建筑电气控制技术：S7-200可编程控制器.ppt

,目 录,【知识目标】1了解S7 200PLC的硬件配置及编址；2了解S7 200常用指令；3了解S7 200其他指令；4熟悉S7 200PLC的实际应用。【能力目标】1能够完成S7 200PLC硬件电路的配置及编址；2能够完成S7 200PLC的程序编译；3能够运用S7 200PLC完成简单系统的控制任务。,7.1 S7200PLC的硬件配置及编址7.1.1 PLC的基本概念 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制几乎已经扩展到所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可以分为几类，例如可编程序控制器、集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程,序控制器（Programmable Logic Controller,PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一，已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。在其他领域，例如民用和家庭自动化方面，PLC也得到了迅速的发展。国际电工委员会（IEC）在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储,执行逻辑运算、顺序控制、定时和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。本课题以西门子S7200系列小型PLC为主要讲授对象。S7200以其极高的性能价格比，在国内占有很大的市场份额。S7200适用于各行各业的检测、监测,及控制的自动化，无论独立运行或连成网络，都能实现复杂的控制功能。另外，S7200具有极高的可靠性、丰富的指令集、内置的集成功能、强大的通信能力和丰富的扩展模块。7.1.2 PLC的基本构成 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成（见图7.1）。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。,图7.1 PLC控制系统示意图,1CPU模块 CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。2I/O模块 输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块，它们是系统联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关,量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。CPU模块的工作电压一般为5 V，而PLC的输入/输出信号电压较高，例如DC24V和AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模块中，用光电耦合器、光控晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路,和外部的I/O电路。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离作用。3编程器 编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。使用编程软件可以在计算机屏幕上直接生成和编辑梯形图或指令表程序，并且可以实现不同编程语言,之间的相互转换。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络还可以实现远程编程和传送。现在的发展趋势是用编程软件取代手持式编程器。7.1.3 S7200模块的特点及技术参数 S7-200的主机单元的CPU共有两个系列，即CPU21X和CPU22X。CPU21X系列包括CPU212、CPU214、CPU215、CPU216；CPU22X系列包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XM。