第4部分 S7-200系列PLC的编程语言及程序结构
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第四章 S7-200PLC基础知识
成一定的控制任务。
（2）扩展单元（I/O接口电路） 就是各种类型的输入/输出模块。例如：数字量I/O模块、模拟量I/O模块 （3）特殊功能模块 完成某种特殊控制任务的一些装置。如PID模块、定位控制模块。扩展 单元和特殊功能模块不能单独完成一定的控制任必须和主机一起使用 （4）人机界面： 例如 ：编程器、文本显示器、操作员面板、触摸屏等。 （5）编程软件： 编程软件STEP7-Micro/WIN，人机界面组态软件 ProTool 、WinCC
4.4 寻址方式
按位寻址的格式为：Ax.y
必须指定元件名称、字节地址和位号，如图所示。图中MSB表 示最高位，LSB表示最低位。
MSB LSB 76543210 I0 I1 I2 I3 I4 I 4 .5 字节的位，即位号 位地址与字节地址之间的间隔 字节地址 元件名称（区域标志）
I 14 .2 I15
4.3 内部资源
（11）高速计数器（HC） CPU 22X提供了6个高速计数器HC0、HC1……HC5 （每个计 数器最高频率为 30KHz ）用来累计比 CPU 扫描速率更快的事件。
高速计数器的当前值为双字长的符号整数。
（12）累加器（AC） 累加器是用来暂存数据， S7-200 PLC提供了4个32位累加器 AC0～AC3。累加器支持以字节（B）、字（W）和双字（D）的存 取。。
电气控制及PLC
2014.09
第4章 S7-200 PLC基础知识 • 主要内容：
• • • • • • • 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 概述 硬件系统 内部资源 寻址方式 指令系统 程序结构 S7-200 PLC的几个特性
2
4.1 概述
S7-200系列PLC是西门子公司推出的一种小型PLC。它适用于
plc讲义第四章 西门子S7-200 PLC
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6 CPU操作模式
（ 1）在PLC 上有 3个挡位（ RUN 、 TERM、 STOP ）的方式开 关。 （2）CPU有RUN、STOP两种状态。 （ 3）当方式开关处在 TERM 方式时，可用编程工具实现 RUN、STOP。
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（1）主机CPU模块内部配 备的EEPROM，上装程 序时，可自动装入并永久 保存用户程序、数据和 CPU的组态数据。
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5 存储系统
（ 2 ）用户可以定义存储器保持范围或用程序将存储在 RAM中的数据备份到EEPROM存储器。 （ 3）主机CPU 提供一个超级电容器，可使 RAM中的程序 和数据在断电后保持几天之久。 （ 4 ） CPU 提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容 器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电， 以延长数据所存的时间。 （ 5 ）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来 方便地备份和装载程序和数据。
Q1.0 Q1.1
CPU 214
I.0 I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7
DI 8 x DC24V
SIMATIC S7-200
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S7-300
S7-300是模块化的中型PLC，有5种不同档次的CPU，可 选择不同类型的扩展模块，扩展多达32个模块。
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二、主机结构及性能特点
1 主机外形
S7-200主机模块主要有：CPU 221、 CPU 222、 CPU 224 （224XP）、 CPU 226（226XM），其外型如图：
西门子s7200-PLC-基本指令
梯形图
操作数
无 无
NOT
NOP N
改变能流输入的状态
空操作
无
N=0～255
正负跳变指令、取反指令、空操作指令的几点规定
1. 正跳变指令（EU）检测到每一次正跳变（触点的输入信号 由0到1），或负跳变指令（ED）检测到每一次负跳变（触点的 输入信号由1到0），让能流接通一个扫描周期。对于正跳变指令 ，一旦发现有正跳变发生（由0到1），该栈顶值被置为1，否则 置0。对于负跳变指令，一旦发现有负跳变发生（由1到0），该 栈顶值被置为1，否则置0。 2. 取反指令（NOT）将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算 结果为1，则变为0，为0则变为1。 3. 空操作指令（NOP）不影响程序的执行。
新值同时写到物理输出点和对 应的输出映像寄存器中 bit: Q N的取值范围为 ：1～128
RI bit，N
=I bit
说明： “I”表示立即，当指令执行时，新值会同时被写到物理输出点和对 应的输出过程映象寄存器。这一点不同于非立即指令，只把新值写入 过程映像寄存器。
② 立即触点指令 语句表 LDI bit AI bit 功能 常开立即触点与左侧母线相连接 常开立即触点与其他程序段相串联 梯形图 操作数
特殊存储区的简单应用
案例1.
