西門子S7-200 SMART PLC知識(shí)科普

一、S7-200 SMART的數(shù)據(jù)主要分為：

1、與實(shí)際輸入/輸出信號(hào)相關(guān)的輸入/輸出映象區(qū)：

I：數(shù)字量輸入(DI)。

Q：數(shù)字量輸出(DO)。

AI：模擬量輸入。

AQ：模擬量輸出。

2、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)

V：變量存儲(chǔ)區(qū)，可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取V 區(qū)數(shù)據(jù)。

M：位存儲(chǔ)區(qū)，可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取M區(qū)數(shù)據(jù)。

T：定時(shí)器存儲(chǔ)區(qū)，用于時(shí)間累計(jì)。

C：計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)區(qū)，用于累計(jì)其輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)。

HC：高速計(jì)數(shù)器，獨(dú)立于 CPU 的掃描周期對高速事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值是只讀值，僅可作為雙字(32 位)來尋址。

AC：累加器，可以像存儲(chǔ)器一樣使用的讀/寫器件，可以按位、字節(jié)、字或雙字訪問累加器中的數(shù)據(jù)。

SM：特殊存儲(chǔ)器，提供了在 CPU 和用戶程序之間傳遞信息的一種方法?？梢允褂眠@些位來選擇和控制 CPU 的某些特殊功能， 可以按位、字節(jié)、字或雙字訪問 SM 位。

L：局部存儲(chǔ)區(qū)，用于向子例程傳遞形式參數(shù)。

S：順序控制繼電器，用于將機(jī)器或步驟組織到等效的程序段中，實(shí)現(xiàn)控制程序的邏輯分段。

可以按位、字節(jié)、字或雙字訪問 S 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器范圍及特性。

表1.存儲(chǔ)器范圍數(shù)據(jù)尋址

S7-200 SMART CPU收集操作指令、現(xiàn)場狀況等信息，把這些信息按照用戶程序指定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算、處理，然后輸出控制、顯示等信號(hào)。

所有這些信息都表示為不同格式的數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)來處理。

各種指令對數(shù)據(jù)格式都有一定要求，指令與數(shù)據(jù)之間的格式要一致才能正常工作。例如，為一個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)使用實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù))運(yùn)算指令，顯然會(huì)得到不正確的結(jié)果。

數(shù)據(jù)有不同的長度(以二進(jìn)制表示它們時(shí)，占據(jù)的位數(shù)不同)，也就決定了數(shù)值的大小范圍。

模擬量信號(hào)在進(jìn)行模/數(shù)(A/D)和數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換時(shí)，一定會(huì)存在誤差;代表模擬量信號(hào)的數(shù)據(jù)，只能以一定的精度表示模擬量信號(hào)。

二、二進(jìn)制、十六進(jìn)制和十進(jìn)制

所有的數(shù)據(jù)在PLC中都是以二進(jìn)制形式表示的。

數(shù)據(jù)都有其特定的長度和表示方式，稱為格式。

數(shù)據(jù)的格式與用于運(yùn)算、處理它的指令相關(guān)。

以不同的格式查看一個(gè)數(shù)據(jù)，或是使用不同格式的指令處理它，會(huì)得到不同的效果。

1、二進(jìn)制和二進(jìn)制數(shù)：所有通過S7-200 SMART PLC處理的數(shù)據(jù)(數(shù)值、字符等等)都以二進(jìn)制形式表示。

2、十六進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)：在二進(jìn)制數(shù)中，每4個(gè)二進(jìn)制位可以分為一組;

這組二進(jìn)制數(shù)值的不同變化可以表示16個(gè)狀態(tài)，正好是16進(jìn)制數(shù)每一位數(shù)字的變化范圍。

因此，可以用十六進(jìn)制數(shù)值方便地表示二進(jìn)制數(shù)。

例如，二進(jìn)制數(shù)1000_1111b分為兩組來看，分別是1000b和1111b，正好可以表示16進(jìn)制數(shù)字8h和Fh(0000b對應(yīng)于0h，...，1111b對應(yīng)于Fh);那么這個(gè)二進(jìn)制數(shù)就可以表示為8Fh。

