸屏通信及网络设备计算机工业软件CPU主 机其他设备图图3.1S7-200 PLC系统组成系统组成第第1 1章章概述概述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

13、块（4）相关设备）相关设备 2.工业软件工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、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。返回本节返回本节第第1 1章章概述概述1.2.2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SIMATIC S7-200系统系统CPU 22X系列系列PLC主机（主机（CPU模块）的外形模块）的外形如图如图3.2所示：所示：图图

14、1.2S7-200主机外形主机外形状态显示通信口顶部端子盖电 源及输出端子前盖 方式开关、电位器、扩展I/O连接底部端子盖输入端子、传感器电源存储器卡第第1 1章章概述概述输入接口电路电源PLC主机运算器控制器CPU输入设备输出接口电路输出设备存 储 器系统程序区（EPROM）用户程序区（RAM）外设I/O接口I/O扩展接口图2-1 PLC硬件结构框图第第1 1章章概述概述（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 第第1 1章章概述概述4

15、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。各类型的型号如表电压和控制电压。各类型的型号如表3.1所示。所示。表表1.1CPU型号型号第第1 1章章概述概述CPU作用作用CPU是是PLC的控制中枢。的控制中枢。PLC的的CPU按照系统程序赋予按照系统程序赋予的功能接收并存储用户键入的应用程序和数据，检查电的功能接收并存储用户键入的应用程序和数据，检查电源、存储器、源、存储器、I/O以及警戒时钟的状态，诊断用户程序以及警戒时钟的状态，诊断用户程序的语法错误。当的语法错误。当PLC处于运行状态时，处于运行状态时，CPU

16、首先以扫描首先以扫描的方式接收各输入设备的状态和数据，并分别存入输入的方式接收各输入设备的状态和数据，并分别存入输入映像区或数据区，然后从用户程序存储器中逐条读取用映像区或数据区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行处理，并将户程序，经过命令解释后按指令的规定执行处理，并将运算的结果送入输出映像区或数据寄存器，所有的用户运算的结果送入输出映像区或数据寄存器，所有的用户程序执行完毕后，才将程序执行完毕后，才将I/O映像区的各输出状态或输出映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，并不断循环运寄存器内的数据传送到相应的输出装置，并不断循环运行，直

17、至运行状态转换为停止状态。行，直至运行状态转换为停止状态。第第1 1章章概述概述SIMATIC S7-200系统系统CPU 22X系列系列PLC主机及主机及I/O特性特性如表如表3.2所示。所示。表表1.2主机及主机及I/O特性特性第第1 1章章概述概述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 第第1 1章章概述概述图图1.3存储系统存储系统个人计算机存储器卡用户程序CPU 组态V 存储器M 存储器用户程序CPU 组态V 存储器M 存储器定时器和计数器当前值CPURAMEPROM第第1 1章章概述概述表表1.3存储容量存储容量第第1 1章章概

18、述概述（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 第第1 1章章概述概述（3）存储安全）存储安全1）主机）主机CPU模块内部配备的模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可自动装入上装程序时，可自动装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存储存储器。器。3）主机）主机CPU提供一个超级电容器，可使提供一个超级电容器，可使R

19、AM中的程序和数据在断中的程序和数据在断电后保持几天之久。电后保持几天之久。4）CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延长数据所存的时存储器供电，以延长数据所存的时间。间。5）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。和装载程序和数据。返回本节返回本节第第1 1章章概述概述3.I/O接口电路接口电路输入输出电路是输入输出电路是PLC与现场的输入、输出装置与现场的输入、输出装置或其

20、它外设之间的桥梁。或其它外设之间的桥梁。输入接口电路接收现场开关元件、检测元件的输入接口电路接收现场开关元件、检测元件的信号信号 输出接口电路是输出接口电路是PLC与现场设备之间的连接单与现场设备之间的连接单元，作用是将元，作用是将PLC运算后的控制信号通过光电运算后的控制信号通过光电隔离、功率放大等处理，以驱动执行元件，用隔离、功率放大等处理，以驱动执行元件，用来控制现场设备的工作。来控制现场设备的工作。第第1 1章章概述概述输入接口电路输入接口电路L+I0.5M开关元件PLC主机LED内部电路第第1 1章章概述概述输出接口电路输出接口电路负载COMa图1-3 PLC的输出电路图a 继电器型

21、 b 晶体管型 c 晶闸管型负载bCOM负载c第第1 1章章概述概述各类输出接口电路的特点各类输出接口电路的特点继电器输出：最常用，响应速度最慢，负载能继电器输出：最常用，响应速度最慢，负载能力最强力最强晶体管输出：响应速度最快，负载能力最弱，晶体管输出：响应速度最快，负载能力最弱，用于直流用于直流双向晶闸管输出：以上两者之间双向晶闸管输出：以上两者之间第第1 1章章概述概述1.2.3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：不断循环扫描的串行工：不断循环扫描的串行工 作方式作方式 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

