s7-200PLC部分(控制与组态)资料.ppt

S7-200PLC基础与编程,常hanghui_70,任务一西门子S7-200PLC的认识与使用,1.1PLC概述,小型异步电动机直接启停控制,功能简单接线复杂可靠性差,1.PLC是什么工业控制器,PLC是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。,小型异步电动机直接启停控制,传送带生产线控制,灌装及包装机械,木材加工,电梯控制,空调控制,纺织机械,印刷机械,2.PLC基本组成,3.PLC分类,整体式结构一般的小型及超小型PLC多为整体式结构，这种可编程序控制器是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及与编程器或EPROM写入器相连的接口、输入/输出端子、电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。西门子公司的S7-200系列PLC为整体式结构。模块式结构模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。常见产品有OMRON公司的C200H、C1000H、C2000H，西门子公司的S5-115U、S7-300、S7-400系列等。,1.2S7-200PLC的认识,S7-200,微型PLCS7-200,1.S7-200CPU外形结构,工作模式开关和状态指示灯：S7-200CPU用三挡开关选择RUN，TERM和STOP三个工作状态。其状态由状态LED显示，有SF、STOP、RUN，其中SF状态LED亮表示为系统故障指示。模拟电位器：S7-200CPU有两个模拟电位器0和1，用小型旋具调节模拟电位器，可将0255之间的数值分别存入特殊存储器字节SMB28和SMB29中。可以作为如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。扩展接口：通过扁平电缆线，连接数字量I/O扩展模块、模拟量I/O扩展模块、热电偶模块、通信模块等。通信接口：支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。PORT0、PORT1用于PLC与个人计算机或手持编程器进行通信连接。输入、输出接口：输入端子用于连接外部控制信号，在底部端子盖下是输入接线端子和为传感器提供的24V直流电源。输出接线端子用于连接被控设备，在顶部端子盖下是输出接线端子和PLC的工作电源。各输入输出点的状态用输入输出状态LED显示，外部接线在可拆卸的插座型接线端子板上。可选卡插槽：可将选购的EEPROM卡或电池卡插入插槽内使用。,S7-200CPU的工作模式停止模式：S7-200不执行程序，此时可以下载程序、数据和CPU系统设置。运行模式：S7-200执行程序。改变S7-200CPU工作模式的方法使用模式开关：把开关拨到RUN或STOP位置，在TERM时为不改变当前操作模式。CPU上的模式开关在RUN或TERM时，可以用STEP7-MICRO/WIN32编程软件工具条上RUN按钮控制CPU的运行，用STOP按钮控制CPU的停止。,2.输入输出接线,3.S7-200CPU规格,西门子S7-200PLC提供多种类型的CPU，目前S7-200PLC的CPU有：CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM。不同类型的CPU具有不同的数字量I/O点数和内存容量等规格参数。,对于每种型号的CPU有直流24V和交流120V220V两种供电方式。,其型号中的DC/DC/DC表示CPU直流供电，直流数字量输入，数字量输出点是晶体管直流电路类型；AC/DC/Relay表示CPU交流供电，直流数字量输入，数字量输出点是继电器触点类型。,8DI16DI8DO(DC,ACorrelay)4DO5A4DO10A,4AI4AI/1AO2AO,2AIor4AIThermocouplesRTDmodules,PROFIBUSDPAS-i-MasterModemEthernet,4DI/4DO8DI/8DO16DI/16DO,TeleserviceCommuni-cationMessaging,Positionmoduleforsteppersolution,数字量I/O模块,模拟量I/O模块,测温模块,通讯扩展模块,Modem模块,定位模块,以太网模块(IT),Ethernetmodule,4.扩展模块为扩展I/O点数和执行特殊的功能，可以连接扩展模块。