基礎(chǔ)實(shí)用入門的西門子S7-200PLC學(xué)習(xí)筆記

一、輸入信號(hào)：I0.0-I0.7; I1.0-I1.7
二、輸出信號(hào)：Q0.0-Q0.7; Q1.0-Q1.5
三、繼電器：M0.0-M31.7；共256位
四、時(shí)間繼電器（從T37開(kāi)始編）：通電延時(shí)（TON）
有記憶的通電延時(shí)（TONR）
斷電延時(shí)（TOF）
 
圖1
以圖1為例，IN為輸入信號(hào)，TON表示這個(gè)時(shí)間繼電器是通電延時(shí)，T37表示這個(gè)繼電器命名為T37，100ms是單位基數(shù)， PT為延遲時(shí)間
時(shí)間繼電器延遲時(shí)間算法：PT時(shí)間單位基數(shù)；圖1中延遲時(shí)間為100100ms=10000ms=10s

五、計(jì)數(shù)器（C0-C255）：增計(jì)數(shù)器（CTU）
減計(jì)數(shù)器（CTD）
增減計(jì)數(shù)器（CTUD）
 
圖2
以圖2為例，C1表示這個(gè)計(jì)時(shí)器命名為C1,CTU表示這個(gè)計(jì)數(shù)器為增計(jì)數(shù)器，CU為觸發(fā)信號(hào)，R為復(fù)位信號(hào)，PV為計(jì)數(shù)次數(shù)
提示：1. 計(jì)數(shù)器CU端與R端不能存在or狀態(tài)
2.計(jì)數(shù)器要從最左端主線直接輸入信號(hào)
3.一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里只能有一個(gè)計(jì)數(shù)器

六、上升沿（P）：上升沿觸發(fā)，當(dāng)輸入信號(hào)狀態(tài)由0—1則發(fā)生動(dòng)作，反之由1—0則不動(dòng)作
下降沿（N）：下降沿觸發(fā)，當(dāng)輸入信號(hào)狀態(tài)由1—0則發(fā)生動(dòng)作，反之由0—1則不動(dòng)作

七、特殊功能寄存器（SM）：
SM0.0：使運(yùn)行時(shí)一直為1，是常ON繼電器，一般用在程序開(kāi)始最左側(cè)第一位置，辦證每次都掃描；
SM0.1:是CPU第一次上電運(yùn)行時(shí)動(dòng)作一次，也就是一個(gè)上升沿，一般作為初始故障復(fù)位使用；
SM0.2:當(dāng)機(jī)器執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，該位被置1；
SM0.3:開(kāi)機(jī)后進(jìn)入RUN方式，該位被置1一個(gè)掃描周期；
SM0.4:是以1min為周期的脈沖波形，可以作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)使用；
SM0.5:是以1秒為周期的脈沖波形，可以作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)使用；
SM0.6:為掃描時(shí)鐘脈沖，首次掃描為1，下次為0，在下次為1，以此類推；
SM1.0:當(dāng)執(zhí)行某些指令，其結(jié)果為0時(shí)，將改位置為1；
SM1.1:當(dāng)執(zhí)行某些指令，其結(jié)果溢出或非法數(shù)值時(shí)，將改位置為1；
SM1.2:當(dāng)執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，其結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，將改位置為1；
SM1.3:試圖除以0時(shí)，將改位置為1。

八、順序控制繼電器(S):
順序控制繼電器區(qū)為順序控制繼電器的數(shù)據(jù)而建立一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，用S表示；可以按位、字節(jié)、字、雙字四種方式來(lái)存取。
（1）位：S0.0-S31.7,共256點(diǎn)
（2）字節(jié)：SB0-SB31,共32字節(jié)
（3）字：SW0-SW30,共16字
（4）雙字：SD0-SD28,共8個(gè)雙字
注：程序中S上方是置位的起始位置，下方的數(shù)字是從起始位置開(kāi)始的總點(diǎn)數(shù)，如圖三表示從Q0.0開(kāi)始置位三個(gè)點(diǎn)（Q0.0,Q0.1,Q0.2）；R的上方下方表達(dá)意思與S一樣。
 
