11-S7-200可編程序控制器解析

第3章S7-200可編程序限制器3.1S系列PLC發(fā)展概述3.2S7-200PLC系統(tǒng)組成3.3編程元件3.4相關(guān)設(shè)備3.5工業(yè)軟件本章學(xué)習(xí)目的本章以西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列小型可編程序限制器為例，介紹具體型號的PLC，內(nèi)容包括：l

S系列PLC發(fā)展概述l

S7-200可編程序限制器的系統(tǒng)組成l

編程元件及程序?qū)W問l

相關(guān)設(shè)備l

常用工業(yè)軟件返回本章首頁3.1

S系列PLC發(fā)展概述

德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序限制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序限制器是1975年投放市場的SIMATICS3系列的限制系統(tǒng)。在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序限制器中，產(chǎn)生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世紀(jì)末又推出了S7系列產(chǎn)品。最新的SIMATIC產(chǎn)品為SIMATICS7、S7-300和S7-400等幾大系列。返回本章首頁S7-200可編程限制器返回本章首頁S7-300可編程限制器S7-300PLC接受緊湊的、無槽位限制的模板結(jié)構(gòu)。主要組成部分：導(dǎo)軌（RACK）、電源模板（PS）、中心處理單元（CPU）、信號模板（SM）、模板功能（FM）。還可加上接口模板（IM）和通訊處理器（CP）返回本章首頁S7-400可編程限制器SIMATICS7-400可編程限制器接受模塊式結(jié)構(gòu)，無風(fēng)扇設(shè)計?？蓪⒏鞣N模板裝在一個模板基架上，組成所須要的系統(tǒng)。各種基架都帶有集成的背板總線，用戶安裝只要簡潔地插入模板并用螺釘固定即可。返回本章首頁西門子可編程序限制器的網(wǎng)絡(luò)SINECS1SINECL1SINECL2SINECH1SINECH3S7—300的MPI網(wǎng)與通訊模板

S7系列PLC與計算機(jī)設(shè)備的通信

PROFIBUS現(xiàn)場總線

PLC的操作與監(jiān)視系統(tǒng)

SIEMENS公司的設(shè)備操作與監(jiān)視系統(tǒng)OP5、OP15實時畫面監(jiān)視

3.2

S7-200PLC系統(tǒng)組成

3.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)成3.2.2主機(jī)結(jié)構(gòu)3.2.3掃描周期及工作方式3.2.4輸入輸出擴(kuò)展3.2.5主機(jī)性能指標(biāo)返回本章首頁從CPU模塊的功能來看，SIMATICS7-200系列小型可編程序限制器發(fā)展至今，大致閱歷了兩代：第一代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216，對第一代PLC產(chǎn)品不再作具體介紹。其次代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU22X，是在21世紀(jì)初投放市場的，速度快，具有較強(qiáng)的通信實力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。返回本章首頁3.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)成

SIMATICS7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成S7-200PLC系統(tǒng)組成返回本章首頁系統(tǒng)基本構(gòu)成1.硬件（1）基本單元（2）擴(kuò)展單元（3）特殊功能模塊（4）相關(guān)設(shè)備2.工業(yè)軟件工業(yè)軟件是為更好地管理和運用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。返回本章首頁3.2.2主機(jī)結(jié)構(gòu)

1.CPU介紹（1）主機(jī)外形SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖所示：返回本章首頁（2）基本結(jié)構(gòu)特點輸出信號類型電源輸出基本I/O存儲平安高速反應(yīng)模擬電位器實時時鐘輸入輸出可擴(kuò)展性返回本章首頁4種CPU各有晶體管輸出和8繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和限制電壓。各類型的型號如表所示。返回本章首頁SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表所示。返回本章首頁2、存儲系統(tǒng)（1）存儲系統(tǒng)（2）存儲器及運用（3）存儲平安返回本章首頁存儲系統(tǒng)返回本章首頁表3.3存儲容量返回本章首頁P(yáng)LC5VCPU3、輸入、輸出接口電路（P82）⑴、輸入接口電路輸入信號類型：開關(guān)量功能：開關(guān)量—→數(shù)字量組成：輸入端子、輸入電路要求：信號隔離方法：光電耦合器返回本章首頁⑵、輸出接口電路輸出信號類型：開關(guān)量輸出形式：繼電器、晶體管、晶閘管

PLC220VAC要求：隔離輸出電路舉例：繼電器輸出返回本章首頁3.2.3掃描周期及工作方式

1、掃描周期2、工作方式返回本章首頁3、工作過程讀入輸入信號狀態(tài)（輸入處理）運算式操作處理（程序處理）輸出刷新1）、讀入全部端子輸入信號狀態(tài)功能：輸入端子接通/斷開→輸出端子→驅(qū)動外部元件2）、程序處理階段逐行掃描用戶程序、運算式操作3）、處理結(jié)果→輸出映象寄存器→輸出端子→驅(qū)動外部元件返回本章首頁3.2.4輸入輸出擴(kuò)展