,7.1.4 S7200PLC的输入/输出编址 当主机单元模板上的I/O点数不够，或者涉及模拟量控制时，除了CPU221外，可以通过增加扩展单元模板的方法对输入/输出点数进行扩展。当CPU主机单元模板的存储容量不够时，可通过增加EEPROM存储器卡的方法扩展系统的存储容量。存储系统主要有两个方面：一是设置保持数据的存储区,二是永久保存数据。,7.1.5 S7200的工作方式 S7-200有三种工作方式，即RUN(运行)、STOP(停止)和TERM(终端)，可通过安装在PLC上的选择开关进行切换，也可通过软件来控制PLC的工作。STOP方式：在STOP方式下，不能运行用户程序，可以向CPU装载用户程序或进行CPU的设置；(2)TERM方式：在TERM方式下，允许使用工业编程软件STEPMicro/WIN32来控制CPU的工作方式；(3)RUN方式：在RUN方式下，CPU执行用户程序。当电源停电又恢复后，如果方式选择开关在TERM或STOP状态下，CPU自动进入STOP方式。如果方式选择开关在RUN状态下，则CPU自动进入RUN方式。,7.1.6 S7200的编程元件的数据类型和编程元件的寻址1S7-200的编程数据类型 在S7-200的编程语言中，大多数指令要具有一定大小的数据对象一起进行操作。不同的数据对象具有不同的数据类型，不同的数据类型又具有不同的数制和格式选择。2编程元件及寻址 在S7-200中，主要编程元件有：输入继电器I、输出继电器Q、变量寄存器V、辅助继电器M、特殊继电器SM、局部变量存储器L、顺序控制继电器S。这些存,储区都可以按位、字节、字和双字来存取。(1)输入继电器I 它是PLC存储系统中的输入映像寄存器。在每个扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值存于输入过程映像寄存器中。输入映像寄存器是PLC接收外部输入的数字量信号的窗口。PLC通过光电耦合器将外部信号状态读入并存储在输入映像寄存器中，外部输入电路接通时对应的映像寄存器为ON(1状态)，反之为OFF(0状态)。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。在梯形图中，可以多次使用常开触点和常闭触点。,(2)输出继电器Q 它是PLC存储系统中的输出映像寄存器。在扫描周期的末尾，CPU将输出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。如果梯形图中Q0.0的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使接在标号为Q0.0的端子的外部负载工作，反之则外部负载断电。输出模块中的每一个硬件继电器都有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出位的常开触点和常闭触点都可以多次使用。(3)变量寄存器V S7200中有大量的变量寄存器，用于模拟量控制、,数据运算、参数设置及存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果。变量寄存器的数量与CPU的型号有关，CPU222为V0.0V2047.7，CPU224与CPU226均为V0.0V5119.7。(4)辅助继电器M 在逻辑运算中，经常需要一些辅助继电器，它的功能与传统继电器控制线路中的中间继电器相同。辅助继电器与外部没有任何联系，不可直接驱动任何负载。(5)特殊继电器SM 特殊继电器用来存储系统的状态变量及有关的控制,参数和信息。它是用户程序与系统程序之间的界面，用户可以通过特殊继电器来沟通PLC与被控对象之间的信息，PLC通过特殊继电器为用户提供一些特殊的控制功能和系统信息，用户也可以将对操作的特殊要求通过特殊继电器通知PLC。S7-200的CPU22X系列PLC的特殊继电器的数量为SM00SM299.7。SMB0有8个状态位，在每个扫描周期的末尾，由S7200的CPU更新这8个状态位。因此，这8个状态位为只读型SM，这些特殊继电器的功能和状态是由系统软件决定的，与输入继电器一样，不能通过编程的方式改变其状态。,SM00：RUN监控，PLC在运行状态时，SM00总为ON状态。SM01：初始脉冲，PLC由STOP转为RUN时，SM01 ON一个扫描周期。SM02：当RAM中保存的数据丢失时，SM02 ON一个扫描周期。