第二章-西门子S系列可编程控制器介绍优秀文档.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章,西门子,S7-200,系列可编程控制器介绍,本章要点,西门子,S7-200 CPU224,可编程控制器的结构、性能指标,西门子,S7-200 CPU224,可编程控制器工作方式,扩展模块介绍,S7-200,系列可编程控制器编址、寻址方式,可编程控制器元件功能及地址分配,S7-200,系列,PLC,概述,西门子,S7,系列可编程控制器分为,S7-400,、,S7-300,、,S7-200,三个系列，分别为,S7,系列的大、中、小型可编程控制器系统。,S7-200,系列可编程控制器有,CPU21X,系列，,CPU22X,系列，其中,CPU22X,型可编程控制器提供了,4,个不同的基本型号，常见的有,CPU221,，,CPU222,，,CPU224,和,CPU226,四种基本型号。,（,1,）集成的,24,V,电源,可直接连接到传感器和变送器执行器，,CPU 221,和,CPU222,具有,180,mA,输出。,CPU224,输出,280,mA,，,CPU 226,、,CPU 226XM,输出,400,mA,可用作负载电源。,（,2,）高速脉冲输出,具有,2,路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达,20,KHz,，,用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。,（,3,）通信口,CPU 221,、,CPU222,和,CPU224,具有,1,个,RS-485,通信口。,CPU 226,、,CPU 226XM,具有,2,个,RS-485,通信口。支持,PPI,、,MPI,通信协议，有自由口通信能力。,（,4,）模拟电位器,CPU221/222,有,1,个模拟电位器，,CPU224/226/226XM,有,2,个模拟电位器。,模拟电位器用来改变特殊寄存器（,SMB28,，,SMB29,）,中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。,（,5,）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。,（,6,）,EEPROM,存储器模块,可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作,。,（,7,）电池模块,用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约,5,天。选用电池模块能延长存储时间到,200,天（,10,年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。,（,8,）不同的设备类型,CPU 221226,各有,2,种类型,CPU,，,具有不同的电源电压和控制电压。,（,9,）,数字量输入,/,输出点,CPU 221,具有,6,个输入点和,4,个输出点；,CPU 222,具有,8,个输入点和,6,个输出点；,CPU 224,具有,14,个输入点和,10,个输出点；,CPU226/226XM,具有,24,个输入点和,16,个输出点。,CPU22X,主机的输入点为,24,V,直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（,MOS,型）两种类型。,（,10,）高速计数器,CPU 221/222,有,4,个,30,KHz,高速计数器，,CPU224/226/226XM,有,6,个,30,KHz,的高速计数器，用于捕捉比,CPU,扫描频率更快的脉冲信号。,2.2,S7-200,系列,CPU224,型,PLC,的结构,2.2.1,CPU224,型,PLC,外型及端子介绍,CPU224,型，其输入、输出、,CPU、,电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元连接。如图,2-1,所示,第二章图2.,doc,具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。,CPU224型，其输入、输出、CPU、电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。,S7-200的模拟量输入电路是将外部输入的模拟量信号转换成1个字长的数字量存入模拟量输入映像寄存器区域，区域标志符为AI。,实数型数据采用32位单精度数来表示。,双字编址双字编址的指定方式为：（区域标志符）D（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。,如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。,常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？,输入映像寄存器（输入继电器）,（4）模拟电位器模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM28，SM29）中的数值，以改变程序运行时的参数。,而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的程序相关联。,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，内部标志位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。,CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。,（2）指针建立好后，利用指针存取数据。,2.,CPU224,型,PLC,端子介绍,（,1,）基本输入端子,CPU224,输入电路参见图2-2,第二章图21.,doc,，,（,2,）,基本输出端子,第二章图22.,doc,（,3,）,高速反应性,（,4,）模拟电位器模拟电位器用来改变特殊寄存器（,SM28,，,SM29,）,中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。,（,5,）存储卡该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有,EEPROM,存储卡，电池和时钟卡等模块。存储卡用于用户程序的拷贝复制,2.2.2,CPU224,型,PLC,的结构及性能指标,CPU224,型可编程控制器主要由,CPU,、,存储器、基本,I/O,接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成（见图,2-5,）。