22、期的扫描周期 一个扫描周期 读输入 执行程序 处理通信请求 写输出 执行CPU 自诊断 第第1 1章章概述概述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 第第1 1章章概述概述PLC工作过程工作过程与外部设备交换信息与外部设备交换信息输入采样阶段执行用户程序输出刷新阶段通信信息处理启动处理CPU自诊断第第1 1章章概述概述1）启动处理过程：）启动处理过程：PLC启动后，要进行第一次启动的启动后，要进行第一次启动的初始化，包括清除内部继电器区、复位所有的定时器和初始化，

23、包括清除内部继电器区、复位所有的定时器和检查检查I/O单元的连接等。单元的连接等。2）CPU自诊断：自诊断：PLC在每个扫描周期都要进行自诊断，在每个扫描周期都要进行自诊断，对电源、对电源、PLC内部电路、用户程序进行检查，定期复位内部电路、用户程序进行检查，定期复位监控定时器等，确保系统可靠运行。监控定时器等，确保系统可靠运行。3）通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，进）通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，进行行PLC与与PLC之间的信息交换，之间的信息交换，PLC与其它智能设备通与其它智能设备通信。信。第第1 1章章概述概述4）与外部设备交换信息：）与外部设备交换信息：PLC与

24、设备连接时，在每个与设备连接时，在每个扫描周期内要与外部设备交换信息，如编程器、终端设扫描周期内要与外部设备交换信息，如编程器、终端设备、打印机等。备、打印机等。5）在输入采样阶段：）在输入采样阶段：PLC用扫描方式把所有输入端的用扫描方式把所有输入端的外部输入信号的通外部输入信号的通/断状态一次写入到输入映像寄存器断状态一次写入到输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新。而进入程序执行阶段，中，此时输入映像寄存器被刷新。而进入程序执行阶段，输入映像寄存器与外界隔离，状态保持不变，直至下次输入映像寄存器与外界隔离，状态保持不变，直至下次输入采样阶段才刷新。输入采样阶段才刷新。第第1 1章章概

25、述概述6）执行用户程序：）执行用户程序：PLC在运行（在运行（RUN）状态下，以扫）状态下，以扫描的方式逐条解释和执行用户程序，所需的输入状态由描的方式逐条解释和执行用户程序，所需的输入状态由输入映像寄存器读取，其它软元件（功能元件）的状态输入映像寄存器读取，其它软元件（功能元件）的状态从元件映像寄存器读取，并把运算结果写入元件映像寄从元件映像寄存器读取，并把运算结果写入元件映像寄存器中。存器中。7）输出刷新阶段：当所有用户程序执行完后，）输出刷新阶段：当所有用户程序执行完后，PLC将将元件映像寄存器中的输出元件的状态转存到输出锁存寄元件映像寄存器中的输出元件的状态转存到输出锁存寄存器中，经过

26、输出模块隔离和功率放大，转换成被控设存器中，经过输出模块隔离和功率放大，转换成被控设备所能接收的电压或电流信号后，驱动外部负载。备所能接收的电压或电流信号后，驱动外部负载。第第1 1章章概述概述工作方式的特点工作方式的特点PLC在运行状态下，不断重复上述过程，直至在运行状态下，不断重复上述过程，直至停止状态。停止状态。对于小型对于小型PLC，由于，由于I/O点数少，用户程序短，点数少，用户程序短，采用集中采样和集中输出的工作方式，降低了采用集中采样和集中输出的工作方式，降低了系统的响应时间，但是大幅度提高了系统的抗系统的响应时间，但是大幅度提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。干扰能力，

27、增强了系统的可靠性。第第1 1章章概述概述大中型大中型PLC，由于，由于I/O点数多，控制要求高，用点数多，控制要求高，用户程序较长且复杂，为提高系统响应速度，可户程序较长且复杂，为提高系统响应速度，可以采用定周期输入采样、输出刷新、直接采样、以采用定周期输入采样、输出刷新、直接采样、直接输出刷新、中断直接输出刷新、中断I/O以及智能以及智能I/O接口方式。接口方式。第第1 1章章概述概述输入输出延迟响应输入输出延迟响应 当当I0.0信号发生变化时，信号发生变化时，a）和）和b）程序最后执行的结果）程序最后执行的结果完全一样，但完全一样，但a）图只用一个扫描周期就可以完成对）图只用一个扫描周期

