「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。

一文了解西门子PLC系统，如何编写出质量较高的PLC程序？

一西门子PLC按照控制规模来分类

可以分为小型机、中型机和大型机。

一 西门子小型机：

小型机：小型机的控制点一般在256点之内，适合于单机控制或小型系统的控制。

1 S7-200

S7-200是西门子公司推出的一种小型PLC，它的优点是

（1）结构紧凑，占用空间小。

（2）拓展型良好，可以接称重模块，数字量、模拟量输入输出模块等等，使用起来非常方便。

（3）价格低廉

但是除此之外，它还有一些缺点：

（1）虽然国内还可以买到这种PLC的备件，但西门子公司宣布这款产品已经停产，未来的发展很受限。

（2）没有以太网接口，只可以使用西门子配套电缆进行调试编程，不方便。

（1）对于运动控制的支持不好。（S7-200的大多数PLC脉冲输出最大频率是20KHZ，S7-200smart的最大频率是100Khz，也就是对伺服电机的驱动不是很好。）

2 S7-200smart

S7-200smart是西门子公司针对中国市场研发的一款产品，只在中国销售。其原因可能是西门子的S7-200已经停产，西门子公司又不想放弃中国庞大的低端PLC市场，而作为S7-200的升级版，与S7-200相比，它有以下的特点：

（1）同是小型PLC，结构紧凑，价格低廉。

（2）拓展能力不如S7-200，它不支持称重模块，所以你不能使用精确的称重功能，可以选择用称重仪表模拟量输入代替，但精确度不如称重模块。

（3）Smart拥有以太网接口，调试编程拓展都非常方便。

（4）运动控制的支持比S7-200强大。无论是最大脉冲输出，还是运动控制向导，都比S7-200好用。

3 西门子S7-1200

S7-1200是一款紧凑型、模块化的PLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI 和网络通信等任务。

西门子中型机：

中型机: 中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统。

西门子中型机有S7-300： 处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量1024点；模拟量128路 ；网络PROFIBUS；工业以太网；MPI。

西门子大型机：

大型机的控制点一般大于2048点,能完成较复杂的算术运算。

1 西门子S7-400

西门子S7-400PLC的主要特色为：极高的处理速度、强大的通讯性能和卓越的CPU资源裕量。

2 西门子S7-1500

西门子S1500是西门子博途系列，也是西门子未来发展的主体方向，其性能自然非常好！

软件及编程语言：

对于西门子所有的PLC，我们都已经整理了版本！需要软件的的同学可以点赞加关注并转发，然后留言“我要西门子软件”，让更多人能够分享到软件。

S7-200的编程软件是“STEP 7-Micro/WIN V4.0 ”留言后可以发私信；西门子200

西门子S7-200smart的编程软件是“STEP7‑Micro/WIN SMART ”。留言后可以发私信；西门子200smart。

西门子S7-300/400的编程软件是“STEP7”。留言后可以发私信；西门子300。

西门子S7-1200/1500的编程软件是“TIA PAORTAL”。留言后可以发私信；西门子博途。

西门子的编程语言主要有：LAD，FBD，STL，SCL，GRAPH，SFC，CFC等等，

在国内，大多数工程师只使用LAD，FBD，高级一点的使用STL，PCS7会涉及到SFC和CFC，其他的大多数时候都是外国工程师在使用，以后有机会我们会讲一些这些常用语言，也会拓展非常用语言。便于大家学习。

二 控制模式

西门子PLC在编程时主要有以下几种控制方式，系统设置远程/本地/手动按钮：

远程： 只能通过上位机对系统进行自动启/停控制，单台设备就地控制优先，在程控时，可以通过上位机对设备进行软手操/自动切换，软手操启/停。

本地： 只能通过触摸屏对系统进行自动启/停控制，单台设备就地控制优先，在程控时，可以通过触摸屏对设备进行软手操/自动切换，软手操启/停。

手动： 手动控制时，上位机/触摸屏失效，只能通过手动控制设备的启/停。

单台设备控制

单台设备必须有软手操/自动切换以及软手操时可以启/停功能，由自动切换到软手操时，设备不能停机；由软手操切换到自动时，设备启/停取决于自动程序。

单台设备

（泵、风机及其它大型设备）运行满24小时必须进行轮换，且必须有运行时间累计，如果由上位机设定启/停顺序除外，操作人员自行设定。

西门子程序FB和FC的区别：

FC:功能，它没有自己的数据块。

FB:功能块，它有自己的存储区，即背景数据块。FB=FC+DB(背景数据块).

如果FC也想使用数据功能的话，需要在外部连接全局数据块进行数据存储。

程序结构统一规范

OB1：主程序

OB100：初始化程序（无需主程序调用）　

OB35：100ms（可修改）中断（无需主程序调用），可以调用PID模块；

OB80、OB82、OB85、OB86、OB87、OB121、OB122：故障诊断模块（无需主程序调用、无需编程）

功能块和数据块：

FC1：系统模式 FC2：输入处理

FC3：输出处理 FC4：运行处理

FC5：停止处理 FC6：手自动切换

FC100：之后用来建立一些可以循环调用的子程序

FC105：系统自带，模拟量输入子程序（可以循环调用）

FC106：系统自带，模拟量输出子程序（可以循环调用）

modbus通讯(CP341)：FB7：P_RCV_RK，FB8：P_SND_RK

通讯CP340：FB2：P_RCV，FB3：P_SND

一般PID：用FB41

温、湿度PID：用FB58

如果程序块与系统块重复，请避让。

DB1：AI数据，类型：REAL，与上位机接口

DB2：AO数据，类型：REAL，与上位机接口

DB3：DI数据，类型：BOOL，与上位机接口

DB4：DO数据，类型：BOOL，与上位机接口

DB5：设备运行时间及流量累计，类型：REAL，与上位机接口；

DB6：报警消息，类型：BOOL，与上位机接口

DB7：类型：REAL，中间寄存器

DB8：类型：INT，中间寄存器

DB9：类型：WORD，中间寄存器

DB10：类型：BOOL，中间寄存器

DB11：之后用作与设备通讯用，例如：MODBUS通讯等

DB100：之后用作调用FB块时的背景数据块

M区：也作为中间变量

功能块FC，FB和数据块DB以上只是经验丰富的工程师根据多年的经验进行总结，试图找到一种通用的方式，但不是说这些块就必须严格按照上述功能来编写程序，西门子程序功能是开放的，你可以按照自己的风格私人定制。

记住，学习西门子PLC编程的技巧是：多看，多学，多模仿！

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