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PLC编程基础知识S7程序组成

(1) S7程序的组成。作为计算机控制系统的一种，PLC与其他计算机控制系统一样，从本质上说，PLC 用户程序同样都是由各种指令所组成的集合，只不过是当采用不同编程语言时，指令的表现形式有所不同而已。

  S7系列PLC的用户程序的组成如图3-6所示。程序由不同的逻辑块(OB、FC、FB、SFB、SFC)与数据块(DB)所组成，数据块DB是用于存储程序数据的存储单元，逻辑块则是程序的构成主体。在S7程序中，逻辑块由多个网络(Network)组成，而指令则是组成网络的基本元素。

  图3-6 S7系列PLC的用户程序的组成

  (2) 逻辑块(Logie Block)。逻辑块是指为了实现控制对象中某一部分功能而设计的、相对独立的指令集合。在不同PLC中可以使用的逻辑块种类与数量是不同的。如对S7-200 PLC，可以使用的逻辑块为主程序(组织 OB1)、子程序(SBRn)、中断程序(INRn)与数据块DBI，DBI的数据存储需要通过变量寄存器V 实现;而对S7-300/400PLC，可以使用的逻辑块包括组织块(OBn)、程序块(FCn)、功能块(FBn)、系统程序块(SFCn)、系统功能块(SFBn)等多种，并可以使用数据块(DBn)。

  (3) 网络(Network)。逻辑块**能相对独立的程序段称为网络。在S7系列PLC中，为了对程序进行逐段注释，引入了”网络”这一概念作为基本的注释单位。网络具有一定的编号，编号通常由编辑软件自动生成。

  在S7系列PLC中，网络有规定的格式要求。例如，网络一般应以直接连接在梯形图”主母线”的触点作为起始，因此，即使实际并不需要触点信号，为了满足格式的要求，也要在编程时插入恒定为”1”状态的触点(如SMO.0)作为起始。再如，当网络中直接连接于”主母线”的触点多于1个时，原则上每一网络只能有一个线圈输出，为此，对于需要多个线圈在同一网络中输出的情况，应通过恒定为”1”状态的触点(如SM0.0)将其转化为多个线圈输出。

  当PLC采用指令表进行编程时，如果仅仅从编程的角度考虑，完全可以不划分网络，但这样的程序一般不能转换为梯形图。因此，为了转换的路要，在指令表编程时同样应插入”网络(Network)”这一关键词。

  (4)指令。指令是组成PLC用户程序的*基本组成元素，编程的实质是运用编程语言进行各类指令的编写过程。

  在不同的PLC上，指令都有规定的格式与要求，指令的功能也不尽相同，因此，熟悉指令并能够熟练使用各种指令是每一个PLC使用者必须掌握的基本内容和应具备的基本功。

  PLC的指令多种多样，有基本逻辑运算指令、数据比较指令、格式转换指令、数学运算指令、功能指令等，而且对于不同的PLC具有不同的要求。

  S7指令的格式

  (1) S7的指令格式。在PLC积序中，指令由操作码与操作数两部分组成，如图3-7所示。

  指令中的操作码用来定义CPU需要执行的操作;操作数用来定义操作对象。通俗地说操作码告诉CPU要做什么，而操作数则告诉CPU 用什么去做。

  图3-7 指令格式

  PLC的操作码又称为指令代码，它由英文字母或者字符组成，如”LD”、”A”、”O”、”=”等都是指令代码。

  PLC的操作数又称为操作对象，在S7中，可以通过”地址”或”数据”两种形式来定义操作对象，其中，地址又可以分为”**地址”与”符号地址”两种;数据包括”基本数据”、”复合数据”与”参数”三类。

  (2)**地址与符号地址。当操作对象通过”地址”定义时，可以使用”**地址(Memory address)”与”符号地址(Symbol address)”两种指定方式。

  在PLC程序中使用”符号地址”可以方便PLC程序编辑、阅读、检查，但它只能在编程器中使用，并需要编制专门的注释文件(如符号表、变量声明表等)。

  **地址是实际PLC中能够接受的地址，不管在编程时是否使用符号地址，CPU中存储的只能是**地址。因此，当使用编程器对某一PLC内部的程序进行读出操作时，只能输出**地址。

  使用**地址与符号地址编程的程序如图3-8、图3-9所示。

  图3-8 使用**地址编程的程序

  图3-9 使用符号地址编程的程序

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S7300/400PLC输入输出地址分配案例

S7-300/400 PLC地址分配有两种形式，早期的S7-300 PLC采用的是“固定地址”分配方式，而目前则大部分采用“自动分配型”与“用户定义型”地址分配方式。

  (1)固定地址分配方式。固定地址形S7-300 PLC的默认开关量输入/输出与模拟量输入/输出地址的分配情况可参见图3-14。

  (2)地址分配实例。

  图3-14 固定地址形S7-300PLC的地址分配

  【例3-2】某固定地址型S7-300 PLC的控制系统，采用CPU312模块，并选配1个32点输入模块、1个16点输入模块、2个16点输出模块、1个8点输出模块，并按照以上次序安装，其输入输出地址的分配如下。

  第1输入模块：地址10.0~13.7，无空余地址;

  第2输入模块：地址14.0~15.7，16.0~17.7为空余地址;

  第1输出模块：地址Q8.0~Q9.7，Q10.0~Q11.7为空余地址;

  第2输出模块：地址Q12.0~Q13.7，Q14.0~Q15.7为空余地址;

  第3输出模块：地址Q16.0~Q16.7，Q17.0~Q19.7为空余地址。

  目前使用的大部分S7-300PLC，已经可以采用自动分配型地址分配方式。但是，一般还只能按照*大开关量输入/输出进行地址自动分配，当使用32点以下模块时，多余的地址仍然不可以使用(对于远程I/O 单元，地址总是连续的)。

  【例3-3】对于上例同样的配置与安装，当采用自动分配型地址时，其输入/输出地址的分配如下：

  第1输入模块：地址I0.0~13.7;无空余地址;

  第1输出模块：地址Q0.0~Q1.7，Q2.0~Q3.7为空余地址;

  第2输出模块：地址Q4.0~Q5.7，Q6.0~Q7为空余地址;

  第3输出模块：地址Q8.0~Q9.7，Q10.0~Q11.7为空余地址。

  对于S7-300PLC的CPU新产品(如CPU315-2DP、CPU317等)，可以采用用户定义型地址分配方式。在这种情况下，只要地址不重复，每一安装模块的地址均可以由用户定义，因此，一般不存在多余的地址。

  【例3-4】对于与上例同样的配置与安装，当采用用户定义型地址分配时，按照正常的情况，输入/输出地址的分配如下：

  第1输入模块：地址10.0~13.7;

  第2输入模块：地址14.0~15.7，16.0~17.7可以在后面的输入模块中继续使用;第1输出模块：地址Q0.0~Q1.7;第2输出模块：地址Q2.0~Q3.7;第3输出模块：地址Q4.0~Q5.7。

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