1、PLC4PLC控制系统按钮操作第二种机型的PLC（第八章序言）第一节 学习新的PLC机型的切入点各种PLC 的工作原理基本相同，但由于各机型的编程软件和指令系统的不同，使各种机型互不兼容。如果学生在校学习期间根据学校的设备学习了某一种机型PLC的相关知识，在就业后接触的是其他的机型，这就有一个再学习的过程。那么，在学习、应用第二种机型时，应当如何着手呢？实际上，弄懂并熟悉某一种PLC机型后，在学习、应用第二种机型时，可以采用比照的原则，很多应用程序、编程的方法等均可以很方便地“移植”到其他的机型上。为了实现这种“移植”，首先应关注下列几方面的内容：一、 各种机型的结构特点和技术指标 1. 从结
2、构上来说，可以是：整体式 模块式 2. 从技术指标上来说 ，主要有：内存的容量以及CPU的扫描速度 通讯功能和连网功能（包括通讯口的数量） 本机的I/O点（包括开关量、模拟量） 扩展能力（I/O映射区的大小） 安全性能 等等二、 系统的配置1. 硬件 ：主机（CPU模块） I/O模块（本机的和扩展的） 通讯电缆等2. 软件： 操作平台 编程语言、指令系统 软件的操作等3. 硬件线路的连接方法： I/O端子的连接（与现场的连接和与电源的连接、本机的和扩展的） 电源的连接（接地、公共端、极性等） 屏蔽等第二节 新机型PLC的软件系统和指令系统的学习原则一、软件系统： 1. 软件的运行环境 2. 软
3、件的操作方法 3. 系统的组态及工作方式（工作方式有时也可由硬件设置） 4. 存储器的分类、数据类型以及寻址方式二、指令系统：对各类“软”器件指令的功能的比照，是实现“移植”的关键。比如：对定时器指令的几个要素进行比照：1. 定时器的时基（类型） 4. 定时器的当前值2. 使能端的控制 5. 定时器的复位3. 定时器的预置值 6. 定时器的状态（位） 当你完成了这些比照之后，对于定时器指令的表示方法及有关的功能（延时、定时的接通与关断等）便能了然于胸，从而可以在编程中顺利地引用。根据上述思路，不难找到计数器指令“移植”的对应点，同样可以方便地实现其他指令的“移植”。这样，对于一种新的PLC机型
4、的学习和应用会变得简单和方便。第八章 SIMATIC S7-200（CPU22X）可编程序控制器本章主要以SIMATIC S7-200（CPU22X AC/DC/RLY）系列PLC为例介绍西门子PLC以及编程软件STEP7 Micro/WIN32的基本内容，编程语言则以梯形图（LAD）为主、语句表（STL）为辅介绍编程方法。（注：S7-200系列PLC无可控硅输出方式）第一节 S7-200 PLC及其系统配置一、结构特点：参见教材P203机械结构特点 参见教材P204P205：Fig8-1-1和Fig8-1-2及实物电气结构特点关于 “输入输出”见表8-1-1和表8-1-2。我们实验室设备：S
5、7-200CPU224：I：1424VDC（直流输入） O：10RLY（继电器输出）二、系统的配置 参见教材P206：Fig8-1-3 1. CPU模块 2. 通讯电缆：PC的RS-232口与S7-200PLC的RS-485口的连接。配置时： PC机为主机（站地址0）；S7-200CPU为从机（站地址2126，缺省地址为2） 3. STEP-7 Micro/WIN32 3.0的运行环境 4.主要技术指标 参见教材P207：表8-1-3三、工作模式及选用 STOP（停止） 可下载程序等 RUN （运行） 执行用户程序 TERM（暂态）允许软件设置工作方式等 工作模式可由硬件或软件方式选用硬件：
6、手动开关 软件：由编程软件选择，此时手动开关应置于RUN 或TERM。第二节 S7-200CPU编程的基本概念和寻址方式一、 编程语言. 编程元素. 程序结构梯形图（LAD）接点、线圈、功能框、网络语句表（STL）语句组成：指令+操作数（可选） 类似于汇编语言二、 数据类型和数值表示1. 数据类型：b（bit 1位）、B（Byte 8bit）、W（Word 16bit）、DW（DWord 32bit）、R（Real 32bit） b为布尔量，其他可以是十进制、十六进制或ASCII字符，默认：十进制 2. 数值表示：参见教材P210 表8-2-1 三、存储器区域的分配 程序存储区（用户程序）、数
