S可编程序控制器教材四

第3章S7-200可编程序控制器3.1S系列PLC发展概述3.2S7-200PLC系统组成3.3编程元件及程序知识3.4相关设备3.5工业软件本章学习目的本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括：l

S系列PLC发展概述l

S7-200可编程序控制器的系统组成l

编程元件及程序知识l

相关设备l

常用工业软件返回本章首页3.1

S系列PLC发展概述

德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的SIMATICS3系列的控制系统。在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATICS7、M7和C7等几大系列。返回本章首页3.2

S7-200PLC系统组成

3.2.1系统基本构成3.2.2主机结构3.2.3扫描周期及工作方式3.2.4输入输出扩展3.2.5主机性能指标返回本章首页从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：第一代产品其CPU模块为CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216，对第一代PLC产品不再作具体介绍。第二代产品其CPU模块为CPU22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加扩展模块。3.2.1系统基本构成

SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图3.1所示。图3.1S7-200PLC系统组成系统基本构成1.硬件（1）基本单元（2）扩展单元（3）特殊功能模块（4）相关设备2.工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本节3.2.2主机结构

1.各CPU介绍及I/O系统（1）主机外形SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图3.2所示：图3.2S7-200主机外形（2）基本结构特点输出信号类型电源输出基本I/O存储安全高速反应模拟电位器实时时钟输入输出可扩展性4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表3.1所示。表3.1

CPU型号SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机及I/O特性如表3.2所示。表3.2主机及I/O特性2.存储系统（1）存储系统（2）存储器及使用（3）存储安全图3.3存储系统表3.3存储容量（2）存储器及使用上装和下装用户程序定义存储器保持范围用程序永久保存数据存储器卡的使用（3）存储安全1）主机CPU模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可自动装入并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。2）用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到EEPROM存储器。3）主机CPU提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和数据在断电后保持几天之久。4）CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延长数据所存的时间。5）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。返回本节3.2.3扫描周期及工作方式

1.扫描周期2.工作方式3.改变CPU工作方式的方法图3.4CPU的扫描周期1.扫描周期

（1）输入处理（2）执行程序（3）处理通信请求（4）执行CPU自诊断测试（5）写数字输出2.工作方式

（1）STOP方式（2）RUN方式3.改变CPU工作方式的方法

1）用PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有3个挡位。2）用STEP7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的方式开关置于TERM或RUN位置，然后在此软件平台用鼠标单击STOP和RUN方式按钮即可。3）在用户程序中用指令由RUN方式转换到STOP方式，前提是程序逻辑允许中断程序的执行。返回本节3.2师.4输入输出肿扩展1.设曾备连接2.潜最大I呈/O配念置的预府算3.索输入输亡出及C漏PU组焦态1.设备连接图3.搏5I舌/O扩耍展示意云图2.最大I/O配置的预够算（1）德映像寄烤存器数煤量（2）电巡寿流提供（3）模壁块电流（4）飞电流预发算规则（2）胳电流提帆供各CPU纽奉所能提供妻的最大5指VDC电流如表走3.4所晶示。（3）隐模块电部流

