S7-200 PLC的指令系统-授课

苏州科技学院苏州科技学院机电系机电系郝万君郝万君[e-mail][e-mail]第第55章章S7S7--200PLC200PLC的指令系统的指令系统第第55章章S7S7--200PLC200PLC的指令系统的指令系统学习目标：◆熟练掌握梯形图和语句表的编程方法，掌握基本指令和功能指令中的常用指令，了解和会用其他指令。通过对本章的学习，做到可以根据需要编制出结构较复杂的控制程序。第第55章章S7S7--200PLC200PLC的指令系统的指令系统教学内容：5.1S7-200PLC编程基础5.2S7-200PLC的基本指令及编程方法5.3S7-200PLC的功能指令及编程方法S7S7--200PLC200PLC的指令系统的指令系统‹S7-200系列PLC主机中有两类指令集：IEC1131—3指令集；SIMATIC指令集。‹IEC1131—3指令集是国际电工委员会（IEC）制定的PLC国际标准1131—3ProgrammingLanguage(编程语言)中推荐的标准语言，只能用梯形图（LAD）和功能块图（FBD）编程语言编程，通常指令执行时间较长。‹SIMATIC指令集是西门子公司为S7-200PLC设计的编程语言，该指令集中，大多数指令也符合IEC1131—3标准。该指令通常执行时间短，而且可以用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）三种编程语言。‹SIMATIC指令集不支持系统完全数据类型检查。5.1.15.1.1编程语言编程语言1.梯形图（LAD）编程语言图5-1梯形图（LAD）¾梯形图（LAD）是与电气控制电路相呼应的图形语言。¾它沿用了继电器、触头、串并联等术语和类似图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性的指令。¾梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，最左边的竖线称为起始母线也叫左母线，然后按一定的控制要求和规则连接各个接点，最后以继电器线圈（或再接右母线）结束，称为一逻辑行或叫一“梯级”。通常一个梯形图中有若干逻辑行（梯级），形似梯子。右母线省略2.功能块图（FBD）编程语言5.1.15.1.1编程语言编程语言图5-2功能块图（FBD）对应图5-1中的I0.1长闭触点◆功能块图（FBD）类似于普通逻辑功能图，它沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式。一般用一种功能方框表示一种特定的功能，框图内的符号符号表达了该功能块图的功能。◆功能块图通常有若干个输入端和若干个输出端。输入端是功能块图的条件，输出端是功能块图的运算结果。5.1.15.1.1编程语言编程语言3.语句表（STL）编程语言‹语句表（STL）是用助记符来表达PLC的各种控制功能的。它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言更直观易懂，编程简单，因此也是应用很广泛的一种编程语言。‹编程语言比较抽象，一般与梯形图语言配合使用，互为补充。图5-3语句表（STL）‹通常梯形图（LAD）程序、功能块图（FBD）程序、语句表（STL）程序可有条件的方便地转换（以网络为单位转换）。但是，语句表（STL）可以编写梯形图（LAD）或功能块图（FBD）无法实现无法实现的程序。5.1.25.1.2数据类型数据类型1.基本数据类型及数据类型检查(1)基本数据类型返回S7-200系列PLC数据类型可分为：‹布尔：1位（BOOL）‹整型：8位字节型（BYTE）16位无符号整数（WORD）、16位有符号整数（INT）32位无符号整数（DWORD）、32位有符号整数（DINT）‹实型：32位实型（REAL，浮点数）5.1.25.1.2数据类型数据类型(2)数据类型检查¾作用：PLC对数据类型检查有助于避免常见的编程错误。¾分级：完全数据类型、简单数据类型和无数据类型检查检查1）S7-200PLC的SIMATIC指令集不支持完全数据类型检查。2）使用局部变量时，执行简单数据类型检查；3）使用全局变量时，指令操作数为地址而不是可选的数据类型时，执行无数据类型检查。¾完全数据类型检查时，用户选定的数据类型和等价的数据类型如表5-1所示。简单数据类型检查时用户选定的数据类型和等价的数据类型如表5-2所示。在无数据类型检查时，用户选定地址与分配的等价数据类型如表5-3所示。5.1.25.1.2数据类型数据类型REALREALDINTDINTDWORDDWORDINTINTWORDWORDBYTEBYTEBOOLBOOL与之等价数据类型用户选定数据类型REALREALDWORD，DINTDINTDWORD，DINTDWORDWORD，INTINTWORD，INTWORDBYTEBYTEBOOLBOOL与之等价数据类型用户选定数据类型DWORD,DINT，REALVD0WORD，INTVW0BYTEVB0BOOLV0.0与之等价的数据类型用户选定的数据类型5-1完全数据类型检查5-2简单数据类型检查5-3无数据类型检查¾表5-1、表5-2：分别为完全数据类型检查、简单数据类型检查时用户选定的数据类型和等价的数据类型。¾表5-3：为无数据类型检查时，用户选定地址与分配的等价数据类型。5.1.25.1.2数据类型数据类型2.数据长度与数值范围‹SIMATIC指令集中，指令的操作数是具有一定的数据类型和长度。如整数乘法指令的操作数是字型数据；数据传送指令的操作数可以是字节或字或双字型数据。由于S7-200SIMATIC指令集不支持完全数据类型检查。因此编程时应注意操作数的数据类型和指令标识符相匹配。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域‹PLC的存储器分为程序区、系统区、数据区。¾程序区用于存放用户程序，存储器为EEPROM。¾系统区用于存放有关PLC配置结构的参数，如PLC主机及扩展模块的I/O配置和编址、配置PLC站地址，设置保护口令、停电记忆保持区、软件滤波功能等，存储器为EEPROM。¾数据区是S7-200CPU提供的特定存储区域。它包括输入映象寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）变量存储器（V）、局部变量存储器（L）、累加器（AC）内部标志位存储器（M）、特殊标志位存储器（SM）定时器存储器（T）、计数器存储器（C）、高速计数器（HC）顺序控制继电器存储器（S），存储器为EEPROM和RAM。