SM03：PLC上电进入到RUN状态时，SM03 ON一个扫描周期。SM04：分时钟脉冲，此位提供高低电平各30 s，周期为1 min的时钟脉冲。SM05：秒时钟脉冲，此位提供高低电平各0.5 s，周期为1 s的时钟脉冲。SM06：扫描时钟，一个扫描周期为ON，下一个扫描周期为OFF，交替循环。,SM07：指示CPU工作方式开关的位置，0为TERM位置，1为RUN位置。通常用来在RUN状态下起动自由通信方式。SMB1：用于潜在错误提示的8个状态位，这些信息可由指令在执行时进行置位或复位。SMB2：用于自由口通信接收字符缓冲区，在自由口通信方式下，接收到的每个字符都放在这里，便于梯形图存取。SMB3：用于自由口通信的奇偶校验，当出现奇偶校验错误时，将SM3.0置“1”。SMB4：用于表示中断是否允许，发送口是否空闲。SMB5：用于表示I/O系统发生的错误状态。SMB6：用于识别CPU的类型。,SMB7：功能预留。SMB8SMB21：用于I/O扩展模板的类型识别及错误状态寄存。SMW22SMW26：用于提供扫描时间信息，以ms计的上次扫描时间，最短扫描时间及最长扫描时间。SMB28和SMB29：分别对应模拟电器0和1的当前值，数值范围为0255。SMB30和SMB130：分别为自由口0和1的通信控制寄存器。SMB31和SMW32：用于永久存储器(EEPROM)写控制。SMB34和SMB35：用于存储定时中断间隔时间。SMB36SMB65：用于监视和控制高速计数器HSC0、HSC1、HSC2的操作。,SMB66SMB85：用于监视和控制脉冲输出(PTO)和脉冲宽度调制(PWM)功能。SMB86SMB94和SMB186SMB194：用于控制和读出接收信息指令的状态。SMB131SMB165：用于监视和控制高速计数器HSC3、HSC4、HSC5的操作。SMB166SMB194：用于显示包络表的数量，包括表的地址和变量存储器在表中的首地址。SMB200SMB299：用于表示智能模板的状态信息。,(6)定时器T 定时器是PLC的重要编程元件，它的作用与继电器控制线路中的时间继电器基本相似。定时器的设定值通过程序预先输入，当满足其工作条件时，定时器开始计时，其当前值从0开始按照一定的时间单位(即定时精度)增加。例如，对于10 ms定时器，其当前值间隔10 ms加1。当其当前值达到它的设定值时，定时器动作。在使用定时器时应注意，不能把一个定时器号同时用做TON和TOF，例如在一个程序中不能既有TON32又有TOF32。,(7)计数器C 计数器也是广泛应用的重要编程元件，用来对输入脉冲的个数进行累计，实现计数操作。使用计数器时要事先在程序中给出计数的定值(也称预设定值，即要进行计数的脉冲数)。当满足计数器的触发输入条件时，计数器开始累计输入端的脉冲前沿的次数，当达到设定值时，计数器动作。S7200的CPU22X系列的PLC共有256个计数器，其编号为C0C255。每个计数器都有一个16位的当前值寄存器及一个状态位C-bit。计数器号包含计数器当前值和计数状态位两方面的信息。,计数器指令中所存取的是计数器当前值还是计数器状态位取决于所用的指令，带位操作的指令存取计数器状态位，带字操作的指令存取计数器的当前值。计数器的计数方式有三种，即递增计数器、递减计数器和增/减计数器。递增计数器是从0开始，累加到设定值，计数器动作。递减计数器是从设定值开始，累减到0，计数器动作。PLC的计数器的设定值和定时器的设定值一般不仅可以用程序设定，也可以通过PLC内部的模拟电位器或PLC外接的拨码开关方便、直观地随时修改。,(8)高速计数器HSC 普通计数器的计数频率受扫描周期的制约，在需要高频计数的情况下，可使用高速计数器。与高速计数器对应的数据只有一个当前值，它是一个带符号的32位双字型数据。(9)累加器AC 累加器是像存储器那样使用的读/写设备，是用来暂存数据的寄存器。它可以向子程序传递参数，或从子程序返回参数，也可以用来存放运算数据、中间数据及结果数据。S7200共有4个32位的累加器，即AC0AC3，使用时只表示出累加器的地址编号(AC0)。,累加器存取数据的顺序取决于所用的指令，它支持字节、字、双字的存取，以字节或字为单位存取累加器时，是访问累加器的低8位和低16位。(10)状态继电器S(也称为顺序控制继电器)状态继电器是使用步进控制指令时的重要编程元件。用状态继电器和相应的步进控制指令，可以在小型PLC上编制较复杂的控制程序。