3、十進(jìn)制和十進(jìn)制數(shù)：十進(jìn)制是S7-200 SMART的數(shù)學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，一般都使用十進(jìn)制的體系，除了時(shí)間(12/24或60進(jìn)制)等特殊數(shù)據(jù)外。

二進(jìn)制數(shù)用于在PLC中表示十進(jìn)制數(shù)值、或者其他(如字符等)數(shù)據(jù)，而16進(jìn)制用來比較簡單地描述二進(jìn)制數(shù)。

三、二進(jìn)制位邏輯(bit)

PLC中以二進(jìn)制“位”的數(shù)據(jù)形式來表示邏輯“1”、“0”(或者“開”、“關(guān)”)。位是最基本的數(shù)據(jù)單位。

在數(shù)據(jù)字節(jié)(Byte)中，二進(jìn)制邏輯只用一個(gè)位(bit)來表示。每個(gè)字節(jié)由8個(gè)位組成。

四、整數(shù)、無符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)

字節(jié)、字、雙字都可以用來表示十進(jìn)制整數(shù)，顯然它們的數(shù)據(jù)長度不同，能夠表示的數(shù)的大小范圍也不同。

無符號(hào)整數(shù)只有0和正整數(shù);有符號(hào)整數(shù)可以有正數(shù)和負(fù)數(shù)。

有符號(hào)整數(shù)采用二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式來表示負(fù)數(shù)。

五、實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù))

實(shí)數(shù)(或浮點(diǎn)數(shù))以 32 位單精度數(shù)表示，其格式為 ANSI/IEEE 754-1985 標(biāo)準(zhǔn)中所描述的形式。實(shí)數(shù)按雙字長度訪問。

注意：浮點(diǎn)數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后第 6 位。因此輸入浮點(diǎn)常數(shù)時(shí)，最多只能指定 6 位小數(shù)。計(jì)算涉及到包含非常大和非常小數(shù)字的一長串?dāng)?shù)值時(shí)，計(jì)算結(jié)果可能不準(zhǔn)確。

六、ASCII字符和String(字符串)

在S7-200 SMART中，ASCII字符是由表示字母、數(shù)字和一些特殊符號(hào)的ASCII編碼組成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一個(gè)字符。

七、訪問S7-200 SMART 中的數(shù)據(jù)

S7-200 SMART從外部接收信號(hào)輸入(輸入數(shù)據(jù))，在內(nèi)部按照用戶程序運(yùn)算、處理后，再輸出進(jìn)行各種控制、顯示。

CPU 將信息存儲(chǔ)在不同存儲(chǔ)單元，每個(gè)位置均具有唯一的地址。尋址時(shí)，數(shù)據(jù)地址以代表存儲(chǔ)區(qū)類型的字母開始，隨后是表示數(shù)據(jù)長度的標(biāo)記，然后是存儲(chǔ)單元編號(hào);對于二進(jìn)制位尋址，還需要在一個(gè)小數(shù)點(diǎn)分隔符后指定位編號(hào)。

位尋址的舉例如下圖所示：

圖1.位尋址舉例

其中，存儲(chǔ)區(qū)和字節(jié)地址(“M3”)代表 M 存儲(chǔ)器的第 3 個(gè)字節(jié)，用句點(diǎn)(“.”)與位地址(位 4)分開。

字節(jié)尋址的舉例如下圖所示：

圖2. 字節(jié)尋址舉例

可以看出，VW100包括VB100和VB101;VD100包括VW100和VW102，即VB100，VB101，VB102，VB103這4個(gè)字節(jié)。這些地址是互相交疊的。

