第7章_西门子_S7-200_PLC的指令系统

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数据类型
(2)数据类型检查
PLC对数据类型检查有助于避免常见的编程错误。数据类 型检查分为三级:完全数据类型检查、简单数据类型检查和 无数据类型检查 S7-200 PLC的SIMATIC指令集不支持完全数据类型检查。 使用局部变量时,执行简单数据类型检查;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。

7.2.1 编程语言
SIMATIC指令集是西门子公司专为S7200 PLC设计的编程语言。该指令集中,大 多数指令也符合IEC1131—3标准。 SIMATIC指令集不支持系统完全数据类型检 查。 使用SIMATIC指令集,可以用梯形图 (LAD)、功能块图(FBD)和语句表 (STL)编程语言编程。

数据类型
2. 数据长度与数值范围

Leabharlann Baidu

CPU 存储器中存放的数据类型可分为BOOL、BYTE、 WORD、INT、DWORD、DINT、REAL。不同的数据 类型具有不同的数据长度和数值范围。在上述数据类型 中,用字节(B)型、字(W)型、双字(D)型分别表 示8位、16位、32位数据的数据长度。不同的数据长度对 应的数值范围如表5-4所示。 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 S7-200 SIMATIC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。
7)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。 S7-200 PLC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。 局部存储器(L)的地址格式为: 位地址:L[字节地址].[位地址],如L0.0。 字节、字、双字地址:L[数据长度][起始字节地址],如 LB33、LW44、LD55。 CPU226模块局部存储器的有效地址范围为: L(0.0~63.7);LB(0~63);LW(0~62);LD(0~60)。
第7章 S7-200 PLC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7 章 S7-200 PLC的指令系统 教学内容:
1 S7-200 PLC编程基础 2 S7-200 PLC的基本指令及编程方法 3 S7-200 PLC的功能指令及编程方法
7.2 S7-200 PLC编程基础




教学目的与要求: 了解S7-200 系列PLC的的内部资源(编程器件) 教学重点: PLC内部存储器的编址及本质,定时器、计数器 教学难点:存储器的使用 教学方法:讲授、图示和举例 课时数:2
7.2 S7-200 PLC指令及其结构
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— 3Programming Language(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S7-200 PLC设计的编程语言,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。
3) 内部标志位存储器(M) PLC进行逻辑控制时,除了输入映像寄存器和输出映 像寄存器直接与外部设备联系之外,还有一些内部状态标 志或者输入端子与输出端子之间的逻辑关系需要中间单元 进行存储和过渡,这些中间单元即内部标志位存储器。内 部标志位存储器只起中间状态暂存的作用,不能直接接收 输入信号的控制,也不能直接输出用于驱动外部设备,类 似于继电盘控制系统中的中间继电器。
输入/输出映像寄存器(I/Q)
输入映像寄存器(I)的地址格式为: 位地址:I[字节地址].[位地址],如I0.1 字节、字、双字地址:I[数据长度][起始字节地址],如 IB4、IW6、ID10 CPU226模块输入映像寄存器的有效地址范围为:
I(0.0~15.7);IB(0~15);IW(0~14);ID(0~12)。 输出映像寄存器(Q)地址格式为: 位地址:Q[字节地址].[位地址],如Q1.1 字节、字、双字地址:Q[数据长度][起始字节地址],如 QB5、QW8、QD11。 CPU226模块输出映像寄存器的有效地址范围为: Q(0.0~15.7);QB(0~15 );QW(0~14);QD (0~12)。
2) 输出映像寄存器(Q) 输出映像寄存器中的每一个位地址对应PLC的 一个输出端子,用于存放程序执行后的所有输出结 果,以控制外部负载的接通与断开。PLC在执行用 户程序的过程中,并不把输出信号直接输出到输出 端子,而是送到输出映像寄存器(Q)中,在每个扫 描周期的最后,才将输出映像寄存器中的数据统一 送到输出端子。
右母线省略 梯形图(LAD)
2. 功能块图(FBD)编程语言
◆ 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。
MSB表示最 高位
LSB表示最 低位
V6.3
字节的位号:0~7 字节与地址之间的间隔 字节地址(BYTE) 存储器标识符
(a) 位地址
V B100
VB100 VB100 字节地址 字节标识 寄存器标识
高位字节
VW100 VB100 VB101
V W100
字地址 字标识 寄存器标识
高位字节
VD100 VB100 VB101 VB102 VB103

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7.2.1 编程语言
1. 梯形图(LAD)编程语言
◆ 梯形图(LAD)是与电气控制电路相呼应的图形语言。 它沿用了继电器、触头、串并联等术语和类似的图形符号, 并简化了符号,还增加了一些功能性的指令。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,如图所示。

