電氣控制與PLC應用（第2版）課件：S7-200 PLC的編程語言及數(shù)據(jù)類型

S7-200PLC的編程語言及數(shù)據(jù)類型學習目標（1)熟悉S7-200系列PLC的編程語言；（2)熟練應用基本指令編程；（3)初步了解編程方法。一、任務導入PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能塊圖。下面以S7-200系列PLC為例加以說明。二、相關知識（一）S7-200系列PLC的編程語言1.梯形圖程序設計語言

梯形圖（LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎上演變而來的。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。LAD圖形指令有3種基本形式：觸點、線圈、指令盒。（1）觸點。

觸點符號代表輸入條件，如外部開關、按鈕及內部條件等。CPU運行掃描到觸點符號時，到觸點位指定的存儲器位訪問（即CPU對存儲器的讀操作）。該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時，表示“能流”能通過。計算機讀操作的次數(shù)不受限制，用戶程序中，常開觸點、常閉觸點可以使用無數(shù)次。（2）線圈。線圈表示輸出結果，通過輸出接口電路來控制外部的指示燈、接觸器等及內部的輸出條件等。線圈左側接點組成的邏輯運算結果為1時，“能流”可以達到線圈，使線圈得電動作。CPU將線圈的位地址指定的存儲器的位置位為1時，邏輯運算結果為0，線圈不通電；存儲器的位置0時，即線圈代表CPU對存儲器進行寫操作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以在用戶程序中，每個線圈只能使用一次。（3）指令盒。指令盒代表一些較復雜的功能，如定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算指令等。當“能流”通過指令盒時，執(zhí)行指令盒所代表的功能。梯形圖按照邏輯關系可分成網(wǎng)絡段，分段只是為了閱讀和調試方便。梯形圖示例如圖4.5所示。

圖4.5梯形圖2.語句表程序設計語言語句表程序指令由操作碼和操作數(shù)組成，類似于計算機的匯編語言。它的圖形顯示形式即為梯形圖程序指令‘語句表程序指令則顯示為文本格式，并具有下列特點：（1）采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶、便于掌握的特點。

（2）在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點，可在無計算機的場合進行編程設計。（3）用編程軟件可以將語句表與梯形圖相互轉換。語句表示例如圖4.6所示。

圖4.6語句表3.功能塊圖程序設計語言

功能塊圖程序指令由功能框元素表示。與（AND）/或（OR）功能塊圖程序指令如同梯形圖程序指令中的觸點一樣用于操作布爾信號，其他類型的功能塊圖與梯形圖程序指令中的功能框類似。功能塊圖示例如圖4.7所示。

圖4.7功能塊圖（二）S7-200系列PLC數(shù)據(jù)類型及元件功能

1.數(shù)據(jù)類型S7-200系列PLC的數(shù)據(jù)類型可以是字符串、布爾型（0或1)、整數(shù)型和實數(shù)型（浮點數(shù)）。布爾型數(shù)據(jù)指字節(jié)型無符號整數(shù)；整數(shù)型數(shù)包括16位符號整數(shù)（INT)和32位符號整數(shù)（DINT).實數(shù)型數(shù)據(jù)采用32位單精度數(shù)來表示。2.編址方式S7-200PLC的存儲單元按字節(jié)進行編址，無論所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型，通常應指出它所在存儲區(qū)域內的地址。位存儲單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成。例如，I3.2的含義為：I為區(qū)域標識符，表示輸入；字節(jié)地址為3；位地址為2，位地址左邊為高，右邊為低，如圖4.9所示。輸入字節(jié)IB3，B是Byte的縮寫，由B.0—B.7這8位組成。3.尋址方式(1)直接尋址S7-200PLC的存儲單元的每個單元都有唯一的地址，直接尋址就是在指令中直接使用存儲器或寄存器的元件名稱（區(qū)域標志）和地址編號，直接到指定的區(qū)域讀取或寫入數(shù)據(jù)，有按位、字節(jié)、字、雙字的尋址方式。(2)間接尋址間接尋址是指數(shù)據(jù)存放在存儲器或寄存器中，在指令中只出現(xiàn)數(shù)據(jù)所在單元的內存地址的地址。存取單元地址的地址又稱為地址指針。間接尋址時，操作數(shù)并提供直接數(shù)據(jù)位置，而是通過使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。在S7-200中允許使用指針對I、Q、M、V、S、T、C(僅當前值）存儲區(qū)進行間接尋址。間接尋址在處理內存連續(xù)地址中的數(shù)據(jù)時非常方便，而且縮短程序所生成的代碼長度，使編址更加靈活。使用間接尋址前，要先創(chuàng)建一個指向該位置的指針，指針建立好后，利用指針存取數(shù)據(jù)。4.編程元件（1）常用繼電器1）輸入繼電器I。輸入繼電器用戶PLC接收來自外部輸入的數(shù)字量信號。在每個掃描周期的開始，PLC通過光電耦合器，將外部信號的狀態(tài)讀入，CPU

