第07章 S7-200 PLC的指令系统

IEC1131-3指令集是国际电工委员会（IEC）制定的PLC国际标准1131-3ProgrammingLanguage(编程语言)中推荐的标准语言。支持系统完全数据类型检查只能用梯形图（LAD）和功能块图（FBD）编程语言编程指令执行时间较长SIMATIC指令集特点：大多数指令符合IEC1131-3标准不支持系统完全数据类型检查可以用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）编程语言编程指令执行时间较短由西门子公司设计1.梯形图（LAD）▲梯形图（LAD）与电气控制电路图相呼应。▲沿用了继电器、触点、串并联等术语▲简化了图形符号▲增加了特殊功能的指令▲信号流向清楚、简单、直观、易懂I0.1Q0.1Q0.1I0.0KMKMSB2SB12.功能块图（FBD）沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式=IQ3.1LDI3.1ANI3.2=IQ3.1Q3.1Q3.0I3.0I3.2I3.1AND/Q3.0I3.0I3.1I3.2=1Q3.1=1IILDI3.03.语句表（STL）语句表（STL）是用助记符来编程。它类似于计算机的汇编语言。=IQ3.1LDI3.1ANI3.2=IQ3.1Q3.1Q3.0I3.0I3.2I3.1AND/Q3.0I3.0I3.1I3.2=1Q3.1=1IILDI3.0操作码操作数（操作数地址）表明了指令要执行的功能，用助记符表示。表明了操作码指定的操作数或操作数所在地址。有条件地相互转换=IQ3.1LDI3.1ANI3.2=IQ3.1Q3.1Q3.0I3.0I3.2I3.1AND/Q3.0I3.0I3.1I3.2=1Q3.1=1IILDI3.0=IQ3.1LDI3.1ANI3.2=IQ3.1Q3.1Q3.0I3.0I3.2I3.1AND/Q3.0I3.0I3.1I3.2=1Q3.1=1IILDI3.0=IQ3.1LDI3.1ANI3.2=IQ3.1Q3.1Q3.0I3.0I3.2I3.1AND/Q3.0I3.0I3.1I3.2=1Q3.1=1IILDI3.0但是语句表（STL）可以编写梯形图（LAD）或功能块图（FBD）无法实现的程序。二、数据类型基本数据类型数据类型检查数据长度与数值范围1．基本数据类型（7种）基本数据类型内容数据范围BOOL（1bit）布尔型0、1BYTE（8bit）无符号字节型0~255WORD（16bit）无符号整数0~65,535INT（16bit）有符号整数-32768~+32767DWORD（32bit）无符号双字整数0~232-1DINT（32bit）有符号双字整数-231~+231-1REAL（32bit）32位实数-1038~10382.数据类型检查分3级：完全数据类型检查简单数据类型检查无数据类型检查程序编译时进行数据类型检查完全数据类型检查简单数据类型检查无数据类型检查用户选定数据类型等价的数据类型用户选定数据类型等价的数据类型用户选定的地址分配的等价数据类型BOOLBOOLBOOLBOOLV0.0BOOLBYTEBYTEBYTEBYTEVB0BYTEWORDWORDWORDWORDINTVW0WORD、INTINTINTINTINTWORDVD0DWORD、DINT、REALDWORDDWORDDWORDDWORDDINTDINTDINTDINTDINT、DWORDREALREALREALREALSIMATIC指令集数据类型检查S7-200PLC不支持完全数据类型检查局部变量执行简单数据检查全局变量执行无数据类型检查应保证操作数的数据类型和指令标识符相匹配（指令操作数为地址）编程时3.数据长度与数值范围数据长度无符号数有符号数十进制十六进制十进制十六进制B（字节）：8bit值0to2550toFF-128to12780to7FW（字）：16bit值0to65,5350toFFFF-32,768to32,7678000to7FFFD（双字）：32bit值0to4,294,967,2950toFFFFFFFF-2,147,483,648to2,147,483,64780000000to7FFFFFFF实数:32bit值383810~10三、用户存储器区域用户程序区数据区系统区（CPU组态区）用户存储器区域用户程序区存放用户程序数据区提供存储器的特定区域系统区存放PLC配置结构参数的区域数据区特定区域数据区是用户程序执行过程中的内部工作区域，它与用户程序休戚相关。数据区使CPU的运行更快、更有效(一)数据区存储器地址的表示格式位地址字节地址字地址双字地址存储器由许多单元组成，每一个单元都有唯一的地址，可以依据存储器地址来存取数据。数据区存储器地址的表示有四种格式：1．位地址格式位号字节地址区域标识符MSBLSB76543210V0V1V2V3V4V2.4隔开2．字节、字、双字地址格式起始字节地址数据长度区域标识符VB100VB101VB102VB103VB100VB100VB10100071531VD100VB100VW100VB100MSBLSB76543210V100V101V102V103V104VB100VW100最高有效字节最低有效字节VD100最低有效字节3．其他地址格式元件号区域标识符T24定时器：T24计数器：C45累加器：AC3高速计数器：HC0(二)数据区存储器区域（13种）输入映像寄存器（I）输出映像寄存器（Q）模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输出映像寄存器（AQ）内部标志位存储器（M）特殊标志位存储器（SM）变量存储器（V）局部存储器（L）顺序控制继电器存储器（S）累加器（AC）定时器存储器（T）计数器存储器（C）高速计数器（HC）1．输入/输出映像寄存器（I/Q）输入映像寄存器（I）输出映像寄存器（Q）输入映像寄存器（I）PLC接收外部输入数字量信号的窗口。