第8章-PLC的结构与扩展功能-《VB基础与RS-232C通信技术》课件.ppt

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1、VB 基础与RS-232柏逢明卫昱含第8章PLC的结构与扩展功能8.1概述8.2欧姆龙CPM2A/CPM2CPLC8.3三菱FX2N 系列PLC8.4西门子S7-200 系列PLC8.1概述PLC（ProgrammbaleLogicControler 可编程逻辑控制器）是一种把数字运算与控制操作融为一体的电子控制系统。专为在工业环境下应用设计，它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。8.1.1定义8.1.2PLC特点1.可靠性高，抗干扰能力强2.配套齐全，功能完善，适用性强3.易学易用

2、，深受工程技术人员欢迎4.系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造8.1.3PLC发展过程第一代PLC（19691972年）第二代PLC（19731975年）第三代PLC（19761983年）第四代PLC（1983年现在）8.1.5PLC 的软件系统分类 组成 说明系统程序系统管理程序主要功能是运行时序分配管理、存储空间分配管理和系统自检等用户指令解释程序 将用户编制的应用程序翻译成机器指令供CPU 执行系统程序 标准化模块程序具有独立的功能，使系统只需调用输入、输出、特殊运算等程序模块即可完成相应的具体工作用户程序开关量逻辑控制程序一般采用PLC生产厂商提供的如梯形图、语句表等编程语言编制模

3、拟量运算控制程序是大中型PLC系统的高级应用程序，通常采用PLC厂商提供的相应程序模块及主机的汇编语言或高级语言编制闭环控制程序工作站初始化程序是用户为PLC系统网络进行数据交换和信息管理而编制的初化程序，在PLC厂商提供的通信程序的基础上进行参数设定，一般采用高级语言实现8.1.6PLC 分类根据其外形和安装结构单元式结构（整体式）模块式结构叠装式结构按点数和功能小型PLC中型PLC大型PLC8.1.7PLC 功能1.逻辑量控制这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。2.模拟量控制通过模拟量I O 模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟

4、量进行控制，而且编程和使用都很方便。3.运动控制指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制。8.2欧姆龙CPM2A/CPM2CPLCCPM2A 在一小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲输出，模拟量设定，时钟功能等。CPM2ACPU 又是一个独立单元，能处理广范围的机械控制应用，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品，完整的通信功能保证了与个人计算机、其他欧姆龙PC 和欧姆龙可编程终端的通信。8.2.1CPM2A 的外部结构8.3三菱FX2N 系列PLC三菱公司的FX 系列PLC是比较具有代表性的微型PLC，除具有基本的指令表编程以外，还可以采用梯形图编程及对

5、应机械动作流程进行顺序设计的SFC(SequentialFunctionChart)顺序功能图编程，而且这些程序可以相互转换。在FX 系列PLC中设置了高速计数器扩大了PLC的应用领域。8.3.2三菱FX2N 系列PLC的组成及内部资源1.型号及意义2.三菱FX2N 系列PLC的编程元件继电器 符号 继电器 符号输入继电器 X 计数器 C输出继电器 Y 数据寄存器 D辅助继电器 M 变址寄存器 V/Z状态器 S 指针 P/I定时器 T 常数 K/H(3)辅助继电器M其作用相当于继电器控制线路中的中间继电器。名称 地址 分类 举例通用辅助继电器 M0M499断电保持辅助继电器M500M1023及

6、M1024M3071特殊辅助继电器 M8000M8255只能利用其触点的特殊辅助继电器。线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其接点。M8000 为运行监控用，PLC运行时M8000 接通。M8002 为仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。可驱动线圈型特殊辅助继电器。用户激励线圈后，PLC特定动作。M8033 为PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。M8034 为禁止全部输出特殊辅助继电器。M8039 为定时扫描特殊辅助继电器。(4)状态器S状态器S 是构成状态转移图的重要软元件，它与后续的步进梯形指令配合使用。分类 地址初始状态继电器 S0S9回零状态继电器 S10S19通用状态继电器

