9.1西門子S7-200系列PLC9.2歐姆龍CPM1A系列PLC 270

習(xí)題

第9章西門子S7-200系列和歐姆龍

CPM1A系列PLC簡介9.1西門子S7-200系列PLC9.1.1S7-200系列PLC的特點和系統(tǒng)配置

西門子S7-200系列PLC是在S4系列的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，屬于結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低的小型機。在運行速度方面具有簡短的指令處理時間，可縮短循環(huán)周期；高速計數(shù)擴大了小型機在其他范圍內(nèi)的應(yīng)用；高速中斷處理使得單機可以對過程事件進行快速響應(yīng)。而在其功能方面增加了專用性能模塊以擴大能力；控制步進電機的固有的脈沖輸出，也可以用于脈寬調(diào)制；具有豐富的指令集，用于方便、快速地處理最復(fù)雜的問題。S7-200系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)見表9.1，基本單元見表9.2，數(shù)字量擴展模塊見表9.3。S7-200系列PLC的用戶存儲器可擴展到13k步，I/O點最多可擴展7個模塊。它有27條基本指令，執(zhí)行速度為0.37?s/布爾指令。該系列PLC還具有多種功能模塊，如模擬量模塊、熱電偶/熱電阻模塊、MODEM模塊、PROFIBUS-DP模塊、位置控制模塊等，如表9.4所示。利用S7-200系列PLC所具有的這些特殊功能模塊可以實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等。

表9.1S7-200系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)

表9.2S7-200系列PLC的基本單元

表9.3S7-200系列PLC的數(shù)字量擴展模塊

表9.4S7-200系列PLC的功能模塊

9.1.2S7-200系列PLC的內(nèi)部資源

1．輸入繼電器(I)與輸出繼電器(Q)輸入繼電器(I)是PLC接受外部輸入開關(guān)量信號的窗口。PLC將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器中。外部輸入電路接通時對應(yīng)輸入繼電器的映像寄存器為ON(“1”狀態(tài))，表示該輸入繼電器的常開觸點閉合，其常閉觸點斷開。輸入繼電器的狀態(tài)惟一地取決于外部輸入信號，不可能受用戶程序的控制，因此在梯形圖中絕對不能出現(xiàn)輸入繼電器線圈。輸出繼電器(Q)是PLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來表示將可編程序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊，然后由后者驅(qū)動外部負載。

S7-200系列PLC的輸入繼電器和輸出繼電器的編號用字母(存儲器標(biāo)識符)、字節(jié)地址(十進制)、分隔符和位地址(八進制)四部分表示，輸入繼電器和輸出繼電器的編號與接線端子的編號一致。S7-200系列PLC的輸入/輸出繼電器編號見表9.5。

表9.5S7-200系列PLC的輸入/輸出繼電器號

2．存儲器

1)位存儲器(M)位存儲器也稱為通用輔助繼電器，作為控制繼電器來存儲中間操作狀態(tài)和控制信號。S7-200系列PLC的位存儲器(M)編號見表9.6?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取位存儲器中的數(shù)據(jù)。格式：位：M[字節(jié)地址].[位地址]M26.7字節(jié)、字或雙字：

M[長度].[起始字節(jié)地址]MD20表9.6S7-200系列PLC的存儲器編號

2)變量存儲器(V)變量存儲器作為存儲程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，也可以用來保存與工序或任務(wù)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。S7-200系列PLC的變量存儲器(V)編號見表9.6?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取變量存儲器中的數(shù)據(jù)。格式：位：V[字節(jié)地址].[位地址]V10.2字節(jié)、字或雙字：

V[長度].[起始字節(jié)地址]VW100

3)局部存儲器(L)局部存儲器共有64字節(jié)，其中60個可以用作臨時存儲器或者給子程序傳遞參數(shù)。局部存儲器(L)和變量存儲器(V)很相似，主要區(qū)別是變量存儲器是全局的，而局部存儲器只在局部有效。全局是指同一存儲器可以被任何程序存取(包括主程序、子程序和中斷服務(wù)程序)。局部是指存儲器區(qū)和特定的程序相關(guān)聯(lián)。S7-200給主程序分配了64個局部存儲器；給每一級子程序嵌套分配了64個字節(jié)局部存儲器；同樣給中斷服務(wù)程序分配了64個字節(jié)局部存儲器。格式：位：L[字節(jié)地址].[位地址]L0.0字節(jié)、字或雙字：

L[長度].[起始字節(jié)地址]

