第4章_PLC硬件系统及内部资源

1、2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing1本章内容本章内容 4.1 概述概述4.2 硬件系统硬件系统4.3 内部资源内部资源4.4 寻址方式寻址方式 S7-200系列系列PLC的的硬件系统及内部资源硬件系统及内部资源 2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing24.1 概述概述 1. 为什么要讲为什么要讲S7-200 PLC?（1） 功能齐全功能齐全 具有多种功能模块和人机界面，系统集成方便具有多种功能模块和人机界面，系统集成方便 容易组成容易组成PLC 网络网络 具有功能齐全的编程和

2、工业控制组态软件具有功能齐全的编程和工业控制组态软件 （2） 代表性强代表性强 西门子西门子PLC在我国应用广泛在我国应用广泛 S7系列系列PLC的编程均使用的编程均使用STEP7编程语言编程语言PLC品牌品牌型号众多型号众多2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing34.2 S7-200 PLC的硬件系统的硬件系统 1.硬件系统的硬件系统的基本构成基本构成 硬件配置方式：硬件配置方式：整体式（主机）整体式（主机）积木式（扩展积木式（扩展I/O模块和各模块和各种功能模块）种功能模块）n基本单元（基本单元（CPU模块、主机）模块、主机）n扩展

3、单元扩展单元n特殊功能模块特殊功能模块n相关设备相关设备n软件软件 2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing4主机主机结构结构及性能及性能特点特点n主机外形主机外形2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing5n CPU型号型号lCPU2216输入、输入、4输出；无扩展，适合少点数控制系统；输出；无扩展，适合少点数控制系统；lCPU2228输入、输入、6输出；可控制模拟量，输出；可控制模拟量，2个扩展模块。个扩展模块。lCPU224XP224增强版增强版，存储容量增加，处理高速计数器，存

4、储容量增加，处理高速计数器 能力增强，增加能力增强，增加2I/1O的模拟量单元，通信口。的模拟量单元，通信口。lCPU226 24输入、输入、16输出；存储容量增加；输出；存储容量增加；2通信口；通信口； 可用于点数较多，要求较高的小型或中型控制系统可用于点数较多，要求较高的小型或中型控制系统。l CPU22414输入、输入、10输出输出； 7个扩展模块，内置时钟，个扩展模块，内置时钟， 模拟量和高速计数能力强，模拟量和高速计数能力强，应用最多。应用最多。S7-200系列系列2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing6输入输入/输出的扩展输

5、出的扩展n为什么要进行为什么要进行I/O扩展？扩展？nI/O扩展模块扩展模块: （1）开关量开关量扩展：扩展：EM221、 EM222、 EM223（2）模拟量模拟量扩展扩展 :EM231、EM232、 EM235功能功能类型类型点数点数P1282010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing7n特殊功能特殊功能扩展模块扩展模块:（1） EM253：定位定位模块，用于高精度的运动控制系统模块，用于高精度的运动控制系统（2） EM277：PROFIBUS-DP网络连接网络连接模块模块（3） EM241：调制解调器模块：调制解调器模块（4） EM24

6、3：以太网以太网模块模块2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing8n I/O点的点的扩展扩展和和编址编址在在CPU右边右边连接扩展模块，连接扩展模块，主机主机I/O地址不变地址不变，每个扩展模块的每个扩展模块的组态地址编号组态地址编号各模块的各模块的类型类型和该模块在和该模块在I/O链中所处的链中所处的位置位置。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing9l 编址编址原则原则 同类型同类型输入或输出点的模块进行输入或输出点的模块进行顺序编址顺序编址，按与主，按与主机的位置而机的位置而递

7、增递增。 对于数字量，输入对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为输出映像寄存器的单位长度为8位（位（1个字节），本模块高位实际位数个字节），本模块高位实际位数未满未满8位位的，的，未用位未用位不能分配给不能分配给I/O链的链的后续模块后续模块（从一个新的连（从一个新的连续字节开始）续字节开始）。 对于模拟量，输入对于模拟量，输入/输出以输出以2个通道（个通道（2个字）个字）递增方递增方式来分配空间，式来分配空间，后续模块后续模块地址编排须地址编排须从新的从新的2个字以个字以后的地址开始后的地址开始。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoq

8、ing10l 举例举例某一控制系统选用某一控制系统选用CPU224，系统所需系统所需的输入输出点数各为：的输入输出点数各为：数字量输入数字量输入24点；数字量输出点；数字量输出20点；点； 模拟量输入模拟量输入6点；模拟量输出点；模拟量输出2点。点。 分析：分析： CPU224：数字量：数字量 14输入输入/10输出；模拟量没有输出；模拟量没有 需扩展需扩展： 数字量数字量 10输入输入/10输出；模拟量输出；模拟量 6输入输入/2输出输出2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing11 扩展模块选择扩展模块选择 扩展扩展连接顺序不唯一连接顺