7、据存储区（数据存储器和数据对象）、参数存储区（系统参数）参见教材P211 Fig8-2-3。 数据空间 数据对象 数据存储器 定时器(T) 变量存储器（V） 计数器(C) 输入映像存储器（I） 模拟量输入 （AI） 输出映像存储器（Q） 模拟量输出（AQ）顺序控制继电器存储器（S） 累加器 （AC） 内部标志位存储器（M） 高速计数器（HC） 特殊标志位存储器(SM) 四、数据存储区寻址方式（参见教材P211P216）S7-200PLC的CPU存取信息、数据处理，实际上是对数据存储区的读写操作，是编程的关键。1. 数据存储器的寻址1） 位寻址 格式：A a1. a2 （A区域标识 a1字节地址
8、 a2位号）A： I 输入映像区 S 顺序控制继电器区Q 输出映像区 SM 特殊标志位区M 内部标志位区 V 变量存储区例：开关量输入 I0.0， I1.2 对照LMODSOFT：1xxxx开关量输出 O0.0，Q1.1 0xxxx（参见教材P212 Fig8-2-4） 2）字节、字、双字寻址格式：A a1a2（A区域标识 a1数据类型 a2首字节地址）例：对变量存储器寻址：VB100、VW100、VD100（参见教材P212 Fig8-2-5）字节、字和双字对同一地址存取操作的比较 2. 数据对象寻址 格式：An （A区域标识 nA区域的对象编号） 例：T3定时器3 对照LMODSOFT：T
9、1.0，T0.1 16位读写C10计数器10 UCTR，DCTR 16位读写AIW0，AIW2模拟量输入（0或2为起始字节地址，以偶数字节地址起始）AQW0，AQW4模拟量输出（0或4为起始字节地址，以偶数字节地址起始）AC0，AC2累加器0，累加器3（AC0AC3为4个32位的累加器）3. 本机I/O和扩展I/O（参见教材P215 Fig8-2-9） 这些I/O点是在映像寄存器中有一一对应地址的实际的物理（控制）点，可直接与现场连接。不同类型的地址模块编址时互不影响，按区域标识（I或Q）区分。CPU224的I/O点数及寻址 例：本机： I0.0I0.7，I1.0I105；Q0.0Q0.7，Q
10、1.0Q1.1 模块0： I2.0I2.3；Q2.0Q2.3第三节 S7-200PLC的指令系统（教材P267P294为本节的英文对照教材） 一、S7-200指令编程的一般规约Network（网络）梯形图以网络分段，每个网络只允许有一个输出线圈（并联的除外）。EN （使能）允许输入为“1”ENO （逻辑结果正确）允许输出为“1”二、基本指令及应用 1. 位逻辑指令参见教材P217：表8-3-1 1） 与语句表对照，理解各语句的含义2） 应用示例：（参见教材P218：Fig8-3-1）注意： 取非指令与负跳变指令的区别（参见Fig8-3-1a的时序图） 置位指令与复位指令的功能 （参见Fig8-
11、3-1 b的时序图）3）关于立即指令 立即指令是为了提高PLC对输入/输出的响应速度而设置的。它不受PLC循环扫描工作（周期）方式的影响，允许对输入和输出点连续快速直接存取。 指令执行状况：用立即指令读取输入点的状态时，对I（输入）进行操作但不更新相应的输入映像存储器中的值；用立即指令访问输出点时，对Q（输出）进行操作新值同时写到PLC的物理输出点和相应的输出映像存储器。例：时序图：2. 比较指令参见教材P219：表8-3-2梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数字节比较 IN1 =B IN2LDB= IN1，IN2AB= IN1，IN2OB= IN1，IN2当比较式为真时，L
12、AD中：该触点闭合STL中：将栈顶置“1”B（字节）：IB、QB、MB、SMB、VB、SB、LB、AC、常数、*VD、*AC、*LD注：字节比较无符号。字整数比较 IN1 =I IN2LDW= IN1，IN2AW= IN1，IN2OW= IN1，IN2当比较式为真时，LAD中：该触点闭合STL中：将栈顶置“1”W（字）：IW、QW、MW、SW、SMW、T、C、VW、LW、AIW、AC、常数、*VD、*AC、*LD注：字整数比较有符号（16#7FFF16#8000）双字整数比较 IN1 =D IN2LDD= IN1，IN2AD= IN1，IN2OD= IN1，IN2当比较式为真时，LAD中：该触