(11)局部变量存储器L 局部变量存储器用于存储局部变量。S7-200中有64个局部变量存储器，其中60个可以用做暂时存储器或者向程序传递参数。如果用梯形图或功能图编,程，STEP7Micro/WIN32保留这些局部变量存储器最后4字节。如果用语句表编程，可以寻址到64个字节，但不要使用最后4字节。可以按位、字节、双字访问局部变量存储器，把局部变量存储器作为间接寻址的指针，但是不能作为间接寻址存储器区。(12)模拟量输入寄存器AIW/模拟量输出寄存器AQW PLC处理模拟量的过程是：模拟量信号经过A/D转换后变成数字量存储在模拟量输入寄存器中，通过PLC处理后将要转换成模拟量的数字量写入模拟量输出寄存器，再经D/A转换成模拟量输出。即PLC对这两种寄,存器的处理方式不同，对模拟量输入寄存器只能作读取操作，而对模拟量输出寄存器只能作写入操作。由于PLC处理的是数量，其数据长度是16位，因此要以偶数号字节进行编址，从而存取这些数据。例如某控制系统采用CPU224，系统所需的输入/输出点数为：数字量输入(DI)24点，数字量输出(DO)20点，模拟量输入(AI)6点，模拟量输出(AO)2点。本系统可以有多种不同模板的组合供选取，图7.2为扩展模板I/O链中一种可行的组态。,图7.2 扩展模板I/O链图,7.1.7 S7-200编程语言及程序结构1S7-200编程语言梯形图LAD梯形图LAD是在继电器接触器控制系统中控制线路图的基础上演变而来的，是应用最多的一种编程语言。梯形图可以看做PLC的高级语言，编程人员几乎不必具备计算机应用的基础知识，不用去考虑PLC内部的结构原理和硬件逻辑，只要有继电器控制线路的基础，就能在很短的时间内掌握梯形图的使用和编程方法。(2)语句表STL语句表STL类似于计算机的汇编语言，是PLC的最基础的编程语言。它可以编写出用梯形图或,功能图无法实现的程序，是PLC的各种语言执行速度最快的编程语言。用STEOMicro/WIN32编程时，可以利用STL编程器查看用LAD或FBD编写的程序，但反过来，LAD或FBD不一定能够全部显示利用STL编写的程序。(3)功能块图FBD功能块FBD类似于数字电路，它是将具有各种“与”、“或”、“非”、“异或”等逻辑关系的功能块图按一定的控制逻辑组合起来，这种编程语言适合那些熟悉数字电路的人员。2S7-200的程序结构 一个系统的控制区功能是由用户程序决定的。为完成特定的控制任务，需要编写用户程序，使PLC能以,循环扫描的工作方式执行用户程序。在SIMATIC S7系列中，为适应设计用户程序的不同需求，STEP7为用户提供了三种程序设计方法，其程序结构分别为线性化编程、分部式编程和结构化编程。线性化编程就是将用户连续放置在SIEMENS的PLC的一个指令块中，通常称为组织块OB1。CPU周期性地扫描OB1，使用户程序在OB1内顺序执行每条指令。由于线性化编程将全部指令都放在一个指令块中，它的程序结构具有简单、直接的特点，适合由一个人编写用户程序。S7200就是采用线性化编程方法。分部式编程就是将一项控制任务分成若干个指令,块，每个指令适用于控制一套设备或者完成一部分工作。每个指令块的工作内容与其他指令块的工作内容无关，一般没有子程序的调用，这些指令块的运行是通过组织块OB1内的指令来调用。在分部式程序中，既无数据交换，也无重复利用的代码，因此分部式编程允许多名设计人员同时编写用户程序，而不会发生内容冲突。结构化编程是将整个用户程序分成一些具有独立功能的指令块，其中有若干个子程序块，然后再按要求调用各个独立的指令块，从而构成一整套用户程序。结构化编程的特点是编程简单，结构清晰，可以采用,程序技术使部分程序标准化，调试方便。一般比较大型的控制程序均采用结构化编程。S7200的程序结构属于线性化编程，其用户程序逻辑一般由用户程序、数据块和参数块三部分构成。用户程序一般由一个主程序、若干个子程序和若干个中断处理子程序组成。对线性化编程，主程序应安排在程序的最前面，其次为子程序和中断程序。数据块一般为DB1，主要用来存放用户程序运行需要的数据。在数据块中允许放的数据类型为布尔型、十进制、二进制或十六进制，字母、数字和字符型。参数块中存放的是CPU的组态数据，如果在编程软件或其他编程工具上未进行CPU的 组态，则系统以默认值进行自动配置。,7.2 S7-200常用指令 在S7-200的指令系统中，可分为基本指令和应用指令。所谓基本指令，最初是为取代传统的继电器控制系统所需要的那些指令。