C唇PU避22X咐可连接储的各扩倡展模块砖消耗5零VDC电流如仪表3.遍5所示碍。3.输入输租出及CPU组态（1）I荒/O点数哀扩展和编埋址（2）角设置输煌入滤波（3）该设置脉克冲捕捉（4）输斩出表配置（5）定吐义存储器窝保持范围例如，蹈某一控辩制系统湖选用C钉PU爷224蝇，系统锯所需的佳输入输狱出点数晕各为：罪数字量灶输入2眼4点、叶数字量估输出2歇0点、骑模拟量渗输入6羡点、模贱拟量输蛙出2点设。本系统可顿有多种不布同模块的赏选取组合渡，表3.歌6所示为轮其中的一昨种可行的开系统输入别输出组态掏状况。若按表胜3.6樱的扩展减方式，嘉各模块沟在I/烟O链中耕的位置余排列方里式也可项以有多阔种，图规3.6部所示为铃其中的亮一种模攀块连接挑形式。图3.6旦扩展连谎接图S7-盗200刘CP篮U为每愤个主机理数字量丘输入提互供了脉纲冲捕捉垃功能，童它可以演使主机延能够捕榆捉小于森一个扫付描周期绒的短脉挺冲，并协将其保马持到主逐机读到么这个信列号，但跌前提是灾只有通稳过滤波醋器后，享脉冲捕谁捉才有星效。此挑外，在杂一个给蛛定的扫穷描周期并内如果躁有不只脖一个脉障冲，则肆只有第略一个脉衬冲可以售被捕捉舰到，几谋种情况锻下的脉辆冲捕捉帜波形如年图3.译7所示界。图3.7橡脉冲捕领捉波形图表3.722X主机主热要技术异指标返回本坛节3.2.扯5主机性夕能指标S7-2甘002诉2X各主闻机的主要固技术性能渐指标如下誉表3.7耐所示。返回本节3.3编程元晚件及程活序知识3.3.歼1编程哄元件及寻多址3.3.欠2指令捞系统3.3.份3编程铲语言3.3.臂4代程序结括构返回本妙章首页3.3抛.1编程元件机及寻址1.侄数符据类型2.罗直疏接寻址躲方式3．间接膊寻址方式1.数据类岭型（1）赠数据类死型及范漠围SIMA超TIC庙S7-2阔00系列吓PLC数捧据类型可蚀以是布尔完型、整型晒和实型（孟浮点数）裕。实数采妹用32位伞单精度数锅来表示，畅其数值有歼较大的表馋示范围：氏正数为+悦1.17秒5495睬E-38室～+3.坊4028简23E+谈38；负锯数为-1虹.175责495E恩~38～炼-3.4企0282长3E+3阻8。不同观长度的整裹数所表示黑的数值范脆如表3.浆8所示。（2）粱常数在编程中炎经常会使嚷用常数。背常数数据坟长度可为头字节、字触和双字，聚在机器内汤部的数据随都以二进浸制存储，绍但常数的奶书写可以菌用二进制岔、十进制荡、十六进徐制、AS喂CII码烂或浮点数须（实数）伸等多种形惑式。几种寻常数形式叔分别如表会3.9所极示。2.酒直蔑接寻址胜方式（1）编址慌形式按位寻耻址的格秤式为：Ax.础y存储区内答另有一些运元件是具欲有一定功航能的硬件妥，由于元融件数量很乌少，所以诉不用指出胞元件所在偷存储区域填的字节，章而是直接织指出它的煌编号。其较寻址格式趣为：Ay数据寻址盾格式为：ATx（2）各元静件介绍输入继壶电器（I）输出继礼电器（Q）通用辅助哨继电器（M）特殊标掉志继电待器（SM）变量存储翅器（V）局部变量错存储器（L）顺序控归制继电愚器（S）定时器（T）计数器（C）模拟量输扑入映像寄逝存器（AI）、模拟量输踏出映像寄停存器（AQ）高速计数悼器（HC）累加器弯（AC）S7-2之00将编圾程元件统庆一归为存咽储器单元绞，存储单悉元按字节帆进行编址惕，无论所湿寻址的是膊何种数据隔类型，通响常应指出辅它在所在豆存储区域犁和在区域毕内的字节奴地址。每刃个单元都剑有惟一的貌地址，地逝址用名称悉和编号两晌部分组成驰，元件名冶称（区域陵地址符号胀）如表3冠.10所屋示。按位寻巷址的格歼式为：微Ax.茶y必须指定拨元件名称拒、字节地兆址和位号薪，如图3砍.8所愈示。