13、点闭合STL中：将栈顶置“1”D（双字）：ID、QD、MD、SD、SMD、VD、LD、HC、AC、常数、*VD、*AC、*LD注：双字整数比较有符号（16#7FFFFFFF16#80000000）实数比较 IN1 =R IN2LDR= IN1，IN2AR= IN1，IN2OR= IN1，IN2当比较式为真时，LAD中：该触点闭合STL中：将栈顶置“1”R（实数）：ID、QD、MD、SD、SMD、VD、LD、AC、常数、*VD、*AC、*LD注：实数比较有符号（这里只列出了IN1=IN2的比较指令，其他的比较指令可类推）在SIEMENS S7-200的编程软件STEP-7中，有专门的比较指令：I
14、N1与IN2比较，比较的数据类型可以是B、I（W）、D、R，即字节、字整数、双字整数和实数；还可以有其他的比较式：、等等。当满足比较等式，则该触点闭合（ON）。与LMODSOFT指令对照：在LMODSOFT中，没有直接的数的比较指令，但SUB指令可以通过其执行减法功能后的三个输出端的状态实现整数（16bit）的比较功能。若与LMODSOFT 中的SUB指令对应，则在STEP-7中应有三个比较指令： 、=、 来分别对应SUB 指令的三个输出；若还要对应、或，则根据SUB指令三个输出端的不同组合，均可找到对应的比较指令。 比如：（30007）（40030）（30007）=（40030） （3000
15、7）（40030）（30007）（30007）（40030）（30007）（40030） 3. 定时器指令参见教材P220：表8-3-3（a）（b）1） 类型、编号及分辨率TON 接通延时TONR有记忆接通延时TOF 断开延时3种分辨率（时基）：1ms、10ms、100ms分别对应不同的定时器号定时器6个要素： 指令格式（时基、编号等） 预置值PT 使能IN 复位3种定时器不同当前值Txxx 定时器状态（位）可由触点显示定时值=时基预置值PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，为避免计时时间丢失，一般要求设置P
16、T预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用10ms时基定时器实现140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms15=150ms）。梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数接通延时 定时器 Txxx TON IN PT TON Txxx，PT使能IN=“1”，定时器计时，连续计数最大可达32，767；PT=定时预置值； 当前值预置值，定时器位ON ；使能IN=“0”对TON：定时器位OFF， 当前值=0对TONR：定时器位和当前值保持最后状态；必须经复位指令对TONR进行复位IN（BOOL）：能流PT（INT）：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，
17、C，AC，常数，*VD，*AC，*LD有记忆接通延时定时器 Txxx TONR IN PT TONR Txxx，PT断开延时 定时器 Txxx TOF IN PT TOF Txxx，PT使能IN =“1”，定时器位ON，当前值=0；PT=预置值；使能IN从“1”“0” 跳变，定时器计时；当前值=预置值，定时器位OFF，停止计时并保持当前值2） 功能（1） 接通延时定时器TON一般用于单一时间间隔的定时 指令格式：见图，编号与分辨率及定时器类型有关。（参见教材P221：Fig8-3-3a）使能：IN： I2.0 = “1”当前值T33，当在线（Online）时，此处显示当前值预置值PT = 3，
