可編程控制器教程：第3章 可編程控制器S7-200概述

1、第3章 可編程控制器S7-200概述3.1 S7-200的系統(tǒng)組成3.2 S7-200的基本功能及特點3.3 S7-200的編程元件的尋址及CPU組態(tài)3.4 S7-200的編程語言1學(xué)習(xí)要求 從工程應(yīng)用的角度了解S7-200系統(tǒng)的構(gòu)成方法； 掌握CPU對I/O的組態(tài)及編程元件的地址編寫方法（即尋址）；2 S7系列PLC分為S7-400、S7-300和S7-200等大、中、?。ㄎⅲ┤齻€子系列。 S7-200 系列PLC的構(gòu)成 S7-200小型可編程控制系統(tǒng)由主機（基本單元）、I/O擴展單元、功能單元（模塊）和外部設(shè)備（文本圖形顯示器、編程器）等組成。 3.1 S7-200的系統(tǒng)組成 3（1）CP

2、U 224主機的結(jié)構(gòu)外形 工作方式開關(guān)，模擬電位器，I/O擴展接口，工作狀態(tài)指示和用戶程序存儲卡，I/O接線端子排及發(fā)光指示等。主機箱體外部的RS-485通訊接口，用以連接編程器（手持式或PC機）、文本圖形顯示器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外部設(shè)備。4S7-200 CPU規(guī)格5（2）主機I/O及擴展 6擴展模塊1. 數(shù)字量擴展模塊EM221 數(shù)字量輸入模塊：8點DC輸入。EM222 數(shù)字量輸出模塊：8點晶體管輸出、8點繼電器輸出。 EM223 數(shù)字量混合模塊有六種：4點DC輸入/4點DC輸出、 4點DC輸入/4點繼電器輸出。（還有8點和16點） 2. 模擬量擴展模塊EM231：4路模擬輸入，2路熱電阻輸入、

3、4路熱電偶輸入。EM232：2路模擬輸出。EM235：4路模擬輸入/1路模擬輸出。3. 特殊功能模塊功能模塊有EM253位置控制模塊、EM277通信模塊、EM241調(diào)制解調(diào)器模塊、CP243-1以太網(wǎng)模塊、CP243-2AS-I接口模塊等。7擴展模塊4. 編程設(shè)備S7-200的編程軟件為STEP 7-Micro/WIN 32 V3.1。通過一條PC/PPI電纜將用戶程序送入PLC中。PC（RS-232C）串行口RS-485串行口RS-232CPC端PPI端PC/PPI電纜PLC（RS-485）83.2 S7-200的基本功能及特點 3.2.1 S7-200的基本功能及特點 PLC通過輸入/輸出

4、點與現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成一個完整的PLC控制系統(tǒng)，應(yīng)此要綜合考慮現(xiàn)場設(shè)備的性質(zhì)及PLC的輸入/輸出特性，才能更好地利用PLC的功能。 9輸入特性（以CPU224為例） ：10輸出特性（以CPU224為例）：輸出信號有兩種類型：繼電器輸出型和DC輸出（晶體管）型。負(fù)載類型：繼電器帶交、直流負(fù)載均可,而晶體管只能帶直流負(fù)載。電流：繼電器最大2A,晶體管電流最大0.75A。電壓：晶體管可接直流24V（一般最大在直流30V左右，繼電器可以接直流24V最大30V或交流220V） 11（3）S7-200 CPU存儲器系統(tǒng)3.2.2 存儲系統(tǒng)及功能 S7系列PLC中CPU的存儲區(qū)組成如下圖所示：S7-200 CPU

5、存儲器系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種存儲器構(gòu)成。系統(tǒng)掉電時，自動將RAM中M存儲器的有關(guān)內(nèi)容保存到EEPROM存儲器。 12（3）S7-200 CPU存儲器系統(tǒng)3.2.3 S7-200的工作方式及掃描周期 S7-200有3種工作方式，可以通過方式選擇開關(guān)進行切換：STOP方式：不能運行用戶程序，可以向CPU裝載用戶程序或進行CPU的設(shè)置。TERM方式：允許使用編程軟件STEP 7-Micro/WIN32來控制CPU的工作方式。RUN方式：CPU執(zhí)行用戶程序。掉電恢復(fù)后，如果方式選擇開關(guān)在TERM或STOP狀態(tài)，CPU自動進入STOP方式。如果方式尋址開關(guān)在RUN狀態(tài)，則CPU自動進入RUN方式

