S7-200 PLC基础教程 第3版 教学课件 ppt 作者廖常初 课件 200基础第3章

第3章 PLC程序设计基础,3.1 PLC的编程语言与S7-200的程序结构 3.1.1 PLC编程语言的国际标准,IEC 61131-3标准的5种编程语言： 1. 顺序功能图(Sequential Function Chart)，第5章将详细介绍。 2. 梯形图(Ladder Diagram，LAD) 梯形图程序被划分为若干个网络，一个网络只能有一块独立电路。触点接通时有“能流”(Power Flow)流过线圈。“能流”只能从左向右流动。梯形图和语句表用得最多。,3. 功能块图(FBD)是类似于数字逻辑电路的编程语言，国内很少使用。 4. 指令表，西门子叫语句表（STL)。 语句表程序由指令组成，适合程序设计经验丰富的程序员使用。 5. 结构文本是 为IEC 61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。 6编程语言的相互转换和选用 在编程软件中，可以选用梯形图、功能块图和语句表。 梯形图中输入信号（触点）与输出信号（线圈）之间的逻辑关系一目了然，易于理解。设计复杂的数字量控制程序时建议使用梯形图语言。 语句表程序输入方便快捷，还可以为每一条语句加上注释，便于复杂程序的阅读。 7. SIMATIC指令集与IEC 61131-3指令集 用“选项”对话框切换它们，一般使用SIMATIC指令集。,3.1.2 S7-200的程序结构 1主程序OB1：每次扫描都要执行主程序。每个项目都必须有且只能有一个主程序。主程序可以调用子程序。 2子程序：同一个子程序可以被多次调用，使用子程序可简化程序代码、减少扫描时间。 3中断程序：在中断事件发生时由PLC的操作系统调用中断程序。 3.2 数据类型与寻址方式 3.2.1 数制 1二进制数 （1）用1位二进制数表示数字量 二进制数的1位只能为0和1。用1位二进制数来表示开关量的两种不同的状态，线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开为1状态（ON），反之为0状态（OFF）。二进制位的数据类型为BOOL（布尔）型。 （2）多位二进制数 多位二进制数用来表示大于1的数字。从右往左的第n位（最低位为第0位）的权值为2n。2#0000 0100 1000 0110对应的十进制数为,（3）有符号数的表示方法 用二进制补码来表示有符号数，最高位为符号位，最高位为0时为正数，反之为负数。正数的补码是它本身，最大的16位二进制正数为2#0111 1111 1111 1111（32767）。 将正数的补码逐位取反（0变为1，1变为0）后加1，得到绝对值与它相同的负数的补码。例如将1158的补码2#0000 0100 1000 0110逐位取反后加1，得到1158的补码1111 1011 0111 1010。 2十六进制数 十六进制数用于简化二进制数的表示方法，16个数为09和AF（1015），4位二进制数对应于1位十六进制数，例如2#1010 1110 0111 0101可以转换为16#AE75（或AE75H）。 十六进制数“逢16进1”，第n位的权值为16n。16#2F对应的十进制数为21611516047。 3BCD码（Binary Coded Decimal）是各位按二进制编码的十进制数，“逢10进1”，用4位二进制数来表示1位十进制数，每一位只能是2#00002#1001。 用16#表示BCD码，4位BCD码对应于16位二进制数，允许范围为16#9999 16#0000。 BCD码用于PLC的输入和输出。,3.2.2 数据类型 1BOOL（布尔） 二进制位（bit）的数据类型为BOOL，I3.2 中的 I 表示输入，3是字节地址，2是字节中的位地址（0 7）。 2字节 一个字节（Byte）由8个位数据组成，IB3由I3.0I3.7这8位组成。 3字和双字 相邻的两个字节组成一个字（Word），相邻的两个字或4个字节组成一个双字（Double Word）。以起始字节的地址作为字和双字的地址。