可编程序控制器(西门子S7-200)ppt课件

1、19.1 PLC的基本结构和动作原理，19.2 PLC编程基础，19.3 PLC的指令系统，19.4应用例，19章可编程控制器，学习目标， 理解可编程控制器的基本结构和动作原理理解可编程控制器的程序设计的基本编程方法精通常用的编程指令，使用理解常用的PLC的功能指令的梯形图，学习了制作简单的程序。19.1 PLC的基本结构和工作原理，可编程控制器(PLC )是继电器接触器控制和计算机技术组合进化的自动控制装置，具有编程简单、使用方便、通用性高、可靠性高、小型、维护方便等优点，在自动控制领域得到广泛应用现在，从小规模的单顺序控制发展到过程控制、运动控制等多个领域。 继电器接触器控制系统具有结构简

2、单、价格低廉、容易掌握等优点，在自动控制领域发挥着很大作用，但这种控制也具有功能简单、硬件布线复杂、可靠性差、体积和重量大等缺点。19.1.1 PLC的基本结构，PLC从结构形式大致分为一体式和模块式，其逻辑结构基本相同。 一体型PLC一般由CPU、I/O端子、显示面板、存储器和电源等构成，各部被一体集成，通常，小型PLC，例如西门子S7-200系列是一体型结构的模块式PLC，一般是CPU模块、I/O模块、存储器任何结构类型的PLC都是总线式开放结构，其I/O可以根据用户的需求扩展和组合。 PLC的基本构成和通用计算机的CPU一样，PLC的CPU也是系统整体的核心部件，CPU在很大程度上决定了

3、控制规模、动作速度、内存容量等PLC整体的性能。 CPU主要执行用户程序，监视输入输出接口的状态，进行逻辑判断和数据处理。 也就是说，读取输入变量，完成用户指定的各种操作，将结果发送到输出目的地，响应来自外部设备(编程箱、打印机、条形码扫描仪等)的请求，或进行各种内部诊断。 1、CPU、CPU模块通常有电源指示、运行停止指示、输入输出指示、故障指示等状态显示。 总线接口用于扩展连接I/O模块和特殊功能模块，存储器接口用于连接外部存储器，外围接口用于连接手持编程器等外部设备，通信接口用于通信。 另外，CPU单元中还设有用于设定动作模式和存储器区域等的设定开关。2，存储器，PLC的内部存储器分为系

4、统程序存储器和用户程序和数据存储器。 系统程序相当于电脑的操作系统，能够完成PLC设计者规定的各种工作。 系统程序由可编程控制器的制造商设计，固定在ROM (只读存储器)上，用户无法读取。 用户程序由用户设计来使用户请求的特定功能在PLC中完成。 用户程序和数据存储器主要存储用户制作的应用程序和各种临时数据和中间结果。3、输入输出电路、输入模块和输出模块简称I/O模块，是连接外部设备和CPU的桥梁。 输入模块，用于接收和收集输入信号。 数字容量(或开关量)输入模块用于接收来自按钮、选择开关、数字发信开关、限位开关、接近式开关、光电开关、压力继电器等数字容量信号一般的输入电路设有滤波电路。 数字

5、输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、灯、数字显示装置和警报装置等设备，模拟输出模块控制调节阀、变频器等致动器。编程装置用于对PLC进行编程，或设定各种参数。4、编程装置、S7-200 PLC编程有两种方法：一种采用手持终端，小型、廉价、容易现场调试和维护的另一种方法是STEP7-Micro/WIN编程软件5 .电源、可编程控制器使用220V交流电源或24V直流电源。 通过各种外围接口，PLC可以连接到编程盒、计算机、PLC、逆变器、EEPROM写入器、打印机等，总线扩展接口用于扩展I/O模块和智能模块等6 .外围接口、19.1.2 PLC的基本工作原理、可编程控制器有RUN (运行)模式和ST

6、OP (停止)模式这两种工作模式。 接通PLC电源后，需要对硬件和软件进行初始化。 为了PLC的输出及时地响应各种输入信号，将初始化后阶段性地重复处理各种任务的循环动作方式称为扫描动作方式。PLC的循环扫描动作方式，在RUN模式下，S7-200PLC是1，外部状态的读取，用户程序的执行，对通信请求的响应4，内部诊断5，输出的更新，在STOP模式下，只要不执行用户程序，就残留在这种状态下，可以下载用户程序和设定系统。 另外，上述任务序列称为PLC的一个扫描周期，在一个扫描周期中与用户相关的三个阶段，在输入采样阶段依次读取所有的输入状态和数据，保存在I/O映射区域的相应小区中。 输入采样结束后，进

