第4章-S7-200PLC的基础知识分解课件.ppt
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1、1讲解内容:讲解内容:第四章第四章 S7-200PLC的基础知识的基础知识 4.1 概述概述 4.2 硬件系统成硬件系统成 4.3 内部资源内部资源 4.4 寻址方式寻址方式 4.5 指令系统指令系统 4.6 程序结构程序结构 学习说明学习说明:本讲是学习本讲是学习PLC控制器的基础知识。重点掌握:控制器的基础知识。重点掌握:S7-200PLC硬件组成、系统扩展、内部资源、寻址方硬件组成、系统扩展、内部资源、寻址方式、编程语言和程序结构。式、编程语言和程序结构。现代电器与现代电器与PLCPLC技术技术第四章第四章 24.1 4.1 概述概述德国西门子公司生产德国西门子公司生产S系列系列PLC的
2、发展概况的发展概况:第一代可编程序控制器第一代可编程序控制器:S3系列系列 第二代可编程序控制器第二代可编程序控制器:S5系列系列 第三代可编程序控制器第三代可编程序控制器:S7系列系列德国西门子公司生产的德国西门子公司生产的S7系列系列PLC的产品类的产品类型:型:S7 200系列系列(小型机)(小型机)S7 300系列(中型机)系列(中型机)S7 400系列(大型机)系列(大型机)3 从从CPUCPU模块的功能模块的功能来看,来看,SIMATIC S7-200SIMATIC S7-200系列小型可编系列小型可编程序控制器发展至今,大致经历了程序控制器发展至今,大致经历了两代:两代:第一代第
3、一代产品其产品其CPUCPU模块模块为为CPU 21XCPU 21X,它具有四种不同结它具有四种不同结构配置的构配置的CPUCPU单元:单元:CPU 212CPU 212,CPU 214CPU 214,CPU 215CPU 215和和CPU CPU 216216。第二代第二代产品其产品其CPUCPU模块模块为为CPU 22XCPU 22X,是在是在2121世纪初投放世纪初投放市场的,速度快,具有较强的通信能力。它具有市场的,速度快,具有较强的通信能力。它具有四种四种不同结构配置的不同结构配置的CPUCPU单元:单元:CPU 221CPU 221,CPU 222CPU 222,CPU CPU 2
4、24224、CPU224XPCPU224XP和和CPU 226CPU 226,除,除CPU 221CPU 221之外,其他都之外,其他都可加扩展模块。可加扩展模块。S7-200系列小型的发展概况系列小型的发展概况44.2.14.2.1硬件系统的基本构成硬件系统的基本构成 5(1 1)主机模块)主机模块CPUCPU模块(基本单元)模块(基本单元)主机模块的组成:主机模块的组成:CPUCPU、基本输入、基本输入/输出点、电源。主机模块可以单独完输出点、电源。主机模块可以单独完成一定的控制任务。成一定的控制任务。(2 2)扩展单元()扩展单元(I/OI/O接口电路)接口电路)就是各种类型的输入就是各
5、种类型的输入/输出模块。例如:数字量输出模块。例如:数字量I/OI/O模块、模拟量模块、模拟量I/OI/O模模块。块。(3 3)特殊功能模块)特殊功能模块 是完成某种特殊控制任务的一些装置。例如:是完成某种特殊控制任务的一些装置。例如:PIDPID模块、定位控制模块模块、定位控制模块等。扩展单元和特殊功能模块不能单独完成一定的控制任必须和主机一起使等。扩展单元和特殊功能模块不能单独完成一定的控制任必须和主机一起使用。用。(4 4)人机界面:例如)人机界面:例如 :编程器、文本显示器、操作员面板、触摸屏等。:编程器、文本显示器、操作员面板、触摸屏等。(5 5)软件:编程软件)软件:编程软件STE
6、P7-Micro/WINSTEP7-Micro/WIN,人机界面的组态软件,人机界面的组态软件 ProToolProTool、WinCC WinCC。64.2.2主机结构及性能特点主机结构及性能特点 1.主机模块主机模块SIMATIC S7-200系统系统CPU 22X系列系列PLC主机(主机(CPU块)块)的外形如图的外形如图4.2所示:所示:图图4.2S7-200系列主机外形图系列主机外形图状态显示通信口顶部端子盖电 源及输出端子前盖 方式开关、电位器、扩展I/O连接底部端子盖输入端子、传感器电源存储器卡72.CPU模块的主要特点和技术规范模块的主要特点和技术规范供电电压供电电压:直流直流
7、24V、交流、交流220V输出方式:晶体管(输出方式:晶体管(DC)、继电器输出()、继电器输出(DC/AC)高速计数:捕捉比高速计数:捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲,输入脉冲频率可达扫描周期更快的脉冲,输入脉冲频率可达200kHz(CPU224XP)。脉冲输出:脉冲输出:2路最大可达路最大可达100kHz(CPU224XP)高频脉冲输出。)高频脉冲输出。集成模拟电位器:利用模拟电位器可以改变相应存储器中的值。集成模拟电位器:利用模拟电位器可以改变相应存储器中的值。实时时钟实时时钟:对信息加注时间标记,记录机器的运行时间等。:对信息加注时间标记,记录机器的运行时间等。表表4.1输入、输出信号类
8、型及输入电源输入、输出信号类型及输入电源8存储系统的类型存储系统的类型:保持型数据存储器保持型数据存储器:部分存储区可定义为掉电部分存储区可定义为掉电保持型。保持型。永久存储器(永久存储器(EEPROM)存储卡:移动存储器,是否选择有用户决定存储卡:移动存储器,是否选择有用户决定,在用户程序的控制将指定值写入在用户程序的控制将指定值写入存储卡存储卡中,中,写入次数不得超过写入次数不得超过100万次。万次。3.存储系统存储系统9图图4-3下载程序到下载程序到S7-200下载用户程序:下载用户程序:10上载用户程序:上载用户程序:11定义掉电保持存储器的个数定义掉电保持存储器的个数:一次最多可以定
