西門子應(yīng)用模塊

西門子應(yīng)用模塊第1頁/共43頁目錄課題一、PLC入門模塊課題二、PLC基本指令應(yīng)用模塊課題三、PLC步進指令應(yīng)用模塊課題四、PLC功能指令應(yīng)用模塊課題五、PLC脈沖輸出及高速處理指令應(yīng)用模塊課題六、PLC綜合程序設(shè)計模塊第2頁/共43頁2、I/O分配：3、梯形圖：4、編程：一定要有連鎖，否則按SB1、SB2——KM1、KM2會同時亮。（電源短路）西門子PLC控制第3頁/共43頁三、PLC分類：（1）按PLCI/O點數(shù)分：超小型：<64點小型：64—128點中型：128—512點大型：512—8192點超大型：>8192點（2）按PLC結(jié)構(gòu)分：整體式：單元式（箱體式）各模塊配置在一起裝入機體，簡單，緊湊，V小，價廉?？焓剑焊鞑糠忠阅？旆珠_，如：CPU?？?，I/O模塊，用搭積木方式組裝在一起，靈活，擴展方便，便于維修，大、中型PLC。疊裝式：

(3)按PLC功能：低檔機：邏輯運算，計數(shù)中檔計：邏輯運算，計數(shù)，算術(shù)運算，數(shù)據(jù)比較高檔機：智能，過程控制第4頁/共43頁（2）PLC結(jié)構(gòu)

邏輯部分：以CPU為核心的電子系統(tǒng)，實際上就是一種工業(yè)控制用的專用計算機。第5頁/共43頁2、各部分的作用

1）輸入單元I作用：是連接可編程控制器與其它外設(shè)之間的橋梁。對輸入信號進行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號安全、可靠地傳送給CPU。

生產(chǎn)設(shè)備的控制信號通過輸入模塊傳送給CPU。常用的輸入信號：按鈕、位置開關(guān)、開關(guān)或電位器、傳感器、變送器原理按SB—發(fā)光二極管導(dǎo)通（LED燈亮）—在發(fā)光激勵下，光電二極管導(dǎo)通—驅(qū)動內(nèi)部電路通斷采用了濾波和光電隔離RC濾波一個輸入單元—一個輸入繼電器—一個輸入點第6頁/共43頁第7頁/共43頁第8頁/共43頁交流輸入電路第9頁/共43頁2）輸出單元O（1）作用：輸出單元是連接可編程控制器與控制設(shè)備的橋梁。將CPU運算的結(jié)果進行隔離和功率放大后通過輸出模塊輸出。驅(qū)動外部執(zhí)行元件工作。（2）三種輸出方式：繼電器輸出：a)

線圈與觸頭已完全分離，故不再需要隔離措施，用于開關(guān)速度要求不高且又需要大電流輸出2A負載能力，響應(yīng)10ms晶體管輸出：b)

使用光電偶合器驅(qū)動開關(guān)晶體管要求快速開斷或動作頻繁，響應(yīng)0.2ms。晶閘管輸出：c)1ms：

I/O點數(shù):PLC的一個輸入/輸出組件都對應(yīng)PC面板上的一個輸入/輸出接線柱——一個輸入/輸出點。一般I/O：2/2、3/2，4/3第10頁/共43頁第11頁/共43頁模擬量輸入接口：作用：把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成適合可編程控制器內(nèi)部處理的由二進制數(shù)字表示的信號。標(biāo)準(zhǔn)模擬信號：電壓：1－10V電流：4－20mA模擬量輸出：將PLC處理的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出智能輸入接口：帶CPU:PID工作單元；高速計數(shù)單元；溫度控制單元第12頁/共43頁3）中央處理器CPU（微處理器）

PLC核心元件，PLC控制運算中心（相當(dāng)于人腦）

PLC常用CPU有：8080、8086、80286、80386、單片機8031、8096等等。8位、16位、32位4)存儲器:安放程序,記憶功能系統(tǒng)存儲器：

主要用來安放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序，解釋程序，是由廠家提供并固化在ROM/EPROM中，不能由用戶直接存取。用戶存儲器：用來存放由編程器或磁帶輸入的用戶程序5)編程器：PLC外部設(shè)備用它來輸入、檢查、修改、調(diào)試用戶程序，也用來監(jiān)視PLC工作情況。

