第6章S7200PLC構成ppt課件

1、 西門子公司生產的SIMATIC可編程控制器主要有S5和S7兩大系列。目前，早期的S5系列PLC產品已被新研制生產的S7系列所替代。S7系列以結構緊湊、可靠性高、功能全等優(yōu)點，在自動控制領域占有重要地位。 SIMATIC S7系列PLC又分為S7-400、S7-300和S7-200 共3個子系列，分別為S7系列的大、中、小微型PLC系統(tǒng)。SIMATIC S7-200系列PLC是西門子公司生產的具有高性價比的小型可編程控制器，由于它結構小巧，運行速度高，價格較低，因此在工業(yè)生產中得到廣泛應用。 S7-200系列 PLC系統(tǒng)由主機基本單元）、I/O擴展單元、功能單元模塊和外部設備等組成。S7-20

2、0 PLC主機基本單元的結構形式為整體式結構。 圖6-1 S7-200系列 CPU結構 6.1.1 CPU224型型PLC的結構的結構 主機基本單元是PLC系統(tǒng)的控制核心，也是一個最簡單的PLC控制系統(tǒng)。S7-200系列的主機型號都是以CPU開頭的。S7-200系列PLC有CPU 21X和CPU 22X兩代產品，其中CPU 22X型PLC有CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226四種基本型號。6.1.1 CPU224型型PLC的結構的結構 1. 整體式整體式PLC的結構分析的結構分析 CPU 224主機可獨立工作，完成簡單的控制功能。主機箱體內部有以微處理器為內核的PLC

3、主板，具有完全意義的控制、運算、存儲功能。另外，外部設有RS-485通訊接口，用以連接編程器手持式或PC機）、文本圖形顯示器、PLC網絡等外部設備；還設有工作方式開關，模擬電位器，I/O擴展接口，工作狀態(tài)指示和用戶程序存儲卡，I/O接線端子排及發(fā)光指示等。 2 . CPU224型型PLC的結構特點的結構特點 (1)基本單元基本單元I/O CPU 22X型PLC，具有兩種不同的電源供電電壓，輸出電路分為繼電器輸出和晶體管DC輸出兩大類。CPU 22X系列PLC可提供4個不同型號的多種基本單元供用戶選用，其類型及參數(shù)如表6-1所示。 (2) 高速反應性高速反應性 CPU 22X PLC可以處理和輸

4、出高速脈沖，可以處理普通I/O端口無法處理的高速信號，這使PLC系統(tǒng)的功能大大加強。 CPU 224 PLC有6個高速計數(shù)脈沖輸入端I0.0I0.5），最快的響應速度為30KHz，用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號。 CPU 224 PLC有2個高速脈沖輸出端Q0.0、Q0.1），輸出脈沖頻率可達20KHz。用于PTO高速脈沖束和PWM寬度可變脈沖輸出高速脈沖輸出。 S7-200 CPU存儲器系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種存儲器構成，用以存儲用戶程序、CPU組態(tài)配置）、程序數(shù)據(jù)等。當執(zhí)行程序下載操作時，用戶程序、CPU組態(tài)配置）、程序數(shù)據(jù)等由編程器送入RAM存儲器區(qū)，并自動拷貝到EEPRO

5、M區(qū)，永久保存。 系統(tǒng)還具有完善的數(shù)據(jù)保護功能。系統(tǒng)掉電時，系統(tǒng)自動將RAM中M存儲器的內容保存到EEPROM存儲器。上電恢復時，用戶程序及CPU組態(tài)配置自動從EEPROM的永久保存區(qū)讀取到RAM中，如果V和M存儲區(qū)內容丟失時，EEPROM永久保存區(qū)的數(shù)據(jù)會復制到RAM中去。 ( 3) 存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng) 模擬電位器用來改變特殊寄存器SM32、SM33中的數(shù)值，以改變程序運行時的參數(shù)，如定時、計數(shù)器的預置值，過程量的控制參數(shù)等。 CPU 224 PLC還支持外擴存儲卡，存儲卡是用來擴展PLC的數(shù)據(jù)存儲資源的器件，也稱擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡、電池和時鐘卡等模塊。EEPROM存儲模塊，用