,第二章图23.,doc,2.2.3,PLC,的,CPU,的工作方式,1.,CPU,的工作方式,CPU,前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有,SF,指示灯亮时表示系统故障，,PLC,停止工作。,（,1,）,STOP,（,停止）,（,2,）,RUN,（,运行）,2.,改变工作方式的方法,（,1,）用工作方式开关改变工作方式。,工作方式开关有,3,个挡位：,STOP,、,TERM,（,Terminal,）、,RUN,。,1,把方式开关切到,STOP,位，可以停止程序的执行。,2,把方式开关切到,RUN,位，可以起动程序的执行。,3,把方式开切到,TERM,（,暂态）或,RUN,位，允许,STEP7-Micro/WIN32,软件设置,CPU,工作状态。如果工作方式开关设为,STOP,或,TERM,，,电源上电时，,CPU,自动进入,STOP,工作状态。设置为,RUN,时，电源上电时，,CPU,自动进入,RUN,工作状态。,系统对输出映像寄存器也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。,4 元件功能及地址分配,（1）基本输入端子CPU224输入电路参见图2-2第二章图21.,位编址位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号位号，如；,模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。,在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位(bit)，8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)，第7位为最高位(MSB)，如图2-7所示。,S7-200系列PLC有哪些编址方式？,CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。,输入映像寄存器（输入继电器）,（6）EEPROM 存储器模块,CPU224型PLC端子介绍,西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。,CPU 222具有8个输入点和6个输出点；,CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。,如果工作方式开关设为STOP或TERM，电源上电时，CPU自动进入STOP工作状态。,（2）用编程软件改变工作方式。,S7-200系列CPU224 PLC有哪些寻址方式？,（,2,）用编程软件改变工作方式。,把方式开关切换到,TERM,（,暂态），可以使用,STEP 7-Micro/WIN32,编程软件设置工作方式。,（,3,）在程序中用指令改变工作方式。,在程序中插入一个,STOP,指令，,CPU,可由,RUN,方式进入,STOP,工作方式。,2.3 扩展功能模块,2.3.1 扩展单元及电源模块,1.,扩展单元,扩展单元没有,CPU,，,作为基本单元输入,/,输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独使用。,S7-200,的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，,PROFIBUS-DP,通信模块。,2.,电源模块,外部提供给,PLC,的电源，有,24,VDC,、,220VAC,两种，根据型号不同有所变化。,（,1,）有扩展模块连接时，如果扩展模块对,5,VDC,电源的需求超过,CPU,的,5,V,电源模块的容量，则必须减少扩展模块的数量。,（,2,）当,+24,V,直流电源的容量不满足要求时，可以增加一个外部,24,V,直流电源。,具体参数可以参看表,2-1,表,2-4,。,第二章24.,doc,常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？,常数的数据长度可以是字节、字和双字。,（1）用工作方式开关改变工作方式。,CPU224型，其输入、输出、CPU、电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。,具体参数可以参看表2-1表2-4。,西门子S7-200 CPU224可编程控制器的结构、性能指标,2 S7-200系列CPU224型PLC的结构,当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元连接。,3把方式开切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7-Micro/WIN32软件设置CPU工作状态。,S7-200系列PLC有哪些编址方式？,常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？,（2）基本输出端子 第二章图22.,模拟量输入/输出映像寄存器（AI/AQ）,S7-200的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，PROFIBUS-DP通信模块。,位编址位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号位号，如；,CPU224 PLC有哪几种工作方式？,2.3.2,常用扩展模块介绍,S7-200PLC,系列目前总共可以提供,3,大类共,9,种数字量输入输出扩展模块，见表,2-5,。,第二章25.,doc,2.,模拟量扩展模块模拟量扩展模块提供了模拟量输入,/,输出的功能,1,最佳适应性,2,灵活性模拟量扩展模块,的数据如表,2-6,所示。,第二章26.,doc,3.,热电偶、热电阻扩展模块,EM231,热电偶模块用于七种热电偶类型,J,、,K,、,E,、,N,、,S,、,T,和,R,型。用户必须用,DIP,开关来选择热电偶的类型，连到同模块上的热电偶必须是相同类型。外型如图,2-6,所示。,第二章27.,doc,4.,PROFIBUS-DP,通信模块,2.4,S7-200,系列,PLC,内部元器件,2.4.1,数据存储类型,1.,数据的长度,在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位,(,bit),，,8,位二进制数组成,1,个字节,(,Byte),，,其中的第,0,位为最低位,(,LSB),，,第,7,位为最高位,(,MSB),，,如图,2-7,所示。两个字节（,16,位）组成,1,个字,(,Word),，,两个字（,32,位）组成,1,个双字（,Double word,），,如图,2-7,所示。把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。