1、说 明 与编程软件有关的教学内容请在教学时以软件演示为主，可参考视频教程中的讲法。在教案中仅给出提示。课件中的图都是书中的，作者和出版社对这些图拥有版权，请不要用到正式出版物中。希望能得到各位老师使用教材的情况，例如学时数、讲课的内容和实验内容。衷心希望老师们对教材和课件提出宝贵的意见。作者E-mail：。廖常初2014年9月22日注：原课件分章节，此处进行了合并S7-200 SMART PLC基础教程重庆大学 廖常初主编 1CPU模块 CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。2I/O模块 I/O模块是输入（Input）模块和输出（Output）模块的简称。输入模块用来采集输入信号，输出模块用
2、来控制外部的负载和执行器。I/O模块还有电平转换与隔离的作用。3编程软件 STEP 7-Micro/WIN SMART用来生成和编辑用户程序，和监控PLC的运行。4电源 S7-200 SMART使用AC 220V电源或DC 24V电源。还可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V电源。1.1.2S7-200 SMART的特点的特点 1.S7-200 SMART的亮点 1）品种丰富，配置灵活，10种CPU模块，CPU模块最多60个I/O点，标准型CPU最多可以配置6个扩展模块，经济型CPU价格便宜。2）有4种可安装在CPU内的信号板，使配置更为灵活。3）CPU模块集成了以太网接口和RS-4
3、85接口，可扩展一块通信信号板。4）场效应管输出的CPU集成了100kHz的2路或3路高速脉冲输出，集成了S7-200的位置控制模块的功能。5）使用Micro SD（手机存储卡）可以实现程序的更新和PLC固件升级。6）编程软件界面友好，编程高效，融入了更多的人性化设计。7）S7-200 SMART、SMART LINE触摸屏、V20变频器和V80/V60伺服系统完美整合，无缝集成。2先进的程序结构 3灵活方便的存储器结构，大多数存储区可以按位、字节、字和双字读写。4简化复杂编程任务的向导功能 5强大的通信功能 6支持文本显示器和三种系列的触摸屏。7强大的运动控制功能1.2 S7-200 SMA
4、RT的硬件的硬件1.2.1CPU模块模块 1CPU模块的技术规范 标准型CPU SR20/SR30/SR40/SR60、CPU ST20/ST30/ST40/ST60，可扩展6个扩展模块，SR和ST分别是继电器输出和晶体管输出。经济型的CPU CR40/CR60价格便宜，不能扩展。定时器/计数器各256点。4点输入中断，2个定时中断。CPU SR60/ST60的用户存储器30KB，用户数据区20KB，最大数字量I/O 252点。标准型CPU最大模拟量I/O 36点，4点200kHz的高速计数器，晶体管输出的CPU有2点或3点100kHz高速输出。2CPU模块中的存储器 PLC的程序分为操作系统
5、和用户程序。RAM（随机存取存储器）的工作速度高、价格便宜、改写方便。断电后储存的信息丢失。ROM（只读存储器）只能读出，不能写入。断电后储存的信息不会丢失。EEPROM（可以电擦除可编程的只读存储器）的数据可以读出和改写，断电后信息不会丢失。写入数据的时间比RAM长，改写的次数有限制。用EEPROM来存储用户程序和需要长期保存的重要数据。1.2.2 数字量扩展模块与信号板数字量扩展模块与信号板 1数字量输入电路 有8点输入、8点输出模块，16点、32点输入/输出模块。输出模块有DC 24V和继电器两种。1M是同一组输入点各内部输入电路的公共点。输入电流为数毫安。外接触点接通时，发光二极管亮，
6、光敏三极管饱和导通；反之发光二极管熄灭，光敏三极管截止，信号经内部电路传送给CPU模块。电流从输入端流入为漏型输入，反之为源型输入。图1-4 输入电路 2数字量输出电路继电器输出电路可以驱动直流负载和交流负载，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，动作速度慢，动作次数有限。场效应管输出电路只能驱动直流负载。反应速度快、寿命长，过载能力稍差。3.信号板SB AQ01：1点模拟量输出信号板。SB DT04：2点数字量直流输入/2点数字量场效应管输出。SB CM01：RS485/RS232信号板。SB BA01：电池信号板，使用CR1025 纽扣电池，保持时间大约一年。1.2.3 模拟量扩展模块模拟量扩
7、展模块 1PLC对模拟量的处理 模拟量输入模块将模拟量转换为多位数字量。模拟量输出模块将PLC中的多位数字量转换为模拟量电压或电流。有4AI、2AO、4AI/2AO、2路热电阻、4路热电偶模块。2模拟量输入模块 EM AE04有4种量程（020mA、10V、5V和2.5V）。电压模式的分辨率为11位+符号位，电流模式的分辨率为11位。单极性满量程输入范围对应的数字量输出为027648。双极性满量程输入范围对应的数字量输出为27648+27648。3将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量 【例1-1】压力变送器（010MPa）的输出信号为DC 420mA，模拟量输入模块将020mA转换为02
8、7648的数字量，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。解：420mA的模拟量对应于数字量553027648，压力的计算公式为 4模拟量输出模块 EM AQ02有10V和020mA两种量程，对应的数字量分别为27648+27648和027648。满量程时电压输出和电流输出的分辨率分别为10位+符号位和10位。5热电阻扩展模块与热电偶扩展模块 温度测量的分辨率为0.1C/0.1F，电阻测量的分辨率为15位+符号位。1.2.4 I/O的地址分配与外部接线的地址分配与外部接线 用系统块组态硬件时，编程软件自动地分配各模块和信号板的地址。硬件组态演示1.3 PLC的工作原理的工作原理1.
