工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用-MCGS（第三版）課件 項目二 西門子S7-200PLC簡介

項目二西門子S7-200PLC簡介

一、學習目標1.知識目標⑴掌握西門子PID指令的使用方法。⑵掌握西門子S7-200PLC系統(tǒng)組成。⑶掌握西門子編程元件的使用方法。⑷掌握西門子存儲器的相關(guān)知識。⑸掌握西門子PLC與計算機的連接方法

2.能力目標⑴初步具備用PLC搭建PID控制系統(tǒng)能力。⑵初步具備STEP7軟件的安裝能力。⑶初步具備編程軟件的使用能力。⑷初步具備PLC程序的下載能力。⑸初步具備PLC工程的調(diào)試能力。二、要求學生必備的知識與技能1.必備知識⑴

PLC基本指令。⑵控制系統(tǒng)基本知識。⑶存儲器基本知識。

2.必備技能⑴熟練的計算機操作技能⑵熟練的軟件安裝技能三、理實一體化教學任務(wù)任務(wù)一S7-200PLC的CPU類型任務(wù)二西門子編程元件任務(wù)三西門子PID指令任務(wù)四西門子S7-200PLC系統(tǒng)組成任務(wù)五西門子S7-200PLC存儲器任務(wù)六PC-PPI電纜任務(wù)七STEP7軟件的安裝任務(wù)八編程軟件的使用方法任務(wù)九PLC程序的下載任務(wù)十工程調(diào)試四、理實一體化教學步驟（3）CPU2241.S7-200PLC的CPU類型（1）CPU221（2）CPU222集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點，無I/O擴展能力。它包括6KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，1個RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點，可連接2個擴展模塊。它包括6KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kh高速脈沖輸出，1個RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。。集成14輸入10輸出共24個數(shù)字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。它包括13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20MHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，1個RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。其I/O端子排可很容易地整體拆卸。

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（4）CPU226集成24輸入16輸出共40個數(shù)字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。它包括13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20MHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，2個RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。其I/O端子排可很容易地整體拆卸。輸入繼電器是專設(shè)的輸入過程映像寄存器，用來接收外部傳感器或開關(guān)元件發(fā)來的信號。圖1-2-1所示為輸入繼電器的等效電路圖，當外部按鈕驅(qū)動時，其線圈接通，常開、常閉觸點的狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化。輸入繼電器不能由程序驅(qū)動，其觸點不能直接輸出帶負載。2.S7-200系列PLC的編程軟元件⑴輸入繼電器（I）

⑵輸出繼電器(Q)輸出繼電器是專設(shè)的輸出過程映像寄存器。輸出繼電器的外部輸出觸點接到輸出端子上，以控制外部負載。輸出繼電器的外部輸出執(zhí)行器件有繼電器、晶體管和晶閘管3種。圖1-2-2表示輸出繼電器的等效電路圖，當輸出繼電器接通時，它所連接的外部電路被接通，同時輸出繼電器的常開、常閉觸點動作，可在程序中使用

⑶內(nèi)部標志位(M)內(nèi)部標志位又稱為存儲區(qū)，存儲中間操作信息，它們不直接驅(qū)動外部負載，只起中間狀態(tài)的暫存作用，類似于中間繼電器，在S7-200系列PLC中稱為內(nèi)部標志位，一般以位為單位使用。⑷特殊標志位（SM)特殊標志位為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，用戶對操作的一些特殊要求也通過SM通知系統(tǒng)。特殊標志位分為只讀區(qū)和可讀可寫區(qū)兩部分。只讀區(qū)特殊標志位，用戶只能利用其觸點，如：SM0.0：RUN監(jiān)控，PLC在RUN狀態(tài)時，SM0.0總為1。SM0.1：初始化脈沖，PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時，SM0.1接通一個掃描周期。SM0.2：當RAM中保存的數(shù)據(jù)丟失時，SM0.2接通一個掃描周期。SM0.3：PLC上電進入RUN時，SM0.3接通一個掃描周期。SM0.4：分脈沖，占空比為50％，周期為lmin的脈沖串。SM0.5：秒脈沖，占空比為50％，周期為ls的脈沖串。SM0.6：掃描脈沖，一個掃描周期為ON，下一個掃描周期為OFF，交替循環(huán)。SM0.7：指示CPU上MODE開關(guān)的位置，0=TERM，1=RUN，通常用來在RUN狀態(tài)下啟動自由口通信方式?？勺x可寫特殊標志位用于特殊控制功能，如用于自由口設(shè)置的SMB30，用于定時中斷時間設(shè)置的SMB34／SMB35，用于高速計數(shù)器設(shè)置的SMB36~SMB65，用于脈沖串輸出控制的SMB66~SMB85等。⑸定時器(T)PLC中的定時器作用相當于時間繼電器，定時器的設(shè)定值由程序賦值。每個定時器有一個16位的當前值寄存器及一個狀態(tài)位。定時器的計時過程采用時間脈沖計數(shù)的方式，其分辨率分為1ms、10ms、100ms3種。⑹計數(shù)器(C)計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與定時器基本一樣，其設(shè)定值在程序中賦值。它有一個16位的當前值寄存器及一個狀態(tài)位計數(shù)器用來計算從輸入端子或內(nèi)部元件送來的脈沖數(shù)，有加計數(shù)器、減計數(shù)器及加減計數(shù)器3種類型。由于計數(shù)器的計數(shù)頻率受掃描周期的限制，當需要對高頻信號計數(shù)時可以用高頻計數(shù)器(HSC)。⑺高速計數(shù)器(HC)

