PLC应用技术（S7-200 SMART） 课件 项目1 任务3 S7-200 SMART数据类型与程序结构认知

项目1

任务3S7-200SMART数据类型与程序结构认知任务描述本任务从S7-200SMART系列PLC的数据类型和程序结构入手，分析S7-200SMARTPLC的存储器、数据类型和寻址方式，深入认知西门子S7-200SMART系列PLC实现控制的过程。任务3S7-200SMART数据类型与程序结构认知了解S7-200SMART系列PLC的编程语言与程序结构。熟悉S7-200SMART系列PLC的数据类型与寻址方式。了解S7-200SMART系列PLCCPU的存储区。熟知西门子S7-200SMART系列PLC实现控制的过程。任务目标任务3S7-200SMART数据类型与程序结构认知基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言国际电工委员会制定的PLC标准中的第三部分IEC61131-3是PLC的编程语言标准，是世界上第一个、也是至今为止唯一的工业控制系统的编程语言标准。图形编程语言文字语言顺序功能图梯形图功能块图指令表结构文本注：顺序功能图将在项目四中详细介绍。（1）梯形图基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言梯形图由触点、线圈和方框指令组成。触点代表逻辑输入条件，例如外部的开关、按钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的标志位等。方框用来表示定时器、计数器或者数学运算等指令。（1）梯形图基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言分析梯形图中的逻辑关系：想象左右两侧垂直“电源线”之间有一个左正右负的直流电源电压，当I0.0与I0.1的触点接通，或者Q0.0与I0.1的触点接通时，有一个假想的“能流”（PowerFlow）流过Q0.0的线圈。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。能流只能从左向右流动。（1）梯形图基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言梯形图程序被划分为若干个程序段，一个程序段只能有一块不能分开的独立电路。在程序段中，逻辑运算按从左到右的方向执行，与能流的方向一致。没有跳转时，各程序段按从上到下的顺序执行，执行完所有的程序后，下一个扫描周期返回最上面的程序段1，重新开始执行程序。（2）语句表基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言S7系列PLC将指令表称为语句表。语句表程序由指令组成，PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。语句表比较适合熟悉PLC和程序设计的经验丰富的程序员使用。（3）功能块图基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言。它用类似于与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号从左向右流动。（4）结构文本基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言结构文本是为IEC61131-3标准创建的一种高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。（5）编程语言的相互转换和选用基本知识1S7-200SMART系列PLC的编程语言梯形图中的输入信号（触点）与输出信号（线圈）之间的逻辑关系一目了然，易于理解。在设计复杂的数字量控制程序时建议使用梯形图语言。语句表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出。但语句表程序输入方便快捷，还可以为每一条语句加上注释，便于程序的阅读。在设计通信、数学运算等高级应用程序时，建议使用语句表。国内很少有人使用功能块图语言。梯形图语句表功能块图S7-200SMART系列PLC的存储单元（即编程元件）存储的数据都是二进制数。（1）字长基本知识2S7-200SMART系列PLC的数据类型位1位二进制数（bit）字节8位二进制数（B）字16位二进制数（w）双字32位二进制数（D）（2）数据的类型和范围基本知识2S7-200SMART系列PLC的数据类型位型，开关量（数字量）当某编程元件为1（1状态或处于ON），该编程元件对应的线圈“通电”；当某编程元件为0（0状态或处于0OFF），该编程元件对应的线圈“0失电”。布尔型01无符号整数和有符号整数（无小数点）有符号整数需要占用1个最高位表示数据的正负。通常规定最高位为0表示数据为正数；为1表示数据为负数。整数型02浮点型数据（带小数点）采用32位来表示（即字长为双字），其数据范围很大。