S7-200系列PLC基本指令系统

1.1第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.1第7章SIMATICS7-200系列PLC基本指令系统返回总目录1.2第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.2SIMATICS7-200系列PLC可使用STEP7-Micro/WIN32软件进行程序编辑，联机调试和在线监控，使用十分方便。在软件编程环境中可使用梯形图、指令表、功能图等多种语言进行程序设计，而且在一定规约下，可以实现不同编程语言间的直接转换。SIMATICS7-200系列PLC可应用西门子公司为S7-200系列PLC设计的SIMATIC指令集和国际电工委员会(IEC)制定的旨在统一各PLC生产厂家指令的IEC1131-3指令集，两种指令集在STEP7-Micro/WIN32编程软件中都可以使用。所以本章首先介绍STEP7-Micro/WIN32软件的使用。其次介绍SIMATICS7-200系列PLC的基本指令。由于指令是PLC的核心内容，只有切实掌握了指令的使用，能够应用指令完成各种功能，才能充分体现PLC的先进性和实用性，所以后者是本章介绍的重点。1.3第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.3本章内容●7.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介●7.2指令及其结构●7.3位逻辑指令●7.4定时器与计数器指令●7.5数据处理功能指令●7.6数据运算指令●7.7程序控制指令●7.8S7系列PLC的顺序控制指令●7.9其他重要功能指令1.4第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.47.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介STEP7-Micro/WIN32是运行在计算机Windows系统环境下的SIMATICS7-200系列PLC的编程软件，其功能强大，界面简单实用，容易掌握和使用。如图7.1所示，通过PC/PPI编程电缆连接计算机的RS-232串口和PLC的RS-485通信接口后，编程软件就可以向PLC下载或从PLC上载所编写的应用程序。在程序运行时还可对PLC的运行情况进行监控，或通过强制命令对PLC进行调试。PC/PPI编程电缆上有拨档开关，可以组态设置数据传输的波特率。1.5第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.57.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介图7.1计算机与PLC的连接1.6第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.6STEP7-Micro/WIN32编程软件是西门子PLC用户不可缺少的开发工具，它具有Windows应用软件的通用界面，可以在短时间内学会使用，节省编程时间，能够对S7-200的所有功能进行编程，解决复杂的自动化任务。图7.2为STEP7-Micro/WIN32编程软件的主界面。系统菜单和工具栏可提供各种功能，指令树结构列出了整个程序编辑所涉及的资源。包括所有的程序块、符号表、状态图、数据块、通信块等，还列出了所有可用指令。在程序编辑区，可打开相关的各种窗口，进行程序编辑。编程软件的程序编辑窗口中包括3个页面：MAIN、SBR_0、INT_0分别表示主程序、子程序0、中断程序0，而且子程序和中断程序页面可根据需要添加。这种结构使用了模块化编程体系，使程序结构简单、层次清楚、组织方便，十分有利于编写规模较大的程序。7.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介1.7第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.7图7.2STEP7-Micro/WIN32编程软件界面7.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介1.8第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.8编程软件具体功能如下。(1)可以用梯形图(LAD，LadderDiagram)、语句表(STL，StatementList)和功能块图(FBD，FunctionBlockDiagram)编程。(2)可以进行符号编程，通过符号表分配符号和绝对地址，即对编程元件定义符号名称，增加程序的可读性，并可打印输出。(3)支持三角函数，开方，对数运算功能。(4)具有易于使用的组态向导，用于TD200文本显示器、PID控制器、CPU间数据传输的通信功能、高速计数器。7.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介1.9第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.97.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介(5)可用于CPU硬件设置，如扩展模块组态、输入延时、实时时钟设置、口令分配、CPU保持区的组态、通信系统的网络地址、CPU最近的错误状态。(6)可以将STEP7-Micro/WIN正在处理的程序与所连接的PLC中的程序进行比较。(7)可通过调制解调器支持S7-200远程编程。(8)可进行检测和故障诊断，执行单次扫描，强制输出等。1.10第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.107.1编程软件STEP7-Micro/WIN32简介(9)具有可编辑的变量状态表，易于进行程序调试。(10)可同时打开多个窗口显示信号状态和状态表。(11)可导入和导出STEP7-Micro/DOS格式的文件。(12)可在Windows下设置打印机，并可在任何Windows打印机上打印程序和其他表格。1.11第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.117.2指令及其结构7.2.1指令的组成S7-200系列PLC既可使用SIMATIC指令集，又可使用IEC1131-3指令集。SIMATIC指令集是西门子公司专为S7-200系列PLC设计的，STEP7-Micro/WIN32编程软件中可使用的3个编程器(LAD、STL、FBD)都可编辑该指令集，而且指令的执行速度较快。IEC1131-3指令集是国际电工委员会(IEC)推出的PLC编程方面的轮廓性标准。该标准鼓励不同的PLC厂商向用户提供符合该指令集的指令系统，有利于用户编写出适用于不同品牌PLC的程序。