LB33

4)特殊存儲器(SM)特殊存儲器也稱為特殊標(biāo)志繼電器，它為CPU和用戶程序之間傳遞信息提供了一種手段，可以用來選擇和控制S7-200CPU的一些特殊功能。S7-200系列PLC的特殊存儲器(SM)編號及功能見表9.7?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字的形式來存取。格式：位：SM[字節(jié)地址].[位地址]SM0.1字節(jié)、字或雙字：SM[長度].[起始字節(jié)地址]SMB86表9.7特殊存儲器的功能

3．順序控制繼電器(S)順序控制繼電器(S)用于順序控制(或步進控制)。順序控制繼電器(SCR)指令基于順序功能圖(SFC)的編程方式，將控制程序的邏輯分段，從而實現(xiàn)順序控制。S7-200系列PLC的順序控制繼電器(S)編號見表9.8?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字的形式來存取。格式：位：S[字節(jié)地址].[位地址]S3.1字節(jié)、字或雙字：

S[長度].[起始字節(jié)地址]SB4表9.8S7-200系列PLC的順序控制器編號

4．定時器(T)

S7-200系列PLC中，定時器可用于時間累計，其分辨率(時基增量)分為1ms、10ms、100ms三種。定時器在使用中會有兩種形式出現(xiàn)：●當(dāng)前值：16位有符號整數(shù)，存儲定時器所累計的時間。●定時器位：按照當(dāng)前值和預(yù)置值的比較結(jié)果來置位或者復(fù)位。預(yù)置值是定時器指令的一部分。可以用定時器地址(T+定時器編號)來存取這兩種形式的定時器數(shù)據(jù)。指令決定了定時器使用的形式。如果使用位操作指令，則存取定時器位；如果使用字操作指令，則存取定時器當(dāng)前值。定時器有下列三種類型：

(1)接通延時定時器(TON)：沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時自動復(fù)位(清零)。

(2)有記憶的接通延時定時器(TONR)：具有保持功能，在輸入電路斷開或停電時保持當(dāng)前值，當(dāng)輸入再接通或者重新通電時，計數(shù)在原有值的基礎(chǔ)上繼續(xù)累計。

(3)斷開延時定時器(TOF)：在輸入電路斷開后延時斷開輸出。

表9.9S7-200系列PLC的定時器類型和編號

5．計數(shù)器(C)

S7-200系列PLC提供了兩類計數(shù)器，一類是內(nèi)部計數(shù)器，它是PLC在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部信號I、Q、M、T、C等進行計數(shù)的計數(shù)器，要求輸入信號的接通或斷開時間應(yīng)大于PLC的掃描周期，內(nèi)部計數(shù)器又分為減計數(shù)器、增計數(shù)器和增/減計數(shù)器；另一類是高速計數(shù)器，其響應(yīng)速度高，所以對較高頻率信號的計數(shù)就必須采用高速計數(shù)器。這些計數(shù)器的功能都是設(shè)定預(yù)置數(shù)，當(dāng)計數(shù)器輸入端信號從OFF變?yōu)镺N時，計數(shù)器減1或加1，計數(shù)值減為零或者加到設(shè)定值時，計數(shù)器ON。S7-200系列PLC計數(shù)器的種類和編號見表9.10。

表9.10S7-200系列PLC的計數(shù)器類型和編號

計數(shù)器在使用中會有兩種形式出現(xiàn)：

(1)當(dāng)前值：16位有符號整數(shù)，存儲累計值。

(2)計數(shù)器位：按照當(dāng)前值和預(yù)置值的比較結(jié)果來置位或者復(fù)位。預(yù)置值是計數(shù)器指令的一部分?？梢杂糜嫈?shù)器地址(C+計數(shù)器號)來存取這兩種形式的計數(shù)器數(shù)據(jù)。指令決定了計數(shù)器的使用形式。如果使用位操作指令，則存取計數(shù)器位；如果使用字操作指令，則存取計數(shù)器當(dāng)前值。計數(shù)器有下列三種類型：

(1)增計數(shù)器(CTU)：從當(dāng)前計數(shù)值開始，在每一個(CU)輸入狀態(tài)由低到高時遞增計數(shù)。當(dāng)C××的當(dāng)前值大于等于預(yù)置值PV時，計數(shù)器位C××置位，當(dāng)復(fù)位端(R)接通或者執(zhí)行復(fù)位命令后，計數(shù)器被復(fù)位。當(dāng)達到最大值(32767)后，計數(shù)器停止計數(shù)。

