S7-200培訓(xùn)ppt課件

1、第3章S7-200可編程序控制器 3.1S系列PLC開展概述 3.2S7-200 PLC系統(tǒng)組成 3.3 編程元件及程序知識(shí) 3.4相關(guān)設(shè)備 3.5工業(yè)軟件 本章學(xué)習(xí)目的本章以西門子公司消費(fèi)的S7-200系列小型可編程序控制器為例，引見詳細(xì)型號(hào)的PLC，內(nèi)容包括：lS系列PLC開展概述lS7-200 可編程序控制器的系統(tǒng)組成l編程元件及程序知識(shí)l相關(guān)設(shè)備l常用工業(yè)軟件前往本章首頁3.1S系列PLC開展概述 德國的西門子SIEMENS公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，消費(fèi)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先位置。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的SIMATIC S3系列的控

2、制系統(tǒng)。 在1979年，微處置器技術(shù)被運(yùn)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世紀(jì)末又推出了S7系列產(chǎn)品。最新的SIMATIC產(chǎn)品為SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。 前往本章首頁3.2S7-200 PLC系統(tǒng)組成 3.2.1系統(tǒng)根本構(gòu)成 3.2.2主機(jī)構(gòu)造 3.2.3掃描周期及任務(wù)方式 3.2.4輸入輸出擴(kuò)展 3.2.5主機(jī)性能目的 前往本章首頁從CPU模塊的功能來看，SIMATIC S7-200系列小型可編程序控制器開展至今，大致閱歷了兩代：第一代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)展擴(kuò)展，它具有四種不同構(gòu)造配置的CPU單元：CP

3、U 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，對第一代PLC產(chǎn)品不再作詳細(xì)引見。第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU 22X，是在21世紀(jì)初投放市場的，速度快，具有較強(qiáng)的通訊才干。它具有四種不同構(gòu)造配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。3.2.1系統(tǒng)根本構(gòu)成 SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，如圖3.1所示。圖3.1S7-200 PLC系統(tǒng)組成系統(tǒng)根本構(gòu)成1. 硬件1根本單元 2擴(kuò)展單元 3特殊功能模塊 4相關(guān)設(shè)備 2. 工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好地管理和運(yùn)用這些設(shè)備而開發(fā)

4、的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)那么的總和，它主要由規(guī)范工具、工程工具、運(yùn)轉(zhuǎn)軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。前往本節(jié)3.2.2主機(jī)構(gòu)造 1. 各CPU引見及I/O系統(tǒng)1主機(jī)外形SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)CPU模塊的外形如圖3.2所示：圖3.2S7-200主機(jī)外形2根本構(gòu)造特點(diǎn)輸出信號(hào)類型電源輸出 根本I/O 存儲(chǔ)平安 高速反響 模擬電位器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 輸入輸出可擴(kuò)展性 4種CPU各有晶體管輸出和8繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和控制電壓。各類型的型號(hào)如表3.1所示。 表3.1CPU型號(hào)SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表3

5、.2所示。表3.2主機(jī)及I/O特性2. 存儲(chǔ)系統(tǒng)1存儲(chǔ)系統(tǒng)2存儲(chǔ)器及運(yùn)用3存儲(chǔ)平安 圖3.3存儲(chǔ)系統(tǒng)表3.3存儲(chǔ)容量2存儲(chǔ)器及運(yùn)用 上裝和下裝用戶程序 定義存儲(chǔ)器堅(jiān)持范圍 用程序永久保管數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器卡的運(yùn)用 3存儲(chǔ)平安1主機(jī)CPU模塊內(nèi)部配備的EEPROM，上裝程序時(shí)，可自動(dòng)裝入并永久保管用戶程序、數(shù)據(jù)和CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。2用戶可以用程序?qū)⒋鎯?chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)備份到EEPROM存儲(chǔ)器。3主機(jī)CPU提供一個(gè)超級(jí)電容器，可使RAM中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后堅(jiān)持幾天之久。4CPU提供一個(gè)可選的電池卡，可在斷電后超級(jí)電容器中的電量完全耗盡時(shí)，繼續(xù)為內(nèi)部RAM存儲(chǔ)器供電，以延伸數(shù)據(jù)所存的時(shí)間。5可選的存儲(chǔ)器