9、3.1 用触点和线圈实现逻辑运算用触点和线圈实现逻辑运算 用逻辑代数中的1和0来表示数字量控制系统中变量的两种相反的工作状态。线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开为1状态，反之为0状态。在波形图中，用高、低电平分别表示1、0状态。图1-7 基本逻辑电路 图1-8 异步电动机主电路、控制电路与波形图 按下起动按钮SB1，电流经SB1和SB2的触点流过KM的线圈。KM的主触点闭合，电动机开始运行。KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮，SB1的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2的常闭触点流过KM的线圈。KM常开触点的功能称为“自锁”或“自保持”。图1-9中的继电器电路称为起动-保持-
10、停止电路，简称为起保停电路。逻辑代数式为 逻辑代数式 中的加号表示逻辑“或”，乘号（或*号）表示逻辑“与”，上划线表示逻辑“非”。逻辑运算的规则为先“与”后“或”，括号优先。1.3.2 PLC的工作原理的工作原理 初始化后PLC反复不停地分5个阶段处理各种任务。每次循环的时间称为扫描周期。1.读取输入 外部输入电路接通时,对应的过程映像输入寄存器为ON(1状态),梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。反之过程映像输入寄存器为OFF(0状态）。2.执行用户程序 如果没有跳转指令，CPU逐条顺序地执行用户程序。执行程序时，对输入/输出的读写通常是通过过程映像输入/输出寄存器，而不是实际的I/O
11、点。3.通信处理 4.CPU自诊断测试图1-9 扫描过程示意图 5.改写输出 梯形图中某一输出位的线圈“通电”，对应的过程映像输出寄存器中的二进制数为1，对应的硬件继电器的常开触点闭合，外部负载通电。反之外部负载断电。可用中断程序和立即I/O指令提高PLC的响应速度。8PLC的工作过程举例 在读取输入阶段，SB1和SB2的常开触点的接通/断开状态被读入相应的过程映像输入寄存器。图1-11 PLC外部接线图与梯形图 LDI0.1OQ0.0ANI0.2=Q0.0 2.0IQ0.0)(I0.1 Q0.0 执行第一条指令时，从过程映像输入寄存器I0.1中取出二进制数，存入堆栈的栈顶。执行第二条指令时，
12、从过程映像输出寄存器Q0.0中取出二进制数，与栈顶中的二进制数相“或”，运算结果存入栈顶。执行第三条指令时，因为是常闭触点，取出过程映像输入寄存器I0.2中的二进制数后，将它取反，与前面的运算结果相“与”后，存入栈顶。执行第四条指令时，将栈顶中的二进制数传送到Q0.0的过程映像输出寄存器。在修改输出阶段，CPU将各过程映像输出寄存器中的二进制数传送给输出模块并锁存起来，如果Q0.0中存放的是二进制数1，外接的KM线圈将通电，反之将断电。填空题1)PLC主要由 、和 组成。2)继电器的线圈“断电”时，其常开触点 ，常闭触点 。3)外部输入电路断开时，对应的输入过程映像寄存器为 状态，梯形图中对应
13、的常开触点 ，常闭触点_。4)若梯形图中输出Q的线圈“通电”，对应的输出过程映像寄存器为 状态，在修改输出阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈 ，其常开触点 ，外部负载 。第第2章章 STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件使用指南编程软件使用指南 2.1 2.1 编程软件概述编程软件概述2.1.1 编程软件的界面编程软件的界面 1安装编程软件 操作系统可以是Windows XP SP3、32位和64位的Windows 7。双击setup.exe，开始安装，使用默认的安装语言简体中文。可以选择软件安装的目标文件夹。2项目的基本组件 1）程序块包括主程序（OB1）、子程序
14、和中断程序，统称为POU（程序组织单元）。2）数据块用于给V存储器赋初值。3）系统块用于硬件组态和设置参数。4）符号表用符号来代替存储器的地址，使程序更容易理解。5）状态图表用来监视、修改和强制程序执行时指定的变量的状态。3快速访问工具栏，可自定义工具栏上的命令按钮。4菜单 带状式菜单功能区的最小化、打开和关闭。5项目树与导航栏 项目树文件夹的打开和关闭，右键功能的使用，单击打开导航栏上的对象。项目树宽度的调节。6 状态栏 插入（INS）、覆盖（OVR）模式的切换，梯形图缩放工具的使用。2.1.2 窗口操作与帮助功能窗口操作与帮助功能 1打开和关闭窗口 2窗口的浮动与停靠，定位器的作用 3窗口
