S7200系列PLC教案3章(S7-200可编程控制器)

1、第3章S7-200可编程序控制器课 题3.1 S系列PLC发展概述3.2S7-200PLC系统组成授课教师授课日期授课班级课时4课程类型新课教学方法理论与实训教学设备教学目标1 了解S7-200系统组成3-熟悉S7-200主机性能与结构，工作方式3 .熟悉特殊功能模块作用4 .熟悉输入输出扩展5 .了解CPU输入输出组态设置教学重点难点1.S7-200 生机性能与结构，工作方式3-特殊功能模块作用4.输入输出扩展教学过 程教师活动时间分配教 学 过 程3-1 S系列PLC发展概述西门子S系列PLC发展由S3-S5-S7。S7 又分为：S7-200、S7-300 S7-4003-2 S7-200

2、 PLC系统组成一、S7-200系统基本构成SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图3-1所小o计算机工业软件Mn展块E扩模M2展块EK扩模Ml展块E扩模U机WCP主图3-1 S7-200 PLC系统组成S7系统由硬件和软件组成。1 .硬件(1)基本单元称为主机单元，它包括CPU存储器、基本 输入输出点、电源。是PLC主要部分。(2)扩展单元 用以扩充数字量输入输出设备。(3)特殊功能模块与主机相连的为完成某种特殊任务而制 定的装置。(4)相关设备编程设备、人机操作界面、网络设备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

3、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。二、主机结构1 .各CPUH§及I/O系统(1) 主机外形SIMATIC S7-200系统 CPU 22标歹U PLC主机(CPUg块)的外形如图3-2所示：生摩登小碱干中位苒、V廉”晦挂殿赭娟不取箕人喻千，性显茁电设图3-2 S7-200主机外形(2)基本结构特点4种CPU&有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表3-1所示。表3-1 CPU型号CPU类理电源电压输入电压输出电压输出电流CPU 221C输出DCA24%24%24%0.75A j晶体管雕电器输出DC输入

4、舒比和忙2%24VCC外 23W*2A,继电器CPU 222CPU 234CPU 236DC输出24%匚24%24%0.75A j晶体管番电器输出E5*264Vac24%24% 24230Vac2A雉电器SIMATICS7-200系统CPU22X系歹U PLC主机及I/O特性如表 3.2所示。表3-2 S7-200 主机I/O点型号主机触类型主机输入点数主机输出点越可护展模取数CPU 221DC避电器64无CPU 222S62CPU 224DC嵯幅14107CPU 2 为DC®疆24167主机超级电容和电池模块，用于长时间保存数据，电池模块可选，可使数据存储时间延长到 200天。3-

5、存储系统(1)存储系统S7-200系列的存储由 RA林口 EEPROM成图3-3存储系统不同型号CPL#储容量如表3-3表3-3 存储容量主机CFU类型CPU221CPU222CPU22 4CPU226用户程序区存储容量2口妨字3048 字4)96 字406字用户数据区存储容量L024 字1024 字25犯宇25苑宇用户存储希类空EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM(2)存储器及使用上装和下装用户程序上装和下载是接指用STEP7-Micro/Win编程软件进行编程时，PLC主机与计算机之间 程序、数据、参数的传送。定义存储器保持范围当系统运行时有时出现电源掉电情况，可以设置V、M

6、C、T等存储保持存储区(掉电后该存储区 数据保持)用程序永久保存数据用程序将存储在 RAM中数据备份到 EEPROM,用于保存存储区任意位置的数据。存储器卡的使用用于备份PLC中和程序和重要数据(3)存储安全1)主机CPU真块内部配备的EEPROM上装程序时，可自动 装入并永久保存用户程序、数据和 CPU勺组态数据。2)用户可以用程序将存储在RAW的数据备份到EEPROM 储器。3)主机CPU®供一个超级电容器，可使 RAMfr的程序和数 据在断电后保持几天之久。4) CPU®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 RAMfr储器供电，以延

7、长数据所存 的时间。5)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、主机工作方式1 .工作方式主机有两种工件方式：STOP和RUM方式。由PLC面板 LED灯显示当前工作方式(1) STOPf式CPU不执行用户程序，此时可以装载用户程 序或进行CPUE置(2) RU山式CPU在每个扫描周期中执行用户程序。3-改变CPUE作方式三种方法(1)用PLQt的方式开关来手动切换，方式开关有 3个挡位(2)用STEP 7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的方 式开关置于TER或RU滋置，然后在此软件平台用鼠标单击 STOP 和RUNT式按钮即可。(3)在用户