對物理輸入點進行采樣，并將采樣值存于輸入映像寄存器中。外部輸入電路接通時對應的映像寄存器為

ON（1），反之為OFF（0）。輸入端可以外接常開觸點或常閉觸點，也可以接多個觸點組成的串、并聯(lián)電路。在線路圖中，可以多次使用輸入位的常開觸點和常閉觸點。給出輸入繼電器I0.0的等效電路如圖4.12所示。由輸入按鈕信號驅動，其常開、常閉點供編程時使用。編程時應注意，輸入繼電器只能由外部信號驅動，而不能在程序內部用指令來驅動，其觸點也不能直接輸出帶動負載。I、QV_M、S、SM、L均可以按位、字節(jié)、字和雙字來存取。2）輸出繼電器Q。PLC的輸出端子是PLC向外部負載發(fā)出控制命令的。輸出繼電器的外部輸出觸點接到輸出端子，以控制外部負載。輸出繼電器的輸出方式有3種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。在掃描周期的末尾，CPU將輸出過程映像寄存器的數(shù)據(jù)傳送給輸出模塊，再由后者驅動外部負載。顯然，輸出繼電器由程序執(zhí)行結果所激勵，它只有一對觸點輸出，直接帶動負載。這對觸點的狀態(tài)對應于輸出刷新階段鎖存電路的輸出狀態(tài)。如果線路圖中Q0.0的線圈“通電”，則繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的常開觸點閉合，使接在標號為0.0的端子的外部負載工作，反之則外部負載斷電。3）輔助繼電器M。輔助繼電器作為控制繼電器來存儲中間操作狀態(tài)或其他控制信息，并不直接驅動外部負載。一般以位為單位使用，即等同于一個中間繼電器。也可以字節(jié)、字、雙字為單位來存取。在S7-200系列PLC中，CPU型號不同，輔助繼電器的數(shù)量也不同。圖4.14所示為輔助繼電器在線路中的應用。（2）變量寄存器變量寄存器在程序執(zhí)行的過程中存放中間結果，或用來保存與工序或任務有關的其他數(shù)據(jù)。S7-200系列PLC有較大容量的變量寄存器，用于模擬量控制、數(shù)據(jù)運算、位移循環(huán)控制、邏輯運算、設置參數(shù)用途。變量寄存器以位為單位使用，也可以字節(jié)、字、雙字為單位使用，其數(shù)目取決于CPU的型號。（3）特殊標志位SM特殊標志位是用戶程序與系統(tǒng)程序之間的界面，為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，用戶對操作的一些特殊要求也可通過特殊標志位通知系統(tǒng)。特殊標志位的數(shù)目取決于CPU的型號。特殊標志位分為只讀區(qū)和可讀可寫區(qū)兩大部分?？勺x可寫特殊標志位用于特殊控制功能。例如，用于自由通信口設置的SMB30字節(jié)，用于定時中斷間隔時間設置的SMB34字節(jié)和SMB35字節(jié)，用于高速計數(shù)器設置的SMB36～SMB65字節(jié)，用于脈沖串輸出控制的SMB66～SMB85字節(jié)等。（4）定時器與計數(shù)器1）定時器。定時器相當于繼電器系統(tǒng)中的時間繼電器。S7-200有3種定時器，它們的時基增量，分別為1ms、10

ms和100

ms。定時器的當前值寄存器是16位有符號整數(shù)，用于存儲定時器累計的時基增量值（1～32

767）。定時器位用來描述定時器的延時動作的觸點狀態(tài)。定時器位為l時，線路圖中對應的常開觸點閉合，常閉觸點斷開；定時器位為0時則觸點的狀態(tài)相反。2）計數(shù)器C。計數(shù)器用來累計其計數(shù)輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)，CPU提供加計數(shù)器、減計數(shù)器和加減計數(shù)器。計數(shù)器的結構與定時器基本一樣，計數(shù)器的當前值為16位有符號整數(shù)，用來存放累計的脈沖數(shù)（1～32767）。用計數(shù)器地址來存取當前值和計數(shù)器位，帶位操作數(shù)的指令存取計數(shù)器位，帶字操作數(shù)的指令存取當前值。3）高速計數(shù)器HSC。高速計數(shù)器用來累計比CPU的掃描速率更快的事件，計數(shù)過程與掃描周期無關。其當前值和設定值為32位有符號整數(shù)，當前值為只讀數(shù)據(jù)。高速計數(shù)器的地址由區(qū)域標示符HC和高速計數(shù)器號組成。S7-200有6個高速計數(shù)器，編號為：HSC0、HSC1、HSC2、HSC3、HSC4、HSC5。其中，CPU221和CPU222僅有4個高速計數(shù)器：HSC0、HSC3、HSC4、HSC5。4）累加器AC。累加器是可以像存儲器那樣使用的讀/寫單元。例如，可以用它向子程序傳遞參數(shù)，或從子程序返回參數(shù)，以及用來存放計算的中間值。CPU提供了4個32位累加器（AC0～AC3），可以按字節(jié)、字和雙字來存取累加器中的數(shù)據(jù)。按字節(jié)、字只能存取累加器的低8位或低16位，雙字存取全部的32位，存取的數(shù)據(jù)長度由所用的指令決定。（5）其他元件1）狀態(tài)元件S。狀態(tài)元件是使用步進控制指令編程時的重要元件，通常與步進控制指令LSCR、SCRT、SCRE結合使用，實現(xiàn)順序功能流程圖編程即SFC編程，狀態(tài)元件的數(shù)目取決于CPU型號。2）模擬量輸入／輸出映像寄存器（AI/AQ)。模擬量信號經(jīng)A/D、D/A轉換，在PLC外為模擬量，在PLC內為數(shù)字量。S7-200的模擬量輸入電路是將外部輸入的模擬量信號轉換成1個字長的數(shù)字量存入模擬量輸入映像寄存器區(qū)域，且從偶數(shù)號字節(jié)進行編址，區(qū)域標志符為AI.在PLC