6、。13（3）S7-200 CPU存儲器系統(tǒng)掃描周期： 在RUN方式下，系統(tǒng)周期性地循環(huán)執(zhí)行用戶程序。在每個掃描周期內(nèi)，主要完成的任務(wù)如下圖所示：143.3 S7-200的編程元件的尋址及CPU組態(tài) 3.3.1 S7-200的基本數(shù)據(jù)類型15 可編程控制器在系統(tǒng)軟件的管理下，將用戶程序存儲器劃分出若干個區(qū)，并將這些區(qū)賦予不同的功能，由此組成了各種內(nèi)部器件，這些內(nèi)部器件就是PLC的編程元件。 其實這些器件并不存在，只對應(yīng)存儲器中的某些存儲單元。3.3.2 編程元件16S7-200中的主要編程元件：17 CPU組態(tài)：配置PLC系統(tǒng)的部分硬件的功能和參數(shù)。3.3.3 CPU組態(tài)配置I/O點數(shù)及模塊編址

7、舉例： 例如，某一控制系統(tǒng)選用CPU224，系統(tǒng)所需的輸入輸出點數(shù)各為：數(shù)字量輸入24點、數(shù)字量輸出20點、模擬量輸入6點和模擬量輸出2點。 本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，并且各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可能有多種，圖所示為其中的一種模塊連接形式。表所列為其對應(yīng)的各模塊的編址情況。18主機I/O模塊1 I/O模塊2 I/O模塊3 I/O模塊4 I/O模塊5 I/OI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2

8、.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7AIW0 AQW0AIW2AIW4AIW6I3.0 Q3.0I3.1 Q3.1I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3AIW8 AQW2AIW10AIW12AIW14編址規(guī)則（也稱組態(tài)）：對同類型的數(shù)字量輸入或輸出擴展模板，以1字節(jié)(8位)為單位，按順序進行編址。當(dāng)前模板未滿8位，未用到的位數(shù)不能分配給后續(xù)的模板。對模擬量擴展模板，是以2字節(jié)(1個字)的遞增方式進行編址。19S7-200將編程元件統(tǒng)一歸為存儲器單元，存儲單元按字節(jié)進行編址，無論所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型，通常應(yīng)指出它在所

9、在存儲區(qū)域和在區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。每個單元都有唯一的地址，地址用名稱和編號兩部分組成。3.3.4 編程元件的直接尋址 指令直接給出操作數(shù)地址 操作數(shù)的存儲器地址應(yīng)按規(guī)定的格式表示 指令中，數(shù)據(jù)類型應(yīng)與指令標(biāo)識符相匹配例：位尋址： LD I3.4字節(jié)尋址： MOVB VB50，VB100字尋址： MOVW VW50, VW100雙字尋址： MOVD VD50, VD10020位尋址的舉例如圖所示 21字節(jié)尋址的舉例如圖所示 221.建立指針(必須用雙字傳送指令（MOVD）)2.使用指針來存取數(shù)據(jù)步驟間接尋址：通過使用指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。指令給出了存放操作數(shù)地址的存儲單元的地址 ，“&”為地址

10、符號。操作數(shù)的地址稱為指針指針用“*”號表示，例*AC1（AC1為一個指針）。地址指針是32位。3.3.5 編程元件的間接尋址23例：24各數(shù)據(jù)存儲區(qū)尋址：輸入/輸出映象寄存器（I/Q） 變量存儲器（V）內(nèi)部標(biāo)志位存儲器（M ）局部存儲器（L） 特殊標(biāo)志位存儲器（SM） 累加器（AC）高速計數(shù)器（HC）模擬量輸入映象寄存器（AIW） 模擬量輸出映象寄存器（AQW） 定時器存儲器（T） 計數(shù)器存儲器（C） 各數(shù)據(jù)存儲區(qū)尋址251輸入映像寄存器：I （輸入繼電器）說明：S7-200 PLC編址范圍（I0.0I15.7）輸入映像寄存器（該區(qū)域可以按位操作又稱輸入繼電器）輸入繼電器線圈由外部信號驅(qū)動，

11、常開觸點和常閉觸點供用戶編程使用,不能通過編程的方式改變輸入繼電器的狀態(tài)，但可無限制的使用。位地址 I字節(jié)地址.位地址 例I0.1字節(jié)、字、雙字地址 I長度 起始字節(jié)地址 例IB4262輸出繼電器：Q（輸出映像寄存器）說明：S7-200 PLC編址范圍（Q0.0Q15.7）輸出映像寄存器（又稱輸出繼電器）是用來將PLC的輸出信號傳遞給負(fù)載、線圈，用程序指令驅(qū)動。PLC的每一個I/O點都是一個確定的物理點。 CPU 224主機有I0.0I0.7，I1.0I1.5共14個數(shù)字量輸入端點，Q0.0Q0.7、Q1.0、Q1.1共10個數(shù)字量輸出端點。位地址Q字節(jié)地址 . 位地址 例Q1.1字節(jié)、字、雙

