西门子s7200-PLC-工作方式和结构.ppt
,SIMATIC S7-200-无处不在的应用,PLC的结构和工作原理,本章重点：理解并掌握PLC的结构掌握PLC的工作原理,2.1 PLC的结构,PLC的基本结构,2.2 PLC的工作原理,2.3 PLC的等效电路,在介绍PLC等效电路之前，通过一个实例来认识一下PLC的控制原理。,用一个按钮控制电机1的启动用一个按钮控制电机2的停止用一个按钮控制电机1和电机2的启动用一个按钮控制电机1和电机2的停止用一个按钮控制电机1和电机2的启动，用另一个按钮控制电机1和电机2的停止,电机控制PLC编程初识,用一个按钮控制电机1的启动用一个按钮控制电机2的停止用一个按钮控制电机1和电机2的启动用一个按钮控制电机1和电机2的停止用一个按钮控制电机1和电机2的启动，用另一个按钮控制电机1和电机2的停止,2.3 PLC的等效电路,如下图是一个简单继电器控制电路。KT是时间继电器；KM1、KM2是两个接触器，分别控制电机M1、M2的运转；SB1为起动按钮，SB2为停止按钮。控制功能如下：按下SB1，电机M1开始运转，过10后，电机M2开始运转；按停止按钮SB2，电机M1、M2同时停止。,2.3 PLC的等效电路,PLC的等效电路如图2-2所示。它主要由输入部分、内部控制电路和输出部分组成。,2.4 PLC的扫描过程,2.5 PLC的滞后响应,输入滤波器的时间常数（输入延迟）输出继电器的机械滞后（输出延迟）PLC的循环扫描工作方式PLC对输入采样、输出刷新的集中批处理方式用户程序中语句顺序安排不当,第三章 S7-200的概述,本章重点：理解并掌握S7-200的系统组成掌握S7-200的基本功能及特点掌握S7-200的编程元件的寻址及CPU组态掌握S7-200的编程语言,第一部分：硬件及型号,page：,本章重点：了解S7-200系列CPU的型号及性能掌握S7-200CPU的选型,S7-200各CPU性能,page：,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3.2所示：,图3.2S7-200主机外形,S7-200主机结构,S7-200 CPU型号及特点,page：,其中CPU224XP及CPU224XPsi自带2路模拟量输入和1路模拟量输出,S7-200 CPU的硬件特点,page：,S7-200 CPU的各部件功能,page：10:30,S7-200的扩展I/O模块,page：,S7-200的扩展特殊功能模块,page：,S7-200还具有其他特殊模块，如称重模块，GPRS模块等,page：,S7-200 CPU的选型,page：,小型机选型规则（依据）：I/O点数在满足I/O点数的情况下，一定要留有一定的裕量存储器容量不同机型其存储器容量不一，如CPU221容量4096字节，CPU224容量8192字节，并且不同的编程人员，其编写的程序量也相差甚大。一般来讲，PLC容量都能满足控制要求。CPU性能不同的机型其控制功能不同，如CPU221不具备扩展能力，而CPU222以上都可以进行扩展，并且不同CPU之间在网络通讯、运算、编程等方面的功能也有所不同。经济性不同型号及点位的PLC其价格也各不相同，同时也应考虑应用的可扩展性、可操作性、稳定性等诸多因素。,S7-200 CPU的选型,page：,2.4 PLC的扫描过程,S7-200在扫描循环中完成它的任务,page：,S7-200周而复始的执行一系列任务，任务循环执行一次称为一个扫描周期。,1.读输入：S7-200将物理输入点的状态复制到输入过程映象寄存器中2.执行程序：S7-200执行程序，并将运行结果的数据存储在个存储器中3.处理通讯请求：CPU处理从通讯端口或智能I/O模块进行的数据交换4.执行CPU的自诊断测试：S7-200检测CPU的操作及扩展模块的状态是否正常5.写数字输出：每个扫描周期结束后，CPU把输出映象寄存器中的数据写到数字输出点。（模拟量输出直接刷新，与扫描周期无关）,输入过程映象寄存器 I,page：,I0.0 I0.1I1.5,输入过程映象区I,读入,每次扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值送入“输入过程映象寄存器”中，其状态是由外部开关决定。有0和1两种状态,输入端子,输出过程映象寄存器 Q,page：,每次扫描周期的结尾，CPU将“输出过程映象寄存器”中的值复制到物理输出点上。其状态通过程序运行后得出。有0和1两种状态,输出过程映象区Q,送出,输出端子,PLC工作过程举例,第二部分：CPU的接线及I/O分配,page：,本章重点：理解并掌握S7-200的输入及输出的接线掌握S7-200的I/O分配,S7-200 CPU输入点接线,page：,上图中，M为输入信号的公共端，对于输入信号，正负极性都可以接,S7-200 CPU输出点接线,page：,左边接线图为晶体管类型的接线图，电源极性只能按照图中进行接线中间接线图为CPU224XPSi晶体管类型的接线图，输出的为负极，电源极性不能相反右边接线图为继电器输出，电源极性可以相反，并且DC24或AC220V都可以使用,CPU224的接线图,page：,CPU224的接线图,page：,CPU的I/O分配,page：,数字量输入从I0.0为起始地址，输出从Q0.0为起始地址模拟量输入从AIW0为起始地址，输出从AQW0为起始地址,数字量模块总是以8位（一个字节）为一个通道进行分配如果分配I/O时，在一个通道内有未分配的地址，这些地址不能分配给下一个模块，即：下一个模块的地址需从下一个通道开始排列,I/O分配实例,page：,模拟量I/O点总是以2点增加的方式进行分配。