CPU在每次扫描周期的采样阶段，对各输入端子的状态进行集中采样，并将采样值(0/1)存于输入映像寄存器对应的位中，作为程序处理时输入点状态的依据。++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373外部输入电路接通对应位的输入映像寄存器为1外部输入电路断开对应位的输入映像寄存器为0输入映像寄存器（I）I的每一位又称输入继电器，输入继电器的线圈只能由外部输入信号驱动，不能由程序指令驱动。输入继电器的常开和常闭触点可供用户编程使用。I0.0输入端子外部输入点I0.0()I0.0I0.0输入继电器线圈常开和常闭触点常开和常闭触点输入映像寄存器（I）的地址格式位地址I[字节地址].[位地址]例I0.1字节、字、双字地址I[长度][起始字节地址]例IB4071503171507IB4IW4ID4输出映像寄存器（Q）CPU将输出的结果存放在输出映像寄存器中，在扫描周期的输出刷新阶段，CPU以集中处理方式将输出映像寄存器的数值复制到相应的输出端子上。输出模块将输出信号传送给外部负载。++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373某位输出映像寄存器状态为1对应输出端子上的外部负载通电某位输出映像寄存器状态为0对应输出端子上的外部负载断电输出映像寄存器（Q）Q的每一位又称输出继电器，将PLC的输出信号传递给负载，其线圈只能由程序指令驱动。Q0.0()Q0.0Q0.01L负载电源Q0.0Q0.0输出继电器线圈常开和常闭触点常开和常闭触点输出映像寄存器（Q）地址格式位地址Q[字节地址].[位地址]，例Q1.1字节、字、双字地址Q[长度][起始字节地址]，例QB5QB5071503171507QW5QD5I/O设备I/O端子++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373I/O端子I/O映像区++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373I端子I映像区◎输入采样阶段集中输入，并存放在I映像区中◎每一个输入端子与I映像区的相应位相对应如输入端子I0.3→输入映像寄存器I0.3◎程序执行期间，I映像区采样值被冻结++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373O映像区O端子输出刷新阶段集中输出：O映像区→输出锁存器→O端子→外部负载每一个输出端子与O映像区的相应位相对应如输出映像寄存器Q0.4→输出端子Q0.4++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373I/O映像区◆I/O映像区每个位都映像I/O单元上的每个端子状态◆PLC通过I/O映像区的各个位与外部物理设备建立联系◆I/O映像区实际上就是外部I/O设备状态的映像区++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373I/O映像区的每一位I/O继电器在程序执行期间◇程序对输入/出的存取是通过I/O映像区，而不是实际的I/O端子。使程序与外界隔开，提高了系统抗干扰能力。◇用户程序存取I/O映像寄存器的数据要比存取I/O端子的速度要快，提高了系统运行速度++KMSB1152615742O7704631（）（）I0.1Q0.4Q0.4Q0.7O1I0.34I0.30373◇外部输入点的存取只能按位进行，而I/O映像寄存器的存取可以按位、字节、字、双字进行，操作更灵活。2.模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输入模块将外界输入的模拟量信号的模拟值转换成1个字长（16bit）的数字量，转换后存放在模拟量输入存储器（AI）中，供CPU运算处理。CPU221无此区域地址格式：AIW[起始字节地址]例：AIW8必须用偶数字节地址只读3.模拟量输出映像寄存器（AQ）▲存放CPU运算的相关结果，供D/A转换器将1个字长的数字值转换为模拟量。以驱动外部模拟量控制的设备CPU221无此区域▲地址格式AQW[起始字节地址]例：AQW10注意：AQ的地址必须用偶数字节地址表示只写4.内部标志位存储器（M）○也称内部线圈○存放中间操作状态○模拟继电器控制系统中的中间继电器内部标志位存储器（M）的地址格式位地址：M[字节地址].[位地址]例M20.7字节、字、双字地址：M[长度][起始字节地址]例MD20071503171507MD20MB20MW20按位使用的M称为中间继电器5.特殊标志位存储器（SM）■特殊内部线圈用户程序与系统程序之间的界面提供特殊的控制功能及系统信息用户通知系统有特殊要求每一个字节都有特殊含义只读区域~~可读写区域●只读区(SMB0~SMB29)只能用其触点*SM0.0PLC在RUN状态时，SM0.0总为1*SM0.1初始脉冲，PLC由STOP→RUN时，*┇SM0.1接通一个扫描周期*SMB30用于自由通信口设置*SMB34/SMB35用于定时中断间隔时间设置*┇●可读写区(SMB30~SMB179)用于特殊控制功能特殊标志位存储器（SM）的地址表示格式位地址：SM[字节地址].[位地址]例SM86.7字节、字、双字地址：SM[长度][起始字节地址]例SMB86071503171507SMB86SMW86SMD866.变量存储器（V）存放程序执行过程中的中间结果存放其他相关的数据全局有效全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（主程序、子程序或中断程序）V存储器的地址格式位地址：V[字节地址].[位地址]例V10.2字节、字、双字地址：V[长度][起始字节地址]例VW100071503171507VW100VB100VD1007.局部存储器（L）作暂时存储器为子程序传递参数可作为间接寻址的指针不能作为间接寻址的存储器区存放局部变量，局部有