PLC應用技術(shù)（S7-200 SMART） 課件 項目1 任務3 S7-200 SMART數(shù)據(jù)類型與程序結(jié)構(gòu)認知

項目1

任務3S7-200SMART數(shù)據(jù)類型與程序結(jié)構(gòu)認知任務描述本任務從S7-200SMART系列PLC的數(shù)據(jù)類型和程序結(jié)構(gòu)入手，分析S7-200SMARTPLC的存儲器、數(shù)據(jù)類型和尋址方式，深入認知西門子S7-200SMART系列PLC實現(xiàn)控制的過程。任務3S7-200SMART數(shù)據(jù)類型與程序結(jié)構(gòu)認知了解S7-200SMART系列PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu)。熟悉S7-200SMART系列PLC的數(shù)據(jù)類型與尋址方式。了解S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)。熟知西門子S7-200SMART系列PLC實現(xiàn)控制的過程。任務目標任務3S7-200SMART數(shù)據(jù)類型與程序結(jié)構(gòu)認知基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言國際電工委員會制定的PLC標準中的第三部分IEC61131-3是PLC的編程語言標準，是世界上第一個、也是至今為止唯一的工業(yè)控制系統(tǒng)的編程語言標準。圖形編程語言文字語言順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表結(jié)構(gòu)文本注：順序功能圖將在項目四中詳細介紹。（1）梯形圖基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言梯形圖由觸點、線圈和方框指令組成。觸點代表邏輯輸入條件，例如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的標志位等。方框用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學運算等指令。（1）梯形圖基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言分析梯形圖中的邏輯關(guān)系：想象左右兩側(cè)垂直“電源線”之間有一個左正右負的直流電源電壓，當I0.0與I0.1的觸點接通，或者Q0.0與I0.1的觸點接通時，有一個假想的“能流”（PowerFlow）流過Q0.0的線圈。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。能流只能從左向右流動。（1）梯形圖基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言梯形圖程序被劃分為若干個程序段，一個程序段只能有一塊不能分開的獨立電路。在程序段中，邏輯運算按從左到右的方向執(zhí)行，與能流的方向一致。沒有跳轉(zhuǎn)時，各程序段按從上到下的順序執(zhí)行，執(zhí)行完所有的程序后，下一個掃描周期返回最上面的程序段1，重新開始執(zhí)行程序。（2）語句表基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言S7系列PLC將指令表稱為語句表。語句表程序由指令組成，PLC的指令是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式。語句表比較適合熟悉PLC和程序設計的經(jīng)驗豐富的程序員使用。（3）功能塊圖基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。它用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導線”連接在一起，信號從左向右流動。（4）結(jié)構(gòu)文本基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言結(jié)構(gòu)文本是為IEC61131-3標準創(chuàng)建的一種高級編程語言。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。（5）編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用基本知識1S7-200SMART系列PLC的編程語言梯形圖中的輸入信號（觸點）與輸出信號（線圈）之間的邏輯關(guān)系一目了然，易于理解。在設計復雜的數(shù)字量控制程序時建議使用梯形圖語言。語句表程序較難閱讀，其中的邏輯關(guān)系很難一眼看出。但語句表程序輸入方便快捷，還可以為每一條語句加上注釋，便于程序的閱讀。在設計通信、數(shù)學運算等高級應用程序時，建議使用語句表。國內(nèi)很少有人使用功能塊圖語言。梯形圖語句表功能塊圖S7-200SMART系列PLC的存儲單元（即編程元件）存儲的數(shù)據(jù)都是二進制數(shù)。（1）字長基本知識2S7-200SMART系列PLC的數(shù)據(jù)類型位1位二進制數(shù)（bit）字節(jié)8位二進制數(shù)（B）字16位二進制數(shù)（w）雙字32位二進制數(shù)（D）（2）數(shù)據(jù)的類型和范圍基本知識2S7-200SMART系列PLC的數(shù)據(jù)類型位型，開關(guān)量（數(shù)字量）當某編程元件為1（1狀態(tài)或處于ON），該編程元件對應的線圈“通電”；當某編程元件為0（0狀態(tài)或處于0OFF），該編程元件對應的線圈“0失電”。布爾型01無符號整數(shù)和有符號整數(shù)（無小數(shù)點）有符號整數(shù)需要占用1個最高位表示數(shù)據(jù)的正負。通常規(guī)定最高位為0表示數(shù)據(jù)為正數(shù)；為1表示數(shù)據(jù)為負數(shù)。整數(shù)型02浮點型數(shù)據(jù)（帶小數(shù)點）采用32位來表示（即字長為雙字），其數(shù)據(jù)范圍很大。