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西門子S7-300系列PLC指令的4大尋址方式解析

尋址方式是指令得到操作數(shù)的方式，可以直接給出或間接給出?？捎米鱏TEP７指令操作對象的有：常數(shù)；S7狀態(tài)字中的狀態(tài)位；S7的各種寄存器、數(shù)據(jù)塊；功能塊 FB、FC和系統(tǒng)功能塊SFB、SFC；S7的各存儲區(qū)中的單元。S7有４種尋址方式，它們分別是：立即尋址、直接尋址、存儲器間接尋址和寄存器間接尋址。

1,.尋址方式一：立即尋址

這是對常數(shù)或常量的尋址方式。操作數(shù)本身直接包含在指令中。有些指令中的操作數(shù)

的，為方便起見不再在指令中特別寫出。

2.尋址方式二：直接尋址

包括對寄存器和存儲器的直接尋址。在直接尋址的指令中，直接給出操作數(shù)的存儲單元

地址。

3.尋址方式三：存儲器間接尋址

在存儲器間接尋址的指令中，給出一個存儲器（必須是表 ７．１中的存儲器），該存儲器的內(nèi)容是操作數(shù)所在存儲單元的地址，該地址又被稱為地址指針。存儲器間接尋址方式的優(yōu)點是，當(dāng)程序執(zhí)行時，能改變操作數(shù)的存儲器地址，這對程序中的循環(huán)尤為重要。

依據(jù)要描述的地址復(fù)雜程度，地址指針可以是字或雙字的，存儲指針的存儲器大小也應(yīng)是字

或雙字的，由于定時器（T）、計數(shù)器（C）、數(shù)據(jù)塊（DB）、功能塊 （FB或 FC）的編號范圍在 ０到65 535之內(nèi)，所以用字指針就足夠了，相應(yīng)的也只需字存儲器存儲指針。其他的地址，如：輸入位、輸出位，則要用到雙字指針，并用雙字存儲器存儲指針。如果要用雙字格式的指針訪問一個字、字節(jié)或雙字存儲器，必須保證指針中的位編號為0。

4.尋址方式四：寄存器間接尋址

在 S7中有兩個地址寄存器，它們是 AR1和 AR2。通過地址寄存器，可以對各存儲區(qū)的存儲器內(nèi)容實現(xiàn)寄存器間接尋址。地址寄存器的內(nèi)容加上偏移量形成地址指針，該指針指向數(shù)值所在的存儲單元。

PLC的工作的三個基本過程內(nèi)容

 PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從*條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回*條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。
      1．輸入處理
      輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。
        2．程序執(zhí)行
        根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運算，存入有關(guān)器件寄存器中。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 
       3．輸出處理 
      程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負(fù)載。

PLC產(chǎn)生、發(fā)展的條件及其給工業(yè)控制帶來的變化

隨著計算機控制技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器的應(yīng)用已廣泛普及，成為自動化技術(shù)的重要組成?？删幊炭刂破鞒霈F(xiàn)在美國，1968年，美國的汽車制造公司通用汽車公司(GM)提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶角度提出新一代控制器應(yīng)具備以下十大條件：

（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；

（2）維護方便，是插件式；

（3）可靠性高于繼電器控制柜；

（4）體積小于繼電器控制柜；

（5）可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；
　  （6）在成本上可與繼電器控制柜競爭；

（7）輸入可以是交流115V（即用美國的電網(wǎng)電壓）；

（8）輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；

（9）在擴展時，原有系統(tǒng)只需要很小的變更；

（10）用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。

條件提出后，立即引起了開發(fā)熱潮。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上*臺可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上。當(dāng)時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。緊接著，美國MODICON公司也開發(fā)出同名的控制器，1971年，日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制成了日本*臺可編程控制器。1973年，西歐國家也研制出他們的*臺可編程控制器。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計算機技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，特別是進(jìn)入80年代以來，PLC已廣泛地使用16位甚至32位微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，使PLC在概念、設(shè)計、性能價格比以及應(yīng)用方面都有了新的突破。這時的PLC已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，稱之為可編程序控制器（Programmable Controller）更為合適，簡稱為PC，但為了與個人計算機（Persona1  Computer）的簡稱PC相區(qū)別，一般仍將它簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）。

PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其基本設(shè)計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實際應(yīng)用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)。繼電器控制系統(tǒng)已有上百年歷史，它是用弱電信號控制強電系統(tǒng)的控制方法，在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除困難，花費時間長，嚴(yán)重地影響工業(yè)生產(chǎn)。在工藝要求發(fā)生變化的情況下，控制柜內(nèi)的元件和接線需要作相應(yīng)的變動，改造工期長、費用高，以至于用戶寧愿另外制作一臺新的控制柜。而PLC克服了繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優(yōu)點，并將控制器和被控對象方便的連接起來。由于PLC是由微處理器、存儲器和外圍器件組成，所以應(yīng)屬于工業(yè)控制計算機中的一類。

對用戶來說，可編程控制器是一種無觸點設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此如果在初步設(shè)計階段就選用可編程控制器，可以使得設(shè)計和調(diào)試變得簡單容易。從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。

我國從1974年也開始研制可編程序控制器，1977年開始工業(yè)應(yīng)用。目前它已經(jīng)大量地應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，并涌現(xiàn)出大批應(yīng)用可編程序控制器的新型設(shè)備。掌握可編程序控制器的工作原理，具備設(shè)計、調(diào)試和維護可編程序控制器控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。

PLC的存儲器、I/O單元、I/O擴展接口、外設(shè)接口和電源簡介

1. 存儲器
    可編程控制器的存儲器由只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM和可電擦寫的存儲器EEPROM三大部分構(gòu)成，主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 
    只讀存儲器ROM用以存放系統(tǒng)程序，可編程控制器在生產(chǎn)過程中將系統(tǒng)程序固化在ROM中，用戶是不可改變的。用戶程序和中間運算數(shù)據(jù)存放的隨機存儲器RAM中，RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池做備用電源。它存儲的內(nèi)容是易失的，掉電后內(nèi)容丟失；當(dāng)系統(tǒng)掉電時，用戶程序可以保存在只讀存儲器EEPROM或由高能電池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的隨機存取優(yōu)點，用來存放需要長期保存的重要數(shù)據(jù)。
2. I/O單元及I/O擴展接口
（1）I/O單元
    PLC內(nèi)部輸入電路作用是將PLC外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的符合PLC輸入電路要求的電壓信號，通過光電耦合電路送至PLC內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗*力，輸入響應(yīng)時間一般在0.1~15ms之間。根據(jù)輸入信號形式的不同，可分為模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元兩大類。根據(jù)輸入單元形式的不同，可分為基本I/O單元、擴展I/O單元兩大類。
（2）I/O擴展接口
   可編程控制器利用I/O擴展接口使I/O擴展單元與PLC的基本單元實現(xiàn)連接，當(dāng)基本I/O單元的輸入或輸出點數(shù)不夠使用時，可以用I/O擴展單元來擴充開關(guān)量I/O點數(shù)和增加模擬量的I/O端子。
3. 外設(shè)接口
    外設(shè)接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能通過外設(shè)接口組成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC通過PC/PPI電纜或使用MPI卡通過RS-485接口與計算機連接，可以實現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。
4. 電源
     電源單元的作用是把外部電源（220V的交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。外部連接的電源，通過PLC內(nèi)部配有的一個開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電路需要的工作電源（直流5伏、正負(fù)12伏、24伏），并為外部輸入元件（如接近開關(guān)）提供24V直流電源（僅供輸入端點使用），而驅(qū)動PLC負(fù)載的電源由用戶提供。

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