Микропроцессорный контроллер SIEMENS S7-200. Методические указания к выполнению лабораторных работ

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 1.5. Цикл сканирования CPU S7-200

Считывание входов

Каждый цикл сканирования начинается со считывания текущих

значений цифровых входов и последующей записи этих значений в

регистр входов образа процесса.

CPU не обновляет аналоговые входы во время нормального

цикла сканирования, если не разрешена цифровая фильтрация

аналоговых входов. Цифровая фильтрация предоставляется как

выбираемая пользователем возможность и может индивидуально

разрешаться для каждого аналогового входа.

Когда фильтрация аналогового входного сигнала для аналого-

вого разрешена, CPU один раз за цикл сканирования обновляет

этот аналоговый вход, выполняет функцию фильтрации и сохра-

няет фильтрованное значение внутри.

Если аналоговая фильтрация для аналогового входа не разре-

шена, то CPU считывает значение аналогового входа из физиче-

ского модуля каждый раз, когда программа обращается

к аналоговому входу.

Выполнение программы

CPU выполняет программу, начиная с первой команды и до ко-

нечной команды. Команды непосредственного ввода-вывода дают

немедленный доступ к входам и выходам во время выполнения

программы или программы обработки прерывания.

Обработка коммуникационных запросов

Во время фазы обработки сообщений в цикле сканирования

CPU обрабатывает любые сообщения, принятые из коммуникаци-

онного порта.

Считывание входов

Выполнение программы

Обработка коммуникационных запросов

Выполнение

самодиагностики CPU

Запись в выходы

Выполнение самодиагностики CPU

Во время этой фазы цикла сканирования CPU проверяет свое

встроенное программное обеспечение и память программы (толь-

ко режим RUN). Он проверяет также состояние всех модулей вво-

да-вывода.

Запись в цифровые выходы

В конце каждого цикла сканирования CPU записывает значения,

хранимые в регистре выходов образа процесса, в цифровые выхо-

ды.

1.7. Память CPU: типы данных и способы адресации

CPU S7-200 предоставляет специализированные области памя-

ти для обеспечения более быстрой и эффективной обработки дан-

ных.

Отличительной особенностью программирования контроллеров

фирмы Siemens в различных версиях программы Step 7 является

то, что обмен результатами выполнения отдельных команд (кроме

битовых) может осуществляться только через ячейки памяти CPU.

В табл. 1.4 приведены допустимые для использования области

памяти CPU S7–200, а в табл. 1.5 – допустимые диапазоны опе-

рандов.

Таблица 1.4. Обзор областей памяти и характеристик CPU S7–200

Описание

CPU 221

CPU 222

Размер программы

пользователя

2 Кслова

Размер данных

пользователя

1 Кслово

Регистр входов образа

процесса

I0.0÷I15.7

Регистр выходов образа

процесса

Q0.0÷Q15.7

Аналоговые входы

(только чтение)

AIW0÷AIW30

Аналоговые выходы

(только запись)

AQW0÷AQW30

Память переменных (V)

VB0.0÷VB2047.7

Локальная память (L)

LB0.0÷LB63.7

Битовая память (M)

M0.0÷M31.7

Окончание табл. 1.4

Описание

CPU 221

CPU 222

Специальная память

(SM) (только чтение)

SM0.0÷SM179.7

SM0.0÷SM29.7

SM0.0÷SM299.7

SM0.0÷SM29.7

Таймеры

256 (T0÷T255)

Задержка включения

с запоминанием 1 мс

T0, T64

Задержка включения

с запоминанием 10 мс

T1÷T4, T65÷T68

Задержка включения

с запоминанием 100 мс

T5÷T31, T69÷T95

Задержка вкл/выкл 1 мс

T32, T96

Задержка вкл/выкл 10 мс

T33÷T36, T97÷T100

Задержка вкл/выкл 100 мс

T37÷T63, T101÷T255

Счетчики

C0÷C255

Скоростные счетчики

HC0, HC3, HC4, HC5

Реле последовательного

управления (S)

S0.0÷S31.7

Аккумуляторные

регисторы

AC0÷AC3

Переходы/Метки

0÷255

Вызов/Подпрограмма

0÷63

Программы прерывания

0÷127

PID-контуры

0÷7

Порт

Порт 0

Таблица 1.5. Диапазоны операндов CPU S7–200

Метод доступа

CPU 221

CPU 222

Доступ к биту

(байт, бит)

0.0÷2047.7

0.0÷15.7

0.0÷31.7

0.0÷179.7

0.0÷31.7

0÷255

0.0÷63.7

Доступ к байту

0÷2047

0÷15

0÷31

SMB

0÷179

SMB

0÷179

0÷31

0÷63

Окончание табл. 1.5

Метод доступа

CPU 221

CPU 222

Доступ к слову

0÷2046

0÷14

0÷30

SMW

0÷178

SMW

0÷178

0÷30

0÷255

0÷62

0÷3

AIW

0÷30

AQW

0÷30

Константа

Доступ

к двойному слову

0÷2044

0÷12

0÷28

SMD

0÷176

SMD

0÷176

0÷28

0÷60

0÷3

0, 3, 4, 5

Константа

1.8. Прямая адресация областей памяти CPU

CPU S7–200 хранит информацию в различных ячейках памяти,

имеющих уникальные адреса. Адрес может быть указан явно, что

позволит программе иметь прямой доступ к информации.