15、的合并 4窗口高度的调整 5窗口的隐藏与停靠 6帮助功能的使用 （1）在线帮助：单击选中的对象后按F1键。（2）用帮助菜单获得帮助 单击“帮助”菜单功能区的“帮助”按钮，打开在线帮助窗口。用目录浏览器寻找帮助主题。双击索引中的某一关键词，可以获得有关的帮助。在“搜索”选项卡输入要查找的名词，单击“列出主题”按钮，将列出所有查找到的主题。计算机联网时单击“帮助”菜单功能区的“支持”按钮，打开西门子的全球技术支持网站。2.2 程序的编写与下载程序的编写与下载2.2.1 创建项目创建项目 1创建项目或打开已有的项目，可打开S7-200的项目。2硬件组态 用系统块生成一个与实际的硬件系统相同的系统，设
16、置各模块和信号板的参数。硬件组态给出了PLC输入/输出点的地址，为设计用户程序打下了基础。组态演示。3保存文件 4控制要求2.2.2 生成用户程序生成用户程序 1编写用户程序 2对程序段的操作 梯形图中的一个程序段只能有一块不能分开的独立电路。语句表允许将若干个独立电路对应的语句放在一个网络中，这样的程序段不能转换为梯形图。选中单个、多个程序段或单个元件，可删除、复制、剪切、粘贴选中的对象。3单击工具栏上的按钮，打开和关闭POU注释和程序段注释。4单击工具栏上的“编译”按钮，编译程序。输出窗口显示出错误和警告信息。下载之前自动地对程序进行编译。5设置程序编辑器的参数 单击“工具”菜单功能区的“
17、选项”按钮，打开“选项”对话框，选中“LAD”，可设置网格的宽度和字符属性等。选中“LAD”下面的“状态”，可以设置梯形图程序状态监控时的参数。选中“常规”，可设置指令助记符等。选中“项目”，可设置默认的文件保存位置。2.2.3 以太网组态以太网组态 1以太网用于S7-200 SMART与编程计算机、人机界面和其它S7 PLC的通信。2MAC地址是以太网端口设备的物理地址，6个字节用短划线分隔，例如00-05-BA-CE-07-0C。3IP地址由4个字节组成，用小数点分隔。4子网掩码由4个字节组成，高位是连续的1，低位是连续的0，子网掩码将IP地址划分为子网地址和子网内的节点地址。S7-200
18、 SMART CPU出厂时默认的IP地址为192.168.2.1，子网掩码为255.255.255.0。5网关是局域网之间的链路器。6用系统块设置CPU的IP地址 如果选中多选框“IP地址数据固定为”，不能用“通信”对话框和用户程序中更改IP信息。“背景时间”一般采用默认值。同一子网中各设备的IP地址中的子网地址和子网掩码应完全相同，各设备的子网内的地址不能重叠。7用通信对话框设置CPU的IP地址 用“网络接口卡”列表设置使用的以太网网卡，单击“查找CPU”按钮，显示出网络上所有可访问的设备的IP地址。“闪烁指示灯”按钮用来确认谁是选中的CPU。8在用户程序中可用指令SIP_ADDR设置CPU
19、的IP信息。9设置计算机网卡的IP地址 Windows XP操作系统：双击控制面板中的“网络连接”，右键单击所用网卡的连接图标，执行“属性”命令。选中列表中的“Internet协议（TCP/IP）”，单击“属性”按钮，设置计算机的IP地址和子网掩码。Windows 7操作系统：单击控制面板的“查看网络状态和任务”，再单击“本地连接”，单击“属性”按钮，选中列表框中的“Internet协议版本4”，单击“属性”按钮，设置计算机的IP地址和子网掩码。2.2.4 下载与调试用户程序下载与调试用户程序 1以太网电缆的安装与通信设置 两台设备可以直接连接，多台设备需要使用交换机或路由器。2下载程序 单击
20、工具栏上的“下载”按钮，如果弹出“通信”对话框并且找到的CPU的IP地址正确无误，单击“确定”按钮，出现下载对话框。用户可以用多选框选择要下载的块，单击“下载”按钮，开始下载。只选中“选项”区的“成功后关闭对话框”3读取PLC信息 单击“PLC”菜单功能区的“PLC”按钮，显示PLC的状态和实际的模块配置。可查看时间日志和扫描速度。4上传项目组件 新建一个空的项目，单击工具栏上的“上传”按钮。5更改CPU的工作模式 编程软件与PLC之间建立起通信连接后，单击工具栏上的运行按钮和停止按钮。6运行和调试程序 在RUN模式用外接的小开关模拟按钮信号和过载信号。2.3 符号表与符号地址的使用符号表与符