28、就可以完成对Q0.0的刷新，而的刷新，而b）图需要四次扫描周期。）图需要四次扫描周期。I 0.0M0.0M0.0M0.1M0.2M0.1M0.2Q0.1a)Q0.0M0.1M0.0I0.0M0.2M0.1M0.0b)M 0.2图2-7 梯形图程序示例第第1 1章章概述概述2.工作方式工作方式（1）STOP方式方式（2）RUN方式方式 第第1 1章章概述概述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个挡个挡位位。2）用）用STEP 7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的编程软件，应首先把主机的

29、方式开关置于方式开关置于TERM或或RUN位置，然后在此软件平台用位置，然后在此软件平台用鼠标单击鼠标单击STOP和和RUN方式按钮即可。方式按钮即可。3）在用户程序中用指令由）在用户程序中用指令由RUN方式转换到方式转换到STOP方式，方式，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。返回本节返回本节第第1 1章章概述概述1.2.4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 第第1 1章章概述概述1.设备连接设备连接 图图3.5I/O扩展示意图扩展示意图(a)面板安装 (b)标准导轨安

30、装 第第1 1章章概述概述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 第第1 1章章概述概述（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。第第1 1章章概述概述（3）模块电流）模块电流CPU 22X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。第第1 1章章概述概述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

31、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 第第1 1章章概述概述例如，某一控制系统选用例如，某一控制系统选用CPU 224，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。第第1 1章章概述概述若按表若按表3.6的扩展方式，各模块在的扩展方式，各模块在

32、I/O链中的位置排列方链中的位置排列方式也可以有多种，图式也可以有多种，图1.6所示为其中的一种模块连接形所示为其中的一种模块连接形式式。图图1.6扩展连接图扩展连接图主机CPU224模块1EM221DI8XDC24V模块2EM222DO8XDC24V模块3EM235AI4/AQ1X12 位模块4EM223DI4/DQ4XDC24V/继电器模块 5EM235AI4/AQ1X12 位第第1 1章章概述概述S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读使主机能够捕捉小于一个扫

33、描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则只有第一个脉冲在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则只有第一个脉冲可以被捕捉到，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1.7所示。所示。图图1.7脉冲捕捉波形图脉冲捕捉波形图CPU 扫描周 nCPU 扫描周期 n+1输入刷新输入刷新输入 1输入 3输入 2允许脉冲捕捉允许脉冲捕捉允许脉冲捕捉第第1 1章章概述概述表表1.722X主机主要技术指标主机主要技术指标返

34、回本节返回本节第第1 1章章概述概述1.2.5主机性能指标主机性能指标 S7-200 22X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1.7所示。所示。返回本节返回本节第第1 1章章概述概述1.3 编程元件及程序知识编程元件及程序知识 1.3.1编程元件及寻址编程元件及寻址 1.3.2指令系统指令系统 1.3.3编程语言编程语言 1.3.4 程序结构程序结构 返回本章首页返回本章首页第第1 1章章概述概述1.3.1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 第第1 1章章概述概述1.数据类型数据类型（1）数据类型

35、及范围）数据类型及范围SIMATIC S7-200系列系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用（浮点数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为范围：正数为+1.175495E-38+3.402823E+38；负数为负数为-1.175495E38-3.402823E+38。不同长度的整数所表示的数值范不同长度的整数所表示的数值范如表如表3.8所示。所示。第第1 1章章概述概述（2）常数）常数在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在在编程中经常会使用常数。常数数据长度

36、可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如表数形式分别如表3.9所示。所示。第第1 1章章概述概述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

37、直接指出它的编号。其寻储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：址格式为：Ay数据寻址格式为：数据寻址格式为：ATx第第1 1章章概述概述（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）第第1 1章章概述概述定时器（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

38、加器（累加器（AC）第第1 1章章概述概述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编址，将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，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。第第1 1章章概述概述 按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y必须指定元件名称、字节地址和位号，如图

39、必须指定元件名称、字节地址和位号，如图3.8 所示。所示。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MSBI0LSB0I15I4I3I2I17 6 5 4 3 2 1I 4.5I 14.2字节的位，即位号元件名称（区域标志）字节地址位地址与字节地址之间的间隔第第1 1章章概述概述3间接寻址方式间接寻址方式 间接寻址方式是，数据存放在存储器或寄存器中，在指间接寻址方式是，数据存放在存储器或寄存器中，在指令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址。存储令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址。存储单元地址的地址又称为地址指针。这种间接

40、寻址方式与单元地址的地址又称为地址指针。这种间接寻址方式与计算机的间接寻址方式相同。间接寻址在处理内存连续计算机的间接寻址方式相同。间接寻址在处理内存连续地址中的数据时非常方便，而且可以缩短程序所生成的地址中的数据时非常方便，而且可以缩短程序所生成的代码的长度，使编程更加灵活。代码的长度，使编程更加灵活。用间接寻址方式存取数据需要作的工作有用间接寻址方式存取数据需要作的工作有3种：建立指种：建立指针、间接存取和修改指针。针、间接存取和修改指针。第第1 1章章概述概述（1）建立指针）建立指针 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（MOVD），），将存储器所将存储器所要访问的单元