由于PLC的功能越来越强，涉及的指令越来越多，对基本指令所包含的内容也在不断扩充。当然，基本指令和应用指令目前还没有严格的区分。S7-200的指令非常丰富，主要包括以下几种：位操作指令包括逻辑控制指令、定时器指令、计数器指令和比较指令。(2)运算指令包括四则运算、逻辑运算、数学函数指令。,(3)数据处理指令包括传送、位移、字节交换和填充指令。(4)表功能指令包括对表的存取和查表指令。(5)转换指令包括数据类型转换指令、编码和译码指令、七段码指令和字符串转换指令。在基本指令中，位操作指令是最重要的，是其他所有指令的基础。除位操作指令外，其他的基本指令反映了PLC对数据运算和数据处理的能力，这些指令拓展了PLC的应用领域。,7.2.1 基本逻辑指令1装载指令 LD(Load)、LDN(Load Not)以及线圈驱动指令“=”(Out)LD、LDN指令总是与母线相连(包括在分支点引出的母线)。(2)“=”指令不能用于输入继电器。2触点串联指令 A(And)、AN(And Not)A、AN指令应用于单个触点的串联(常开或常闭)，可连续使用。A、AN指令的操作数为I、Q、M、SM、T、C、V、S。,3触点并联指令 O(Or)、ON(Or Not)O、ON指令应用于并联单个触点，紧接在LD、LDN之后使用，可以连续使用。O、ON指令的操作数为I、Q、M、SM、T、C、V、S。4置位/复位指令S(Set)/R(Reset)S：置位指令，将由操作数指定的位开始的1位至最多255位置“1”，并保持。R：复位指令，将由操作数指定的位开始的1位至最多255位置“0”，并保持。S、R指令的时序图、梯形图及语句表如图7.3所示。,图7.3 S、R指令的时序图、梯形图及语句表,R、S指令使用说明：与“=”指令不同，S或R指令可以多次使用同一个操作数。(2)用S/R指令可构成SR触发器，可用R/S指令构成RS触发器。由于PLC特有的顺序扫描的工作方式，使得执行后面的指令具有优先权。(3)使用S、R指令时需要指定操作性质(S/R)、开始位(bit)和位的数量。(4)操作数被置“1”后，必须通过R指令清“0”。5边沿触发指令EU(Edge Up)和ED(Edge Down),EU：上升沿触发指令，在检测信号的上升沿有效时，产生一个扫描周期宽度的脉冲。ED：下降沿触发指令，在检测信号的下降沿有效时，产生一个扫描周期宽度的脉冲。EU、ED指令的梯形图及语句表如图7.4所示。6逻辑结果取反指令NOT NOT指令用于将NOT指令左端的逻辑运算结果取非。NOT指令无操作数，其梯形图如图7.5所示。,图7.4 EU、ED指令的梯形图及语句表,图7.5 NOT指令的梯形图,7立即存取指令I(Immediate)LDI、LDNI、AI、ANI、OI、ONI、=I、SI和RI可通过立即存取指令加快系统的响应速度。立即存取指令允许系统对输入/输出点(只能是I和Q区)进行直接快速存取，共有四种方式，即立即读输入指令它是在LD、LDN、A、AN、O和ON指令后加“I”，组成LDI、LDNI、AI、ANI、OI、ONI指令。程序执行立即读输入指令时，只是立即读取物理输入点的值，而不改变输入映像寄存器的值。(2)立即输出指令=I执行立即输出指令，是将栈顶值立即复制指令所指定的物理输出点，同时刷新输出映,像寄存器的值。(3)立即置位指令SI执行立即置位指令，将从指令指定位开始最多128个物理输出点同时置“1”，并且刷新输出映像寄存器的内容。(4)立即复位指令RI执行立即复位指令，将从指令指定位开始最多128个物理输出点同时清“0”，并且刷新输出映像寄存器的内容。,7.2.2 定时、计数和比较指令1定时器指令 S7-200的CPU22X系列的PLC有三种类型的定时器，即通用延时定时器TON、保持型通用延时定时器TONR和断电延时定时器TOF，总共提供256个定时器T0T255，其中TONR为64个，其余192个可定义为TON或TOF。定时器的精度等级可分为3个：1 ms、10 ms、100 ms。定时器的定时时间为T=PTS,式中，T是定时器的时间；PT是定时器的预设定值，数据类型为整数型；S是定时器的精度。定时器指令需要三个操作数，即编号、设定值和允许输入。接通延时定时器指令TON(OnDelay Timer)用于单一间隔的定时 在梯形图中，TON指令以功能框形式编程，指令名称为TON，它有两个输入端：IN为起动定时器输入端，PT为定时器的设定值输入端。