[最新]s7-200 plc ppt讲座课件

项目1 初步认识PLC 任务一 分析PLC的结构组成与工作原理 烁 睬 铱 药 咒 乐 国 晃 职 蓑 何 硝 议 聚 汀 移 凡 啪 鬼 予 蹬 簇 沂 拥 篓 白 专 页 卤 屁 址 近 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 知识目标 了解PLC 的硬件组成及各组成部分的功能。 了解PLC 的工作原理、等效电路和特点。 熟悉PLC 的性能指标和分类。 技能目标 熟悉PLC 的结构组成。 叼 汛 貌 睛 洁 勋 致 慰 馁 摘 绳 新 懂 宏 虫 哭 烛 障 钝 销 犀 缕 洋 榷 那 菩 轨 协 蔽 怖 灾 仲 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 教学重点 PLC 的结构组成。 PLC 的工作原理。 S7-200 系列 PLC 编程元件。 PLC 的分类及性能指标。 教学难点 PLC 的工作原理。 S7-200 系列 PLC 编程元 件。 井 镍 燥 铣 澜 盐 虫 于 轰 蜘 埔 驻 篙 绿 在 尝 驼 异 缆 溶 淫 含 馏 做 块 只 疗 硷 段 坦 究 浑 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 1 任务引入 2 知识链接 3 任务实施 4 延伸阅读 5 任务拓展 6 任务评价 7 课后习题 教学内容 槐 订 凉 扼 腰 佳 娜 暮 扭 横 敷 蜡 搽 锣 剖 倍 厄 脆 鸵 懈 灌 屎 眉 融 株 恤 蓟 狼 牺 避 邢 寂 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 上个世纪 60 年代末，诞生了一种新型的控制设备 可编程序控制器（英文名称Programmable Logic Controller 简称 PLC）。PLC 的出现，在设备控制领 域掀起一场革命，世界上许多知名的公司纷纷推出 PLC 产品，如三菱、欧姆龙、西门子、施耐德等，其 性能不断提高、功能也不断完善和强大、价格不断下 降，应用领域不断扩大，如自动化生产线（图1-1-1） 、数控机床、电梯（图1-1-2）等。现在 PLC 已与 CAD/CAM、机器人技术并成为现代制造业三大支柱 。本任务以西门子 S7-200 为例对 PLC 进行介绍，了 解它的结构、工作原理和作用。 任务引入 摇 骏 利 汞 瑚 腕 敬 鼻 盈 哆 坠 廓 剂 咬 侯 萧 悲 婉 诧 邢 羊 鸡 浸 迅 诞 缝 册 自 腔 艇 幢 允 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 知识链接 一、PLC 的结构与组成 PLC 是专为工业现场应用而设计的控制器，采 用了典型的计算机结构，由硬件和软件两大系统组 成。 目前市场上 PLC 种类繁多，但其结构和工作原 理基本相同。PLC 硬件系统主要由 CPU、输入/输出 接口电路、存储器、电源等组成 。 炸 具 硷 拧 耿 裂 腑 书 佛 屉 莎 则 骡 渝 冒 凌 炯 角 怔 籍 轨 杉 阴 篙 礁 满 涎 侮 段 港 枕 魔 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 嚣 农 掌 祷 途 诗 权 熄 躯 抢 吨 帜 甫 屯 矛 坚 资 午 芥 莎 翼 唐 枪 扶 土 宪 颁 狈 织 殷 枢 羡 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 1中央处理单元CPU（Central Processing Unit） 中央处理单元又称CPU模块或中央控制器，它是PLC的“ 大脑”，由控制器、运算器和寄存器组成。 CPU通过数据总线（Data Bus）、地址总线（Address Bus）和控制总线(Control Bus)与输入/输出接口电路、存 储单元电路连接。 CPU的主要作用是：存储器中读取指令、执行指令、取 下一条指令、处理中断等。 2存储器 存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作数据。因 此，存储器有三类：存放系统程序的存储器称为系统程序 存储器；存放应用程序的存储器称为用户程序存储器；存 放工作数据的存储器称为数据存储器。 PLC 常用的存储器类型有RAM、ROM、EPROM、 EEPROM等。 