圖3

九、復(fù)位（R）：用法與順序控制繼電器一樣，順序控制繼電器是置位，R為復(fù)位。

十、跳轉(zhuǎn)指令與標(biāo)簽指令
跳轉(zhuǎn)指令（JMP）：在預(yù)置觸發(fā)信號(hào)接通時(shí)，使程序跳轉(zhuǎn)到標(biāo)簽處執(zhí)行；
標(biāo)簽（LBL）：標(biāo)記跳轉(zhuǎn)的目的地位置；
JMP與LBL指令上方的數(shù)字為對(duì)應(yīng)的位置，即當(dāng)JMP指令上方數(shù)字為n時(shí)，接通時(shí)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到相對(duì)應(yīng)的上方數(shù)字為n的LBL命令的位置來(lái)執(zhí)行程序，常用來(lái)切換兩個(gè)不同工作狀態(tài)下的不同的程序。

十一、高速計(jì)數(shù)器（HC）
用來(lái)累積比CPU的掃描速率更快的事件，計(jì)數(shù)過(guò)程與掃描周期無(wú)關(guān)。

十二、累加器（AC）
用來(lái)向子程序傳遞參數(shù)和從子程序返回參數(shù)，或用來(lái)臨時(shí)保存中間的運(yùn)算結(jié)果。

十三、程序組織單元（POU）
將主程序、子程序和中斷程序統(tǒng)稱為程序組織單元（POU），各POU都有自己的64B的局部存儲(chǔ)器；使用梯形圖和功能模塊圖時(shí)，將保留局部存儲(chǔ)器的最后4B。

十四、局部存儲(chǔ)器（L）、變量存儲(chǔ)器（V）
僅在它被創(chuàng)建的POU中有效，各POU不能訪問(wèn)別的POU的局部存儲(chǔ)器；變量存儲(chǔ)器（V）是全局存儲(chǔ)器，可以被所有的POU訪問(wèn)。

十五、模擬量輸入（AI）
AI模塊將連續(xù)變化的模擬量按比例轉(zhuǎn)換為一個(gè)字長(zhǎng)（16位）的數(shù)字量，用區(qū)域標(biāo)識(shí)符AI、表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的W（字）和起始字節(jié)的地址來(lái)表示模擬量輸入的地址，例如AW16，模擬量輸入值為只讀數(shù)據(jù)。

十六、模擬量輸出（AQ）
AO模塊將長(zhǎng)度為一個(gè)字的數(shù)字轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)世界的模擬量，用區(qū)域標(biāo)識(shí)符AQ、表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度W（字）和起始字節(jié)的地址來(lái)表示存儲(chǔ)模擬量輸出的地址，例如AQW32，模擬量輸出值是只寫(xiě)數(shù)據(jù)，用戶不能讀取模擬量輸出值。

十七、使能輸入與使能輸出
梯形圖中，用方框鏢師某些指令，例如定時(shí)器和數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，通常方框指令的輸入端在左邊，輸出端在右邊；能流從左至右，不能有短路、開(kāi)路和反方向的能流，前一個(gè)方框的輸出可以作為后一個(gè)方框的輸入。

十八、移位指令與循環(huán)移位指令

表1、移位指令

表2、循環(huán)移位指令

十九、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令
實(shí)現(xiàn)字節(jié)（B）與整數(shù)（I）、整數(shù)與雙整數(shù)（DI）、BCD碼與整數(shù)、雙整數(shù)（DI）與實(shí)數(shù)（R）之間的轉(zhuǎn)換指令，以及七段譯碼指令。

表3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令

二十、時(shí)鐘指令

表4、時(shí)鐘指令
例：
圖4
如圖4所示，表示在I0.0的上升沿讀取日期時(shí)間值，用VB42開(kāi)始的時(shí)間緩沖區(qū)保存讀取的值。將所編程序下載到PLC之后，打開(kāi)I0.0,可以在狀態(tài)表里監(jiān)控VD42和VD46中讀取的BCD碼值，圖中讀取的值為2020年4月21日15點(diǎn)21分16秒，星期二；
在星期的取值中，星期的取值范圍為0_{7，1表示星期日，2}7表示星期一到星期六，為0時(shí)將禁用星期（保持為0）。

