第 2 章 PLC 的结构及编程软件的使用

1. 第2章 PLC的结构及编程软件的使用 • 学习内容 • S7-200系列PLC的外部结构 • S7-200系列PLC的性能 • PLC的编程语言与程序结构 • S7-200系列PLC的内存结构及寻址方式 • 教学要求 • 了解S7-200系列PLC的外部结构、性能及编程语言 • 熟练掌握存储器数据类型及其特点（重点） • 熟练掌握存储器的直接寻址方式（重点） • 了解存储器的间接寻址方式

2. 2.1 S7-200系列PLC的外部结构 • 整体式 • 特点：体积小，每一组I/O点的平均价格相对比较便宜，在小型PLC的控制系统中比较常用。

3. 机架 I/O模块 • 模块式

4. 输入输出接线 • 输入电路：直流双向光耦合输入电路 • 输出电路：继电器、场效应管输出电路

5. 2.2 S7-200系列PLC的性能 • S7-200发展概述 • 第一代可编程序控制器是德国西门子公司1975年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。此后，SIMATIC系列产品迅速发展，不断推陈出新，几乎每一到两年甚至不到一年就推出一个新的品种或型号。 • 在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器当中，产生了SIMATIC S5系列，取代了SIMATIC S3系列。 • 在每个系列中，其发展又经历了多个子系列。如S5系列产生后不久，便升级为U系列和由之而成的H系列，有的至今仍在广泛使用。 • S5系列PLC的编程使用的是STEP5编程语言。

6. 在上世纪末推出了S7系列产品。 • 最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。 • S7系列可编程序控制器又分为S7-200、S7-300、S7-400等几个子系列，分别为它的小、中、大型系统。 • 本系列PLC的编程使用的是STEP7编程语言。 • 2004年，西门子公司推出了S7-200的升级产品。 • 新产品提高了运算速度，扩大了存储器，增加了模拟输入和模拟输出。 • 增加了S7-200在运动控制、过程控制、位置控制等方面的应用。

8. S7-200系列PLC的性能

9. 2.3 PLC的编程语言与程序结构 • PLC的编程语言 • IEC61131-3标准规定的编程语言 • 顺序功能图（SFC） • 梯形图（LD） • 功能块图（FBD） • 指令表（IL） • 结构文本（ST）

10. 1、顺序功能图 • 提供了一种组织程序的图形方法 • 是位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制的程序（如：机械手控制程序）。编写时，工艺过程被划分为若干个顺序出现的步，每步中包括控制输出的动作，从一步到另一步的转换由转换条件来控制，特别适合于生产制造过程。 • 在顺序功能图中可以使用其他的语言嵌套编程。 • 代表平台：西门子的S7-Graph

11. 2、梯形图 • 提供使用最多的PLC编程语言。 • 属于图形编程语言，直观易懂，适用于数字量逻辑控制；不适合于编写大型的程序。 • 适合熟悉继电器–接触器电器控制的人员。 • 组成：

12. 常闭触点 输出线圈 常开触点 功能块

13. 梯形图中的概念 • 能流：从左向右流动 • 网络：触点和线圈构成的独立电路 网络1 注释 网络2 网络标号

14. 3、功能块图 • 使用类似于数字逻辑门电路的图形逻辑符号来表示逻辑控制，一些复杂的功能用指令框表示，适合于有数字电路基础的编辑人员使用。 • 功能块图类似于用与门、或门的框图来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出的小圆圈来表示“非”运算。

15. 4、指令表 • S7系列PLC将指令表又称为语句表。 • 语句表是一种与计算机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成语句表程序。 • 适合熟悉PLC和逻辑程序设计经验丰富的程序员使用。