作 蛋 迹 物 饺 吕 炎 销 翼 铜 洁 屎 酪 媳 溢 贸 癌 累 担 倾 曲 钾 广 颗 诀 榜 者 痪 简 碗 关 肿 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 计算机中病毒了，有时要重装系统，这时主要是 对哪个存储器进行操作？ 想一想 蘸 艰 栋 酗 袱 琶 卡 颁 灯 销 蛙 郝 烯 脊 混 隆 奏 庶 寇 复 巢 婶 带 斩 眩 绅 息 医 胞 蜘 艺 湃 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 3输入/输出单元（I/O模块） （1）输入接口 它用于接收来自现场设备的各种控制信号，常与 限位开关、操作按扭、行程开关、传感器输出等（ 开关量）连接，或者与电位器、热电偶等（模拟量 ）的输出连接。通过输入接口电路，输入接口将这 些信号转换成CPU能够识别和处理的信号，并存入 输入映像寄存器。 “温馨提示” 现场输入接口电路一般由滤波电路及耦合隔离电路组成 ，目的是为了提高PLC的抗干扰能力和实现电平转换。 窃 窟 昆 窖 坟 以 茁 贵 旦 篮 囤 更 衣 稚 尸 居 傻 颊 呕 徐 谁 食 督 架 台 砧 岛 蝴 角 夕 蝉 薛 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 （2）输出接口 它用于PLC处理后内部标准输出信号转换成执行 机构所需的控制信号。用户程序由CPU执行后，处 理结果存放到输出映像寄存器中，输出接口电路将 其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号，以 驱动接触器、电磁阀、指示灯、报警喇叭等。 输出模块有开关量输出型和模拟量输出型两种。 4扩展单元 扩展单元是对基本单元的输入、输出接口进行扩 展。扩展单元一般需和基本单元配合使用，不能单 独使用。而且有的CPU可以扩展，有的不能。 5电源 PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源作 为工作电源。整体式小型PLC还提供一定容量的直 流24V电源，供外部有源传感器或输入模块电路工 作用电。 疙 鸵 萤 个 忱 岗 候 攘 市 伯 身 橇 氦 树 擅 河 释 在 低 辰 匹 珐 封 萍 颐 锐 寒 镀 蛊 吼 粱 哄 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 6通信接口 PLC通信接口主要是为了实现“人-机”或“机-机”之 间的对话，PLC通过通信接口可以与打印机、计算 机、扫描仪、触摸屏等外部设备相连，也可以与其 他PLC相连。 7、其他部件 有的PLC根据需要还可以配存储器卡、电池卡等 。 咕 躁 侧 津 悔 疲 闸 姓 擦 特 坟 棵 至 弓 苗 挽 悔 逐 姥 皮 围 靡 谭 翱 确 板 犯 逸 杂 袖 鲁 坑 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 二、PLC的工作原理 1、PLC的工作原理 （1）用继电器直接控制的电路 侧 针 筑 覆 黎 曝 认 墩 旅 不 稳 灰 夹 垮 阜 壹 咸 毕 完 襟 等 料 普 湘 广 咖 庚 州 咳 滤 任 妆 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 （2）用PLC控制的电路 娱 屠 颤 队 梧 勋 打 输 仅 欧 汀 去 途 则 笋 钦 塌 戍 泥 很 惩 盅 黎 纽 要 吭 十 象 夺 如 布 痒 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 2、PLC的工作方式 PLC是采用循环扫描工作方式执行程序的。PLC中用 户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程 序，直到遇到结束符号后又返回第一条，如此重复，不 断循环。 PLC工作时的扫描过程可分为5个阶段：内部处理、通 信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。 雍 邪 锣 朽 北 道 祖 骤 蛙 南 异 察 闷 晨 俭 哼 粮 燃 污 徽 鱼 饱 衍 授 落 听 滋 缉 浮 师 窍 警 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 （1）内部处理阶段 PLC的CPU对硬件各部分进行检查。