6、于用戶程序的拷貝復制。電池模塊，用于長時間保存數(shù)據(jù)，使用CPU 224內部存儲電容數(shù)據(jù)存儲時間達190小時，而使用電池模塊數(shù)據(jù)存儲時間可達200天。 (4) 模擬電位器模擬電位器 (5) 存儲卡存儲卡 6.2 S7200系列系列PLC的內部元器件的內部元器件 6.2.1 PLC的內部元器件的內部元器件 PLC是以微處理器為核心的電子設備。PLC內部設計了編程使用的各種元器件，PLC與繼電器控制的根本區(qū)別在于PLC采用的是軟器件，以程序實現(xiàn)各器件之間的連接。 下面從元器件的功能、存儲空間、存儲方式、尋址方式等角度，敘述各種元器件的使用方法。 CPU 22X 系列PLC內部的元器件有很多，它們在功

7、能是相互獨立的。在數(shù)據(jù)存儲區(qū)為每一種元器件分配一個存儲區(qū)域。每一種元器件用一組字母表示器件類型，字母加數(shù)字表示數(shù)據(jù)的存儲地址。如I表示輸入映像寄存器又稱輸入繼電器）；Q表示輸出映像寄存器輸出繼電器）；M表示內部標志位存儲器；SM表示特殊標志位存儲器；S表示順序控制存儲器又稱狀態(tài)元件）；V表示變量存儲器；L表示局部存儲器；T表示定時器；C表示計數(shù)器；AI表示模擬量輸入映像寄存器，AQ表示模擬量輸出映像寄存器；AC表示累加器；HC表示高速計數(shù)器等。下面分別介紹這些內部器件的定義、功能和使用方法。 (1) 輸入輸入/輸出映像寄存器輸出映像寄存器I/Q） 輸入/輸出映像寄存器包括輸入映像寄存器I和輸出

8、映像寄存器Q。 輸入/輸出映像寄存器都是以字節(jié)為單位的寄存器，可以按位操作，它們的每1位對應一個數(shù)字量輸入/輸出接點。不同型號主機的輸入/輸出映像寄存器區(qū)域大小和I/O點數(shù)參考主機技術性能指標。擴展后的實際I/O點數(shù)不能超過I/O映像寄存器區(qū)域的大小，I/O映像寄存器區(qū)域未用的部分可當作內部標志位M或數(shù)據(jù)存儲器以字節(jié)為單位運用。 輸入映像寄存器輸入繼電器的等效電路如圖6-3所示，輸出映像寄存器輸出繼電器的等效電路如圖6-4所示。 圖6-3 輸入映像寄存器輸入繼電器的等效電路圖 圖6-4 輸出映像寄存器輸出繼電器的等效電路圖 (2) 內部標志位內部標志位M） 順序控制繼電器S又稱狀態(tài)元件，用來組

9、織機器操作或進入等效程序段工步，以實現(xiàn)順序控制和步進控制?？梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取存儲區(qū)的數(shù)據(jù)。編址范圍S0.0S31.7。 內部標志位M可以按位使用，作為控制繼電器又稱中間繼電器），用來存儲中間操作數(shù)或其它控制信息。也可以按字節(jié)、字或雙字來存取存儲區(qū)的數(shù)據(jù)。編址范圍M0.0M31.7。 (3) 順序控制繼電器順序控制繼電器S） (4) 變量存儲器變量存儲器V） 變量存儲器V用以存儲運算的中間結果，也可以用來保存工序或任務相關的其它數(shù)據(jù)，如模擬量控制，數(shù)據(jù)運算，設置參數(shù)等。變量存儲器可按位使用，也可按字節(jié)、字或雙字使用。變量存儲器存儲空間較大， CPU 224和CPU226有VB0.0V

10、B5119.7共5K字節(jié)的存儲空間。 局部存儲器L和變量存儲器V很相似，主要區(qū)別在于局部存儲器L是局部有效的，變量存儲器V則是全局有效。 S7-200有64個字節(jié)的局部存儲器，編址范圍LB0.0LB63.7。其中60個字節(jié)可以用作暫時存儲器或者給子程序傳遞參數(shù)，最后4個字節(jié)為系統(tǒng)保留字節(jié)。S7-200 PLC根據(jù)需要分配局部存儲器。當主程序執(zhí)行時，64個字節(jié)的局部存儲器分配給主程序；當中斷或調用子程序時，將局部存儲器重新分配給相應程序。局部存儲器在分配時，PLC不進行初始化，初始值是任意的。 可以用直接尋址方式按字節(jié)、字或雙字來訪問局部存儲器，也可以把局部存儲器作為間接尋址的指針，但不能作為間