21、号地址的使用 1打开符号表 在符号表中定义的符号属于全局变量，可以在所有的POU中使用它们。单击导航栏或双击项目树的符号表图标，打开符号表。2专用的符号表 可用右键菜单命令删除或打开I/O符号表或系统符号表。不能直接改写POU符号表的内容。3生成符号 左边两列是地址重叠和未使用的符号列，绿色波浪下划线表示未定义的符号。红色的文本表示有语法错误，红色波浪下划线表示用法无效。4用右键菜单命令生成用户符号表 5表格的通用操作 调节列的宽度，用右键菜单命令插入新的行，用键在表格的底部增添一个新的行，按TAB键光标将移至右边下一个单元格。单击最左边的行号，选中整个行。单击某个单元格，按住Shift键，单
22、击对角线的单元格，同时选中矩形范围内所有的单元格。删除、复制和粘贴选中的对象。6用右键菜单命令在程序编辑器和状态图表中定义、编辑和选择符号。7单击“符号”列和“地址”列的列标题，对符号表排序。8切换地址的显示方式 单击“视图”菜单功能区的“符号”区域中的按钮、单击工具栏上的“切换寻址”左边和右边的按钮、使用Ctrl+Y键，在三种符号显示方式之间切换。9单击工具栏上的“符号信息表”按钮，打开或关闭符号信息表。2.4 用编程软件监控与调试程序用编程软件监控与调试程序 2.4.1 用程序状态监控与调试程序用程序状态监控与调试程序 1梯形图的程序状态监控 将程序下载到PLC后，单击工具栏上的按钮，启用
23、程序状态监控。时间戳不匹配的处理。梯形图中蓝色表示带电和触点、线圈接通。红色方框表示指令执行出错。灰色表示无能流、指令被跳过、未调用、或处于STOP模式。用外接的小开关模拟按钮信号，观察程序状态的变化。执行右键快捷菜单中的“强制”、“写入”等命令。图2-22中的T38和它的常闭触点产生周期为2s的锯齿波。MB10每2s加1。用“暂停状态开/关”按钮启动和关闭T38当前值的采集。2语句表程序状态监控 切换到语句表编辑器后单击“程序状态”按钮，出现“时间戳不匹配”对话框。操作数3的右边是逻辑堆栈中的值。最右边的列是方框指令的使能输出位（ENO）的状态。用外接的小开关模拟按钮信号，观察程序状态的变化
24、。单击“工具”菜单功能区的“选项”按钮，选中“选项”对话框左边窗口“STL”下面的“状态”，可以设置监控语句表程序状态的内容。2.4.2 用状态图表监控与调试程序用状态图表监控与调试程序 1打开和编辑状态图表 在程序运行时，用状态图表来读、写、强制和监控PLC中感兴趣的变量。双击指令树的“状态图表”文件夹中的“图表1”，或单击导航栏上的按钮，打开状态图表。2生成要监控的地址 在状态图表的“地址”列键入要监控的变量的地址，用“格式”列更改显示格式。格式BOOL监控的是T、C的位，格式“有符号”监控的是T、C的当前值。可将符号表中的符号或地址复制到状态图表的“地址”列。3用右键菜单中的命令或状态图
25、表工具栏上的按钮创建新的状态图表。4单击工具栏上的“图表状态”按钮，起动和关闭状态图表的监控功能。5STOP模式或未启动监控功能时，用工具栏上的按钮单次读取状态信息。7趋势视图 趋势视图用随时间变化的曲线跟踪PLC的状态数据。启动状态图表监控功能后，单击工具栏上的趋势视图按钮，切换表格视图与趋势视图。可用右键菜单中的命令，修改趋势视图的时间基准。用工具栏上的“暂停趋势图”按钮，“冻结”和“解冻”趋势视图。2.4.3 写入与强制数值写入与强制数值 1写入数据 单击工具栏上的“写入”按钮，将状态图表的“新值”列所有的值传送到PLC，并在“当前值”列显示出来。在程序状态监控时，用右键菜单中的命令改写
26、某个操作数的值。在RUN模式时修改的数值可能很快被程序改写为新的数值，不能用写入功能改写物理输入点（地址I或AI）的状态。2强制的基本概念 可以强制所有的I/O点，还可以同时强制最多16个V、M、AI或AQ地址。强制的数据用EEPROM永久性地存储。可以通过对输入点的强制来调试程序。3强制的操作方法 将要强制的值16#1234键入VW0的“新值”列，单击工具栏上的“强制”按钮，VW0被显式强制、VB0和V1.3被隐式强制，VW1被部分隐式强制。取消对单个操作数的强制：选择一个被显式强制的操作数，单击工具栏上的“取消强制”按钮。单击工具栏上的按钮取消全部强制。关闭状态图表监控时，单击工具栏上的按
