S7-200可编程控制器基本概念课件.ppt
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1、4/29/20221S7-200可编程控制器基本概念PLC 课程组 4/29/20222主要内容主要内容uS7-200的基本功能是监视现场的输入,根的基本功能是监视现场的输入,根据控制逻辑去控制现场输出设备的接通和据控制逻辑去控制现场输出设备的接通和关断。下面解释有关程序执行、存储器种关断。下面解释有关程序执行、存储器种类以及存储器掉电保持等方面的一些概念。类以及存储器掉电保持等方面的一些概念。4/29/202234.1 理解理解S7-200如何执行控制逻辑如何执行控制逻辑uS7-200周而复始地执行程序中的控制逻辑和读周而复始地执行程序中的控制逻辑和读写数据。写数据。uS7-200将程序和物
2、理输入输出点联系起来将程序和物理输入输出点联系起来uS7-200的基本操作非常简单:的基本操作非常简单:lCPU读输入状态读输入状态l CPU中存储的程序利用输入执行控制逻辑。当程序运中存储的程序利用输入执行控制逻辑。当程序运行时,行时,CPU刷新有关数据。刷新有关数据。l CPU将数据写到输出。将数据写到输出。u图图4-1给出了一个简图,说明一个继电器图如何与给出了一个简图,说明一个继电器图如何与S7-200联系起来。在本例中,电机启动开关的状联系起来。在本例中,电机启动开关的状态和其它输入点的状态结合在一起。它们计算的态和其它输入点的状态结合在一起。它们计算的结果,最终决定了控制执行机构启
3、动电机的输出结果,最终决定了控制执行机构启动电机的输出点状态。点状态。4/29/20224图图4-1 输入和输出的控制输入和输出的控制4/29/20225S7-200在扫描循环中完成它的任务在扫描循环中完成它的任务uS7-200周而复始地执行一系列任务。任务循环周而复始地执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。如图执行一次称为一个扫描周期。如图4-2所示,在一所示,在一个扫描周期中,个扫描周期中,S7-200将执行部分或全部下列操将执行部分或全部下列操作:作:l 读输入:读输入:S7-200将物理输入点上的状态复制到输入过将物理输入点上的状态复制到输入过程映象寄存器中。程映象寄存器中
4、。l 执行逻辑控制程序:执行逻辑控制程序:S7-200执行程序指令并将数据存执行程序指令并将数据存储在各种存储区中。储在各种存储区中。l 处理通讯请求:处理通讯请求:S7-200执行通讯任务。执行通讯任务。l 执行执行CPU自诊断:自诊断:S7-200检查固件、程序存储器和检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。扩展模块是否工作正常。l 写输出:在输出过程映象寄存器中存储的数据被复制写输出:在输出过程映象寄存器中存储的数据被复制到物理输出点。到物理输出点。4/29/20226图图4-2 S7-200扫描周期扫描周期4/29/202274.2 S7-200数据的存取数据的存取u用户程序的执行
5、取决于用户程序的执行取决于S7-200是处于停止是处于停止模式还是运行模式。当模式还是运行模式。当S7-200处于运行模处于运行模式时,式时,CPU执行程序;当执行程序;当S7-200处于停止处于停止模式时,模式时,CPU不执行程序。不执行程序。4/29/20228u读输入读输入l数字量输入:在每个扫描周期的开始,数字量输入:在每个扫描周期的开始,CPU会会读取数字量输入的当前值,并将这些值写入过读取数字量输入的当前值,并将这些值写入过程映象输入寄存器。程映象输入寄存器。l模拟量输入:除非使能模拟量滤波,否则模拟量输入:除非使能模拟量滤波,否则S7-200在扫描周期中不会刷新模拟量输入值。经在
6、扫描周期中不会刷新模拟量输入值。经过模拟量滤波可以得到较稳定的信号。可以使过模拟量滤波可以得到较稳定的信号。可以使能每个模拟量输入通道的滤波功能。能每个模拟量输入通道的滤波功能。l当使能了模拟量输入滤波功能后,当使能了模拟量输入滤波功能后,S7-200会会在每一个扫描周期刷新模拟量、执行滤波功能在每一个扫描周期刷新模拟量、执行滤波功能并且在内部存储滤波值。当程序中访问模拟量并且在内部存储滤波值。当程序中访问模拟量输入时使用滤波值。输入时使用滤波值。4/29/20229l如果没有使能模拟量输入滤波,则当程序访问如果没有使能模拟量输入滤波,则当程序访问模拟量输入时,模拟量输入时,S7-200都会直
