工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用-MCGS（第三版）課件 項(xiàng)目二 西門(mén)子S7-200PLC簡(jiǎn)介

項(xiàng)目二西門(mén)子S7-200PLC簡(jiǎn)介

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)⑴掌握西門(mén)子PID指令的使用方法。⑵掌握西門(mén)子S7-200PLC系統(tǒng)組成。⑶掌握西門(mén)子編程元件的使用方法。⑷掌握西門(mén)子存儲(chǔ)器的相關(guān)知識(shí)。⑸掌握西門(mén)子PLC與計(jì)算機(jī)的連接方法

2.能力目標(biāo)⑴初步具備用PLC搭建PID控制系統(tǒng)能力。⑵初步具備STEP7軟件的安裝能力。⑶初步具備編程軟件的使用能力。⑷初步具備PLC程序的下載能力。⑸初步具備PLC工程的調(diào)試能力。二、要求學(xué)生必備的知識(shí)與技能1.必備知識(shí)⑴

PLC基本指令。⑵控制系統(tǒng)基本知識(shí)。⑶存儲(chǔ)器基本知識(shí)。

2.必備技能⑴熟練的計(jì)算機(jī)操作技能⑵熟練的軟件安裝技能三、理實(shí)一體化教學(xué)任務(wù)任務(wù)一S7-200PLC的CPU類(lèi)型任務(wù)二西門(mén)子編程元件任務(wù)三西門(mén)子PID指令任務(wù)四西門(mén)子S7-200PLC系統(tǒng)組成任務(wù)五西門(mén)子S7-200PLC存儲(chǔ)器任務(wù)六PC-PPI電纜任務(wù)七STEP7軟件的安裝任務(wù)八編程軟件的使用方法任務(wù)九PLC程序的下載任務(wù)十工程調(diào)試四、理實(shí)一體化教學(xué)步驟（3）CPU2241.S7-200PLC的CPU類(lèi)型（1）CPU221（2）CPU222集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，無(wú)I/O擴(kuò)展能力。它包括6KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，1個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊。它包括6KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kh高速脈沖輸出，1個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。。集成14輸入10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。它包括13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20MHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，1個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。其I/O端子排可很容易地整體拆卸。

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（4）CPU226集成24輸入16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。它包括13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20MHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，2個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。其I/O端子排可很容易地整體拆卸。輸入繼電器是專(zhuān)設(shè)的輸入過(guò)程映像寄存器，用來(lái)接收外部傳感器或開(kāi)關(guān)元件發(fā)來(lái)的信號(hào)。圖1-2-1所示為輸入繼電器的等效電路圖，當(dāng)外部按鈕驅(qū)動(dòng)時(shí)，其線圈接通，常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)的狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化。輸入繼電器不能由程序驅(qū)動(dòng)，其觸點(diǎn)不能直接輸出帶負(fù)載。2.S7-200系列PLC的編程軟元件⑴輸入繼電器（I）

⑵輸出繼電器(Q)輸出繼電器是專(zhuān)設(shè)的輸出過(guò)程映像寄存器。輸出繼電器的外部輸出觸點(diǎn)接到輸出端子上，以控制外部負(fù)載。輸出繼電器的外部輸出執(zhí)行器件有繼電器、晶體管和晶閘管3種。圖1-2-2表示輸出繼電器的等效電路圖，當(dāng)輸出繼電器接通時(shí)，它所連接的外部電路被接通，同時(shí)輸出繼電器的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，可在程序中使用

⑶內(nèi)部標(biāo)志位(M)內(nèi)部標(biāo)志位又稱(chēng)為存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)中間操作信息，它們不直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，只起中間狀態(tài)的暫存作用，類(lèi)似于中間繼電器，在S7-200系列PLC中稱(chēng)為內(nèi)部標(biāo)志位，一般以位為單位使用。⑷特殊標(biāo)志位（SM)特殊標(biāo)志位為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，用戶對(duì)操作的一些特殊要求也通過(guò)SM通知系統(tǒng)。特殊標(biāo)志位分為只讀區(qū)和可讀可寫(xiě)區(qū)兩部分。只讀區(qū)特殊標(biāo)志位，用戶只能利用其觸點(diǎn)，如：SM0.0：RUN監(jiān)控，PLC在RUN狀態(tài)時(shí)，SM0.0總為1。SM0.1：初始化脈沖，PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時(shí)，SM0.1接通一個(gè)掃描周期。SM0.2：當(dāng)RAM中保存的數(shù)據(jù)丟失時(shí)，SM0.2接通一個(gè)掃描周期。SM0.3：PLC上電進(jìn)入RUN時(shí)，SM0.3接通一個(gè)掃描周期。SM0.4：分脈沖，占空比為50％，周期為lmin的脈沖串。SM0.5：秒脈沖，占空比為50％，周期為ls的脈沖串。SM0.6：掃描脈沖，一個(gè)掃描周期為ON，下一個(gè)掃描周期為OFF，交替循環(huán)。SM0.7：指示CPU上MODE開(kāi)關(guān)的位置，0=TERM，1=RUN，通常用來(lái)在RUN狀態(tài)下啟動(dòng)自由口通信方式?？勺x可寫(xiě)特殊標(biāo)志位用于特殊控制功能，如用于自由口設(shè)置的SMB30，用于定時(shí)中斷時(shí)間設(shè)置的SMB34／SMB35，用于高速計(jì)數(shù)器設(shè)置的SMB36~SMB65，用于脈沖串輸出控制的SMB66~SMB85等。⑸定時(shí)器(T)PLC中的定時(shí)器作用相當(dāng)于時(shí)間繼電器，定時(shí)器的設(shè)定值由程序賦值。每個(gè)定時(shí)器有一個(gè)16位的當(dāng)前值寄存器及一個(gè)狀態(tài)位。定時(shí)器的計(jì)時(shí)過(guò)程采用時(shí)間脈沖計(jì)數(shù)的方式，其分辨率分為1ms、10ms、100ms3種。⑹計(jì)數(shù)器(C)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與定時(shí)器基本一樣，其設(shè)定值在程序中賦值。它有一個(gè)16位的當(dāng)前值寄存器及一個(gè)狀態(tài)位計(jì)數(shù)器用來(lái)計(jì)算從輸入端子或內(nèi)部元件送來(lái)的脈沖數(shù)，有加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器及加減計(jì)數(shù)器3種類(lèi)型。由于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率受掃描周期的限制，當(dāng)需要對(duì)高頻信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)可以用高頻計(jì)數(shù)器(HSC)。⑺高速計(jì)數(shù)器(HC)

