电气控制与PLC第6章.ppt

《电气控制与PLC第6章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制与PLC第6章.ppt（169页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第6 6章章 可编程控制器可编程控制器 2021/9/151第第第第6 6章章章章 可编程控制器可编程控制器可编程控制器可编程控制器 概述概述7.1可编程控制器的硬件配置可编程控制器的硬件配置7.2S7-200系列可编程控制器简介系列可编程控制器简介7.3可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计7.42021/9/1526.1 概述概述Programmable ControllerPCProgrammable Logic ControllerPLCPLC是是以以微微处处理理器器为为基基础础，综综合合了了计计算算机机技技术术、半半导导体体集集成成技技术术、自自动动控控制制技技术术、数数字字技技

2、术术、通通信信网网络技术发展起来的一种络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置通用工业自动控制装置。2021/9/153PLC的四个发展阶段的四个发展阶段第第一一代代：用用一一位位机机开开发发，磁磁芯芯存存储储器器存存储储，只只具具有有单单一一的的逻辑控制功能；逻辑控制功能；第第二二代代：使使用用8位位微微处处理理器器及及半半导导体体存存储储器器，产产品品开开始始系系列列化。化。第第三三代代：高高性性能能微微处处理理器器的的使使用用，使使PLC的的处处理理速速度度大大大大提高，从而促使它向多功能及联网通讯方向发展。提高，从而促使它向多功能及联网通讯方向发展。第第四四代代：具具有有逻逻辑辑控控制

3、制功功能能、过过程程控控制制功功能能、运运动动控控制制功功能能、数数据据处处理理功功能能、联联网网通通讯讯功功能能的的真真正正名名副副其其实实的的多多功功能能产产品品。同同一一时时期期，由由PLC构构成成的的PLC网网络络也也得得到到飞飞速速发发展。展。6.1.1 发展历史发展历史2021/9/154PLC 的定义的定义 1987年，美国电气制造协会对年，美国电气制造协会对PLC作定义：作定义：是是一一种种带带有有指指令令存存储储器器和和数数字字或或模模拟拟I/O接接口口，以以位位运运算算为为主主，能能完完成成逻逻辑辑、顺顺序序、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算功功能能，用用于于控控制制

4、机机器器或或生生产产过过程程的的自自动动控制装置。控制装置。2021/9/1556.1.2 性能特点性能特点1.功能丰富功能丰富（1）丰富的指令。）丰富的指令。（2）内部器件种类繁多，容量宏大。）内部器件种类繁多，容量宏大。（3）丰富的外部设备。）丰富的外部设备。（4）可建立友好的人机界面，可与计算机链接或）可建立友好的人机界面，可与计算机链接或联网，实现信息交换。联网，实现信息交换。（5）具有强大的自检功能，可进行自诊断，并记）具有强大的自检功能，可进行自诊断，并记录诊断结果，为维修提供方便。录诊断结果，为维修提供方便。2021/9/1562.使用方便使用方便（1）配置、安装和维护方便。）配

5、置、安装和维护方便。（2）编程方法简单易学。）编程方法简单易学。6.1.2 性能特点性能特点3.工作可靠工作可靠PLC采采取取了了一一系系列列硬硬件件和和软软件件抗抗干干扰扰措措施施，使使之之具具有有很很强强的的抗抗干干扰扰能能力力，平平均均无无故故障障时时间间达达到到数数万万小小时时以以上上。因因此此，PLC已已被被公公认认为为最最可可靠靠的的工工业业控控制制设设备备之之一一，可可以以直直接接用用于于有有强强烈烈干干扰扰的的工工业业生生产产现现场。场。2021/9/1574.体积小、能耗低、性能价格比高体积小、能耗低、性能价格比高PLC的的体体积积小小、重重量量轻轻，PLC可可以以装装入入机

6、机械械设设备备内内部，实现机电一体化控制。部，实现机电一体化控制。对对于于复复杂杂的的控控制制系系统统，使使用用PLC后后，不不仅仅可可以以减减少少大大量量的的中中间间继继电电器器和和时时间间继继电电器器，而而且且PLC的的配配线线比比继继电电器器控控制制系系统统的的少少得得多多，从从而而可可以以省省下下大大量量的的配配线线和和附附件件，在在提提高高了了系系统统可可靠靠性性的的同同时时，节节约约了了大量的费用。大量的费用。6.1.2 性能特点性能特点2021/9/1586.1.3 应用及发展趋势应用及发展趋势1.PLC的应用的应用（1）开关量逻辑控制）开关量逻辑控制（2）模拟量、数字量控制）模