二十一、看門狗
CPU循環(huán)的循環(huán)監(jiān)視時(shí)間的開(kāi)始（500ms）；程序執(zhí)行時(shí)間超過(guò)500ms或者進(jìn)入死循環(huán)時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。

二十二、過(guò)程映像區(qū)
在循環(huán)程序處理過(guò)程中，CPU需要一致的過(guò)程映像信號(hào)。為此在程序執(zhí)行之前讀取/寫(xiě)入過(guò)程信號(hào)。在隨后的程序處理中。CPU在對(duì)輸入（I）和輸出（Q）地址區(qū)尋址時(shí)不直接訪問(wèn)信號(hào)模塊，而是訪問(wèn)包含I/O過(guò)程映像的CPU系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。

二十三、主程序、子程序、中斷程序
主程序循環(huán)執(zhí)行，可以調(diào)用子程序；
子程序可以清晰的指出程序需要的功能，主程序中加入的子程序要先執(zhí)行子程序才能執(zhí)行下一段主程序，子程序中還可以調(diào)用子程序，一共可以調(diào)用8個(gè)，想全部執(zhí)行完才能進(jìn)入下一段主程序；S7-200 CPU最多可以調(diào)用64個(gè)子程序（CPU226為128個(gè)）；子程序可以帶參數(shù)調(diào)用，在子程序的局部變量表中設(shè)置參數(shù)的類型，一共可以帶16個(gè)參數(shù)。
中斷程序：發(fā)生某一事件后執(zhí)行此程序；只能嵌一個(gè)子程序；中斷程序有不同的優(yōu)先級(jí)，中斷程序不能再被打斷，會(huì)按照發(fā)生的時(shí)間順序和優(yōu)先級(jí)排隊(duì)。

二十四、如圖5，分別為：
取反
與
或
異或
 
圖5

二十五、FOR/NEXT指令
每條FOR指令必須對(duì)應(yīng)一條NEXT指令；FOR/NEXT指令循環(huán)可嵌套深度可達(dá)8層；FOR指令用沿觸發(fā)；循環(huán)結(jié)束，當(dāng)下一次允許時(shí)，F(xiàn)OR/NEXT指令復(fù)位它自己，并把初始值拷貝到INDX中。

二十六、程序控制，順序控制
每條SCR指令必須對(duì)應(yīng)有SCRE結(jié)束之靈；
不能把同一個(gè)S位用于不同程序中，例如：如果在主程序中用了S0.1，在子程序中就不能再使用它；
在SCR段之間不能使用JMP和LBL指令，但可以在SCR段內(nèi)使用跳轉(zhuǎn)和標(biāo)號(hào)指令；SCR段之間的跳轉(zhuǎn)，可以使用SCRT或復(fù)位/置位指令
在SCR段中不能使用END指令

二十七、程序控制其余指令
RET:根據(jù)前一個(gè)邏輯從子程序返回主程序；軟件自動(dòng)在子程序最后增加無(wú)條件返回。
END：根據(jù)前一個(gè)邏輯條件終止主程序；可以在主程序中使用“有條件結(jié)束”指令，但不能在子程序或中斷程序中使用；軟件自動(dòng)在主程序最后增加無(wú)條件結(jié)束。
STOP：重新將PLC轉(zhuǎn)換至STOP模式。
WDR：重新觸發(fā)CPU的看門狗定時(shí)器，擴(kuò)展掃描允許使用的時(shí)間，而不會(huì)出現(xiàn)看門狗錯(cuò)誤；慎用！！！
DIAG-LED：設(shè)置診斷LED燈；當(dāng)輸入?yún)��?shù)IN的數(shù)值為零，則診斷LED會(huì)被設(shè)置為不發(fā)光。如果輸入?yún)��?shù)IN的數(shù)值大于零，則診斷LED會(huì)被設(shè)置為發(fā)光（黃色）。

