第七章S7-200系列可編程序控制器

第一節(jié)

S7－200系列PLC的構成

第二節(jié)

S7-200系列PLC內(nèi)部元器件

第三節(jié)

S7－200系列PLC的基本指令

第四節(jié)

S7－200系列PLC功能指令

第七章S7-200系列可編程序控制器

2/3/2023第一節(jié)S7－200系列PLC的構成一、CPU224型PLC的結構小型PLC系統(tǒng)由（主機箱）、I/O擴展單元、文本、圖形顯示器、編程器等組成。圖7-1S7-200CPU結構CPU224主機與擴展機的結構外形2/3/2023CPU224外部電路原理圖7-2CPU224交流/直流/繼電器連接端子圖2/3/20231．基本單元I/OI0.0~I0.7、I1.0~I1.514個輸入點

Q0.0~Q0.7、Q1.0~Q1.110個輸出點采用了雙向光電耦合器，24V直流極性可任意選擇1M為I0.X輸入端子的公共端，2M為I1.X輸入端子的公共端在晶體管輸出電路中采用了MOSFET功率驅動器件，并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個獨立公共端，共有1L、2L兩個公共端，可接入不同的負載電源。2/3/20232．基本單元I/O及擴展主機的輸出點數(shù)為10點主機的輸入點數(shù)為14點可擴展的模塊數(shù)目為73．高速反應性6個高速計數(shù)脈沖輸入端：I0.0~I0.5,最快的相應速度為30kHz2個高速脈沖輸出端:Q0.0~Q0.1,輸出脈沖頻率可達20kHz2/3/20234.存儲系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種存儲器組成5.存儲卡存儲卡可選擇安裝擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡、電池和時鐘卡等模塊。2/3/2023二、CPU22X主要技術指標型號CPU221CPU222CPU223CPU224外型尺寸/mm90×80×6290×80×62120.5×80×62190×80×62程序/字2048204840964096用戶數(shù)據(jù)1024102425602560用戶存儲器類型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM數(shù)據(jù)后備(超級電容)典型值h5050190190存儲器2/3/2023本機I/O點數(shù)6入/8出6入/8出14入/10出24入/16出擴展模塊數(shù)量無2個7個7個數(shù)字量I/O映像區(qū)大小/bit無256256256模擬量I/O映像區(qū)大小/bit5050190190輸入輸出型號CPU221CPU222CPU223CPU2242/3/2023指令型號CPU221CPU222CPU223CPU22433MHz下布爾指令執(zhí)行速度0.37μs/指令0.37μs/指令0.37μs/指令0.37μs/指令FOR/NEXT循環(huán)有有有有增數(shù)運算有有有有實數(shù)運算有有有有2/3/2023主要內(nèi)部繼電器型號CPU221CPU222CPU223CPU224I/O映像寄存器/bit128I和128Q128I和128Q128I和128Q128I和128Q內(nèi)部通用繼電器/bit256256256256計數(shù)器/定時器256/256256/256256/256256/256字入/字出無16/1632/3232/32順序控制繼電器/bit2562562562562/3/2023附加功能型號CPU221CPU222CPU223CPU224內(nèi)部高速計數(shù)器/個4(30kHz)4(30kHz)6(30kHz)6(30kHz)模擬量調(diào)節(jié)電位器/個1122脈沖輸出/個2(20kHz)2(20kHz)2(20kHz)2(20kHz)通信中斷/個1發(fā)送器2接收器1發(fā)送器2接收器1發(fā)送器2接收器1發(fā)送器2接收器定時中斷/個2(1~255ms)2(1~255ms)2(1~255ms)2(1~255ms)硬件輸入中斷/個4444實時時鐘有(時鐘卡)有(時鐘卡)有(內(nèi)置)有(內(nèi)置)口令保護有有有有2/3/2023通信型號CPU221CPU222CPU223CPU224通信口數(shù)量(個)1(RS~485)1(RS~485)1(RS~485)1(RS~485)支持協(xié)議0號口1號口PPI.DP/自由口N/APPI.DP/自由口N/APPI.DP/自由口N/APPI.DP/自由口N/APROFIBUS點到點NETR/NETWNETR/NETWNETR/NETWNETR/NETW2/3/2023第二節(jié)S7-200系列PLC內(nèi)部元器件一、數(shù)據(jù)存儲類型及尋址方式