当定时器的输入端IN为ON时，定时器开始定时；当定时器的当前值大于或等于设定值时，定时器被置位，图7.6接通延时定时器应用示例其动合触点接通，动断触点断开，定时器继续,计时，一直计时到最大值32767。无论何时，只要IN为OFF，TON的当前值被复位到0。在语句表中，接通延时定时器的指令格式为：TON TXXX(定时器编号)，PT。图7.6为TON指令应用示例。图7.6 接通延时定时器应用示例 当定时器T35的允许输入I0.0为ON时，T35开始计时，定时器T35的当前寄存器从0开始增加。当T35的当,前值达到设定值PT时(本例为1S)，T35的状态位(BIT)为ON，T35的动合触点为ON，使得Q0.0为ON。此时T35的当前值继续累加到最低位。在程序中也可以使用复位指令R使定时器复位。(2)保持型接通延时定时器指令TONR(Retentive OnDelay Timer)用于多个时间间隔的累计定时 当保持型接通延时定时器的输入电路接通时，开始定时。当前值大于或等于PT端指定的设定值时，定时器位变为ON。达到设定值后，当前值仍然继续计数，直到最大值32767。输入电路断开时，当前值保持不变。可以用TONR来,累计输入电路接通的若干时间间隔。图7.7是保持型接通延时定时器应用示例。,图7.7 保持型接通延时定时器应用示例,当定时器T1的允许输入I0.0为ON时，T1开始计时，定时器T1的当前值寄存器从0开始增加。当I0.0为OFF时，T1的当前值保持。当I0.0再次为ON时，T1的当前值寄存器在保持值的基础上继续累加，直到T1的当前值达到设定值时，定时器动作，此时T1的当前值继续累加到最大值(32767*S，S为定时器精度)或T1复位。当定时器动作后，即使I0.0为OFF时，T1也不会复位，要使其复位必须使用复位指令R。(3)断开延时定时器指令TOF(OffDelay Timer)用于允许输入端断开后的单一间隔定时 断开延时定时器在IN输入电路断开后延时一段时,间，再使定时器位变为OFF。它用输入从ON到OFF的负跳变起动定时。当定时器输入端为ON时，TOF的状态为ON，其动合触点接通，但是定时器的当前值仍为0。只有当IN由ON变为OFF时，定时器才开始计时，当定时器的当前值大于或等于设定值时，定时器被复位，其动合触点断开，动断触点接通，定时器停止计时。如果IN的输入时间小于设定值，则定时器位始终为ON，如图7.8所示。图7.8 断开延时定时器指令应用示例,当允许输入I0.0为ON时，定时器的状态为ON，当I0.0由ON到OFF时，当前值从0开始增加，直到达到设定值PT，定时器的状态为OFF，当前值等于设定值，停止累加计数。在程序中用复位指令R使定时器复位。TOF复位后，定时器的状态位(BIT)为OFF，当前值为0。当允许输入IN再次由ON到OFF时，TOF再次起动。(4)S7-200定时器的刷新方式 S7-200定时器有1 ms定时器的刷新方式、10 ms定时器的刷新方式和100 ms定时器的刷新方式，即每种定时精度不同的时基脉冲。定时器计时的过程就是数,时基脉冲的过程，然而，这三种不同定时精度的定时器的刷新方式是不同的，要正确使用定时器，首先要知道定时器的刷新方式，保证定时器在每个扫描周期都能刷新一次，并能执行一次定时器指令。在PLC应用中，经常使用具有自复位功能的定时器，即利用定时器自己的动断触点去控制自己的线圈。在S7-200中，要使用具有自复位功能的定时器，必须考虑定时器的刷新方式。在图7.9(a)中，T32是1 ms的定时器，只有正好在程序扫描到T32的动合触点之间时被刷新，产生1 ms的定时中断，进行状态位的转换，使T32的动合触点为,ON，从而使M0.0通一个扫描周期，否则M0.0将总是处于OFF状态。正确解决这个问题的方法是采用图7.9(b)所示的编程方式。,图7.9 1 ms定时器的正确使用,在图7.10(a)中，T33是10 ms的定时器，而10 ms的定时器是在扫描周期开始时被刷新的，由于T33动断触点和动合触点的相互矛盾状态，使得M0.0永远为OFF状态。正确解决这个问题的方法是采用图7.10(b)所示的编程方式。,图7.10 10 ms定时器的正确使用,(5)定时器应用举例 振荡器的设计是经常用到的，例如控制一个指示灯的闪烁。现在用2个定时器组成一个振荡器，振荡器的程序设计如图7.11所示。,图7.11 振荡器的程序设计,2计数器指令 计数器用来累计脉冲的个数。