《可编程控制器(PLC)教程第3章 S7-200可编.ppt
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1、第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器第第3章章S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.1S系列系列PLC发展概述发展概述3.2S7-200PLC系统组成系统组成3.3编程元件及程序知识编程元件及程序知识3.4相关设备相关设备3.5工业软件工业软件第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器本章本章学习目的学习目的本本章章以以西西门门子子公公司司生生产产的的S7-200系系列列小小型型可可编编程程序序控制器为例,介绍具体型号的控制器为例,介绍具体型号的PLC,内容包括:内容包括:l lS系列系列PLC发展概述发展概述l lS7-200可编程
2、序控制器的系统组成可编程序控制器的系统组成l l编程元件及程序知识编程元件及程序知识l l相关设备相关设备l l常用工业软件常用工业软件返回本章首页返回本章首页第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.1S系列系列PLC发展概述发展概述 德国的西门子(德国的西门子(SIEMENS)公司是欧洲最大的电子和公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商,生产的电气设备制造商,生产的SIMATIC可编程序控制器在可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年年投放市场的投放市场的SIMATICS3系列的控制系统。系列的
3、控制系统。在在1979年年,微微处处理理器器技技术术被被应应用用到到可可编编程程序序控控制制器器中中,产产生生了了SIMATICS5系系列列,取取代代了了S3系系列列,之之后后在在20世世纪末又推出了纪末又推出了S7系列产品。系列产品。最新的最新的SIMATIC产品为产品为SIMATICS7、M7和和C7等几大等几大系列。系列。返回本章首页返回本章首页第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.2S7-200PLC系统组成系统组成 3.2.1系统基本构成系统基本构成3.2.2主机结构主机结构3.2.3工作方式工作方式3.2.4特殊功能模块特殊功能模块3.2.5输入输出
4、扩展输入输出扩展3.2.6输入输出组态配置输入输出组态配置返回本章首页返回本章首页第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器从从CPU模模块块的的功功能能来来看看,SIMATICS7-200系系列列小小型型可可编程序控制器发展至今,大致经历了两代:编程序控制器发展至今,大致经历了两代:第第一一代代产产品品其其CPU模模块块为为CPU21X,主主机机都都可可进进行行扩扩展展,它它具具有有四四种种不不同同结结构构配配置置的的CPU单单元元:CPU212,CPU214,CPU215和和CPU216,对对第第一一代代PLC产产品品不不再再作作具具体介绍。体介绍。第第二二代代产产
5、品品其其CPU模模块块为为CPU22X,是是在在21世世纪纪初初投投放放市市场场的的,速速度度快快,具具有有较较强强的的通通信信能能力力。它它具具有有四四种种不不同同结结构构配配置置的的CPU单单元元:CPU221,CPU222,CPU224和和CPU226,除,除CPU221之外,其他都可加扩展模块。之外,其他都可加扩展模块。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.2.1系统基本构成系统基本构成 SIMATICS7-200系系统统由由硬硬件件和和工工业业软软件件两两大大部部分分构构成成,如图如图3.1所示。所示。图图3.1S7-200PLC系系统统组组成成第第3
6、 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器系统基本构成系统基本构成1.硬件硬件(1)基本单元)基本单元(2)扩展单元)扩展单元(3)特殊功能模块)特殊功能模块(4)相关设备)相关设备2.工业软件工业软件工工业业软软件件是是为为更更好好地地管管理理和和使使用用这这些些设设备备而而开开发发的的与与之之相相配配套套的的程程序序、文文档档及及其其规规则则的的总总和和,它它主主要要由由标标准准工工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本节返回本节第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.2.2主机结构
7、主机结构 1.各各CPU介绍及介绍及I/O系统系统(1)主机外形)主机外形SIMATICS7-200系系统统CPU22X系系列列PLC主主机机(CPU模模块块)的的外外形形如图如图3.2所示:所示:图图3.2S7-200主机外形主机外形第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(2)基本结构特点)基本结构特点输出信号类型输出信号类型电源输出电源输出基本基本I/O存储安全存储安全高速反应高速反应模拟电位器模拟电位器实时时钟实时时钟输入输出可扩展性输入输出可扩展性第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器4种种CPU各有晶体管输出和各有晶体管输出和8