7、拟量、数字量控制（3）数据处理）数据处理（4）通信与联网）通信与联网（5）监控）监控（6）运动控制）运动控制2021/9/1592.PLC的发展趋势的发展趋势（1）向高性能、高速度、大容量发展）向高性能、高速度、大容量发展（2）向超小型和超大型双向发展）向超小型和超大型双向发展（3）PLC编程语言的多样化和标准化编程语言的多样化和标准化（4）增强通信联网能力，控制与管理功能一体化）增强通信联网能力，控制与管理功能一体化（5）扩展模块智能化、功能完善化）扩展模块智能化、功能完善化6.1.3 应用及发展趋势应用及发展趋势2021/9/15106.2 可编程序控制器的硬件配置可编程序控制器的硬件配置

8、6.2.1基本组成基本组成2021/9/15111.CPU模块模块CPU模块：模块：由微处理器（由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。芯片）和存储器组成。输入处理：输入处理：从输入模块将输入信号和数据读入输入映从输入模块将输入信号和数据读入输入映象寄存器和数据寄存器。象寄存器和数据寄存器。执行用户程序：执行用户程序：读入和解释用户程序，完成数据的存读入和解释用户程序，完成数据的存取、传送和处理，并用运算结果更新输出映象寄存器取、传送和处理，并用运算结果更新输出映象寄存器的内容，产生相应的控制信号。的内容，产生相应的控制信号。输出处理：输出处理：将输出映象寄存器的内容送到输出模块。将输出映象寄存

9、器的内容送到输出模块。CPU模块采用扫描工作方式。模块采用扫描工作方式。2021/9/1512（1）微处理器）微处理器 CPU通用微处理器（如通用微处理器（如8086）单片微处理器（如单片微处理器（如8031）位片式微处理器（如位片式微处理器（如AND2900）由运算器、寄存器、控制器、总线接口等功能模块由运算器、寄存器、控制器、总线接口等功能模块组成。组成。小型小型PLC8位通用或单片微处理器；位通用或单片微处理器；中型中型PLC16位通用或单片微处理器；位通用或单片微处理器；大型大型PLC采用位片式微处理器。采用位片式微处理器。2021/9/1513（2）存储器）存储器PLC的存储器有三种

10、分类方式：的存储器有三种分类方式：1）按介质分类）按介质分类随机存取存储器或称读写存储器（随机存取存储器或称读写存储器（RAM）只读存储器（只读存储器（ROM）可擦除可编程序的只读存储器（可擦除可编程序的只读存储器（EPROM）可电擦除的只读存储器（可电擦除的只读存储器（E2PROM）2021/9/15142）按用途分类）按用途分类系统程序存储区系统程序存储区用户程序存储区用户程序存储区 系统系统RAM存储区存储区 2021/9/15153）按内存的分布分类）按内存的分布分类 主内存主内存是内存的主体，也是是内存的主体，也是PLC直接访直接访问的对象；问的对象；辅助内存辅助内存用于存放用户程序

11、的备份，当用于存放用户程序的备份，当PLC上电初始化时，把它的内容拷贝到主内上电初始化时，把它的内容拷贝到主内存的用户程序区，供存的用户程序区，供PLC的的CPU运行；运行；存储卡存储卡配有电池，可长期保存程序。配有电池，可长期保存程序。2021/9/15162.输入输入/输出（输出（I/O）模块）模块输入（输入（Input）/输出（输出（Output）模块简称为）模块简称为I/O模块。模块。I/O模块是联系模块是联系PLC的的CPU模块和外部现场的桥梁。模块和外部现场的桥梁。PLC通通过过输输入入模模块块采采集集各各种种输输入入信信号号，并并以以此此为为依依据据进进行行处处理理，最最终终通通

12、过过输输出出模模块块控控制制接接触触器器、电电磁磁阀阀、电电磁磁铁铁、调调节节阀阀、调调速速装装置置等等执执行行器器，实实现现对对被控对象的控制。被控对象的控制。采采用用光光电电隔隔离离，实实现现了了PLC的的内内部部电电路路与与外外部部电电路的电气隔离，减小了电磁干扰。路的电气隔离，减小了电磁干扰。2021/9/1517外部信号通常分：外部信号通常分：开关量信号开关量信号模拟量信号模拟量信号开开关关量量信信号号主主要要来来自自按按钮钮、选选择择开开关关、数数字字拨拨码码开开关关、限限位位开开关关、接接近近开开关关、光光电电开开关关、压压力力继继电器等器件，只有电器等器件，只有接通和断开接通和

