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SIEMENS S7-200 可编程控制器

SIEMENS S7-200 可编程控制器. 4.1 S7 系列可编程控制器概述 4.1.1 概述. 4.1.2 S7-200 系列 PLC 的系统组成. 图 4-2 S7-200 的基本构成. S7-200 型的 PLC 主机单元. S7-200 型的 PLC 主机单元的 CPU 共有两个系列： CPU21X 系列和 CPU22X 系列。 CPU21X 系列 CPU 包括 CPU212 、 CPU214 、 CPU215 、 CPU216 ；

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SIEMENS S7-200 可编程控制器

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  1. SIEMENS S7-200 可编程控制器 • 4.1 S7系列可编程控制器概述 • 4.1.1 概述

  2. 4.1.2 S7-200系列PLC的系统组成 • 图4-2 S7-200的基本构成

  3. S7-200型的PLC主机单元 • S7-200型的PLC主机单元的CPU共有两个系列：CPU21X系列和CPU22X系列。 • CPU21X系列CPU包括CPU212、CPU214、CPU215、CPU216； • CPU22X系列CPU包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226。 • CPU21X系列属于S7-200的第一代产品，是即将被淘汰的产品，不做具体的介绍，目前的主流产品是CPU22X系列。除了CPU221主机以外，其它CPU主机均可以进行系统扩展。 • 图4-3展示一台带有扩展模块的S7-200 PLC。

  4. S7-200的CPU22X系列PLC的主要技术数据 • 表4-1 CPU22X系列的主要技术数据

  5. 4.2 S7-200 CPU存储器的数据类型及寻址方式 • 4.2.1 S7-200 寻址 • 1）数据格式 • S7-200 CPU以不同的数据格式保存和处理信息。S7-200支持的数据格式完全符合通用的相关标准。它们占用的存储单元长度不同，内部的表示格式也不同。这就是说，数据都有各自规定的长度，表示的数值范围也不同。S7-200的SIMATIC指令系统针对不同的数据格式提供了不同类型的编程命令。 • 数据格式和取值范围如表4-6所列。

  6. 表4-6数据格式和取值范围

  7. 2）数据的寻址长度 • 在S7-200系统中，可以按位、字节、字和双字对存储单元寻址。 • 寻址时，数据地址以代表存储区类型的字母开始，随后是表示数据长度的标记，然后是存储单元编号；对于二进制位寻址，还需要在一个小数点分隔符后指定位编号。图4-4 位寻址举例 • 位寻址的举例如图4-4所示。字节寻址的举例如图4-5所示。

  8. 多字节组合寻址 • ，S7-200遵循“高地址、低字节”的规律。如果将16#AB(十六进制立即数)送人VBl00，16#CD送人VBl01，那VWl00的值将是16斡ABCD。即VBl01作为高地址字节，保存数据的低字节部分。

  9. (1)输入过程映像寄存器：I • 在每次扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。可以按位、字节、字或双字来存取输入过程映像寄存器中的数据。 • 位：I[字节地址]．[位地址] I0.1 • 字节、字或双字：I[长度][起始字节地址] IB4 IWl ID0

  10. (2)输出过程映像寄存器：Q • 在每次扫描周期的结尾，CPU将输出过程映像寄存器中的数值复制到物理输出点上。可以按位、字节、字或双字来存取输出过程映像寄存器中的数据。 • 位：Q[字节地址]．[位地址] Q1.1 • 字节、字或双字：Q[长度][起始字节地址] QB5 QWl QD0

  11. (3)变量存储区：V • 可以用V存储器存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。可以按位、字节、字或双字来存取V存储器中的数据。 • 位：V[字节地址]．[位地址] V10.2 • 字节、字或双字：V[长度][起始字节地址] VBl00 VW200 VD300

  12. (4)位存储区：M • 可以用位存储区作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。可以按位、字节、字或双字来存取位存储区中的数据。 • 位：M[字节地址]．[位地址] M26．7 • 字节、字或双字：M[长度][起始字节地址] MBO MWl3 MD20