起始字节为最高位的字节。 字节、字和双字都是无符号数，它们的数值用16#表示。 用VB100的地址编号作为VW100和VD100的地址编号。,组成字和双字的编号最小的字节VB100为VW100和VD100的最高位字节。 I、Q、V、M、S、SM、L均可以按位、字节、字和双字来存取。,416位整数INT和32位双整数DINT都是有符号数。最高位为符号位。 532位实数（REAL）又称为浮点数，可表示为1.m 2E，S7-200的浮点数的格式为1.m 2e，指数e = E +127为8位正整数。最高位为符号位，第022位是尾数的小数部分m，第2330位是指数部分。 在编程软件中，用小数表示浮点数。浮点数的精度相当于7位十进制数。 6ASCII码字符：美国信息交换标准代码。用单引号表示，例如AB12 。 7字符串的数据类型为STRING，由若干个ASCII码字符组成，第一个字节是字符串的长度（0254），后面的每个字符占一个字节。字符串用双引号表示，例如”LINE2”。,3.2.3 CPU的存储区 1过程映像输入寄存器（I）：外部输入电路接通时对应的过程映像输入寄存器为ON（1状态），反之为OFF（0状态）。 2过程映像输出寄存器（Q）：梯形图中Q0.0的线圈“通电”时，输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合。 3变量存储区（V）：用来存放中间结果和有关数据。 4位存储区（M）：类似于继电器控制系统的中间继电器，32个字节。 5定时器存储区（T）：定时器、计数器的当前值为16位有符号整数，定时器位用来描述定时器的延时动作的触点的状态。 6计数器存储区（C）：计数器用来累计其计数脉冲上升沿的次数。计数器位用来描述计数器的触点的状态。 7高速计数器（HC）：用来累计比CPU的扫描速率更快的事件。当前值为32位有符号整数。 8累加器（AC0AC3）：32位，可以按字节、字和双字来访问累加器中的数据。按字节、字只能访问累加器的低8位或低16位。,9特殊存储器（SM） 特殊存储器用于CPU与用户程序之间交换信息。 SM0.0一直为ON。 SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为ON。 SM0.4和SM0.5分别提供周期为1分钟和1秒的时钟脉冲。 SM1.0、SM1.1和SM1.2分别为零标志、溢出标志和负数标志。 10局部存储区域（L）：各POU都有自己的64字节的局部存储器，仅仅在它被创建的POU中有效。作为暂时存储器，或给子程序传递参数。 变量存储器（V）是全局存储器，可以被所有的POU访问。 11模拟量输入(AI)：AI模块将模拟量转换为一个字的数字量。AI地址应从偶数字节开始（例如AIW2），AI为只读数据。 12模拟量输出(AQ)：AQ模块将一个字的数字值按比例转换为电流或电压。AQ地址应从偶数字节开始（例如AQW2），用户不能读取AQ。 13顺序控制继电器（S）：用于顺序控制编程（见5.2节），32字节。 14 CPU存储器的范围与特性 I、Q、V、M、S、SM和L存储器区均可以按位、字节、字和双字来访问。,3.2.4 直接寻址与间接寻址 1直接寻址 直接寻址指定了存储器的区域、长度和位置，例如VB200。 2间接寻址的指针 间接寻址给出一个被称为地址指针的存储单元的地址，32位地址指针里存放的是真正的操作数的地址。只能用V、L或累加器作指针。 间接寻址可用于访问 I、Q、V、M、S、AI、AQ、SM，以及T和C的当前值。不能访问单个位（bit）地址、HC、L存储区和累加器。,3用指针访问数据 指令“MOVD &VB200, AC1”将VB200的地址&VB200传送给AC1。指令“MOVW *AC1, AC0”将指针AC1所指的VW200中的数据（ *AC1）传送给AC0。 4修改指针 用指针访问相邻的下一个字节时，指针值加1；访问字时，指针值加2；访问双字时，指针值加4。 【例3-1】从0时开始，某发电机计划发电时每个小时的有功功率给定值被依次存放在VW100VW146中。