13、断开两种状态；两种状态；模模拟拟量量信信号号是是通通过过电电位位器器、热热电电耦耦、测测速速发发电电机机和和各各种种变变送送器器将将压压力力、温温度度、流流量量等等物物理理量量变变换换成成连续变化的电压或电流信号连续变化的电压或电流信号。2021/9/1518I/O模块通常可分为：模块通常可分为：开关量开关量I/O模块模块模拟量模拟量I/O模块模块特殊特殊I/O模块模块I/O模块输入、输出口的个数通常称为模块输入、输出口的个数通常称为I/O点数。点数。2021/9/1519（1）开关量）开关量I/O模块模块输入模块用于接收和采集各种开关量输入信号。输入模块用于接收和采集各种开关量输入信号。对对

14、输输入入信信号号（按按钮钮、行行程程开开关关或或传传感感器器等等产产生生的的信信号号）进进行行滤滤波波、隔隔离离和和电电平平转转换换等等处处理理，转转换换成数字信号成数字信号以可靠、安全地传送到以可靠、安全地传送到PLC的内部。的内部。1）输入模块）输入模块2021/9/1520输入接口电路输入接口电路COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管输入端子输入端子+内内部部电电路路3.3k 1000PF470 PLCI0.0+24V2021/9/15212）输出模块）输出模块输输出出模模块块是是PLC驱驱动动负负载载的的输输出出电电路路，同同时时它它还还具具有有功率放大、滤波、隔离和电平转换等

15、功能。功率放大、滤波、隔离和电平转换等功能。它它将将主主机机向向外外输输出出的的信信号号转转换换成成可可以以驱驱动动外外部部执执行行电电路的信号，以控制接触器线圈等电器通断电。路的信号，以控制接触器线圈等电器通断电。输出电路还使计算机与外部强电隔离。输出电路还使计算机与外部强电隔离。2021/9/1522输出接口电路输出接口电路继电器输出继电器输出PLC内内部部电电路路内内部部电电路路JYCOM+-交流电源或交流电源或直流电源直流电源2021/9/1523输出三种形式：输出三种形式：继电器继电器-低速大功率，驱动交、直流负载；低速大功率，驱动交、直流负载；可控硅可控硅-高速大功率，驱动交流负载

16、；高速大功率，驱动交流负载；晶体管晶体管-高速小功率，驱动直流负载。高速小功率，驱动直流负载。2021/9/1524（2）模拟量）模拟量I/O模块模块模模拟拟量量I/O模模块块的的主主要要任任务务就就是是对对输输入入信信号号进进行行A/D转转换换，对对输输出出信信号号进进行行D/A转转换换，其其转转换换精精度度由由转转换器的位数决定。换器的位数决定。2021/9/1525（3）特殊）特殊I/O模块模块特特殊殊I/O模模块块是是为为了了降降低低费费用用或或简简化化编编程程过过程程，增增强强PLC的的功功能能，扩扩大大PLC应应用用范范围围而而开开发发的的各各种种I/O模模块块，也也经经常常作作为

17、为独独立立的的模模块块供供PLC系系统统根根据据具具体体的的工工艺艺控控制制要要求求进进行行选选择择配置。配置。2021/9/1526（3）特殊）特殊I/O模块模块过过程程控控制制模模块块：指指对对连连续续变变化化的的模模拟拟量量的的闭闭环环控控制制，过过程程控控制制通通常常采采用用PID（比比例例-积积分分-微微分分）控控制方式。制方式。高高速速计计数数模模块块：PLC有有最最高高工工作作频频率率受受扫扫描描周周期期的的限限制制，一一般般仅仅有有几几十十Hz。但但是是在在工工业业控控制制中中，有有时时要要求求PLC对对来来自自旋旋转转编编码码器器、机机械械开开关关或或电电子子开开关关的的高高

18、速速脉脉冲冲进进行行计计数数。由由此此产产生生的的高高速速计计数数模模块块可可以以对对几几十十千千Hz甚甚至至上上兆兆Hz的的脉脉冲冲进进行行计计数，以保证能及时驱动负载。数，以保证能及时驱动负载。2021/9/1527（3）特殊）特殊I/O模块模块运运动动控控制制模模块块：运运动动控控制制模模块块一一般般带带有有微微处处理理器器，用用来来控控制制运运动动物物体体的的位位置置、速速度度和和加加速速度度，它它可可以控制直线运动或旋转运动。以控制直线运动或旋转运动。通通信信模模块块：用用来来完完成成PLC之之间间、PLC与与其其它它智智能能控制设备或主计算机之间的通信。控制设备或主计算机之间的通信

