第七章.常用可编程序控制器简介.doc

课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时80h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第七章常用可编程序控制器简介7.1 S7200可编程序控制器 7.1.1 SIMATIC S7-200概述 7.1.4 S7-200应用举例7.1.2 SIMATIC S7-200的编址 7.1.5 S7-200PLC编程器操作7.1.3 S7-200指令系统教学目的要 求教学目的：了解S7200可编程序控制器的产品结构、掌握S7200的编址，基本指令，计时/计数指令，上升/下降沿指令，比较指令，数据传送指令等。教学要求：掌握S7200的主机和各种应用模板，掌握常用的基本指令。掌握编程器或编程软件的使用方法，掌握调试的基本步骤。教学重点1.S7200的分类。 2.常用基本指令的讲解。3.编程和调试的基本方法。教学难点特殊指令，数据传送，程序跳转和子程序。主要教具设备材料电视、投影仪、胶片、电脑或编程器、西门子软件、通讯电缆等。课后记本课程的网络教材很好，可以在第一时间里把新的知识和理念进行发布；理论教学和教学模板的配合使用效果很好；采用课件和在线答疑的方式，会对学员的学习起到更好的辅助作用；本课程应适当提供下厂观摩课，加强学员对S7200的进一步认识；今后可以尝试项目教学法，让学员独立完成一个项目。教 案教 学 内 容备 注第七章 常用可编程序控制器简介7.1 S7200可编程序控制器7.1.1 SIMATIC S7-200概述SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业现场中的检测，监测及控制。它具有极高的性能价格比，可以实现复杂的自动化控制功能。一、SIMATIC S7-200系列的基本单元CPU221本机6DI/4DO，无扩展能力。1个模拟量电位器。4K字节用户程序区、2K字节数据存储区。4路高速计数器、2路高速脉冲输出、1个RS485通讯/编程口、具有PPI、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。CPU222本机8DI/6DO，最多2个扩展模快、78I/O点。1个模拟量电位器，最多可扩展10AI/AO点。4K字节用户程序区和2K字节数据存储区。4路高速计数器、2路高速脉冲输出、1个RS485通讯/编程口、具有（PPI、MPI）通讯协议和自由方式通讯口、Profibus DP总线控制接口。CPU224本机14DI/10DO，最多7个扩展模快、168I/O点。2个模拟量电位器，最多可扩展35AI/AO点。8K字节用户程序区和5K字节数据存储区。6路高速计数器、2路高速脉冲输出、1个RS485通讯/编程口、具有（PPI、MPI）通讯协议和自由方式通讯口、Profibus DP总线控制接口，内置时钟。CPU226本机24DI/16DO，最多7个扩展模快、248I/O点。2个模拟量电位器，最多可扩展35AI/AO点。8K字节用户程序区和5K字节数据存储区。6路高速计数器、2路高速脉冲输出、2个RS485通讯/编程口、具有（PPI、MPI）通讯协议和自由方式通讯口、Profibus DP总线控制接口，内置时钟。二、SIMATIC S7-200系列的扩展单元SIMATIC S7-200与扩展模块是通过8位并行总线进行连接的。CPU单元可以连接数字量、模拟量扩展单元，以获得最大的控制结构。幻灯片教学模板教学课件西门子网站幻灯片西门子网站教 案教 学 内 容备 注数字量扩展模块数字量输入模块EM221：8DI，DC24V，8DI，120V/230VAC。数字量输入模块EM222：8DO，DC24V，8DO，120V/230VAC，8DO，继电器输出。数字量输入/输出模块EM223：4DI/4DO，DC24V，4DI/4DO，DC24V输入/继电器输出，8DI/8DO，DC24V，8DI/8DO，DC24V输入/继电器输出，16DI/16DO，DC24V，16DI/16DO，DC24V输入/继电器输出。模拟量扩展模块模拟量输入/输出模块EM231：4AI，0-10V，0-5V，0-20mA，4AI，热电偶输入，2AI，热电阻输入。模拟量输入/输出模块EM232：2AO，0-10V，0-5V，0-20mA。数字量输入/输出模块EM225：4AI/1AO，0-10V，0-5V，0-20mA。三、SIMATIC S7-200 系列的主要特点SIMATIC S7-200与扩展模块是通过8位并行总线进行连接的。