可编程序控制器的结构和工作原理概要.ppt
PLC PLC 应用技术应用技术第二章 可编程序控制器的结构和工作原理2.1 可编程序控制器的组成与基本结构可编程序控制器的组成与基本结构2.2 可编程序控制器的工作过程与工作原理可编程序控制器的工作过程与工作原理2.3 S7-200 系列可编程控制器系列可编程控制器2.4 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言本章主要内容本章主要内容3/8/20232本章学习要求本章学习要求8重点内容：S7-200的结构、原理及编程语言8了解内容：可编程序控制器的性能指标8难点内容：梯形图的等效电路3/8/202332.1 2.1 可编程序控制器的组成与基本结构可编程序控制器的组成与基本结构 PLC是一种工业控制用的专用计算机一种工业控制用的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬件系统硬件系统硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统软件系统软件系统两大部分组两大部分组成成。PLC的硬件系统由主机系统、输入主机系统、输入/输出输出扩展环节及外部设备扩展环节及外部设备组成组成。PLC的软件系统由由系统程序系统程序(又称系统软又称系统软件件)和用户程序和用户程序(又称应用软件又称应用软件)两大部分组成。两大部分组成。3/8/20234一、一、PLC硬件结构示意图硬件结构示意图输入/输出扩展环节3/8/202351.1.系统程序系统程序 系统程序由PLC的制造企业编制，固化在PROM或EPROM中，安装在PLC上，随产品提供给用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块等。2.2.用户程序用户程序 用户程序是根据生产过程控制的要求由用户使用制造企业提供的编程语言自行编制的应用程序。用户程序包括开关量逻辑控制程序、模拟量运算程序、闭环控制程序和操作站系统应用程序等。二、二、可编程序控制器的软件系统可编程序控制器的软件系统3/8/202362.2 2.2 可编程序控制器的工作原理及主要性能指标可编程序控制器的工作原理及主要性能指标一、可编程序控制器的原理一、可编程序控制器的原理 PLC是采用周期循环扫描的工作方式，是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程对用户程序的执行过程是序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期（工作周期）主要分为以下几个阶段：一个扫描周期（工作周期）主要分为以下几个阶段：1.输入采样扫描阶段输入采样扫描阶段 2.执行用户程序扫描阶段执行用户程序扫描阶段 3.输出刷新扫描阶段输出刷新扫描阶段 3/8/20237二、可编程序控制器的等效电路二、可编程序控制器的等效电路2.2 2.2 可编程序控制器的工作原理及主要性能指标可编程序控制器的工作原理及主要性能指标3/8/20238三、可编程序控制器的主要技术指标三、可编程序控制器的主要技术指标l l1.输入输入/输出点数输出点数 l l2.存储容量存储容量 l l3.扫描速度扫描速度 l l4.指令系统指令系统 l l5.通信功能通信功能 2.2 2.2 可编程序控制器的工作原理及主要性能指标可编程序控制器的工作原理及主要性能指标3/8/20239 西门子西门子S7S7系列可编程控制器分为系列可编程控制器分为S7-400S7-400、S7-300S7-300、S7-200S7-200三个系列，分别为三个系列，分别为S7S7系列的大、系列的大、中、小型（超小型）可编程控制器系统。中、小型（超小型）可编程控制器系统。S7-200S7-200系列可编程控制器有系列可编程控制器有CPU21XCPU21X系列，系列，CPU22XCPU22X系列，其中系列，其中CPU22XCPU22X型可编程控制器提供型可编程控制器提供了了4 4个不同的基本型号，常见的有个不同的基本型号，常见的有CPU221CPU221，CPU222CPU222，CPU224CPU224和和CPU226CPU226四种基本型号。四种基本型号。2.3 S7-200 2.3 S7-200 系列可编程控制器系列可编程控制器3/8/202310一、一、S7-200 PLC系统组成系统组成 1CPU模块模块 SIMATIC SIMATIC S7-200S7-200系系统统CPU CPU 22X22X系系列列PLCPLC主主机机（CPUCPU模模块）的块）的外形外形：2.3 S7-200 2.3 S7-200 系列可编程控制器系列可编程控制器3/8/202311 CPU CPU 型号型号 2.3 S7-200 2.3 S7-200 系列可编程控制器系列可编程控制器3/8/202312 CPU 22XCPU 22X主要技术性能指标主要技术性能指标7个模块3/8/202313主机及主机及I/OI/O特性特性3/8/2023142 2 输入输出扩展模块输入输出扩展模块 当主机单元模板上的I/O点数不够时,或者涉及到模拟量控制时,除了CPU221以外,都可以通过增加扩展单元模板的方法,对输入/输出点数进行扩展.设备连接设备连接 3/8/202315二、二、S7-200S7-200系列系列PLCPLC数据存储及内部元器件功能数据存储及内部元器件功能1.1.数据类型数据类型2.