西门子应用模块ppt课件

课程：PLC技术课程模块课题：西门子PLC结构及指令湖南铁道职业技术学院2009年4月,目录,课题一、PLC入门模块课题二、PLC基本指令应用模块课题三、PLC步进指令应用模块课题四、PLC功能指令应用模块课题五、PLC脉冲输出及高速处理指令应用模块课题六、PLC综合程序设计模块,2、I/O分配：3、梯形图：,4、编程：一定要有连锁，否则按SB1、SB2KM1、KM2会同时亮。（电源短路）,西门子PLC控制,三、PLC分类：,（1）按PLCI/O点数分：超小型：8192点（2）按PLC结构分：整体式：单元式（箱体式）各模块配置在一起装入机体，简单，紧凑，V小，价廉模快式：各部分以模快分开，如：CPU模快，I/O模块，用搭积木方式组装在一起，灵活，扩展方便，便于维修，大、中型PLC。叠装式：(3)按PLC功能：低档机：逻辑运算，计数中档计：逻辑运算，计数，算术运算，数据比较高档机：智能，过程控制,（2）PLC结构逻辑部分：以CPU为核心的电子系统，实际上就是一种工业控制用的专用计算机。,2、各部分的作用,1）输入单元I作用：是连接可编程控制器与其它外设之间的桥梁。对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号安全、可靠地传送给CPU。生产设备的控制信号通过输入模块传送给CPU。常用的输入信号：按钮、位置开关、开关或电位器、传感器、变送器原理按SB发光二极管导通（LED灯亮）在发光激励下，光电二极管导通驱动内部电路通断采用了滤波和光电隔离RC滤波一个输入单元一个输入继电器一个输入点,交流输入电路,2）输出单元O,（1）作用：输出单元是连接可编程控制器与控制设备的桥梁。将CPU运算的结果进行隔离和功率放大后通过输出模块输出。驱动外部执行元件工作。（2）三种输出方式：继电器输出：a)线圈与触头已完全分离，故不再需要隔离措施，用于开关速度要求不高且又需要大电流输出2A负载能力，响应10ms晶体管输出：b)使用光电偶合器驱动开关晶体管要求快速开断或动作频繁，响应0.2ms。晶闸管输出：c)1ms：I/O点数:PLC的一个输入/输出组件都对应PC面板上的一个输入/输出接线柱一个输入/输出点。一般I/O：2/2、3/2，4/3,模拟量输入接口：作用：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合可编程控制器内部处理的由二进制数字表示的信号。标准模拟信号：电压：110V电流：420mA模拟量输出：将PLC处理的数字量转换为模拟量输出智能输入接口：带CPU:PID工作单元；高速计数单元；温度控制单元,3）中央处理器CPU（微处理器）PLC核心元件，PLC控制运算中心（相当于人脑）PLC常用CPU有：8080、8086、80286、80386、单片机8031、8096等等。8位、16位、32位4)存储器:安放程序,记忆功能系统存储器：主要用来安放系统管理和监控程序，解释程序，是由厂家提供并固化在ROM/EPROM中，不能由用户直接存取。用户存储器：用来存放由编程器或磁带输入的用户程序5)编程器：PLC外部设备用它来输入、检查、修改、调试用户程序，也用来监视PLC工作情况。PLC工作时间不用：一台编程器多台PLC简易型：价廉，小型PLC智能型：价高6）电源部分：PLC内部有一个设计优良的独立电源。电源部分将交流220V转换供PLC内部CPU存储器等电子电路工作所需直流电源5V、24V。开关式稳压电源供电，用锂电池作停电后的后备电源，有些型号的PLC如F1、F2、FX还可向外部传感器提供24V直流电源。,1-3西门子S7-系统特性及硬件构成一、概述1、型号：S7-200226CPU型号（I）16/24（O）例：S7-200S7-300S7-400S5系列:老系列2、系统构成：S7-200系列PLC可提供不同基本单元和6种型号扩展单元构成：基本单元、扩展单元、编程器、存贮器卡、写入器、文本显示器等1）基本单元：S7-200CPU21X输入/输出可带扩展可带模拟量S7-200CPU2128/621S7-200CPU21414/1074S7-200CPU21514/1074S7-200CPU21624/1674S7-200CPU22624/1674S7-200CPU22X,2）扩展单元：主要有6种扩展单元，不能单独使用，作为基本单元输入/输出点数的扩充它内部不具有CPU、ROM、RAM等，它只能与基本单元一起使用。