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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

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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。

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模块式

I/O 模块 机架

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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

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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。

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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。

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S7-200 系列 PLC的性能

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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）

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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

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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：

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常开触点

常闭触点

功能块

输出线圈

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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

网络2

注释

网络标号

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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。

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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。

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5、结构文本

6、编程语言的相互转换和选用

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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。

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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

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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 。

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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 。

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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。

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6 、顺序控制继电器7 、局部变量存储器

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 。

8、定时器

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 。

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10 、累加器

11 、高速计数器用来暂存数据的存储器。

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。

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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。

字节（ B） 1B=8b

字（ W） 1W=2B

双字（ D） 1D=2W

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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 )

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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。

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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。

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（ 2 ）利用指针存取数据MOVW *AC1 ， AC0

由于地址指针是 32 位的，所以必须用双字指令来修改指针。

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

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 。

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