《电机与电气控制》第8章.ppt

电机与电气控制电机与电气控制第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLCv教学重点教学重点 基本逻辑指令、数据处理指令、控制指令，了解表功能指令、转换指令、中断指令和其他功能指令，掌握高速处理指令。v教学难点教学难点 PLC基本指令的灵活应用，能够应用表功能指令、转换指令、中断指令进行一些简单的编程，具备应用高速处理指令的能力。西门子公司作为世界上最早生产PLC的厂家之一，其产品得到了用户的广泛认可。S7-200系列PLC是其公司的主要产品，它以紧凑的结构、良好的扩展性、强大的功能指令、低廉的价格，已成为当代各种小型控制工程的理想控制器。本章将以西门子公司的S7-200 CPU 22X系列PLC为例，对PLC系统的硬件及内部资源，基本指令的定义、梯形图、和语句表的编程方法以及PLC的功能指令进行讲解。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.1 S7-200PLC系统构成系统构成从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可编程序控制器的发展，大致经历了两个阶段。第一阶段产品的CPU模块为CPU 21X，并有 CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216这四种不同的CPU单元，这四种主机都可进行扩展。第二阶段产品的CPU模块为CPU 22X，这一阶段的产品在21世纪初投放市场后，很快得到了市场的认可。这一代的CPU具有速度快、通信能力强等特点，具有CPU 221，CPU 222、CPU 224和CPU 226这四种不同的CPU单元，除CPU 221之外，其他都可进行扩展。下面以SIMATIC S7-200系列CPU 22X PLC主机及I/O系统为例作介绍。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.1.1 CPU 22X 系列系列PLC的结构的结构1.CPU 22X 系列系列PLC的外形结构的外形结构CPU 22X系列PLC的主机结构外形如图8-1所示。图8-1 S7-200型PLC主机外形 第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC2.CPU 22X 系列系列PLC的结构特点的结构特点CPU 22X 系列PLC具有两种不同的供电电压，输出电路分为继电器输出和晶体管输出两大类。3.CPU 22X 系列系列PLC的性能指标的性能指标PLC的技术性能指标即可衡量其功能的参数，也是设备选型的重要依据。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.1.2 PLC的内部元器件的内部元器件 PLC是以微处理器为核心的电子设备，C内部设计了编程时所需的各种元器件。PLC与继电器控制的根本区别在于PLC所采用的不是实实在在的器件，而是软器件，用程序的方式实现各器件之间的连接。1.S7-200的主要编程元件的主要编程元件 1）输入继电器 2）输出继电器3）变量存储器4）辅助继电器5）特殊继电器6）局部变量存储器7）定时器8）计数器9）高速计数器10）累加器11）状态继电器12）模拟量输入寄存器/输出寄存器 2.元器件编程范围元器件编程范围 可编程控制器的硬件结构是软件编程的基础。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.1.3 S7-200系列系列PLC的的I/O扩展扩展1.I/O设备的连接设备的连接当主机单元模板上的I/O点数不够时,或者需要模拟量控制时,除了CPU 221 以外,S7-200系列PLC都可以通过增加扩展单元模板的方法,对输入/输出点数进行扩展。主机及I/O扩展模块有导轨安装和直接安装两种方法，如图8-2所示。图8-2 I/O扩展示意图第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.1.4 S7-200系列系列PLC数据存储数据存储PLC具有强大的数据存储功能，数据存储区为每一种元器件分配一个存储区域。1.数据类型数据类型数据类型S7-200系列PLC的数据类型有布尔型（0或1）、整数型INT和实数型REAL三种。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括16位符号整数（INT）和32位符号整数（DINT）。实数型数据采用32位单精度数来表示。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 2.寻址方式寻址方式1）直接寻址直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。