27、钮，读取全部强制。4STOP模式下强制 应先按下“调试”菜单功能区的“STOP下强制”按钮。2.4.4 调试用户程序的其他方法调试用户程序的其他方法 1使用书签 单击工具栏上的按钮，生成和删除书签。可以用工具栏上的按钮使光标移动到下一个或上一个标有书签的程序段。2单次扫描 在STOP模式单击“调试”菜单功能区的“执行单次”按钮，执行一次扫描后，自动回到STOP模式，可以观察首次扫描后的状态。3多次扫描 在STOP模式单击“调试”菜单功能区的“执行多次”按钮，指定扫描的次数，执行完后自动返回STOP模式。4交叉引用表 用于检查程序中参数当前的赋值情况，防止重复赋值。编译程序成功后才能查看交叉引用
28、表。2.5 使用系统块设置使用系统块设置PLC的参数的参数2.5.1 组态组态PLC的参数的参数 1系统块概述 系统块用于CPU、信号板和扩展模块的组态，下载后生效。2设置PLC断电后的数据保存方式 选中系统块中的CPU模块，选中“保持范围”，设置V、M、C和TONR（有记忆接通延时定时器）的地址偏移量（起始地址）和元素数目。上电时定时器位和计数器位被清除。断电时CPU将设置的保持性存储器的值保存到永久存储器。3组态系统安全 单击左边窗口的“安全”，默认的是完全权限，没有密码。最低权限禁止读写。设置了“不允许上传”，有密码也不能上载程序。密码由字母、数字和符号的组成，区分大小写。系统块下载后，
29、密码才起作用。选中“限制”多选框，禁止通过通信改写I、Q、AQ、M存储区和用“偏移量”和“字节数”设置的V存储区。选中“允许”多选框，通过串行端口，无需密码，可以更改CPU的工作模式和读写实时时钟。4设置启动方式 只能用编程软件工具栏上的按钮来切换RUN/STOP模式。启动模式LAST用于程序开发或调试，正式投运后应选RUN模式。5清除PLC的存储区 CPU在STOP模式时，单击“PLC”菜单功能区的“清除”按钮，可删除选中的块。如果忘记了密码，需要在STOP模式插入专门为此创建的“复位为出厂默认存储卡”（见8.3.2节）。2.5.2 组态输入输出参数组态输入输出参数 1组态数字量输入的滤波器
30、时间 为了消除触点抖动的影响，应选12.8ms。2组态脉冲捕捉功能 脉冲捕捉功能锁存输入状态的变化，保存到下一次输入刷新。脉冲捕捉功能在输入滤波器之后，使用脉冲捕捉功能时，必须同时调节输入滤波时间。3组态数字量输出 选中“将输出冻结在最后一个状态”，从RUN模式变为STOP模式时，所有数字量输出点将保持RUN模式最后的状态。如果未选“冻结”模式，进入STOP模式各输出点的状态用输出表来设置。4组态模拟量输入 设置模拟量信号的类型和测量范围，干扰抑制频率一般设为50Hz。采用平均值滤波，可选“无、弱、中、强”。滤波后的值是预选的采样次数的各次模拟量输入的平均值。5组态模拟量输出 设置模拟量信号的
31、类型和测量范围，“将输出冻结在最后一个状态”选项的意义与数字量输出的相同。第3章 S7-200 SMART编程基础 3.1 PLC的编程语言与程序结构的编程语言与程序结构IEC 61131-3标准的5种编程语言：1)顺序功能图(Sequential Function Chart)；2)梯形图(Ladder Diagram，LAD)；3)功能块图(Function Block Diagram，FBD)；4)指令表(Instruction List)，西门子叫语句表（STL)；5)结构文本(Structured Text)。1顺序功能图用来编制顺序控制程序，将在第5章详细介绍。2.梯形图（LAD）
32、程序被划分为若干个程序段，一个程序段只能有一块独立电路。触点接通时有“能流”流过线圈。“能流”只能从左向右流动。3.语句表（STL）程序由指令组成，适合程序设计经验丰富的程序员使用。4.功能块图（FBD）类似于数字逻辑电路，国内很少使用。5.结构文本是为IEC 61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。6.编程语言的相互转换和选用 在编程软件中，可以选用梯形图、功能块图和语句表。梯形图中输入信号（触点）与输出信号（线圈）之间的逻辑关系一目了然，易于理解。设计复杂的数字量控制程序时建议使用梯形图语言。语句表程序输入方便快捷，可以为每条语句加上注释，便于复杂程序的阅读。7.S7-200 SM
