plc--S7-200的组成和系统配置解析课件.ppt
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1、3 S7-200的组成和系统配置的组成和系统配置3 S7-200的组成和系统配置的组成和系统配置 本章以西门子公司生产的本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可系列小型可编程序控制器为例,介绍具体型号的编程序控制器为例,介绍具体型号的PLC,内容内容包括:包括:l l S系列系列PLC发展概述发展概述l l S7-200 可编程序控制器的主机结构组成可编程序控制器的主机结构组成l l 扩展模块简介扩展模块简介l l S7-200 可编程序控制器系统配置可编程序控制器系统配置3.1S系列系列PLC发展概述发展概述n德国的西门子(德国的西门子(SIEMENS)公司是欧洲最公司是欧洲最大的电子和
2、电气设备制造商。其第一代可大的电子和电气设备制造商。其第一代可编程序控制器是编程序控制器是1975年投放市场的年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。系列的控制系统。n在在1979年,微处理器技术被应用到可编程年,微处理器技术被应用到可编程序控制器中,产生了序控制器中,产生了SIMATIC S5系列,系列,取代了取代了S3系列,之后在系列,之后在20世纪末又推出了世纪末又推出了S7系列产品。系列产品。n最新的最新的SIMATIC产品为产品为SIMATIC S7、M7和和C7等几大系列。等几大系列。3.2S7-200 PLC系统组成系统组成nSIMATIC S7-200系列属小型可编程序
3、系列属小型可编程序控制器,发展至今,大致经历了两代:控制器,发展至今,大致经历了两代:n第一代产品其第一代产品其CPU模块为模块为CPU 21X,主主机都可进行扩展,它具有四种不同结构机都可进行扩展,它具有四种不同结构配置的配置的CPU单元:单元:CPU 212,CPU 214,CPU 215和和CPU 216,对第一代对第一代PLC产产品不再作具体介绍。品不再作具体介绍。n第二代产品其第二代产品其CPU模块为模块为CPU 22X,是是在在21世纪初投放市场的,速度快,具有世纪初投放市场的,速度快,具有较强的通信能力。它具有四种不同结构较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的配置的CPU单元:
4、单元:CPU 221,CPU 222,CPU 224和和CPU 226,除,除CPU 221之之外,其他都可加扩展模块。外,其他都可加扩展模块。3.2.1系统基本构成 nSIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两系统由硬件和工业软件两大部分构成,如图大部分构成,如图3.1所示。所示。EM1扩展模块EM2扩展模块EMn扩展模块TD200文本显示器TP系列触摸屏通信及网络设备计算机工业软件CPU主 机其他设备图图3.1S7-200 PLC系统组成系统组成基本基本单元单元扩展单扩展单元元特殊功特殊功能模块能模块外部设备现场用户输出设备微处理器(CPU)运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用
5、户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/220V市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图n系统基本构成系统基本构成n1.硬件硬件n(1)基本单元)基本单元 n(2)扩展单元)扩展单元 n(3)特殊功能模块)特殊功能模块 n(4)相关设备)相关设备 n2.工业软件工业软件 n工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和,发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和,它主要由标
6、准工具、工程工具、运行软件和人它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。机接口等几大类构成。返回本节返回本节3.2.2主机结构 n1.各CPU介绍及I/O系统n(1)主机外形nSIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机(CPU模块)的外形如图3.2所示:图图3.2S7-200主机外形主机外形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组成nCPU模块的顶部端子盖内模块的顶部端子盖内:电源及输出端子:电源及输出端子n底部端子盖内底部端子盖内:输入端子及传感器电源:输入端子及传感器电源 n中
7、部右侧前盖内中部右侧前盖内:CPU工作方式开关工作方式开关 (RUN/STOP)、)、模拟调模拟调 节电位器和扩展节电位器和扩展I/O接口接口 n左侧左侧:状态指示灯:状态指示灯LED、存储卡、及通讯口存储卡、及通讯口 n状态指示灯状态指示灯 显示显示CPU的工作方式、本机的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态。存储卡的状态、系统错误状态。存储卡(EEPOM卡)可以存储卡)可以存储CPU程序。程序。nRS-485的串行通讯端口的串行通讯端口 PLC主机实现主机实现人一机对话、机人一机对话、机机对话的通道。实现机对话的通道。实现PLC与与上位计算机的连接,实现上位计算机的连接,实现PLC与