1、擴(kuò)展單元

數(shù)字量輸入/輸出模塊模擬量輸入/輸出模塊通信模塊返回本章首頁2、設(shè)備連接

I/O擴(kuò)展示意圖返回本章首頁3、電流供應(yīng)各CPU所能供應(yīng)的最大5VDC電流如表3.4所示。返回本章首頁模塊電流

CPU22X可連接的各擴(kuò)展模塊消耗5VDC電流如表所示。若按表的擴(kuò)展方式，各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可以有多種，圖示為其中的一種模塊連接形式。擴(kuò)展連接圖返回本章首頁4、22X主機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)（P96）返回本節(jié)一、硬件指標(biāo)例：點數(shù)二、軟件指標(biāo)例：用戶程序容量：KB3.3編程元件返回本章首頁1、數(shù)據(jù)類型2、尋址方式3、編程軟元件1、數(shù)據(jù)類型（1）數(shù)據(jù)類型及范圍S7-200系列PLC數(shù)據(jù)類型可以是布爾型、整型和實型（浮點數(shù)）。實數(shù)接受32位單精度數(shù)來表示，其數(shù)值有較大的表示范圍：正數(shù)為+1.175495E-38～+3.402823E+38；負(fù)數(shù)為-1.175495E~38～-3.402823E+38。（2）常數(shù)在編程中常常會運用常數(shù)。常數(shù)數(shù)據(jù)長度可為字節(jié)、字和雙字，在機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制存儲，但常數(shù)的書寫可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼或浮點數(shù)（實數(shù)）等多種形式。返回本章首頁2、尋址方式（1）位尋址編址形式按位尋址的格式為：Ax.y存儲區(qū)內(nèi)另有一些元件是具有確定功能的硬件，由于元件數(shù)量很少，所以不用指出元件所在存儲區(qū)域的字節(jié)，而是干脆指出它的編號。其尋址格式為：Ay返回本章首頁（2）可位尋址元件輸入繼電器（I）輸出繼電器（Q）通用幫助繼電器（M）特殊標(biāo)記繼電器（SM）變量存儲器（V）局部變量存儲器（L）依次限制繼電器（S）返回本章首頁定時器（T）計數(shù)器（C）模擬量輸入映像寄存器（AI）、模擬量輸出映像寄存器（AQ）高速計數(shù)器（HC）累加器（AC）返回本章首頁S7-200將編程元件統(tǒng)一歸為存儲器單元，存儲單元按字節(jié)進(jìn)行編址，無論所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型，通常應(yīng)指出它在所在存儲區(qū)域和在區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。每個單元都有惟一的地址，地址用名稱和編號兩部分組成，元件名稱（區(qū)域地址符號）。返回本章首頁

按位尋址的格式為：Ax.y必需指定元件名稱、字節(jié)地址和位號，如圖所示。圖中MSB表示最高位，LSB表示最低位。位尋址方式返回本章首頁例：CPU224：I0.0—I15.7

基本單元:輸入14點,最多128點例:Q0.4例：CPU224：Q0.0—Q1.1基本單元:輸入10點,最多128點76520143Q0Q1例:M1.3共256點:M0.0—M31.7只能位尋址元件定時器（T）計數(shù)器（C）的狀態(tài)位，狀態(tài)元件（S）表示方式：T0—T255C0—C255返回本章首頁⑵字節(jié)尋址輸入繼電器(I)輸出繼電器(Q)幫助繼電器（M）狀態(tài)（S）表示方式：IB0，IB1，…QB0，QB1，…MB0，MB1，…說明：字節(jié)標(biāo)識字節(jié)編號軟元件標(biāo)識IB0注：位元件每8個組成一字節(jié)返回本章首頁⑶字尋址（16位）①基本字元件：變量存貯器V、L表示方式：VW0，VW2說明：字標(biāo)識字編號軟元件標(biāo)識VW2注：編號為低位字節(jié)號②位元件組成字尋址輸入繼電器（I），輸出繼電器（Q）（特殊）幫助繼電器（M，SM）返回本章首頁狀態(tài)（S）表示方式：IW0，IW2，…QW0，QW2，…MW0，MW2，…

③定時器、計數(shù)器當(dāng)前值寄存器表示方式：T0，T1，…，T255，C0，C1，…，C255，說明：元件號軟元件標(biāo)識T15注：定時器、計數(shù)器位尋址與字尋址的區(qū)分：由程序自動判別返回本章首頁④其他字尋址元件：模擬量輸入寄存器和輸出寄存器表示方式：AIW0，AIW2，…，AQW0，AQW2，…，數(shù)量⑷雙字尋址（32位）說明：①累加器：本身32位②可字節(jié)尋址，字尋址，雙字尋址，由運算關(guān)系確定③字節(jié)尋址、字尋址時分別讀/寫其低8位、低16位內(nèi)容返回本章首頁⑸常數(shù)表示方法：10進(jìn)制（K）、16進(jìn)制（H）、二進(jìn)制（B）、ASCII碼、“字符串”