,如图,2-7,所示,第二章28.,doc,2.,数据类型及数据范围,S7-200,系列,PLC,的数据类型可以是字符串、布尔型（,0,或,1,）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括,16,位符号整数（,INT,）,和,32,位符号整数。（,DINT,）。,实数型数据采用,32,位单精度数来表示。数据类型、长度及数据范围如表,2-7,所示。,第二章29.,doc,3.,常数,S7-200,的许多指令中常会使用常数。常数的数据长度可以是字节、字和双字。,CPU,以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、,ASCII,码或实数等多种形式。书写格式如下：,十进制常数：,1234,；,十六进制常数：,16#3,AC6,；,二进制常数：,2#1010 0001 1110 0000,ASCII,码：“,Show,”；,实数（浮点数）：,E-38,（,正数），,E-38,（,负数）。,2.4.2,编址方式,1.位编址,位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号位号，如,；,。,2.,字节编址,字节编址的指定方式为：（区域标志符）,B,（,字节号），如,IB0,表示由,这,8,位组成的字节。,3.,字编址,字编址的指定方式为：（区域标志符）,W,（,起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如,VW0,表示由,VB0,和,VB1,这,2,字节组成的字。,4.,双字编址,双字编址的指定方式为：（区域标志符）,D,（,起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如,VD0,表示由,VB0,到,VB3,这,4,字节组成的双字。,2.4.3,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，如图2-8所示,第二章30.,doc,。,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，要先创建一指向该位置的指针。（2）指针建立好后，利用指针存取数据。如图2-9所示,第二章31.,doc,。,2.4.4,元件功能及地址分配,1.,输入映像寄存器（输入继电器）,（,1,）输入映像寄存器的工作原理,输入继电器是,PLC,用来接收用户设备输入信号的接口。,PLC,中的“继电器”与继电器控制系统中的继电器有本质性的差别，是“软继电器”，它实质是存储单元,。,（,2,）输入映像寄存器的地址分配,S7-200,输入映像寄存器区域有,IB0,IB15,共,16,个字节的存储单元。系统对输入映像寄存器是以字节（,8,位）为单位进行地址分配的。,2.,输出映像寄存器（输出继电器）,（,1,）输出映像寄存器的工作原理,“输出继电器”是用来将输出信号传送到负载的接口，每一个“输出继电器”线圈都与相应的,PLC,输出相连，并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。,（,2,）输出映像寄存器的地址分配,S7-200,输出映像寄存器区域有,QB0,QB15,共,16,个字节的存储单元。系统对输出映像寄存器也是以字节（,8,位）为单位进行地址分配的。,3.,变量存储器,V,变量存储器主要用于存储变量。可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行数据处理时，变量存储器会被经常使用。变量存储器可以是位寻址，也可按字节、字、双字为单位寻址，其位存取的编号范围根据,CPU,的型号有所不同，,CPU221/222,为共,2,KB,存储容量，,CPU224/226,为共,5,KB,存储容量。,4.,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，内部标志位存储器在,PLC,中没有输入,/,输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。,5.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，用来在,CPU,和用户程序之间交换信息，特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取，,CPU224,的,SM,的位地址编号范围为共,180,个字节。其中,的,30,个字节为只读型区域。,6.局部变量存储器,L,局部变量存储器,L,用来存放局部变量，局部变量存储器,L,和变量存储器,V,十分相似，主要区别在于全局变量是全局有效，即同一个变量可以被任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的程序相关联。,7.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。其设定时间由程序设置。,8.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。计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予。,9.,高速计数器,HC,一般计数器的计数频率受扫描周期的影响，不能太高。而高速计数器可用来累计比,CPU,的扫描速度更快的事件。高速计数器的当前值是一个双字长（,32,位）的整数，且为只读值。,10.累加器,AC,累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结果。,CPU,提供了,4,个,32,位的累加器，其地址编号为,AC0AC3,。,累加器的可用长度为,32,位，可采用字节、字、双字的存取方式，按字节、字只能存取累加器的低,8,位或低,16,位，双字可以存取累加器全部的,32,位。,11.顺序控制继电器,S（,状态元件）,顺序控制继电器是使用步进顺序控制指令编程时的重要状态元件，通常与步进指令一起使用以实现顺序功能流程图的编程。,12.模拟量输入/输出映像寄存器（,AI/AQ）,S7-200,的模拟量输入电路是将外部输入的模拟量信号转换成,1,个字长的数字量存入模拟量输入映像寄存器区域，区域标志符为,AI,。,2.5,习题,1.,S7-200,系列,PLC,有哪些编址方式？,2.,S7-200,系列,CPU224 PLC,有哪些寻址方式？,3.,S7-200,系列,PLC,的结构是什么？,4.,CPU224 PLC,有哪几种工作方式？,5.,CPU224 PLC,有哪些元件，它们的作用是什么？,6.,常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？,7.,PLC,需要几个外电源？说明各自的作用？,