当报警信号I0.0接通时，报警指示灯Q0.1闪烁
例3扩展
特殊存储区，具有闪烁功 能
案例2.
在自动控制系统中，按下启动按钮I0.1，启动指示灯Q0.0输出，为了防止操 作员误动作，因此停止时需两个按钮I0.3及I0.2都按下,系统才能停止，启动 灯灭。
案例3.
水位低报警信号I0.1,故障指示灯Q0.1在有检测到故障时保持闪烁 直到按下复位按钮I0.2,指示灯灭。
S7-200 SMART编程及应用 第4版 第1章 PLC的硬件与工作原理
2．子程序用输入、输出参数作软件接口，便于实现结构化编程。 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．使用简化复杂编程任务的向导，可以自动生成子程序、中断程序和符号表等。 5．强大的通信功能，可与编程计算机、HMI、分布式IO、其他PLC和变频器通信。 6．支持西门子的文本显示器和精彩、精智、精简系列面板。 7．强大的运动控制功能，有3种开环运动控制方法，可通过通信控制伺服驱动器。 1.1.3 CPU模块 1．CPU模块的共同特性 I、Q、M、S各256点，两个循环中断、8个上升沿、下降沿中断，8个PID回路。4 个32位的累加器、256个定时器和256个计数器。
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Байду номын сангаас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。
1.1.4 数字量扩展模块与信号板 1．数字量输入电路 有8点、16点的输入、输出模块，16点、32点输入/输出
3．信号板与通信模块 SB DT04：2点数字量直流输入/2点数字量场效应管输出。 SB AE01：1点模拟量输入信号板。 SB AQ01：1点模拟量输出信号板。 SB CM01：RS485/RS232信号板。 SB BA01：电池信号板，使用CR1025 纽扣电池，保持实时时钟大约一年。 EM DP01：PROFIBUS-DP通信模块，可以作DP从站和MPI从站。
位。单极性满量程输入范围对应的数字量输出为0～27648。双极性满量程输入范围对 应的数字量输出为−27648～+27648。
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Байду номын сангаас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。
1.1.4 数字量扩展模块与信号板 1．数字量输入电路 有8点、16点的输入、输出模块，16点、32点输入/输出
3．信号板与通信模块 SB DT04：2点数字量直流输入/2点数字量场效应管输出。 SB AE01：1点模拟量输入信号板。 SB AQ01：1点模拟量输出信号板。 SB CM01：RS485/RS232信号板。 SB BA01：电池信号板，使用CR1025 纽扣电池，保持实时时钟大约一年。 EM DP01：PROFIBUS-DP通信模块，可以作DP从站和MPI从站。
位。单极性满量程输入范围对应的数字量输出为0～27648。双极性满量程输入范围对 应的数字量输出为−27648～+27648。
第4章、S7-200PLC基础知识
第4章、S7-200PLC基础知识本章重点1、硬件组成2、系统扩展方法3、内部器件资源4、数据类型5、寻址方式6、编程语言和程序结构因为目前市场上的PLC种类繁多，生产公司不同，PLC的结构和编程语言也会有或多或少的差异，即使是同一家公司的产品，产品系列不同，其编程语言也可能会不同，所以这给大家学习PLC带来了一定的麻烦。
但对此要有一个正确的认识:一、虽然PLC之间存在着一些不相同的地方，但其硬件组成和编程语言的绝大部分是相同或相似的，所以只要学习好一种PLC后，学习或使用其他PLC也就易如反掌了;二、将来基于IEC61131 - 3开放式PLC的编程语言和现在普通PLC的编程语言也比较相似，所以学习好现在的PLC，对以后学习IEC61131 - 3编程语言也有决定性的帮助。
从上面的分析情况看，作为在课堂上讲授PLC，不可能讲解多个产品，这样做也没有必要，所以需要找一种PLC作为讲课的对象。
西门子的SIMATIC S7 - 200系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
由于S7-200系列具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得S7 - 200 PLC可以近乎完美地满足小规模的控制要求。
此外西门子的产品体系符合现在自动化笔域的热点技术：现场总线技术的方向，目前市场上最流行的现场总线就是以西门子为主导而开发的PROFIBUS。
所以本书以西门子的S7 - 200系列PLC为讲授对象讲解PLC的基本原理、硬件系统组成和程序设计。
本章主要介绍S7- 200 PLC的一些基础知识。
4. 1概述S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样，因此，它一经推出，即受到了广泛的关注。
最近几年在小型PLC 市场上S7-200 PLC成为了主流产品。
西门子S7-200 SMART PLC原理及应用教程课件第四章
2.逻辑操作结果RLO
PLC中程序执行的结果就是确定和改变变量的值。这需 要通过线圈来实现，PLC程序的线圈可以广义地分为两类： 普通线圈和功能线圈。如图4-1所示的程序中，线圈M0.0和 Q0.0为普通线圈，而MOV_B为功能线圈。