扩展模块主要有数字量I/O模块（EM221、EM222、EM223）、模拟量I/O模块（EM231、EM232、EM235）、通讯模块（EM277、EM241、CP243-1）、特殊功能（定位）模块（EM253）。,CPU221:数字量10点,CPU222:40入/38出=78数字量模拟量8入或4出或8入/2出,CPU224:94入/74出=168数字量模拟量28入或14出或28入/7出,CPU226(XM):128入/120出=248数字量模拟量28入或14出或28入/7出,最大2个模块,无扩展能力,扩展能力,5.S7-200PLC如何工作,S7-200读取输入状态。存储在S7-200中的程序使用这些输入执行控制逻辑。当程序经过执行，S7-200将程序逻辑结果存储在称作进程映像输出寄存器的输出内存区中。在程序结束时，S7-200将数据从进程映像输出寄存器写入至域输出。重复任务循环。,S7-200反复执行一系列任务。该循环执行任务被称作扫描周期。,扫描周期的执行取决于S7-200是位于STOP（停止）模式还是RUN（运行）模式。在RUN（运行）模式中，程序被执行；在STOP（停止）模式中，程序不被执行。,1.3S7-200系列PLC数据存储及内部元器件功能,1.数据类型,2.数据存取方式,注意,地址重叠,高地址、低字节,2.内存结构程序存储区用于存放用户程序，它由机器自动按顺序存储程序。数据存储区用于存放输入输出状态及各种各样的中间运行结果。,S7-200系列PLC的数据存储区按存储器存储数据的长短可划分为字节存储器、字存储器和双字存储器三类。7个字节存储器输入映像寄存器I输出映像寄存器Q变量存储器V位存储器M特殊存储器SM顺序控制状态寄存器S局部变量存储器L4个字存储器定时器T计数器C模拟量输入寄存器AI模拟量输出寄存器AQ；2个双字存储器累加器AC高速计数器HC。,（1）输入映像寄存器I（输入继电器）输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口，S7-200输入映像寄存器区域有I0.0I15.7，是以字节（8位）为单位进行地址分配的。224CPU为I0.0I1.5，14个。注意PLC的输入继电器只能由外部信号驱动。,（2）输出映像寄存器Q（输出继电器）输出继电器是用来将输出信号传送到负载的接口，S7-200输出映像寄存器区域有Q0.0Q15.7，也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。224CPU为Q0.0Q1.1，10个。,（3）位存储器M用来保存控制继电器的中间操作状态或控制信息，其地址范围为M0.0M31.7。其作用相当于继电器控制中的中间继电器。位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点可用于程序中。,（4）变量存储器V主要用于存储变量。可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行数据处理时，变量存储器会被经常使用。变量存储器可以是位寻址，也可按字节、字、双字为单位寻址，其位存取的编号范围根据CPU的型号有所不同，CPU221/222为V0.0V2047.7共2KB存储容量，CPU224/226为V0.0V5119.7共5KB存储容量。,（5）特殊标志位存储器SM特殊标志位存储器提供CPU的状态和控制功能，用来在CPU和用户程序之间交换信息。特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取。,（6）局部变量存储器L主要用来存放局部变量，局部变量存储器L和变量存储器V十分相似，主要区别在于全局变量是全局有效，即同一个变量可以被任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的子程序相关联，L0.0L63.7。,（7）定时器TS7-200PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器，用于时间累计。每个定时器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定时间由程序设置。定时器有T0T255，其分辨率（时基增量）分为1ms、10ms和100ms三种。,（8）计数器C计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予，计数器有C0C255。有加计数、减计数、加减计数。,（9）高速计数器HC一般计数器的计数频率受扫描周期的影响，不能太高。而高速计数器可用来累计比CPU的扫描速度更快的事件。高速计数器的当前值是一个双字长（32位）的整数，且为只读值。HC0HC5。