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1) 输入映像寄存器(I) 输入映像寄存器(I)中的每一个位地址对应PLC 的一个输入端子,用于存放外部传感器或开关元件 发来的信号。在每个扫描周期的开始,PLC对所有 输入端子状态进行采样,并把采样结果送入输入映 像寄存器(I)。在一个扫描周期内,程序执行只使用 输入映像寄存器中的数据进行处理,而不论外部输 入端子的状态是什么。编程时要注意,输入映像寄 存器只能反映外部信号的状态,而不能由程序设置 ,也不能用于驱动负载。
4) 特殊标志位存储器(SM) 特殊标志位存储器是PLC内部保留的一部分存储空间 ,用于保存PLC自身工作状态数据或提供特殊功能。该存 储器区可以反映CPU运行时的各种状态信息,用户程序能 够根据这些信息判断PLC的工作状态,从而确定下一步的 程序走向。(在7.2.4小节中会有详细介绍) 5) 顺序控制继电器(S)(不讲) 顺序控制继电器是用于步进顺控指令中的特殊(专用) 继电器,通常要与步进顺控指令结合使用,用于组织步进 过程。
6) 变量存储器(V) 在程序处理过程或上下位机通信过程中,会产生大量 的中间变量数据需要存储,S7-200系列PLC专门提供了一 个较大存储器区存储此类数据,即变量存储器。应用比较 灵活。 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。 V存储器的地址格式为: 位地址:V[字节地址].[位地址],如V10.2。 字节、字、双字地址:V[数据长度][起始字节地址],如 VB20、VW100、VD320。 CPU226模块变量存储器的有效地址范围为: V(0.0~5119.7);VB(0~5119); VW(0~5118);VD(0~5116)。
对应图5-1中的 I0.1长闭触点
功能块图(FBD)
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。这 种编程语言可使用简易编程器编程, 但比较抽象,一般与梯形图语言配 合使用,互为补充。
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)无法实现的程序。
补充: 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 S7-200 PLC的指令参数所用的基本数据类型有: 1位 布尔型(BOOL) 8位 字节型(BYTE) 16位 无符号整数型(WORD) 16位 有符号整数型(INT) 32位 无符号双字整数型(DWORD) 32位 有符号双字整数型(DINT) 32位 实数型(REAL)。 实数型(REAL)是按照ANSI/IEEE754—1985标准 (单精度)的表示格式规定。
内部标志位存储器(M)的地址格式为: 位地址:M[字节地址] .[位地址],如M26.7。 字节、字、双字地址:M[数据长度][起始字节地址], 如MB11、MW23、MD26。 CPU226模块内部标志位存储器的有效地址范围为: M(0.0~31.7);MB(0~31);MW(0~30); MD(0~28)。
一个完整的地址包括存储器标识符、字节地 址及位地址。如I6.3,I表示输入过程映像寄存器; 6表示第6个字节;3表示该字节中的第3位。字节与 位地址之间用“.”分隔。S7-200系列PLC可以使用 直接寻址方式和间接寻址方式对数据进行操作。 1.直接寻址方式 直接寻址是指在编程过程中直接使用各存储单 元的地址编号存取数据的寻址方式。直接寻址方式 可以对各存储器区进行位地址、字节地址、字地址 、双字地址的数据操作。图7.5以变量存储区(V)为 例,介绍位地址、字节地址、字地址、双字地址的 表示方法。
V D100
双字地址 双字标识 寄存器标识
(b) 字节地址、字地址、双字地址 图7.5 变量存储区(V)直接寻址的表示方法
S7-200 PLC 存储区域
数据区是S7-200 CPU提供的存储器的特定区域。它 包括输入映象寄存器(I)、输出映像寄存器(Q)、 变量存储器(V)、内部标志位存储器(M)、顺序 控制继电器存储器(S)、特殊标志位存储器(SM)、 局部存储器(L)、定时器存储器(T)、计数器存 储器(C)、模拟量输入映像寄存器(AI)、模拟量 输出映像寄存器(AQ)、累加器(AC)、高速计数 器(HC)。存储器为EEPROM和RAM。
7.2.2 寻址方式 PLC最大的特点是可以利用其内部软元 件的逻辑组合代替由继电器盘实现的硬件逻 辑,软元件没有使用次数的限制,可以无限 次使用。所谓软元件实际上就是PLC内部的 各存储单元,为方便编程使用,各存储单元 根据功能的不同分配了不同的名称,如输入 过程映像寄存器(I)、输出过程映像寄存器(Q) 、变量寄存器(V)等。每一个存储器单元都编 有唯一的地址,通过这个地址,用户可以方 便地在程序中使用该存储单元进行数据存储 或传输。
8) 定时器存储器(T) 在PLC中,定时器的作用相当于时间继电器,其定时 值由程序赋予。S7-200系列PLC中包括1ms、10ms、 100ms 3种精度的定时器,每个定时器对应一个16位的当 前值寄存器和一个状态位。16位的寄存器存储定时器所累 积的时间,状态位标志定时器定时时间到达时的动作。当 前值寄存器和状态位均可由(T+定时器号)来表示,如T10。 区分依赖于对其操作的指令,位操作指令存取定时器状态 位,而字操作指令对寄存器值进行操作。 S7-200 PLC定时器存储器的有效地址范围为:T(0~255 )。
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