18、即定时时间=10ms3 = 30ms复位IN：I2.0 = “0”定时器状态（位）“1”或“0”与MODICON PLC的定时器指令对照：MODICON PLC CPU61200 S7-200 CPU224区别：对MODICON PLC：当10001=“0” ，10002=“1”时，定时器当前值保持；当计时时间到，即（40040）= 30时，只要10002=“1”，定时器也是保持 对S7-200 PLC： 只要I0.0=“1”，即计时，当T33当前值=3时，定时器继续计时，直至I0.0=“0”，定时器复位（相当于10002=“0” ）（2） 断开延时定时器TOF一般用于故障时间后的时间延时（指
19、令功能及时序图参见教材P222：Fig8-3-3b） STL LD I0.0 TOF T33， 3 指令格式：见图，编号与分辨率及定时器类型有关。注意：定时器状态（位）=“1”（置位）及当前值复0与使能.I0.0=“1”同步；计时开始与使能I0.0从“1”“0”（断开）同步，且当计时时间到而使能仍=“0”时，当前值保持。（3） 有记忆接通延时定时器TONR一般用于累计许多时间间隔（指令功能及时序图参见教材P222：Fig8-3-3c）指令格式：见图，编号与分辨率及定时器类型有关。由图可见，当输入（使能）I2.1从“1”“0”时，定时器并不复位而是保持，必须通过专门的复位指令，才能使TONR定时
20、器复位。（参见教材P223：Fig8-3-4）。 I0.0 T2 (current) PT=300 T2 (bit) Q0.1 I0.1例： 延时接通/延时断开电路 要求：输入信号接通3s后，输出置位，输入信号 = “0” 5s后输出关断。梯形图： 语句表： 时序图：例：脉冲宽度可控制电路 要求：在输入信号宽度不规范的情况下，要求在每一个输入信号的上升沿产生一个固定的脉冲，该脉冲宽度可以调节；如果输入信号的两个上升沿之间的距离小于该脉冲宽度，则忽略输入信号的第二个上升沿。 梯形图： 语句表：时序图： 4. 计数器指令 参见教材P225：表8-3-4 1）类型及编号 CTU增计数CTD减计数 C
21、0C255CTUD增减计数 计数器6个要素： 指令格式（类型、编号等） 预置值PV 使能CU、CD 复位R、LD 当前值Cxxx 计数器状态（位）与定时器类似梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数增计数器 Cxxx CU CTU R PV CTU Cxxx，PV使能CU每次从“0” “1”，计数值加1，最大可达32，767；PV=计数预置值；当前值预置值，计数器位ON；复位R=“1”，计数器位OFF，当前值=0CU，CD（BOOL）：I，Q，M，SM，T，C，S，L，能流R，LD（BOOL）：I，Q，M，SM，T，C，S，L，能流PV（INT）：VW，IW，QW，MW，SMW，
22、LW，AIW，AC，T，C，常数，*VD，*AC，*LD，SW增减计数器 Cxxx CU CTUD CD R PV CTUD Cxxx，PV使能CU每次从“0” “1”，计数值加1；使能CD每次从“0” “1”，计数值减1；PV=计数预置值；当前值预置值，计数器位ON；复位R=“1”，计数器位OFF，当前值=0减计数器 Cxxx CD CTD LD PV CTD Cxxx，PV使能CD每次从“0” “1”，计数值减1；PV=计数预置值；当前值=0，计数器位ON，停止计数；LD=“1”，计数器位OFF，重新装入预置值PV2）功能、时序图及应用示例（参见教材P226：Fig8-3-6）此例为一个增
23、减计数器的应用示例，其与MODICON PLC计数器指令的比较，同学可自己进行，并注意到，计数器指令的使能均是采样上升沿（“0” “1” ）。 5. 数学运算指令参见教材P227P228：表8-3-5有整数、双整数及实数的数学运算指令以及字节、字、双字的增减指令。 整数算术指令的应用示例参见教材P229：Fig8-3-7注意：乘法指令应用时，常把输出单元的低16位用作乘数（IN2）；除法指令应用时，常把输出单元的低16位用作被除数赋给输入（IN1）。如此例中：“整数乘法产生双整数”（ MUL）指令的输出单元为“VD100（32位）”，即低16位：VW102和高16位：VW100，将VW102中