二十八、BGN-ITIME和CAL-ITIME指令可測(cè)量?jī)扇蝿?wù)的時(shí)間間隔，也可間接實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。

二十九、rs-485口MODBUS通訊
Modbus主站讀寫(xiě)程序
注意：1、Modbus RTU主站功能是通過(guò)指令庫(kù)中預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的，該庫(kù)只針對(duì)Port0口有效
2、Modbus RTU主站使用了一些用戶中斷，在用戶程序中不能禁止中斷
3、此處訪問(wèn)的為一個(gè)從站，若訪問(wèn)不同的從站，可通過(guò)改變從站地址來(lái)實(shí)現(xiàn)
第一步初始化：復(fù)位modbus庫(kù)完成位，初始化完成后，啟動(dòng)讀寫(xiě)指令m0.1置位
 

第二步：填寫(xiě)從站通訊參數(shù)
 

第三步：M0.1置位讀取從站數(shù)據(jù)，讀取保持寄存器40001-40008 8個(gè)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)格式寫(xiě)入&VB1000，40001，40002為32位浮點(diǎn)數(shù)，則保持在VB1000 VB1001 VB1002 VB1003中，依次類推，讀取完成M2.1置位，復(fù)位讀取從站保持寄存器MO.1 M2.3

 
 
 
讀取輸入寄存器，讀取完成M2.2置位，復(fù)位M2.1
 

M2.2置位，寫(xiě)數(shù)據(jù)開(kāi)始，VB3000寫(xiě)入00001中，寫(xiě)完成，M2.3置位，開(kāi)始讀，M2.2復(fù)位。
 
將程序?qū)懭隤LC，通過(guò)串口調(diào)試助手，PLC給電腦發(fā)送如下指令
 
03 02 00 00 00 08 78 2E是PLC要讀取從站的輸入點(diǎn)
03 0F 00 00 00 08 01 00 7F 4C是PLC要寫(xiě)從站的輸入點(diǎn)
03 03 00 00 00 08 45 EE是PLC要讀從站的保持寄存器

三十、PLC為從站MODBUS通訊
PLC中各寄存器地址與MODBUS地址對(duì)照表

三十一、SCR指令
SCR指令專門用于編制順序控制程序。順序控制程序被分為L(zhǎng)SCR與SCRE指令之間的若干個(gè)SCR段，一個(gè)SCR段對(duì)應(yīng)于順序功能圖中的一步。
一個(gè)SCR程序段一般有以下三種功能：
1)驅(qū)動(dòng)處理：在該段狀態(tài)有效時(shí)，要做什么工作，有時(shí)也可能不做任何工作。
2)指定轉(zhuǎn)移條件和目標(biāo)：滿足什么條件后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到何處。
3)轉(zhuǎn)移源自動(dòng)復(fù)位功能：狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，置位下一個(gè)狀態(tài)的同時(shí)，自動(dòng)復(fù)位原狀態(tài)。
S7-200 PLC提供了三條順序控制指令：裝載SCR(LSCR)指令、SCR傳輸(SCRT)指令和SCR結(jié)束(SCRE)指令。如下圖所示
 