8、继电器输出两种类型,具有不同电源电继电器输出两种类型,具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表压和控制电压。各类型的型号如表3.2所示。所示。表表3.2CPU型号型号第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器2.存储系统(1)存储系统)存储系统(2)存储器及使用)存储器及使用(3)存储安全)存储安全第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器图图3.3存储系统存储系统第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器表表3.3存储容量存储容量第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(2)存储器及使用)存
9、储器及使用上装和下装用户程序上装和下装用户程序定义存储器保持范围定义存储器保持范围用程序永久保存数据用程序永久保存数据存储器卡的使用存储器卡的使用第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(3)存储安全)存储安全1)主主机机CPU模模块块内内部部配配备备的的EEPROM,上上装装程程序序时时,可可自自动动装装入入并永久保存用户程序、数据和并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。的组态数据。2)用用户户可可以以用用程程序序将将存存储储在在RAM中中的的数数据据备备份份到到EEPROM存存储储器。器。3)主主机机CPU提提供供一一个个超超级级电电容容器器,可可使使RAM
10、中中的的程程序序和和数数据据在在断断电后保持几天之久。电后保持几天之久。4)CPU提提供供一一个个可可选选的的电电池池卡卡,可可在在断断电电后后超超级级电电容容器器中中的的电电量量完完全全耗耗尽尽时时,继继续续为为内内部部RAM存存储储器器供供电电,以以延延长长数数据据所所存存的的时时间。间。5)可可选选的的存存储储器器卡卡可可使使用用户户像像使使用用计计算算机机磁磁盘盘一一样样来来方方便便地地备备份份和装载程序和数据。和装载程序和数据。返回本节返回本节第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.2.3工作方式工作方式 工作方式工作方式1)STOP方式方式2)RUN方
11、式方式改变改变CPU工作方式的方法工作方式的方法1)用)用PLC上的方式开关来手动切换,方式开关有上的方式开关来手动切换,方式开关有3个挡位个挡位。2)用用STEP7-Micro/Win32编编程程软软件件,应应首首先先把把主主机机的的方方式式开开关关置置于于TERM或或RUN位位置置,然然后后在在此此软软件件平平台台用用鼠鼠标标单单击击STOP和和RUN方式按钮即可。方式按钮即可。3)在在用用户户程程序序中中用用指指令令由由RUN方方式式转转换换到到STOP方方式式,前前提是程序逻辑允许中断程序的执行。提是程序逻辑允许中断程序的执行。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程
12、序控制器3.2.4 特殊功能模块特殊功能模块(1)数字量扩展模块)数字量扩展模块(2)模拟量扩展模块)模拟量扩展模块(3)热电偶、热电阻模块)热电偶、热电阻模块(4)通信扩展模块)通信扩展模块第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器1.设备连接设备连接 图图3.7I/O扩展示意图扩展示意图3.2.5输入输出扩展输入输出扩展 第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器输入输出扩展输入输出扩展 实例实例1输入输出扩展方案设计(1)扩展点数计算。)扩展点数计算。CPU224主机有主机有14点数字输入,点数字输入,10点数字数出,没有模拟量输入和数点数
13、字数出,没有模拟量输入和数出点。因此:出点。因此:需要扩展的数字输入点数需要扩展的数字输入点数24-1410需要扩展的数字输出点数需要扩展的数字输出点数20-1010需要扩展的模拟输入点数需要扩展的模拟输入点数6-06需要扩展的模拟输出点数需要扩展的模拟输出点数2-02(2)硬件组态方案设计。)硬件组态方案设计。本系统可有多种不同模块的选取组合,以下是可能应用的两种方案。本系统可有多种不同模块的选取组合,以下是可能应用的两种方案。方案方案1:EM221(8I)2;EM222(8O)2;EM231(4AI)2;EM232(2AO)1方案方案2:EM221(8I)1;EM222(8O)1;EM22
14、3(4I4O)1;EM235(4AI1AO)2第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器2方案验证PLC的扩展能力是有限的,限制的扩展能力是有限的,限制PLC扩展能力的因素包括:扩展能力的因素包括:CPU允许的最多扩展模块数。允许的最多扩展模块数。映像寄存器的数量。映像寄存器的数量。CPU为扩展模块所能提供的最大电流和每种扩展模块消耗的电流。为扩展模块所能提供的最大电流和每种扩展模块消耗的电流。即即PLC主机连接的扩展模块的数量不能超过该主机允许的扩展模块主机连接的扩展模块的数量不能超过该主机允许的扩展模块数量;扩展模块点数之和不能超过主机输入和输出映像寄存器的总数量;
15、扩展模块点数之和不能超过主机输入和输出映像寄存器的总数;所有扩展模块消耗的电流不能超过数;所有扩展模块消耗的电流不能超过CPU所能提供的电流。所能提供的电流。在根据需要扩展的输入输出点确定了扩展模块组合方案后,必须对在根据需要扩展的输入输出点确定了扩展模块组合方案后,必须对方案进行验证,以确保扩展方案不会超出方案进行验证,以确保扩展方案不会超出PLC主机的扩展能力。主机的扩展能力。下面以方案下面以方案2为例介绍验证方法。为例介绍验证方法。CPU224可以扩展可以扩展7个模块,方案个模块,方案2中的扩展模块的总数为中的扩展模块的总数为5个,符个,符合要求。合要求。CPU224有数字量映像寄存器数
