plc第二章.ppt

1、第二章 可编程序控制器的组成和系统配置,2.1组成和系统配置,2.2 主机,2.3扩展模块,2.4 地址分配,2.1 S7-200的组成和系统配置,本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括： lS系列PLC发展概述 lS7-200 可编程序控制器的主机结构组成 l扩展模块简介 l S7-200 可编程序控制器系统配置,S7-200PLC的系统配置,S7-200 PLC系统组成,S7-200系列PLC其CPU模块为CPU 22X，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：CPU 221，CPU 2

2、22，CPU 224和CPU 226。,S7-200 CPU,SIMATIC S7-200 CPU家族,1).基本单元 (S7-200 CPU模块),基本单元（S7-200CPU模块）也称为主机，它包括一个中央处理单元（CPU）、电源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。,主机结构,1. 各CPU介绍及I/O系统 （1）主机外形 SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图2.2所示：,图2.2S7-200主机外形,S7-224 CPU Micro PLC 面板图,PLC面板图,Q0,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,Q

3、1,.0,.1,I 0,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,I 1,.0,.1,.2,.3,.4,.5,CPU 224,SIEMENS,SF,RUN,STOP,SIEMENS,PLC硬件,时钟精度: 2 分种/月 25 摄氏度 7分钟/月 55 摄氏度,外插存储器 全面备份您的程序、用户数据和组态信息 外插电池 当内部保持电容耗尽时可保持您的数据和内置时钟长达 200天外插日期/时钟 作为CPU 221和CPU222的可选部件，同时集成备份电 池可保护您的数据长达200天,S7-200 外 部 插 件,2). 个人计算机（PC）或编程器,个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-

4、Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。 要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存（最低要求为：CPU80486，8M内存）。,编程设备,编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。,3)STEP7-Micro/WIN32编程软件,STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。 编程软件的使用环境：支持Windows的应用软件。,4)通讯电缆,通讯电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆（RS232RS485），也可用一个通

5、讯处理器（CP）和多点接口（MP1）电缆，或者用一块MPI卡及随MP1卡提供的一根通讯电缆。,PC/PPI,USB / PPI,编程设备-编程电缆,5)人机界面,人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。,2.2 S7-200PLC主机简介,S7-200 CPU22X系列产品： CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、CUP226XM模块。 CPU226模块I/O总点数为40点（24/ 16 点），可带7个扩展模块； 用户程序存储器容量为6.6K字； 内置高速计数器，具

6、有PID控制的功能； 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口； 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。,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,强 大 灵 活 的 扩 展 能 力,最大2个模块,无扩展能力,CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模块最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带2个智能

7、扩展模块。,CPU 224XP 拥有附加的集成模拟输入/输出。 此外 CPU 224XP 以及 CPU 226 还附带第二个通讯连接点。,CPU224xP简介,安装方式 墙面安装 导轨安装,接线端子可自由拆卸给 您的设备更新与维护带 来极大的方便,扁平电缆连接,外部存储卡,运行/停止开关 扩展I/O连接口 外部电位器 (SMB28,SMB29 0-255),简 单 而 实 用 的 安 装 方 式,为了适应空间的要求，S7-200 可以组装成两排,扁平电缆的连接方式，提高抗震动性能更简单，更可靠,每套仅允许一套加长电缆,2种电压,S7-200家族5中CPU都有2种供电类型：DC和AC。 2种类型

8、供电电压分别为直流20.4至28.8V(典型的为24为)和交流85至264V(典型的为220V) 数字量输出为晶体管类型 数字量输出为继电器输出,CPU224XP 配置,14 个数字量输入,10 个数字量输出,2个模拟量输入 1 个模拟量输出,CPU224XP DC/DC/DC 接线图,由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。M、L+两个端子提供24VDC/400mA传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。,传感器电源,PLC的供电,对于继电器输出方式，既可带直流负载，又可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定,Q0.3输出控制继

9、电器,按键输入I0.0,L+,M,2.3 S7-200 PLC的扩展模块,S7-200 PLC的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。（扩展规模、功能）,1) 数字量模块,EM221数字输入模块,扩展模块简介,EM222数字量输出模块,EM223数字输入输出模块,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,EM 222,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,EM 221,数字量输入 扩展模块,.0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,EM 223,数字量输出 扩展模块,数字量输入/输出 扩展模块,S7-200 PLC 扩展模块面板图,2）模拟量模块,模拟量模块,模拟

10、量模块有： 模拟量输入模块 EM231： 4模拟输入点，2W，12位 模拟量输出模块 EM232： 2模拟输出点，2W，12位 模拟量输入输出模块。EM235： 4模拟输入点，1模拟量输出点，2W，12位,1）模拟量输入模块（EM231） （A/D）,作用：将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。,组成,一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如4-20mA的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块 。,使用,2）模拟量输出模块EM232 （D/A）,模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节