實數(shù)型03（2）數(shù)據(jù)的類型和范圍基本知識2S7-200SMART系列PLC的數(shù)據(jù)類型整數(shù)長度無符號整數(shù)的表示范圍有符號整數(shù)的表示范圍十進制表示十六進制表示十進制表示十六進制表示字節(jié)B（8位）0～2550～FF-128～12780～7F字W（16位）0～655350～FFFF-32768～327678000～7FFF雙字D（32位）0～42949672950～FFFFFFFF-2147483648～214748364780000000～7FFFFFFF不同字長的整數(shù)表示的數(shù)值范圍（3）常數(shù)的編程書寫格式基本知識2S7-200SMART系列PLC的數(shù)據(jù)類型常數(shù)的編程書寫格式常數(shù)編程書寫格式舉例十進制十進制值2105十六進制16#十六進制值16#3F67A二進制2#二進制值2#1010000111010011ASCII碼‘ASCII碼文本’‘verygood’浮點數(shù)（實數(shù)）按ANSI/IEEE754—1985標準+1.038267E-36(正數(shù))-1.038267E-36(負數(shù))（1）編址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式存儲器的單位位（bit）=1個二進制位字節(jié)（B）=8個二進制位字（W）=2字節(jié)雙字（D）=2個字編址方式也可以是位、字節(jié)、字、雙字。存儲單元的地址由區(qū)域標識符、字節(jié)地址和位地址組成。（1）編址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式位編址：寄存器標識符+字節(jié)地址+.+位地址，如I0.0、M0.1、Q0.2等。字節(jié)編址：寄存器標識符+字節(jié)長度B+字節(jié)號，如IB1、VB20、QB2等。字編址：寄存器標識符+字長度W+起始字節(jié)號，如VW20表示VB20和VB21這2字節(jié)組成的字。雙字編址：寄存器標識符+雙字長度D+起始字節(jié)號，如VD20表示從VB20到VB23這4字節(jié)組成的雙字。（2）尋址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式對立即數(shù)直接進行讀/寫操作的尋址，立即數(shù)尋址的數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)，可為字節(jié)、字或雙字。立即數(shù)尋址直接尋址間接尋址數(shù)據(jù)大小無符號整數(shù)范圍有符號整數(shù)范圍十進制十六進制十進制十六進制字節(jié)（8位）0～2550～FF-128～+12780～7F字（16位）0～655350～FFFF-32768～+327678000～7FFF雙字（32位）0～42949672950～FFFFFFFF-2147483648～+214748364780000000～7FFFFFFF數(shù)據(jù)的大小范圍（2）尋址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式存儲器以二進制方式存儲所有常數(shù)。指令中可用二進制、十進制、十六進制或ASCII碼形式來表示常數(shù)。立即數(shù)尋址直接尋址間接尋址進制表示形式二進制格式用二進制數(shù)前加2#表示，如2#1001十進制格式直接用十進制數(shù)表示，如20047十六進制格式用十六進制數(shù)前加16#表示，如16#4E4FASCII碼格式用單引號ASCII碼文本表示，如'goodbye'進制具體格式（2）尋址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式在指令中直接使用存儲器或寄存器的地址編號，直接到指定的區(qū)域讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，如I0.0、MB20、VW100等。立即數(shù)尋址直接尋址間接尋址（2）尋址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式使用該種尋址方式時，操作數(shù)不提供直接數(shù)據(jù)位置，而是通過使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。在S7-200系列PLC中允許使用指針對I、Q、M、V、S、T（僅當前值）、C（僅當前值）寄存器進行間接尋址。立即數(shù)尋址直接尋址間接尋址1.創(chuàng)建一個指向該位置的指針，指針為雙字值，用來存放一個存儲器的地址，只能用V、L或AC作為指針。建立指針時，必須用雙字傳送指令（MOVD）將需要間接尋址的存儲器地址送到指針中。例如：MOVD&VB202，AC1，其中“&VB202”表示VB202的地址，而不是VB202的值，指令的含義是將VB202的地址送入累加器AC1中。2.指針建立好了之后，利用指針存取數(shù)據(jù)。用指針存取數(shù)據(jù)時，操作數(shù)前加“*”號，表示該操作數(shù)為一個指針。例如：MOVW*AC1，AC0表示將AC1中的內(nèi)容為起始地址的一個字長的數(shù)據(jù)（即VB202、VB203的內(nèi)容）送到累加器AC0中。（2）尋址方式基本知識3S7-200SMART系列PLC的尋址方式S7-200SMART系列PLC的存儲器尋址范圍立即數(shù)尋址直接尋址間接尋址尋址方式緊湊型CPUCPUSR20CPUST20CPUSR30CPUST30CPUSR40CPUST40CPUSR60CPUST60位訪問（字節(jié)、位）I0.0~31.7Q0.0~31.7M0.0~31.7SM0.0~1535.7S0.0~31.7T0~255C0~255L0.0~63.7V0.0~8191.7V0.0~12287.7V0.0~16383.7V0.0~20479.7字節(jié)訪問IB0~31VB0~8191VB0~12287VB0~16383VB0~20479字訪問IW0~30QW0~30MW0~30SMW0~1534SW0~30T0~255C0~255LW0~62AC0~3VW0~8190VW0~12286VW0~16382VW0~20478-AIW0~110AQW0~110雙字訪問ID0~28QD0~28MD0~28SMD0~1532SD0~28LD0~60AC0~3HC0~3VD0~8188VD0~12284VD0~16380VD0~20476基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)用于存放用戶程序，它由機器自動按順序存儲程序，用戶不必為哪條程序存放在哪個存儲器地址而費心；用于存放輸入/輸出狀態(tài)及各種各樣的中間運行結(jié)果，是用戶實現(xiàn)各種控制任務所必須了如指掌的內(nèi)部資源。