(2)減計數(shù)器(CTD)：從當(dāng)前計數(shù)值開始，在每一個(CD)輸入狀態(tài)由低到高時遞減計數(shù)。當(dāng)C××的當(dāng)前值等于0時，計數(shù)器位C××置位；當(dāng)裝載輸入端(LD)接通時，計數(shù)器被復(fù)位，并將計數(shù)器的當(dāng)前值設(shè)定為預(yù)置值PV。當(dāng)計數(shù)值減到0時，計數(shù)器停止計數(shù)，計數(shù)器位C××接通。

(3)增/減計數(shù)器(CTUD)：在每一個增計數(shù)輸入(CU)由低到高時增計數(shù)，在每一個減計數(shù)輸入(CD)由低到高時減計數(shù)。計數(shù)器的當(dāng)前值C××保存當(dāng)前計數(shù)值。在每一次計數(shù)器執(zhí)行時，預(yù)置值PV與當(dāng)前值做比較。當(dāng)當(dāng)前值大于或者等于預(yù)置值PV時，計數(shù)器位C××接通。否則計數(shù)器位斷開。當(dāng)復(fù)位端(R)接通或者執(zhí)行復(fù)位命令后，計數(shù)器被復(fù)位。高速計數(shù)器有四種基本類型：帶有內(nèi)部方向控制的單相計數(shù)器、帶有外部方向控制的單相計數(shù)器、帶有兩個時鐘輸入的雙相計數(shù)器和A/B相正交計數(shù)器。

9.1.3S7-200系列PLC的指令系統(tǒng)

S7-200系列PLC有106條邏輯指令。使用梯形圖(LAD)編程時以每個獨立的網(wǎng)絡(luò)塊為單位，所有網(wǎng)絡(luò)塊組合在一起就是梯形圖程序；使用語句表(STL)編程時，如果也以每個獨立的網(wǎng)絡(luò)塊為單位，則STL程序和LAD程序基本上是一一對應(yīng)的，而且兩者可以通過編程軟件相互轉(zhuǎn)換。S7-200系列PLC的常用指令功能和用途見表9.11，其他指令請參閱S7-200的用戶手冊。

表9.11S7-200系列PLC常用指令表

9.2歐姆龍CPM1A系列PLC9.2.1CPM1A系列PLC的特點和系統(tǒng)配置歐姆龍CPM1A系列可編程序控制器屬于結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低的微型機，在CPU單元中裝配了10～40點的輸入/輸出端子，為一體化組件型的PLC。通過擴展I/O單元可增設(shè)3個20點的輸入/輸出。增加了實現(xiàn)平穩(wěn)輸入/輸出動作的輸入濾波器功能；外部輸入中斷功能；快速響應(yīng)輸入功能；間隔定時器中斷功能；高速計數(shù)器功能；模擬設(shè)定定時器功能；對應(yīng)上位機鏈接、對應(yīng)1∶1鏈接和對應(yīng)NT鏈接功能。采用快速閃存，無電池的內(nèi)存支持得以實現(xiàn)，使得維護簡單化。這些功能使得歐姆龍CPM1A系列PLC在自動化控制領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。

CPM1A系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)見表9.12，基本單元見表9.13，數(shù)字量擴展模塊見表9.14。CPM1A系列PLCI/O點最多可擴展100點。它有14條基本指令，其執(zhí)行速度為0.72?s/指令。該系列還具有多種功能模塊，如模擬量模塊、溫度傳感器單元、DeviceNetI/O鏈接單元和CompoBus/SI/O鏈接單元等，功能模塊見表9.15。利用CPM1A系列PLC的這些特殊功能模塊可以實現(xiàn)模擬量控制、溫度控制和聯(lián)網(wǎng)通信等。

表9.12CPM1A系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)

表9.13CPM1A系列PLC的基本單元

表9.14CPM1A系列PLC的數(shù)字量擴展模塊

表9.15CPM1A系列PLC功能模塊

9.2.2CPM1A系列PLC的內(nèi)部資源

1．輸入繼電器與輸出繼電器輸入繼電器區(qū)和輸出繼電器(IR)區(qū)是PLC系統(tǒng)外部輸入/輸出設(shè)備狀態(tài)的映像區(qū)，共有20個通道，地址為000～019。每個通道對應(yīng)一個I/O單元，每個繼電器與I/O單元的一個I/O端子相對應(yīng)。CMP1A系列PLC的輸入/輸出繼電器區(qū)位號見表9.16。