41、的地址装入用来作为指针的存储器单元或要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下：寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下：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。第第1 1章章概述概述（2）间接存取）间接存取 指令中在操作数的前面加指令中在操作数的前面加“*”表示该操作数为一个指表示该操作数为一个指针。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，A

42、C1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：第第1 1章章概述概述第第1 1章章概述概述（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返回本节返回本节第第1 1章章概述概述1.3.2指令系统指令系统 S7-200 系列系列PLC主机中有两类基本指令集：主机中有两类基本指令集：SIMATIC指令集和指令集和IEC 1131-3指令集，程序员可以任选一种。提指令集，程序员可以任选一种。提供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务。供

43、了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务。SIMATIC指令集：是为指令集：是为S7-200系列系列PLC设计的，本指设计的，本指令通常执行时间短，而且可以用令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL和和FBD三种三种编程语言。编程语言。IEC 1131-3指令集是不同指令集是不同PLC厂家的指令标准，它不能厂家的指令标准，它不能使用使用STL编程语言。编程语言。返回本节返回本节第第1 1章章概述概述1.3.3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 第第1 1章章概述概述1.语句表语句表 语句表（语句表（STL）语言类似于计算机的

44、汇编语言，特别适语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员。用指令助记符创建用合于来自计算机领域的工程人员。用指令助记符创建用户 程 序，属 于 面 向 机 器 硬 件 的 语 言，户 程 序，属 于 面 向 机 器 硬 件 的 语 言，S T E P 7 Micro/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第第1 1章章概述概述2.梯形图梯形图 图图3.10梯形图举例梯形图举例第第1 1章章概述概述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

45、，如下图3.11所示。所示。第第1 1章章概述概述4.其他编程语言其他编程语言 SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中工业软件中的工程工具中为大型或中型型PLC提供了许多高级编程工具，以下简要其提供了许多高级编程工具，以下简要其中的几种：中的几种：（1）S7-SLC和和 M7-Pro C/C+（2）S7-GRAPH（3）S7-HiGraph（4）CFC 第第1 1章章概述概述（1）S7-SLC和和 M7-Pro C/C+图图1.12SLC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。第第1 1章章概述概述（2）S7-GRAPH S1S2

46、S8S3T0SST8T3T2T1ST9图图1.13顺序流程图顺序流程图第第1 1章章概述概述（3）S7-HiGraph 它借助于状态图来描述异步过程。用于装它借助于状态图来描述异步过程。用于装置和过程，以及可能的转移状态的图形描置和过程，以及可能的转移状态的图形描述。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。第第1 1章章概述概述1AINIT_SD;?0Init141231111?A Top;A IM_Lower;?A Bottom;?A M_Raise;?Mov

47、ement downC=Down;Movement upC=Up;TopC=OM_Top;BottomC=OM_Bottom;图图1.14 状态图状态图第第1 1章章概述概述（4）CFC CFC（连续功能图）是在原来的连续功能图）是在原来的CSF（控制控制系统流程图）的基础上发展起来的，它通过系统流程图）的基础上发展起来的，它通过绘制过程控制流程图，将各程序块在版面上绘制过程控制流程图，将各程序块在版面上布置，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。返回本节返回本节第第1 1章章概述概述ProcessSAMP_AVESlid

48、ing averag OB 35 2/-BO BNR INI NENO BOOUT RControllerCONT_CContinuous PID OB 35 1/-R PV_INR SP_INTBO MAN ONLMN RTI TNR GAINR MANTI TVTI TVControllerCONT_CContinuous PID OB 35 7/-R PV_INR SP_INTBO MAN ONLMN RTI TNR GAINR MANTI TVR DEADB_W13020.000.02.020S10S0.00.02.020S10S0.00图图1.15 连续功能图连续功能图 第第1 1章

49、章概述概述1.3.4 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 第第1 1章章概述概述如果编程使用如果编程使用的是手编器，的是手编器，主程序应安排主程序应安排到程序的最前到程序的最前面。其他部分面。其他部分的位置安排没的位置安排没有严格的顺序，有严格的顺序，但习惯上把子但习惯上把子程序安排在中程序安排在中断程序的前面。断程序的前面。如图如图3.16所示。所示。图图3.16程序结构程序结构 返回本节返回本节程序中断程序2子程序2主程序中断程序1子程序m子程序1中断程序n第第1 1章章概述概述

50、1.4相关设备相关设备 1.4.1手编器手编器 1.4.2计算机计算机 1.4.3人机界面人机界面 1.4.4特殊功能模块特殊功能模块 返回本章首页返回本章首页第第1 1章章概述概述1.4.1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