S7-200的普通计数器有三种类型：递增计数器CTU、递减计数器CTD和增减计数器CTUD，共计256个。可根据实际需要对某个计数器的类型进行定义，编号为C0C255。不能重复使用同一个计数器的线圈编号，即每个计数器的线圈编号只能使用一次。每个计数器有16位的当前值寄存器和一个状态位，最大计数值PV的数据类型为整数型INT，寻址范围为VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD及常数。(1)递增计数器指令CTU(Count Up),首次扫描CTU时，其状态位为OFF，其当前值为0。在梯形图中，递增计数器以功能框的形式编程，指令名称CTU，它有三个输入端：CU、R和PV。PV为设定输入值，CU为计数脉冲的起动输入端。CU为ON时，在每个输入脉冲的上升沿，计数器计数1次，当前值寄存器加1。如果当前值达到设定值PV，计数器动作，状态位为ON，当前值继续递增计数，最大可达到32767。CU由ON变为OFF，计数器的当前值停止计数，并保持当前值不变；CU又变为ON时，则计数器在当前值的基础上继续递增计数。R为复位脉冲的输入端，当R端为ON时，计数器复位，使计数器状态为OFF，当前值为0。也可,以通过复位指令R使CTU计数器复位。(2)递减计数器指令CTD(Count Down)首次扫描CTD时，其状态为OFF，其当前值为设定值。在梯形图中，它有CD、R和PV三个输入端。PV为设定输入端，CD为计数脉冲的输入端，在每个输入脉冲的上升沿，计数器计数1次，当前值寄存器减1。如果当前值寄存器减到0时，计数器动作，状态位为ON。计数器的当前值保持为设定值。也可以通过复位指令R使CTD计数器复位。CTD计数器的梯形图及语句表如图7.13所示。,图7.12 CTU梯形图及语句表,图7.13 CTD梯形图及语句表,(3)增减计数器指令CTUD(Counter Up/Down)增减计数器CTUD首次扫描时，其状态位为OFF，当前值为0。在梯形图中，它有两个脉冲输入端CU和CD，一个复位输入端R和一个设定值输入端PV。CU为脉冲递增计数输入端，在CU的每个输入脉冲的上升沿，当前值寄存器加1；CD为脉冲递减计数器输入端，在CD的每个输入脉冲的上升沿，当前值寄存器减1。如果当前值等于设定值，CTUD动作，其状态位为ON。如果CTUD的复位输入端R为ON时，使用复位指令R可使CTUD复位，即使状态位为OFF，使当前值寄存器为0。增减计数器的计数范围为-32767+32767。当,CTUD计数到最大值(+32767)后，如CU端又有计数脉冲输入，在这个输入脉冲的上升沿，使当前值寄存器跳变到最小(-32767)；反之，在当前值为最小值(-32767)后，如CD端又有计数脉冲输入，在这个脉冲的上升沿，使当前值寄存器跳变到最大值(+32767)。3比较指令 比较指令用于两个相同数据类型的有符号或无符号数IN1和IN2的比较判断操作。比较运算符有等于(=)、大于等于(=)、大于()、小于()。在梯形图中，比较指令是以动合触点的形式编程,的，在动合触点的中间注明比较参数和比较运算符。当比较的结果为真时，该动合触点闭合。比较指令的数据类型有字节(BYTE)比较、整数(INT)比较、双整数(DINT)比较和实数(REAL)比较。,7.3 S7-200其他指令7.3.1 算术运算指令 早期PLC是为了取代传统的继电器控制器控制系统的，因此，它的主要功能是本节所介绍的位逻辑操作。随着计算机技术的发展，目前PLC具备了越来越强的运算功能，拓宽了PLC的应用领域。运算指令包括算术运算指令和逻辑运算指令。算术运算包括加法、减法、乘法、除法及一些常用的数学函数。在算术运算中，数据类型为整形INT、双整型DINT和实数REAL。,1加法指令 加法操作是对两个有符号数进行相加。包括整数加法指令+I，双整数加法指令+D，实数加法指令+R。整数加法指令+I在梯形图(LAD)及功能图(FBD)中，以功能框的形式编程。在整数加法功能框中，EN(Enable)为允许输入端，ENO(Enable Output)为允许输出端，IN1和IN2为两个相加的有符号数，OUT用于存放结果。整数加法将影响特殊继电器SM10(零)、SM11(溢出)、SM12(负)。影响允许输出ENO正常工作条件的是SM11(溢出)，SM43(运行时间)，0006(间接寻址)。,在语句表中，指令格式为：+I IN1，OUT。这里IN2的OUT是同一个存储单元。