7、接从扩展模块都会直接从扩展模块读取模拟值。读取模拟值。l在每次扫描期间,在每次扫描期间,CPU224XP的的AIW0和和AIW2模拟量输入都会读取模模拟量输入都会读取模-数转换器生成的最新数转换器生成的最新值,从而完成刷新。该转换器求取的是均值值,从而完成刷新。该转换器求取的是均值(sigmaelta),因此通常无需软件滤波。),因此通常无需软件滤波。4/29/202210u执行程序执行程序l在扫描周期的执行程序阶段,在扫描周期的执行程序阶段,CPU从头至尾执行应用从头至尾执行应用程序。在程序或中断服务中,直接程序。在程序或中断服务中,直接I/O指令允许对指令允许对I/O点点直接进行存取。直接
8、进行存取。l如果在程序中使用了中断,与中断事件相关的中断服如果在程序中使用了中断,与中断事件相关的中断服务程序作为程序的一部分被存储。中断程序并不作为务程序作为程序的一部分被存储。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行,而是当中断事件发生正常扫描周期的一部分来执行,而是当中断事件发生时才执行(可能在扫描周期的任意点)。时才执行(可能在扫描周期的任意点)。u处理通讯请求处理通讯请求l在扫描周期的信息处理阶段,在扫描周期的信息处理阶段,CPU处理从通讯端口或处理从通讯端口或者智能者智能I/O模块接收到的任何信息。模块接收到的任何信息。4/29/202211u执行执行CPU自诊断测试自诊断测试l
9、在扫描周期的在扫描周期的CPU自诊阶段,自诊阶段,S7-200CPU自自检的操作和扩展模块的状态是否正常。检的操作和扩展模块的状态是否正常。u写数字输出写数字输出l在每个扫描周期的结尾,在每个扫描周期的结尾,CPU把存储在输出映把存储在输出映象寄存器中的数据写到数字输出点。(模拟量象寄存器中的数据写到数字输出点。(模拟量输出直接刷新,与扫描周期无关)输出直接刷新,与扫描周期无关)4/29/202212uS7-200将信息存于不同的存储器单元,每将信息存于不同的存储器单元,每个单元都有唯一的地址。可以明确指出要个单元都有唯一的地址。可以明确指出要存取的存储器地址,这就允许用户程序直存取的存储器地
10、址,这就允许用户程序直接存取这个信息。表接存取这个信息。表 4-1列出了不同长度的列出了不同长度的数据所能表示的数值范围。数据所能表示的数值范围。4/29/202213表表4-1 不同长度的数据表示的十进制和十六进制数范围不同长度的数据表示的十进制和十六进制数范围4/29/202214u若要存取存储区的某一位,则必须指定地若要存取存储区的某一位,则必须指定地址,包括存储器标识符、字节地址和位号。址,包括存储器标识符、字节地址和位号。图图4-3是一个位寻址的例子(也称为是一个位寻址的例子(也称为“字节字节.位位”寻址)。在这个例子中,存储器区、寻址)。在这个例子中,存储器区、字节地址(字节地址(
11、I代表输入,代表输入,3代表字节代表字节3)和位)和位地址(第地址(第4位)之间用点号(位)之间用点号(“.”)相隔开。)相隔开。4/29/202215图图4-3 字节字节.位寻址位寻址4/29/202216u使用这种字节寻址方式,可以按照字节、使用这种字节寻址方式,可以按照字节、字或双字来存取许多存储区(字或双字来存取许多存储区(V、I、Q、M、S、L及及SM)中的数据。若要存取)中的数据。若要存取CPU中的中的一个字节、字或双字数据,则必须以类似一个字节、字或双字数据,则必须以类似位寻址的方式给出地址,包括存储器标识位寻址的方式给出地址,包括存储器标识符、数据大小以及该字节、字或双字的起符
12、、数据大小以及该字节、字或双字的起始字节地址,如图始字节地址,如图4-4所示。所示。u其它其它CPU存储区(如存储区(如T,C,HC和累加器)和累加器)中存取数据使用的地址格式包括区域标识中存取数据使用的地址格式包括区域标识符和设备号。符和设备号。4/29/202217图图4-4 对同一地址进行字节、字和双字存取操作的比较对同一地址进行字节、字和双字存取操作的比较4/29/202218存储区数据的存取存储区数据的存取u输入过程映象寄存器:输入过程映象寄存器:Il在每次扫描周期的开始,在每次扫描周期的开始,CPU对物理输入点进行采样,对物理输入点进行采样,并将采样值写入输入过程映象寄存器中。可以
13、按位、并将采样值写入输入过程映象寄存器中。可以按位、字节、字或双字来存取输入过程映象寄存器中的数据:字节、字或双字来存取输入过程映象寄存器中的数据: 位:位: I字节地址字节地址.位地址位地址 I0.1 字节、字或双字:字节、字或双字: I长度长度起始字节地址起始字节地址 IB4u输出过程映象寄存器:输出过程映象寄存器:Ql在每次扫描周期的结尾,在每次扫描周期的结尾,CPU将输出过程映象寄存器将输出过程映象寄存器中的数值复制到物理输出点上。可以按位、字节、字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象寄存器:或双字来存取输出过程映象寄存器: 位:位: Q字节地址字节地