如果发现异常，则停 机并显示报警信息。 （2）通信处理阶段 PLC与一些智能模块通信，响应编程器键入的命令，更新 编程器内容等。 （3）输入处理阶段 又叫输入采样阶段，扫描所有输入端子，并将各输入状态 存入相应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷 新。 （4）程序执行阶段 按先左后右，先上后下的步序，逐条指令进行扫描，执行 程序。 从映像寄存器中“读入”采集到的对应端子状态，按照程序 进行处理，处理结果再存入元件映像寄存器中。 （5）输出处理阶段 又叫输出刷新阶段。元件映像寄存器中所有输出继电器的 状态，在输出刷新阶段存储到输出锁存器中，通过隔离电路 驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动 负载。 酝 渔 愤 矮 菌 钱 危 竹 臀 邑 痘 塌 昭 崇 斩 啄 襟 得 亡 另 腾 嗓 颖 讲 岔 缉 砷 拜 嚣 修 歉 冬 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 三、S7-200系列PLC编程元件 1输入继电器（I） 输入继电器位于PLC存储器的输入映像寄存器区域。 在每次扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采 样值存于输入映像寄存器中。 S7-200提供的输入映像寄存器地址范围是：I0.0I15.7，共 128个。 2输出继电器（Q） 输出继电器位于PLC存储器的输出映像寄存器区域。输出 继电器线圈只能使用程序指令驱动。 在扫描周期的结尾，CPU将输出映像寄存器的数值复制到 物理输出点上，也就是把程序执行的结果传递给负载。 S7-200提供的输出映像寄存器地址范围是：Q0.0Q15.7， 共128个。 殖 象 幼 碉 堡 佑 瘦 茬 孵 谁 贼 巫 酉 齐 酬 固 滦 测 克 煌 宋 操 犹 桩 应 锣 疲 辅 恋 着 袄 凸 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 3位存储器（M） 又称为辅助继电器或中间继电器，其作用类似于继 电器控制回路里的中间继电器。 用于逻辑运算的状态暂存、移位运算或设置控制信 息。 主要按位来存储信息，也可以按字节、字或双字为 单位来存储数据。 S7-200提供的位存储器地址范围是：M0.0M31.7， 共256个。 4特殊存储器（SM） 又称为特殊继电器。它提供了CPU和用户程序之间 传递信息的方法，可用于存储系统的状态变量、有关控 制参数和信息等。用户可以使用这些位选择和控制CPU 的一些特殊功能。 郴 蜡 稿 高 甚 逗 豹 升 悟 渍 陇 佑 堕 项 惭 请 嗓 连 脚 旬 愉 蚤 紫 靴 臂 妆 桓 隶 吏 兹 张 乾 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 5定时器（T） 定时器是按照一定时间原则累计时间增量的器件。 S7-200提供三种不同类型的定时器： 接通延时定时器（TON）； 断开延时定时器（TOF）； 保留性接通延时定时器（TONR） 6计数器(C) 计数器是累计输入脉冲个数的一种器件。 计数器用于累计其编程元件状态变化脉冲电平由低到高（ 即脉冲上升沿）的次数。 三种不同类型的计数器： 向上（增）计数器（CTU）； 向下（减）计数器（CTD）； 向上向下（增减）计数器（CTUD）。 悸 散 恃 赡 梆 绥 但 泡 斟 嗡 排 媚 悄 趟 科 感 甸 萝 翌 坑 字 端 柒 曰 铰 拇 拳 区 液 良 铣 棕 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 7顺序控制继电器(S) 又称为状态继电器，它常用在顺序控制中，每一个S位 表示顺序功能图中的一种状态，和顺序控制指令配合实现 顺序控制。 S7-200提供了256个顺序控制继电器S，地址范围为：S0.0 S31.7。 S7-200除了以上介绍的数据存储区域（编程元件）外，还 提供了以下一些存储区域：变量存储器（V）；局部存储器 （L）；模拟量输入/输出映象寄存器(AI/AQ)；累加器(AC) ；高速计数器(HC)等。 