Использование адреса памяти для доступа к данным

Для обращения к биту в области памяти указывается адрес,

включающий в себя идентификатор области памяти, адрес байта и

номер бита. На рис. 1.6 приведен пример обращения к биту. В

этом примере за областью памяти и адресом байта (I = вход

(input), а 3 = байт 3) следует точка, чтобы отделить адрес бита (бит

4).

7 0123456

I 7

I 6

I 5

I 4

I 3

I 2

I 1

I 0

I 8

Бит байта или номер бита:

бит 4 из 8 (от 0 до 7)

Точка отделяет адрес

байта от номера бита

Адрес байта: байт 3

(четвертый байт)

Идентификатор области

(I=input=вход)

MSB = старший бит

LSB = младший бит

MSB LSB

Рис. 1.6. Обращение к биту данных в памяти CPU

Используя байтовый формат адреса, можно обращаться к дан-

ным в различных областях памяти CPU (V, I, Q, M, S, L и SM).

Пример обращения показа на рис. 1.7.

MSB

7 0

LSB

VB100

Адрес байта

Доступ в формате байта

Идентификатор области

(V-память)

Адрес байта

Доступ в формате слова

Идентификатор области

(V-память)

MSB

7 0

LSB

15 8

Старший байт

Младший байт

VW100

100BV

100WV

VB100

VB100 VB101

VB100 VB101 VB102 VB103

07815

2423 16

LSBMSB

Старший байт Младший байт

Адрес байта

Доступ в формате

двойного слова

Идентификатор области

(V-память)

100DV

MSB = старший бит

LSB = младший бит

VD100

Рис. 1.7. Сравнение доступа к байту, слову и двойному слову

Для доступа к байту, слову или двойному слову в памяти CPU

следует указать адрес таким же способом, как и при указании ад-

реса бита. Он включает идентификатор области, обозначение

размера данных и начальный байтовый адрес байта, слова или

двойного слова. Доступ к данным в других областях памяти CPU

(таким, как T, C, HC и аккумуляторы) производится с помощью

формата адреса, включающего идентификатор области и номер

элемента.

Представление чисел

В табл. 1.6 показаны диапазоны числовых значений для раз-

личных размеров данных.

Таблица 1.6. Обозначения размеров данных и их диапазоны

Размер

данных

Диапазон целых чисел

без знака

Диапазон целых чисел

со знаком

десятичные

16-теричные

десятичные

16-теричные

B (байт):

8-битовое

значение

от 0 до 255

от 0 до FF

от − 128

до 127

от 80

до 7F

W (слово):

16-битовое

значение

от 0

до 65535

от 0

до FFFF

от − 32768

до 32767

от 8000

до 7FFF

D (двойное

слово):

32-битовое

значение

от 0

до

4294967295

от 0

до

FFFFFFFF

от

− 2147483648

до

2147483647

от

80000000

до

7FFFFFFF

Вещественные числа представляются как 32-битные числа оди-

нарной точности в формате от +1.175495E-38 до +3.402823E+38 (по-

ложительные) и от -1.175495E-38 до -3.402823E+38 (отрицательные).

Доступ к значениям вещественных чисел производится с помощью

двойных слов.

Адресация регистра входов образа процесса (I)

Формат: Бит I[адрес байта].[адрес бита] I0.1.

Байт, слово, двойное слово I[размер][начальный адрес байта]

IB4.

Адресация регистра выходов образа процесса (Q)

Формат: Бит Q[адрес байта].[ адрес бита] Q1.1.

Байт, слово, двойное слово Q[размер][начальный адрес байта]

QB5.

Адресация области памяти переменных (V)

Формат: Бит V[адрес байта].[адрес бита] V10.2.

Байт, слово, двойное слово V[размер][начальный адрес байта]

VW100.

Адресация битовой памяти (маркеров) (M)

Формат: Бит M[адрес байта].[адрес бита] M26.7.

Байт, слово, двойное слово M[размер][начальный адрес байта]

MD20.

Адресация битов специальной памяти (SM)

Эта область памяти используется для выбора и управления не-

которыми специальными функциями CPU S7–200, такими как:

 бит, устанавливающийся при первом цикле обработки про-

граммы;

 бит, переключающийся с определенной частотой.

Формат: Бит SM[адрес байта].[адрес бита] SM0.1.

Байт, слово, двойное слово SM[размер][начальный адрес бай-

та] SMB86.