数据直接寻址是指，在指令中明确指出了存取数据的存储器地址，允许用户程序直接存取信息。数据地址格式表示方法如图8-3所示。图8-3 数据地址格式第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 2）间接寻址间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据。间接寻址时操作数并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中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T、C（仅当前值）存储区进行间接寻址使用间接寻址前，要先创建一个指向该位置的指针，指针建立好后，利用指针存取数据。如图8-5所示。图8-5 间接寻址 第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.2 S7-200的基本指令的基本指令S7-200系列PLC具有丰富的指令集，按功能可分为基本逻辑指令、算术与逻辑运算指令、数据处理指令、程序控制指令以及集成功能指令五部分。其中前四部分是编写PLC基本应用程序经常用到的，称为基本指令；最后一部分是PLC完成复杂控制所需要的，称为功能指令。8.2.1 基本位操作指令基本位操作指令 位操作指令是PLC最常用的基本指令，梯形图指令包括有触头和线圈两大类，触头又分为常开触头和常闭触头两种形式；语句表指令有与、或及输出等逻辑关系，位操作指令能够实现基本的位逻辑运算和控制。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC1.基本指令介绍基本指令介绍 1）逻辑取及线圈驱动指令LD、LDN、OUT 2）触头串联指令A、AN 3）触头并联指令O、ON4）电路块的串联指令ALD5）电路块的并联指令OLD 2.触发器指令触发器指令1）取非指令、空操作指令和与ENO指令NOT、NOP、AENO 2）置位指令和复位指令S、R3）边沿触发指令 EU、ED第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 3.定时器指令定时器指令S7-200PLC的定时器为增量型定时器，每个定时器均有一个16位的当前值寄存器用以存放当前值（16位符号整数）；一个16位的预置值寄存器用以存放时间的设定值；还有一位状态位，反应其触头的状态。4.计数器指令计数器指令计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数。计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1。S7-200系列PLC可分为加计数器CTU、增/减计数器CTUD、减计数CTD。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC5.比较指令比较指令比较指令用于将两个操作数按指定的条件进行比较操作，操作数可以是整数也可以是实数（浮点数）。在梯形图中用带参数和运算符的触头表示比较指令，比较条件成立时，触头闭合，否则断开。梯形图程序中，比较指令可以装入，也可以串、并联。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.2.2 算术、逻辑运算指令算术、逻辑运算指令1.算术运算指令算术运算指令1）加、减运算指令2）乘、除运算指令3）实数运算指令4）数学函数变换指令2.逻辑运算指令逻辑运算指令1）逻辑与指令 WAND2）逻辑或指令 WOR3）逻辑异或指令 WXOR4）取反指令 INV第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.2.3 数据处理指令数据处理指令1.数据传送指令数据传送指令1）单个数据传送指令 MOV2）数据块传送指令 BLKMOV2.移位指令移位指令 移位指令分为左、右移位和循环左、右移位及移位寄存器指令三大类。前两类移位指令按移位数据的长度又分字节型、字型、双字型三种。1）左、右移位指令 SHL、SHR2）循环左、右移位指令 ROL、ROR3）移位寄存器指令 SHRB第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.2.4 程序控制指令程序控制指令 1.系统程序控制指令系统程序控制指令1）结束指令 END、MEND2）暂停指令 STOP3）看门狗复位指令 WDR2.跳转、循环指令跳转、循环指令1）跳转指令 JMP2）循环指令 FOR3.子程序指令子程序指令1）建立子程序2）子程序调用指令和子程序返回指令3）带参数的子程序调用指令4.