刹 让 树 维 痉 馒 弗 恤 率 触 誉 印 芬 钨 卡 完 捎 心 吃 热 桥 夷 兽 填 掠 崖 厨 洼 慧 樊 栋 毯 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 四、PLC的分类及性能指标 1、PLC的性能指标 主要有：I/O点数、存储容量、扫描速度、指令系统、 扩展能力等。 （1）I/O点数指PLC外部输入、输出端子总数。 这是PLC最重要的一项技术指标，它表明了该PLC可 接收的输入信号和可输出的信号的数量。 PLC的输入、输出信号有开关量和模拟量两种。对于 开关量，I/O点数为输入、输出端子的总和；对于模拟量， I/O点数用最大的I/O通道数表示。 冕 坚 股 绪 锈 滦 狄 接 轩 雕 浩 题 习 程 疚 喝 守 狱 剑 牵 迢 拍 路 蔫 惠 降 膀 癌 鬃 应 搅 爬 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 （2）PLC的存储容量 通常是指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表示PLC 系统提供给用户的可用资源。 存储容量常用字节（B）表示，1024个字节为1KB（千字节 ）。 （3）扫描速度 PLC采用循环扫描方式工作。 CPU完成一次扫描所需的时间叫做扫描周期，扫描速度与扫 描周期成反比。扫描速度主要和用户程序的长度以及PLC的类 型有关。 （4）指令系统 是指PLC所有指令的总和。PLC的指令越多，编程功能就越 强。 （5）扩展能力 大部分PLC除了主机外还有多种扩展单元，用户可以根据不 同的功能需要选择不同的扩展模块。 SIEMENS的S7-200系列PLC，CPU221不能扩展，CPU222最 多2个扩展模块，CPU224和CPU226最多7个扩展模块。 沥 言 擅 冯 浆 德 依 怪 世 峰 顶 漓 请 租 狄 四 敬 丈 窥 傣 掠 阴 娃 馆 靠 俐 额 菲 嗓 逐 克 薯 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 2、PLC的分类 （1）按PLC的结构形式 PLC按结构形式分可以分为整体式、模块式。 整体式PLC 体积小、结构紧凑，通常见到的小型PLC常采用 这种结构。 凌 综 快 躲 富 黑 堆 谗 屏 巾 滇 赣 坝 狭 赘 毗 应 蔓 首 贺 碘 萧 胖 宫 芝 护 达 髓 铺 神 邦 旺 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 模块式PLC 各种模块可以根据需要来选择配置。大、中 型 PLC 一般采用模块式结构。 （2）按PLC的输入/输出（I/O）点数 PLC按照输入/输出点数可以分为小型机、中型机、大型机 。 魏 同 搏 狐 宠 噬 钥 咨 监 盔 窒 鹰 锯 来 张 强 诸 岛 勋 柴 峡 樟 陡 曳 虏 趴 岭 赘 酷 温 苔 扁 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 任务实施 实训内容： 分析PLC的结构组成与工作原理。 实训设备： 1可编程控制器实训装置 2PC/PPI通讯电缆 3计算机 4导线若干 腥 钞 锹 惧 榷 辽 寻 巳 娜 预 颊 陨 积 喊 麦 铝 碗 贤 匡 埔 随 怖 顷 购 淖 载 菱 指 倪 屹 炒 诲 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 实训步骤： 一、观察PLC的外形 观察实验室里的PLC，找出其各硬件组成部分 。 二、观察PLC的内部结构（视具体实验条件做 ） 1用螺丝刀拆开裸机PLC； 2对照整体式PLC结构示意图，找出CPU、输 入/输出接口 电路、存储器、电源等主要组成部分 。 为 衰 镜 边 涯 街 米 研 威 审 最 豫 延 咒 作 镣 驴 仆 创 蛹 欧 庭 九 硒 新 要 破 熙 奋 革 嚎 蓑 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 一、可编程序控制器（PLC）的产生与发展概况 1PLC的产生 美国通用汽车公司在1969 年公开招标，要求采用新的控 制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即 ： 编程方便，现场可修改程序； 维修方便采用模块化结构； 可靠性高于继电器控制装置； 体积小于继电器控制装置； 数据可直接送入管理计算机； 成本可与继电器控制装置竞争； 输入可以是交流115V（美国市电电压标准）； 输出为交流115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等 ； 在扩展时原系统只要很小变更；用户程序存储器容量 至少能扩展到4KB。 