14、址.位地址位地址 Q1.1 字节、字或双字:字节、字或双字: Q长度长度起始字节地址起始字节地址 QB54/29/202219u变量存储区:变量存储区:Vl您可以用您可以用V存储器存储程序执行过程中控制逻辑操作的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中间结果,也可以用它来保存与工序或任务相关的其它数据。并且可以按位、字节、字或双字来存取它数据。并且可以按位、字节、字或双字来存取V存储存储区中的数据:区中的数据: 位:位: V字节地址字节地址.位地址位地址 V10.2 字节、字或双字:字节、字或双字: V长度长度起始字节地址起始字节地址 VW100u
15、位存储区:位存储区: Ml可以用位存储区作为控制继电器来存储中间操作状态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。并且可以按位、字节、字或双字来存取和控制信息。并且可以按位、字节、字或双字来存取位存储区:位存储区: 位:位: M字节地址字节地址.位地址位地址 M26.7 字节、字或双字:字节、字或双字: M长度长度起始字节地址起始字节地址 MD204/29/202220u定时器存储区:定时器存储区:TlS7-200 CPU中,定时器可用于时间累计,其分辨率中,定时器可用于时间累计,其分辨率(时基增量)分为(时基增量)分为1ms、10ms和和100ms三种。三种。l定时器有两个变
16、量:定时器有两个变量: 当前值:当前值:16位有符号整数,存储定时器所累计的时间。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。定时器位:按照当前值和预置值的比较结果置位或者复位。预置值是定时器指令的一部分。预置值是定时器指令的一部分。l可以用定时器地址(可以用定时器地址(T定时器号)来存取这两种形式定时器号)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的定时器数据。究竟使用哪种形式取决于所使用的指令:如果使用位操作指令则是存取定时器位;如果使令:如果使用位操作指令则是存取定时器位;如果使用字操作指令,则是存取定时器当前值。如图用
17、字操作指令,则是存取定时器当前值。如图4-5中所中所示,常开触点指令是存取定时器位;而字移动指令则示,常开触点指令是存取定时器位;而字移动指令则是存取定时器的当前值。是存取定时器的当前值。4/29/202221图图4-5 存取定时器位或者定时器的当前值存取定时器位或者定时器的当前值4/29/202222u计数器存储区:计数器存储区:Cl在在S7-200 CPU中,计数器可以用于累计其输入端脉中,计数器可以用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。冲电平由低到高的次数。CPU提供了三种类型的计数提供了三种类型的计数器:一种只能增计数;一种只能减计数;另外一种既器:一种只能增计数;一种只能减计数;另
18、外一种既可以增计数,又可以减计数。计数器有两种形式:可以增计数,又可以减计数。计数器有两种形式: 当前值:当前值:16位有符号整数,存储累计值。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置位或者复位。计数器位:按照当前值和预置值的比较结果置位或者复位。预置值是计数器指令的一部分。预置值是计数器指令的一部分。l可以用计数器地址(可以用计数器地址(C计数器号)来存取这两种形式计数器号)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的计数器数据。究竟使用哪种形式取决于所使用的指令:如果使用位操作指令则是存取计数器位;如果使令:如果使用位操作指令则是存取计数器位
19、;如果使用字操作指令,则是存取计数器当前值。如图用字操作指令,则是存取计数器当前值。如图4-6中所中所示,常开触点指令是存取计数器位;而字移动指令则示,常开触点指令是存取计数器位;而字移动指令则是存取计数器的当前值。是存取计数器的当前值。4/29/202223图图4-6 存取计数器位或者计数器的当前值存取计数器位或者计数器的当前值4/29/202224u高速计数器:高速计数器:HCl高速计数器对高速事件计数,它独立于高速计数器对高速事件计数,它独立于CPU的的扫描周期。高速计数器有一个扫描周期。高速计数器有一个32位的有符号整位的有符号整数计数值(或当前值)。若要存取高速计数器数计数值(或当前