9、序不唯一，各模块，各模块编址也不唯一编址也不唯一（对应）（对应）。 方案不唯一，择优方案不唯一，择优（够用、经济）（够用、经济）： EM221（DI8）+ EM222（DO8）+EM223（DI4/DO4） EM235（ AI4 /AO1 ） 2块块扩展方案唯一吗？扩展方案唯一吗？2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing12n I/O点的扩展（点的扩展（方案之一方案之一） 注意课本中注意课本中灰体字灰体字意义意义2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing13 AIW0 AIW2 AIW

10、4 AIW6 : 元件名称元件名称数据类型数据类型存储区域内的存储区域内的首字节地址首字节地址Byte7Byte6Byte5Byte4Byte3Byte2Byte1Byte0Word06Word4Word2Word0（NO.2）EM235分配空间分配空间（NO.1）EM235分配空间分配空间 难点理解难点理解2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing144.3 S7-200 PLC的内部资源的内部资源1. 软元件软元件n什么什么是软元件是软元件(软继电器软继电器)？实际上实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。是由电子电路和寄存器及存

11、储器单元等组成。用户使用的用户使用的PLC中的每一个中的每一个I/O、内部存储单元、定时器、内部存储单元、定时器和计数器等。和计数器等。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing15 特点特点地址编排：地址编排：区域号区域号+区域内编号区域内编号 如：如：I0.1 Q1.5l 软元件软元件数量有限数量有限（P403，表，表C-4：CPU存储器范围存储器范围）；）；l 没有物理触点，且其触点可以没有物理触点，且其触点可以无限次使用无限次使用 。l 各元件功能不同，有固定唯一的地址，编程时只需各元件功能不同，有固定唯一的地址，编程时只需记住记住

12、地址地址即可。即可。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing16n 软元件介绍软元件介绍l 输入继电器（输入继电器（I）：作用，特点，大小：作用，特点，大小 有外部输入端子有外部输入端子l 输出继电器（输出继电器（O）：作用（实际输出：作用（实际输出/程序），特点程序），特点 有外部输出端子有外部输出端子l 通用辅助继电器（通用辅助继电器（M）：特点，作用（中间继电器：特点，作用（中间继电器/逻辑控制）逻辑控制）软元件博览会软元件博览会2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing17n

13、软元件介绍软元件介绍l 特殊继电器（特殊继电器（SM）：作用作用 表表42： 常用特殊继电器的常用特殊继电器的位信息位信息2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing18n 软元件介绍软元件介绍l 变量存储器（变量存储器（V）：作用：作用l 局部变量存储器（局部变量存储器（L）2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing19n 软元件介绍软元件介绍l 顺序控制继电器（顺序控制继电器（S）2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing20n 软

14、元件介绍软元件介绍l 定时器（定时器（T）：累计时间增量：累计时间增量l 计数器（计数器（C）：累计输入脉冲：累计输入脉冲 的个数的个数2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing21n 软元件介绍软元件介绍l 模拟量输入寄存器（模拟量输入寄存器（AI）/模拟量输出寄存器（模拟量输出寄存器（AQ）： 编址内容：元件名称、数据长度、起始字节的地址（偶数号）编址内容：元件名称、数据长度、起始字节的地址（偶数号）2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing22l 高速计数器（高速计数器（HC）：基

15、本原理和普通计数器一致，累计：基本原理和普通计数器一致，累计比主机扫描频率更快的高速脉冲。比主机扫描频率更快的高速脉冲。不常用不常用2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing23 根据使用场合不同，可以作为根据使用场合不同，可以作为字节、字字节、字和和双字双字使用使用 间接寻址间接寻址经常使用（经常使用（指针指针）l 累加器（累加器（AC）：4个，是用来暂存数据的寄存器，个，是用来暂存数据的寄存器， 可用长度可用长度32位位2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing244.4 寻址方式寻

16、址方式 1. 数据类型数据类型l 数据类型及范围：数据类型及范围：2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing25l 常数常数 长度：字节、字、双字长度：字节、字、双字 表示：二进制、十进制、十六进制、表示：二进制、十进制、十六进制、ASCII、浮点数等、浮点数等 若若无无格式说明格式说明“#”，默认，默认十进制数十进制数2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing262. 直接直接寻址寻址 直接使用直接使用存储器或寄存器的存储器或寄存器的元件名称和地址编号元件名称和地址编号， 根据这个地址

17、访问该数据根据这个地址访问该数据。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing27l 直接寻址的直接寻址的编址格式编址格式2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing28 A：元件名称元件名称，即该数据在数据存储器中的区域地址，可以是，即该数据在数据存储器中的区域地址，可以是 上表中的符号；上表中的符号； T：数据类型数据类型，若为位寻址，则无该项；，若为位寻址，则无该项； 若为字节、字或双字寻址，则若为字节、字或双字寻址，则T的取值应分别的取值应分别 为为B、W和和D； X：字节地址字节地