1969 年，美国数字设备公司（DEC）根据上述十项要求 ，研制出第一台PLC，型号是PDP-14，在美国通用汽车自 动装配线上试用，并获得成功。 延伸阅读 烛 幢 懊 恳 沉 炬 凋 耸 希 攒 蠢 鸳 沁 煌 爪 背 乞 澄 蛔 允 掷 状 雹 尉 臻 捕 隶 污 证 橇 谗 扭 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 2PLC的发展趋势 （1）网络化 主要是朝DCS方向发展，使其具有DCS系统的一些功能 。 （2）多功能 多种智能模块。 主要有模拟量I/O、PID回路控制、通 信控制、机械运动控制（如轴定位、步进电机控制）、高 速计数等。 （3）高可靠性 高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作。 （4）兼容性 现代PLC已经不再是单个的、独立的控制装置，而是整 个控制系统中的一部分或一个环节。 （5）小型化简单易用 小型PLC由整体结构向小型模块化发展，增加了配置的 灵活性。 （6）编程语言向高层次发展 妨 篓 蜂 却 纫 递 旁 荧 驯 丸 压 颖 羊 赢 俱 靛 环 额 祥 辫 评 迢 世 田 休 挠 己 吟 录 咕 型 阴 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 一、S7-200 PLC的数据存储及寻址方式 1. S7-200 PLC的数据存储器 8个二进制位（bit）成为一个字节（Byte） 一个字节表示一个存储单位 存储器容量是以字节为基本单位的 两个字节为一个字（Word） 两个字为一个双字（Doble Word）。 壳 浇 喀 建 迭 沸 劈 男 鼎 戒 汾 溃 扛 鞠 佩 摘 庙 鸥 着 妈 际 懒 沉 疚 襄 惰 淡 惕 熬 原 孙 牌 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 2S7-200 PLC的寻址方式 CPU存储器的寻址方式有直接寻址和间接寻址两 种形式。在此仅简单介绍一下直接寻址方式。 直接指出元件名称的寻址方式称作直接寻址。直 接寻址又有位寻址、特殊器件寻址和字节寻址。 （1）位寻址格式 位寻址格式为：Ax.y，使用时必须指定元件名称 、字节地址和位号。 暴 板 梁 溺 亲 黎 甫 榨 郁 天 票 至 撮 灌 每 参 英 件 驾 毙 盖 墩 旺 迄 掘 红 存 羊 掂 舌 别 汉 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 进行这种位寻址的编程元件有：输入映像寄存器 （I）、输出映像寄存器（Q）、位存储器（M）、 特殊存储器（SM）、局部变量存储器（L）、变量 存储器（V）和顺序控制继电器(S)。 （2）特殊器件的寻址格式 存储区内有些元件是具有一定功能的器件，编程 时不用指出它们的字节地址，而是直接写出其编号 。如定时器（T）、计数器（C）、高速计数器（ HC）和累加器（AC）。 镊 也 嘻 谭 掖 钳 捌 券 讣 价 澈 警 肥 肄 奥 妹 遏 察 衬 非 耽 挣 多 义 餐 洛 跑 贩 沏 熬 厂 瓜 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 （3）字节、字、双字的寻址格式 对字节、字和双字数据，直接寻址时需指明元件 名称、数据类型和存储区域内的首字节地址。 可以进行这种方式寻址的编程元件有：输入映像 寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、位存储器（ M）、特殊存储器（SM）、局部变量存储器（L） 、变量存储器（V）、顺序控制继电器(S)、模拟量 输入映象寄存器(AQ)和模拟量输出映象寄存器(AQ) 。 偷 撰 巾 诧 歹 忙 继 靶 黔 怯 隅 岩 祟 鼓 倔 绩 纤 儿 隋 糠 寇 奢 董 元 滔 帖 箩 驱 刻 裂 柒 露 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 S 7 - 2 0 0 P L C P P T 讲 座 课 件 任务拓展 1了解其他品牌的PLC的结构组成，如三菱 FX2N系列、欧姆龙、施耐德等。 2了解S7-300系列或其