西门子PLCS7-200应用简介

西门子S7 200PLC应用简介 1 2008 04 06 1 1PLC的产生和定义 20世纪20年代以来 继电器控制曾一度占据工业控制领域的主导地位 继电器控制系统的弱点 体积大 耗电多 可靠性差 寿命短 运行速度慢 适应性差 等 尤其是可靠性差 不具有通用性 灵活性 1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司 GM 拟定了十项公开招标的技术要求 1969年美国数字设备公司 DEC 研制出世界上第一台可编程控制器 PDP 14型 继电器 接触器 PLC著名品牌 德国西门子公司 Siemens 台湾台达 DELTA 美国A B公司 Allen Bradley 日本欧姆公司 OMRON 日本三菱电机株式会社 MITSUBISHI 西门子PLC S7 200小型整体式S7 300模块化小型S7 400模块化无风扇设计 功能强大 S7 200PLC系统组成 1系统基本构成2主机结构3扫描周期及工作方式4输入输出扩展5主机性能指标 返回本章首页 从CPU模块的功能来看 SIMATICS7 200系列小型可编程序控制器发展至今 大致经历了两代 第一代产品其CPU模块为CPU21X 主机都可进行扩展 它具有四种不同结构配置的CPU单元 CPU212 CPU214 CPU215和CPU216 对第一代PLC产品不再作具体介绍 第二代产品其CPU模块为CPU22X 是在21世纪初投放市场的 速度快 具有较强的通信能力 它具有四种不同结构配置的CPU单元 CPU221 CPU222 CPU224 CPU224XP和CPU226 除CPU221之外 其他都可加扩展模块 S7 200家族由五个不同的CPU型号组成 不同型号主要通过以下特性来区分 集成的输入和输出点数量 程序和数据存储量 可扩展性 S7 200家族5种CPU CPU224XP拥有附加的集成模拟输入 输出 此外CPU224XP以及CPU226还附带第二个通讯连接点 可扩展性 唯一不可扩展模块 可扩展2个模块 可连接7个扩展模块 CPU222最多可以连接两个模块CPU224 224XP和226可以连接七个模块 CPU221是不可扩展的 为了适应空间的要求 S7 200可以组装成两排 EM221数字输入模块 EM222数字量输出模块 EM223数字输入输出模块 模拟扩展模块 5种通讯模块 自学 定位模块EM253 EM253每秒可发出12至200000个脉冲 它可以支持直线加速和直线减速 模块还支持许多有用 必要的附加功能 如参照点运行的不同可能性 系统基本构成 SIMATICS7 200系统由硬件和工业软件两大部分构成 系统基本构成1 硬件 1 基本单元 2 扩展单元 3 特殊功能模块 4 相关设备2 工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序 文档及其规则的总和 它主要由标准工具 工程工具 运行软件和人机接口等几大类构成 2CPU主机结构 S7 200主机外形 CPU224xP简介 PC PPI通信电缆 重要概念 1 晶体管输出和继电器输出 晶体管输出 继电器输出 直流输出 频率可高达100K 过电流能力小0 75A 直流 交流输出 频率低 最大1K 过电流能力大2A 2种供电电压 S7 200家族5中CPU都有2中类型 即DC DC DC和AC DC Relay2种类型供电电压分别为直流20 4至28 8V和交流85至264V直流供电CPU集成数字量输出为晶体管类型交流供电CPU集成数字量输出为继电器输出集成数字量输入都为24V电压 CPU224XP配置 14数字量输入 10数字量输出 2个模拟量输入1个模拟量输出 CPU224XPDC DC DC接线图 Q0 3输出控制继电器 按键输入I0 0 S7 200地址分配 数字量输入地址都是以8位为1组 若一个模块i o不是8的整数 余下的不会分配给下一模块 I0 0 I0 1 I1 0 模拟量以16位存储 所以要从偶数号字节开始 如AIW0 AIW2 AIW4 AQW0 AQW2 AQW4 4 I O点数扩展和编址 例如 某一控制系统选用CPU224 系统所需的输入输出点数各为 数字量输入24点 数字量输出20点 模拟量输入6点和模拟量输出2点 本系统可有多种不同模块的选取组合 并且各模块在I O链中的位置排列方式也可能有多种 图2 2所示为其中的一种模块连接形式 表所列为其对应的各模块的编址情况 PLC程序实例 定时器T33 计数10s后使常开触点T33闭合 定时器T34 计数10s后使常闭触点T34断开 SM0 4和SM0 5的使用 利用SM0 4输出周期为1分钟 占空比为50 的方波 SMB28和SMB29的应用 SMB28 SMB29 利用SMB控制Q0 3输出梯形图程序 利用SMB控制Q0 3输出梯形图程序 运行效果 S7 200仿真软件介绍 西门子S7 200PLC应用简介 2 2008 04 19 1 S7 200PLC操作数基本概念 S7 200CPU将信息存储在不同的存储单元 每个单元都有惟一的地址 S7 200CPU使用数据地址访问所有的数据 称为寻址 1 数据类型及范围 2 常数 在编程中经常会使用常数 常数数据长度可为字节 