顺序控制指令顺序控制指令 1）顺序功能流程图2）顺序控制指令的格式与功能第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.3 S7-200的功能指令的功能指令 PLC的功能指令（或称为应用指令）是指在完成基本逻辑控制、定时控制和顺序控制的基础上，PLC制造商为了更大地满足用户不断提出的一些特殊控制要求而开发的指令。8.3.1 表功能指令表功能指令 表功能指令用来建立和存取字类型的数据表，表格中的第一个数是最大填表数TL，表格中的第二个数是实际填表数EC，指出已填入表的数据个数。从第三个字地址开始存放数据。一个表格最多可存放100个数据，不包括指定最大填表数和实际填表数的参数。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 1.填表指令填表指令ATTATT具体说明如下：（1）该指令在梯形图中有两个数据输入端：DATA为数值输入，指出将被存储的字型数据或其地址；TBL为表格的首地址，用以指明被填表格的位置。当使能输入有效时，将输入字型数据添加到指定的表格中。（2）DATA、TBL为字型数据。（3）表存数时，新填入的数据添加在表中的最后一个数据的后面，且实际填表数EC值自动加1。（4）填表指令会影响特殊存储器标志位SM1.4。（5）影响允许输出ENO正常工作的出错条件为SM4.3（运行时间）、0006（间接寻址错误）、0091（操作数超界）。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC2.表取数指令表取数指令 FIFO、LIFO S7-200中，可以将表中的字型数据按照先进先出或后进先出的方式取出，并送到指定的存储单元。1）先进先出指令 FIFO2）后进先出指令 LIFO3.查表指令查表指令 FND?FND?指令的功能是从首地址为TBL的字型数据表中，找出符合PTN及CMD条件的数据在表中的编号（编号范围为099），并将编号存放到INDX中。FND？中的“？”是比较运算符号=（等于）、（不等于）、（大于）。在梯形图中，查表指令以功能框的形式编程，指令名称为“TBL_FIND”。它共有五个数据输入端：(1)EN是查表允许信号端，EN=1时查表。(2)TBL是表格的首地址，字型地址。(3)PTN是用来比较的数据，即给定值。(4)INDX是用来存放表中符合查表条件的数据的地址。(5)CMD是比较运算符号“？”的编码，1为=，2为，3为。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC8.3.2 转换指令转换指令 转换指令是对操作数据的类型进行转换，并输出到指定的目标地址中去。转换指令包括标准转换指令、ASCII码转换指令、字符串转换指令以及编码和译码指令。1.数据类型转换指令数据类型转换指令2.译码与编码指令译码与编码指令3.七段译码指令七段译码指令第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.3.3 中断指令中断指令 在S7-200系列PLC中设置了中断功能，中断是在计算机实时处理和实时控制中不可缺少的一项功能。所谓中断就是指当控制系统执行正常程序的时候，对系统中出现的某些异常的情况或者特殊请求进行的紧急处理。此时系统运行程序暂时中断，先对紧急事件进行处理，紧急事件处理结束后，系统会自动回到原被中断的程序继续运行。1.中断源中断源1）中断源介绍 2）中断优先级第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 2.中断控制指令中断控制指令 中断指令包括开关中断指令、关中断指令、中断连接指令、中断分离指令、中断返回指令，中断返回指令可分为有条件返回指令和无条件返回指令。1）开中断指令、关中断指令 ENI、DISI 2）中断连接指令、中断分离指令 ATCH、DTCH 3）中断返回指令 CRETI、RETI第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC 8.3.4 高速处理指令高速处理指令1.高速计数器高速计数器1）S7-200系列PLC的高速计数器2）高速计数器的工作模式3）高速计数器的中断事件2.高速计数器指令高速计数器指令 HDEF、HSC HDEF指令指定高速计数器（HSC x）的工作模式。选择了工作模式即选择了高速计数器的输入脉冲、计数方向、复位和启动功能。每个高速计数器只能用一条“高速计数器定义”指令。HSC根据高速计数器控制位的状态和按照HDEF指令指定的工作模式控制高速计数器。参数N指定高速计数器的编号。第第8 8章章 S7-200 S7-200 系列系列PLCPLC8.3.5 高速脉冲输出介绍高速脉冲输出介绍1.与高速脉冲输出相关的寄存器与高速脉冲输出相关的寄存器1）状态字节2）控制字节2.高速脉冲输出高速脉冲输出1）高速脉冲输出形式2）高速脉冲输出端子3）脉冲输出指令PLS