实数型03（2）数据的类型和范围基本知识2S7-200SMART系列PLC的数据类型整数长度无符号整数的表示范围有符号整数的表示范围十进制表示十六进制表示十进制表示十六进制表示字节B（8位）0～2550～FF-128～12780～7F字W（16位）0～655350～FFFF-32768～327678000～7FFF双字D（32位）0～42949672950～FFFFFFFF-2147483648～214748364780000000～7FFFFFFF不同字长的整数表示的数值范围（3）常数的编程书写格式基本知识2S7-200SMART系列PLC的数据类型常数的编程书写格式常数编程书写格式举例十进制十进制值2105十六进制16#十六进制值16#3F67A二进制2#二进制值2#1010000111010011ASCII码‘ASCII码文本’‘verygood’浮点数（实数）按ANSI/IEEE754—1985标准+1.038267E-36(正数)-1.038267E-36(负数)（1）编址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式存储器的单位位（bit）=1个二进制位字节（B）=8个二进制位字（W）=2字节双字（D）=2个字编址方式也可以是位、字节、字、双字。存储单元的地址由区域标识符、字节地址和位地址组成。（1）编址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式位编址：寄存器标识符+字节地址+.+位地址，如I0.0、M0.1、Q0.2等。字节编址：寄存器标识符+字节长度B+字节号，如IB1、VB20、QB2等。字编址：寄存器标识符+字长度W+起始字节号，如VW20表示VB20和VB21这2字节组成的字。双字编址：寄存器标识符+双字长度D+起始字节号，如VD20表示从VB20到VB23这4字节组成的双字。（2）寻址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式对立即数直接进行读/写操作的寻址，立即数寻址的数据在指令中以常数形式出现，可为字节、字或双字。立即数寻址直接寻址间接寻址数据大小无符号整数范围有符号整数范围十进制十六进制十进制十六进制字节（8位）0～2550～FF-128～+12780～7F字（16位）0～655350～FFFF-32768～+327678000～7FFF双字（32位）0～42949672950～FFFFFFFF-2147483648～+214748364780000000～7FFFFFFF数据的大小范围（2）寻址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式存储器以二进制方式存储所有常数。指令中可用二进制、十进制、十六进制或ASCII码形式来表示常数。立即数寻址直接寻址间接寻址进制表示形式二进制格式用二进制数前加2#表示，如2#1001十进制格式直接用十进制数表示，如20047十六进制格式用十六进制数前加16#表示，如16#4E4FASCII码格式用单引号ASCII码文本表示，如'goodbye'进制具体格式（2）寻址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式在指令中直接使用存储器或寄存器的地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据，如I0.0、MB20、VW100等。立即数寻址直接寻址间接寻址（2）寻址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式使用该种寻址方式时，操作数不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在S7-200系列PLC中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T（仅当前值）、C（仅当前值）寄存器进行间接寻址。立即数寻址直接寻址间接寻址1.创建一个指向该位置的指针，指针为双字值，用来存放一个存储器的地址，只能用V、L或AC作为指针。建立指针时，必须用双字传送指令（MOVD）将需要间接寻址的存储器地址送到指针中。例如：MOVD&VB202，AC1，其中“&VB202”表示VB202的地址，而不是VB202的值，指令的含义是将VB202的地址送入累加器AC1中。2.指针建立好了之后，利用指针存取数据。用指针存取数据时，操作数前加“*”号，表示该操作数为一个指针。例如：MOVW*AC1，AC0表示将AC1中的内容为起始地址的一个字长的数据（即VB202、VB203的内容）送到累加器AC0中。（2）寻址方式基本知识3S7-200SMART系列PLC的寻址方式S7-200SMART系列PLC的存储器寻址范围立即数寻址直接寻址间接寻址寻址方式紧凑型CPUCPUSR20CPUST20CPUSR30CPUST30CPUSR40CPUST40CPUSR60CPUST60位访问（字节、位）I0.0~31.7Q0.0~31.7M0.0~31.7SM0.0~1535.7S0.0~31.7T0~255C0~255L0.0~63.7V0.0~8191.7V0.0~12287.7V0.0~16383.7V0.0~20479.7字节访问IB0~31VB0~8191VB0~12287VB0~16383VB0~20479字访问IW0~30QW0~30MW0~30SMW0~1534SW0~30T0~255C0~255LW0~62AC0~3VW0~8190VW0~12286VW0~16382VW0~20478-AIW0~110AQW0~110双字访问ID0~28QD0~28MD0~28SMD0~1532SD0~28LD0~60AC0~3HC0~3VD0~8188VD0~12284VD0~16380VD0~20476基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区用于存放用户程序，它由机器自动按顺序存储程序，用户不必为哪条程序存放在哪个存储器地址而费心；用于存放输入/输出状态及各种各样的中间运行结果，是用户实现各种控制任务所必须了如指掌的内部资源。