CPU单元可以连接数字量、模拟量扩展单元，以获得最大的控制结构。F 极高的可靠性F 丰富的指令集F 便捷的操作F 丰富的内置集成功能F 强劲的通讯能力F 丰富的扩展模块7.1.2 SIMATIC S7-200的编址一、SIMATIC S7-200输入/输出编址信息类型CPU221CPU222CPU224CPU226I_数字量输入0.0-15.70.0-15.70.0-15.70.0-15.7Q_数字量输出0.0-15.70.0-15.70.0-15.70.0-15.7M_中间标志位0.0-31.70.0-31.70.0-31.70.0-31.7C_计数器0-2550-2550-2550-255T_计时器0-2550-2550-2550-255AIW_模拟输入字-0-300-300-30AQW_模拟输出字-0-300-300-30幻灯片西门子网站幻灯片教学模板西门子网站教 案教 学 内 容备 注二、SIMATIC S7-200 模块I/O口的编址方式数字量I/O点的编址采用l 标志域（I或Q）l 字节号l 位号模拟量I/O点的编址采用l 标志域（AI或AQ）l 数据长度标志（W）l 字节地址（0、2、4）扩展模块的编址，由I/O端口的类型及其在扩展I/O链中的位置决定。扩展模块的编址按照由左至右，地址编码依次排序。扩展模块的数字量I/O点编址以字节位编址形式，扩展模块的模拟量I/O编址仍以字长（16位）为单位。三、SIMATIC S7-200的编址原则F I/O基本单元和扩展单元的编址自左至右排列；F 首地址从基本单元开始；F 扩展模块的地址排列在基本单元的后面；F DI/DO点以字节位为单位编址；F AI/AO点以字长为单位编址。幻灯片教学模板课堂练习教学模板课堂练习举例说明教 案教 学 内 容备 注四、SIMATIC S7-200 CPU的编址CPU221I0.0I0.5 Q0.0Q0.3CPU222I0.0I0.7 Q0.0Q0.5CPU224I0.0I0.7 I1.0I1.5 Q0.0Q0.7 Q1.0Q1.1CPU226I0.0I0.7 I1.0I1.7 I2.0I2.7Q0.0Q0.7 Q1.0Q1.7五、SIMATIC S7-200 CPU+扩展模块的编址CPU22124DI/16DOI0.0I0.7 I1.0I1.7 I2.0I2.7Q0.0Q0.7 Q1.0Q1.7EM2234DI/4DOI3.0I3.3 Q2.0Q2.3 EM2314AIAIW0 AIW2 AIW4 AIW6EM2218DII4.0I4.7 EM2354AI/1AOAIW8 AIW10 AIW12 AIW14 AQW0EM2228DOQ3.0Q3.7EM2354AI/1AOAIW16 AIW18 AIW20 AIW22 AQW2EM2238DI/8DOI5.0I5.7 Q4.0Q4.77.1.3 S7-200指令系统一、逻辑操作指令指令操作数说明LDI、Q、M、SM、T、C、V装载位操作LDN装载位“取反”操作A“与”操作AN“与非”操作O“或”操作ON“或非”操作EU上升沿识别ED下降沿识别NOT逻辑“反”=赋值指令S置位（1位或多位）R复位（1位或多位）教学模板课堂练习举例说明幻灯片教学模板课堂练习教 案教 学 内 容备 注“与”、“或”的编程l LD指令和LDN指令是逻辑运算的开始（RLO=1）l “与”、“或”操作是逻辑运算的继续（RLO=0、1）l I0.0与I0.1都为“1”时，Q0.0为“1”l I0.0与I0.1中任一个为“1”时，Q0.2为“1”。“输出”的编程l 逻辑赋值（OUT）、置位（S）、复位（R）l 逻辑赋值：逻辑运算结果（实时地传送给）输出l 置位（S）：条件满足时，输出状态为“1”并保持l 复位（R）：条件满足时，输出状态为“0”并保持l 置位、复位条件同时满足时，复位优先l 复位、置位条件同时满足时，置位优先l 置位、复位指令与记忆的中间标志结合可以完成掉电后的记忆l 这在实际应用中是很重要的。 “上升沿”的编程l 只是检测信号的边沿变化(ONOFF)l 从指令开始至扫描结束之间保持0N一个周期l 与置位、复位指令配合使用可以实现保持幻灯片教学模板课堂练习教学模板课堂练习幻灯片教学模板课堂练习教 案教 学 内 容备 注“下降沿”的编程l 只是检测信号的边沿变化(OFFON)l 从指令开始至扫描结束之间保持0N一个周期l 与置位、复位指令配合使用可以实现保持二、节点、跳转、子程序指令指令操作数说明ALDI、Q、M、SM、T、C、V“与”装载OLD“或”装载LPS逻辑存入LRD逻辑读出LPP逻辑弹出指令操作数说明JMP0-255跳转操作LBL跳转标号CALL子程序调用RET子程序返回指令操作数数据比较STOPB、W、DW、R停止指令MEND主程序结束“网络环节”的编程l ALD与OLD指令是用来完成复杂网络的串、并联l 先将复杂的网络环节进行简化l 简化后的网络环节再进行常规处理l 在较复杂的网络环节中可反复使用该语句“带节点输出”的编程l 用于带有公共节点和主控节点的输出环节l 采用堆栈操作可使控制程序简明清晰l 程序执行LPS指令时把I0.0的状态存入堆栈l 程序执行LRD指令时将读出堆栈内容l 程序执行LPP指令时要弹出堆栈幻灯片教学模板课堂练习幻灯片教学模板课堂练习教 案教 学 内 容备 注“子程序调用”的编程l 子程序可以完成结构化的编程l 子程序可以实现有条件和无条件的返回l 子程序嵌套深度不超过8层l 子程序使用时应对断点做好处理“跳转操作”的编程l JMP和LBL指令是成对出现的l JMP和LBL之间是要跳转的程序内容l 条件满足时，JMP和LBL之间的程序将被跳转l 条件不满足时，继续执行JMP和LBL之间的程序l 跳转指令只能编在主程序中l 不同结构的程序框架中不可以跳转“比较指令”的编程l 可以实现字节、字、双字及常数的比较l 比较的结果直接放在逻辑运算结果中l 比较结果为“真”时比较判断输出位为“1”l 比较结果为“假”时比较判断输出位为“0”三、计时、计数指TON TXXXPT通电延时定时器TONR TXXXPT记忆型通电延时定时器CTU CXXXPV“加”计数器CTUD CXXXPV“加减”计数器ADDIN1，IN2加法运算SUBIN1，IN2减法运算MULIN1，IN2乘法运算DIVIN1，IN2除法运算TON TXXXPT通电延时定时器幻灯片教学模板课堂练习幻灯片教学模板课堂讲解教 案教 学 内 容备 注“定时器”的编程l 定时器类型：TON、TONR、TOFl 定时器时基：0.001、0.01、0.1秒l 定时器的号；T0,T64(TONR/0.001)T1-T4，T65-T68(TONR/0.01)T5-T31，T69-T95(TONR/0.1)T32，T96(TON、TOF/0.001)T33-T36，T97-T100(TON、TOF/0.001)T37-T63，T101-T255(TON、TOF/0.001)l 定时器参数：字节、字、双字、数据区、常数等 “计数器”的编程l 计数器类型：CTU、CTUD、CTDl 计数器的号：C0-C255l 计数器参数；字节、字、双字、数据区、常数等幻灯片教学模板课堂练习教 案教 学 内 容备 注7.1.4 S7-200应用举例交流电动机正向/反向运行控制程序可编程控制器选用SIMATICS7-200CPU222基本单元。一、控制信号编址1 输入信号l 正向启动按钮： I 0.0 (NO)l 反向启动按钮： I 0.1 (NO)l 停止按钮： I 0.2 (NC)l 断路器闭合： I 0.3 (NO)l 电机过载保护： I 0.4 (NC)l 正向接触器状态：I 0.5 (NO)l 反向接触器状态：I 0.6 (NO)2 输入信号l 正向接触器线圈：Q 0.0l 反向接触器线圈：Q 0.1l 正向运行示灯： Q 0.2l 反向运行示灯： Q 0.3二、 程序 /标题：可逆电动机控制程序/运行条件联锁LDNI 0.3/如电动机主回路断路器断开ONI 0.4/电动机过载保护继电器有效SM 0.0 , 1/设置联锁(M0.0=1)/运行条件解锁LDI 0.3/如电动机主回路断路器闭合AI 0.4/电动机过载保护继电器失效RM 0.0 , 1/解除联锁(M0.0=0)/电动机正向运行LDNI 0.6/如电动机反向接触器未吸合AI 0.2/停止按钮信号有效ANM 0.0/且运行条件联锁失效=M 1.0/则正向运行操作有效课堂练习教 案教 学 内 容备 注 LDI 0.0/如电动机正向启动命令有效OQ 0.0/或电动机正向运行控制输出有效AM 1.0/正向运行操作有效=Q 0.0/置正向运行控制输出点有效=Q 0.2/置正向运行状态输出点有效/电动机反向运行LDNI 0.5/如电动机正向接触器未吸合AI 0.2/停止按钮信号有效ANM 0.0/且运行条件联锁失效=M 1.1/则反向运行操作有效LDI 0.1/如电动机反向启动命令有效OQ 0.1/或电动机反向运行控制输出有效AM 1.1/反向运行操作有效=Q 0.1/置反向运行控制输出点有效=Q 0.3/置反向运行状态输出点有效MEND7.1.5 S7-200PLC编程器操作F