PLC工作時間不用：一臺編程器——多臺PLC簡易型：價廉，小型PLC智能型：價高6）電源部分：PLC內(nèi)部有一個設(shè)計優(yōu)良的獨立電源。電源部分將交流220V轉(zhuǎn)換供PLC內(nèi)部CPU存儲器等電子電路工作所需直流電源5V、24V。開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，用鋰電池作停電后的后備電源，有些型號的PLC如F1、F2、FX還可向外部傳感器提供24V直流電源。第13頁/共43頁

§1-3西門子S7-系統(tǒng)特性及硬件構(gòu)成

一、概述1、型號：S7-200226└CPU型號（I）16/24（O）例：S7-200S7-300S7-400S5系列:老系列2、系統(tǒng)構(gòu)成：S7-200系列PLC可提供不同基本單元和6種型號擴展單元

構(gòu)成：基本單元、擴展單元、編程器、存貯器卡、寫入器、文本顯示器等1）基本單元：

S7-200CPU21X輸入/輸出可帶擴展可帶模擬量S7-200CPU2128/621S7-200CPU21414/1074S7-200CPU21514/1074S7-200CPU21624/1674S7-200CPU22624/1674S7-200CPU22X第14頁/共43頁2）擴展單元：

主要有6種擴展單元，不能單獨使用，作為基本單元輸入/輸出點數(shù)的擴充它內(nèi)部不具有CPU、ROM、RAM等，它只能與基本單元一起使用。

S7-200系列PLC擴展單元型號及I/O點數(shù)

例：EM235：AI4/AQ1、X12Bit

類型型號輸入點輸出點數(shù)字量擴展單元EM2218無EM222無8EM223418/16418/16模擬量擴展單元EM2313無EM232無2EM23541第15頁/共43頁3）編程器：

簡易型：

智能型：計算機與PLC主機通過PC/PP1電纜相連

使用S7-200系列PLC專用

軟件STEP7-MICRO/WIN

4）程序存儲卡：一般小型PLC備有外接EEPROM卡盒接口

程序存儲卡EEPROM有6ES7291-8GC00－OXAO、程序有8K程序步和16K程序步。

5）文本顯示器

3、結(jié)構(gòu)特點：

S7-200：整體式：V小、成本低、方便、集中了CPU、輸入、輸出板、電源板等。

S7-300：無槽位限制的模塊化結(jié)構(gòu)

導(dǎo)軌：RACK安裝各模塊的機架，特制不銹鋼板

電源模塊PS：

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中央處理單元CPU模塊：CPU312CPU313

接口模塊：IM

信號模塊：Sm：數(shù)字量輸入Sm321、數(shù)字量輸出Sm322模擬量輸入Sm331、模擬量輸出Sm332

功能模塊：快進（慢進）驅(qū)動定位模塊FM351

伺服電機位控模塊FM354……

編程裝置：可以是西門子專用編程器。如PG705、PG720、PG740……也可以是微機。配以STEP7軟件包，通過MPI卡或MPI編程電纜連接而成。S7-200CPU226：24/16共40個數(shù)字量輸入/輸出，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路（256點）數(shù)字量I/O或3路（32點輸入和32點輸出）模擬量I/O，13K字節(jié)程序空間，繼電器輸出CPU226AC/DC/繼電器端子連接圖（6ES7216-2BD21-OXBO）第17頁/共43頁模擬量控制模塊：

Em235AI4/AQ1X12Bit24VDC

功能：2W4輸入1輸出

輸入范圍：

電壓0～10V；0～5V；0～1V；0～500mV；±10V；±5V

電流0～20mA

分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器

輸出：信號范圍：電壓輸出±10V電流輸出0～20mA

數(shù)據(jù)字格式：電壓-32000V～+32000V

4路輸入：第18頁/共43頁第19頁/共43頁第20頁/共43頁第三節(jié)可編程控制器的軟件一、軟件分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件二、應(yīng)用軟件常用的編程語言梯形圖、指令表、功能圖以及高級語言1.PLC梯形圖中是一種以圖形符號及圖形符號在圖中相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言。由繼電器控制電路演變過來。第21頁/共43頁2.指令語句表編程語言與匯編語言類似

用一系列操作指令組成的語句表將控制流程描繪出來。序號操作碼操作數(shù)0LDI0.01OQ0.