33、ART的程序结构 1）主程序OB1是程序的主体，每次扫描都要执行主程序。每个项目都必须有且只能有一个主程序。2）子程序仅在被调用时执行，使用子程序可简化程序代码、减少扫描时间。3）中断程序用来及时处理不能事先预测何时发生的中断事件。在中断事件发生时由PLC的操作系统调用中断程序。8.S7-200 SMART与S7-200的指令基本上相同。3.2 数据类型与寻址方式数据类型与寻址方式3.2.1 数制数制 1二进制数 （1）用1位二进制数表示数字量 二进制数的1位只能为0和1。用1位二进制数来表示开关量的两种不同的状态，线圈通电、常开触点接通、常闭触点断开为1状态（ON），反之为0状态（OFF）。
34、二进制位的数据类型为BOOL（布尔）型。（2）多位二进制数 多位二进制数用来表示大于1的数字。从右往左的第n位（最低位为第0位）的权值为2n。2#0000 0100 1000 0110对应的十进制数为1158222212710 （3）有符号数的表示方法 用二进制补码来表示有符号数，最高位为符号位，最高位为0时为正数，反之为负数。正数的补码是它本身，最大的16位二进制正数为2#0111 1111 1111 1111（32767）。将正数的补码逐位取反（0变为1，1变为0）后加1，得到绝对值与它相同的负数的补码。例如将1158的补码2#0000 0100 1000 0110逐位取反后加1，得到11
35、58的补码1111 1011 0111 1010。2十六进制数 十六进制数用于简化二进制数的表示方法，16个数为09和AF（1015），4位二进制数对应于1位十六进制数，例如2#1010 1110 0111 0101可以转换为16#AE75（或AE75H）。十六进制数“逢16进1”，第n位的权值为16n。16#2F对应的十进制数为21611516047。3BCD码（Binary Coded Decimal）是各位按二进制编码的十进制数，“逢10进1”，用4位二进制数来表示1位十进制数，每一位只能是2#00002#1001。4位BCD码对应于16位二进制数，允许范围为16#9999 16#000
36、0。BCD码用于PLC的输入和输出。拨码开关用来设置多位十进制参数值，PLC用输入点读取的多位拨码开关的输出值就是BCD码。用16#表示BCD码，图3-5的拨码开关的输出为2#1000 0010 1001，其BCD码为16#829。电梯的楼层数转换为BCD码后，分别送给译码驱动芯片4547。3.2.2 数据类型数据类型 1位：二进制位（bit）的数据类型为BOOL（布尔）。I3.2中的I表示输入，3是字节地址，2是字节中的位地址（0 7）。2字节 一个字节（Byte）由8个位数据组成，IB3由I3.0I3.7这8位组成。3字和双字 相邻的两个字节组成一个字（Word），相邻的两个字或4个字节组
37、成一个双字（Double Word）。用VB100的地址编号作为VW100和VD100的地址编号。组成字和双字的编号最小的字节VB100为VW100和VD100的最高位字节。字节、字和双字都是无符号数，它们的数值用16#表示。416位整数INT和32位双整数DINT都是有符号数。最高位为符号位。532位浮点数（REAL，实数）可以表示为1.m 2E，IEEE标准格式的浮点数的格式为1.m 2e，最高位为符号位。指数e=E+127，为8位正整数。第022位是尾数的小数部分m，第2330位是指数部分e。在编程软件中，用小数表示浮点数。6ASCII码字符：美国信息交换标准代码。用单引号表示，例如AB
38、12 。7字符串的数据类型为STRING，由若干个ASCII码字符组成，第一个字节是字符串的长度（0254），后面的每个字符占一个字节。字符串用双引号表示，例如”LINE2”。3.2.3 CPU的存储区的存储区 1过程映像输入寄存器（I）：外部输入电路接通时对应的过程映像输入寄存器为ON（1状态），反之为OFF（0状态）。2过程映像输出寄存器（Q）：梯形图中Q0.0的线圈“通电”时，输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合。3变量存储器（V）：用来存放程序执行的中间结果和有关数据。4位存储器（M）：类似于继电器控制系统的中间继电器，32个字节。5定时器存储器（T）：定时器、计数器的当前值为16