图4-1 梯形图的线圈与RLO
线圈的执行是和其左侧 的RLO密切相关的，实际上 PLC程序的所有分析和设计 均和RLO相关。RLO是西门 子PLC中的重要概念，它是 对传统PLC程序分析和设计 中电流、能流等概念的高 度概括。
没有输入，则Q0.0有输出，即便此后I0.0不再有输入，Q0.0也一直保持有输出，直 到I0.1有输入为止。
自保持电路中的I0.0起激发作用，Q0.0的常开触点起保持作用，而I0.1起切断 保持的作用。需要注意的是，程序中的I0.0、I0.1和Q0.0可以换成其他的继电器或 位变量。
图4-2 自保持电路和时序图
图4-2 自保持电路和时序图
自保持电路是常用的控制程序，是从很多程序中抽象出来的电路，其应用特别 广泛。例如，电动机起停PLC控制中，起动按钮接I0.0，停止按钮接I0.1，Q0.0的 输出控制电动机的接触器，则用自保持电路可以实现电动机起停控制。
第二节 位逻辑操作指令
例4.2 互锁电路。 互锁电路如图4-3所示，它们是由两行自保持电路组成的，Q0.0和Q0.1不能同
图4-5 用置位复位指令实现自保持电路
第二节 位逻辑操作指令
例4.5 RS触发器指令应用
（a） SR置位优先触发器指令
（b）RS复位优先触发器指令 图4-6 触发器指令应用
图4-6(a)使用了SR置位优先触发器指令，从右方 的时序图可以看出：①当IO.O触点闭合(S1=1)、 IO.1触点断开(R=O)时，QO.O被置位为1；②当 IO.O触点由闭合转折开(S1=O)、IO.1触点仍处于 断开(R=O)时，QO.O仍保持为1；③当IO.O触点 断开（S1=O)、IO．1触点闭合(R=1)时，QO.O被 复位为O；④当IO.O、IO.1触点均闭(S1=O、 R=1)时，QO.O被置位为1 图4-6(b)使用了RS复位优先触发器指令，其①～ ③种输入、输出情况与SR置位毛触发器指令相 同，两者的区别在于第④种情况。对于SR置位 优先触发器指令，当Sl、R端同时输入1时， QO.O=1；对于RS复位优先触发器指令，当S、 R1端同时输入1时，Q0.0=0。 用复位优先的置位复位组合线圈也可以实现自保 持电路。当输入I0.0和I0.1的波形和图4-5一样时 ，输出Q0.0的波形是怎样的？请读者自行分析。
第4章 S7-200 PLC的系统配置
现场用户输出设备 执行器
微处理器（ 微处理器（CPU） ）
输 出 部 件
中间继电器 电磁阀
微处理器（CPU） 微处理器（CPU）
系 统 存 储 器 户 储 扩 接
扩展设备
扩展单元 诊断--电源、PLC工作状态及程序的语法错误； --电源 I/O 工作状态及程序的语法错误 诊断用 电源、PLC工作状态及程序的语法错误； --
PLC系统结构示意图 系统结构示意图
用户存储器—— 用户存储器——功能模块 RAM/EPROM/E2PROM 存放用户工作程序； 存放用户工作程序； 存放工作数据。 存放工作数据。
PLC硬件系统结构组成 PLC硬件系统结构组成
PLC基本单元 基本单元
～110V/220V市电 市电 现场用户输入设备 现场信号 按钮、 按钮、开关 传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 输 入 部 件 电源变换器 电 池
PLC基本单元 基本单元
～110V/220V市电 市电 现场用户输入设备 现场信号 按钮、 按钮、开关 传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 输 入 部 件 电源变换器 电 池
现场用户输出设备
微处理器（ 微处理器（CPU） ）
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4.1.1 基本单元
基本单元（ 模块） 基本单元（S7-200 CPU模块）也称为主机。由中央处理单 模块 也称为主机。 元（CPU）、存储器、数字量输入、输出单元、通信口、 ） 存储器、数字量输入、输出单元、通信口、 以及电源等部分组成。 电源等部分组成 以及电源等部分组成。这些都被紧凑地安装在一个独立的 装置中。基本单元可以构成一个独立的控制系统。 装置中。基本单元可以构成一个独立的控制系统。
S7-200PLC基础知识
• SIMATIC指令集：是为S7-200系列PLC设计的， 本指令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL 和FBD三种编程语言。
• IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准， 它不能使用STL编程语言。
返回本节
1、编程语言
1. 梯形图 2.语句表 3. 功能块图 4. 其他编程语言
电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入 映像寄存器区域。
AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶 数字节地址，共有32个模拟量输入点。
S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区 域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。
AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址 也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点