02ANI0.13=Q0.04ENDPLC不同型號，操作碼及操作數(shù)都不同第22頁/共43頁3.順序功能圖：4.功能塊圖：第23頁/共43頁第四節(jié)PLC工作原理?PLC的工作原理與計算機的工作原理基本上是一致的，可以簡單地描述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但個人計算機與PLC的工作方式有所不同，計算機一般采用等待命令的工作方式如常用的鍵盤掃描或I/O掃描方式，當(dāng)鍵盤有健按下或I/O口有信號輸入時則中斷轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序。而PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描的工作方式。系統(tǒng)工作任務(wù)理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是循環(huán)掃描的工作方式。?PLC對用戶程序的執(zhí)行過程是：通過CPU的周期性的循環(huán)掃描的作方式。第24頁/共43頁一、分時處理及掃描工作方式1、輸入處理：掃描全部輸入端，讀取其壯態(tài)并寫入輸入狀態(tài)影象寄存器內(nèi)。如：各開關(guān)點通、斷狀態(tài)，A/D轉(zhuǎn)換值2、程序執(zhí)行：進行掃描用戶程序，它按梯形圖左—右，上—下逐步掃描，并據(jù)I/0狀態(tài)及有關(guān)數(shù)據(jù)—邏輯運算—結(jié)果—寫入輸出寄存器狀態(tài)表。每掃描1次，所有用戶程序都被執(zhí)行1次第25頁/共43頁3、輸出處理：

在所有指令執(zhí)行完畢后，把輸出狀態(tài)表中所有輸出繼電器的狀態(tài)（通1，斷0）轉(zhuǎn)寄輸出瑣存器中，一定方式—驅(qū)動外部負載（PLC實際輸出）.完成一個循環(huán)，CPU又返回去進行下一個循環(huán)的掃描。

?掃描周期：:PLC在執(zhí)行一次從輸入處理到輸出處理的掃描操作所需的時間。一般20ms左右。

?特點：集中采樣，集中輸出工作方式。串行工作方式。優(yōu)：從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)可靠性增強缺：一定程度降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度，既存在I/O滯后現(xiàn)象第26頁/共43頁第27頁/共43頁二、掃描周期及PLC的兩種工作狀態(tài)RUN:運行執(zhí)行應(yīng)用程序STOP:用于程序的編制與修改第28頁/共43頁三、輸入/輸出滯后時間輸入---外部輸出:輸入濾波:10ms程序掃描:20ms左右輸出滯后:10ms(繼電器)第29頁/共43頁二、S7-200的工作方式

1、STOP:

S7-200有3種工作方式：RUN(運行)、STOP(停止)及TERM(Terminal終端)工作方式，可通過安裝在PLC上的方式選擇開關(guān)進行切換。

①STOP方式：

在STOP方式下，不能運行用戶程序，可以向CPU裝載用戶程序或

進行CPU的設(shè)置。

②TERM方式：在TERM方式下，允許使用工業(yè)編程軟件STEP7-

Micro／WIN32來控制CPU的工作方式。

③RUN方式：在RUN方式下，CPU執(zhí)行用戶程序。

當(dāng)電源掉電又恢復(fù)后，如果方式選擇開關(guān)在TERM或STOP狀態(tài)

下，CPU自動進入STOP方式。如果方式選擇開關(guān)在RUN狀態(tài)下，

則CPU自動進入RUN方式。

第30頁/共43頁第五節(jié)可編程控制器的主要性能指標(biāo)1.輸入/輸出點數(shù)：統(tǒng)計出I/O總點數(shù)，再加15％－20％余量，以便調(diào)整和擴充2.應(yīng)用程序存儲容量PLC容量通常以字或步為單位。1K字或8K步等.一般：16位二進制數(shù)為一個字（一般微機以8位二進制數(shù)為一個字）的，每1024個字為1K字。中小型PLC的容量一般在8K以下，大型PLC的容量有的達256K字以上。用戶程序所需容量可以預(yù)選估算：開關(guān)量：I/O信總數(shù)×8；模擬量：每一路模擬量大約需100的存儲容量。