高速計數(shù)器用于對頻率高于掃描周期的外接信號進行計數(shù)，高速計數(shù)器使用主機上的專用端子接收這些高速信號，其數(shù)據(jù)為32位有符號的高速計數(shù)器的當前值。⑻變量寄存器(v)變量存儲區(qū)存儲具有較大容量的變量寄存器，用于存儲程序執(zhí)行過程中控制邏輯的中間結(jié)果，或用來保存與工序或任務(wù)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。⑼累加器(AC)。S7-200系列PLC提供4個32位累加器(ACC0~ACC3)，累加器常用作數(shù)據(jù)處理的執(zhí)行器件。(10)局部存儲器(L)局部存儲器與變量寄存器相似，只不過變量寄存器是全局有效的，而局部存儲器是局部有效。局部存儲器常用來作臨時數(shù)據(jù)的存儲器或者為子程序傳遞函數(shù)。(11)狀態(tài)元件(S)狀態(tài)元件是使用順控繼電器指令的重要元件，通常與順序控制指令LSCR、SCRT、SCRE結(jié)合使用，實現(xiàn)順控流程的方法，即SFC(SequentialfunctionChart)編程。（12）模擬量輸入/輸出(AIW／AQW)模擬量經(jīng)A/D、D/A轉(zhuǎn)換，在PLC外為模擬量，在PLC內(nèi)為數(shù)字量。模擬量輸入輸出元件為模擬量輸入/輸出的專用存儲單元。3.PID指令介紹PID指令根據(jù)表格(TBL)中的輸入和配置信息，引用LOOP，執(zhí)行PID回路計算。本指令有兩個操作數(shù)：一個是回路表起始地址，另一個是"回路"號碼。程序中可使用八條PID指令。程序中多條PID指令不能使用相同的回路號碼?；芈繁泶鎯刂坪捅O(jiān)控回路運算的一些參數(shù)，包括程序變量、設(shè)置點、輸出、增益、樣本時間、整數(shù)時間（重設(shè)）、導出時間（速率）以及整數(shù)和（偏差）的當前值及先前值。

S7-200的PID指令引用一個包含回路參數(shù)的回路表。此表起初的長度為36個字節(jié)。在增加了PID自動調(diào)諧后，回路表現(xiàn)已擴展到80個字節(jié)。回路表主要字節(jié)如下表1-2-2所示。4.西門子S7-200PLC系統(tǒng)組成1.STEP7軟件的安裝⑴打開安裝包，運行SETUP.EXE文件，進入安裝界面，在彈出窗口中選擇英語（如圖1-2-4所示）。⑵單擊確定，進入安裝界面。在彈出窗口中選擇“下一步”，彈出如圖1-2-5所示窗口。⑶單擊yes進入下一個安裝界面，在彈出的窗口中選擇“下一步”，進入安裝界面，彈出如圖1-2-6所示的窗口。⑷單擊“PC/PPIcable(PPI)”按鈕，選擇“OK”，彈出如圖1-2-7所示的窗口。⑸選擇“yes”，單擊“finish”，step7安裝結(jié)束。8.編程軟件的使用⑴打開V4.0STEP7MicroWINSP3西門子PLC編程軟件。⑵選擇文件→新建，彈出如圖1-2-9所示的窗口。⑶如圖1-2-10所示改變程序類型

⑷選擇相應(yīng)的元件，如選擇常開觸點。⑸雙擊常開觸點，彈出如圖1-2-12所示的窗口。⑹雙擊上圖方框中的“？？.？”，修改元件的名稱，如圖1-2-13所示的窗口

⑺根據(jù)以上步驟，輸入所有的元件。⑻選擇PLC→全部編譯，如圖1-2-14所示。⑼編譯后的結(jié)果如圖所示，如有錯誤，需要反復修改。五、實操考核六、注意事項１.注意PID指令各個參數(shù)的地址。２.安裝STEP7軟件時，注意安裝路徑。３.給PLC下