Адресация таймеров (T)

В CPU S7–200 таймеры – это элементы, которые считают при-

ращения времени. Таймеры S7–200 имеют разрешения (прираще-

ния базы времени) в 1 мс, 10 мс или 100 мс. С таймером связаны

две переменные:

 текущее значение: это 16-битовое целое число со знаком

хранит количество времени, отсчитанное таймером;

 бит таймера: этот бит устанавливается или сбрасывается

как результат сравнения текущего и предустановленного

значения.

Доступ к обеим переменным производится с помощью адреса

(T + номер таймера). К какому из этих элементов, биту таймера

или текущему значению, производится обращение зависит от ис-

пользуемой команды: команды с битовым операндом обращаются

к биту таймера, тогда как команды, имеющие в качестве операнда

слово, обращаются к текущему значению.

Адресация счетчиков (C)

В CPU S7–200 счетчики – это элементы, которые считают каж-

дый нарастающий фронт на входе (входах) счетчика. CPU предос-

тавляет три типа счетчиков: один считает только вперед, один –

только назад и один – как вперед, так и назад. Со счетчиком свя-

заны две переменные величины:

 текущее значение (16-битовое целое число со знаком хра-

нит накопленное счетчиком значение);

 бит счетчика (этот бит устанавливается или сбрасывается

как результат сравнения текущего и предустановленного

значения).

Обращение к обеим переменным производится с помощью ад-

реса счетчика (C + номер счетчика). К какому из этих элементов,

биту счетчика или текущему значению, производится обращение,

зависит от используемой команды: команды с битовым операндом

обращаются к биту счетчика, тогда как команды, имеющие в каче-

стве операнда слово, обращаются к текущему значению.

Адресация аналоговых входов (AI)

S7–200 преобразует реальные аналоговые величины (напр.,

температуру или напряжение) в цифровые значения, имеющее

длину, равную слову (16 бит).

Формат: AIW[начальный адрес байта] AIW4.

Адресация аккумуляторов (AC)

Аккумуляторы – это элементы чтения/записи, которые могут ис-

пользоваться как память. CPU предоставляет в распоряжение че-

тыре 32-битовых аккумулятора (AC0, AC1, AC2 и AC3). К данным в

аккумуляторах можно обращаться как к байтам, словам или двой-

ным словам.

Формат: AC[номер аккумулятора] AC0.

Использование констант

Константы могут быть байтами, словами или двойными слова-

ми, например:

десятичная константа 20047;

шестнадцатеричная константа 16#4E4F;

константа ASCII ’текст в одиночных кавычках’;

формат с плавающей точкой (вещественный):

 +1.175495E-38 (положительное число);

 -1.175495E-38 (отрицательное число);

двоичный формат #1010_0101_1010_0101.

2. КОМАНДЫ SIMATIC

В этом разделе приводится набор команд SIMATIC для кон-

троллеров серии S7-200.

2.1. Битовые логические команды (Bit Logic)

В табл. 2.1 представлен состав, графическое изображение

и краткое описание битовых логических команд.

Таблица 2.1. Битовые логические команды (Bit Logic)

Стандартные контакты

бит

Эти команды получают значение из памя-

ти или из регистра образа процесса, если

типом данных является I или Q. В блоках

AND [И] и OR [ИЛИ] можно использовать

не более семи входов.

Нормально открытый контакт замкнут

(включен), когда бит равен логической 1.

Нормально разомкнутый контакт замк-

нут (включен), когда бит равен логическо-

му 0.

В FBD команда, соответствующая нор-

мально разомкнутому контакту, строится

путем помещения символа отрицания на

отметке входного сигнала

AND

Положительный, отрицательный фронт

Контакт Положительный фронт пропус-

кает поток сигнала в течение одного цик-

ла при каждом появлении положительно-

го фронта.

Контакт Отрицательный фронт пропус-

кает поток сигнала в течение одного цик-

ла при каждом появлении отрицательного

фронта.

В LAD команды Положительный и От-

рицательный фронт представляются

контактами.

В FBD эти команды представляются бло-

ками P и N

Окончание табл. 2.1

Выход

бит

В LAD и FBD при выполнении команды

Выход указанный бит устанавливается

равным потоку сигнала

бит

Установка, сброс (N битов)

бит

Когда исполняются команды Установка и

Сброс, устанавливается (включается) или

сбрасывается (выключается) указанное

количество разрядов (N), начиная со зна-

чения, определенного параметром бит.

При использовании команды Сброс, если

указанный бит является битом таймера

или счетчика, сбрасывается как таймер

или счетчик, так и текущее значение тай-

мера или счетчика

бит

Триггеры

бит

OUT

бит

OUT

Триггеры с приоритетом установки (SR) и приорите-

том сброса (RS) обеспечивают двухстабильное со-

стояние выходного бита в соответствии с приве-

денными ниже таблицами истинности:

SR RS

bit

-1

– предыдущее состояние