  13. (5)定时器存储区：T • 在S7-200 CPU中，定时器可用于时间累计。定时器寻址有两种形式： • ●当前值：16位有符号整数，存储定时器所累计的时间。 • ●定时器位：按照当前值和预置值的比较结果置位或者复位。 • 两种寻址使用同样的格式，用定时器地址(T+定时器号，如T33)来存取这两种形式的定时器数据。究竟使用哪种形式取决于所使用的指令。 • 位：T[定时器号] T37 • 字：T[定时器号] T96

  14. (6)计数器存储区：C • 在S7-200CPU中，计数器可以用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。计数器有两种寻址形式： • ●当前值：16位有符号整数，存储累计值。 • ●计数器位：按照当前值和预置值的比较结果来置位或者复位。 • 可以用计数器地址(C+计数器号，如CO)来存取这两种形式的计数器数据。究竟使用哪种形式取决于所使用的指令。 • 位：C[计数器号] C0 • 字：C[计数器号] C255

  15. (7)高速计数器：HC • 高速计数器对高速事件计数，它独立于CPU的扫描周期。高速计数器有一个32位的有符号整数计数值(或当前值)。若要存取高速计数器中的值，则应给出高速计数器的地址，即存储器类型(HC)加上计数器号(如HC0)。高速计数器的当前值是只读数据，可作为双字(32位)来寻址。 • 格式：HC[高速计数器号] HC1

  16. (8)累加器：AC • 累加器是可以像存储器一样使用的读写存储区。例如，可以用它来向子程序传递参数，也可以从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间结果。 • S7-200提供4个32位累加器(AC0、ACl、AC2和AC3)。可以按字节、字或双字的形式来存取累加器中的数值。被操作的数据长度取决于访问累加器时所使用的指令。

  17. (9）顺序控制继电器：S • 顺序控制继电器位(S)用于组织机器操作或进入等效程序段的步进控制。顺序控制继电器(SCR)提供控制程序的逻辑分段，可以按位、字节、字或双字来存取S位。 • 位 S[字节地址]．[位地址] S3．1 • 字节、字、双字S[长度][起始字节地址] SB4 SW24 SD20

  18. （10）局部存储器：L • 可以按位、字节、字或双字访问局部存储器。可以把局部存储器作为间接寻址的指针，但不能作为间接寻址的存储器区。 • 位L[字节地址]．[位地址] L0．2 • 字节、字、双字L[长度][起始字节地址] LB33 LWl0 LDl5

  19. (11)特殊存储器：SM • 位： SM[字节地址]．[位地址] SMO．1 • 字节、字或者双字：SM[长度][起始字节地址] SMB86

  20. (12)模拟量输入：AI • S7-200将模拟量值(如温度或电压)转换成1个字长(16位)的数据。可以用区域标志符(AI)、数据长度(W)及字节的起始地址来存取这些值。因为模拟值输入为1个字长，且从偶数位字节(如0，2，4)开始，所以必须用偶数字节地址(如AIW0，AIW2，AIW4)来存取这些值。模拟量输入值为只读数据。模拟量转换的实际精度是12位。 • 格式：AIW[起始字节地址] AIW4

  21. (13)模拟量输出：AQ • S7-200把1个字长(16位)数字值按比例转换为电流或电压。可以用区域标志符(AQ)、数据长度(W)及字节的起始地址来改变这些值。因为模拟量为一个字长，且从偶数字节(如0，2，4)开始，所以必须用偶数字节地址(如AQW0，AQW2，AQW4)来改变这些值。模拟量输出值为只写数据。模拟量转换的实际精度是12位。 • 格式：AQW[起始字节地址] AQW4

  22. 表4-8 S7-200 CPU存储器范围和特性一览表

  23. 表4-8 S7-200 CPU存储器范围和特性一览表(续)