前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以 累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态 位置1。
S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减 计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X）。
10 模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ） S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、
顶部端子盖 电源及输出端子
前盖 方式开关 电位器、扩展I/O连接
底部端子盖 输入端子、传感器电源
机型
机型 CPU221
主机输出类型 DC/继电器
主机输 入点数6ຫໍສະໝຸດ 主机输出 可扩展模块 点数
4
无
CPU222
DC/继电器
8
6
2
CPU224/XP DC/继电器
14/2AI 10/1AO 7
CPU226
DC/继电器
• IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准， 它不能使用STL编程语言。
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1、编程语言
1. 梯形图 2.语句表 3. 功能块图 4. 其他编程语言
电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入 映像寄存器区域。
AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶 数字节地址，共有32个模拟量输入点。
S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区 域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。
AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址 也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点
前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以 累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态 位置1。
S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减 计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X）。
10 模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ） S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、
顶部端子盖 电源及输出端子
前盖 方式开关 电位器、扩展I/O连接
底部端子盖 输入端子、传感器电源
机型
机型 CPU221
主机输出类型 DC/继电器
主机输 入点数6ຫໍສະໝຸດ 主机输出 可扩展模块 点数
4
无
CPU222
DC/继电器
8
6
2
CPU224/XP DC/继电器
14/2AI 10/1AO 7
CPU226
DC/继电器
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◇ PLC的程序结构
S7-200的程序结构一般由三部分构成：用户程序、数据块 和系统块。
用户程序
用户程序作为程序块是程序的必选项。一个完整的用户程序 由可执行代码和注释组成。可执行代码由主程序和若干子程 序或中断服务程序组成。 ※ 主程序是应用程序中的必选组件，CPU在每一个扫描 周期中顺序执行这些指令。主程序也被表示为OB1。
STEP7-Micro/WIN的启动
STEP7-Micro/WIN编辑器
※ STL编辑器 ※ LAD编辑器 ※ FBD编辑器
◇ STEP 7-Micro/WIN 编程软件简介
STEP7-Micro/WIN软件安装
※ 系统要求：Windows95/98/ME/NT/XP/2000（STEP 7-M icro/WIN V4.0版本以上需Windows XP或Win2000 SP3）； 通信电缆：PC/PPI电缆。 ※ 连接S7-200 CPU 可以用PC/PPI电缆建立个人计算机与P LC之间的通信连接，如图所示。
顺序功能图（SFC）
又称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特 性的一种图形。
功能块图（FBD）
是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。
基本指令应用举例
◇ 梯形图的特点与编程规则
梯形图的特点
①.“从上到下”按行绘制，每一行“从左到右”绘制，左
侧总是输入接点，最右侧为输出元素。
②.梯形图的左右母线是一种界限线，并未加电压，支路 （逻辑行）接通时，并没有电序状态
第4部分结束 谢谢!
