西门子sPLC企业管理培训资料.pptx
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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章西门子章西门子S7-200系列系列PLC3.1S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学习目的本章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
3、的控制系统。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扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式3.2.4输入输出扩展输入输出
4、扩展3.2.5主机性能指标主机性能指标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。第第二二代代产产品品其其CPU模模块
5、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系统组成系统组成第第3 3章章S7-200
6、S7-200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主机结构主机结构 1.各各C
7、PU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继电器输出两种类型,
8、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3.1所示。所示。表表3.1CPU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SIMATICS7-200系系统统CPU22X系系列列PLC主主机机及及I/O特特性性如表如表3.2所示。所示。表表3.2主机及主机及I/O特性特性第第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
9、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
10、。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
11、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扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式 1.扫描周期扫描周期2.工作方式工作方式3.改变改变CPU工作方式的方法工作方式的方法图图3.4CPU的扫描周期的扫描周期第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器1.扫描周期扫描周期(1)输入处理)输入处理(2)执行程序)执行程序(3)处理通信请求)处理通信请求(4)执行)执行CPU自诊断测试自诊断测试(5)写数字输出)写数字输出第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器2.工作方
12、式工作方式(1)STOP方式方式(2)RUN方式方式第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.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个挡个挡位位。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标单击鼠标单击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,前提是程
13、序逻辑允许中断程序的执行。前提是程序逻辑允许中断程序的执行。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3.2.4输入输出扩展输入输出扩展 1.设备连接设备连接2.最大最大I/O配置的预算配置的预算3.输入输出及输入输出及CPU组态组态第第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3.5I/O扩展示意图扩展示意图第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器2.最大最大I/O配置的预算配置的预算(1)映像寄存器数量)映像寄存器数量(2)电流提供)电流提供(3)模块电流)模块电流(4)电流预算
14、规则)电流预算规则第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(2)电流提供)电流提供各各CPU所能提供的最大所能提供的最大5VDC电流如表电流如表3.4所示。所示。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(3)模块电流)模块电流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3.5所示。所示。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.输入输出及输入输出及CPU组态组态(1)I/O点数扩展和编址点数扩展和编址(2)设置输入滤波)设置输入滤波(3)设置脉冲捕捉)设置脉冲捕捉(4)输出表配置
15、)输出表配置(5)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例如,某一控制系统选用例如,某一控制系统选用CPU224,系统所需的输入输出点,系统所需的输入输出点数各为:数字量输入数各为:数字量输入24点、数字量输出点、数字量输出20点、模拟量输入点、模拟量输入6点、模拟量输出点、模拟量输出2点。点。本系统可有多种不同模块的选取组合,表本系统可有多种不同模块的选取组合,表3.6所示为其中的所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。一种可行的系统输入输出组态状况。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器若若按
16、按表表3.6的的扩扩展展方方式式,各各模模块块在在I/O链链中中的的位位置置排排列列方方式也可以有多种,图式也可以有多种,图3.6所示为其中的一种模块连接形式。所示为其中的一种模块连接形式。图图3.6扩展连接图扩展连接图第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器S7-200CPU为为每每个个主主机机数数字字量量输输入入提提供供了了脉脉冲冲捕捕捉捉功功能能,它它可可以以使使主主机机能能够够捕捕捉捉小小于于一一个个扫扫描描周周期期的的短短脉脉冲冲,并并将将其其保保持持到到主主机机读读到到这这个个信信号号,但但前前提提是是只只有有通通过过滤滤波波器器后后,脉脉冲冲捕捕捉捉才才
17、有有效效。此此外外,在在一一个个给给定定的的扫扫描描周周期期内内如如果果有有不不只只一一个个脉脉冲冲,则则只只有有第第一一个个脉脉冲冲可以被捕捉到,几种情况下的脉冲捕捉波形如图可以被捕捉到,几种情况下的脉冲捕捉波形如图3.7所示。所示。图图3.7脉冲捕捉波形图脉冲捕捉波形图第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器表表3.722X主机主要技术指标主机主要技术指标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3.2.5主机性能指标主机性能指标 S7-20022X各主机的主要技术性能指标如下表各主机的主要技术性能指标如下表3.7所示。所示
18、。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3.3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S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.3.1编程元件及寻址编程元件及寻址 1.数据类型数据类型2.直接寻址方式直接寻址方式3间接寻址方式间接寻址方式第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器1.数据类型数据类型(1)数据类型及范围)数据类型及范围SIMATICS7-200系系
19、列列PLC数数据据类类型型可可以以是是布布尔尔型型、整整型型和和实实型型(浮浮点点数数)。实实数数采采用用32位位单单精精度度数数来来表表示示,其其数数值值有有较较大大的的表表示示范范 围围:正正 数数 为为+1.175495E-38+3.402823E+38;负负 数数 为为-1.175495E38-3.402823E+38。不不同同长长度度的的整整数数所所表表示示的的数数值值范范如表如表3.8所示。所示。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(2)常数)常数在在编编程程中中经经常常会会使使用用常常数数。常常数数数数据据长长度度可可为为字字节节、字字和和双双字字,
20、在在机机器器内内部部的的数数据据都都以以二二进进制制存存储储,但但常常数数的的书书写写可可以以用用二二进进制制、十十进进制制、十十六六进进制制、ASCII码码或或浮浮点点数数(实实数数)等等多多种种形形式式。几几种种常常数形式分别如表数形式分别如表3.9所示。所示。第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器2.直接寻址方式直接寻址方式(1)编址形式)编址形式按位寻址的格式为:按位寻址的格式为:Ax.y存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件,存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件,由于元件数量很少,所以不用指出元件所在存由于元件数量很少,所以不用指出元件所在存储区域的
21、字节,而是直接指出它的编号。其寻储区域的字节,而是直接指出它的编号。其寻址格式为:址格式为:Ay数据寻址格式为:数据寻址格式为:ATx第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器(2)各元件介绍)各元件介绍输入继电器(输入继电器(I)输出继电器(输出继电器(Q)通用辅助继电器(通用辅助继电器(M)特殊标志继电器(特殊标志继电器(SM)变量存储器(变量存储器(V)局部变量存储器(局部变量存储器(L)顺序控制继电器(顺序控制继电器(S)第第3 3章章S7-200S7-200可编程序控制器可编程序控制器定时器(定时器(T)计数器(计数器(C)模拟量输入映像寄存器(模拟量输入映像
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