7、 S20S499停电保持状态器 S500S899报警用状态继电器 S900S999(5)定时器T定时器作为时间元件相当于时间继电器，由设定值寄存器、当前值寄存器和定时器触点组成。在其当前值寄存器的值等于设定值寄存器的值时，定时器触点动作。故设定值、当前值和定时器触点是定时器的三要素。分类 地址 备注常规定时器 T0T245积算定时器1ms 积算定时器 T246T249是对1ms 时钟脉冲进行累积计数的，定时的时间范围为0.00132.767s。100ms 积算定时器T250T255是对100ms 时钟脉冲进行累积计数的定时的时间范围为0.132.76.7s。(6)计数器C分类 说明内部信号计数

8、器16位递加计数器设定值为132767。其中，C0C99 共100点是通用型，C100C199 共100点是断电保持型。32位增减计数器设定值为-2147483648+2147483647，其中C200C219 共20点是通用型，C220C234 共15点为断电保持型计数器。高速计数器(7)数据寄存器D在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器为16位，最高位为符号位，可用两个数据寄存器合并起来存放32位数据，最高位仍为符号位。寄存器分类 地址 说明通用数据寄存器D0 D199一旦数据寄存器写入数据，只要不再写入其他数据，就不会变化。但是当PLC由

9、运行到停止或断电时，该类寄存器的数据被清除为0.但当特殊辅助继电器M8033 置1，PLC由运行转向停止时，数据可以保持。断电保持/锁存寄存器D200D7999断电保持/锁存寄存器有断电保持功能，PLC从RUN 状态进入STOP 状态时，断电保持寄存器的值保持不变。利用参数设定，可改变断电保持的数据寄存器范围。特殊数据寄存器D8000D8255供监视PLC中器件运行方式用。其内容在电源接通时，写入初始值，即先全部清0，然后由系统ROM 安排写入的初始值。该值在PLC由RUN 状态到STOP 状态保持不变。未定义的特殊数据寄存器，用户不能用。文件数据寄存器D1000D7999文件寄存器是以500

10、点为一个单位，可被外部设备存取。文件寄存器实际上被设置为PLC的参数区。文件寄存器与锁存寄存器是重叠的，可保证数据不会丢失。定时器中断(10)常数（K/H）常数也作为器件对待，它在存储器中占有一定的空间。十进制常数用K 表示；十六进制用H 表示。8.4西门子S7-200 系列PLC西门子S7-200 系列PLC适用于各种场合中的电子与电气检测、监测及控制应用的自动化装置中。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。在集散自动化系统中发挥其强大作用，使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动检测，自动控制有关的工业及民生领域。因此S7-200系列

11、有以下几方面特点：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握，便于操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通信能力；丰富的扩展模块。8.4.1S7-200 系列PLC外部结构2.扩展单元具有最佳的实用性和较好的灵活性。类型 型号 输入点 输出点 作用数字量扩展模块EM221 8 无数字量扩展模块为使用除了本机集成的数字量输入/输出点外更多输入/输出提供途径EM222 无 8EM223模拟量扩展模块EM231 3 无模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能EM232 无 2EM235 3 1热电偶、热电阻扩展模块EM231 4/2 无提供一个方便的、隔离的接口，用于7种热电偶类型：J、K、E、N

12、、S、T 和R 型3.编辑器编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。4.程序存储卡为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM 卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM 卡盒内作为备份。8.4.2西门子S7-200 系列PLC的内部资源1.数字量输入和输出存储器(1)输入量存储器（I）数字量输入存储器是S7-200 为输入端信号状态开辟的一个存储区，是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。输入映象寄存器可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。按“位”