从实时时钟读取的小时值被保存在VD20中，用间接寻址读取当时的功率给定值，送给VW30。下面是语句表程序。 LD SM0.0 MOVD &VB100, VD10 /表的起始地址送VD10 +D VD20, VD10 /起始地址加偏移量 +D VD20, VD10 MOVW *VD10, VW30 /读取表中的数据 一个字由两个字节组成，地址相邻的两个字的地址增量为2（两个字节），所以用了两条加法指令。在上午8时，VD20的值为8，执行两次加法指令后VD10中为VW116的地址。,3.3 位逻辑指令 3.3.1 触点指令与堆栈指令 1标准触点指令 常开触点对应的位地址为ON时，该触点闭合。 常闭触点对应的位地址为OFF时，该触点闭合。 2输出指令 输出指令（=）对应于梯形图中的线圈。梯形图中两个并联的线圈用两条相邻的输出指令来表示。,【例3-2】 已知图3-11中I0.1的波形，画出M1.0的波形。 在I0.1的下降沿之前，I0.1为ON，它的两个常闭触点均断开，M1.0和M1.1均为OFF，其波形用低电平表示。 在I0.1的下降沿，I0.1和M1.1的常闭触点同时闭合，M1.0变为ON。 从I0.1下降沿之后的第二个扫描周期开始，M1.1为ON，其常闭触点断开，使M1.0为OFF。M1.0只是在I0.1的下降沿ON一个扫描周期。 交换上下两行电路，M1.0的线圈不会通电。,3逻辑堆栈的基本概念 S7-200有一个9位的堆栈，最上面的第一层称为栈顶。堆栈中的数据一般按“先进后出”的原则访问。 执行LD指令时，将指令指定的位地址中的二进制数装载入栈顶。 执行A（与）指令时，指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数作“与”运算，运算结果存入栈顶。栈顶之外其他各层的值不变。 执行O（或）指令时，指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数作“或”运算，运算结果存入栈顶。,4或装载指令OLD 图3-13中前两条指令执行完后，“与”运算的结果S0存放在堆栈的栈顶，第3、4条指令执行完后，“与”运算的结果S1压入栈顶（见图3-12)，原来在栈顶的S0被推到堆栈的第2层，下面各层的数据依次下移一层。 OLD指令对堆栈第一、二层的二进制数作“或”运算，运算结果S2 = S0 + S1存入堆栈的栈顶，第39层中的数据依次向上移动一层。 5与装载指令ALD 图3-13中OLD下面的两条指令并联运算的果 S3被压入栈顶，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。 ALD指令对堆栈第一、二层的数据作“与”运算，运算结果S4 = S2 · S3存入堆栈的栈顶，第39层中的数据依次向上移动一层。,【例3-3】 已知图3-14中的语句表程序，画出对应的梯形图。 首先将电路划分为若干块，各电路块从含有LD的指令（例如LD、LDI和LDP等）开始，在下一条含有LD的指令（包括ALD和OLD）之前结束；然后分析各块电路之间的串并联关系。 OLD或ALD指令并、串联的是它上面靠近它的已经连接好的电路。,6其他堆栈操作指令 逻辑进栈LPS指令复制栈顶的值并将其压入堆栈的第2层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。,逻辑读栈LRD指令将堆栈第2层的数据复制到栈顶，原来的栈顶值被复制值替代。第2层第9层的数据不变。 逻辑出栈LPP指令将栈顶值弹出，堆栈各层的数据向上移动1层，第2层的数据成为新的栈顶值。 装载堆栈指令LDS很少使用。,图3-17中的第1条LPS指令将栈顶的A点逻辑运算结果保存到堆栈的第2层，第2条LPS指令将B点的逻辑运算结果保存到堆栈的第2层，A点的逻辑运算结果被“压”到堆栈的第3层。第1条LPP指令将堆栈第2层B点的逻辑运算结果上移到栈顶，第3层中A点的逻辑运算结果上移到堆栈的第2层。最后一条LPP指令将堆栈第二层的A点的逻辑运算结果上移到栈顶。,7立即触点 立即触点指令只能用于输入位I，立即