6、卡可運(yùn)用戶像運(yùn)用計(jì)算機(jī)磁盤一樣來方便地備份和裝載程序和數(shù)據(jù)。前往本節(jié)3.2.3掃描周期及任務(wù)方式 1. 掃描周期 2. 任務(wù)方式 3. 改動(dòng)CPU任務(wù)方式的方法 圖3.4CPU的掃描周期1. 掃描周期 1輸入處置 2執(zhí)行程序 3處置通訊懇求 4執(zhí)行CPU自診斷測試 5寫數(shù)字輸出 2. 任務(wù)方式 1STOP方式 2RUN方式 3. 改動(dòng)CPU任務(wù)方式的方法 1用PLC上的方式開關(guān)來手動(dòng)切換，方式開關(guān)有3個(gè)擋位 。2用STEP 7-Micro/Win32編程軟件，應(yīng)首先把主機(jī)的方式開關(guān)置于TERM或RUN位置，然后在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊STOP和RUN方式按鈕即可。3在用戶程序中用指令由RUN方式

7、轉(zhuǎn)換到STOP方式，前提是程序邏輯允許中斷程序的執(zhí)行。前往本節(jié)3.2.4輸入輸出擴(kuò)展 1. 設(shè)備銜接 2. 最大I/O配置的預(yù)算 3. 輸入輸出及CPU組態(tài) 1. 設(shè)備銜接 圖3.5I/O擴(kuò)展現(xiàn)意圖2. 最大I/O配置的預(yù)算 1映像存放器數(shù)量2電流提供 3模塊電流 4電流預(yù)算規(guī)那么 2電流提供各CPU所能提供的最大5VDC電流如表3.4所示。3模塊電流CPU 22X可銜接的各擴(kuò)展模塊耗費(fèi)5VDC電流如表3.5所示。3. 輸入輸出及CPU組態(tài) 1I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址 2設(shè)置輸入濾波 3設(shè)置脈沖捕捉 4輸出表配置 5定義存儲(chǔ)器堅(jiān)持范圍 例如，某一控制系統(tǒng)選用CPU 224，系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)各

8、為：數(shù)字量輸入24點(diǎn)、數(shù)字量輸出20點(diǎn)、模擬量輸入6點(diǎn)、模擬量輸出2點(diǎn)。本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，表3.6所示為其中的一種可行的系統(tǒng)輸入輸出組態(tài)情況。假設(shè)按表3.6的擴(kuò)展方式，各模塊在I/O鏈中的位置陳列方式也可以有多種，圖3.6所示為其中的一種模塊銜接方式。圖3.6擴(kuò)展銜接圖S7-200 CPU為每個(gè)主機(jī)數(shù)字量輸入提供了脈沖捕捉功能，它可以使主機(jī)可以捕捉小于一個(gè)掃描周期的短脈沖，并將其堅(jiān)持到主機(jī)讀到這個(gè)信號(hào)，但前提是只需經(jīng)過濾波器后，脈沖捕捉才有效。此外，在一個(gè)給定的掃描周期內(nèi)假設(shè)有不只一個(gè)脈沖，那么只需第一個(gè)脈沖可以被捕捉到，幾種情況下的脈沖捕捉波形如圖3.7所示。圖3.7脈沖捕捉

9、波形圖表3.722X主機(jī)主要技術(shù)目的前往本節(jié)3.2.5主機(jī)性能目的 S7-200 22X各主機(jī)的主要技術(shù)性能目的如下表3.7所示。前往本節(jié)3.3 編程元件及程序知識(shí) 3.3.1編程元件及尋址 3.3.2指令系統(tǒng) 3.3.3編程言語 3.3.4 程序構(gòu)造 前往本章首頁3.3.1編程元件及尋址 1. 數(shù)據(jù)類型2. 直接尋址方式 3間接尋址方式 1. 數(shù)據(jù)類型1數(shù)據(jù)類型及范圍SIMATIC S7-200系列PLC數(shù)據(jù)類型可以是布爾型、整型和實(shí)型浮點(diǎn)數(shù)。實(shí)數(shù)采用32位單精度數(shù)來表示，其數(shù)值有較大的表示范圍：正數(shù)為+1.175495E-38+3.402823E+38；負(fù)數(shù)為-1.175495E38-3.