3.掃描速度：執(zhí)行1000條指令所需時間：ms/千步邏輯：2.2ms/k數(shù)字：60ms/k第31頁/共43頁第三章S7-200系列PLC內(nèi)部元器件1、PLC的編程器件概述可編程控制器的編程元件從物理實質(zhì)上來說是電子電路及存儲器。具有不同使用目的的元件電路有所不同?？紤]工程技術(shù)人員的習(xí)慣，用繼電器電路中類似名稱命名。稱為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助(中間)繼電器、定時器、計時器等。為了明確它們的物理屬性，稱它們?yōu)椤败浝^電器”。從編程的角度出發(fā)，我們可以不管這些器件的物理實現(xiàn)，只注重它們的功能，像在繼電器電路中一樣使用它們。

PLC中的各種編程元件（軟繼電器）的功能是相互獨立的，他們均用字母來表示。I—輸入；Q—輸出編號：采用“字節(jié)”位編址方式：S7-200CPU216為例2、西門子S7-200系列PLC編程器件：第32頁/共43頁1)輸入繼電器I作用：專門用來接受外部敏感元件或開關(guān)發(fā)來的信號，PLC輸入端相連。?等效電路：

按下SB—I0線圈通—I0常開閉合，常閉斷開?注意：只能由外部信號所驅(qū)動，而不能由程序驅(qū)動，其觸點也不能接輸出驅(qū)動外部負載。編程時，其線圈不能在梯形圖中出現(xiàn)。

?第33頁/共43頁編號：S7-200CPU216:（64點）I0.0～I0.7I7.0～I7.7

226CPU:I0.0-I15.7三菱：FX2:X0—X177八進制）128點

F1—40MR：X400—X513（24點）第34頁/共43頁2、輸出繼電器Q

1)作用：

將PLC的輸出信號送給輸出?？欤衮?qū)動外部負載，它有一對常開觸點（硬觸點）與PC的輸出端子相連，有一定的負載能力。

2)注意：

只能由程序驅(qū)動，而不能由外部信號直接驅(qū)動。

3)編號CPU216:Q0.0～Q0.7Q7.0～Q7.7

226：0.0－15.7第35頁/共43頁3、輔助繼電器M

相當(dāng)于中間繼電器（中間狀態(tài)的暫存作用，也稱內(nèi)部標(biāo)志位）

CPU226：

M0.0～M31.7“字節(jié)、位編址方式”

注意：只能由程序驅(qū)動，不能直接驅(qū)動負載

4、變量寄存器V

用于存儲運算的中間結(jié)果，用于模擬量控制，數(shù)據(jù)運算，設(shè)置參數(shù)等

V可以bit為單位使用，也可以按字節(jié)、字、雙字為單位使用，其數(shù)目

取決于CPU的型號。

編號：CPU226為：V0.0～V5119.7

第36頁/共43頁5、特殊輔助繼電器SM（特殊標(biāo)志位）

SM：是用戶程序與系統(tǒng)程序之間的界面，為用戶提供一些特殊的控制

功能及系統(tǒng)信息，用戶對操作的一些特殊要求也可通過SM通知系統(tǒng)。

CPU216：

SM0.0～SM179.7

特殊標(biāo)志位分為只讀區(qū)（用戶只能利用其觸點）

和可讀/可寫區(qū)（用于特殊控制功能）兩大部分

CPU212CPU214

SM只讀區(qū)SM0.0～SM0.7SM0.0～SM0.7

SM29.0～SM29.7SM29.0～SM29.7

SM可讀/可寫區(qū)SM30.0～SM30.7SM30.3～SM30.7

SM45.0～SM45.7SM85.0～SM85.7

第37頁/共43頁在只讀區(qū)的特殊標(biāo)志位，用戶只能利用其觸點。

如：

SM0.0：運行監(jiān)控，當(dāng)PLC運行，SM0.0接通

SM0.1：初始化脈沖：PLC運行開始發(fā)一單脈沖

SM0.2：當(dāng)RAM中保存的數(shù)據(jù)丟失時，SM0.2ON一個掃描周期

SM0.3：PLC上電進入RON狀態(tài)時，SM0.3ON一個掃描周期

SM0.4分脈沖：占空比為50%，周期1min的脈沖串

SM0.5秒脈沖：占空比為50%，周期1s的脈沖串

第38頁/共43頁

6、定時器：

相當(dāng)與時間繼電器，用于延時控制，是對內(nèi)部時鐘累計時間

有16bit的當(dāng)前值寄存器以及一個狀態(tài)位bit（T-bit）

型號CPU226

定時器T0～T255

保持型延時通：

1msT0、T64

10msT1～T4、T65～T68

100msT5～T31、T69～T95