《S7200快速教程》PPT课件

S7-200PLC简介编程软件的使用及基本指令主讲人张练武垣曲冶炼厂电气工程师,共同学习,在座的各位都是各单位年轻人中的电气高手，相当一部分是正规院校的毕业生，有的对S7-200PLC已经相当熟悉，也有的因工作中没接触过的原因可能还没有见到过PLC，会的咱们当做是进行一次复习，我讲的不对的地方，欢迎批评指正。没接触过的，当做是一次入门的机会，这三天的学习不可能解决全部问题，只是起到抛砖引玉的作用，还需要自己下去慢慢自学。,主讲内容,1.简单了解西门子PLC；2.认识S7-200PLC硬件；3.掌握S7-200PLC编程基础知识；4.会使用S7-200PLC编程软件；5.熟悉基本指令（位逻辑指令、定时器、计数器指令、顺控指令）；6.懂的设计程序的步骤，会使用顺控图进行编程。,一.西门子PLC简介,1.西门子及西门子公司,西门子原本是一个科学家的名字，他是德国工程学家、企业家、电动机、发电机、有轨电车和指南针式电报机的发明人，改进过海底电缆，提出平炉炼钢法，革新了炼钢工艺，西门子公司的创始人。为了表彰他在科学领域的杰出贡献，西门子也被用来命名电导、电纳和导纳的单位。现在的西门子公司是世界上最大的电气工程和电子公司之一。业务主要有信息和通讯、自动化控制、电力、交通、医疗系统和照明。是全球工业自动化领域的领先厂商。,2.S系例PLC发展历史,德国西门子（SIEMENS）公司是全球可编程控制器的著名厂商，其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的SIMATICS3系列的控制系统。在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATICS7、M7和C7等几大系列。M7是西门子对欧洲的产品，在亚洲地区不销售，可以用C语言进行程序开发。C7是控制器与人机界面的综合体。,我对西门子PLC的几点体会,德国人具有严谨、认真、把产品做到做好的敬业精神。产品充分替用户考虑，他们的产品具有以下优势。需要记忆的东西很少，例如I/O接点的地址分配，别的PLCI/O接点编程时需要记忆或查看，他们产品I/O接点根据数据存储格式进行分配，只要掌握规律，不需要记忆。他们的编程软件界面更美观，使用简单方便。网站资料齐全，有视频讲座供学习。在速度、现场总线、网络方面具有优势。,3.S7系例类型,S7-200微型机整体式编程软件Step7-Micro/WINS7-1200微型机整体式S7-200的后续版本2009年6月问世编程软件Step7BasicS7-300中小型模块式编程软件step7S7-400大中型模块式编程软件step7,S7-200,S7-1200,S7-300,S7-400,4.PCS7,电气人员应掌握的新技术,电气技术的发展日新月异，设备对电气控制的要求越来越高，电气操作用人机界面代替按钮、指示灯、显示仪表，电气控制用PLC等代替继电器，电气人员除了掌握基本电工理论、电工基本知识以外，还应掌握PLC、变频器、DCS、计算机网络及通讯、局域网、现场总线、人机界面、仪表等知识。各厂家产品的不统一进一步增加了我们的学习任务量。,二、S7-200PLC硬件,1.S7-200发展经历,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和CPU226，除CPU221之外，其他都可加扩展模块。,2.系统基本构成,SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成。,S7-200PLC系统组成,3.基本单元,对于每个型号，西门子提供DC(24V)和AC(120-220V)两种电源供电的CPU类型。DC/DC/DC直流供电，直流输入，晶体管输出。AC/DC/Relay交流供电，直流输入，继电器输出。,基本单元外形,4.扩展模块,PhoneNetwork,+Email+HTML+FTP,S7-200Networkingpossibilities:Overview,S7-22x,CP243-2,EM277,CP243-1,EM241,CP243-1IT,EthernetNetwork,PROFIBUSNetwork,ASInterfaceFieldBus,PPI/MPINetwork,ASCIIProtocol(FreePort),Overview,Approvals,HardwareCPU,HardwareEM,CommunicationEMs,HMI,MicroWinV4.0,Applications,Positioning,与扩展模块的连接,5.