11、接尋址的存儲區(qū)域。 (5) 局部存儲器局部存儲器L） PLC中定時器相當于時間繼電器，用于延時控制。中定時器相當于時間繼電器，用于延時控制。S7-200 CPU中的定時器是對內部時鐘累計時間增量的設備。中的定時器是對內部時鐘累計時間增量的設備。 定時器用符號定時器用符號T和地址編號表示，編址范圍和地址編號表示，編址范圍T0T25522X）；）；T0T127(21X)。定時器的主要參數(shù)有定時器預置值，當前計時值和狀。定時器的主要參數(shù)有定時器預置值，當前計時值和狀態(tài)位。態(tài)位。 。 (6) 定時器定時器T） 計數(shù)器主要用來累計輸入脈沖個數(shù)。其結構與定時器相似，其設定值預置值在程序中賦予，有1個16位

12、的當前值寄存器和1位狀態(tài)位。當前值寄存器用以累計脈沖個數(shù)，計數(shù)器當前值大于或等于預置值時，狀態(tài)位置1。 S7-200 CPU提供有三種類型的計數(shù)器，一種增計數(shù)；一種減計數(shù)；另一種增/減計數(shù)。計數(shù)器用符號C和地址編號表示。 (7) 計數(shù)器計數(shù)器C） (8) 模擬量輸入模擬量輸入/輸出映像寄存器輸出映像寄存器AI/AQ） S7-200的模擬量輸入電路將外部輸入的模擬量如溫度、電壓等轉換成1個字長16位的數(shù)字量，存入模擬量輸入映像寄存器區(qū)域，可以用區(qū)域標志符AI），數(shù)據(jù)長度W及字節(jié)的起始地址來存取這些值。因為模擬量為1個字長，起始地址定義為偶數(shù)字節(jié)地址，如AIW0，AIW2，AIW62，共有32個模

13、擬量輸入點。模擬量輸入值為只讀數(shù)據(jù)。 S7-200模擬量輸出電路將模擬量輸出映像寄存器區(qū)域的1個字長16位數(shù)字值轉換為模擬電流或電壓輸輸出?？梢杂脴俗R符AQ）、數(shù)據(jù)長度W及起始字節(jié)地址來設置。 因為模擬量輸出數(shù)據(jù)長度為16位，起始地址也采用偶數(shù)字節(jié)地址，如AQW0，AQW2，AQW62，共有32個模擬量輸出點。用戶程序只能給輸出映像寄存器區(qū)域置數(shù)，而不能讀取。 圖6-7 存取模擬量輸出值 (9) 累加器累加器AC） 累加器是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，可以同子程序之間傳遞參數(shù)，以及存儲計算結果的中間值。S7-200 CPU中提供了4個32位累加器AC0AC3。累加器支持以字節(jié)B）、字W和雙字D的存取

14、。按字節(jié)或字為單位存取時，累加器只使用低8位或低16位，數(shù)據(jù)存儲長度由所用指令決定。累加器操作見圖6-8。 (10) 高速計數(shù)器高速計數(shù)器HC） CPU 22X PLC提供了6個高速計數(shù)器每個計數(shù)器最高頻率為30KHz用來累計比CPU掃描速率更快的事件。高速計數(shù)器的當前值為雙字長的符號整數(shù)，且為只讀值。高速計數(shù)器的地址由符號HC和編號組成，如HC0、HC1HC5。 (11) 特殊標志位存儲器特殊標志位存儲器SM） SM存儲器提供了CPU與用戶程序之間信息傳遞的方法，用戶可以使用這些特殊標志位提供的信息，SM控制S7-200 CPU的一些特殊功能。特殊標志位可以分為只讀區(qū)和讀寫區(qū)兩大部分。CPU

15、 224的SM編址范圍為SM0.0 SM179.7共180個字節(jié)，CPU 214為SM0.0 SM85.7共86個字節(jié)。其中SM0.0SM29.7的30個字節(jié)為只讀型區(qū)域。 可編程控制器的硬件結構是軟件編程的基礎，S7-200 PLC各編程元器件及操作數(shù)的有效編程范圍如表6-3和表6-4所示。 1. 數(shù)據(jù)存儲器的分配數(shù)據(jù)存儲器的分配 PLC具有強大的數(shù)據(jù)存儲能力，數(shù)據(jù)存儲區(qū)為每一種元器件分配一個存儲區(qū)域。 6.2.2 PLC的數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲 S7-200按元器件的種類將數(shù)據(jù)存儲器分成若干個存儲區(qū)域，每個區(qū)域的存儲單元按字節(jié)編址，每個字節(jié)由8位組成?？梢赃M行位操作的存儲單元，每1位都可以看成