16、量为有数字量映像寄存器数量为256,输入模拟量映像寄存器,输入模拟量映像寄存器为为32,输出模拟量映像寄存器为,输出模拟量映像寄存器为32,方案,方案2中扩展模块点数之和远中扩展模块点数之和远小于主机输入输出映像寄存器之和,符合要求。小于主机输入输出映像寄存器之和,符合要求。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器CPU22X可连接的各扩展模块消耗可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表电流如表3.7所示。所示。扩展模块编号扩展模块型号模块消耗电流(mA)1EM 221 DI8DC24V302EM 222 DO8DC24V503EM 222 DO8继电器404EM 22
17、3 DI4/DO4DC24V405EM 223 DI4/DO4DC24V/继电器406EM 223 DI8/DO8DC24V807EM 223 DI8/DO8DC24V/继电器808EM 223 DI16/DO16DC24V1609EM 223 DI16/DO16DC24V/继电器15010EM 231 AI412位2011EM 231 AI4热电耦6012EM 231 AI4RTD6013EM 232 AQ212位2014EM 235 AI4/AQ1123015EM 277 PROFIBUS-DP150第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器各CPU所能提供的最大5
18、VDC电流如表3.6所示。CPU型号221222224226最大扩展电流(mA)03406601000表3.6 CPU提供的电流方案2中扩展模块消耗的电流之和301+501+401+302 180mA,没有超过CPU 224允许的660mA驱动电流,满足要求。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3扩展设备的连接进行I/O扩展时,可以在CPU右边依次连接多个扩展模块,在不同模块组合方案中,各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种,图3.8所示为方案2的一种模块连接形式。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器4本机I/O和扩展I/O的编
19、址S7-200CPU有一定数量的本机有一定数量的本机I/O,本机,本机I/O的地址是固定的。扩展的地址是固定的。扩展模块的地址编号则取决于各模块的类型和该模块在模块的地址编号则取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的链中所处的位置。位置。S7-200系统扩展时输入输出模块的编址需要遵循以下规则:系统扩展时输入输出模块的编址需要遵循以下规则:(1)CPU22X每种主机所提供的本机每种主机所提供的本机I/O点的点的I/O地址是固定的。地址是固定的。(2)同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增。)同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增。(3)其他类型模块的有无以及所处
20、的位置不影响本类型模块的编)其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。号。(4)对于数字量,输入输出映像寄存器单位长度为)对于数字量,输入输出映像寄存器单位长度为8位(位(1个字节)个字节),本模块高位实际位数未满,本模块高位实际位数未满8位的,未用位不能分配给位的,未用位不能分配给I/O链的后续链的后续模块。模块。(5)对于模拟量,输入输出以)对于模拟量,输入输出以2字节(字节(1个字)递增方式来分配空个字)递增方式来分配空间。间。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器根据输入输出模块的编址规则,图根据输入输出模块的编址规则,图3.8所示的扩所示的扩
21、展方案中各模块的编址如表展方案中各模块的编址如表3.8所示。所示。表表3.8各模块编址各模块编址主机I/O模块1 I/O模块2 I/O模块3 I/O模块4 I/O模块5 I/OI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1.1I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7AIW0 AQW0AIW2AIW4AIW6I3.0 Q3.0I3.1 Q3.
22、1I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3AIW8 AQW2AIW10AIW12AIW14第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.2.6 CPU的输入输出组态设置(1)设置输入滤波)设置输入滤波(2)设置脉冲捕捉)设置脉冲捕捉(3)输出表配置)输出表配置(4)定义存储器保持范围)定义存储器保持范围第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.3编程元件及程序知识编程元件及程序知识 3.3.1编程元件及寻址编程元件及寻址3.3.2指令系统指令系统3.3.3编程语言编程语言3.3.4程序结构程序结构返回本章首页返回本章首页第第3 3章章S7-200
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