表9.16CPM1A系列PLC輸入/輸出繼電器區(qū)位號

2．輔助繼電器

1)內(nèi)部輔助繼電器(IR)內(nèi)部輔助繼電器用作數(shù)據(jù)結(jié)果的存儲及內(nèi)部中間控制繼電器等。CPM1A系列PLC的內(nèi)部繼電器的通道號為008CH～009CH、018CH～019CH、200CH～231CH。繼電器號為00800～00915、01800～01915、20000～23115，共740個。在程序中可以任意使用，但只能用在程序中而不能用于直接外部I/O。當(dāng)使用MCRO(99)時，232CH～239CH用作MCRO輸入?yún)^(qū)。

2)特殊繼電器(SR)特殊繼電器用來監(jiān)測PLC系統(tǒng)的工作狀態(tài)、產(chǎn)生時鐘脈沖和錯誤信號等，其通道號為240CH～255CH，共248位。表9.17列出了特殊繼電器區(qū)各繼電器的功能，其狀態(tài)一般由系統(tǒng)程序自動寫入，用戶一般只能讀取和使用。

表9.17CPM1A系列PLC的特殊繼電器區(qū)位號及功能

表9.17CPM1A系列PLC的特殊繼電器區(qū)位號及功能

3)輔助記憶繼電器(AR)輔助記憶繼電器使用于CPM1A的動作異常標(biāo)志、高速計數(shù)、脈沖輸出動作狀態(tài)標(biāo)志、掃描周期等信息的存儲。輔助記憶繼電器的內(nèi)容即使在CPM1A的電源成為OFF，以及運行開始或者停止的時候也能保持狀態(tài)不變。其通道號為AR00～AR15，共256位。表9.18列出了輔助記憶繼電器區(qū)各繼電器的功能。

表9.18CPM1A系列PLC的輔助記憶繼電器區(qū)位號及功能

表9.18CPM1A系列PLC的輔助記憶繼電器區(qū)位號及功能

4)保持繼電器(HR)保持繼電器用于各種數(shù)據(jù)的存儲和操作，當(dāng)系統(tǒng)操作方式改變或電源發(fā)生故障時，保持繼電器區(qū)內(nèi)的通道保持它們的狀態(tài)。其通道號為HR00～HR19，共320位。

5)暫存繼電器(TR)暫存繼電器用于存儲程序分支點上的數(shù)據(jù)，對于有許多輸出分支的程序是很有用的。使用時同一程序段內(nèi)TR號不能重復(fù)，但同一個號的TR可以再次用于不同的程序段。其通道號為TR0～TR7，共8個。

6)鏈接繼電器(LR)用于CPM1A與其他PLC進行1∶1鏈接通信時與對方PLC交換數(shù)據(jù)。其通道號為LR00～LR15，共256位。

7)數(shù)據(jù)存儲區(qū)(DM)用于內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲和處理，只能以16位的通道為單位來使用。在電源故障期間DM區(qū)保持其數(shù)據(jù)。其通道號及功能見表9.19。

表9.19CPM1A系列PLC的數(shù)據(jù)存儲區(qū)通道號及功能

3．定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器區(qū)(TC)是一個獨立的數(shù)據(jù)區(qū)，編號范圍為000～127，共為用戶提供128個定時器/計數(shù)器。在編程時使用TIM、TIMH(FUN15)、CNT、CNTR(FUN12)來存儲定時器和計數(shù)器數(shù)據(jù)。這個區(qū)只能以通道為單位使用，用來存儲定時器/計數(shù)器(TIM/CNT)的設(shè)定值(SV)和當(dāng)前值(PV)。TIM/CNT的編號是三位數(shù)字。要指定一個定時器或計數(shù)器，先輸入TIM或CNT的三位編號(例如TIM001或CNT126)，對于TIMH和CNTR，先輸入與功能碼對應(yīng)的編號。9.2.3CPM1A系列PLC的指令系統(tǒng)

CPM1A系列PLC有著豐富的指令可供選擇使用，使得復(fù)雜的控制過程變得十分容易。根據(jù)功能可將這些指令分為基本指令和特殊功能指令兩大類?；局噶畎ㄝ斎?、輸出和邏輯“與”、“或”、“非”等運算，可實現(xiàn)對輸入/輸出點的簡單操作。特殊功能指令包括定時器/計數(shù)器指令，數(shù)據(jù)移位、傳送、比較指令，算術(shù)運算指令，數(shù)值轉(zhuǎn)換指令，邏輯運算指令，程序分支和跳轉(zhuǎn)指令，子程序指令，中斷控制指令，步進指令和其他操作系統(tǒng)指令等。CPM1A系列PLC的常用指令功能和用途見表9.20，其他指令請參閱CPM1A的用戶手冊。

表9.20CPM1A系列PLC常用指令表

表9.20CPM1A系列PL