39、位有符号整数，定时器位用来描述定时器的延时动作的触点的状态。6计数器存储器（C）：计数器用来累计其计数脉冲上升沿的次数。计数器位用来描述计数器的触点的状态。7高速计数器（HC）：用来累计比CPU的扫描速率更快的事件。当前值为32位有符号整数。8累加器（AC0AC3）：32位，可以按字节、字和双字来访问累加器中的数据。按字节、字只能访问累加器的低8位或低16位。常用于向子程序传递参数和从子程序返回参数，或用来临时保存中间的运算结果。9特殊存储器（SM）特殊存储器用于CPU与用户程序之间交换信息。SM0.0一直为ON；SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为ON。SM0.4和SM0.5分别提供
40、周期为1分钟和1秒的时钟脉冲。SM1.0、SM1.1和SM1.2分别为零标志、溢出标志和负数标志。10局部存储器（L）：各POU都有自己的64字节的局部存储器，仅仅在它被创建的POU中有效。作为暂时存储器，或给子程序传递参数。同一调用级别的POU的局部变量使用分配给它们的公用的物理存储器。11模拟量输入(AI)：AI模块将模拟量按比例转换为一个字的数字量。AI地址应从偶数字节开始（例如AIW2），AI为只读数据。12模拟量输出(AQ)：AQ模块将一个字的数字值按比例转换为电流或电压。AQ地址应从偶数字节开始（例如AQW2），用户不能读取AQ。13顺序控制继电器（S）：用于顺序控制编程（见5.4
41、节），32字节。I、Q、V、M、S、SM和L存储器区均可以按位、字节、字和双字来访问。3.2.4 直接寻址与间接寻址直接寻址与间接寻址 直接寻址指定了存储器的区域、长度和位置，例如VB200。间接寻址给出一个被称为地址指针的存储单元的地址，32位地址指针里存放的是真正的操作数的地址。只能用V、L或累加器作指针。间接寻址可用于访问 I、Q、V、M、S、AI、AQ、SM，以及T和C的当前值。不能访问单个位（bit）地址、HC、L存储区和累加器。指令“MOVD&VB200,AC1”将VB200的地址&VB200传送给AC1。指令“MOVW *AC1,AC0”将指针AC1所指的VW200中的数据（*A
42、C1）传送给AC0。用指针访问相邻的下一个字节时，指针值加1；访问字时，指针值加2；访问双字时，指针值加4。【例3-1】从0时开始，某发电机计划发电时每个小时的有功功率给定值被依次存放在VW100VW146中。VD20中是从实时时钟读取的小时值，用间接寻址读取当时的功率给定值，送给VW30。LD SM0.0MOVD&VB100,VD10/表的起始地址送VD10+D VD20,VD10/起始地址加偏移量+D VD20,VD10 MOVW*VD10,VW30/读取表中的数据 一个字由两个字节组成，地址相邻的两个字的地址增量为2（两个字节），所以用了两条加法指令。在上午8时，VD20的值为8，执行两
43、次加法指令后VD10中为VW116的地址。3.3 位逻辑指令位逻辑指令3.3.1 触点指令与堆栈指令触点指令与堆栈指令 1标准触点指令 常开触点对应的位地址为ON时，该触点闭合。常闭触点对应的位地址为OFF时，该触点闭合。2输出指令 输出指令（=）对应于梯形图中的线圈。梯形图中两个并联的线圈用两条相邻的输出指令来表示。【例3-2】已知图3-11中I0.1的波形，画出M0.0的波形。在I0.1的下降沿之前，I0.1为ON，它的两个常闭触点均断开，M0.0和M0.1均为OFF，其波形用低电平表示。在I0.1的下降沿，I0.1和M0.1的常闭触点同时闭合，M0.0变为ON。从I0.1下降沿之后的第二
44、个扫描周期开始，M0.1为ON，其常闭触点断开，使M0.0为OFF。M0.0只是在I0.1的下降沿ON一个扫描周期。交换上下两行电路，M0.0的线圈不会通电。3逻辑堆栈的基本概念 S7-200 SMART有一个32位的堆栈，最上面的第一层称为栈顶。堆栈中的数据一般按“先进后出”的原则访问。执行LD指令时，将指令指定的位地址中的二进制数装载入栈顶。执行A（与）指令时，指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数作“与”运算，运算结果存入栈顶。栈顶之外其他各层的值不变。执行O（或）指令时，指令指定的位地址中的二进制数和栈顶中的二进制数作“或”运算，运算结果存入栈顶。4或装载指令OLD 图3-15