9、义六个掉电保持区一次最多可以定义六个掉电保持区.可定义掉电保持的存储单元可定义掉电保持的存储单元:V、M、T、C12134.2.3I/O的扩展及功能的扩展的扩展及功能的扩展 扩展模块扩展模块 设备连接设备连接 最大最大I/O配置的预算配置的预算 I/O点数扩展和编址点数扩展和编址141.扩展模块扩展模块 152.设备连接设备连接图图4-7I/O扩展示意图扩展示意图(a)面板安装 (b)标准导轨安装 163.最大最大I/O配置的预算配置的预算 影响最大影响最大I/O配置的主要因素:配置的主要因素:映像寄存器数量、映像寄存器数量、CPU的的供电能力、模块电流等。供电能力、模块电流等。(1)映像寄存
10、器数量)映像寄存器数量 CPU22X输入输入/输出映像寄存器共有输出映像寄存器共有256个。个。(2)各)各CPU所能提供的最大所能提供的最大5VDC、24VDC电的电流值电的电流值见下表见下表4.317(3)模块电流)模块电流CPU 22X可连接的各扩展模块消耗可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如电流如表表4.4所示。所示。DC18映像寄存器的数量映像寄存器的数量 扩展后扩展后I/O的总点数不能大于输入和输出映像寄存器的数量。的总点数不能大于输入和输出映像寄存器的数量。CPU的供电能力的供电能力 同一同一PLC系统中所有扩展模块所消耗的电流总和不得超过系统中所有扩展模块所消耗的电流总和不得超
11、过 CPU所能提供的电流值。所能提供的电流值。不同型号的不同型号的CPU提供提供5VDC和和24VDC电源的容量不同。电源的容量不同。最大最大I/O配制的预算原则配制的预算原则:19 1、编址前首先在主机的右端与扩展模块依次连接好、编址前首先在主机的右端与扩展模块依次连接好,连接顺序自己连接顺序自己决定。连接方法有两种,水平连接时主机在最左边,垂直连接主机在决定。连接方法有两种,水平连接时主机在最左边,垂直连接主机在最下边。最下边。2、编址的方法:、编址的方法:(1)主机)主机I/O的编址;的编址;主机主机I/O的编址是固定的。的编址是固定的。PLC控制系统的编址控制系统的编址20 (2)扩展
12、模块编址:)扩展模块编址:扩展模块的编址原则:扩展模块的编址原则:同类型的输入或输出点的模块进行顺序编址。同类型的输入或输出点的模块进行顺序编址。对于数字量,输入对于数字量,输入/输出映像寄存器的长度单位为输出映像寄存器的长度单位为8位位1 个字节,本模块高位未满个字节,本模块高位未满8位的,未用位不能分配给位的,未用位不能分配给I/O 链中后续的同类型的模块。链中后续的同类型的模块。对于模拟量,输入对于模拟量,输入/输出以输出以2个字节(个字节(1个字)递增方个字)递增方式分配空间。本模块后续的同类模块继续使用,后续中式分配空间。本模块后续的同类模块继续使用,后续中未用位的通道地址不能被地址
13、的编排须重新从一个新的未用位的通道地址不能被地址的编排须重新从一个新的连续字节开始。连续字节开始。PLC控制系统的编址控制系统的编址21 主机主机CPU224模块模块EM221DI8DC24V模块模块EM222DO8DC24V模块模块EM235AI4/AQ1模块模块EM223DI4/DO4模块模块EM235AI4/AQ1 例如:某一控制系统选用例如:某一控制系统选用CPU224,系统所需的输入,系统所需的输入输出点数各为:输出点数各为:数字量输数字量输 入入24点、数字量输出点、数字量输出20点、点、模拟量输入模拟量输入6点和模拟量点和模拟量 输出输出2点。点。01234编址举例:编址举例:2
14、2主机及各模块编址主机及各模块编址主机主机I/O模块模块0I/O模块模块1I/O模块模块2 I/O模块模块3I/O模块模块4I/OI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1.1I1.2 Q1.2I1.3 Q1.3I1.4 Q1.4I1.5 Q1.5I1.6 Q1.6I1.7 Q1.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7AIW0 AQW0AIW2 AQW2AIW4AIW6I
15、3.0 Q3.0I3.1 Q3.1I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3I3.4 Q3.4I3.5 Q3.5I3.6 Q3.6I3.7 Q3.7AIW8 AQW4AIW10 AQW6AIW12AIW1423 4.3.1软元件(软继电器)软元件(软继电器)软元件:软元件:PLC内部具有一定功能的存储单元。内部具有一定功能的存储单元。软元件的组成:由电子电路和寄存器及存储单元组成。软元件的组成:由电子电路和寄存器及存储单元组成。软元件的特点:软元件的特点:(1)软元件看不见,摸不着,也不存在物理性的触点;)软元件看不见,摸不着,也不存在物理性的触点;(2)每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点,
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