10、402823E+38。不同長度的整數(shù)所表示的數(shù)值范如表3.8所示。2常數(shù)在編程中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用常數(shù)。常數(shù)數(shù)據(jù)長度可為字節(jié)、字和雙字，在機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制存儲(chǔ)，但常數(shù)的書寫可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼或浮點(diǎn)數(shù)實(shí)數(shù)等多種方式。幾種常數(shù)方式分別如表3.9所示。2. 直接尋址方式 1編址方式按位尋址的格式為：Ax.y 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件數(shù)量很少，所以不用指出元件所在存儲(chǔ)區(qū)域的字節(jié)，而是直接指出它的編號(hào)。其尋址格式為：Ay數(shù)據(jù)尋址格式為：ATx2各元件引見輸入繼電器I輸出繼電器Q 通用輔助繼電器M 特殊標(biāo)志繼電器SM 變量存儲(chǔ)器V 部分變量存儲(chǔ)器L 順序

11、控制繼電器S 定時(shí)器T 計(jì)數(shù)器C 模擬量輸入映像存放器AI、模擬量輸出映像存放器AQ 高速計(jì)數(shù)器HC累加器AC S7-200將編程元件一致歸為存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)單元按字節(jié)進(jìn)展編址，無論所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型，通常應(yīng)指出它在所在存儲(chǔ)區(qū)域和在區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。每個(gè)單元都有獨(dú)一的地址，地址用稱號(hào)和編號(hào)兩部分組成，元件稱號(hào)區(qū)域地址符號(hào)如表3.10所示。 按位尋址的格式為：Ax.y必需指定元件稱號(hào)、字節(jié)地址和位號(hào)，如圖3.8 所示。圖3.8中MSB表示最高位，LSB表示最低位。 圖3.8位尋址格式3間接尋址方式 間接尋址方式是，數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器或存放器中，在指令中只出現(xiàn)所需數(shù)據(jù)所在單元的內(nèi)存地址的地址。存

12、儲(chǔ)單元地址的地址又稱為地址指針。這種間接尋址方式與計(jì)算機(jī)的間接尋址方式一樣。間接尋址在處置內(nèi)存延續(xù)地址中的數(shù)據(jù)時(shí)非常方便，而且可以縮短程序所生成的代碼的長度，使編程更加靈敏。用間接尋址方式存取數(shù)據(jù)需求作的任務(wù)有3種：建立指針、間接存取和修正指針。 1建立指針 建立指針必需用雙字傳送指令MOVD，將存儲(chǔ)器所要訪問的單元的地址裝入用來作為指針的存儲(chǔ)器單元或存放器，裝入的是地址而不是數(shù)據(jù)本身，格式如下：例：MOVD&VB200,VD302MOVD&MB10,AC2MOVD&C2,LD14留意：建立指針用MOVD指令。2間接存取 指令中在操作數(shù)的前面加“*表示該操作數(shù)為一個(gè)指針。下面兩條指令是建立指針

13、和間接存取的運(yùn)用方法：MOVD&VB200，AC0MOVW*AC0，AC1假設(shè)存儲(chǔ)區(qū)的地址及單元中所存的數(shù)據(jù)如下所示 執(zhí)行過程如下：3修正指針 下面的兩條指令可以修正指針的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1前往本節(jié)3.3.2指令系統(tǒng) S7-200 系列PLC主機(jī)中有兩類根本指令集：SIMATIC指令集和IEC 1131-3指令集，程序員可以任選一種。提供了許多類型的指令以完成廣泛的自動(dòng)化義務(wù)。SIMATIC指令集：是為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)的，本指令通常執(zhí)行時(shí)間短，而且可以用LAD、STL和FBD三種編程言語。IEC 1131-3指令集是不同PLC廠家的指令規(guī)范，它

14、不能運(yùn)用STL編程言語。 前往本節(jié)3.3.3編程言語 1. 語句表 2. 梯形圖 3. 功能塊圖 4. 其他編程言語 1. 語句表 語句表STL言語類似于計(jì)算機(jī)的匯編言語，特別適宜于來自計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程人員。用指令助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向機(jī)器硬件的言語，STEP 7 Micro/Win32的語句表如圖3.9所示。圖3.9語句表舉例2. 梯形圖 圖3.10梯形圖舉例3. 功能塊圖 功能塊圖FBD的圖形構(gòu)造與數(shù)字電子電路的構(gòu)造極為類似，如以下圖3.11所示。 4. 其他編程言語 SIMATIC工業(yè)軟件中的工程工具中為大型或中型PLC提供了許多高級(jí)編程工具，以下簡要其中的幾種：1S7-SLC和