基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)按存儲器存儲數(shù)據(jù)的長短可劃分為：輸入映像寄存器I輸出映像寄存器Q變量存儲器V位存儲器M特殊存儲器SM局部存儲器L順序控制繼電器S字節(jié)存儲器（8位）定時器T計數(shù)器C模擬量輸入寄存器AI模擬量輸出寄存器AQ字存儲器（16位）累加器AC高速計數(shù)器HC雙字存儲器（32位）7個4個2個基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（1）輸入映像寄存器I（輸入繼電器）存放CPU在輸入掃描階段采樣輸入接線端子的結(jié)果，由輸入接線端子接入的控制信號驅(qū)動，輸入接線端子可以接常開觸點或常閉觸點，也可以是多個觸點的串并聯(lián)。當控制信號接通時，輸入繼電器得電，即對應的輸入映像寄存器的位為“1”態(tài)；01當控制信號斷開時，輸入繼電器失電，即對應的輸入映像寄存器的位為“0”態(tài)。02基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（2）輸出映像寄存器Q（輸出繼電器）存放CPU執(zhí)行程序的結(jié)果，并在輸出掃描階段將其復制到輸出接線端子上。工程實踐中，常把輸出映像寄存器Q稱為輸出繼電器，它通過PLC的輸出接線端子控制執(zhí)行電器完成規(guī)定的控制任務。基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（3）變量存儲器V變量存儲器V是全局存儲器，可以被所有的POU訪問。用于存放用戶程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，也可以用來保存與工序或任務有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。變量存儲器地址編號范圍根據(jù)CPU型號不同而不同?；局R4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（4）位存儲器M（中間繼電器）位存儲器（M0.0～M31.7）又稱為標志存儲器，作為控制繼電器用于存儲中間操作狀態(tài)或其他控制信息，其作用相當于繼電接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。S7-200SMART的M存儲器只有32個字節(jié)，如果不夠用，可以用V存儲器來代替M存儲器?；局R4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（5）特殊存儲器SM用于CPU與用戶之間交換信息，其特殊存儲器位提供大量的狀態(tài)和控制功能。其地址編號范圍隨CPU的不同而不同?；局R4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（6）局部存儲器LL存儲器作為暫時存儲器，或者用來作子程序的輸入、輸出參數(shù)，僅在它被創(chuàng)建的POU中有效，各POU不能訪問別的POU的局部存儲器。各POU都有自己的64KB的局部（Local）存儲器。使用梯形圖和功能塊圖時，將保留局部存儲器的最后4B。基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（7）順序控制繼電器S順序控制繼電器又稱狀態(tài)元件，與順序控制繼電器指令配合使用，用于組織設備的順序操作?；局R4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（8）定時器T相當于繼電接觸器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，用于延時控制。用定時器地址（例如T5）來訪問定時器的當前值和定時器位，帶位操作數(shù)的指令用來訪問定時器位，帶字操作數(shù)的指令用來訪問當前值。定時器類型定時精度/ms最大當前值/s定時器編號TONR（有記憶）132.767T0，T6410327.67T1～T4，T65～T681003276.7T5～T31，T69～T95TON，TOF（無記憶）132.767T32，T9610327.67T33～T36，T97～T1001003276.7T37～T63，T101～T255基本知識4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（8）計數(shù)器C用來累計輸入端接收到的脈沖個數(shù)，S7-200SMART系列PLC有3種計數(shù)器：加計數(shù)器、減計數(shù)器和加減計數(shù)器。計數(shù)器的當前值為16位有符號整數(shù)，用來存放累計的脈沖數(shù)。用計數(shù)器地址（例如C20）來訪問計數(shù)器的當前值和計數(shù)器位。帶位操作數(shù)的指令用來訪問計數(shù)器位，帶字操作數(shù)的指令用來訪問當前值?；局R4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（9）模擬量輸入寄存器AIAI模塊將現(xiàn)實世界連續(xù)變化的模擬量（例如溫度、電流、電壓等）按比例轉(zhuǎn)換為一個字長（16位）的數(shù)字量，用區(qū)域標識符AI、表示數(shù)據(jù)長度的W（字）和起始字節(jié)的地址來表示模擬量輸入的地址，例如AIW16。因為模擬量輸入的長度為一個字，應從偶數(shù)字節(jié)地址開始存放，模擬量輸入值為只讀數(shù)據(jù)?；局R4S7-200SMART系列PLCCPU的存儲區(qū)（10）模擬量輸出寄存器AQAQ模塊將長度為一個字的數(shù)字轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實世界的模擬量，用區(qū)域標識符AQ、表示數(shù)據(jù)長度的W（字）和起始字節(jié)的地址來表示存儲模擬量輸出的地址，例如AQW32。因為模擬量輸出的長度為一個字，應從偶數(shù)字節(jié)地址開始存放，模擬量輸出值是只寫數(shù)據(jù)，用戶不能讀取模