返回本章首頁⑹間接尋址方式

間接尋址方式是，數(shù)據(jù)存放在存儲器或寄存器中，在指令中只出現(xiàn)所需數(shù)據(jù)所在單元的內(nèi)存地址的地址。存儲單元地址的地址又稱為地址指針。這種間接尋址方式與計算機(jī)的間接尋址方式相同。間接尋址在處理內(nèi)存連續(xù)地址中的數(shù)據(jù)時特殊便利，而且可以縮短程序所生成的代碼的長度，使編程更加靈敏。用間接尋址方式存取數(shù)據(jù)須要作的工作有3種：建立指針、間接存取和修改指針。返回本章首頁3、S7—200PLC的編程軟元件（P97）概述：軟元件：編程對象，存貯器的存貯單元（位、字節(jié)、字）--虛擬元件⑴輸入繼電器（I）組成：輸入繼電器線圈+觸點實質(zhì)：一個輸入繼電器—輸入映象寄存器一個對應(yīng)位作用：接收輸入信號狀態(tài)輸入節(jié)點通/斷—對應(yīng)位“1”/“0”返回本章首頁表示方式：常開觸點

常閉觸點I0.1I0.0編號：八進(jìn)制說明：一個輸入節(jié)點——一個輸入繼電器繼電器輸入觸點次數(shù)不限輸入繼電器線圈由外部輸入信號驅(qū)動，但編程不行運用⑵輸出繼電器（Q）組成：軟線圈、軟觸點（+實際輸出觸點）實質(zhì)：一個輸出繼電器—輸出映象寄存器一個對應(yīng)位返回本章首頁作用：驅(qū)動實際輸出觸點

輸出繼電器線圈接通—實際輸出觸點閉合表示方式：線圈常開觸點

常閉觸點Q0.3Q0.3Q0.3說明：一個輸出繼電器—一個實際輸出觸點軟觸點運用次數(shù)不限線圈必需由觸點驅(qū)動⑶內(nèi)部標(biāo)記位（M）作用：暫存是間信息或限制信息—幫助繼電器返回本章首頁組成：線圈+觸點實質(zhì)：內(nèi)部標(biāo)志存貯器對應(yīng)位表示方式：M14.5M14.5M14.5說明：不能驅(qū)動實際輸出觸點觸點可運用次數(shù)不限線圈須由觸點驅(qū)動編號為十進(jìn)制和八進(jìn)制結(jié)合

返回本章首頁⑷特殊標(biāo)志位（SM）作用：系統(tǒng)與用戶界面——提供系統(tǒng)狀態(tài)信息

用戶選擇控制有關(guān)功能表示方式：SM0.0SM0.0SM36.5=01減計數(shù)加計數(shù)類型：只讀、讀/寫說明：只讀：觸點狀態(tài)系統(tǒng)修改、用戶只能利用其觸點讀/寫：用于特殊限制功能作用舉例：SM36：高速計數(shù)器用返回本章首頁⑸變量寄存器（V）作用：存貯變量，如數(shù)據(jù)運算操作數(shù)、結(jié)果、模擬量輸入等表示方式：位、字節(jié)、字、雙字等⑹累加器（AC）數(shù)量：4個，32位表示：ACCO—ACC3⑺局部存貯器（L）作用：類似V，作短暫存貯器或給子程序傳遞參數(shù)說明：只能由特定的程序段訪問返回本章首頁⑻狀態(tài)元件（S）作用：用于依次限制編程—依次限制繼電器表示方式：⑼模擬量輸入/輸出（AIW/AQW）映象區(qū)作用：暫存模擬量輸入/輸出數(shù)值表示方式：AIW0，AIW2，……，AQW0，AQW2，……說明：一個字對應(yīng)一路模擬量⑽定時器（T）（P99）作用：定時，類似時間繼電器延時定時長度設(shè)定：程序（相當(dāng)于可預(yù)置計數(shù)器）返回本章首頁組成：16位當(dāng)前值寄存器+一個狀態(tài)位表示方式狀態(tài)位取值⑾計數(shù)器（C）作用：對外部脈沖計數(shù)，類似數(shù)字計數(shù)器計數(shù)方式：脈沖上升沿或下降沿，加計數(shù)或減計數(shù)組成：16位當(dāng)前值寄存器+狀態(tài)位計數(shù)多少：由程序指定狀態(tài)位表示方式：狀態(tài)位取值：Ti=10(ON)當(dāng)前值≥預(yù)置值(off)當(dāng)前值＜預(yù)置值Ci

=10當(dāng)前值≥預(yù)置值當(dāng)前值＜預(yù)置值T3狀態(tài)位狀態(tài)位C3返回本章首頁⑿定時器（T）作用：定時、類似繼電器延時定時設(shè)定：程序（相當(dāng)于可預(yù)置計數(shù)器）時間單位：1ms、10ms、100ms150T0T1T2定時器當(dāng)前值REGT0T1T2T3狀態(tài)位