图3状.8中M睡SB表示牢最高位，污LSB表掀示最低位柿。图3.8帆位寻址壤格式3．间接芝寻址方详式间接寻址蹲方式是，薪数据存放涂在存储器钞或寄存器逆中，在指梦令中只出冶现所需数弊据所在单交元的内存鼓地址的地断址。存储厨单元地址纪的地址又华称为地址庭指针。这市种间接寻脆址方式与研计算机的改间接寻址从方式相同树。间接寻症址在处理忧内存连续蚁地址中的滩数据时非注常方便，繁而且可以度缩短程序陆所生成的巴代码的长迷度，使编叼程更加灵农活。用间接寻萝址方式存柱取数据需墙要作的工富作有3种佳：建立指午针、间接裂存取和修滴改指针。（1）建立煤指针建立指针逐必须用双势字传送指斧令（MO垒VD），催将存储器突所要访问育的单元的蓄地址装入蒸用来作为经指针的存谁储器单元金或寄存器字，装入的扯是地址而手不是数据纠本身，格述式如下：例： M葬OVD怕&VB济200,桨VD30状2MOVD渗&M矛B10,迷AC2MOV督D鞠&C2素,LD励14注意：建立指沈针用M敞OVD质指令。（2）间接存阀取指令中款在操作迎数的前海面加“橡*”表处示该操害作数为幼一个指碧针。下面两条生指令是建数立指针和闯间接存取改的应用方丝式法：MOVD祸&V供B200砖，AC0MOVW及*A绳C0，A瘦C1若存储区谜的地址及睬单元中所董存的数据川如下所示执行过口程如下体：（3）修改指肢针下面的两汽条指令可北以修改指亩针的用法泰：INC司D渗AC0INC拐D姜AC0MOVW目*A暑C0，A穴C1返回本节3.3馒.2指令系压统S7-焦200境系列摔PLC落主机中旁有两类腹基本指匆令集：库SIM掉ATI纤C指令封集和I仿EC像113唉1-3柿指令集卫，程序括员可以畅任选一船种。提势供了许垄多类型紧的指令司以完成承广泛的紧自动化塞任务。SIMA化TIC指行令集：是饮为S7-歉200系往列PLC航设计的，州本指令通毫常执行时见间短，而碑且可以用蜜LAD、拳STL和召FBD三沉种编程语寺言。IEC站11百31-冻3指令留集是不斩同PL沉C厂家贿的指令咸标准，敞它不能骑使用S郑TL编膏程语言烫。返回本节3.3.吩3编程语暂言1.语钓句表2.梯忌形图3.功尿能块图4.后其他编押程语言1.语句表语句表（烤STL）软语言类似凳于计算机课的汇编语学言，特别县适合于来幕自计算机领领域的工退程人员。送用指令助异记符创建第用户程序垃，属于面强向机器硬体件的语言赤，STE滤P7户Micr贵o/Wi偏n32的庙语句表如牙图3.9臭所示。图3.值9语欲句表举天例2.梯形图图3.1次0梯形汤图举例3.功能块拍图功能块图给（FBD者）的图形摆结构与数骑字电子电许路的结构讽极为相似阵，如下图边3.11嫩所示。4.其他编摄程语言SIM语ATI勾C工业孙软件中志的工程甲工具中球为大型余或中型候PLC景提供了淋许多高廉级编程爆工具，历以下简纺要其中周的几种扫：（1）掩S7-索SLC沈和M外7-P灶ro键C/C令++（2）S轻7-GR护APH（3）S秩7-Hi府Grap尺h（4）C宇FC（1）S7-态SLC和M7-P罪roC驱/C++图3.鲁12状SLC古语言S7-石SLC盯的语言秩与PA长SCA欢L非常含相似，民如图3怖.12淋所示。（2）S7-G拦RAPH图3.桃13咏顺序流盈程图（3）S7-H茧iGra谜ph它借助于奏状态图来耕描述异步疮过程。用扩于装置和夜过程，以哭及可能的思转移状态析的图形描伪述。本工具可故基于系统键框图和流片程图直接触进行编程帽，程序结洪构和过程索清晰。岭S7-H株iGra允ph如图章3.14户所示。图3.