PLC內(nèi)部元器件的功能是相互獨立的，在數(shù)據(jù)存儲區(qū)為每一種元器件分配一個存儲區(qū)域。每一種元器件用一組字母表示器件類型，字母加數(shù)字表示數(shù)據(jù)的存儲地址。I：表示輸入繼電器；Q：表示輸出繼電器；M：表示內(nèi)部標志位寄存器；SM：表示特殊標標志位寄存器；S：表示順序控制寄存器；V：表示變量寄存器；L：表示局部變量寄存器；T：表示定時器；C：表示計數(shù)器；AI：表示模擬量輸入映像寄存器；AQ：表示模擬量輸出映像寄存器；AC：表示累加器；HC：表示高速計數(shù)器等。2/3/20231．直接尋址方式尋址方式：圖7-3數(shù)據(jù)地址格式圖7-4位尋址2/3/2023圖7-5字節(jié)、字、雙字尋址方式2/3/20232．間接尋址方式圖7-6使用指針間接尋址2/3/2023二、S7-200系列PLC數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能1．輸入/輸出映像寄存器（1）輸入映像寄存器I（又稱輸入繼電器）圖7-7輸入映像寄存器的電路示意圖2/3/2023（2）輸出映像寄存器Q（又稱輸出繼電器）圖7-8輸出映像寄存器等效電路示意圖2/3/20232．變量存儲器V3．位存儲器（M）4．特殊標志位（SM）存儲器5．順序控制繼電器（S）6．局部存儲器（L）7．定時器（T）

S7－200有三種定時器，它們的時基增量分別為1ms、10ms和100ms，定時器的當前值寄存器是16位有符號的整數(shù)，用于存儲定時器累計的時基增量值（1～32767）。2/3/20238．計數(shù)器

計數(shù)器主要用來累計輸入脈沖個數(shù)。其結構與定時器相似，其設定值在程序中賦予，CPU提供了3種類型的計數(shù)器，各為加計數(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)（1～32767）。

9．模擬量輸入/輸出映像寄存器（AI/AQ）10．累加器（AC）11．高速計數(shù)器（HC）三、S7－200系列PLC有效編程范圍見附錄E中的表1和表22/3/2023第三節(jié)S7－200系列PLC的基本指令基本指令包括基本邏輯指令，算術、邏輯運算指令，數(shù)據(jù)處理指令，程序控制指令等。一、基本位操作指令1、指令格式梯形圖指令由觸點或線圈符號直接位地址兩部分組成，含有直接位地址的指令又稱位操作指令，基本位操作指令操作數(shù)尋址范圍：I，Q，M，SM，T，C，V，S，L等。2/3/2023基本位操作指令格式LADSTL功能bitbitbitLDBIT、LDNBIT用于網(wǎng)絡段起始的常開/常閉觸點常開/常閉觸點串聯(lián)，邏輯與/與非指令常開/常閉觸點并聯(lián)，邏輯或/或非指令線圈輸出，邏輯置位指令ABIT、ANBITOBIT、ONBIT=BIT2/3/20233）A(And)：

與操作指令，用于常開觸點的串聯(lián)。4）AN(AndNot)：

與操作指令，用于常閉觸點的串聯(lián)。5）O(Or)：

或操作指令，用于常開觸點的并聯(lián)。6）ON(OrNot)：

或操作指令，用于常閉觸點的并聯(lián)。7）=(Out)：

置位指令，線圈輸出。1）LD(Load)：裝載指令，用于常開觸點與左母線連接，每一個以常開觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。2）LDN(LoadNot)：

裝載指令，用于常閉觸點與左母線連接，每一個以常閉觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。2/3/2023位操作指令程序的應用圖7-9位操作指令程序的應用2/3/20232、STL指令對較復雜梯形圖的描述方法在較復雜梯形圖中，觸點的串、并聯(lián)關系不能全部用簡單的與、或、非邏輯關系描述。1）塊“與”操作指令ALD塊“與”操作指令，用于兩個或兩個以上觸點并聯(lián)連接的電路之間的串聯(lián)，稱之為并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接。2/3/2023ALD指令的使用圖7-10ALD指令的使用