电源计算,所有的S7-200CPU都有内部电源，为CPU自身、扩展模块和其他用电设备提供5V、24V直流电源。扩展模块通过与CPU连接的总线电缆取得5V直流电源。CPU还向外提供一个24VDC电源，从直流输出点（L+，M）引出。此电源可为CPU和扩展模块上的I/O点供电，此电源还可以从S7-200CPU的通讯口输出，提供给PC/PPI编程电缆，或TD200文本显示操作界面等设备。不同规格的CPU提供5V和24VDC电源的容量不同，每个实际应用项目都要就5V和24V电源容量分别进行计算。若5V电源容量不够，必须减少扩展模块的数量或改变配置；若24V电源容量不够，需要增加外接24VDC电源。S7-200CPU上提供的电源不能和外接电源并联，但他们必须共地。,6.接线,7.工作过程,S7-200周而复始地进行扫描循环。循环执行一次称为一个扫描周期。在一个扫描周期中，S7-200将执行部分或全部下列操作：读输入：S7-200将物理输入点上的状态复制到输入过程映象寄存器中。执行逻辑控制程序：S7-200执行程序指令并将数据存储在各种存储区中。处理通讯请求：S7-200执行通讯任务。执行CPU自诊断：S7-200检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。写输出：在输出过程映象寄存器中存储的数据被复制到物理输出点。,用户程序的执行取决于S7-200是处于停止模式还是运行模式。当S7-200处于运行模式时，CPU执行程序；当S7-200处于停止模式时，CPU不执行程序。,CPU的扫描周期,输入和输出的控制,8.存储器,1.随机存取存储器（RAM）：工作速度高、价格便宜、改写方便，断电后信息会丢失。主机CPU提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和数据在断电后保持几天之久。CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延长数据所存的时间。2.只读存储器（ROM）：只能读出，不能写入，是非易失性的，用来存放PLC的系统程序。3.可以电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）：S7-200主机CPU模块内部配备有EEPROM存储器，用来存储用户程序和需要长期保存的重要数据。可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。,三、编程基础知识,1.存储器的数据类型,CPU模块主要由微处理器和存储器组成，微处理器不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出；存储器主要用来存储程序和数据。存储器就象存储数据的仓库，里面分类保管着各种数据。计算机只能识别0和1，即高电平和低电平，对于需要表示的其它数，例如正整数、负整数、实数（浮点数）等就要用多位二进制来表示。二进制及多位二进制表示用的单位。位、字节、字、双字等。,2.寻址方式,3.数据存取区的分类,4.S7-200PLC的地址分配,4.编程语言,1）.语句表2）.梯形图3）.功能块图4）.其他编程语言,4.1语句表,语句表（STL）语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员。用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言，STEP7Micro/Win32的语句表如图3.9所示。,图3.9语句表举例,4.2梯形图,图3.10梯形图举例,4.3功能块图,功能块图（FBD）的图形结构与数字电子电路的结构极为相似，如下图3.11所示。,4.4其他编程语言,SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中型PLC提供了许多高级编程工具，以下简要其中的几种：（1）S7-SLC和M7-ProC/C+（2）S7-GRAPH（3）S7-HiGraph（4）CFC,5.程序结构,1.用户程序（1）主程序（2）子程序（3）中断处理程序2.