,（10）累加器AC累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结果。CPU提供了4个32位的累加器，其地址编号为AC0AC3。累加器的可用长度为32位，可采用字节、字、双字的存取方式，按字节、字只能存取累加器的低8位或低16位，双字可以存取累加器全部的32位。,（11）顺序控制继电器顺序控制继电器是使用步进顺序控制指令编程时的重要状态元件，通常与步进指令一起使用以实现顺序功能流程图的编程。S0.0S31.7。,（12）模拟量输入输出映像寄存器（AI/AQ）S7-200的模拟量输入电路是将外部输入的模拟量信号转换成1个字长的数字量存入模拟量输入映像寄存器区域，区域标志符为AI。模拟量输出电路是将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长的数值转换为模拟电流或电压的输出，区域标志符为AQ。由于模拟量为一个字长，且从偶数字节开始，所以必须用偶数字节地址（如AIW0，AQW2）来存取和改变这些值。模拟量输入值为只读数据，模拟量输出值为只写数据，转换的精度是12位。,3.S7-200PLC地址分配,1.4编程软件的使用,1.计算机与PLC通信与设置2.项目的建立与编辑（软件界面、程序结构、常用位逻辑指令及使用、编程规则）3.程序的编译与下载4.程序运行与调试,PLC与计算机之间的连接,要对S7-200CPU进行编程和调试，还需要PLC与编程计算机之间进行通讯连接，其通讯连接方式有如下几种：（1）使用RS-232/PPI电缆，连接PG/PC的串行通讯口（COM口）和CPU通讯口。（2）SmartUSB/PPI电缆，连接PG/PC的USB口和CPU通讯口。要求软件为Step7-Micro/WIN32V3.2SP4以上。（3）PG/PC上安装CP卡，通过MPI电缆连接CPU通讯口（PCI接口卡CP5611配合台式PC使用；PCMCIA卡CP5511配合便携机使用）,梯形图绘制规则,（1）程序应按自上而下，从左至右的顺序编写。（2）梯形图的每一行都是从左边母线开始，然后是各种触点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束，如图所示。（3）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过特殊内部标志位存储器SM0.0（该位始终为1）来连接，如图所示。（4）在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称为双线圈输出。双线圈输出非常容易引起误动作，所以应避免使用。S7-200PLC中不允许双线圈输出。（5）适当安排编程顺序，以减少程序的步数。串联多的支路应尽量放在上部，并联多的支路应靠近左母线。（6）对复杂的电路，可重复使用一些触点画出其等效电路，然后再进行编程。,控制举例,1.按钮与转换按钮的区别。2.开始复位灯的启停控制。3.单按钮控制开始灯点亮、熄灭（1）。单按钮控制开始灯点亮、熄灭（2）。4.按下开始按钮，开始灯闪烁。按下停止按钮开始灯熄灭。,任务二西门子S7-200PLC定时、计数、比较指令,一、定时器指令工作方式：3种定时指令分别为TON、TONR和TOF,时基按脉冲分，有1ms、10ms、100ms三种定时器。1ms定时器每隔1ms刷新一次，当扫描周期较长时，在一个周期内可能被多次刷新，其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。10ms定时器则由系统在每个扫描周期开始自动刷新。由于每个扫描周期内只刷新一次，故而每次程序处理期间，其当前值为常数。100ms定时器则在该定时器指令执行时刷新。下一条执行的指令，即可使用刷新后的结果，非常符合正常的思路，使用方便可靠。,定时器的工作原理：使能输入有效后，当前值PT对PLC内部的时基脉冲增1计数，当计数值大于或等于定时器的预置值后，状态位置1。,用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器状态位OFF(0)，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF(0)，当前值从0开始计数时间，当前值达到预置值时，定时器位ON(1)，当前值最大到32767并保持。使能输入断开，定时器自动复位，即定时器状态位OFF（0），当前值为0。指令格式：TONTxxx，PT,1.接通延时定时器,用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器状态位OFF（0），当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器状态位ON（1），当前值连续计数最大到32767。