SCR指令的操作如下：
1)裝載SCR (LSCR，Load SCR)指令用來(lái)表示一個(gè)SCR段（即順序功能圖中的步）的開(kāi)始。指令中的操作數(shù)S—Bit為順序控制繼電器S（BOOL型）的地址，順序控制繼電器S為1狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的SCR段中的程序，反之則不執(zhí)行。
2) SCR傳輸(SCRT，SCR Transition)指令將程序控制權(quán)從一個(gè)激活的SCR段傳遞到另一個(gè)SCR段，即步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。執(zhí)行SCRT指令，當(dāng)SCRT線圈“得電”時(shí)，SCRT指令中指定的順序功能圖中的后續(xù)步對(duì)應(yīng)的順序控制繼電器S位置位（變?yōu)?狀態(tài)），同時(shí)當(dāng)前活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的順序控制繼電器S位被系統(tǒng)程序復(fù)位（變?yōu)?狀態(tài)），當(dāng)前步變?yōu)椴换顒?dòng)步。
在SCRT指令執(zhí)行時(shí)，復(fù)位當(dāng)前激活的程序段的S位并不會(huì)影響S堆棧。SCR段會(huì)一直保持能流直到退出。
3) SCR結(jié)束(SCRE，SCR END)指令標(biāo)志著SCR段的結(jié)束。
使用SCR指令時(shí)有以下的限制：
1) SCR指令僅對(duì)元件S有效，順序控制繼電器S也具有一般繼電器的功能，所以對(duì)它能夠使用其他指令。
2)不能把同一個(gè)S位用于不同程序中，例如如果在主程序中使用了SO.1，則在子程序中就不能再使用它。
3)在SCR段中不能使用JMP和LBL指令，即不允許用跳轉(zhuǎn)的方法跳入或跳出SCR段；但可以在SCR段附近使用跳轉(zhuǎn)和標(biāo)號(hào)指令或者在段內(nèi)跳轉(zhuǎn)。
4)在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。
5)在狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，所有的SCR段的元件一般也要復(fù)位，如果希望繼續(xù)輸出，可使用置位／復(fù)位指令。
6)在使用順序功能圖時(shí)，SCR段的編寫(xiě)可以不按順序編排。

三十二、閉環(huán)控制與PID控制器
PID控制（即比例-積分-微分）優(yōu)點(diǎn)：
1、即使沒(méi)有控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，也能得到比較滿意的控制效果；
2、通過(guò)調(diào)用PID指令來(lái)編程，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整方便；
3、有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)被控對(duì)象的具體情況，可以采用P、PI、PD、和PID等方式，S7-200的PID指令還采用了一些改進(jìn)的控制方式。
模擬量閉環(huán)控制：
在模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，被控量c（t）被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流、電壓信號(hào)PV(t)，PLC用模擬量輸入模塊中的A-D轉(zhuǎn)換器，將它們轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的多位二進(jìn)制過(guò)程變量（又稱為反饋值）PVn。
模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換和PID程序的執(zhí)行都是周期性的操作，其間隔時(shí)間稱為采樣周期Ts。各數(shù)字量中的下標(biāo)n表示該變量是第n次采樣計(jì)算時(shí)的數(shù)字量。
工作原理：
閉環(huán)負(fù)反饋控制可以使過(guò)程變量PVn等于或跟隨設(shè)定值SPn。
性能指標(biāo)：
由于給定輸入信號(hào)或擾動(dòng)輸入信號(hào)的變化，使系統(tǒng)的輸出量發(fā)生變化，在系統(tǒng)輸出量達(dá)到穩(wěn)態(tài)之前的過(guò)程稱為過(guò)渡過(guò)程或動(dòng)態(tài)過(guò)程；系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程的性能指標(biāo)用階躍響應(yīng)的參數(shù)來(lái)描述，階躍響應(yīng)是指系統(tǒng)的輸入信號(hào)階躍變化時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)。
閉環(huán)控制帶來(lái)的問(wèn)題：
使用閉環(huán)控制后，并不能保證得到良好的動(dòng)靜態(tài)性能，這主要是由系統(tǒng)中的滯后因素造成的，閉環(huán)中的滯后因素主要來(lái)源于被控對(duì)象。
閉環(huán)控制反饋極性的確定：
閉環(huán)控制必須保證系統(tǒng)是負(fù)反饋（誤差=設(shè)定值-過(guò)程變量），而不是正反饋（誤差=設(shè)定值+過(guò)程變量）；如果系統(tǒng)接成了正反饋，將會(huì)失控，被控量會(huì)往單一方向增大或減少，給系統(tǒng)的安全帶來(lái)極大的威脅。
判斷反饋極性的辦法：
在調(diào)試時(shí)斷開(kāi)模擬量輸出模塊與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的連線，在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行PID控制程序。如果控制器有積分環(huán)節(jié)，因?yàn)榉答伇粩嚅_(kāi)了，不能消除誤差，模擬量輸出模塊的輸出電壓或電流會(huì)向一個(gè)方向變化；這時(shí)如果假設(shè)接上執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能減少誤差，則為負(fù)反饋，反之為正反饋。

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