S7-200 PLC 编程器：PG702、PC机F PG702可以编程（STL）、在线监控、运行F PC机可以图形化编程，在线监控、运行F 早期版本：STEP7 Micro/DOS版本F 现在版本：STEP7 Micro/WINS7-200/STEP7 Micro/WIN32的常用工具快捷菜单主要包括：F 常用快捷工具条：View/Toolbars/StandardF 调试快捷工具条：View/Toolbars/DebugF 命令快捷工具条：View/Toolbars/CommonF 指令快捷工具条：View/Toolbars/Instruction幻灯片教学模板课堂练习课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时84h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第七章常用可编程序控制器简介7.2 欧姆龙（Omron）可编程序控制器7.2.1 CPM1A型可编程控制设备7.2.2 CPM1A可编程控制语言（指令系统）简介教学目的要 求目的：拓宽学生专业知识范围，让学生多了解一些不同型号的PLC产品以及不同的编程方法。要求：学生能较快熟悉某一种PLC新机型的编程方法及其操作。教学重点CPM1A型可编程控制器语言的特点及其编程方法。教学难点对指令IL-ILC、JMP-JME、DIFU-DIFD、CNTH、SBN(92)-RET(93)、SBS(91)、FUN(98)的理解。故障报警等指令的使用以及按时序图编程的方法。主要教具设备材料计算机、投影机、CPM1A可编程序控制器、袖珍编程器、PC编程器、生产线模型、开关盒、电线等。课后记对于CPM1A可编程序控制器特有的指令要详细讲解，通过具体编程实例帮助学生理解。学生经过一段学习后，有主动编程的意识，这时应向他们提供综合性强的编程练习。条指令讲解后必须给学生上机实践，印证的时间。教 案教 学 内 容备 注第七章 常用可编程序控制器简介7.2 欧姆龙（Omron）可编程控制技术日本Omron公司的可编程序控制 （PLC）设备，广泛用于自动化设备中，其型号有多种。例如，C20P60P、CPM1A、CQM1、CS1G、CV1000、CVM1、C200HK等。本节主要介绍CPM1A型可编程控制设备及其编程语言。7.2.1 CPM1A型可编程控制设备一、CPU单元：F CPU单元具有的功能F CPU单元图片F CPM1 A的特点1. 输入输出端子一体化组件（见 输入输出点数及其地址）；2. 通过扩展单元可以增设20点*3台的输入输出；3. 可实现平稳输入输出动作的输入滤波器功能；4. 维护简单；5. 输入中断功能；6. 快速响应输入功能；7. 间隔定时器中断功能； 8. 高速计数功能；9. 模拟设定电位器功能；10.对应上位链接通讯；11.对应1：1链接；12.对应NT链接；13.与上位机种通用的编程工具；二、CPU单元和扩展单元I/O设置：输入输出点数与地址编程器：袖珍式编程器；计算机式编程器；编程语言：CX-PROGRAMMER幻灯片教学课件教学模板扩展中断服务高速计数模拟电位器输入上位连接指令一览图教 案教 学 内 容备 注7.2.2 CPM1A可编程控制语言（指令系统）简介CPM1A的指令系统，分为基本指令和特殊指令，特殊指令又分成为数据处理、数据运算、程序控制、故障诊断、其它等五种类型的指令。总共有17种共91条指令，其指令一览表见挂图。下面介绍指令一览表中常用的一些指令。一、.基本指令顺序输入指令:l LD ；装入l LD NOT ；装入非l AND ；与l AND NOT ；与非l OR ；或l OR NOT ；或非l AND LD ；与装入l OR NOT ；或装入注意：NOT指令的用法，分三种情况；l 把常开触点当作常闭触点使用；用常开触点停止电机转动。l 把常闭触点当作常开触点使用；用常闭触点起动电机转动。l 内部继电器常闭触点的生成；互锁电路中的互锁触点。举例：用0.01起动200.00，用002停止200.00，0.02应接常开，用0.03起动200.01，用004停止200.01，0.04应接常闭。顺序输入指令或指令编程举例，与指令编程举例教 案教 学 内 容备 注顺序输出指令:l OUT ；将逻辑运算结果送输出继电器l OUT NOT ；将逻辑运算结果反相送输出继电器l SET ；使指定接点ONl RESET ；使指定接点OFFl KEEP ；使继电器保持l DIFU ；上升沿识别l DIFD ；下降沿识别二.特殊指令：顺序控制