18、址； Y：字节内的字节内的位地址位地址，只有位寻址才有该项。，只有位寻址才有该项。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing29（1）位寻址：）位寻址：Ax.yl可以进行位寻址的编程元件有：可以进行位寻址的编程元件有：I、Q、M、SM、L、V、S。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing30（2）特殊元件特殊元件的寻址格式的寻址格式 T、C、HC、AC等，直接写出其编号即可。等，直接写出其编号即可。 T、C的地址编号有的地址编号有2个含义个含义：位位和和当前值当前值。 AC的特殊性：字

19、节、字、双字的特殊性：字节、字、双字2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing31（3）字节、字、双字的寻址格式）字节、字、双字的寻址格式 元件名称元件名称数据类型数据类型存储区域内的存储区域内的首字节地址首字节地址 适用编程元件有：适用编程元件有：I、Q、M、SM、L、V、S、AI、AQ。Byte7Byte6Byte5Byte4Byte3Byte2Byte1Byte0Word6Word4Word2Word0Double Word (VD4)Double Word (VD0)2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright

20、by Weng Guoqing32以变量存储器以变量存储器V为例：为例：2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing33间接间接寻址寻址n什么是间接寻址？什么是间接寻址？指指数据存放在存储器或寄存器中，在指令中只出现所需数数据存放在存储器或寄存器中，在指令中只出现所需数据所在单元的据所在单元的内存地址的地址内存地址的地址。（地址指针）（地址指针）与计算机的间接寻址方式相同与计算机的间接寻址方式相同,存取数据方式与存取数据方式与C语言语言中的中的指针应用基本相同。指针应用基本相同。 在处理内存在处理内存连续地址中的数据时非常方便连续地址中的数据

21、时非常方便，而且可缩短程，而且可缩短程序所生成的代码长度，编程更加灵活。序所生成的代码长度，编程更加灵活。适用：适用： I、Q、M、V、S、T、C。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing34n 间接寻址的间接寻址的步骤步骤l 建立指针建立指针 使用间接寻址对某个存储器单元读、写时，首先要使用间接寻址对某个存储器单元读、写时，首先要建立建立地址指针地址指针。指针为。指针为双字双字长，是所要访问的存储长，是所要访问的存储单元的单元的32位位的物理地址。的物理地址。 可作为指针的存储区有：可作为指针的存储区有：变量存储器（变量存储器（V）、局

22、部变）、局部变量存储器（量存储器（L）和累加器（）和累加器（AC1、 AC2、AC3）。）。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing35例：例：MOVD &VB100，VD204 MOVD &VB10，AC2 MOVD &C2，LD16 其中其中：“&”为地址符号，它与单元编号结合使用表示所为地址符号，它与单元编号结合使用表示所对应单元的对应单元的32位物理地址；位物理地址；VB100只是一个直接地址编只是一个直接地址编号，并不是它的物理地址。指令中的第二个地址数据长度号，并不是它的物理地址。指令中的第二个

23、地址数据长度必须是必须是双字长双字长，如：，如：VD、LD和和AC等。等。 必须用双字传送指令（必须用双字传送指令（MOVD），），将存储器将存储器所要访问单所要访问单元的地址元的地址装入用来装入用来作为指针的存储器单元或寄存器作为指针的存储器单元或寄存器，装装入的是地址而不是数据本身入的是地址而不是数据本身，格式如下：，格式如下：哎呀，又没学过！哎呀，又没学过！2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing36l 用指针来存取数据用指针来存取数据 在操作数的前面加在操作数的前面加 “*” 表示该操作数为一个指针。表示该操作数为一个指针。 例子

24、：例子： AC1为指针，用来存放要访问的操作数的地址为指针，用来存放要访问的操作数的地址； 存于存于VB200、VB201的数据被传送到的数据被传送到AC0中去。中去。2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing37l 修改指针修改指针 连续存储数据时，可以通过修改指针很容易连续存储数据时，可以通过修改指针很容易存取其紧挨存取其紧挨的数据的数据。简单的数学运算指令，如。简单的数学运算指令，如加法、减法、自增和加法、减法、自增和自减自减等指令可以用来修改指针。等指令可以用来修改指针。 在修改指针时，在修改指针时，要记住访问数据的长度要记住访问数

25、据的长度：存取字节时，：存取字节时，指针加指针加1；存取字时，指针加；存取字时，指针加2；存取双字时，指针加；存取双字时，指针加4。 2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing38n举例举例 n想一想：想一想：开始对指针进行操作后，还用再操心具体的地址吗？开始对指针进行操作后，还用再操心具体的地址吗？2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing394.5 指令系统指令系统 l 国标和西门子语言国标和西门子语言 关系关系 国标国标IEC61131.3全世界全世界PLC生产厂家指导性标准；生产厂家指导性标准； 各厂家均支持，相似（基本内容和原理），但有差异；各厂家均支持，相似（基本内容和原理），但有差异； SIEMENS：SIMATIC指令系统、编程语言指令系统、编程语言、Micro/WIN编程环境；编程环境； 版本不同，功能差异：版本不同，功能差异：STEP7 Micro/WIN V4.0 SPX 2010.10 V1.0现代电气及PLC技术 Copyright by Weng Guoqing404.5 指令系统指令系统