,第三部分 S7-200编程元件的选址及CPU组态,page：,目的：熟练掌握各存储器的功能、用法学习内容：PLC的各软元件的功能、用法、选址及CPU组态教学要求：熟练掌握内部继电器，定时器等软元件的用法掌握PLC的CPU组态掌握S7-200编程元件的选址方式：直接选址、间接选址,1 编程元件,page：,输入存储器:I,输出存储器:Q,位存储区：M,变量存储区:V,计数器存储区:C,高速计数器:HC,累加器:AC,定时器存储区:T,特殊存储区：SM,状态继电器:S,S7-200数据区的功能划分（一）,数字量输入的存储区（也称输入继电器）,数字量输出的存储区（也称输出继电器）,通常用作模拟变量（数值量）的存储区,中间继电器的存储区（也称辅助继电器）,子程序的局部变量存储区,顺序控制继电器的存储区,特殊功能继电器的存储区,以上各区可按位、字节、字或双字存取数据,编程元件范围,page：,2输入输出扩展及CPU组态,（1）设备连接（2）最大I/O配置的预算（3）输入输出及CPU组态,（1）.设备连接,图3.5I/O扩展示意图,（2）.最大I/O配置的预算,映像寄存器数量电流提供 模块电流 电流预算规则,电流提供各CPU所能提供的最大5VDC电流如表3.4所示。,模块电流CPU 22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表3.5所示。,（3）.主机性能指标及CPU组态,I/O点数扩展和编址 设置输入滤波 设置脉冲捕捉 输出表配置 定义存储器保持范围,主机性能指标,S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表3.1所示。,返回本节,表3.122X主机主要技术指标,返回本节,例如，某一控制系统选用CPU 224，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、模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，表3.6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。,CPU组态,若按表3.6的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图3.6所示为其中的一种模块连接形式。,图3.6扩展连接图,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，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，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，几种情况下的脉冲捕捉波形如图3.7所示。,图3.7脉冲捕捉波形图,4数据类型及寻址,（1）数据类型（2）直接寻址方式（3）间接寻址方式,（1）.数据类型,（1）数据类型及范围SIMATIC S7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。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-1.175495E38-3.402823E+38。不同长度的整数所表示的数值范如表3.8所示。,（2）常数在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如表3.9所示。,（2）.直接寻址方式,（1）编址形式按位寻址的格式为：Ax.y 存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：Ay数据寻址格式为：ATx,（2）各元件介绍输入继电器（I）输出继电器（Q）通用辅助继电器（M）特殊标志继电器（SM）变量存储器（V）局部变量存储器（L）顺序控制继电器（S）,定时器（T）计数器（C）模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）高速计数器（HC）累加器（AC）,S7-200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，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，元件名称（区域地址符号）如表3.10所示。,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3.8 所示。图3.8中MSB表示最高位，LSB表示最低位。,图3.8位寻址格式,（3）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。,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,VD302MOVD&MB10,AC2MOVD&C2,LD14注意：建立指针用MOVD指令。