45、中前两条指令执行完后，“与”运算的结果S0 存放在堆栈的栈顶，第3、4条指令执行完后，“与”运算的结果S1 压入栈顶（见图3-16)，原来在栈顶的S0被推到堆栈的第2层，下面各层的数据依次下移一层。OLD指令对堆栈第一、二层的二进制数作“或”运算，运算结果S2=S0+S1存入堆栈的栈顶，第331层中的数据依次向上移动一层。5与装载指令ALD 图3-15中OLD下面的两条指令并联运算的果 S3被压入栈顶，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。ALD指令对堆栈第一、二层的数据作“与”运算，运算结果S4=S2 S3存入堆栈的栈顶，第331层中的数据依次向上移动一层。【例3-3】已知图3-17中的语句表程
46、序，画出对应的梯形图。首先将电路划分为若干块，各电路块从含有LD的指令（例如LD、LDI和LDP等）开始，在下一条含有LD的指令（包括ALD和OLD）之前结束；然后分析各块电路之间的串并联关系。OLD或ALD指令并、串联的是它上面靠近它的已经连接好的电路。6其他堆栈操作指令 逻辑进栈LPS指令复制栈顶的值并将其压入堆栈的第2层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。逻辑读栈LRD指令将堆栈第2层的数据复制到栈顶，原来的栈顶值被复制值替代。第2层第31层的数据不变。逻辑出栈LPP指令将栈顶值弹出，堆栈各层的数据向上移动1层，第2层的数据成为新的栈顶值。装载堆栈指令LDS很少使用。下图中的第1条LPS
47、指令将栈顶的A点逻辑运算结果保存到堆栈的第2层，第2条LPS指令将B点的逻辑运算结果保存到堆栈的第2层，A点的逻辑运算结果被“压”到堆栈的第3层。第1条LPP指令将堆栈第2层B点的逻辑运算结果上移到栈顶，第3层中A点的逻辑运算结果上移到堆栈的第2层。最后一条LPP指令将堆栈第二层的A点的逻辑运算结果上移到栈顶。7立即触点 立即触点指令只能用于输入位I，立即读入物理输入点的值，但是并不更新该物理输入点对应的过程映像输入寄存器。3.3.2 输出类指令与其他指令输出类指令与其他指令 1立即输出 图3-21中的立即输出将栈顶值立即写入指定的物理输出点和对应的过程映像输出寄存器。该指令只能用于输出位Q。
48、2置位与复位 置位与复位指令分别将指定的位地址开始的N个连续的位地址置位（变为ON）和复位（变为OFF），N=1255。两条指令有记忆和保持功能。可用复位指令清除定时器/计数器的当前值，同时将它们的位复位为OFF。3立即置位与立即复位 这两条指令分别将指定的位地址开始的N个连续的物理输出点立即置位或复位，N=1255。它们只能用于输出位Q，新值被同时写入对应的物理输出点和过程映像输出寄存器。4RS、SR双稳态触发器指令 SR是置位优先双稳态触发器，RS是复位优先双稳态触发器。它们用置位输入和复位输入来控制方框上面的位地址，可选的OUT连接反映了方框上面位地址的信号状态。置位信号S1和复位信号R
49、同时为ON时，M0.5被置位为ON。置位信号S和复位信号R1同时为ON时，M0.6被复位为OFF。5其他位逻辑指令 正跳变触点（P）检测到一次正跳变或负跳变触点（N）检测到一次负跳变时，触点接通一个扫描周期。取反（NOT）触点将存放在堆栈顶部的它左边电路的逻辑运算结果取反。取反触点左、右两边能流的状态相反。空操作指令（NOP N）不影响程序的执行（N=0 255)。6程序的优化设计 在设计并联电路时，应将单个触点的支路放在下面；设计串联电路时，应将单个触点放在右边。在有线圈的并联电路中，应将单个线圈放在上面。3.4 3.4 定时器指令与计数器指令定时器指令与计数器指令3.4.1 3.4.1 定
50、时器指令定时器指令 1定时器的分辨率见表3-9。2接通延时定时器和有记忆接通延时定时器 定时器和计数器的当前值的数据类型均为整数（INT），允许的最大值为32767。接通延时定时器TON和保持型接通延时定时器TONR的使能（IN）输入电路接通后开始定时，当前值不断增大。当前值大于等于PT端指定的预设值时，定时器位变为ON。达到预设值后，当前值仍继续增加，直到最大值32767。定时器的预设时间等于预设值PT与分辨率的乘积。接通延时定时器的使能输入电路断开时，定时器被复位，其当前值被清零，定时器位变为OFF。还可以用复位（R）指令复位定时器和计数器。保持型接通延时定时器TONR的使能（IN）输入电
