西门子PLC 编程基础PPT课件

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PLC的工作特点
✓所有输入信号在程序处理前统一读入，并在程序处理过程 中不再变化。而程序处理的结果也是在扫描周期的最后时 段统一输出。其工作特点是将一个连续的过程分解成若干 静止的状态，极类似放映电影的原理。便于面向对象的思 维。
✓PLC仅在扫描周期的起始时段读取外部输入状态，该时段 相对较短，抗输入信号串入的干扰极为有利。
✓这种方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会 带来系统响应的滞后。为克服上述问题，可利用立即输入 输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术。
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扫描工作方式对程序执行的影响
I0.0代表外部的按纽，当按纽动作后，左面的程序只需要 一个扫描周期就可完成对M0.4的刷新，而右面的程序要经 过四个扫描周期才能完成对M0.4的刷新。
输出过程 输出映像区的每一位对应一个数字量输出点，在扫描周期的末尾，CPU将输出 映像Q 映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载
位存储区M 用来保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息
定时器T
定时器相当于继电器系统中的时间继电器，用定时器地址(T和定时器号，如 T5)来存取当前值和定时器状态位，带位操作数的指令存取定时器状态位，带 字操作的指令存取当前值
PLC 编程基础
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3.1 PLC的基本结构
从结构形式上PLC可分为整体式和模块式两大类。不论 哪种类型的PLC，其基本结构都是相同的。
电源
输出接口
存
CPU
储
器
外围接口
输入接口
编程设备
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源自文库
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1. CPU 2. 存储器 3. 输入输出电路 4. 编程装置 5. 电源 6. 外围接口
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3.2 PLC工作原理
计数器C 用计数器地址(C和计数器号，如C20)来存取当前值和计数器状态位，带位操 作数的指令存取计数器状态位，带字操作的指令存取当前值
局部数据L 可以作为暂时存储器或给子程序传递参数，局部变量只在本单元有效
数据块DB 在程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其它数据
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CPU中的寄存器
工作存储器RAM 用户程序，如逻辑块、数据块
过程映像I/Ｏ表
系统存储器RAM
位存储器、定时器、计数器 局域数据堆栈、块堆栈
中断堆栈、中断缓冲区
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系统存储区的地址区
地址区
说明
输入过程 映像I
输入映像区每一位对应一个数字量输入点，在每个扫描周期的开始，CPU对输 入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。CPU在接下来的本周期各 阶段不再改变输入过程映像寄存器中的值，直到下一个扫描周期的输入处理阶 段进行更新
✓上面的逻辑运算其运算结果会对下面的逻辑运算起作用； 相反，下面的逻辑运算其运算结果只能到下一个扫描周期 才能对上面的逻辑运算起作用。
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输出刷新阶段
✓当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此 期间，CPU按照存在I/O映象区的运算结果，刷新所有对 应的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时， 才是PLC的真正输出。
✓输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在 这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区 中的相应单元的状态和数据也不会改变。
✓因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大 于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被 读入。
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用户程序执行阶段
✓PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描 每一条梯形图时，并按先左后右、先上后下的顺序进行逻 辑运算，逻辑运算的结果存于映象区。
在扫描周期极为短的情况下（100ms），无时序配合要求， 感觉不到这两段程序执行的的差异。
在有时序配合的情况下，这种差异要引起注意。
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3.3 存储器及其寻址
S7 CPU的存储区包括三个基本区域，即装载存储器， 工作存储器RAM和系统存储器RAM。
装载存储器
动态装载存储器RAM 可保持装载存储器EEPROM
（1）累加器（ACCUx）
32位累加器是用于处理字节、字或双字的寄存器。S7-
300有两个累加器ACCU1和ACCU2，S7-400有4个累加器
ACCU1～ACCU4。
（2）地址寄存器
2个地址寄存器作为指针用于寄存器间接寻址。
（3）数据块寄存器
DB和DI寄存器分别用来保存打开的共享数据块和背景
数据块的编号。
PLC采用循环执行用户程序的方式，称为循环扫描 工作方式。
一个循环扫描过程周期可分为输入采样、程序执 行、输出刷新三个阶段。
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启动组织块 上电后执行一次
循环监视时间开始
一 个
读取输入信号状态， 并存储在输入映像区
循
环
执行OB1程序
扫
包括中断程序
描
周
期
将输出映像区状态写
到实际输出设备
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循环程序执行
启动块 (OB 100) 上电后执行一次
循环监视时间的开始
输入 模块
从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)
CPU 循环
执行OB1中的程序 (循环执行)
事件 (日期时间中断、硬件中断等) 调用其他 OB，FB，FC
块OB 1
把过程映象输出表(PIQ) 写到输出模块
A I 0.1 A I 0.2 = Q8.0
0.0 --- 65,535.7 0 --- 65,535 0 --- 65,534 0 --- 65,532
存储器标志 I/Q 外部输入/输出
存储器位 存储器字节 存储器字 存储器双字 I/Q 字节, 外设 I/Q 字, 外设
M MB MW MD PIB / PQB PIW/PQW
0.0 --- 255.7 0 --- 255 0 --- 254 0 --- 252 0 --- 65,535 0 --- 65,534
（4）诊断缓冲区
（5）状态字寄存器
状态字是一个16位的寄存器，用于存储CPU执行指令的
状态
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STEP 7 的可能寻址范围
设计的地址区
过程映象 I/Q
访问区域
输入 /输出位 输入 /输出字节 输入 /输出字 输入 /输出双字
缩写
I/Q I / QB IW / QW ID / QD
加在一起的最大区域
输出 模块
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过程映象
PII
字节 0
字节 1
字节 2
1
:
:
:
CPU 存储器区
用户程序
: : A I 2.0 = Q 4.3 : : : :
PIQ
字节 0
字节 1
字节 2
:
:
1
:
CPU 存储器区
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一个扫描周期中与用户有关的三阶段
输入采样阶段
✓依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象 区中的相应单元内。