24、的数据作为乘数赋给输入“IN2”；“整数除法产生双整数”（DIV）指令的输出单元为“VD200（32位）”，即低16位：VW202和高16位：VW200，将VW202中的数据作为被除数赋给输入“IN1”。（或者说，将被除数所在单元用作输出单元的低16位，目的是为了节省存储器单元）。 6. 逻辑操作指令有“与：WAND”、“或：WOR”、“异或：WXOR”、“取反：INV”指令（参见教材P230表8-3-6）。 7. 数据传送和交换指令参见教材P232，表8-3-7 梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数字节传送 MOV-B EN ENO IN OUT MOVB IN，OUT 将
25、输入字节（IN）传送到输出字节（OUT）传送过程不改变传送对象的大小IN1（BYTE）：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，常数，*VD，*AC，*LDOUT（BYTE）：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD注：传送指令还可以是：字、双字、字块、双字块的传送，传送过程均不改变传送对象的大小。指令的数据类型和操作数亦相应为字和双字；块传送指令中：N=1255为字节（BYTE）数据类型 实数传送 MOV-R EN ENO IN OUT MOVR IN，OUT将输入实数（IN）传送到输出单元（OUT）传送过程不改变传送实数的大小字节块传送 BLKMO
26、V-B EN ENO IN OUT N BMB IN，OUT，N将输入字节（IN）开始的N个字节值传送到从输出字节（OUT）开始的N个字节N=1255交换字节 SWAP EN ENO IN SWAP IN将输入字（IN）的高字节与低字节进行交换IN（WORD）：VW、IW、QW、MW、SMW、LW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD应用示例： 8. 移位和循环指令 梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数字节右移位 SHR-B EN ENO IN OUT N SRB OUT，N 将输入字节（IN）右移N位后，结果输出至OUT字节，移出位自动补0IN（BYTE）：VB，IB，QB
27、，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LDOUT（BYTE）：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LDN（BYTE）VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，常数*VD，*AC，*LD注：移位指令还可以是字、双字的移位操作，相应的IN和OUT分别为WORD和DWORD，N仍为BYTE。 移位操作无符号。 字节左移位 SHL-B EN ENO IN OUT N SLB OUT，N 将输入字节（IN）左移N位后，结果输出至OUT字节，移出位自动补0字节循环右移 ROR-B EN ENO IN OUT N RRB OUT，N 将输入字节（IN）循
28、环右移N位后，结果输出至OUT字节字节循环左移 ROL-B EN ENO IN1 OUT IN2 RLB OUT，N 将输入字节（IN）循环左移N位后，结果输出至OUT字节应用示例： 图中，SM1.0、SM1.1为特殊存储器位，当执行移位或循环移位时，溢出位SM1.1上的值是最近一次移动位的值。 9. 表功能指令参见教材P234，表8-3-9 10.数据转换指令 以上部分指令受课时限制不一一介绍，下面介绍“10.数据转换指令” 中的段码指令（MODICON PLC没有段码指令）。 段码指令教材P238P239：表8-3-10（末行指令）及Fig8-3-11梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数段码 SEG EN ENO IN OUT SEG IN，OUT产生点亮7段数码显示器的位模式段码值（OUT）。它是根据输入字节（IN）的低4位的有效数值产生相应的点亮段码IN（BYTE）：VB，IB，QB，MB，SMB，SB，LB，AC，常数，*VD，*LD，*ACOUT（BYTE）：VB，IB，QB，MB，