7、入用户程序的执行和输出更新的阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映射区域中对应的单元的状态和数据也不会发生变化。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，以便在任何情况下都可以读取。在用户程序执行阶段，PLC总是从上到下依次扫描用户程序。 按梯形图进行扫描，按左右、上下的顺序进行逻辑运算，逻辑运算的结果被保存到映射区域。 上面的逻辑运算其运算结果作用于下面的逻辑运算，相反，下一个逻辑运算仅在下一个扫描周期期间发挥作用。输出刷新阶段、扫描用户程序结束后，PLC进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU根据存在I/O映射区域的运算结果，刷新所有对应的输出锁

8、存电路，并经由输出电路驱动对应的外围设备。 此时才是PLC的真正输出。PLC的动作特征、所有输入信号在程序处理前被一并读入，在程序处理中不再变化。 程序处理的结果也在扫描周期的最后期间被一并输出。 其工作特征将一个连续的过程分解为几个静止状态，与放映电影的原理极为相似。 便于面向对象的思考。 PLC仅在扫描周期的开始时间段内读出外部输入状态，并且该时间段相对短，并且输入信号进入的噪声很强。 该方式有可能错过在高速变化过程中变化的信号，从而导致系统响应的延迟。 为了克服上述问题，可以使用即时输入输出、脉冲捕捉、高速计数器或中断技术。扫描动作对程序执行的影响，I0.0表示外部的按钮，按下按钮后，左

9、边的程序在一个扫描周期内完成M0.4的刷新，右边的程序在四个扫描周期内完成M0.4的刷新。 如果扫描周期极短(100ms )，则不匹配，并且感觉不到两个程序的执行的差异。 如果有时间序列的合作，必须注意这一差异。PLC这样的循环扫描动作方式，有可能错过在高速变化的过程中变化的信号，导致系统响应的延迟，能立即采用输入输出、脉冲捕捉、高速计数器、中断技术等。19.1.3 PLC的主要技术性能、1. I/O点数、PLC外部输入输出端子数。通常，小型飞机数十点，中型飞机数百点，大型机超过千点。 2 .用户程序的存储容量被用于测量PLC可以存储的用户程序的数量。 3 .以ms/千步为单位指定扫描速度、1

10、000步的用户程序的扫描时间。 有时会按扫描一步命令的时间进行测量，如s/步骤。4.指令系统数量、PLC具有基本指令和上位指令，指令的种类和数量越多，其软件功能越强。 5、编程元件的种类和数量，编程元件是输入继电器、输出继电器、辅助继电器、计时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器、特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是测量PLC硬件功能强弱的指标之一。 PLC内部的“继电器”是存储器的存储器单元。 写入该单元的逻辑状态为“1”时，表示相应继电器的线圈接通，该可动接点闭合，可动接点断开。 PLC内部的这些继电器被称为“软”继电器。 还有编程语言和编程手段、输入输出方式、特殊功能模块的种类、自

11、诊断、监视、主要硬件模型、工作环境和电源水平等指标。 S7-200 CN CPU系列的性能指标、19.2 PLC编程基础、18.2.1 PLC编程语言和程序结构、IEC (国际电工委员会) 1994年5月发表的可编程控制器标准(IEC1131-3 )编程语言部分， 说明了五种编程语言的表现方式，即顺序功能图、梯形、功能框图、命令表、结构文本。CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU、CPU等在S7-200的编程软件中，用户可以选择梯形图、功能框图、语句表三种编程语言。SIMATIC指令是西门子为该产品设计的指令体系，S7-200中包含梯形(Ladd

12、er diagram )功能框图(Function block diagram )命令表(Instruction list ) 其中，梯形和功能框图基本上与IEC1131-3兼容，命令表在SIMATIC中被称为语句列表(Statement List )。 程序编辑为用户提供了SIMATIC和IEC1131-3两个系统。LAD和程序结构的示意图、LAD的编程点、LAD由接点、线圈和功能块三要素构成。 把由这三要素组成的独立电路称为网络(NETWORK )网络左右的垂直母线代表电源(S7系列中省略右侧母线)。 接点接通后，电流从左向右流过功能块和线圈，可以进行相应的操作和动作。 功能块中有EN和E

