第8章S7-200PLC元件及指令系统编程

1、第第8章章 S7-200 PLC编程元件及编程元件及指令系统指令系统一、概述一、概述德国西门子（德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的）公司的 PLC 产品包括产品包括LOGO、S7-200、S7-300、S7-400、工、工业网络、业网络、HMI人机界面、工业软件等。人机界面、工业软件等。 西门子西门子S7 系列系列PLC体积小、速度快、标准化，具有体积小、速度快、标准化，具有网络通信功能

2、，功能更强，可靠性更高。网络通信功能，功能更强，可靠性更高。S7 系列系列 PLC 产品可分为小型产品可分为小型 PLC（如（如 S7-200），中型），中型 PLC（如（如 S7-300）和大型）和大型 PLC（如（如S7-400）等。）等。 S7-200系列系列PLC的硬件配置的硬件配置8.2 S7-2008.2 S7-200系列系列PLCPLC数据存储及编程元件数据存储及编程元件 一、数据类型一、数据类型 S7-200 系列系列 PLC 的数据类型可以是字符串、布尔的数据类型可以是字符串、布尔型（型（0 或或 1）、整数型和实数型（浮点数）。布尔）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指

3、字节型无符号整数，整数型数包括型数据指字节型无符号整数，整数型数包括 16 位位符号整数（符号整数（INT）和）和 32 位符号整数（位符号整数（DINT），实），实数型数据采用数型数据采用32位单精度数来表示。数据类型、长位单精度数来表示。数据类型、长度及数据范围如表度及数据范围如表8-7所示。所示。二、二、S7-200系列系列PLC的编程元件的编程元件PLC 内部根据软元件的功能不同，分成许多区域，内部根据软元件的功能不同，分成许多区域，如输入如输入/输出继电器、辅助继电器、定时器区、计数输出继电器、辅助继电器、定时器区、计数器区、顺序控制继电器、特殊标志继电器区等，分器区、顺序控制继电器

4、、特殊标志继电器区等，分别用别用I、Q、M、T、C、S、SM等来表示。等来表示。数字量输入继电器（数字量输入继电器（I） 输入继电器也就是输入映像寄存器，每个输入继电器也就是输入映像寄存器，每个 PLC 的输入端子都对应有一个输入继电器，它用于接收的输入端子都对应有一个输入继电器，它用于接收外部的开关信号。外部的开关信号。 输入继电器的状态唯一地由其对应的输入端子的输入继电器的状态唯一地由其对应的输入端子的状态决定，在程序中不能出现输入继电器线圈被驱状态决定，在程序中不能出现输入继电器线圈被驱动的情况，只有当外部的开关信号接通动的情况，只有当外部的开关信号接通 PLC 的相的相应输入端子的回路

5、，则对应的输入继电器的线圈应输入端子的回路，则对应的输入继电器的线圈“得电得电”，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。这些触点可以在编程时任意使用，使用数量开。这些触点可以在编程时任意使用，使用数量（次数）不受限制。（次数）不受限制。所谓输入继电器的线圈所谓输入继电器的线圈“得电得电”，事实上并非真的有，事实上并非真的有输入继电器的线圈存在，这只是一个存储器的操作过输入继电器的线圈存在，这只是一个存储器的操作过程。在每个扫描周期的开始，程。在每个扫描周期的开始，PLC 对各输入点进行对各输入点进行采样，并把采样值存入输入映像寄存器。采样，并把采样值存入输入

6、映像寄存器。PLC 在接在接下来的本周期各阶段不再改变输入映像寄存器中的值，下来的本周期各阶段不再改变输入映像寄存器中的值，直到下一个扫描周期的输入采样阶。直到下一个扫描周期的输入采样阶。数字量输入继电器用数字量输入继电器用“I”表示，输入映像寄存器区属表示，输入映像寄存器区属于位地址空间，范围为于位地址空间，范围为 I0.0I15.7，可进行位、字节、，可进行位、字节、字、双字操作。实际输入点数不能超过这个数量，未字、双字操作。实际输入点数不能超过这个数量，未用的输入映像寄存器区可以做其他编程元件使用，如用的输入映像寄存器区可以做其他编程元件使用，如可以当通用辅助继电器或数据寄存器，但这只有