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区按存储器存储数据的长短可划分为：输入映像寄存器I输出映像寄存器Q变量存储器V位存储器M特殊存储器SM局部存储器L顺序控制继电器S字节存储器（8位）定时器T计数器C模拟量输入寄存器AI模拟量输出寄存器AQ字存储器（16位）累加器AC高速计数器HC双字存储器（32位）7个4个2个基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（1）输入映像寄存器I（输入继电器）存放CPU在输入扫描阶段采样输入接线端子的结果，由输入接线端子接入的控制信号驱动，输入接线端子可以接常开触点或常闭触点，也可以是多个触点的串并联。当控制信号接通时，输入继电器得电，即对应的输入映像寄存器的位为“1”态；01当控制信号断开时，输入继电器失电，即对应的输入映像寄存器的位为“0”态。02基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（2）输出映像寄存器Q（输出继电器）存放CPU执行程序的结果，并在输出扫描阶段将其复制到输出接线端子上。工程实践中，常把输出映像寄存器Q称为输出继电器，它通过PLC的输出接线端子控制执行电器完成规定的控制任务。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（3）变量存储器V变量存储器V是全局存储器，可以被所有的POU访问。用于存放用户程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用来保存与工序或任务有关的其他数据。变量存储器地址编号范围根据CPU型号不同而不同。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（4）位存储器M（中间继电器）位存储器（M0.0～M31.7）又称为标志存储器，作为控制继电器用于存储中间操作状态或其他控制信息，其作用相当于继电接触器控制系统中的中间继电器。S7-200SMART的M存储器只有32个字节，如果不够用，可以用V存储器来代替M存储器。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（5）特殊存储器SM用于CPU与用户之间交换信息，其特殊存储器位提供大量的状态和控制功能。其地址编号范围随CPU的不同而不同。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（6）局部存储器LL存储器作为暂时存储器，或者用来作子程序的输入、输出参数，仅在它被创建的POU中有效，各POU不能访问别的POU的局部存储器。各POU都有自己的64KB的局部（Local）存储器。使用梯形图和功能块图时，将保留局部存储器的最后4B。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（7）顺序控制继电器S顺序控制继电器又称状态元件，与顺序控制继电器指令配合使用，用于组织设备的顺序操作。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（8）定时器T相当于继电接触器控制系统中的时间继电器，用于延时控制。用定时器地址（例如T5）来访问定时器的当前值和定时器位，带位操作数的指令用来访问定时器位，带字操作数的指令用来访问当前值。定时器类型定时精度/ms最大当前值/s定时器编号TONR（有记忆）132.767T0，T6410327.67T1～T4，T65～T681003276.7T5～T31，T69～T95TON，TOF（无记忆）132.767T32，T9610327.67T33～T36，T97～T1001003276.7T37～T63，T101～T255基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（8）计数器C用来累计输入端接收到的脉冲个数，S7-200SMART系列PLC有3种计数器：加计数器、减计数器和加减计数器。计数器的当前值为16位有符号整数，用来存放累计的脉冲数。用计数器地址（例如C20）来访问计数器的当前值和计数器位。带位操作数的指令用来访问计数器位，带字操作数的指令用来访问当前值。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（9）模拟量输入寄存器AIAI模块将现实世界连续变化的模拟量（例如温度、电流、电压等）按比例转换为一个字长（16位）的数字量，用区域标识符AI、表示数据长度的W（字）和起始字节的地址来表示模拟量输入的地址，例如AIW16。因为模拟量输入的长度为一个字，应从偶数字节地址开始存放，模拟量输入值为只读数据。基本知识4S7-200SMART系列PLCCPU的存储区（10）模拟量输出寄存器AQAQ模块将长度为一个字的数字转换为现实世界的模拟量，用区域标识符AQ、表示数据长度的W（字）和起始字节的地址来表示存储模拟量输出的地址，例如AQW32。因为模拟量输出的长度为一个字，应从偶数字节地址开始存放，模拟量输出值是只写数据，用户不能读取模