S7-200系列PLC扩展单元型号及I/O点数例：EM235：AI4/AQ1、X12Bit,3）编程器：简易型：智能型：计算机与PLC主机通过PC/PP1电缆相连使用S7-200系列PLC专用软件STEP7-MICRO/WIN4）程序存储卡：一般小型PLC备有外接EEPROM卡盒接口程序存储卡EEPROM有6ES7291-8GC00OXAO、程序有8K程序步和16K程序步。5）文本显示器3、结构特点：S7-200：整体式：V小、成本低、方便、集中了CPU、输入、输出板、电源板等。S7-300：无槽位限制的模块化结构导轨：RACK安装各模块的机架，特制不锈钢板电源模块PS：,中央处理单元CPU模块：CPU312CPU313接口模块：IM信号模块：Sm：数字量输入Sm321、数字量输出Sm322模拟量输入Sm331、模拟量输出Sm332功能模块：快进（慢进）驱动定位模块FM351伺服电机位控模块FM354编程装置：可以是西门子专用编程器。如PG705、PG720、PG740也可以是微机。配以STEP7软件包，通过MPI卡或MPI编程电缆连接而成。S7-200CPU226：24/16共40个数字量输入/输出，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路（256点）数字量I/O或3路（32点输入和32点输出）模拟量I/O，13K字节程序空间，继电器输出CPU226AC/DC/继电器端子连接图（6ES7216-2BD21-OXBO）,模拟量控制模块：Em235AI4/AQ1X12Bit24VDC功能：2W4输入1输出输入范围：电压010V；05V；01V；0500mV；10V；5V电流020mA分辨率12位A/D转换器输出：信号范围：电压输出10V电流输出020mA数据字格式：电压-32000V+32000V4路输入：,第三节可编程控制器的软件,一、软件分类：系统软件和应用软件二、应用软件常用的编程语言梯形图、指令表、功能图以及高级语言1.PLC梯形图中是一种以图形符号及图形符号在图中相互关系表示控制关系的编程语言。由继电器控制电路演变过来。,2.指令语句表编程语言与汇编语言类似用一系列操作指令组成的语句表将控制流程描绘出来。序号操作码操作数0LDI0.01OQ0.02ANI0.13=Q0.04ENDPLC不同型号，操作码及操作数都不同,3.顺序功能图：4.功能块图：,第四节PLC工作原理,PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地描述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但个人计算机与PLC的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式如常用的键盘扫描或I/O扫描方式，当键盘有健按下或I/O口有信号输入时则中断转入相应的子程序。而PLC在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描的工作方式。系统工作任务理及应用程序执行都是循环扫描的工作方式。PLC对用户程序的执行过程是：通过CPU的周期性的循环扫描的作方式。,一、分时处理及扫描工作方式1、输入处理：扫描全部输入端，读取其壮态并写入输入状态影象寄存器内。如：各开关点通、断状态，A/D转换值2、程序执行：进行扫描用户程序，它按梯形图左右，上下逐步扫描，并据I/0状态及有关数据逻辑运算结果写入输出寄存器状态表。每扫描1次，所有用户程序都被执行1次,3、输出处理：在所有指令执行完毕后，把输出状态表中所有输出继电器的状态（通1，断0）转寄输出琐存器中，一定方式驱动外部负载（PLC实际输出）.完成一个循环，CPU又返回去进行下一个循环的扫描。扫描周期：:PLC在执行一次从输入处理到输出处理的扫描操作所需的时间。一般20ms左右。特点：集中采样，集中输出工作方式。串行工作方式。优：从根本上提高了系统的抗干扰能力，系统可靠性增强缺：一定程度降低了系统响应速度，既存在I/O滞后现象,二、扫描周期及PLC的两种工作状态RUN:运行执行应用程序STOP:用于程序的编制与修改,三、输入/输出滞后时间输入-外部输出:输入滤波:10ms程序扫描:20ms左右输出滞后:10ms(继电器),二、S7-200的工作方式1、STOP:S7-200有3种工作方式：RUN(运行)、STOP(停止)及TERM(Terminal终端)工作方式，可通过安装在PLC上的方式选择开关进行切换。