梯形图编程的基本规则
①.按“自上而下，从左到右”的顺序绘制。 ②.在每一个逻辑行上，当几条支路串联时，串联触点多的应安 排在上面，几条支路并联时，并联触点多的应安排在左面。
③.触点应画在水平支路上，不包含触点的支路应放在垂直方 向，不应放在水平方向；如图①和②.处都是不允许的。
④. 一个触点上不应有双向电流通过，如图（a）中元件3， 应进行适当变化，如图（b）。
※子程序是应用程序中的可选组件。只有被主程序、中断 服务程序或者其它子程序调用时，子程序才会执行。 ※中断服务程序也是应用程序中的可选组件。当特定的中 断事件发生时，中断服务程序执行。
数据块
为可选部分，又称为DB1，在存储空间中使用V存储器。
系统块
是可选部分，它存放的是CPU组态数据。
◇ 用STEP7-Micro/WIN创建用户程序
户可以选择一种语言编程，如果需要，也可混合 使用几种语言编程。
梯形图（LAD）
右图是一个典 型的梯形图。 左边一条垂直 的线称作左母 线，右边一条 虚线称为右母 线。母线之间 是触点的逻辑 连接和线圈的 输出。
典型的电机正反转梯形图
语句表（STL）
是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能
STEP7-Micro/WIN编程软件项目窗口 ※打开STEP 7-Micro/WIN
程序的创建、下载和运行 ※程序的创建
程序的创建、下载和运行 ※程序的下载
程序的创建、下载和运行 ※程序的运行 要通过STEP 7-Micro/WIN软件将S7-200转入运行模式，S7200的模式开关必须设置为“TERM”或“RUN”。单击工具 条上的按钮或在命令菜单中选择“PLC”>“运行”，出现一 个对话框提示是否切换运行模式。单击“是”切换到运行 模式。
⑤.如果两个逻辑行之间互有牵连，逻辑关系又不清晰，应进 行变化，以便于编程。如图（a）可变化为图（b）所示的梯 形图。
⑥.梯形图中任一支路上的串联触点、并联触点及内部并联 线圈的个数一般不受限制。在中小型PLC中，由于堆栈层次 一般为8层，因此连续进行并联支路块串联操作、串联支路 块并联操作等的次数，一般不应超过8次。
常见编程语言简介 梯形图的特点与编程规则
PLC的程序结构
◆ 用STEP7-Micro/WIN创建用户程序
◆ STEP 7-Micro/WIN 编程软件简介
◇ 常见编程语言简介
S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有 LAD（梯形图）、STL（语句表）、FBD（功能
块图/逻辑功能图）、顺序功能图（SFC）等，用
③.梯形图中的输入接点及输出线圈等不是物理接点和线 圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态。
④.梯形图中使用的各种PLC内部器件，不是真的电器
器件，但具有相应的功能。梯形图中每个继电器和触 点均为PLC存储器中的一位。
⑤.梯形图中的继电器触点即可常开，又可常闭，其常 开、常闭触点的数目是无限的（受存储容量限制）， 也不会磨损。 ⑥.PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是 按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。