19、。热热电电阻阻/热热电电耦耦模模块块：在在生生产产中中，温温度度是是最最常常见见的的一一种种信信号号，厂厂商商也也专专门门生生产产了了相相应应的的热热电电阻阻/热热电电耦耦模模块块，它它们们提提供供了了PLC与与热热电电阻阻和和热热电电耦耦的的连连接接口。接接口。2021/9/15283.电源电源PLC一一般般使使用用220V交交流流电电源源或或24V直直流流电电源源供供电电。PLC内内部部则则通通过过直直流流稳稳压压电电源源为为各各功功能能模模块块提提供供工作电压。工作电压。2021/9/15294.编程器及其它外部设备编程器及其它外部设备编编程程器器的的基基本本作作用用是是编编辑辑、调调试

20、试和和输输入入用用户户程程序序，同同时时还还可可以以用用于于监监视视系系统统运运行行时时各各种种编编程程元元件件的的工工作状态情况。作状态情况。PLC系系统统还还可可以以配配置置人人/机机接接口口装装置置、外外存存储储器器、打打印机、印机、EPROM写入器等外部设备。写入器等外部设备。2021/9/15306.2.2 分类分类 1.按硬件结构分类按硬件结构分类整体式整体式PLC模块式模块式PLC叠装式叠装式PLC2021/9/15312.按按I/O点数分类点数分类超小型或微型超小型或微型PLC小型小型PLC中型中型PLC大型大型PLC2021/9/15323.按功能分类按功能分类分为低档、中档

21、和高档三类。分为低档、中档和高档三类。低低档档PLC主主要要用用于于逻逻辑辑控控制制、顺顺序序控控制制等等单单机机控控制制系统和比较简单的自动化系统；系统和比较简单的自动化系统；中档中档PLC则已经可以满足多数复杂控制系统的需求；则已经可以满足多数复杂控制系统的需求；高档高档PLC通常用于大规模分布式网络系统。通常用于大规模分布式网络系统。2021/9/15336.2.3 基本工作原理基本工作原理扫扫描描周周期期：每每扫扫描描一一个个循循环环所所用用的的时时间间称称为为扫扫描描周周期。期。PLC的工作方式：的工作方式：循环扫描工作方式。循环扫描工作方式。CPU从从第第一一条条指指令令开开始始执

22、执行行，遇遇到到结结束束符符又又返返回回第第一条，不断循环。一条，不断循环。2021/9/1534工作模式工作模式PLC：运行（：运行（Run）和停止（）和停止（Stop）工作模式。）工作模式。（1）运行（）运行（Run）自诊断处理自诊断处理通信信息处理通信信息处理输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理 2021/9/1535（2）停止（）停止（Stop）模式）模式自诊断处理自诊断处理通信信息处理通信信息处理输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理 2021/9/1536“自诊断处理自诊断处理”阶段阶段PLC检查检查CPU模块内部的硬件是否正常，复位监控定模块内部的硬件是否正

23、常，复位监控定时器（时器（WDT）；）；检查程序执行结果是否正确，进行奇偶校验；检查程序执行结果是否正确，进行奇偶校验；判断程序执行时间是否超时；判断程序执行时间是否超时；刷新具有断电保持功能的继电器现有值以及完成其它刷新具有断电保持功能的继电器现有值以及完成其它一些内部工作。一些内部工作。如果出现故障，则停止中央处理工作并报警提示。如果出现故障，则停止中央处理工作并报警提示。2021/9/1537“通信信息处理通信信息处理”阶段阶段PLC与编程器交换信息；与编程器交换信息；PLC与别的带微处理器的智能装置通信（如数字处与别的带微处理器的智能装置通信（如数字处理器）；理器）；PLC与网络通讯，

24、当与网络通讯，当PLC配有网络通讯模块时，应配有网络通讯模块时，应与通讯对象进行数据交换。与通讯对象进行数据交换。2021/9/1538“输入处理输入处理”阶段（采样）阶段（采样）采样：采样：PLC以扫描工作方式按顺序将所有的输入信以扫描工作方式按顺序将所有的输入信号读入到号读入到输入映象寄存器输入映象寄存器中进行存储。中进行存储。输入映象寄存器从输入映象寄存器从PLC的存储器中划分出来的存储器中划分出来专门用专门用来存放输入信号状态的存储区来存放输入信号状态的存储区。当外接的输入触点电路接通时，对应的输入映象寄当外接的输入触点电路接通时，对应的输入映象寄存器为存器为“1”状态；状态；当外接的

25、输入触点电路断开时，对应的输入映象寄当外接的输入触点电路断开时，对应的输入映象寄存器为存器为“0”状态。状态。2021/9/1539注注 意意在在一一个个扫扫描描工工作作周周期期内内，采采样样结结果果的的内内容容不不会会改改变变，它是它是PLC程序执行时使用的输入量的依据。程序执行时使用的输入量的依据。外外部部输输入入信信号号状状态态在在被被采采样样后后发发生生的的变变化化，只只能能在在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。2021/9/1540“程序执行程序执行”阶段阶段CPU从从用用户户程程序序的的第第一一条条指指令令开开始始，逐逐条条执执行行，直直到到程