當(dāng)涉及到多字節(jié)組合尋址時(shí)，遵循“高地址，低字節(jié)”的規(guī)律。

下表給出了不同數(shù)據(jù)長度可表示的整數(shù)值范圍。

表1.不同數(shù)據(jù)長度表示的十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)范圍

八、對本地 I/O 和擴(kuò)展 I/O 進(jìn)行尋址

CPU 提供的本地 I/O 具有固定的 I/O 地址?？梢酝ㄟ^在 CPU 的右側(cè)連接擴(kuò)展 I/O 模塊，或通過安裝信號(hào)板來增加 I/O 點(diǎn)。模塊點(diǎn)的地址取決于 I/O 類型和模塊在 I/O 鏈中的位置。

注意：

1、數(shù)字量 I/O 的過程映像寄存器空間總是以八位(一個(gè)字節(jié))遞增的形式預(yù)留。如果模塊沒有為每個(gè)保留字節(jié)中的每一位提供相應(yīng)的物理點(diǎn)，那些未使用的位就無法分配給 I/O 鏈中的后續(xù)模塊。對于輸入模塊，這些未使用的位會(huì)在每個(gè)輸入更新周期中被清零。

2、模擬量 I/O 點(diǎn)總是以兩點(diǎn)遞增的方式分配。如果模塊沒有為這些點(diǎn)分配相應(yīng)的物理 I/O，則這些I/O 點(diǎn)將丟失，并且不能夠分配給 I/O 鏈中的后續(xù)模塊。

下表提供固定映射慣例的示例(由 STEP 7 Micro/WIN SMART 建立，并作為系統(tǒng)塊中I/O 組態(tài)的一部分下載)。

表2. CPU 映射舉例:

九、計(jì)數(shù)器

S7-200 SMART 指令提供了下述三種類型的計(jì)數(shù)器。

CTU：增計(jì)數(shù)器。

CTD：減計(jì)數(shù)器 。

CTUD：增/減計(jì)數(shù)器 。

計(jì)數(shù)器指令的梯形圖格式如下圖所示：

圖1.計(jì)數(shù)器指令

CU：增計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端;

CD：減計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端;

PV：預(yù)置值;

LD：裝載預(yù)置值;

R：復(fù)位輸入;

注意：當(dāng)子程序在同一周期內(nèi)被多次調(diào)用時(shí)，不能使用上升沿、下降沿、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。

注意：由于每個(gè)計(jì)數(shù)器有一個(gè)當(dāng)前值，因此請勿將同一計(jì)數(shù)器編號(hào)分配給多個(gè)計(jì)數(shù)器。(編號(hào)相同的加計(jì)數(shù)器、加/減計(jì)數(shù)器和減計(jì)數(shù)器會(huì)訪問相同的當(dāng)前值)

計(jì)數(shù)器按如下表所列的規(guī)律工作：

表2.計(jì)數(shù)器工作規(guī)律

計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍為0～32，767。計(jì)數(shù)器號(hào)不能重復(fù)使用。計(jì)數(shù)器有兩種尋址類型：Word(字)和Bit(位)。計(jì)數(shù)器號(hào)既可以用來訪問計(jì)數(shù)器當(dāng)前值，也可以用來表示計(jì)數(shù)器位的狀態(tài)。

增/減計(jì)數(shù)器指令舉例如下圖所示：

十、定時(shí)器

1、S7-200 SMART指令提供了下述三種類型的定時(shí)器。

接通延時(shí)定時(shí)器(TON)：用于定時(shí)單個(gè)時(shí)間間隔 。

有記憶的接通延時(shí)定時(shí)器(TONR)：用于累積多個(gè)定時(shí)時(shí)間間隔的時(shí)間值。

斷開延時(shí)定時(shí)器(TOF)：用于在 OFF(或 FALSE) 條件之后延長一定時(shí)間間隔，例如冷卻電機(jī)的延時(shí)。

2、定時(shí)器號(hào)和分辨率

定時(shí)器對時(shí)間間隔計(jì)數(shù)。定時(shí)器的分辨率(時(shí)基)決定了每個(gè)時(shí)間間隔的長短。

S7-200 SMART提供了256個(gè)可供使用的定時(shí)器，即用戶可用的定時(shí)器號(hào)為T0-T255。TON、TONR 和 TOF 定時(shí)器提供三種分辨率：1ms、10ms和100ms。(當(dāng)前值的每個(gè)單位均為時(shí)基的倍數(shù)。例如，使用 10 ms 定時(shí)器時(shí)，計(jì)數(shù) 50 表示經(jīng)過的時(shí)間為 500 ms )。