8、程序中用指令由RUNf式转换到STOP?式，前提 是程序逻辑允许中断程序的执行。四、特殊功能模块1 .数字量扩展模块 EM221EM222EM223用于对数字量I/O的扩展2 .模拟量扩展模块 EM231EM232EM2353 .热电偶、热电阻模块 EM231热电偶模块和EM231热电阻模块4.通信扩展模块EM2775.现场设备接口模块CP243-2五、输入输出扩展1.设备连接主机与扩展模块安装方式（a）面板安装（b）标准导轨安装图3-4 I/O扩展示意图3-最大I/O配置的预算某一控制系统选用CPU224,系统所需的输入输出数各为:数字量输入24点、数字量输出20点，模拟量输入6点、模拟量输

9、出2点。解：（1）扩展点数计算CPU224 主机有 14 点（DI）、10 点（DO）没有 AI、AO 点。所以需要扩展 DI点 24-14=10DO 点 20-10=10AI 点：6AO 点：2扩展方案EM222 (8O) X2EM232 (2AO) 乂 1EM222 (8O) X 1EM235 (4AI1AO) X2方案 1 EM221 (8I) X 2EM231 (4AI) X 1方案 2 EM221 (8I) X 1EM223 (4I4O) X 1CPU224可以扩展7个模块，米用方案2,共5个模块符合 要求。(2)电流验证各CPU9T能提供的最大5VDCt流如表3-4所示。表3-4

10、CPU提供电流CPU型号221222224226最大扩展电流(m匍03406601000(3)模块电流CPU 22XM连接的各扩展模块消耗5VDC4流如表3-5所 示。表3-5扩展模块消耗电流扩展模块编号扩展模块空号模块消耗电端rmA)1EM231DIEXEC24V302EM222 DO8XDC24V503EM 222 no8贯继电器404EM 223 DI4/DO4DC24V405EM 223 DIWCMxDC 加雕电器前6EM223DIBJDO3xDC24V£07EM 223 D【WO*DC24V 雌电器SOEM 223DIl/rO16xDC24V160PEM期Dll6gl 6皿

11、邓)继电器15010EM231AI4M2 位20HEM 231 AI浜热电耦6012EM 231 AI 浜 RTD6013EMaAQ29位2014EM 235 AI4M13015EM277PRCFIBUS-DP130方案2中扩展模块消耗电流之和：30X 1+50X 1 +40X 1 +30X 2=180mA CPU可驱动扩展模块(2)扩展模块的连接图3-6扩展连接图(3)本机I/O和扩展模块的编址表3-6本机及扩展模块I/O地址主机g擀映1 I/O瞬决2 VO3 I/O模读dl/Q模块5 UQia.o qo.oI2J0Q2.0AIWOAQW013.0 Q3,0AIW3 AQW2101Q0.11

12、2.1Q2.1AIW213.1 Q3 1AIW10ID. 2 Q0,212.2Q2.213.2 Q32AIW12103 QOS123Q23AIW613.3 Q33AIW1410.4 Q0,4n.4Q2.410.5 Q0,5125Q2.5ID.6 Q0,612.6Q2.610.7 Q0,712.7Q2.710 Ql.OIl 1 Ql.l11 2Il 3U4心六、CPU的输入输出组态设置1 .设置输入滤波(1)数字量滤波(2)模拟量滤波2 .设置脉冲捕捉S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能， 它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是

13、只有通过滤波器后，脉冲捕捉才 有效。止匕外，在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则 只有第一个脉冲可以被捕捉到，3 .输出表配置PLC意外停机时处理方式，S7-200查提前设置数字输出表， 通过是否将输出表复制到输出点，使输出点由 RUN方式转变为 STOP方式后任选一种(1)将各个输出点状态变成已知值(2)使各输出点保持转换前方式系统默认设置为输出表中所有点设置为004.定义存储器保持范围总 结1. S7-2000PLC组成2. CPU22X 组成3. PLC工作方式4. 扩展模块功能类型及作用作 业P74一、选择题1、2、3、5三、简答题1、 2、 4、 5教 学 反 思课 题3.

14、3 S7-200编程和元件及程序知识授课教师授课日期授课班级课时4课程类型新课教学方法理论与实训教学设备教学目标教学重点难点教学过 程1教师活动时间分配教 学 过 程3. 3编程元件及程序知识PLC控制是通过CPU循环扫描方式来完成的，处于运行方 式下，CPU执行用户程序完成控制任务。编程基础系统的编程元件，软件基础则是指令系统。一、数据类型1.数据类型S7-200系列PLC数据类型是布尔型、整型和实型（浮点数）布尔型采用1位二进制数表示实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为 +1.175495E-38 +3.402823E+38 ; 负数为-1.175495E38-3.