7、在寄可以当通用辅助继电器或数据寄存器，但这只有在寄存器的整个字节的所有位都未占用的情况下才可做他存器的整个字节的所有位都未占用的情况下才可做他用，否则会出现错误执行结果。用，否则会出现错误执行结果。2. 数字量输出继电器（数字量输出继电器（Q） 输出继电器也就是输出映像寄存器，每个输出继电器也就是输出映像寄存器，每个 PLC 的输的输出端子都对应有一个输出继电器。出端子都对应有一个输出继电器。当通过程序使得输出继电器线圈当通过程序使得输出继电器线圈“得电得电”时，时，PLC 上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触

8、点闭合，常闭触点断关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。这些触点可以在编程时任意使用，使用次数不受开。这些触点可以在编程时任意使用，使用次数不受限制。限制。 数字量输出继电器用数字量输出继电器用“Q”表示，输出映像寄存器区表示，输出映像寄存器区属于位地址空间，范围为属于位地址空间，范围为 Q0.0Q15.7，可进行位、，可进行位、字节、字、双字操作。实际输出点数不能超过这个数字节、字、双字操作。实际输出点数不能超过这个数量，未用的输出映像区可做他用，用法与输入继电器量，未用的输出映像区可做他用，用法与输入继电器相同。相同。 在在PLC内部，输出映像寄存器与输出端子之间还有内部，输出

9、映像寄存器与输出端子之间还有一个输出锁存器。在每个扫描周期的输入采样、程一个输出锁存器。在每个扫描周期的输入采样、程序执行等阶段，并不把输出结果信号直接送到输出序执行等阶段，并不把输出结果信号直接送到输出锁存器，而只是送到输出映像寄存器，只有在每个锁存器，而只是送到输出映像寄存器，只有在每个扫描周期的末尾才将输出映像寄存器中的结果信号扫描周期的末尾才将输出映像寄存器中的结果信号几乎同时送到输出锁存器，对输出点进行刷新。几乎同时送到输出锁存器，对输出点进行刷新。3. 通用辅助继电器（通用辅助继电器（M） 通用辅助继电器如同电器控制系统中的中间继电器，通用辅助继电器如同电器控制系统中的中间继电器，

10、在在 PLC PLC 中没有输入中没有输入/ /输出端与之对应，因此通用辅助输出端与之对应，因此通用辅助继电器的线圈不直接受输入信号的控制，其触点也不继电器的线圈不直接受输入信号的控制，其触点也不能直接驱动外部负载。所以，通用辅助继电器只能用能直接驱动外部负载。所以，通用辅助继电器只能用于内部逻辑运算。于内部逻辑运算。 通用辅助继电器用通用辅助继电器用“M”M”表示，通用辅助继电器区属表示，通用辅助继电器区属于位地址空间，范围为于位地址空间，范围为 M0.0M0.0M31.7M31.7，可进行位、字，可进行位、字节、字、双字操作。节、字、双字操作。4. 特殊标志继电器（特殊标志继电器（SM）

11、有些辅助继电器具有特殊功能或存储系统的状态变量、有些辅助继电器具有特殊功能或存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息，此类辅助继电器称为特殊标有关的控制参数和信息，此类辅助继电器称为特殊标志继电器，用户可以通过特殊标志来沟通志继电器，用户可以通过特殊标志来沟通 PLC 与被与被控对象之间的信息。如可以读取程序运行过程中的设控对象之间的信息。如可以读取程序运行过程中的设备状态和运算结果信息，利用这些信息用程序实现一备状态和运算结果信息，利用这些信息用程序实现一定控制动作。用户也可通过直接设置某些特殊标志继定控制动作。用户也可通过直接设置某些特殊标志继电器位来使设备实现某种功能。电器位来使设备实现