16、是有0、1狀態(tài)的邏輯器件。 2. 數(shù)值表示方式數(shù)值表示方式 (1) 數(shù)值類型及范圍 S7-200系列在存儲單元所存放的數(shù)據(jù)類型有布爾型BOOL）、整數(shù)型INT和實數(shù)型REAL三種。表6-5給出了不同長度數(shù)值所能表示的整數(shù)范圍。 布爾型數(shù)據(jù)指字節(jié)型無符號整數(shù)。常用的整型數(shù)據(jù)包括單字長16位和雙字長32位符號整數(shù)兩類。實數(shù)浮點數(shù)采用32位單精度數(shù)表示，數(shù)據(jù)范圍是正數(shù)：1.175495E-38到+3.402823E+38；負數(shù)：-1.175495E-38到-3.042823E-38。 數(shù)據(jù)大小無符號整數(shù)符號整數(shù)十進制十六進制十進制十六進制B (字節(jié)) 8位值02550FF-128127807FW (

17、字) 16位值0655350FFFF-327683276780007FFFD (雙字) 32位值042949672950FFFFFFFF-21474836482147843647800000007FFFFFFF (2) 常數(shù) 6.2.2 PLC的數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲 在S7-200的許多指令中使用常數(shù)，常數(shù)值的長度可以是字節(jié)、字或雙字。CPU以二進制方式存儲常數(shù)，可以采用十進制，十六進制，ASC碼或浮點數(shù)形式書寫常數(shù)。下面是上述常用格式書寫常數(shù)的例子： S7-200將信息存于不同的存儲單元，每個單元有一個唯一的地址，系統(tǒng)允許用戶以字節(jié)、字、雙字為單位存、取信息。提供參與操作的數(shù)據(jù)地址的方法，稱為

18、尋址方式。S7-200數(shù)據(jù)尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。立即尋址的數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)，直接尋址和間接尋址方式有位、字節(jié)、字和雙字4中尋址格式，下面對直接尋址和間接尋址方式加以說明。 6.2.3 尋址方式尋址方式 1. 直接尋址方式直接尋址方式 6.2.3 尋址方式尋址方式 直接尋址方式是指在指令中直接使用存儲器或寄存器的元件名稱和地址編號，直接查找數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)直接尋址指的是，在指令中明確指出了存取數(shù)據(jù)的存儲器地址，允許用戶程序直接存取信息。數(shù)據(jù)直接地址表示方法如圖6-9所示。 圖6-9 數(shù)據(jù)地址表示方法2. 間接尋址方式間接尋址方式 6.2.3 尋址方式尋址方式 間接尋址

19、是指使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。使用前，首先將數(shù)據(jù)所在單元的內存地址放入地址指針寄存器中，然后根據(jù)此地址存取數(shù)據(jù)。S7200 CPU中允許使用指針進行間接尋址的存儲區(qū)域有I、Q、V、M、S、T、C。 建立內存地址的指針為雙字長度32位），故可以使用V、L、AC作為地址指針。必須采用雙字傳送指令MOVD將內存的某個地址移入到指針當中，以生成地址指針。指令中的操作數(shù)內存地址必須使用“ &”符號表示內存某一位置的地址32位）。 例如：MOV & VB200，AC1 /將VB200地址值送AC1。VB200是直接地址編號，&為地址符號，將本指令中&VB200改為&

20、amp;VW200或VD200，指令功能不變。 間接尋址用指針存取數(shù)據(jù)）：在使用指針存取數(shù)據(jù)的指令中，操作數(shù)前加有“*”時表示該操作數(shù)為地址指針。 例如：MOVW * AC1，AC0 /將AC1作為內存地址指針，W規(guī)定了傳送數(shù)據(jù)長度，本指令把以AC1中內容為起始地址的內存單元的16位數(shù)據(jù)送到累加器AC0中，操作過程見圖6-12。 6.2.3 尋址方式尋址方式的地址2 0 32 0 42 0 22 0 12 0 0把V B 2 0 0 的地址送入A C 建立指針 把指針處的值送到A C 0 S7-200系列PLC主機基本單元的最大輸入輸出點數(shù)為40CPU 226為24輸入，16輸出）。 PLC內部映像寄存器資源的最大數(shù)字量I/O映像區(qū)的輸入點I0I15為16個字節(jié)，輸出點Q0Q15也為16個字節(jié)，共32個字節(jié)256點328）。最大模擬量I/O為64點，AIW0AIW62共32個輸入點，AQW0AQW62共32個輸出點偶數(shù)遞增）。S7-200系統(tǒng)最多可擴展7個模塊。 PLC擴展模塊的使用，除了增加I/O點數(shù)的需要外，還增加了PLC許多控制功能。S7-200 PLC系列目前總共可以提供3大類共9種數(shù)字量I/O模塊；3大類共5種模擬量I/O模塊，2種通訊處理模塊。擴展模塊的種類見表6-6。 CPU本機