S7-200系列PLC的编程元件

    编程元件沿用了传统继电器控制系统中继电器的名称，并根据其功能，分别为输入继电器、输出继电器、通用辅助继电器、特殊标志继电器、变量存储器、局部变量存储器、顺序控制继电器、定时器和计数器等。在PLC内部并不真正存在这些实际的物理器件，与其对应的只是存储器的某些存储单元。一个继电器对应一个基本单元，即1位(bit)，多个继电器将占有多个基本单元；8个基本单元形成一个8位二进制数，通常称之为1字节(Byte)，它正好占用普通存储器的一个存储单元，连续两个存储单元构成一个16位二进制数，通常称为一个字( Word)或一个通道。连续的两个通道还能构成一个双字(Double Words)。各种编程元件各自占有一定数量的存储单元。使用这些编程软件，实质上是对相应的存储内容以位、字节、字或双字的形式进行存取。    1．输入继电器(1)    每个输入继电器都与PLC的一个输入端子对应，它用于接收外部开关信号。当外部开关信号闭合，输入继电器的线圈得电，在程序中其动合触点闭合，动断触点断开。在编程时这些触点可以任意使用，使用次数不受限制。由于S7-200的输入映像寄存器是以字节为单位的寄存器，所以CPU -般按“字节．位”的编址方式来读取每个继电器的状态，也可按字节（8位）或者字（16位）来读取相邻一组继电器的状态。    在每个扫描周期的开始，PLC对各输入点进行采样，并把采样值送到输入映像寄存器。PLC在接下来的本周期各阶段不再改变输入映像寄存器中的位，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。    不同型号主机的输入映像寄存器区的大小可以参考系统手册中的主机性能指标表，实际输入点数不能超过这个数量，未用的输入映像寄存器区可以作为其他编程元件使用，如可以作为通用辅助继电器或数据寄存器，但这只有在寄存器的整个字节的所有位都未占用的情况下才可作为他用，否则会出现错误执行结果。    2．输出继电器(Q)    每个输出继电器都与PLC上的一个输出端子对应，而且仅有一个实实在在的物理动合触点用来接通负载。Q也是以字节为单位的继电器，其每一位对应一个数字量输出点，一般采用“字节，位”的编址方法。输出继电器的状态可以由输入继电器的触点、其他内部器件的触点，以及它自己的触点来驱动，即它完全是由编程的方式来决定其状态的。    3．通用辅助继电器(M)    通用辅助继电器如同传统继电器控制系统中的中间继电器，在PLC中没有输入／输出端与之对应，因此通用辅助继电器的线圈不直接受输入信号的控制，其触点能驱动外部负载。采用“字节．位”的编址方式。    4．特殊标志继电器(SM)    有些辅助继电器具有特殊功能，如存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息等，我们称之为特殊标志继电器。用户可以通过特殊标志来沟通PLC与被控对象之间的信息，如可以读取程序运行过程中的设备状态和运算结果信息，根据这些信息用程序实现一定的控制动作，也可通过直接设置特殊标志继电器位来使设备实现某种功能。例如以下SM。    SM0.1:首次扫描为1，以后为0，常用来对程序进行初始化，属只读型。    SM1.2:当机器执行数学运算的结果为负时，该位被置1，属只读型。    SM36.5：高速计数器HSCO当前计数方向控制，置位时，递增计数；复位时，递减计数，属只读型。    5．变量存储器(V)    变量存储器用来存储变量。它可以存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以保存与工序或任务相关的其他数据。    6．局部变量存储器(L)    局部变量存储器用来存放局部变量。局部变量与变量存储器所存储的全局变量十分相似，主要区别是局部变量是局部有效的，而全局变量是全局有效的。局部有效只和特定的程序相关联，而全局有效是指同一个变量可以被任何程序（包括主程序、子程序和中断程序）访问。    S7-200提供64个字节的局部变量存储器，其中60个可以作为暂时存储器或给子程序传递参数用。主程序、子程序和中断程序在以“位”使用时都可以使用64个字节的局部变量存储器。不同程序的局部变量存储器不能互相访问。