,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，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：,修改指针,下面的两条指令可以修改指针的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1,返回本节,第四部分 编程语言和编程软件的安装及使用,page：,本章重点：熟悉S7-200的编程语言掌握S7-200编程软件的安装对MICRO WIN编程软件的熟练操作1.对程序的上传、下载、监控、修改2对整个软件所具有的功能都应有一个全面的了解常用功能一定要掌握；不常用功能要了解；,指令系统,S7-200 系列PLC主机中有两类基本指令集：SIMATIC指令集和IEC 1131-3指令集，程序员可以任选一种。提供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务。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。,返回本节,1编程语言,(1).语句表(2).梯形图(3).功能块图(4).其他编程语言,（1）.语句表,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。用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言，STEP 7 Micro/Win32的语句表如图3.9所示。,图3.9语句表举例,（2）.梯形图,图3.10梯形图举例,（3）.功能块图,功能块图（FBD）的图形结构与数字电子电路的结构极为相似，如下图2所示。,（4）.其他编程语言,SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中型PLC提供了许多高级编程工具，以下简要其中的几种：（1）S7-SLC和 M7-Pro C/C+（2）S7-GRAPH（3）S7-HiGraph（4）CFC,编程语言S7-SLC和 M7-Pro C/C+,图2.1SLC语言,S7-SLC的语言与PASCAL非常相似，如图3.12所示。,2 程序结构,1.用户程序（1）主程序（2）子程序（3）中断处理程序 2.数据块 3.参数块,如果编程使用的是手编器，主程序应安排到程序的最前面。其他部分的位置安排没有严格的顺序，但习惯上把子程序安排在中断程序的前面。如图3.16所示。,图3.16程序结构,返回本节,3 编程软件的安装,page：,安装注意：1.在安装的时候，最好把其他应用程序关掉，包括杀毒软件，防火墙，IE，办公 软件。因为这些软件可能会调用系统的其他文件，影响安装的正常进行。2.如果在原系统中已安装过S7-200其它版本，需将原安装程序全部删除，方可安装。3.安装过程中意外中止，不能卸载，也不能安装，可进入任务栏的“开始”按钮，选择“运行”命令，在命令行中输入regedit,并点击“确认”打开“注册表编辑器”，删除与 STEP 7 MicroWIN 相关的文件，重新安装。4.以上方法均不能解决安装问题的，建议重新安装windows系统。,编程软件的安装过程,page：,S7-200编程软件MicroWIN SP6版本安装详细说明,打开安装软件文件夹,编程软件的安装过程,page：,编程软件的安装过程,page：,选择安装路径,安装程序进程，一般到90%会变的慢一点，这属于正常情况,编程软件的安装过程,page：,编程软件的安装过程,page：,软件安装结束后，自动重启，即可使用MICRO WIN编程软件,MICRO WIN 软件的使用,page：,软件的语言切换，第一次打开程序界面是英文界面,可以通过选项，选择您熟悉的语言，具体操作如下：,见下一页,语言切换,page：,接上一页,选择需要的语言后，关闭软件，然后重新打开，即为新的语言界面,MICRO WIN 软件的使用,page：,程序区,快捷方式,指令,操作栏,机械手手动,软件的使用-通讯,page：,使用PPI编程电缆，建立电脑与S7-200的通讯,PPI串口编程电缆,PLC通讯口,电脑232串口,1.物理连接,软件的使用-通讯,page：,2.设置通讯方式,见下页,软件的使用-通讯,page：,点击确定结束设置,软件的使用-通讯,page：,3.通讯测试,见下页,软件的使用-通讯,page：,通讯成功,接上页,点击确认后，即可通过软件，对程序进行读和写的操作,程序的上载,page：,将CPU内的程序读出,程序的下载,page：,将程序写到PLC内,程序的监控,page：,梯形图监控,程序编译,page：,编译按钮,编译结果,编译后，程序中错误部分会显示在下方，此时，双击编译错误的地方，即能跳转到程序的相应的错误位置,page：,输入编辑元件LAD编辑器中有以下几种输入程序的方法鼠标拖放 打开指令树中的相应指令标记，按住鼠标左键不放，将其拖 到编辑器窗口内的合适位置上释放。鼠标双击 双击指令树中选中的指令标记，该指令会出现在方框光标所 在的位置。功能键 F4（触点）F6（线圈）F9（指令盒）利用指令工具条上的编程按钮，如图：,