26、序结束。程序结束。在在执执行行某某条条指指令令时时，先先从从映映象象寄寄存存器器中中将将有有关关数数据据读读出出来来，然然后后根根据据指指令令的的要要求求执执行行相相应应的的运运算算、处处理理，最最后后将将运运算算的的结结果果写写入入到到对对应应的的元元件件映映象象寄寄存存器器中，供后面指令程序执行时使用。中，供后面指令程序执行时使用。输输出出映映象象寄寄存存器器从从PLC的的存存储储器器中中划划分分出出来来专专门门用用来存放输出信号状态的存储区来存放输出信号状态的存储区。2021/9/1541注注 意意除除输入映象寄存器输入映象寄存器外，各编程元件的映象寄存器的内外，各编程元件的映象寄存器的

27、内容随着程序的执行而变化；容随着程序的执行而变化；输出映象寄存器输出映象寄存器的状态在的状态在整个程序执行完毕之前整个程序执行完毕之前不会不会送到输出端子上去影响输出电路状态的改变。送到输出端子上去影响输出电路状态的改变。2021/9/1542“输出刷新输出刷新”阶段阶段PLC将将输输出出映映象象寄寄存存器器的的“0”/“1”状状态态传传送送到到输输出出锁锁存存器器进进行行锁锁存存，以以驱驱动动PLC系系统统输输出出端端的的用用户户设设备。备。当当某某输输出出映映象象寄寄存存器器为为“1”状状态态时时，系系统统外外部部负负载载通电工作；通电工作；当当某某输输出出映映象象寄寄存存器器为为“0”状

28、状态态时时，则则使使外外部部负负载载断电，停止工作。断电，停止工作。锁锁存存器器中中的的内内容容将将保保持持到到下下一一次次“输输出出处处理理”阶阶段段才会被更新才会被更新，PLC外部的实际输出状态也随之改变。外部的实际输出状态也随之改变。2021/9/1543说说 明明PLC属于一种属于一种“串行串行”工作方式工作方式。以循环扫描工作方式顺序执行各个阶段的工作，以循环扫描工作方式顺序执行各个阶段的工作，继电控制系统可视为继电控制系统可视为“并行并行”工作方式工作方式。由由实实际际硬硬件件设设备备组组成成的的，当当某某个个继继电电器器的的线线圈圈通通电电或或断断电电时时，该该继继电电器器的的所

29、所有有常常开开或或常常闭闭触触点点无无论论处处在在控控制线路的任何位置，都会立即同时动作。制线路的任何位置，都会立即同时动作。由由于于PLC处处理理速速度度很很快快，采采用用“串串行行”的的处处理理方方式式所所造造成成的的输输出出对对输输入入在在时时间间响响应应上上的的滞滞后后并并不不影影响响PLC在在一一般般实实际际工工程程中中的的应应用用，同同时时还还可可避避免免继继电电接触器控制系统中的触点竞争和时序失控的问题。接触器控制系统中的触点竞争和时序失控的问题。2021/9/15446.2.4 性能指标性能指标1.编程语言编程语言PLC可可采采用用不不同同的的编编程程语语言言来来编编写写用用户

30、户程程序序，目目前前常常用用的的有有：梯梯形形图图语语言言、助助记记符符语语言言、流流程程图图语语言言和和Basic、C语语言言等等高高级级语语言言。PLC能能使使用用的的编编程程语言种类越多，其类型越高级。语言种类越多，其类型越高级。2.指令功能及数量指令功能及数量编编程程指指令令的的功功能能越越强强、数数量量越越多多，表表示示PLC的的处处理和控制能力越强，用户的编程也更为简单、方便。理和控制能力越强，用户的编程也更为简单、方便。2021/9/15453.I/O点总数点总数I/O点点总总数数指指PLC可可以以接接受受的的输输入入信信号号和和输输出出控控制制信信号号的的总总和和。点点数数越越

31、多多，可可以以连连接接的的外外部部设设备备就就越越多多，控制的规模就越大。控制的规模就越大。4.内部继电器的种数和点数内部继电器的种数和点数内内部部继继电电器器主主要要包包括括：辅辅助助继继电电器器、特特殊殊继继电电器器、定定时时器器、计计数数器器和和移移位位寄寄存存器器等等，表表征征了了PLC的的内内部处理能力和运算功能。部处理能力和运算功能。2021/9/15465.用户程序存储量用户程序存储量用用户户程程序序存存储储量量表表示示PLC能能够够存存放放多多少少用用户户程程序序。小小型型PLC一一般般为为几几K字字，大大型型PLC的的用用户户程程序序存存储储器容量可达数十器容量可达数十M字。