12、某种功能。特殊标志继电器用特殊标志继电器用“SM”表示，特殊标志继电器区根据表示，特殊标志继电器区根据功能和性质不同具有位、字节、字和双字操作方式。其功能和性质不同具有位、字节、字和双字操作方式。其中中 SMB0、SMB1 为系统状态字，只能读取其中的状态为系统状态字，只能读取其中的状态数据，不能改写，可以位寻址。系统状态字中部分常用数据，不能改写，可以位寻址。系统状态字中部分常用的标志位说明如下：的标志位说明如下： SM0.0：始终接通；：始终接通； SM0.1：首次扫描为：首次扫描为1，以后为，以后为0，常用来对程序进行，常用来对程序进行初始化；初始化； SM0.2：当机器执行数学运算的结

13、果为负时，该位被：当机器执行数学运算的结果为负时，该位被置置1； SM0.3：开机后进入：开机后进入RUN方式，该位被置方式，该位被置1一个扫描周一个扫描周期；期； SM0.4：该位提供一个周期为：该位提供一个周期为1分钟的时钟脉冲，分钟的时钟脉冲，30秒秒为为1，30秒为秒为0； SM0.5：该位提供一个周期为：该位提供一个周期为1秒钟的时钟脉冲，秒钟的时钟脉冲，0.5秒为秒为1，0.5秒为秒为0； SM0.6：该位为扫描时钟脉冲，本次扫描为：该位为扫描时钟脉冲，本次扫描为1，下次，下次扫描为扫描为0； SM1.0：当执行某些指令，其结果为：当执行某些指令，其结果为0时，将改位置时，将改位置

14、1； SM1.1：当执行某些指令，其结果溢出或为非法数值：当执行某些指令，其结果溢出或为非法数值时，将改位置时，将改位置1； SM1.2：当执行数学运算指令，其结果为负数时，将：当执行数学运算指令，其结果为负数时，将改位置改位置1； SM1.3：试图除以：试图除以0时，将改位置时，将改位置1。 其他常用特殊标志继电器的功能可以参见其他常用特殊标志继电器的功能可以参见S7-200系统系统手册。手册。8. 定时器（定时器（T） 定时器是可编程序控制器中重要的编程元件，是累计定时器是可编程序控制器中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。自动控制的大部分领域都需要时间增量的内部器件。自动控制的大部

15、分领域都需要用定时器进行定时控制，灵活地使用定时器可以编制用定时器进行定时控制，灵活地使用定时器可以编制出动作要求复杂的控制程序。出动作要求复杂的控制程序。 定时器的工作过程与继电器接触器控制系统的时间继定时器的工作过程与继电器接触器控制系统的时间继电器基本相同，使用时要提前输入时间预置值。当定电器基本相同，使用时要提前输入时间预置值。当定时器的输入条件满足且开始计时时，当前值从时器的输入条件满足且开始计时时，当前值从0开始开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预置按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预置值时，定时器动作，此时它的常开触点闭合，常闭触值时，定时器动作，此时它的常开

16、触点闭合，常闭触点断开，利用定时器的触点就可以按照延时时间实现点断开，利用定时器的触点就可以按照延时时间实现各种控制规律或动作。各种控制规律或动作。9. 计数器（计数器（C） 计数器用来累计内部事件的次数。可以用来累计内部计数器用来累计内部事件的次数。可以用来累计内部任何编程元件动作的次数，也可以通过输入端子累计任何编程元件动作的次数，也可以通过输入端子累计外部事件发生的次数，它是应用非常广泛的编程元件，外部事件发生的次数，它是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数或进行特定功能的编程。使经常用来对产品进行计数或进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的设定值（计数的个数）。当输入用时要

17、提前输入它的设定值（计数的个数）。当输入触发条件满足时，计数器开始累计其输入端脉冲电位触发条件满足时，计数器开始累计其输入端脉冲电位跳变（上升沿或下降沿）的次数；当计数器计数达到跳变（上升沿或下降沿）的次数；当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。8.3 S7-2008.3 S7-200系列系列PLCPLC指令系统指令系统一、基本位逻辑指令一、基本位逻辑指令1、逻辑取及线圈驱动指令、逻辑取及线圈驱动指令逻辑取及线圈驱动指令为逻辑取及线圈驱动指令为LD（Load）、）、LDN（Load Not）和（）和（Out）：）： LD（L