并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)時，使用ALD指令。并聯(lián)電路塊的開始用LD,或LDN指令并聯(lián)電路塊結束后，使用ALD指令與前面的電路串聯(lián)。2/3/20232）塊“或”操作指令OLD用于兩個或兩個以上的觸點串聯(lián)連接的電路之間的并聯(lián)，稱之為串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接。OLD指令的使用圖7-11OLD指令的使用2/3/20233）棧操作指令LPS、LRD、LPPLPS：（LogicPush）邏輯堆棧操作指令(無操作元件)。LRD：（LogicRead）邏輯讀棧指令(無操作元件)。LPP：（LogicPop）邏輯彈棧指令(無操作元件)。2/3/2023棧操作指令的應用程序圖7-12棧操作指令應用程序段2/3/2023二、取反和空操作指令1．取反指令（NOT）

取反指令，指將它左邊電路的邏輯運算結果取反，運算結果若為1則變?yōu)?，為0則變?yōu)?，該指令沒有操作數(shù)。2．空操作指令（NOP）

空操作指令，起增加程序容量的作用。操作數(shù)N為執(zhí)行空操作指令的次數(shù)，N=0~255。LADSTL功能NOT取反NOTN空操作指令取反和空操作指令格式NOTNOPN2/3/2023取反指令和空操作指令應用LDNI0.1NOT//條件滿足時NOP30//空操作30次NOTNOPI0.1圖7-13取反指令和空操作指令應用三、置位/復位指令置位/復位指令則是將線圈設計成置位線圈和復位線圈兩大部分，將存儲器的置位、復位功能分離開來。2/3/2023編程時，置位、復位線圈之間間隔的網(wǎng)絡個數(shù)可以任意。置位、復位線圈通常成對使用，也可以單獨使用或與指令盒配合使用。置位/復位指令格式2/3/2023置位/復位指令的應用NETWOR1LDI0.0SQ0.0,1┋NETWOR5LDI0.1RQ0.0,1圖7-14置位/復位指令應用程序段2/3/2023四、邊沿觸發(fā)指令邊沿觸發(fā)是指用邊沿觸發(fā)信號產(chǎn)生一個機器周期的掃描脈沖，通常用作脈沖整形。邊沿觸發(fā)指令分為正跳變觸發(fā)（上升沿）和負跳變觸發(fā)（下降沿）兩大類。正跳變觸發(fā)指輸入脈沖上升沿使觸點閉合（ON）一個掃描周期。負跳變觸發(fā)指輸入脈沖的下降沿使觸點閉合（ON）一個掃描周期。邊沿觸發(fā)指令格式2/3/2023邊沿觸發(fā)程序示例:NETWORK1LDI0.0//裝入常開觸點EU//正跳變=M0.0//輸出NETWORK2LDM0.0//裝入SQ0.0，1//輸出置位NETWORK3LDI0.1//裝入ED//負跳變=M0.1//輸出NETWORK4LDM0.1//裝入RQ0.0，1//輸出復位圖7-15邊沿觸發(fā)示例圖7-16邊沿觸發(fā)時序圖2/3/2023五、定時器

CPU22X系列PLC的256個定時器分屬TON(TOF)和TONR工作方式，以及3種時基標準，TOF與TON共享同一組定時器，不能重復使用。S7-200PLC的定時器為增量型定時器,用于時間控制。

⑴通電延時型（TON）⑵保持型（TONR）⑶斷電延時型（TOF）1ms、10ms、100ms1、工作方式：2、時基標準：2/3/2023工作方式用毫秒(ms)表示的分辨率用秒(s)表示的最大當前值定時器號TONR132.767T0,T6410327.67T1~T4,T65~T681003276.7T5~T31,T65~T68TON/TOF132.767T32,T9610327.67T33~T36,T97~T1001003276.7T37~T63,T101~T255表7－7定時器工作方式及類型2/3/20233、定時器指令格式????INPT