32、字。6.扫描速度扫描速度扫扫描描速速度度指指PLC执执行行用用户户程程序序的的速速度度，通通常常以以毫毫秒秒每千字（每千字（ms/K字）为单位。字）为单位。2021/9/15477.可扩展能力可扩展能力PLC的的可可扩扩展展能能力力指指I/O模模块块的的扩扩展展、存存储储容容量量的的扩扩展展以以及及各各种种功功能能模模块块的的扩扩展展等等。扩扩展展能能力力越越强强，系系统的配置就越灵活，控制能力就越强。统的配置就越灵活，控制能力就越强。8.工作环境工作环境一一般般的的PLC都都能能保保证证在在温温度度055、湿湿度度 85%（无凝霜）的环境下可靠工作。（无凝霜）的环境下可靠工作。此外，此外，P

33、LC还包括附加功能、尺寸等指标。还包括附加功能、尺寸等指标。2021/9/15486.3西门子西门子S7-200系列系列可编程序控制器简介可编程序控制器简介西西门门子子公公司司的的micro automation SIMATIC S7-200系系列可编程序控制器是一种采用叠装式结构的小型列可编程序控制器是一种采用叠装式结构的小型PLC。通讯电缆通讯电缆S7-200 CPU STEP7-Micro/WIN32 计算机计算机2021/9/15496.3.1 S7-200系统的基本组成系统的基本组成S7-200系系列列PLC系系统统与与其其他他PLC系系统统的的基基本本结结构构相相同，主要由同，主要

34、由CPU模块、模块、I/O模块和编程器等外设组成。模块和编程器等外设组成。2021/9/15501.CPU模块模块中中央央处处理理单单元元（CPU）集集成成在在模模块块的的内内部部，负负责责执执行行程序和存储数据等工作。程序和存储数据等工作。2021/9/1551I/O模块模块I/O模块是系统的控制点，是模块是系统的控制点，是PLC与外部联系的桥梁。与外部联系的桥梁。S7-200 CPU模模块块自自带带一一定定数数量量的的数数字字量量I/O，它它们们分布在模块的顶部和底部端子盖内。分布在模块的顶部和底部端子盖内。2021/9/1552底底部部端端子子盖盖内内不不仅仅顺顺序序排排列列着着各各个个

35、输输入入端端子子，还还提提供供24V的的直直流传感器电源；流传感器电源；顶部端子盖内则是输出端子和顶部端子盖内则是输出端子和CPU模块的电源输入端。模块的电源输入端。2排排LED指示灯分别指示了各个输入和输出端的通指示灯分别指示了各个输入和输出端的通/断状态。断状态。2021/9/15532.编程器和编程软件编程器和编程软件S7-200系列系列PLC的编程器分：的编程器分：专用编程器专用编程器通用计算机通用计算机2021/9/15543.通讯电缆通讯电缆通讯电缆是编程系统和通讯电缆是编程系统和PLC联系的桥梁。联系的桥梁。最最常常见见的的通通讯讯电电缆缆是是PC/PPI电电缆缆，它它的的标标准

36、准长长度度是是5米，具有光电隔离功能，内置米，具有光电隔离功能，内置RS232C/RS485转换。转换。2021/9/15554.扩展模块扩展模块为为了了更更好好地地满满足足控控制制系系统统的的要要求求，西西门门子子公公司司为为S7-200系列系列PLC配置了丰富扩展模块。配置了丰富扩展模块。例例 如如，数数 字字 量量 I/O模模 块块（如如 EM221、EM222和和EM223）、模模拟拟量量I/O模模块块（如如EM231、EM232和和EM235）、调调制制解解调调器器模模块块EM241、热热电电耦耦/热热电电阻阻扩展模块扩展模块EM231、位置控制模块、位置控制模块SM253等。等。2

37、021/9/15565.文本显示器等外设文本显示器等外设文文本本显显示示器器、触触摸摸屏屏、操操作作员员面面板板（控控制制台台）等等也也常常称称为为人人机机界界面面或或人人机机接接口口，可可以以使使用用户户通通过过友友好好的操作界面轻松的完成各种调整和控制任务。的操作界面轻松的完成各种调整和控制任务。2021/9/15576.4 可编逻辑控制器程序设计可编逻辑控制器程序设计1.编程语言编程语言 IEC1131-3包括五种编程语言：包括五种编程语言：顺序功能图（顺序功能图（Sequential function chart）；）；梯形图（梯形图（Ladder diagram）；）；功能块图（功能