  24. 表4-9 常数

  25. 4.3 S7-200可编程控制器的指令系统 • 在S7-200的指令系统主要包括以下几种： • 位操作指令，包括逻辑控制指令、定时器指令、计数器指令和比较指令。 • 运算指令，包括四则运算，逻辑运算，数学函数指令。 • 数据处理指令，包括传送、移位、字节交换和填充指令。 • 表功能指令，包括对表的存取和查找指令。 • 转换指令，包括数据类型转换、编码和译码、七段码指令和字符串转换指令。 • 在基本指令中，位操作指令是其它所有指令应用的基础，非常重要，因此是需要重点掌握的内容。除位操作指令外，其它的基本指令反映了PLC对数据运算和数据处理能力，这些指令拓宽了PLC的应用领域。

  26. 4.3.1 基本逻辑指令 • 1) LD(Load)、LDN(Load Not)和线圈驱动指令=(Out) • LD：常开触点逻辑运算开始，装入常开触点。 • LDN：常闭触点逻辑运算开始，装入常闭触点。 • =：输出指令,线圈驱动。

  27. 2) 触点串联指令A(And) 和AN(And Not) • A：常开触点串联连接。 • AN：常闭触点串联连接。 • A和AN的操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S。

  28. 3) 触点并联指令O(Or)，ON(Or Not) • O：常开触点并联连接。 • ON：常闭触点并联连接。 • 操作数为：I、Q、M、SM、T、C、V、S。

  29. 4) 串联电路块的并联指令OLD • 4) 串联电路块的并联指令OLD • OLD(OrLoad)，用于串联电路块为并联连接。

  30. 5） 并联电路块的串联指令ALD • ALD(AndLoad)，用于并联电路块的串联连接。

  31. 6) 置位、复位指令S(Set)/R(Reset) • S置位即置1，R复位即置0。置位和复位指令可以将位存储区的某一位开始的一个或多个（最多可达255个）同类存储器位置1或置0。 • 开始位的操作数为：Q、M、SM、T、C、V、S。 • 数量位的操作数为：VB、IB、QB、MB、SMB、LB、SB、AC、常数等。

  32. 7) 脉冲生成指令EU(Edge Up)和ED(Edge Down) • EU指令在对应输入(I0.0)有上升沿时，产生一宽度为扫描周期的微分脉冲， • ED指令在对应输入(I0.0)有下降沿时，产生一宽度为扫描周期的微分脉冲，

  33. 8) 逻辑结果取反指令NOT • NOT指令用于将NOT指令左端的逻辑运算结果取反。NOT指令无操作数。

  34. 9)立即数指令I(Immediate)(LDI、LDNI、AI、ANI、OI、ONI、=I、SI、RI) • 在程序中遇到立即指令时，若涉及到输入触点，则CPU绕过输入映像寄存器，直接读入输入点的通断状态作为等量齐观处理的依据，但不对映像寄存器作刷新处理。 • 若涉及输出线圈，则将除结果写入映像寄存器PIQ外，更直接以结果驱动实际输出而不等待程序结束指令。

  35. 4.3.2 定时、计数器和比较指令 • 1) 定时器指令 • 3种类型的定时器：通电延时定时器TON、有记忆通电延时定时器TONR和断电延时定时器TOF，总共提供256个定时器T0～T255，其中TONR为64个，其余192个可定义为TON或TOF。定时精度（时间增量/时间单位/分辨率）可分为3个等级：1ms、10ms、100ms。 • 表4-10 CPU22X系列定时器的定时精度及编号

  36. (1)接通延时定时器指令TON(On-Delay Timer)。

  37. (2) 有记忆接通延时定时器指令TONR(Retentive On-Delay Timer) • 有记忆接通延时定时器TONR,用于多个时间间隔的累计定时。

  38. (3)断开延时定时器指令TOF(Off-Delay Timer)。 • 断开延时定时器TOF用于输入断开后单一间隔的定时。

  39. 定时器的刷新方式 • 1ms定时器由系统每隔lms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关，因而当扫描周期较长时，在一个周期内可能被多次刷新，其当前值在一个周期内不一定保持一致； • 1Oms定时器则由系统在每个扫描周期开始时自动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在每次程序处理期间，其当前值为常数； • lOOms定时器则在该定时器指令执行时才被刷新。