骄14五状态茫图（4）CFCCFC（插连续功能膊图）是在肺原来的C烧SF（控严制系统流极程图）的零基础上发杆展起来的窝，它通过黑绘制过程走控制流程脉图，将各仆程序块在祸版面上布沈置，然后犯将它们相带互连接即敢可。控制系执统流程除图如图尤3.1柔5所示矿。返回本节图3.可15锄连续饺功能图3.3.愁4程序结构1.粘用户程须序（1）主倚程序（2）六子程序（3）中舍断处理程呢序2.数似据块3.世参数块如果编程壮使用的是捉手编器，修主程序应付安排到程代序的最前于面。其他粉部分的位墓置安排没腔有严格的陵顺序，但仓习惯上把版子程序安盆排在中断框程序的前完面。如图坟3.16芳所示。图3.饺16井程序结脚构返回本络节3.4相关设拼备3.4.跌1手编紧器3.4.半2计算家机3.4.嚼3人机锄界面3.4京.4因特殊功类能模块返回本章案首页3.4炊.1手编器工业上未用的各凤厂商的锈可编程颜序控制鼠器的使恐用中，错手编器层曾是主码要编程治设备，浸后来出木现了图示形输入仅设备，姿又出现名了计算良机编程野软件。缩慧通过通思信设备病，使P优LC和然计算机半相连，免用编程穴软件可丙直接在宿计算机汉上编程焦，由于术计算机析的显示油器屏幕驴较大，锅对程序虎的编制辣和修更独加方便选高效。臣但即使玩是现在瓜，手编素器的使深用仍十盐分广泛牧，特别袖是用小伴型和微阿型PL谅C实现趟的小规约模系统抚。返回本节3.4.币2计算机计算机栗包括个糖人计算忆机和工无业计算贩机，在锻可编程胖序控制列器系统兔的工业鼻应用中斗发挥着蜘越来越秃重要的梦作用，他几乎P录LC系阳统从工咳程项目戏开发、点编程、区调试到绳系统的哄运行和腿维护，病计算机惩越来越榜成了不咏可缺少屠的工具熊。返回本巨节3.4.娃3人机界峰面1.构而造特点文本显示赠区：可显燥示两行信色息（每行20个字符）陵的液晶显念示LCD。按键：辆共有9个键。通信：渡通过TD/往CPU电缆（子通用RS2铃32接口）就可以提更供可编境程序控钻制器与TD2书00的通信茶，同时衫可以提陵供TD的电源，扭而不必再藏另接电源扩。电源：如球果不用TD/C猛PU通信电缆佛，可以通葬过面板右秧侧的电源贸接口连接配外部电源趟。2.主纤要功能可以显示脑从CPU党主机读出壤的信息（双如读取指眠令、数据父、当前值垒及状态）毫；可以调惯整运行中黎选定的程半序变量；采可以提供叹对输入输乳出点的强猪制功能；争可以为实械时时钟设绩置日期和初时间；支勇持多种语惑言形式的横菜单和提林示并支持以中文。返回本节3.4.歼4特殊功能侦模块1.数途字量扩展笨模块2.模难拟量扩展提模块3.热嗽电偶、热认电阻模块4.通花信扩展模地块5.现葱场设备接礼口模块1.厅数字量浮扩展模魄块数字量懂扩展模翼块主要抚有：EM2疑21页数字颠量输入估模块，命24V轮，8输恰入。EM22偏2数字喷量输出模摆块，24歪V，8输饿出。EM2蒸23叠数字量蚕混合模铸块，2沫4V。2.模誉拟量扩展亿模块模拟量扩田展模块主山要有：EM2榨31：妙4模拟毫输入点悠，2W命，12垒位。EM2偏32：方2模拟就输出点扇，2W用，12竖位。EM23贺5：4模型拟输入点甚，1模拟循量输出点洪，2W，司12位。3.根热电偶这、热电踏阻模块EM2径31为裕1.8耕W，1鸣5位，脆模拟量利输入。4.通选信扩展模活块EM2叛77抚PR得OFI脸BUS蒙-DP昂模块用河于PL装C现场课总线通较信连接以。波特巧率可从击960效0~1搂2M波拦特。5.若现场设番备接口漆模块CP源243血-2通哭信处理博器是A份S-I音主站连寇接部件湖，专门洪用于S川7-2沃00搬CPU镰22初x，连誓接的同偷时显著迎增加了傍S7-留200臣可利用巧的I/侍O点数秩。返回本炮节3.5工业软件3.5.寒1应用得和特点3.5.农