38、块图（Function block diagram）；）；指令表（指令表（Instruction list）；）；结构文本（结构文本（Structured text）。）。2021/9/15581.顺序功能图（顺序功能图（SFC）顺顺序序功功能能图图：是是一一种种位位于于其其它它四四种种编编程程语语言言之之上上的的图形语言。图形语言。SFC不不是是一一种种独独立立的的编编程程语语言言，而而是是作作为为PLC的的辅辅助助编编程程工工具具。它它提提供供了了一一种种组组织织程程序序的的图图形形方方法法，主要用来编制顺序控制程序。主要用来编制顺序控制程序。2021/9/15592.功能块图（功能块图（

39、FBD）功功能能块块图图FBD是是一一种种类类似似于于数数字字逻逻辑辑电电路路的的图图形形语语言，但在言，但在FBD中允许嵌入别的语言。中允许嵌入别的语言。FBD用用类类似似数数字字逻逻辑辑电电路路与与、或或、非非门门的的方方框框来来表表示示逻逻辑辑运运算算关关系系，方方框框的的左左侧侧为为逻逻辑辑运运算算的的输输入入变变量量，右右侧侧为为输输出出变变量量，信信号号是是自自左左向向右右流流动动的的。它适合于具有数字电路基础的设计人员使用。它适合于具有数字电路基础的设计人员使用。2021/9/15603.结构文本（结构文本（ST）结结构构文文本本（ST）是是为为IEC1131-3标标准准创创建建

40、的的一一种种专专用的高级编程语言。用的高级编程语言。与与梯梯形形图图相相比比，ST能能实实现现更更复复杂杂的的数数学学运运算算，同同时时，编写的程序更简洁和紧凑。编写的程序更简洁和紧凑。2021/9/15614.梯形图（梯形图（LD）梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，特别适梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，特别适用于开关量逻辑控制。用于开关量逻辑控制。梯形图梯形图：由触点、线圈和用方框表示的功能块图组成。：由触点、线圈和用方框表示的功能块图组成。公共母线公共母线（Bus bar）触点触点线圈线圈2021/9/1562梯形图的构成梯形图的构成梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列。梯形图按

41、自上而下，从左到右的顺序排列。从从左左母母线线开开始始，按按一一定定的的控控制制要要求求和和规规则则连连接接每每个触点，最后以继电器线圈结束。个触点，最后以继电器线圈结束。逻辑行逻辑行2021/9/15635.指令表（指令表（IL）PLC指令表又称为语句表（指令表又称为语句表（Statement List）指指令令表表与与微微机机的的汇汇编编语语言言相相似似，采采用用助助记记符符表表达达式式来表示操作功能，若干条指令组成了指令表程序。来表示操作功能，若干条指令组成了指令表程序。LD I0.0O Q0.0AN I0.1=Q0.0指指令令表表比比较较适适合合经经验验丰丰富富的的程程序序员员，可可以

42、以实实现现某某些些不能用梯形图或功能块图实现的功能。不能用梯形图或功能块图实现的功能。2021/9/1564编程语言的相互转换和选用编程语言的相互转换和选用 梯形图：梯形图：用于设计复杂的开关量控制程序。用于设计复杂的开关量控制程序。指令表：指令表：处理某些不能用梯形图解决的问题。如数处理某些不能用梯形图解决的问题。如数学运算，通讯设计等。学运算，通讯设计等。梯形图编程的程序能转换成指令表；梯形图编程的程序能转换成指令表；指令表编程的程序不一定能转换成梯形图指令表编程的程序不一定能转换成梯形图。2021/9/15656.4.2 S7-200编程的基本概念编程的基本概念西西门门子子S7-200系

43、系列列采采用用梯梯形形图图、指指令令表表和和功功能能块块图图3种编程语言进行编程。种编程语言进行编程。通通过过STEP7-Micro/WIN32编编程程软软件件提提供供的的菜菜单单选选项项，用用户户可可以以将将满满足足条条件件的的梯梯形形图图、指指令令表表和和功功能能块块图图3种编程语言所编写的程序进行相互转换。种编程语言所编写的程序进行相互转换。1.编程语言编程语言2021/9/15662.指令集指令集SIMATIC指指令令集集：由由西西门门子子公公司司提提供供，它它的的某某些些指指令不是令不是IEC1131-3中的标准指令。中的标准指令。通通常常SIMATIC指指令令的的执执行行时时间间短

44、短，可可使使用用梯梯形形图图、功能块图和语句表语言。功能块图和语句表语言。IEC1131指指令令集集：只只提提供供梯梯形形图图、功功能能块块图图语语言言，且指令较少。且指令较少。2021/9/15673.PLC的程序结构的程序结构S7-200的用户程序：的用户程序：包括主程序、子程序和中断程序包括主程序、子程序和中断程序3种。种。每每个个用用户户程程序序只只能能有有一一个个主主程程序序，主主程程序序通通过过指指令令控控制制整整个个应应用用程程序序的的执执行行，每每次次CPU扫扫描描都都要要执执行行一次主程序。一次主程序。子子程程序序：只只在在被被其其它它程程序序调调用用时时执执行行，最最多多可