16. 5、结构文本 6、编程语言的相互转换和选用

17. S7-200的程序结构 • 主程序 • 程序的主体，每个项目有且只有一个主程序。 • 主程序可以调用子程序和中断程序。 • 子程序 • 子程序仅在被其他程序调用时执行。 • 同一个子程序可以在不同的地方被多次调用。 • 中断程序 • 及时处理与用户程序的执行时序无关的操作，或者不能事先预测何时发生的中断事件。 • 中断程序由用户编写，在中断事件发生时由操作系统调用。

18. 2.4 S7-200系列PLC的内存结构及寻址方式 • 内存结构 • 按存储器存储数据的长短分类： • 字节存储器 • 字存储器 • 双字存储器

19. 1、输入映像寄存器 • 用来接收用户设备发来的输入信号。 • 在程序中输入映像寄存器只有触点，而没有线圈。 • 输入映像寄存器地址的编号范围为I0.0～I15.7。

20. 2、输出映像寄存器 • 用来存放CPU执行程序的数据结果，并在输出扫描阶段，将输出映像寄存器的数据结果传送给输出模块，再由输出模块驱动外部的负载。 • 输出映像寄存器的常开和常闭触点可以多次使用。 • 输出映像寄存器地址的编号范围为Q0.0～Q15.7。

21. 3、变量存储器 • 用来在程序执行过程中存放中间结果，或者用来保存与工序或任务有关的其他数据。 • 4、位存储器 • 用来存放中间操作状态或其他控制信息。 • 可以按字节、字、双字进行存取。 • 位存储器地址的编号范围为M0.0～M31.7。 • 5、特殊存储器 • SM0.0:一直为1状态。 • SM0.1:仅在执行用户程序的第一个扫描周期为1状态。

22. 6、顺序控制继电器 • 7、局部变量存储器 • 8、定时器 • 相当于继电器系统中的时间继电器，用于延时控制。 • 定时器的地址编号范围为T0～T255。 • 9、计数器 • 用来累计输入脉冲个数。 • 计数器的地址编号范围为C0～C255。

23. 10、累加器 • 用来暂存数据的存储器。 • 11、高速计数器 • 用来累计比CPU扫描速率更快的事件。 • 12、模拟量输入映像寄存器 • 用于接收模拟量输入模块转换后的16位数字量。 • 13、模拟量输出映像寄存器 • 用于暂存模拟量输出模块的输入值，该值经过模拟量输出模块（D/A）转换为现场所需要的标准电压或电流信号。

24. 寻址方式 • 数据类型 • 位（b） • 1：对应编程元件通电，其常开触点接通，常闭触点断开。 • 0：对应编程元件断电，其常开触点断开，常闭触点接通。 • 1B=8b • 字节（B） • 1W=2B • 字（W） • 1D=2W • 双字（D）

27. 直接寻址 • 按位寻址 • 格式为：Ax.y • 必须指定寄存器标识符(元件名称)、字节地址、位地址(位号)

28. 直接寻址 • 按字节寻址 • 格式为：ATX • 按字节编址的形式在直接访问字节、字和双字数据时，也必须指明寄存器标识符(元件名称)、数据类型和存储区内的首字节地址。

29. 间接寻址 • （1）建立指针 • 指针为双字长，是所要访问的存储单元的32位的物理地址。 • 可用来作为指针的存储区有：变量存储器（V）、局部变量存储器（L）和累加器（AC）。 • 建立指针必须用双字传送指令（MOVD） • MOVD &VB200，AC1 • “&”为地址符号，与单元编号组合表示所对应单元的32位物理地址 • VB200只是一个直接地址编号，并不是它的物理地址。

30. （2）利用指针存取数据 • MOVW *AC1，AC0 • 指令中在操作数的前面“*”表示该操作数为一个指针。 • （3）修改指针 • 由于地址指针是32位的，所以必须用双字指令来修改指针。 • 根据所存取的数据长度正确调整指针： • 当存取字节时，指针调整单位为1。 • 当存取一个字、定时器或计数器的当值时，指针调整单位为2。 • 当存取双字时，指针调整单位为4。