15、M7-Pro C/C+2S7-GRAPH 3S7-HiGraph 4CFC 1S7-SLC和 M7-Pro C/C+圖3.12SLC言語S7-SLC的言語與PASCAL非常類似，如圖3.12所示。 2S7-GRAPH 圖3.13順序流程圖3S7-HiGraph 它借助于形狀圖來描畫異步過程。用于安裝和過程，以及能夠的轉(zhuǎn)移形狀的圖形描畫。本工具可基于系統(tǒng)框圖和流程圖直接進(jìn)展編程，程序構(gòu)造和過程明晰。 S7-HiGraph如圖3.14所示。圖3.14 形狀圖4CFC CFC延續(xù)功能圖是在原來的CSF控制系統(tǒng)流程圖的根底上開展起來的，它經(jīng)過繪制過程控制流程圖，將各程序塊在版面上布置，然后將它們相互銜

16、接即可。 控制系統(tǒng)流程圖如圖3.15所示。前往本節(jié)圖3.15 延續(xù)功能圖 3.3.4 程序構(gòu)造 1. 用戶程序 1主程序 2子程序 3中斷處置程序 2. 數(shù)據(jù)塊 3. 參數(shù)塊 假設(shè)編程運(yùn)用的是手編器，主程序應(yīng)安排到程序的最前面。其他部分的位置安排沒有嚴(yán)厲的順序，但習(xí)慣上把子程序安排在中斷程序的前面。如圖3.16所示。圖3.16程序構(gòu)造 前往本節(jié)3.4相關(guān)設(shè)備 3.4.1手編器 3.4.2計(jì)算機(jī) 3.4.3人機(jī)界面 3.4.4特殊功能模塊 前往本章首頁3.4.1手編器 工業(yè)上用的各廠商的可編程序控制器的運(yùn)用中，手編器曾是主要編程設(shè)備，后來出現(xiàn)了圖形輸入設(shè)備，又出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程軟件。經(jīng)過通訊設(shè)備，

17、使PLC和計(jì)算機(jī)相連，用編程軟件可直接在計(jì)算機(jī)上編程，由于計(jì)算機(jī)的顯示器屏幕較大，對程序的編制和修更加方便高效。但即使是如今，手編器的運(yùn)用仍非常廣泛，特別是用小型和微型PLC實(shí)現(xiàn)的小規(guī)模系統(tǒng)。 前往本節(jié)3.4.2計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)包括個(gè)人計(jì)算機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)，在可編程序控制器系統(tǒng)的工業(yè)運(yùn)用中發(fā)揚(yáng)著越來越重要的作用，幾乎PLC系統(tǒng)從工程工程開發(fā)、編程、調(diào)試到系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)，計(jì)算機(jī)越來越成了不可短少的工具。前往本節(jié)3.4.3人機(jī)界面 1. 構(gòu)造特點(diǎn) 文本顯示區(qū)：可顯示兩行信息每行20個(gè)字符的液晶顯示LCD 。按鍵：共有9個(gè)鍵 。通訊：經(jīng)過TD/CPU電纜通用RS232接口可以提供可編程序控制器與TD

18、200的通訊，同時(shí)可以提供TD的電源，而不用再另接電源。 電源：假設(shè)不用TD/CPU通訊電纜，可以經(jīng)過面板右側(cè)的電源接口銜接外部電源。2. 主要功能可以顯示從CPU主機(jī)讀出的信息如讀取指令、數(shù)據(jù)、當(dāng)前值及形狀；可以調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)中選定的程序變量；可以提供對輸入輸出點(diǎn)的強(qiáng)迫功能；可以為實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置日期和時(shí)間；支持多種言語方式的菜單和提示并支持中文。前往本節(jié)3.4.4特殊功能模塊 1. 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 2. 模擬量擴(kuò)展模塊 3. 熱電偶、熱電阻模塊4. 通訊擴(kuò)展模塊 5. 現(xiàn)場設(shè)備接口模塊 1. 數(shù)字量擴(kuò)展模塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊主要有：EM221 數(shù)字量輸入模塊，24V，8輸入。 EM222數(shù)字量輸出模塊，24V，8輸出。 EM223數(shù)字量混合模塊，24V。 2. 模擬量擴(kuò)展模塊模擬量擴(kuò)展模塊主要有：EM231：4模擬輸入點(diǎn)，2W，12位。EM232：2模擬輸出點(diǎn)，2W，12位。EM235：4模擬輸入點(diǎn)，1模擬量輸出點(diǎn)，2W，12位。3. 熱電偶、熱電阻模塊 EM231為1.8W，15位，模擬量輸入。 4. 通訊擴(kuò)展模塊EM277 PROFIBUS-DP模塊用于PLC現(xiàn)場總線通訊銜接。波特率可從960012M波特。5. 現(xiàn)場設(shè)備接口模塊CP 243-2通訊處置器是AS-I主站銜接部件，專門用于S7-200 CPU 22