指令执行的结果是：IN1+IN2=OUT。整数加法指令如图7.15所示。双整数加法在功能框中，EN(Enable)为允许输入端，IN1和IN2为两个需要进行相加的有符号数，OUT用于存放和。当允许输入端有效时，执行加法操作，将两个双字长(32位)的符号整数IN1和IN2相加，产生一个32位的整数和OUT，即IN1+IN2=OUT。双整数加法将影响特殊继电器SM10(零)、SM11(溢出)、SM12(负)。双整数加法示例如图7.16所示。,图7.15 整数加法指令,图7.16 双整数加法指令,实数加法指令在梯形图(LAD)及功能图(FBD)中以功能框的形式编程，指令名称ADDDR。在实数加法功能框中，EN(Enable)输入有效时，IN1和IN2两个实数相加，结果存入OUT存储器中。在语句表中，指令格式为：+R IN1，OUT。这里IN2与OUT是同一个存储单元。指令执行的结果是：IN1+IN2=OUT。2减法指令 减法指令是对两个有符号数进行相减操作。与加法指令一样，也可分为整数减法指令(-I)、双整数减法指令(-D)及实数减法指令(-R)。在LAD及FBD中，减,法指令以功能框的形式进行编程，指令名称分别为整数减法指令SUBI、双整数减法指令SUBDI及实数减法指令SUBDR。指令执行的结果，IN1-IN2=OUT。3乘法指令 乘法指令是对两个有符号数进行相乘运算，包括：整数乘法指令I、完全整数乘法指令MUL、双整数乘法指令D以及实数乘法指令R。整数乘法指令的功能是IN1IN2=OUT。当允许输入有效时，将2个单字长(16位)的有符号整数IN1和IN2相乘，产生一个16位的整数结果存入OUT中。如果运算结果大于32767(16位二进制数表示的范围)，则产生溢出。,完全整数乘法指令的功能是将2个单字长(16位)的有符号整数IN1和IN2相乘，产生一个32位的整数结果OUT。完全整数乘法指令在LAD和FBD中用功能框的形式编辑，指令名称为MUL。当允许输入EN有效时，执行乘法运算：IN1IN2=OUT。双整数乘法指令的功能是将2个双字长(32位)的有符号数IN1和IN2相乘，产生一个32位的双整数结果OUT。如果运算结果大于32位二进制数的范围，则产生溢出。双整数乘法指令的名称为MULDI。当允许输入有效时，执行乘法IN1IN2=OUT。,双整数乘法指令在STL中的指令格式为：*D IN1，OUT。执行结果：IN1OUT=OUT。这里IN2和OUT同为一个存储单元。实数乘法指令的功能是将2个双字长(32位)的实数IN1和IN2相乘，产生一个32位的实数结果OUT。如果运算结果大于32位二进制数表示的范围，则产生溢出。实数乘法指令在STL中的指令格式为：R IN1，OUT。执行结果：IN1OUT=OUT。这里IN2和OUT为同一个存储单元。,4除法指令 除法指令是对2个有符号数进行相除运算。与乘法指令一样，也可以分为整数除法指令(/I)、完全整数除法指令(DIV)、双整数除法指令(/D)及实数除法指令(/R)。在LAD和FBD中，除法指令以功能框的形式进行编程，指令名称分别为：整数除法指令：DIVI。完全整数除法指令：DIV。双整数除法指令：DIVDI。实数除法指令：DIVR。指令执行结果：IN1/IN2=OUT。,各除法指令的操作数寻址范围与对应的乘法指令相同。除法指令影响特殊继电器SM10(零)、SM11(溢出)、SM12(负)、SM13(被0除)。5增减指令 增减指令又称自动加1或自动减1指令。数据长度可以是字节、字、双字。(1)字节加1指令INCB和字节减1指令DECB 当允许输入端EN有效时，INCB将一个字节长的无符号数IN自动加1；DECB是将一个字节长的无符号数IN自动减1，输出结果OUT为一个字节长的无符号数。,在梯形图LAD和功能图FBD中，INCB和DECB以功能框的形式编程，指令名称及指令执行结果分别如下：字节加1指令：指令名称INCB，指令执行结果：IN+1=OUT。字节减1指令：指令名称DECB，指令执行结果：IN-1=OUT。在语句表STL中，字节加1指令格式为：INCB OUT，执行结果：OUT+1=OUT。字节减1指令格式为：DECB OUT，执行结果：OUT-1=OUT。,(2)字加1指令INCW和字减1指令DECW 当允许输入端EN有效时，INCW将一个字长的有符号数IN自动加1；DECW是将一个字长的有符号数IN自动减1，输出结果为一个字长的有符