45、可达达64个（个（SBR0SBR63）。）。中中断断程程序序：可可达达128个个（INT0INT127），它它由由相相应的中断事件触发，而不是被主程序调用。应的中断事件触发，而不是被主程序调用。2021/9/15684.数据类型数据类型 位数据（位数据（bit）：）：通常用来表示开关量的状态。通常用来表示开关量的状态。各各继继电电器器、计计数数器器和和定定时时器器的的状状态态都都采采用用位位数数据据表表示。示。如：触点的通和断、线圈的通电和断电。如：触点的通和断、线圈的通电和断电。其值为二进制数其值为二进制数“1”或或“0”。2021/9/1569字节数据（字节数据（Byte）：）：8位二进制

46、组成位二进制组成1个字节。个字节。MSB LSB76543210I0.1寄存器寄存器I0I0.52021/9/157016位整数（位整数（Word）：）：2个字节组成个字节组成1个字个字16位位有有符符号号整整数数（INT）：二二进进制制补补码码表表示示有有符符号号数数，最高位为符号位。最高位为符号位。MSB15141312111098VB100LSB76543210VB101V存储空间中编号为存储空间中编号为100、101的的2个字节数据。个字节数据。VW1002021/9/157132位整数（位整数（Double Word）：）：2个字组成个字组成1个双字。个双字。MSB LSB310VB

47、100VB101VB102VB103VD1002021/9/15725.寻址方式寻址方式S7-200将将信信息息存存于于不不同同的的存存储储器器单单元元中中，每每个个单单元元都都有唯一的地址。有唯一的地址。S7-200访问数据的寻址方式：访问数据的寻址方式：立即寻址立即寻址直接寻址直接寻址间接寻址间接寻址2021/9/1573立立即即寻寻址址：在在指指令令中中直直接接给给出出了了操操作作数数，通通常常立立即即寻址方式用来提供常数、设置初始值等。寻址方式用来提供常数、设置初始值等。间间接接寻寻址址：使使用用指指针针对对存存储储区区域域数数据据进进行行间间接接存存取取，不能对独立的位或模拟量进行间

48、接寻址。不能对独立的位或模拟量进行间接寻址。2021/9/1574直接寻址：直接寻址：用于位、字节、字或双字数据。用于位、字节、字或双字数据。位存储单元的直接寻址：位存储单元的直接寻址：需要指定元件名称、字需要指定元件名称、字节地址和位号。节地址和位号。例如：例如：I0.1“I”表示输入，表示输入，0为字节地址，位地址为为字节地址，位地址为22021/9/1575对字节、字或双字进行直接寻址则需要指定元件名对字节、字或双字进行直接寻址则需要指定元件名称、数据类型和首字节。称、数据类型和首字节。例如：例如：VB100存取存取V存储空间中编号为存储空间中编号为100的字节数据。的字节数据。VW10

49、0存取存取VB100、VB101组成的字数据。组成的字数据。VD100存取存取VB100VB103组成的双字数据。组成的双字数据。2021/9/15766.4.3 S7-200的编程元件的编程元件1.输入继电器（输入继电器（I）在在PLC的的输输入入处处理理阶阶段段，PLC按按顺顺序序将将所所有有的的输输入入端端子子的的接接通通/断断开开状状态态读读入入到到对对应应的的输输入入映映象象寄寄存存器器中进行存储。中进行存储。每每个个输输入入端端子子外外接接输输入入电电路路接接通通时时对对应应的的映映像像寄寄存存器位为器位为ON（“1”状态），反之为状态），反之为OFF（“0”状态）。状态）。在梯形

50、图中，输入继电器的常开触点和常闭触点可以在梯形图中，输入继电器的常开触点和常闭触点可以被多次使用。被多次使用。2021/9/1577按位寻址的方式按位寻址的方式单独读取某个输入点的状态。单独读取某个输入点的状态。寻址格式为：寻址格式为：I字节地址字节地址.位地址位地址I0.0 I0.0常开触点常开触点I0.0常闭触点常闭触点CPU224模模块块自自带带14个个数数字字量量输输入入点点的的寻寻址址分分别别为为：I0.0I0.7、I1.0I1.5。2021/9/1578按字节、字和双字寻址的寻址格式为：按字节、字和双字寻址的寻址格式为：I数据类型数据类型.起始字节地址起始字节地址 IB0I0.0I