返回括号内括号内的字母的字母为为存储存储器区域器区域标识符标识符5.1.35.1.3存储器区域存储器区域(1)数字量输入/输出映像寄存器（I/Q）①数字量输入映像寄存器（I）PLC的输入端子从外部接收输入信号，每一个输入端子与输入映像寄存器（I）的相应位相对应。输入点的状态，在每次扫描周期开始（或结束）时进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器，作为程序处理时输入点状态的依据。输入映像寄存器的状态只能由外部输入信号驱动，而不能在内部由程序指令来改变。②数字量输出映像寄存器（Q）每一个输出模块的端子与输出映像寄存器的相应位相对应。CPU将输出判断结果存放在输出映像寄存器中，在扫描周期的结尾，CPU以批处理方式将输出映像寄存器的数值复制到相应的输出端子上。通过输出模块将输出信号传送给外部负载。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域在程序的执行过程中，对于输入或输出的存取通常是通过映像寄存器，而不是实际的输入、输出端子。S7-200CPU执行有关输入输出程序时的操作过程如图5-6所示。图5-6S7-200CPU输入、输出的操作返回5.1.35.1.3存储器区域存储器区域①模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输入模块将外部输入的模拟信号的模拟量转换成1个字长的数字量，存放在模拟量输入映像寄存器（AI）中，供CPU运算处理。模拟量输入（AI）的值为只读值。返回②模拟量输出映像寄存器（AQ）CPU运算的相关结果存放在模拟量输出映像寄存器（AQ）中，供D/A转换器将1个字长的数字量转换为模拟量，以驱动外部模拟量控制的设备。模拟量输出映像寄存器（AQ）中的数字量为只写值。（2）模拟量输入/输出映像寄存器5.1.35.1.3存储器区域存储器区域(3)内部标志位存储器（M）内部标志位存储器（M）也称内部线圈，是模拟继电器控制系统中的中间继电器，它存放中间操作状态，或存储其他相关的数据。内部标志位存储器（M）以位为单位使用，也可以字节、字、双字为单位使用。(4)特殊标志位存储器（SM）特殊标志位（SM）即特殊内部线圈。它是用户程序与系统程序之间的界面，为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也通过特殊标志位（SM）通知系统。特殊标志位区域分为只读区域（SM0.0~SM29.7，头30个字节为只读区）和可读写区域，在只读区特殊标志位，用户只能利用其触点。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域(5)变量存储器（V）变量存储器（V）存放全局变量、存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果或其他相关的数据。变量存储器是全局有效。全局有效是指同一个存储器可以在任一程序分区（主程序、子程序、中断程序）被访问。(6)局部存储器（L）局部存储器用来存放局部变量。局部存储器是局部有效的。局部有效是指某一局部存储器只能在某一程序分区（主程序或子程序或中断程序）中使用。S7-200PLC提供64个字节局部存储器,局部存储器可用作暂时存储器或为子程序传递参数。可以按位、字节、字、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，但是不能作为间接寻址的存储器区。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域(8)顺序控制继电器存储器（S）顺序控制继电器（S）用于顺序控制（或步进控制)。顺序控制继电器指令（SCR）基于顺序功能图（SFC）的编程方式。SCR指令提供控制程序的逻辑分段，从而实现顺序控制。(7)累加器（AC）累加器是用来暂时存储计算中间值的存储器，也可向子程序传递参数或返回参数。S7-200CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。累加器是可读写单元，可以按字节、字、双字存取累加器中的数值。由指令标识符决定存取数据的长度，例如，MOVB指令存取累加器的字节，DECW指令存取累加器的字，INCD指令存取累加器的双字。按字节、字存取时，累加器只存取存储器中数据的低8位、低16位；以双字存取时，则存取32位。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域(9)定时器存储器（T）定时器是模拟继电器控制系统中的时间继电器。S7-200PLC定时器的时基有三种：1ms、10ms、100ms。通常定时器的设定值由程序赋予，需要时也可在外部设定。(10)计数器存储器（C）计数器是累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，有三种类型：增计数、减计数、增减计数。通常计数器的设定值由程序赋予，需要时也可在外部设定。(11)高速计数器（HC）高速计数器用来累计高速脉冲信号。当高速脉冲信号的频率比CPU扫描速率更快时，必须要用高速计数器计数。高速计数器的当前值寄存器为32位（bit），读取高速计数器当前值应以双字(32位)来寻址。高速计数器的当前值为只读值。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域1.数据区存储器的地址表示格式¾(1)位地址格式（数据区存储器区域的某一位的地址格式为）：Ax.y。A—存储器区域标识符、x—字节地址、y—位号。例I4.5表示图5-4中黑色标记的位地址。I是变量存储器的区域标识符，4是字节地址，5是位号，在字节地址4与位号5之间用点号“.”隔开。‹存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元都有惟一的地址，可以依据存储器地址来存取数据。数据区存储器地址的表示格式有位、字节、字、双字地址格式。5.1.35.1.3存储器区域存储器区域图5-4位寻址格式MSB表示最高位LSB表示最低位¾(1)位地址格式（数据区存储器区域的某一位的地址格式为）：Ax.y。A—存储器区域标识符、x—字节地址、y—位号。变量存储器的区域标识符5.1.35.1.3存储器区域存储器区域(2)字节、字、双字地址格式ATxA—区域标识符、T—数据长度、x—字节、字或双字的起始字节地址如：VB100、VW100、VD100分