机器在运行时，根据需要动态地分配局部变量存储器：在执行主程序时，分配给子程序或中断程序的局部变量存储器是不存在的；当子程序调用或出现中断时，需要为之分配局部变量存储器，新的局部变量存储器可以是曾经分配给其他程序块的同一个局部变量存储器。    7．顺序控制继电器(S)    顺序控制继电器用在顺序控制和步进控制中，它是特殊的继电器。    8．定时器(T)    定时器是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。大部分自动控制领域都需要定时器进行延时控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂的控制程序。    定时器的工作过程和传统继电器控制系统中的时间继电器基本相同。使用时要提前输入时间预置值。当定时器的输入条件满足且开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预置值时，定时器动作，此时它的动合触点闭合，动断触点断开。利用定时器的触点就可以得到控制所需要的延时时间。    定时器号包含两方面信息：定时器当前值和定时器状态位。定时器当前值表示在定时器当前值寄存器中存储当前所累计的时间，用16位符号整数表示。定时器状态位表示当定时器的当前值达到设定值时，T-bit为“ON”。每个定时器都有一个16位的当前值寄存器和一个定时器状态位T-bit，如图4-1所示。
    图4-1    定时器号    在后述的定时器指令中所存取的是定时器当前值还是定时器状态位，取决于所用的指令，带字操作的指令存取定时器当前值，带位操作的指令存取定时器状态位。    9．计数器(C)    计数器用来累计输入脉冲的次数。它是应用非常广泛的编程元件，经常用来计数或特定功能的编程。使用时要提前输入它的设定值（计数的个数）。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升沿（正跳变）的次数。当计数器计数达到预定的设定值时，其动合触点闭合，动断触点断开。计数器的计数方式有3种：递增计数、递减计数和增／减计数。递增计数是从0开始，累加到设定值，计数器动作。递减计数是从设定值开始，累减到0，计数器动作。增／减计数有2个计数端，其增计数原理与递增计数相同，其减计数原理与递减计数相同。    计数器号包含两方面信息：计数器当前值和计数器状态位。计数器当前值表示在计数器当前值寄存器中存储的当前所累计的脉冲个数，用16位带符号整数表示。计数器状态位：当计数器的当前值达到设定值时，C-bit为“ON”。    在后述的计数器指令中所存取的是计数器当前值还是计数器状态位，取决于所用的指令，带字操作的指令存取计数器的当前值，带位操作的指令存取计数器状态位。    10．模拟量输入映像寄存器(AI)、模拟量输出映像寄存器(AQ)    模拟量输入电路用以实现模拟量／数字量(A/D)之间的转换，而模拟量输出电路用以实现数字量／模拟量(D/A)之间的转换，PLC处理的是其中的数字量。AI、AQ的编址内容包括元件名称、数据长度和起始字节的地址其中，数据长度为1字长（16位），且从偶数号字节进行编址来存取转换过程的模拟量，如0，2，4，6，8等。如模拟输入寄存器AIW6，模拟输出寄存器AQW12中的AI、AQ表示元件名称；W表示数据长度；6、12表示起始地址。二者各自的存储形式如下所示。    PLC对AI和AQ的存取方式的不同之处是：AI只能做读取操作；AQ只能做输入操作。    11．高速计数器(HC)    高速计数器的工作原理与普通计数器基本相同，它用来累计比主机扫描速度更快的高速脉冲。高速计数器的当前值为双字长(32位)的整数，且为只读值。高速计数器的数量很少，编址时只用元件名称HC和地址编号，如：HC2，2表示地址编号，其存储形式如下所示。    12．累加器(AC)    S7-200提供4个32位累加器，分别为AC0、AC1、AC2、AC3，累加器(AC)是暂存数据的寄存器，它可以用来存放数据，如运算数据、中间数据和结果数据，也可用来向子程序传递参数，或从子程序返回参数.累加器可用数据长度为32位，但实际应用时，数据长度取决于进、出累加器的数据类型，数据长度大体分为字节、字和双字三种。编址时只用累加器元件名称AC和地址编号，如AC0，0表示地址编号。累加器可进行读、写两种操作，在使用时只出现地址编号。