指令格式：TONRTxxx，PT,2.有记忆接通延时定时器,断电延时型定时器用来在输入断开，延时一段时间后，才断开输出。使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位为0。使能端（IN）断开时，定时器开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位为0，并停止计时，当前值保持。指令格式：TOFTxxx，PT,3.断电延时延时定时器,应用举例2：定时器组合扩展,应用举例1：瞬时接通延时断开,应用举例3：延时接通、断开电路,应用举例4：闪烁程序,应用举例5：时钟脉冲产生器,二、计数器指令,计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数。计数器指令有3种：增计数CTU、增减计数CTUD和减计数CTD。指令操作数有4方面：编号、预设值、脉冲输入和复位输入。,1.加计数,2.减计数,3.加减计数,在每一次计数器执行时，预置值PV与当前值作比较。当达到最大值(32767)时，在增计数输入处的下一个上升沿导致当前计数值变为最小值(-32768)。当达到最小值(-32768)时，在减计数输入端的下一个上升沿导致当前计数值变为最大值(32767)。,应用举例1：计数器扩展,应用举例2：单按钮启停,应用举例3：计数器与定时器组合构成的定时器,三、比较指令,1.字节比较LDB、AB、OB2.整数比较LDW、AW、OW3.双字整数比较LDD、AD、OD4、实数比较LDRAROR,比较运算符：=等于、小于、大于、=小于等于、=大于等于、不等于,控制要求：一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进出计数。货物多于1000箱，灯L1亮；货物多于5000箱，灯L2亮。其中，L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。,应用举例1：仓库库存显示,程序举例,6000,时序图,应用举例2：闪烁程序（间歇工作）,任务三PLC应用指令及顺序控制,一、数据传送指令,数据传送指令MOV，用来传送单个的字节、字、双字、实数。,二、移位指令,位移位寄存器指令,说明：（1）S_BIT和N定义一个位移位寄存器。寄存器的长度为N；寄存器的移位方向由N的符号决定，N为正值寄存器左移（由低位向高位移动），N为负值寄存器右移（由高位向低位移动）；寄存器的起始位由S_BIT指定，N为正时S_BIT为最低位，N为负时S_BIT为最高位。（2）DATA和S-BIT寻址I、Q、M、SM、T、C、V、S、L的位值；N为字节寻址，可寻址的寄存器为VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC,也可立即数寻址。（3）移位指令影响特殊内部标志位SM1.1（移出移位寄存器的数据进入溢出标志位SM1.1）,三、跳转与跳转标号指令,说明：（1）跳转标号n的取值范围是0255；（2）跳转指令及跳转标号指令只能用于同一程序段中，不能在主程序段中用跳转指令，而在子程序段中用跳转标号指令。,编程举例设I0.3为点动/连动控制选择开关，当I0.3得电时，选择点动控制；当I0.3不得电时，选择连续运行控制。采用跳转指令控制的点动/连动控制程序如图所示。,四、顺序控制及编程,1.顺序控制基本概念顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地按照一定的顺序进行工作。使用顺序控制设计方法首先要根据系统的工艺过程画出顺序功能图，然后再根据顺序功能图画出梯形图。,针对顺序控制系统的这种设计方法是将控制系统的工作全过程按其状态的变化划分为若干个阶段，这些阶段称为“步”，这些步是在各种输入条件和内部状态、时间条件下，自动地有序地进行操作。各步都有自己应完成的动作(ACTION)。从每一步转移到下一步，一般都是有条件(TRANSITION)的，条件满足则上一步动作结束，下一步动作开始上一步的动作会被清除，这就是顺序功能图（SFC，SequentialFunctionChart）的设计概念。,2.顺序功能图,主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成,步初始步动作和动作的表示活动步转换转换条件有向连线（路径）,转换实现的基本规则转换实现必须满足的两个条件：1）该转换所有的前级步都是活动步；2）相应的转换条