  40. 1ms、10ms、100ms定时器的定时精度 • 其预设值必须大于最小需要的时间间隔。 • 使用1ms定时器要确保至少56ms的时间间隔，预设值应大于57。 • 使用10ms定时器要确保至少140ms的时间间隔，预设值应大于15。 • 使用100ms定时器要确保至少2100ms的时间间隔，预设值应大于22。

  41. 2) 计数器指令 • S7-200计数器指令有3种类型： • 递增计数CTU、增减计数CTUD和递减计数CTD，共计256个，编号为C0～C255。 • 指令操作数有4方面：编号、预设值、脉冲输入和复位输入。每个计数器只能使用一次，不能重复使用同一计数器的线圈编号。每个计数器有一个16位的当前值寄存器及一个状态位，最大计数值PV的数据类型为整数型INT。 • 寻址范围为：VW，IW，QW，NW，MW，SW，SMW，LW，AIW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD及常数。

  42. (1)递增计数器指令CTU(Couter Up)

  43. (2)递减计数器指令CTD (Couter Down)

  44. (3) 增减计数器指令CTUD(Couter Up/Down) • 增减计数器的计数范围为-32768～32767。当CTUD计数到最大值32767后，如CU端又有计数脉冲输入，在这个计数脉冲的上升沿，使当前值寄存器跳变到最小值-32768；反之，在当前值为最小值-32768后，如CD端又有计数脉冲输入，在这个计数脉冲的上升沿，使当前值寄存器跳变到最大值32767。

  45. 3) 比较指令 • 比较指令是将两个操作数IN1和IN2按指定的条件作比较，条件成立时触点就闭合。比较运算符有： • 等于(=)，大于等于(≥)，小于等于(≤) ，大于(>)，小于(<)，不等于(<>)。 • 在梯形图中，比较指令是以常开触点的形式编程的，在常开触点的中间注明比较参数和比较运算符。当比较的结果为真时，该动触点就闭合。 • 比较指令的类型有： • 字节(BYTE)比较、整数(INT)比较、双字整数(DINT)比较和实数(REAL)比较。

  46. (1)字节比较指令 • 字节比较用于比较两个字节型整数值IN1和IN2的大小，字节比较是无符号的。比较式可以是LDB、AB或OB后直接加比较运算符构成。 • 如：LDB=、AB<>、OB≥等。 • 整数IN1和IN2的寻址范围： • VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常数。 • 指令格式例： • LDB= VB10, VB12 • AB<> MB0, MB1 • OB≤ AC1, 116

  47. (2)整数比较指令 • 整数比较用于比较两个一字长整数值IN1和IN2的大小，整数比较是有符号的（整数范围为16#8000～16#7FFF之间）。比较式可以是LDW、AW或OW后直接加比较运算符构成。 • 如：LDW=、AW<>、OW≥ 等。 • 整数IN1和IN2的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。 • 指令格式例： • LDW= VW10, VW12 • AW<> MW0, MW4 • OW≤ AC2, 1160

  48. (3)双字整数比较指令 • 双字整数比较用于比较两个双字长整数值IN1和IN2的大小，双字整数比较是有符号的（双字整数范围为 • 16#80000000(-2147483648)~16#7FFFFFFF (2147483647)之间。 • 指令格式例： • LDD= VD10, VD14 • AD<> MD0, MD8 • OD≤ AC0, 1160000 • LDD≥ HC0, *AC0

  49. (4)实数比较指令 • 实数比较用于比较两个双字长实数值IN1和IN2的大小，实数比较是有符号的（负实数范围为-1.175495E-38和-3.402823E+38，正实数范围为+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比较式可以是LDR、AR或OR后直接加比较≥≤≥运算符构成。 • 指令格式例： • LDR= VD10, VD18 • AR<> MD0, MD12 • OR≤ AC1, 1160.478 • AR> *AC1, VD100

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