STOP方式：在STOP方式下，不能运行用户程序，可以向CPU装载用户程序或进行CPU的设置。TERM方式：在TERM方式下，允许使用工业编程软件STEP7-MicroWIN32来控制CPU的工作方式。RUN方式：在RUN方式下，CPU执行用户程序。当电源掉电又恢复后，如果方式选择开关在TERM或STOP状态下，CPU自动进入STOP方式。如果方式选择开关在RUN状态下，则CPU自动进入RUN方式。,第五节可编程控制器的主要性能指标1.输入/输出点数：统计出I/O总点数，再加1520余量，以便调整和扩充2.应用程序存储容量PLC容量通常以字或步为单位。1K字或8K步等.一般：16位二进制数为一个字（一般微机以8位二进制数为一个字）的，每1024个字为1K字。中小型PLC的容量一般在8K以下，大型PLC的容量有的达256K字以上。用户程序所需容量可以预选估算：开关量：I/O信总数8；模拟量：每一路模拟量大约需100的存储容量。3.扫描速度：执行1000条指令所需时间：ms/千步逻辑：2.2ms/k数字：60ms/k,第三章S7-200系列PLC内部元器件,1、PLC的编程器件概述可编程控制器的编程元件从物理实质上来说是电子电路及存储器。具有不同使用目的的元件电路有所不同。考虑工程技术人员的习惯，用继电器电路中类似名称命名。称为输入继电器、输出继电器、辅助(中间)继电器、定时器、计时器等。为了明确它们的物理属性，称它们为“软继电器”。从编程的角度出发，我们可以不管这些器件的物理实现，只注重它们的功能，像在继电器电路中一样使用它们。PLC中的各种编程元件（软继电器）的功能是相互独立的，他们均用字母来表示。I输入；Q输出编号：采用“字节”位编址方式：S7-200CPU216为例2、西门子S7-200系列PLC编程器件：,1)输入继电器I作用：专门用来接受外部敏感元件或开关发来的信号，PLC输入端相连。等效电路：按下SBI0线圈通I0常开闭合，常闭断开注意：只能由外部信号所驱动，而不能由程序驱动，其触点也不能接输出驱动外部负载。编程时，其线圈不能在梯形图中出现。,编号：S7-200CPU216:（64点）I0.0I0.7I7.0I7.7226CPU:I0.0-I15.7三菱：FX2:X0X177八进制）128点F140MR：X400X513（24点）,2、输出继电器Q1)作用：将PLC的输出信号送给输出模快，再驱动外部负载，它有一对常开触点（硬触点）与PC的输出端子相连，有一定的负载能力。2)注意：只能由程序驱动，而不能由外部信号直接驱动。3)编号CPU216:Q0.0Q0.7Q7.0Q7.7226：0.015.7,3、辅助继电器M相当于中间继电器（中间状态的暂存作用，也称内部标志位）CPU226：M0.0M31.7“字节、位编址方式”注意：只能由程序驱动，不能直接驱动负载4、变量寄存器V用于存储运算的中间结果，用于模拟量控制，数据运算，设置参数等V可以bit为单位使用，也可以按字节、字、双字为单位使用，其数目取决于CPU的型号。编号：CPU226为：V0.0V5119.7,5、特殊辅助继电器SM（特殊标志位）SM：是用户程序与系统程序之间的界面，为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也可通过SM通知系统。CPU216：SM0.0SM179.7特殊标志位分为只读区（用户只能利用其触点）和可读/可写区（用于特殊控制功能）两大部分CPU212CPU214SM只读区SM0.0SM0.7SM0.0SM0.7SM29.0SM29.7SM29.0SM29.7SM可读/可写区SM30.0SM30.7SM30.3SM30.7SM45.0SM45.7SM85.0SM85.7,在只读区的特殊标志位，用户只能利用其触点。如：SM0.0：运行监控，当PLC运行，SM0.0接通SM0.1：初始化脉冲：PLC运行开始发一单脉冲SM0.2：当RAM中保存的数据丢失时，SM0.2ON一个扫描周期SM0.3：PLC上电进入RON状态时，SM0.3ON一个扫描周期SM0.4分脉冲：占空比为50%，周期1min的脉冲串SM0.5秒脉冲：占空比为50%，周期1s的脉冲串,6、定时器：相当与时间继电器，用于延时控制，是对内部时钟累计时间有16bit的当前值寄存器以及一个状态位bit（T-bit）型号CPU226定时器T0T255保持型延时通：1msT0、T6410msT1T4、T65T6