20、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,即存储中的值,则应给出高速计数器的地址,即存储器类型(器类型(HC)加上计数器号(如)加上计数器号(如HC0)。高速)。高速计数器的当前值是只读数据,仅可以作为双字计数器的当前值是只读数据,仅可以作为双字(32位)来寻址。位)来寻址。l格式:格式: HC高速计数器号高速计数器号 HC14/29/202225u累加器:累加器:ACl累加器是可以象存储器一样使用的读写设备。累加器是可以象存储器一样使用的读写设备。例如,可以用它来向子程序传递参数,也可以例如,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从子程序返
21、回参数,以及用来存储计算的中间结果。结果。S7-200提供提供4个个32位累加器(位累加器(AC0,AC1,AC2和和AC3)。并且可以按字节、字或)。并且可以按字节、字或双字的形式来存取累加器中的数值。双字的形式来存取累加器中的数值。l被访问的数据长度取决于存取累加器时所使用被访问的数据长度取决于存取累加器时所使用的指令。如图的指令。如图4-7所示,当以字节或者字的形所示,当以字节或者字的形式存取累加器时,使用的是数值的低式存取累加器时,使用的是数值的低8位或低位或低16位。当以双字的形式存取累加器时,使用全位。当以双字的形式存取累加器时,使用全部部32位。位。4/29/202226图图4-
22、7 存取累加器存取累加器4/29/202227u特殊存储器:特殊存储器:SMlSM位为位为CPU与用户程序之间传递信息提供了一种手段。与用户程序之间传递信息提供了一种手段。可以用这些位选择和控制可以用这些位选择和控制S7-200 CPU的一些特殊功的一些特殊功能。例如:首次扫描标志位、按照固定频率开关的标能。例如:首次扫描标志位、按照固定频率开关的标志位或者显示数学运算或操作指令状态的标志位。志位或者显示数学运算或操作指令状态的标志位。(有关(有关SM位的详细信息参见附录位的详细信息参见附录D)。并且可以按位、)。并且可以按位、字节、字或双字来存取字节、字或双字来存取SM位:位: 位:位: S
23、M字节地址字节地址.位地址位地址 SM0.1 字节、字或者双字:字节、字或者双字: SM长度长度起始字节地址起始字节地址 SMB86u局部存储器:局部存储器:LlS7-200有有64个字节的局部存储器,其中个字节的局部存储器,其中60个可以用作个可以用作临时存储器或者给子程序传递参数。临时存储器或者给子程序传递参数。4/29/202228l局部存储器和变量存储器很相似,但只有一处区别。局部存储器和变量存储器很相似,但只有一处区别。变量存储器是全局有效的,而局部存储器只在局部有变量存储器是全局有效的,而局部存储器只在局部有效。全局是指同一个存储器可以被任何程序存取(包效。全局是指同一个存储器可以
24、被任何程序存取(包括主程序、子程序和中断服务程序)。局部是指存储括主程序、子程序和中断服务程序)。局部是指存储器区和特定的程序相关联。器区和特定的程序相关联。S7-200给主程序分配给主程序分配64个个局部存储器;给每一级子程序嵌套分配局部存储器;给每一级子程序嵌套分配64个字节局部个字节局部存储器;同样给中断服务程序分配存储器;同样给中断服务程序分配64个字节局部存储个字节局部存储器。器。l子程序或者中断服务程序不能访问分配给主程序的局子程序或者中断服务程序不能访问分配给主程序的局部存储器。子程序不能访问分配给主程序、中断服务部存储器。子程序不能访问分配给主程序、中断服务程序或者其它子程序的
25、局部存储器。同样的,中断服程序或者其它子程序的局部存储器。同样的,中断服务程序也不能访问分配给主程序或子程序的局部存储务程序也不能访问分配给主程序或子程序的局部存储器。器。4/29/202229u模拟量输入:模拟量输入:AIlS7-200将模拟量值(如温度或电压)转换成将模拟量值(如温度或电压)转换成1个字长(个字长(16位)的数字量。可以用区域标识符位)的数字量。可以用区域标识符(AI)、数据长度()、数据长度(W)及字节的起始地址来)及字节的起始地址来存取这些值。因为模拟输入量为存取这些值。因为模拟输入量为1个字长,且个字长,且从偶数位字节(如从偶数位字节(如0,2,4)开始,所以必须)开
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