15、402823E+3&整数数据分为字节、字、双字，不同类型整数所表示的数值氾如表3-1所小。表3-1整数长度及范围整地任度无符号整数表示范国有圈号整敷表示范围+建制盍示十六暄制表示*喳制叁示十六班制表习苧书位）0 3力口 FF-12£12780TF字附位）065535hFFFFS0007FFF双字口（ 32位）0-4294967295hFFFFFFFF-21474836482147483647SOOOOODO7FFFFFFF2.常数表小形式常数常采用二进制、十六进制、 ASCII码或实型，几种常 数形式如表3-2所示。表3-2常数表小进制书写懵式举例十迸制1进制数值105216

16、什六进制值16S3F7A6凝制口七进制值2#1010_mil_1101_KCllASCII 码“ASCII码文本,1sheiw t&rmmals/浮点数 （实数）ANSMEEE 7544985 标淮+L（J3ff7K2E-36t 正效）-1.036782E-36 （负数）二、编程元件1 .输入继电器（I）输入映像寄存器用于接受外部输入设 备信号，以字节为单位，每一位对应一个开关量，在每个扫描的 输入处理阶段，将对应开关量送至输入蜗像寄存器中，关保持到 下一周期的输入处理阶段。2 .输出继电器（Q）输出映像寄存器用于输出程序执行结果 并驱动外部设备，以字节为单位，每一位对应一个数字输出点

17、， 在每个扫描周期输出处理阶段才将输出映像寄存器中信号送到 输出点进行刷新。3 .通用辅助继电器（M）只在程序内部使用，不能提供外部输出。4 .特殊标志继电器（SM）用于存储系统的状态变量和有关 控制参数和信息。SM以位、字节、字和双字方式使用，按存取方式将其分为两 大类：只读型和可写型。SM0.0: 该位始终为1SM0.1:首次扫描为1,以后为0SM0.4:提供高低电平各30S,周期为1min时钟脉冲SM0.5:提供高低电平各0.5S,周期为1S时钟脉冲5 .变量存储器（V）存放程序执行过程中间结果6 .局部变量存储器（L）L与V区别是，V （全局变量）可以被任何程序（主程序 和子程序）访问

18、，L只能被所在程序访问。7 .顺序控制继电器（S）8 .定时器（T）9 .计数器（C）10 .模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）AI-将模拟量转变为数字量，AQ-将数字量转变为模拟量， 数字量为16位，且从偶数编址。AIW6 （字），AQW12 （字）AIW6 AIB6 （最高有效字节） AIB7 （最低有效字节）AQW12 AQB12AQB1311 .高速计数器（HC）12 .累加器（AC）S7-200 提供 4 个 32 位累力口器 AC0、AC1、AC2、AC3三、编程元件寻址S-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，每个单元都有单元地址和

19、本单元位号地址组成。1.直接寻址指令呈直接使用元件名称和地址编号，直接寻址包括位 寻址、字节寻址、字寻址。元件地址格式：ATx.yA-元件名称T-数据类型 x-存储单元地址 y-位 地址(1)位寻址Ax.y按位寻址的格式为：Ax.y,必须指定元件名称、字节地址 和位号，如图3-7所示。图3-7中MSB表示最高位，LSB表 示最低位。图3-7位寻址格式(2)字节、字和双字寻址格式为 ATx字节元件：VB200 (8位)字元件 VW200 (16位)由VB200、VB201组成。MSBLSBVB200VB2013. 间接寻址方式间接寻址方式是，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

20、在单元的内存地址的地址。存储单元地址的地址又称为地址指针。这种间接寻址方式与 计算机的间接寻址方式相同。间接寻址在处理内存连续地址中 的数据时非常方便，而且可以缩短程序所生成的代码的长度， 使编程更加灵活。用间接寻址方式存取数据需要作的工作有 3种：建立指针、间接存取和修改指针。(1) 建立指针建立指针必须用双字传送指令(MOVD ),将存储器所要访 问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器， 装入 的是地址而不是数据本身，格式如下：例： MOVD &VB200,VD302 将 VB200 单元地址 (32位)送到VD302中。MOVD&MB10,AC2MOVD&am

21、p;C2,LD14注意：建立指针用MOVD指令。(2) 间接存取指令中在操作数的前面加 "表示该操作数为一个指针。下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：MOVD &VB200 , AC0 将元件 VB200 地址(2 位)至 AC0MOVW *AC0 , AC1若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示执行过程如下：(3)修改指针下面的两条指令可以修改指针的用法:INCD AC0INCD AC0MOVW*AC0 , AC1忻颔现F；HDD ACOm ACOACO1.明X fl芭柜字节地It门位M。忡"ACO, AC掷的二铐瞋？四、指令系统和编程语言1 .指令系统

22、S7-200系列PLC主机中有两类基本指令集：SIMATIC指令集 和IEC1131-3指令集。SIMATIC指令集：是为S7-200系列PLC设计的，本指令通常 执行时间短，而且可以用 LAD、STL和FBD三种编程语言。IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准，它不能使用 STL编程语言o2 .编程语言（1） 语句表 （STL）NETWORK 1 /KETWOEK /HETWORK COJUENT5 / LD 0 A0 5 1 口口口 III表I I I I I Q8 3 D 图 A A A A -TITLE (single line)/load a bit /or a bit /and a hit orloadf/out put a bit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