「零基础入门PLC」S7-200 SMART 编程技巧及实例分享

S7-200 SMART在编程中常见问题解析

工欲善其事必先利其器，在日常的程序编辑和调试过程中，可能会遇到各种各样的问题，比如编辑好的逻辑程序执行结果不正确，编译正常的程序下载到不同的CPU中，有些可以下载，而有些提示非致命错误等等，此时如何快速的排查和分析错误发生原因就非常重要，而排查和分析的前提就需要对S7-200 SMART从软件和硬件上有更加深入的了解，下面我们就通过几个典型的案例来进行问题的分析。

案例 1

首先看图1这段程序，编译无任何问题，如果下载到不同类型的CPU中，表现就会不同，我们可以尝试下载到ST60和CR60两种类型的CPU中。

图1 主程序

下载到ST60中，程序运行正常，如果下载到CR60中，程序运行就会报非致命错误：操作数非法（错误码：0090），图2为具体的非致命错误信息：

图2 PLC信息

根据程序分析错误出现的原因和中断有关，可以查询S7-200 SMART系统手册中断章节可以找到对应答案，如表1所示，24号中断事件CR60不支持，所以在运行时会报错非致命错误。

表1

综上，当需要程序在多个不同类型CPU之间下载或者移植时，就需要提前了解各个CPU的程序容量大小、支持的数据区的大小，断电保持区域大小，是否使用到了CPU不支持的功能或者CPU固件版本是否支持等因素，只有了解了这些，才能做到有的放矢。

案例 2

在日常编程过程中，我们可能需要各种标准库，有时需要子程序和中断程序有多重调用关系，例如下面这个案例，程序想使用格雷码转换库在定时中断中每隔100ms进行一次数据的格雷码转换，请看图3：

图3 主程序

图4 子程序

程序的调用关系为：中断子程序INT0调用子程序SBR1，SBR1中调用子程序SBR2，SBR2中的程序如图4所示，下载到CPU中，通过状态图表监视程序状态，发现没有结果输出，如图5所示：

图5 状态图标监控无输出

进一步监控PLC信息，可以看到图6的非致命错误报警：超出最大用户子例程嵌套级别（错误码：0008）

图6 PLC信息

S7-200 SMART手册中规定：从主程序调用子例程的嵌套深度是 8 级，从中断例程调用嵌套深度是 4 级。

现在来看上述程序的调用关系：

INT0→SBR1→SBR2→GRAY_BIN_DW，表面上也仅仅嵌套了3级，满足中断嵌套深度要求，但是仔细查看GRAY_BIN_DW功能库可以发现，该库也嵌套了几层，嵌套关系如下：

GRAY_BIN_DW→GRAY_BIN→XOR，这样下来，嵌套关系就变成如下：

INT0→SBR1→SBR2→GRAY_BIN_DW

→GRAY_BIN→XOR，总共5层嵌套关系，超过了CPU支持的最大嵌套深度，导致CPU 无法运行，知道了原因，我们可以减少调用嵌套为4层以内，则程序就可以正常执行了。

通过以上描述就可以明白，有些看似不可理解的问题其实有其发生的原因，只有深入了解对应产品的技术细节，才能抽茧剥丝，找到问题的根源所在。

S7-200 SMART如何快速提高编程效率

在日常的编程过程中，我们可能需要不少的逻辑运算和算术运算，如果这种运算很多，有可能会导致程序量很大，CPU的扫描周期加长，在这种情况下，找到其中的规律，可以大大简化程序。

假设一个场景，现场有16台设备，需要控制16台泵的启停，IO地址如下表所示：

表2

一般的编程思路是单独写出每个泵的启动停止控制逻辑，如图7所示，需要编写16组控制逻辑：

图7 单个泵的启停控制

其实针对这种编程，我们可以变换一种思路，将上面的梯形图变换成图8所示的逻辑，也可以完成对应的控制功能：

图8 字逻辑运算

这样变换完成后，编程就显得特别简洁，因此编程思路很重要。

在另外一些应用场景中,有时需要记录现场设备的运行时间，一般情况下我们可以使用定时器来实现计时的功能，但S7-200 SMART定时器有数量限制（最大256个），并且最大时基为100ms的定时器其所能达到的最大计时长度为3276.7S，若想实现小时或者天的计时就需要定时器加计数器来实现，而计数器也有数量限制（最大256个），当需要类似的功能很多时，计数器和定时器数量就不够用了，此时可以使用系统特殊存储器 SM0.4（周期为60S的时钟脉冲）和SM0.5（周期为1S的时钟脉冲）来实现计时功能。

如图9所示，其中值VD0的单位为秒，在实际应用中，可以对这个数值进行再次转换，得到分钟、小时或者天的时间值（本例中VD4的单位为小时），同时这些地址也可以按需设置在S7-200 SMART断电保持区域中，实现不同时间长度的定时以及断电保持功能，非常方便。

图9 使用SM0.5实现计时功能

实际编程时对于一些功能重复的地方，我们可以考虑做成子程序多次调用，一些需要重复计算的功能，可以使用FOR NEXT循环来完成，也可以考虑使用间接寻址的方式来提高程序的灵活性，而对一些流程方面的控制可以使用顺序控制继电器来完成，这样可以大大提高编程的效率。

PLC编程-模拟量输入处理

自动化项目开发过程中，对模拟量的处理是经常遇到的应用场景。如温度测量、压力测量、液位测量、流量测量等，均为模拟量信号传输。在这些信号形式上，又区分为电流信号和电压信号；在信号的范围上，又有-5V~+5V、0V~5V、-10V~10V、0V~10V、0mA~20mA、4mA~20mA等。然在PLC上又是如何处理这些不同类型的信号的？下面就给大家分享在PLC中是如何处理这些模拟量信号的。

压力变送器-模拟输出

PLC与模拟量变送器的接线如下图所示：

台达PLC的模拟量模块接线图

在以上图片中，可以看到PLC的一个通道既可以接收电压输入信号亦可以接收电流输入信号（绝大部分的PLC均是这样）。在进行接线设计的时候，依照变送器的信号，选择对应的接线方式。其中特别注意，信号的正负方向一定不可反接。

PLC如何将模拟量信号转换为程序可以处理的数值？

PLC信号数字转换范围

以上为台达PLC的模拟量输入模块部分技术参数。以4mA~20mA为例，通过以上表格可以看到，输入电流4mA~20mA对应与数字转换的范围为0-32000.即当电流为4mA时，对应与数字0；电流为20mA时，对应与数字32000.有如下所示对应曲线：

电流信号与PLC数字间的对应关系

从以上关系，可以看到，当输入电流为12mA时，PLC内部的数字信号值为16000.由以上，可以总结出，输入电流信号与PLC读取数字信号之间的转换关系如下：

其中,Gain定义：当数字输出值为16000时的电流值。

Offset定义：当数字输出值为0时的电流值。

PLC电流信号与数字信号的转换关系

在进行模拟量信号处理的过程中，按照以上处理方式进行数字转换对应，即可将变送器的模拟量信号转换为PLC程序可以处理的数字信号。

以下为不同类型电压、电流信号与输入数字之间的对应关系：

±10V、±5V信号与PLC输入数字间的对应关系

±20mA、0-20mA信号与PLC输入数字间的对应关系

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