13、NO端，只有在“电流”流过EN端的功能块时才能执行相关的操作，只有操作没有错误的“电流”流过ENO端，与后续的动作和操作相关联。 逻辑运算从左到右执行，每个网络从上到下执行。STL和程序结构的概要，STL的编程点，STL和汇编语言相似。 制作的程序简洁，可以实现用LAD和FBD难以实现的功能。 STL中不能放入网络标志，为了容易与LAD进行互换，必须正确放入上述标志。FBD和程序结构的图像，FBD的特征，与数字逻辑相似的栅极电路。 除了逻辑运算之外，其馀的功能块与LAD不变。 有些部门和单位的习惯用框图表示逻辑关系，适合这种语言。 西门子标志！ 产品使用这个语言。S7-200 PLC的程序构成

14、，S7-200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序构成。 1、主程序的主程序OB1是程序的主体，各项必须只有一个主程序。 在主程序中，可以调用子程序和中断程序。 主程序用指令控制整个应用程序的执行，每次CPU扫描都执行主程序。 STEP 7 MicroWin的程序编辑器可以选择不同的程序。2、子程序子程序是可选指令的集合，仅在从其他程序调用时执行。 可以在不同的地方多次调用同一子程序，通过使用子程序可以简化程序代码，缩短扫描时间。 设计的子程序容易移植到其他项目中。3、中断程序中断程序是指令的选项的集合，中断程序不被主程序调用，在发生中断事件时被PLC的操作系统调用。 中断程序被用于处

15、理预定的中断事件，并且由于不能预测中断事件什么时候出现，因此中断程序不允许重写在其它程序中可使用的存储器.发明内容。19.2.2存储器的数据类型和地址方式、1、数据访问存储器的方式、二进制的1位(bit )只取0和1这2种不同的值，表示开关量(或数字量)的2种不同状态，例如接点的开放和断开、线圈的通电和断开等该位为1时，用梯子表示对应的编程元件的线圈“通电”，该常开接点接通，常闭接点断开，相反的情况下。 位数据的数据类型为BOOL (布尔)型。 (1)比特、字节、字和双字，2字节为1字(Word )，2字为1双字(Double Word )。 通常，编码数目用二进制补数表示，其中最高有效比特表

16、示编码比特，在最高有效比特为0时表示正数，在1时表示负数，最大16比特的正数表示7FFFH，h表示十六进制数。 另外，8比特的二进制文件构成一字节，其中第0比特是最低有效比特(LSB )，第7比特是最高有效比特(MSB )。字节，字，双字的可取范围，位存储器单元的地址由字节地址和位地址构成，例如像I3.2那样，区域标识符“I”表示输入(Input )，字节地址为3，位地址为2 该访问方式称为“字节.位”地址方式。 (2)数据访问方式的输入字节IB3(B是字节的缩写)由I3.0-I3.7的8比特构成。 邻接的2字节构成一个字，vdw200表示由VB200和VB201构成的一个字，vdw200的v

17、表示区域识别符，w表示字(Word )，200表示开头字节的地址。 VD200表示由VB200VB203组成的双字，v表示区域符号，d表示对双字的访问，200表示开头字节的地址。2、不同存储区的地址，S7系列PLC的存储器，在内置EEPROM区域内装RAM区域外插EEPROM插卡(可选)，内置EEPROM是系统的配置文件、用户程序、用户选择的数据仅限于下载程序时复制外部存储卡时有外部存储卡，每次接通电源时用户程序将系统标志动态存储的数据更新为备份RAM的一部分内容，并与RAM的一部分区域镜像这4种情况，将其内容内置RAM存储用户程序和数据。 该区域分为两部分，一部分停电后可以使用内置的高效电容器和电池盒选项长时间保存数据。 剩下的部分是挥发性的。 使用时，系统的特征数据(常数、系数、特征变量等)必须存储在有保持能力的区域。 外置EEPROM插卡(可选)永久备份内置EEPROM，便于通信和程序传输，RAM分为两大部分：用户程序区和数据存储区用