定時(shí)器號(hào)的分辨率(時(shí)基)及最大計(jì)數(shù)時(shí)間，如下表：

表1. 定時(shí)器號(hào)和分辨率

定時(shí)器號(hào)決定了定時(shí)器的分辨率(時(shí)基) ， 并且分辨率在指令塊上標(biāo)出。

注意：同一個(gè)定時(shí)器編號(hào)不能同時(shí)用于 TON 和 TOF 定時(shí)器。例如，不能同時(shí)使用 TON T32和 TOF T32。

3、不同分辨率的定時(shí)器按以下規(guī)律刷新：

1ms：1ms分辨率的定時(shí)器，定時(shí)器位和當(dāng)前值的更新不與掃描周期同步。對于大于1ms的程序掃描周期，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，定時(shí)器位和當(dāng)前值刷新多次。

10ms：10ms分辨率的定時(shí)器，定時(shí)器位和當(dāng)前值在每個(gè)程序掃描周期的開始刷新。定時(shí)器位和當(dāng)前值在整個(gè)掃描周期過程中為常數(shù)。在每個(gè)掃描周期的開始會(huì)將一個(gè)掃描累計(jì)的時(shí)間間隔加到定時(shí)器的當(dāng)前值上。

100ms：100ms分辨率的定時(shí)器，定時(shí)器位和當(dāng)前值在指令執(zhí)行時(shí)刷新。因此為了保證正確的定時(shí)值，要確保在一個(gè)程序掃描周期中，只執(zhí)行一次100ms定時(shí)器指令。

注意：要確保最小時(shí)間間隔，請將預(yù)設(shè)值 (PV) 增大 1。例如：使用 100 ms 定時(shí)器時(shí)，為確保最小時(shí)間間隔至少為 2100 ms，則將 PV 設(shè)置為22。

4、TON 和 TONR 定時(shí)器操作：

在使能輸入 IN 接通時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值等于或大于預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，定時(shí)器位置為接通。

使能輸入置為斷開時(shí)，清除 TON 定時(shí)器的當(dāng)前值。

使能輸入置為斷開時(shí)，保持 TONR 定時(shí)器的當(dāng)前值。輸入 IN 置為接通時(shí)，可以使用TONR 定時(shí)器累積時(shí)間。使用復(fù)位指令 (R) 可清除 TONR 的當(dāng)前值。

達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，TON 和 TONR 定時(shí)器繼續(xù)定時(shí)，直到達(dá)到最大值 32,767 時(shí)才停止定時(shí)。

5、TOF 定時(shí)器操作

使能輸入接通時(shí)，定時(shí)器位立即接通，當(dāng)前值置為 0。輸入斷開時(shí)，定時(shí)開始定時(shí)一直持續(xù)到當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)設(shè)時(shí)間。

達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器位斷開，當(dāng)前值停止遞增;但是，如果在 TOF 達(dá)到預(yù)設(shè)值之前使能輸入再次接通，則定時(shí)器位保持接通。

要使 TOF 定時(shí)器開始定時(shí)斷開延時(shí)時(shí)間間隔，使能輸入必須進(jìn)行接通-斷開轉(zhuǎn)換。

如果 TOF 定時(shí)器在 SCR 區(qū)域中，并且 SCR 區(qū)域處于未激活狀態(tài)，則當(dāng)前值設(shè)置為0，定時(shí)器位斷開，且當(dāng)前值不遞增。

定時(shí)器工作規(guī)律如下表所示：

表3. 定時(shí)器操作和PLC上電循環(huán)

審核編輯：湯梓紅