高速計(jì)數(shù)器用于對(duì)頻率高于掃描周期的外接信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，高速計(jì)數(shù)器使用主機(jī)上的專(zhuān)用端子接收這些高速信號(hào)，其數(shù)據(jù)為32位有符號(hào)的高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。⑻變量寄存器(v)變量存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)具有較大容量的變量寄存器，用于存儲(chǔ)程序執(zhí)行過(guò)程中控制邏輯的中間結(jié)果，或用來(lái)保存與工序或任務(wù)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。⑼累加器(AC)。S7-200系列PLC提供4個(gè)32位累加器(ACC0~ACC3)，累加器常用作數(shù)據(jù)處理的執(zhí)行器件。(10)局部存儲(chǔ)器(L)局部存儲(chǔ)器與變量寄存器相似，只不過(guò)變量寄存器是全局有效的，而局部存儲(chǔ)器是局部有效。局部存儲(chǔ)器常用來(lái)作臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器或者為子程序傳遞函數(shù)。(11)狀態(tài)元件(S)狀態(tài)元件是使用順控繼電器指令的重要元件，通常與順序控制指令LSCR、SCRT、SCRE結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)順控流程的方法，即SFC(SequentialfunctionChart)編程。（12）模擬量輸入/輸出(AIW／AQW)模擬量經(jīng)A/D、D/A轉(zhuǎn)換，在PLC外為模擬量，在PLC內(nèi)為數(shù)字量。模擬量輸入輸出元件為模擬量輸入/輸出的專(zhuān)用存儲(chǔ)單元。3.PID指令介紹PID指令根據(jù)表格(TBL)中的輸入和配置信息，引用LOOP，執(zhí)行PID回路計(jì)算。本指令有兩個(gè)操作數(shù)：一個(gè)是回路表起始地址，另一個(gè)是"回路"號(hào)碼。程序中可使用八條PID指令。程序中多條PID指令不能使用相同的回路號(hào)碼。回路表存儲(chǔ)控制和監(jiān)控回路運(yùn)算的一些參數(shù)，包括程序變量、設(shè)置點(diǎn)、輸出、增益、樣本時(shí)間、整數(shù)時(shí)間（重設(shè)）、導(dǎo)出時(shí)間（速率）以及整數(shù)和（偏差）的當(dāng)前值及先前值。

S7-200的PID指令引用一個(gè)包含回路參數(shù)的回路表。此表起初的長(zhǎng)度為36個(gè)字節(jié)。在增加了PID自動(dòng)調(diào)諧后，回路表現(xiàn)已擴(kuò)展到80個(gè)字節(jié)?；芈繁碇饕止?jié)如下表1-2-2所示。4.西門(mén)子S7-200PLC系統(tǒng)組成1.STEP7軟件的安裝⑴打開(kāi)安裝包，運(yùn)行SETUP.EXE文件，進(jìn)入安裝界面，在彈出窗口中選擇英語(yǔ)（如圖1-2-4所示）。⑵單擊確定，進(jìn)入安裝界面。在彈出窗口中選擇“下一步”，彈出如圖1-2-5所示窗口。⑶單擊yes進(jìn)入下一個(gè)安裝界面，在彈出的窗口中選擇“下一步”，進(jìn)入安裝界面，彈出如圖1-2-6所示的窗口。⑷單擊“PC/PPIcable(PPI)”按鈕，選擇“OK”，彈出如圖1-2-7所示的窗口。⑸選擇“yes”，單擊“finish”，step7安裝結(jié)束。8.編程軟件的使用⑴打開(kāi)V4.0STEP7MicroWINSP3西門(mén)子PLC編程軟件。⑵選擇文件→新建，彈出如圖1-2-9所示的窗口。⑶如圖1-2-10所示改變程序類(lèi)型

⑷選擇相應(yīng)的元件，如選擇常開(kāi)觸點(diǎn)。⑸雙擊常開(kāi)觸點(diǎn)，彈出如圖1-2-12所示的窗口。⑹雙擊上圖方框中的“？？.？”，修改元件的名稱(chēng)，如圖1-2-13所示的窗口

⑺根據(jù)以上步驟，輸入所有的元件。⑻選擇PLC→全部編譯，如圖1-2-14所示。⑼編譯后的結(jié)果如圖所示，如有錯(cuò)誤，需要反復(fù)修改。五、實(shí)操考核六、注意事項(xiàng)１.注意PID指令各個(gè)參數(shù)的地址。２.安裝STEP7軟件時(shí)，注意安裝路徑。３.給PLC下