11、组成。光电耦合器防止电磁干扰。,外部接线图：,左端起的每3个点为一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压或电流信号）。 第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端。 第二组的接法与第一组类同。 该模块需要直流24V供电。,3） 模拟量输入输出模块（EM235）,EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道 。 模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参数基本相同 。 电压输入范围有所不同，单极性为010V、05V、01V、0500mv、0100mv、050mv。双极性为10V、5V、2.5V、1V、500mV、250mv、100mv、50mv、25mv。 该模块的

12、模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。技术参数也基本相同。 EM231、 EM232和EM235模块需要直流24V供电。,模拟扩展模块,出,3）5种通讯模块,自学,智能模块,为了满足更加复杂的控制功能的需要，PLC还配有多种智能模块，以适应工业控制的多种需求。,常见的智能模块有： PID调节模块； 高速计数器模块； 温度传感器模块等。,自学,称重模块 SIWAREX MS(微量秤)是一种多用途，灵活的称重模块。可用于电梯、料仓、轧钢机、起重机等负荷测量(称重)。通过称重传感器信号进入该模块，能够将处理后的重量值直接传给s7-200 PLC。,自学,定位模块EM253,EM 253 每秒可发

13、出 12 至 200000 个脉冲。它可以支持直线加速和直线减速。模块还支持许多有用、必要的附加功能，如参照点运行的不同可能性。,自学,8DI 16DI 8 DO (DC, AC or relay) 4DO 5A 4DO 10A,4 AI 4 AI / 1AO 2 AO,2 AI or 4 AI Thermo couples RTD modules,PROFIBUS DP AS-i-Master Modem Ethernet,4DI / 4DO 8DI / 8DO 16DI / 16DO,TeleserviceCommuni-cationMessaging,Position module fo

14、r stepper solution,丰富的扩展模块,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),Ethernet module,NEW,NEW,NEW,S7-200通讯网络,2.4 S7-200 PLC的系统配置及地址分配,S7-200 PLC主机（基本配置），可构成一个独立的控制系统（基本配置）。基本配置的I/O配置是固定的，它们具有固定的I/O地址。 输入I0.0I*.* 输出Q0.0 Q*.* 主机配以扩展模块后，可扩展PLC的系统。数字量模块或模拟量模块可扩展系统的控制规模；智能模块可扩展系统的控制功能。进

15、行扩展配置时应考虑以下相关的因素：,扩展配置时应考虑相关的因素：,主机允许带扩展模块的数量,CPU输入输出映象区的大小,PLC内部电源的负载能力,CPU221模块（整体型PLC）不允许带扩展模块；CPU222模块最多可带2个扩展模块；CPU224模块、CPU224XP模块、CPU226模块最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带2个智能扩展模块。,允许主机所带扩展模块的数量,S7-200 PLC各类主机提供的数字量I/O映像区为： 128个输入映像寄存器（I0.0I15.7） 128个输出映像寄存器（Q0.0Q15.7） 数字量的最大配置不能超过此区域。 S7-200 PLC各类主机提

16、供的模拟量I/O映像区为： CPU222模块为16入/16出 CPU224模块、CPU224XP模块、CPU226模块为32入/32出 模拟量的最大配置不能超过此区域。,1）数字量输入/输出映像寄存器区的大小,2）模拟量输入/输出映像寄存器区的大小,CPU输入输出映象区的大小, PLC内部5VDC电源的负载能力 主机和扩展模块正常工作时，需要5VDC工作电源。主机内部电源单元提供的5VDC电源为主机和扩展模块提供了工作电源。 系统配置后，必须对主机内部的5VDC电源的负载能力进行校验。,PLC内部电源的负载能力,PLC提供的DC5V电流,校验举例,CPU226提供5VDC电源的最大电流为100

17、0mA。 各扩展模块对5VDC电源的电流消耗：EM221 DI8DC24V 30 mA EM223 DI4/DO4DC24V/继电器 40 mA EM235 AI4/AQ112位 30 mA2=60 mA 共计 30+40+60=130 mA1000mA 。,PLC系统配置时，要对各模块的输入、输出点进行编址。主机提供的I/O具有固定的I/O地址。 扩展模块的地址由I/O模块类型及模块在I/O链中的位置决定。编址时，按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。,I/O点数的扩展与编址,数字量输入地址都是以8位为1组。若一个模块I/O不是8的整数，余下的不会分配给下一模块。 I0.0，I0.1

18、，I1.0， 模拟量以16位存储，所以要从偶数号字节开始。如AIW0，AIW2，AIW4 AQW0，AQW2，AQW4，,例如：以CPU224扩展两块EM223(4I/4O) 主机地址：14I/10O I0.0、I0.1 . I0.7, I1.0、I1.1 I1.5 Q0.0、Q0.1 Q0.7, Q1.0、Q1.1 扩展单元1地址 I2.0、I2.1 、I2.2 、 I2.3 Q2.0、Q2.1 、Q2.2 、Q2.3 扩展单元2地址 I3.0、I3.1 、I3.2 、 I3.3 Q3.0、Q3.1 、Q3.2 、Q3.3,I/O点数扩展和编址,例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。 本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图所示为其中的一种模块连接形式。表所列为其对应的各模块的编址情况。,表2-2 扩展模块编址,221,222,235,223,235,负