字符串、布尔型、整数型和实数型（浮点数）3/8/202316 2.2.编址方式编址方式 l l位编址的指定方式为：位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号位号如I0.0；Q0.0；I1.2。l l字节编址的指定方式为：字节编址的指定方式为：（区域标志符）B（字节号）如IB0表示由I0.0I0.7这8位组成的字节。l l字编址的指定方式为：字编址的指定方式为：（区域标志符）W（起始字节号）例如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。l l双字编址的指定方式为双字编址的指定方式为:（区域标志符）D（起始字节号）例如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。3/8/202317 3.3.寻址方式寻址方式 （1）直接寻址 直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。有按位、字节、字、双字的寻址方式（2）间接寻址 间接寻址时操作数并不提供直接数据位置，而是通过使用地址 指针来存取存储器中的数据。在S7-200中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T、C（仅当前值）存储区进行间接寻址（1）使用间接寻址前，要先创建一个指向该位置的指针。（2）指针建立好后，利用指针存取数据。3/8/202318直接寻址3/8/202319 4.4.元件功能元件功能（1 1）输入映像寄存器输入映像寄存器I I（输入继电器）输入继电器）输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口，共16个。（2 2）输出映像寄存器输出映像寄存器Q Q（输出继电器）输出继电器）输出继电器是用来将输出信号传送到负载的接口，共16个。（3 3）变量存储器变量存储器V V 变量存储器主要用于存储变量，CPU224/226为V0.0V5119.7共5KB存储容量3/8/202320（4）内部标志位存储器（中间继电器）内部标志位存储器（中间继电器）M 内部标志位存储器，用来保存控制继电器的中间操作状态，其作用相当于继电器控制中的中间继电器，共256个。（5）特殊标志位存储器特殊标志位存储器SM PLC中还有若干特殊标志位存储器,特殊标志位存储器位提供大量的状态和控制功能，一般为SM0.0-SM299.7。（6）局部变量存储器局部变量存储器L 64个（7）定时器定时器T PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器。每个定时器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用。共256个（T0-T255）3/8/202321（8）计数器计数器C计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。共256个（C0-C255）（9）高速计数器高速计数器HC（10）累加器累加器AC（11）顺序控制继电器顺序控制继电器S（状态元件）（状态元件）（12）模拟量输入模拟量输入/输出映像寄存器（输出映像寄存器（AI/AQ）3/8/2023222.4 2.4 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言一、一、可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言1.梯形图梯形图 (LAD)2.指令表指令表 (STL)3.功能块图功能块图 (FBD)3/8/202323图2.7 基本指令应用举例(a)梯形图；(b)指令表I0.0()()I0.1Q0.0Q0.0Q0.1()M0.1I0.5I0.3I0.4()Q0.2M0.1(a)(b)LDOA=LD=A=LDNAN=I0.0Q0.0I0.1Q0.0I0.5Q0.1I0.3M0.1I0.4M0.1Q0.2梯形图和指令表梯形图和指令表3/8/202324图2.8 FBD简单实例功能块图功能块图3/8/202325二、编程注意事项及编程技巧二、编程注意事项及编程技巧 （1 1）程序应按自上而下，从左至右的顺序编写。）程序应按自上而下，从左至右的顺序编写。（2 2）线线圈圈不不能能直直接接与与左左母母线线相相连连。如如果果需需要要，可可以以通通过过特特殊殊内内部部标标志志位位存存储储器器SM0.0SM0.0（该该位位始始终终为为1 1）来来连连接接，如如图图2-102-10所示。所示。（3 3）适当安排编程顺序，以减少程序的步数。）适当安排编程顺序，以减少程序的步数。串联多的支路应尽量放在上部，如图串联多的支路应尽量放在上部，如图2-92-9所示。所示。3/8/202326图2-9图2-103/8/202327并联多的支路应靠近左母线，如下图所示：对复杂的电路，可重复使用一些触点画出其等效电路，然后再进行编程。I0.5I0.6I0.7I1.0I1.13/8/202328本章小结和作业本章小结和作业小结：小结：通过本章的学习，掌握通过本章的学习，掌握 S7-200S7-200的的结构、原理及编程语言；了解可编程序结构、原理及编程语言；了解可编程序控制器的性能指标控制器的性能指标作业：作业：习题二习题二3/8/202329ENDTHE3/8/202330