????TONTON通電延時型????INPT

????TONRTONR有記憶通電延時型????INPT

????TOFTOF斷電延時型LADSTL功能注釋2/3/2023（1）通電延時型（TON）當使能端（IN）輸入有效時，定時器開始計時，當前值從0開始遞增，大于或等于設定值（PT）時，定時器輸出狀態(tài)位置為1，（輸出觸點有效），當前值的最大值為32767。使能端無效（斷開）時，定時器復位（當前值清零，輸出狀態(tài)位置為0）。圖7-17通電延時型定時器應用程序2/3/2023（2）保持型（TONR)使能端（IN）輸入有效時（接通），定時器開始計時，當前值遞增，當前值大于或等于設定值（PT）時，輸出狀態(tài)位置為1，使能端輸入無效（斷開）時，當前值保持（記憶），使能端（IN）再次接通有效時，在原記憶值的基礎上遞增計時。有記憶通電延時型（TONR）定時器采用線圈的復位指令（R）進行復位操作，當復位線圈有效時，定時器當前值清零，輸出狀態(tài)位置為0。2/3/2023保持型（有記憶通電延時型定時器）應用程序NETWORK1LDI0.1TORNT65,+500NETWORK2LDI0.2RT65,1NETWORK3LDT65=Q0.1圖7-18保持型定時器應用程序段2/3/2023(3)斷電延時型（TOF）使能端（IN）輸入有效時，定時器輸出狀態(tài)位立即置1，當前值復位（為0）。使能端（IN）斷開時，開始計時，當前值從0遞增，當前值達到預置值時，定時器狀態(tài)位復位置0，并停止計時，當前值保持。2/3/2023斷電延時型定時器應用程序NETWORK1LDI0.0TOFT37,+30NETWORK2LDT37=Q0.0圖7-19斷電延時型定時器應用程序段2/3/2023六、計數(shù)器

S7－200系列PLC有加計數(shù)器（CTU）、加/減計數(shù)器（CTUD）、減計數(shù)器（CTD）等3種計數(shù)指令。1、指令格式LADSTL功能CTUCTDCTUD(CounterUp)增計數(shù)器(CounterDown)減計數(shù)器(CounterUp/Down)增/減計數(shù)器

????

????CURPVCTU

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????CULDPVCTD

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????CUCDPVCTUDR梯形圖指令符號中CU為增1計數(shù)脈沖輸入端；CD為減1計數(shù)脈沖輸入端；R為復位脈沖輸入端；LD為減計數(shù)器的復位脈沖輸入端。編程范圍C0~C255）；PV設定值最大范圍32767；2/3/20232．工作原理（1）加計數(shù)指令（CTU）

加計數(shù)器在CU端輸入脈沖上升沿，計數(shù)器的當前值增1計數(shù)。當前值大于或等于設定值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置1。當前值累加的最大值為32767。復位輸入（R）有效時，計數(shù)器狀態(tài)位復位（置0），當前計數(shù)值零。（2）加/減計數(shù)器（CTUD）加/減計數(shù)器有兩個脈沖輸入端，其中CU端用于加計數(shù)，CD端用于減計數(shù)，執(zhí)行加/減計數(shù)時，CU/CD端的計數(shù)脈沖上升沿加1/減1計數(shù)。當前值大于或等于計數(shù)器設定值（PV）時，計數(shù)器狀態(tài)位置位。復位輸入（R）有效或執(zhí)行復位指令時，計數(shù)器狀態(tài)位復位，當前值清零。2/3/2023加/減計數(shù)器應用程序圖7-20加/減計數(shù)器應用程序段及時序2/3/2023（3）計數(shù)指令（CTD）復位輸入（LD）有效時，計數(shù)器把預置值（PV）裝入當前值存儲器，計數(shù)器狀態(tài)位復位（置0）。CD端每一個輸入脈沖上升沿，減計數(shù)器的當前值從預置值開始遞減計數(shù)，當前值等于0時，計數(shù)器狀態(tài)位置位（置1），停止計數(shù)。2/3/2023減計數(shù)器在計數(shù)脈沖I3.0的上升沿減1計數(shù)，當前值從預置值開始減至0時，定時器輸出狀態(tài)位置1，Q0.0通電（置1），在復位脈沖I1.0的上升沿，定時器狀態(tài)位置0（復位），當前值等于預置值，為下次計數(shù)工作做好準備。圖7-21減計數(shù)器程序及時序減計數(shù)指令應用程序2/3/2023第四節(jié)S7－200系列PLC功能指令一、表功能指令指令描述ATTDATA，TABLE填表FND=TBL，PATRN，INDX查表FND＜＞TBL，PATRN，INDX查表FND＜