12、字地址Q長度起始字節(jié)地址 例QB5273變量存儲區(qū)：V 存放程序執(zhí)行過程中的中間結(jié)果存放其他相關(guān)的數(shù)據(jù)全局有效（全局是指同一個存儲器可以被任何程序存取（主程序、子程序或中斷程序） CPU 224有VB0.0VB5119.7的5K存儲字節(jié)。 位地址V字節(jié)地址.位地址 例V10.2字節(jié)、字、雙字地址V長度起始字節(jié)地址 例VW100284輔助繼電器：M不能直接驅(qū)動負(fù)載存放中間操作狀態(tài)(與外部沒有任何聯(lián)系）S7-200 PLC編址范圍M0.0M31.7位地址 M字節(jié)地址 .位地址 例M20.7字節(jié)、字、雙字地址 M長度起始字節(jié)地址 例MD2029作暫時存儲器，存放局部變量為子程序傳遞參數(shù) 作為間接尋址

13、的指針不能作為間接尋址的存儲器區(qū)局部存儲器是局部有效S7-200有64個字節(jié)的局部存儲器，編址范圍LB0.0LB63.75局部變量存儲區(qū)：L 位地址 L 字節(jié)地址.位地址 例 L33.0字節(jié)、字、雙字 L 長度 起始字節(jié)地址 例LB33 306特殊繼電器：SM特殊內(nèi)部線圈用戶程序與系統(tǒng)程序之間的界面提供特殊的控制功能及系統(tǒng)信息用戶通知系統(tǒng)特殊要求S7-200 PLC編址范圍SM0.0SM299.7，可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取數(shù)據(jù)。只讀區(qū) 只能用其觸點，不能通過編程方式改變其狀態(tài)范圍是：（ SM0.0SM29.7）*SM0.0 PLC在RUN狀態(tài)時，SM0.0總為1*SM0.1 初始脈沖，P

14、LC由STOPRUN時* SM0.1 ON一個掃描周期可讀寫區(qū) 用于特殊控制功能*SMB30 用于自由通信口設(shè)置*SMB34/SMB35 用于定時中斷間隔時間設(shè)置的*位地址 SM 字節(jié)地址 . 位地址 例SM86.7字節(jié)、字、雙字地址 SM 長度 起始字節(jié)地址 例SMB86317累加器：AC 用來存儲計算的中間值也可用來向子程序傳遞參數(shù)或從子程序返回參數(shù) S7-200 PLC提供了4個32位累加器AC0AC3地址格式：AC累加器號 例：AC032用來累計比CPU掃描速率更快的脈沖信號。CPU 22X提供了6個高速計數(shù)器HC0、HC1HC5 （每個計數(shù)器最高頻率為30KHz）。高速計數(shù)器地址格式

15、：HC高速計數(shù)器號 例：HC18高速計數(shù)器：HC 33 9.定時器存儲區(qū)：T S7-200 CPU中的定時器是對內(nèi)部時鐘累計時間增量的設(shè)備，用于時間控制。分為3類：接通延時定時器TON，斷開延時定時器TOF，保持型接通延時定時器TONR定時精度分別為：1ms，10ms和100ms當(dāng)定時器的當(dāng)前值達到它的設(shè)定值時，定時器動作 CPU22X系列的定時器數(shù)量為256個，編址范圍T0T255定時器編號包含：定時器當(dāng)前值和定時器狀態(tài)位3410.計數(shù)器存儲區(qū)：C 計數(shù)器主要用來累計輸入脈沖個數(shù)。有16位預(yù)置值和當(dāng)前值寄存器各一個，以及1位狀態(tài)位。當(dāng)前值寄存器用來累計脈沖個數(shù)，計數(shù)器當(dāng)前值大于或等于預(yù)置值時

16、，狀態(tài)位置1。S7-200 CPU提供有三種類型的計數(shù)器，增計數(shù)、減計數(shù)、增減計數(shù)。編址范圍C0C255（22X），C0C127（21X）。3511模擬量輸入（AIW)寄存器/輸出（AQW)寄存器AIW起始字節(jié)地址 例：AIW8注意：AIW/AQW的地址必須用偶數(shù)字節(jié)地址表示將模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量存儲在AIW中。將數(shù)字量寫入AQW，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。AIW只能作讀取操作。AQW只能作寫入操作。36PLC最常用的編程語言 面向控制過程的一種“自然語言”。梯形圖和繼電器控制線路的區(qū)別梯形圖程序被劃分為若干個網(wǎng)絡(luò)，一個網(wǎng)絡(luò)只能有一塊獨立電路。觸點接通時有“能流”(Power Flow)流過線圈?！澳芰鳌敝荒軓淖笙蛴伊鲃印Ｌ菪螆D和語句表用得最多。1. 梯形圖 3.4 S7-200編程語言 3.4.1 編程語言類似匯編語言37用STEP 7-Micro/WIN32編寫的梯形圖38語句表：用助記符來表達PLC的各種功能 應(yīng)用廣泛每條指令由地址、操作碼（指令）和操作數(shù)（數(shù)據(jù)或器件編號）3部分組成 可使用簡易編程器編程編程設(shè)備簡單，邏輯緊湊，系統(tǒng)化，連接范圍不受限制，但比較抽象，一般與梯形圖語言配合使用2. 語句表 39由邏輯功能符號組成的功能塊圖來表達命令的圖形