数据块3.参数块,如果编程使用的是手编器，主程序应安排到程序的最前面。其他部分的位置安排没有严格的顺序，但习惯上把子程序安排在中断程序的前面。,程序结构,返回本节,子程序,子程序常用于需要多次反复执行相同任务的地方，只需要写一次子程序，可以多次调用它，而无需重写该程序。未调用子程序时，不会执行子程序中的指令，因此使用子程序可以减少扫描时间。在编写复杂的PLC程序时，最好把全部控制功能划分为符合工艺控制规律的子功能块，每个子功能块由一个或多个子程序组成。子程序使程序结构简单清晰，易于调试、查错和维护。子程序可以带参数调用，参数在子程序的局部变量表中定义。,将1个项目按功能分为主程序和几个子程序,带参数调用,四、编程软件,学习的内容,1.安装2.设置中文环境3.界面4.建立通讯5.输入梯形图方法复制粘贴剪切插入6.符号表绝对地址和符号地址7.状态表8.编译下载上载,1.安装,双击编程软件中的安装程序Setup.exe,开始安装编程软件，使用默认的安装语言（英语），在安装过程中，将会出现“SetPC/PGInterface”(设置计算机/编程器接口）对话框，单击“OK”。,2.变为中文环境,安装的软件为英文环境，可以变为中文环境。执行菜单命令“Tools”“Options”。点击出现的对话框左边的“General”图标，在“General”选项卡中，选择语言为“Chinese”。关闭软件后，再打开软件。,3.界面,4.建立通讯,S7-200有多种通讯方式，常用选择PC/PPI电缆和USB/PPI电缆。PC/PPI电缆和电脑连接端为RS-232接口，和PLC连接端为RS-485接口。笔记本电脑一般无RS-232接口，采用USB/PPI电缆。选用USB/PPI电缆先安装驱动。和电脑通讯显示的端口并不一定是USB，可能是COM4、COM3、COM2或USB等，所以要先查看端口，我采用两种方法：1）先查电脑端口有哪些，我的电脑右击属性硬件设备管理器端口。不要关闭该对话框，插上通讯电缆USB端，看是否增加端口，若增加了端口选用该端口号，若没有增加端口，选用USB接口。2）电缆连接前打开浏览条通讯对话框，设置PC/PG接口，选PC/PPIcable(PPI)，属性本地连接，查看有哪些端口，关闭所有对话框，插上电缆USB端再打开刚才的对话框，看有无增加端口，选用增加的端口。,打开浏览条通讯对话框，设置PC/PG接口，选择PC/PPIcable(PPI)，属性本地连接，设置端口，单击确定，本地地址默认为0，远程地址（PLC地址）默认为2，远程地址可以在系统块通讯端口中查看和更改。并不是每次连接都要设置端口，第1次设置端口下载后，再次通讯可以自动通讯。若为PC/PPI电缆，选择端口比较容易，一般电脑有1个或2个RS-232接口，标为COM1、COM2。需通过PPI电缆上的DIP开关设置PPI电缆参数。前三位为波特率，010为9.6Kbps。一般设置2、5为ON，其它为OFF。,5.输入梯形图方法,1.选择输入位置；2.输入指令，有4种方法：1）指令树拖拽；2）指令树双击；3）工具栏点击选择；4）按功能键F4选择；3.输入过程自动或通过工具栏箭头连线；4.输入地址；5.对于输入好的指令和网络，可以使用复制、剪切、粘贴输入指令和网络。,6.绝对地址与符号地址,绝对地址：绝对地址包含地址标识符和内存位置。如I0.0、Q0.1等。符号地址：符号地址就是给绝对地址起一个容易阅读的名字，方便程序的调试、阅读和故障判断。可以在符号表中定义符号地址或右击定义符号。在符号表中定义了符号地址可以输入符号地址、绝对地址或通过右击查找输入。执行菜单命令“查看”“符号寻址”，可以在程序中切换符号地址或绝对地址的显示。显示符号地址时，可以只显示符号地址或符号地址和绝对地址一起显示。通过“工具”“选项”“程序编辑器”中进行选择。,7.状态表,在程序编辑器中能同时监视的变量非常有限，使用状态表可以在一个画面中同时监视、修改和强制用户感兴趣的全部变量。强制：在状态表的地址列选中一个操作数，在“新数值”列写入希望的数据，然后点击工具栏上的“强制”按钮，或右击“强制”。单击工具栏按钮，可以在状态表的表格视图和趋势视图之间切换。,8.编译、下载、上载,输入完程序，单击编译或全部编译，可以检查程序输入中的错误。下载：电脑PLC。上载：PLC电脑,五、基本指令,位逻辑指令,定时器,定时器号与分辨率,接通定时延时器,输入电路IN接通时开始定时，定时器值从0逐渐增大，当达到预置时间，定时器位变为ON，对应的常开触点闭合，常闭触点断开。