1.12第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.127.2指令及其结构但对于S7-200系列PLC，该指令集的指令执行时间要长一些，且只能在梯形图(LAD)、功能块图(FBD)编辑器中使用，不能使用灵活的指令表(STL)编辑器。许多SIMATIC指令集不符合IEC1131-3指令集标准，所以两种指令集不能混用，而且许多功能不能使用IEC1131-3指令集实现。本章中以SIMATIC指令集为主要内容进行介绍与分析。由于梯形图(LAD)、指令表(STL)编辑方式为广大编程人员所熟悉，所以本章以梯形图(LAD)和指令表(STL)为主介绍指令的组成与使用。1.13第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.131.梯形图编辑器中指令的组成与使用如图7.3所示，在梯形图编辑器中，程序被分为一个个的网络段(Networkn)。每一个网络中是具体功能的实现。在整个程序中包括许多注释，如程序块的注释、网络段的注释、每一个元件的注释等，能够使他人方便地读懂整个程序的内容和功能。7.2指令及其结构1.14第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.14图7.3梯形图编器中指令的组成7.2指令及其结构1.15第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.15梯形图指令中的基本内容如下。(1)左母线梯形图左侧的粗竖线，它是为整个梯形图程序提供能量的源头。(2)触点代表逻辑“输入”条件。如开关、按钮等闭合或打开动作，或者内部条件。(3)线圈代表逻辑“输出”结果。如灯的亮灭、电动机的启动停止，中间继电器的动作，或者内部输出条件。(4)功能框/指令盒代表附加指令。如定时器、计数器、功能指令或数学运算指令等。7.2指令及其结构1.16第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.16梯形图编辑方式方便初学者使用，易于理解，可以建立与电气接线图类似的程序，而且全世界通用。可以使用指令表编辑器显示所有用梯形图编辑器编写的程序。2.指令表编辑器中指令的组成与使用如图7.4所示，在指令表编辑器中，程序也分为一个个的网络段，这样可方便地与梯形图进行转换。当然也可以不分网络段，此时指令表程序不能转换。注释部分和梯形图编辑器中相同。7.2指令及其结构1.17第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.17图7.4指令表编辑器中指令的组成7.2指令及其结构1.18第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.18指令表程序的基本构成为指令助记符+操作数。如LDI0.0，LD为指令助记符，表示具体需要完成的功能；I0.0为操作数，表示被操作的内容。指令表属于文本形式的编程语言，和汇编语言类似，可以解决梯形图指令不易解决的问题，适用于对PLC和逻辑编程的有经验程序员。7.2指令及其结构1.19第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.197.2.2操作数在PLC编程中，多数指令需要指定具体的存储单元或具体数据参与其运算，这些就是指令所需的操作数。按照表现形式的不同，S7-200系列PLC可提供3种形式的操作数，即存储单元、常数、能流。7.2指令及其结构1.20第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.201.存储单元在直接寻址中涉及的所有存储器都可以作为操作数。此类操作数包括输入映像寄存器(I)、输出映像寄存器(Q)、变量存储器(V)、内部标志位存储器(M)、特殊标志位存储器(SM)、顺序控制继电器(S)、局部存储器(L)中的位寻址方式、字节寻址方式、字寻址方式、双字寻址方式。还包括定时器存储器(T)、计数器存储器(C)、高速计数器(HC)、模拟量输入(AI)、模拟量输出(QI)和累加器(AC)。不同的CPU模块中存储单元类操作数的数量有所不同，表7-1列出了S7-200系列PLC中的所有可用存储单元类操作数。7.2指令及其结构1.21第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.21表7-1CPU226中可用存储单元类操作数存储器单元CPU221CPU222CPU224CPU226输入映像寄存器I0.0～I15.7I0.0～I15.7I0.0～I15.7I0.0～I15.7输出映像寄存器Q0.0～Q15.7Q0.0～Q15.7Q0.0～Q15.7Q0.0～Q15.7模拟量输入(只读)—AIW0～AIW30AIW0～AIW62AIW0～AIW62模拟量输出(只写)—AQW0～AQW30AQW0～AQW62AQW0～AQW62变量存储器V0.0～V2047.7V0.0～V2047.7V0.0～V5119.7V0.0～V5119.77.2指令及其结构1.22第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.227.2指令及其结构局部存储器L0.0～L63.7L0.0～L63.7L0.0～L63.7L0.0～L63.7内部标志位存储器M0.0～M31.7M0.0～M31.7M0.0～M31.7M0.0～M31.7特殊标志位存储器SM0.0～SM179.7SM0.0～SM179.7SM0.0～SM179.7SM0.0～SM179.7只读SM0.0～SM29.7SM0.0～SM29.7SM0.0～SM29.7SM0.0～SM29.7定时器T0～T255T0～T255T0～T255T0～T2551.23第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.23计数器C0～C255C0～C255C0～C255C0～C255高速计数器HC0、HC3～HC5HC0、HC3～HC5HC0～HC5HC0～HC5顺序控制继电器S0.0～S31.7S0.0～S31.7S0.0～S31.7S0.0～S31.7累加器AC0～AC3AC0～AC3AC0～AC3AC0～AC32.常数常数是指令中常用的一种操作数，常数值可为字节、字或双字。在PLC内部，所有常数均以二进制存储，但在编程时可以输入的常数形式有二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数(实数)等。表7-2是几种常数的表示方法。7.2指令及其结构1.24第7章S7-200系列PLC基本指令系统1.24表7-2常数的表示方法数制书写格式举例二进制2#二进制数2#1100_1011_0001_1111十进制十进制数值1688十六进制16#十六进制数16#A3CDASCII码‘ASCII码字符’‘Thisisa