18、oad）：取常开触点指令，用于网络块逻辑）：取常开触点指令，用于网络块逻辑运算开始的常开触点与母线的连接。运算开始的常开触点与母线的连接。 LDN（Load Not）：取常闭触点指令，用于网络）：取常闭触点指令，用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接。块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接。 （Out）：线圈驱动指令。）：线圈驱动指令。 图图8-3所示为上述所示为上述3条指令的用法。条指令的用法。逻辑取及线圈驱动指令使用说明如下：逻辑取及线圈驱动指令使用说明如下： （1）LD、LDN 指令不只是用于网络块逻辑计算开指令不只是用于网络块逻辑计算开始时与母线相连的常开和常闭触点，在分支电路块始

19、时与母线相连的常开和常闭触点，在分支电路块的开始也要使用的开始也要使用 LD、LDN 指令，与后面要讲的指令，与后面要讲的 ALD、OLD 指令配合完成块电路的编程。指令配合完成块电路的编程。 （2）由于输入继电器的状态唯一地由输入端子的状）由于输入继电器的状态唯一地由输入端子的状态决定，在程序中是不能被改变的，所以态决定，在程序中是不能被改变的，所以“”指指令不能用于输入继电器。令不能用于输入继电器。（3）并联的）并联的“”指令可连续使用任意次。指令可连续使用任意次。 （4）在同一程序中不要使用双线圈输出，即同一个）在同一程序中不要使用双线圈输出，即同一个元器件在同一程序中只使用一次元器件在

20、同一程序中只使用一次“”指令，否则可指令，否则可能会产生不希望的结果。能会产生不希望的结果。 （5）LD、LDN 指令的操作数为：指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S、L。“”指令的操作数为：指令的操作数为：Q、M、S、V、S、L。T 和和 C 也作为输出线圈，但在也作为输出线圈，但在 S7-200 PLC 中输出时不以使用中输出时不以使用“”指令形式出现，而是采指令形式出现，而是采用功能块（见定时器和计数器指令）。用功能块（见定时器和计数器指令）。 2. 触点串联指令触点串联指令 触点串联指令有触点串联指令有A和和AN： A（And）：与指令，用于单个常开触点的串联连接。）：与指

21、令，用于单个常开触点的串联连接。 AN（And Not）：与非指令，用于单个常闭触点的串）：与非指令，用于单个常闭触点的串联连接。联连接。 图图8-4所示为上述两条指令的用法。所示为上述两条指令的用法。 触点串联指令使用说明如下：触点串联指令使用说明如下： （1）A、AN 是单个触点串联连接指令，可连续使用。是单个触点串联连接指令，可连续使用。但在用梯形图编程时会受到打印宽度和屏幕显示的限制，但在用梯形图编程时会受到打印宽度和屏幕显示的限制，S7-200 PLC的编程软件中规定的串联触点使用上限为的编程软件中规定的串联触点使用上限为11 个。个。 （2）图）图 8-4 所示的连续输出电路，可以

22、反复使用所示的连续输出电路，可以反复使用“”指令，但次序必须正确，不然就不能连续使用指令，但次序必须正确，不然就不能连续使用“”指指令编程了。令编程了。 （3）A、AN指令的操作数为：指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和和L。3. 触点并联指令触点并联指令 触点并联指令为触点并联指令为O（Or）和）和ON（Or Not）：）： O（Or）：或指令，用于单个常开触点的并联连接。）：或指令，用于单个常开触点的并联连接。 ON（Or Not）：或非指令，用于单个常闭触点的并联）：或非指令，用于单个常闭触点的并联连接。连接。 图图8-5所示为上述两条指令的用法所示为上述两条指令的用法触点并联指令使用说明如下：触点并联指令使用说明如下： （1）单个触点的）单个触点的O、ON指令可连续使用。指令可连续使用。 （2）O、ON指令的操作数为：指令的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S和和L。 4. 串联电路块的并联连接指令串联电路块的并联连接指令 电路块的并联连接指令为