TBL，PATRN，INDX查表FND＞TBL，PATRN，INDX查表FIFODATA，TABLE先入先出LIFODATA，TABLE后入先出FILLIN，OUT，N填充2/3/20231．填表指令（ATT）填表指令（AddToTable）向表（TBL）中增加一個字（DATA）表內(nèi)的第一個數(shù)是表的最大長度（TL）,第二個數(shù)是表內(nèi)實際的項數(shù)（EC）。新數(shù)據(jù)被放入表內(nèi)上一次填入的數(shù)的后面。每向表內(nèi)填入一個新的數(shù)據(jù)，EC自動加1。除了TL和EC外，表最多可以裝入100個數(shù)據(jù)。TBL為WORD型，DATA為INT型。2/3/2023填表指令的舉例圖7-22填表指令的舉例執(zhí)行ATT指令之前執(zhí)行ATT指令之后2/3/20232．查表指令

查表指令（TableFind）從指針I(yè)NDX所指的地址開始查表TBL，搜索與數(shù)據(jù)PTN的關系滿足CMD定義的條件的數(shù)據(jù)。命令參數(shù)CMD=1~4，分別代表“=”、“＜＞”、“＜”、和“＞”。如果發(fā)現(xiàn)了一個符合條件的數(shù)據(jù)，則INDX指向該數(shù)據(jù)。要查找下一個符合條件的數(shù)據(jù)，再次啟動查表之前，應先將INDX加1。如果沒有找到，INDX的數(shù)值等于EC。一個表最多有100個填表數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的編號為0~99。

TBL和INDX為WORD型，PTN為INT型，CMD為字節(jié)型。2/3/2023查表指令操作舉例圖7-23查表指令操作舉例LDI2.1FND-VW202,16#3130,AC12/3/20233．先入先出（FIFO）指令先入先出（FirstInFirstOut）指令從表（TBL）中移走最先放進的第一個數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)0），并將它送入DATA指定的地址，表中剩下的各項依次向上移動一個位置。每次執(zhí)行此指令，表中的項數(shù)EC減1。TABLE為INT型，DATA為WORD型。2/3/2023先入先出指令的應用

LIFO執(zhí)行后圖7-24先入先出指令舉例執(zhí)行前2/3/20234．后入先出（LIFO）指令后入先出（LastInFirstOut）指令從表（TBL）中移走最后放進的數(shù)據(jù)，并將它送入DATA指定的位置，剩下的各項依次向上移動一個位置。每次執(zhí)行此指令，表中的項數(shù)EC減1。TABLE為INT型，DATA為WORD型。2/3/2023后入先出指令的應用圖7-25后入先出指令的應用舉例LIFO執(zhí)行前LIFO執(zhí)行后2/3/20235．存儲器填充指令存儲器填充指令FILL（MemoryFill）用輸入值（IN）填充從輸出OUT開始的N個字，字節(jié)型整數(shù)N=1~255。圖7－26中的FILL指令將0填入VW200~VW219，IN和OUT為WORD型。圖7-26填充指令2/3/20236．讀寫實時時鐘指令讀寫實時時鐘指令TODR(TimeofDayRead)從時鐘讀取當前時間和日期，并把它們裝入以T為起始地址的8個字節(jié)緩沖區(qū)，依次存放年、月、日、時、分、秒、0和星期、時間和日期的數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型。圖7-27時鐘指令2/3/2023二、轉換指令轉換指令是對操作數(shù)的類型進行轉換，并輸出到指定的目標地址中去。轉換指令包括數(shù)據(jù)的類型轉換、數(shù)據(jù)的編碼和譯碼指令以及字符串類型轉換指令。6．字節(jié)與整數(shù)的轉換指令2．雙字整數(shù)轉換為實數(shù)3．四舍五入取整指令4．截位取整指令5．整數(shù)與雙整數(shù)的轉換1、BCD碼與整數(shù)之間的轉換2/3/2023轉換指令如圖：圖7-28轉換指令圖7-29轉換指令2/3/20237．譯碼指令8．段譯碼指令SEGENINENOOUTD0D1D2D