字和双字 在机器内部的数据都以二进制存储 但常数的书写可以用二进制 十进制 十六进制 ASCII码或浮点数 实数 等多种形式 几种常数形式分别如表所示 S7 200将编程元件统一归为存储器单元 存储单元按字节进行编址 无论所寻址的是何种数据类型 通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址 每个单元都有惟一的地址 地址用名称和编号两部分组成 元件名称 区域地址符号 如表所示 3 数据存储器类型 输入 输出映象寄存器 I Q 变量存储器 V 内部标志位存储器 M 局部存储器 L 特殊标志位存储器 SM 累加器 AC 高速计数器 HC 模拟量输入映象寄存器 AI 模拟量输出映象寄存器 AQ 定时器存储器 T 计数器存储器 C 各数据存储区寻址 1 输入过程映像寄存器 I 位地址I 字节地址 位地址 例I0 1字节 字 双字地址I 长度 起始字节地址 例IB4 2 输出过程映像寄存器 Q 位地址Q 字节地址 位地址 例Q1 1字节 字 双字地址Q 长度 起始字节地址 例QB5 3 变量存储区 V 存放程序执行过程中的中间结果存放其他相关的数据全局有效 全局是指同一个存储器可以被任何程序存取 主程序 子程序或中断程序 位地址V 字节地址 位地址 例V10 2字节 字 双字地址V 长度 起始字节地址 例VW100 4 内部标志位存储区 M 内部标志位存储器 M 也称内部线圈存放中间操作状态 位地址M 字节地址 位地址 例M20 7字节 字 双字地址M 长度 起始字节地址 例MD20 作暂时存储器存放局部变量为子程序传递参数作为间接寻址的指针不能作为间接寻址的存储器区局部存储器是局部有效 5 局部变量存储区 L 局部有效是指某一局部存储器和特定的程序相关联 位地址L 字节地址 位地址 例L33 0字节 字 双字L 长度 起始字节地址 例LB33 6 特殊存储器 SM 特殊内部线圈用户程序与系统程序之间的界面提供特殊的控制功能及系统信息用户通知系统特殊要求 只读区只能用其触点 SM0 0PLC在RUN状态时 SM0 0总为1 SM0 1初始脉冲 PLC由STOP RUN时 SM0 1ON一个扫描周期 可读写区用于特殊控制功能 SMB30用于自由通信口设置 SMB34 SMB35用于定时中断间隔时间设置的 位地SM 字节地址 位地址 例SM86 7字节 字 双字地址SM 长度 起始字节地址 例SMB86 常用的特殊继电器的功能参见附录表 更多的SM的使用参见后续章节 7 累加器 AC 用来存储计算的中间值也可用来向子程序传递参数或从子程序返回参数 地址格式 AC 累加器号 例 AC0 用来累计比CPU扫描速率更快的脉冲信号 高速计数器地址格式 HC 高速计数器号 例 HC1 8 高速计数器 HC 定时器存储区 T计数器存储区 C 具体使用参照第三章 11 模拟量输入 AI 模拟量输入模块将外界输入的模拟量信号的模拟值转换成1个字长16 bit 的数字量 转换后存放在模拟量输入存储器 AI 中 供CPU运算处理 AQW 起始字节地址 例 AQW10 12 模拟量输出 AQ 存放CPU运算的相关结果 供D A转换器将1个字长的数字值转换为模拟量 以驱动外部模拟量控制的设备 AIW 起始字节地址 例 AIW8 注意 AI AQ的地址必须用偶数字节地址表示 2 基本指令 1 装载 非装载 操作数 I Q M SM T C V S L 使能位 说明 装载是当bit 1是通过非装载是将bit取反 2 线圈驱动 置位 输出 立即输出 执行 立即输出 指令时 实际输出点 位 被立即设为等于使能位 I 表示立即参考 执行指令时 新值被写入实际输出和对应的过程映像寄存器位置 这与非立即参考不同 非立即参考仅将新值写入过程映像寄存器 例1 运行状况 I0 0接通 I0 0接通I0 1接通 3 置位 复位 复位 置位 置位后输出保持 而不管输入为何种状态 设置 S 和复原 R 指令设置 打开 或复原指定的点数 N 从指定的地址 位 开始 您可以设置和复原1至255个点 4 接通延时和断开延时定时器 运行结果 接通延时 断开延时 定时器特性列表 子程序编写 1 CPU221 CPU222 CPU224 0至63CPU224XP CPU226 0至1272 子程序有带参数的和不带参数两类例 利用SMB28作为输入当smb28 10 50 200时报警 主程序 SBR 0 子程序示例 中断 34个中断源分为通信中断 I O中断 时基中断3类不同CPU中断数目不同与中断有关的指令 中断连接 中断分离 中断允许 禁止 中断连接 ATCH 指令将中断事件 EVNT 与中断例行程序号码 INT 相联系 并启用中断事件 中断分离 DTCH 指令取消中断事件 EVNT 与所有中断例行程序之间的关联 并禁用中断事件 中断允许 ENI 指令全局性启用所有附加中断事件进程 中断禁止 DISI 指令全局性禁止所有中断事件进程 定时中断0 定时中断1 1 SMB34决定定时中断0的间隔 单位为ms可以设置为5到255ms2 SMB35决定定时中断1的间隔 单位为ms可以设置为5到255ms 中断实例 INT0 主程序 数控机床的PLC改造实例 1 继电器控制机床电气原理图 改造要求 1 设计PLC系统代替现有机床控制