13、方式：从I0.0I15.7，共有128点按“字节”方式：从IB0IB15，共有16个字节按“字”方式：从IW0IW14，共有8个字按“双字”方式：从ID0ID12，共有4个双字(2)输出映像存储器（Q）数字量输出存储区是S7-200 为输出端信号状态开辟的一个存储区。从Q0.0Q15.7，共有128点，在每个扫描周期的末尾，PLC将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。输出映像寄存器可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。按“位”方式：从Q0.0I15.7，共有128点按“字节”方式：从QB0QB15，共有16个字节按“字”方式：从QW0QW14，共有8个字按“双字”方式：

14、从QD0QD12，共有4个双字2.模拟量输入和输出存储器(1)模拟量输入存储器（AI）模拟量输入存储器是S7-200 为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200 将测得的模拟量（如温度、压力）转换成1个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。从AIW0AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。模拟量输入值为只读数据。(2)模拟量输出存储器（AQ）模 拟 量 输 出 存 储 器 是S7-200 为 模 拟 量 输 出 端 信 号 开 辟 的 一个 存 储 区。S7-200 将1个 字 长（2个 字 节，16位）的 数

15、字 量按 比 例 转 换 为 电 流 或 电 压。模 拟 量 输 出 映 像 寄 存 器 用 标识 符（AQ）、数 据 长 度（W）及 字 节 的 起 始 地 址 表 示。从AQW0AQW30，共 有16个 字，总 共 允 许 有16路 模 拟量输出。3.变量存储器（V）变量存储器是S7-200 为保存中间变量数据而建立的一个存储区，相当于内辅继电器。变量存储器可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。(1)按“位”方式：从V0.0I5119.7，共有40960点。CPU221、CPU222 变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7 位。(2)按“字节”方式：从VB0VB5

16、119，共有5120个字节(3)按“字”方式：从VW0VW5118，共有2560个字(4)按“双字”方式：从VD0VD5116，共有1280个双字4.位存储器（M）位存储器是S7-200 为保存标志位数据而建立的一个存储区。(1)按“位”方式：从M0.0M31.7，共有256点。(2)按“字节”方式：从MB0MB31，共有32个字节(3)按“字”方式：从MW0MW30，共有16个字(4)按“双字”方式：从MD0MD28，共有8个双字5.顺序控制继电器（S）顺序控制继电器是S7-200 为顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区。(1)按“位”方式：从S0.0S31.7，共有256点。(2)按“字

17、节”方式：从SB0SB31，共有32个字节(3)按“字”方式：从SW0SW30，共有16个字(4)按“双字”方式：从SD0SD28，共有8个双字6.定时器存储器（T）PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：T0、T1、T255。S7-200 有256个定时器。其分辨率分为1ms、10ms、100ms 三种。7.计数器存储器（C）用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。计数器就是PLC具有计数功能的计数设备。计数器的编号：C0、C1、C255。S7-200 提供了三种类型的计数器：只能能增计数；一种只能减计数；另外一种既可以增计数，又可以减计数。8

18、.特殊存储器特殊存储器是S7-200 为CPU 和用户程序之间传递信息的媒介。它们可以反映CPU 在运行中的各种状态信息，(1)特殊存储器（SM）它是S7-200PLC 为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。特殊存储器区的头30个字节为只读区。特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。按“位”方式：从SM0.0SM179.7，共有1440点。按“字节”方式：从SM0SM179，共有180个字节按“字”方式：从SMW0SMW178，共有90个字按“双字”方式：从SMD0SMD176，共有45个双字(2)常用的特殊继电器及其功能特殊存储器用于CPU 与用户之间交换信息9.其

19、他常用存储器(1)局部存储器（L）局部存储器是S7-200 为局部变量数据建立的一个存储区，相当于内辅继电器。S7-200PLC 有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。但几种程序之间不能互访。局部存储器区的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。按“位”方式：从L0.0L63.7，共有512点。按“字节”方式：从LB0LB63，共有64个字节按“字”方式：从LW0LW62，共有32个字按“双字”方式：从LD0LD60，共有16个双字(2)高速计数器（HSC）高速计数器用来累计比CPU 扫描速率更快的事件。(3)累加器（AC）累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。