达到设定值后，当前值仍继续增加，直到最大值32767。输入电路断开时，当前值被清零，定时器位变为0状态。所有定时器、计数器均可通过复位指令复位。在第一个扫描周期，非保持型定时器TON和TOF被自动复位，当前值和定时器位均被自动复位。,断开延时定时器,用来在IN输入电路断开后延时一段时间，再使定时器位变为0状态，它用输入从1状态到0状态的负跳变启动定时。接在定时器IN输入端的输入电路接通时，定时器位变为1状态，当前值被清零。IN输入电路断开后，开始定时，当前值从0开始增大，当前值等于设定值时，输出位变为0状态，当前值保持不变，直到输入电路接通。,保持型接通延时定时器,输入电路IN接通时开始定时，定时器值从0逐渐增大，输入断开时，当前值保持不变，下次输入电路IN接通时在上次值的基础上继续进行延时，累计值达到预置值时，定时器位导通，直到最大值32767。保持型接通延时定时器必须通过复位指令进行复位。,计数器,加计数器CTU,当接在输入端的复位电路断开，接在输入端的加计数器脉冲输入电路由断开变为接通，计数器的当前值加，直到计数最大值32767。当前值大于设定值（PV）时，计数器位变为ON。当复位输入（R）为ON或对计数器执行复位指令时，计数器被复位，计数器位变为0状态，当前值被清零。计数器的编号范围为C0C255。,减记数器CTD,在减记数脉冲输入信号的上升沿（从0状态到1），从设定值开始，计数器的当前值减1，减至0时，停止计数，计数器位被置1。装载输入LD为1状态时，计数器位被复位为0，并把设定值装入当前寄存器。,加减计数器CTUD,在加计数脉冲输入CU的上升沿，计数器的当前值加1，在减计数脉冲输入CD上升沿，计数器的当前值减1，当前值大于设定值PV时，计数器被置1。若复位输入为状态，或对计数器执行复位指令时，计数器被复位。,顺控指令,六、项目设计步骤,设计项目过程,1.审题了解动作程序，有多少输入输出点；2.分配I/O接点，画出一次原理图，PLC接线图；3.画出顺控图和梯形图；4.输入梯形图，检查；5.编译、下载、运行、调试。,程序设计的方法,1.经验设计法2.顺序控制设计法,1.经验设计法,经验设计法：用设计继电器电路图的方法设计比较简单的数字量控制系统的梯形图。即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制的具体要求，不断地修改和完善梯形图，最后得到一个比较满意的结果。用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，用经验法设计困难。,例一：Y/例程,I/O地址分配,1.动作顺序：KM3闭合KM1闭合并开始延时延时时间到后KM3断开KM2闭合。2.安全连锁：KM3与KM2不能同时闭合。,2.顺序控制设计法,顺序控制：就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各执行机构自动有秩序地进行操作。顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段。这些阶段称为“步”，并用编程元件（如位存储器M或顺序控制继电器S）来代表各步。在任何一步之内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的关系。,初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。初始步用双线框表示，每一个顺序功能图至少有一个初始步。活动步：当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。,顺序功能图中转换实现的基本规则,转换实现的条件：1）该转换所有的前级步都是活动步；2）相应的转换条件得到满足。转换实现应完成的操作：1）使后续步变为活动步；2）使前级步变为不活动步。绘制顺序功能图时的注意事项：1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开；2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开；3）必须有初始步；4）必须是连续循环的，不能有到此为止的死胡同。,选择序列的编程方法,1.选择序列的分支的编程方法：如