8、与PLC、编程器、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。n扩展接口扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模主机与输入、输出扩展模块的接口,作扩展系统之用。主机与扩展模块的接口,作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定,并用扩展电缆连接。块之间由导轨固定,并用扩展电缆连接。(主机与扩展模块)(主机与扩展模块)(a)面板安装 (b)标准导轨安装 2.个人计算机(个人计算机(PC)或编程器或编程器 个人计算机(个人计算机(PC)或编程器需装上或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后,才可编程软件后,才可供用户进行程序的编制、编辑、
9、调试和监供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。视等。要求个人计算机要求个人计算机CPU为为80586或更高的或更高的处理器,处理器,16M内存(最低要求为:内存(最低要求为:CPU80486,8M内存)。内存)。手编器 n工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中,手编器曾是主要编程设备,后来出现了图形输入设备,又出现了计算机编程软件。通过通信设备,使PLC和计算机相连,用编程软件可直接在计算机上编程,由于计算机的显示器屏幕较大,对程序的编制和修更加方便高效。但即使是现在,手编器的使用仍十分广泛,特别是用小型和微型PLC实现的小规模系统。返回本节返回本节3STEP7-Micro/WIN32编
10、程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本基本功能功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。编程软件的使用环境使用环境:支持Windows的应用软件。4通讯电缆通讯电缆 通讯电缆是通讯电缆是PLC用来与个人计算机用来与个人计算机(PC)实现通讯的。可以用实现通讯的。可以用PC/PPI电缆电缆(RS232RS485),),也可用一个通讯处也可用一个通讯处理器(理器(CP)和多点接口(和多点接口(MP1)电缆,或电缆,或者用一块者用一块MPI卡及随卡及随MPI卡提供的一根通卡提供的一根通讯电缆。讯电缆。5人机界面人机界面 人机界面人机界面主要指专用操作员界面,例主要指专用操作员界面
11、,例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等,如操作员面板、触摸屏、文本显示器等,这些设备可以使用户通过友好的操作界面这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。轻松地完成各种调整和控制的任务。文本显示器 n1.构造特点 文本显示区:可显示两行信息(每行20个字符)的液晶显示LCD。按键:共有9个键。通信:通过TD/CPU电缆(通用RS232接口)可以提供可编程序控制器与TD 200的通信,同时可以提供TD的电源,而不必再另接电源。电源:如果不用TD/CPU通信电缆,可以通过面板右侧的电源接口连接外部电源。n2.主要功能n可以显示从CPU主机读出的信息(如读取指令、数据、当前
12、值及状态);n可以调整运行中选定的程序变量;n可以提供对输入输出点的强制功能;n可以为实时时钟设置日期和时间;n支持多种语言形式的菜单和提示并支持中文。返回本节返回本节3.2.3 S7-200PLC主机性能主机性能nS7-200 CPU22X系列产品:系列产品:CPU221模块、模块、CPU222模块、模块、CPU224模块、模块、CPU226模模块、块、CUP226XM模块。模块。nS7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下各主机的主要技术性能指标如下表所示。表所示。n n CPU226模块模块I/O总点数总点数为为40点(点(24/16 点),可带点),可带7个扩展模块个扩展模块;n
13、 用户程序存储器用户程序存储器容量容量为为6.6K字;字;n 内置内置6个个高速计数器高速计数器,具有,具有PID控制的功能;控制的功能;n 有有2个高速脉冲输出个高速脉冲输出端和端和2个个RS-485通讯口;通讯口;n 具有具有PPI通讯协议、通讯协议、MPI通讯协议和通讯协议和自由口自由口协议协议的通讯能力。的通讯能力。CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41
14、.32M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC24点输入16点输出24个数字量输入点个数字量输入点 分成二组:1.第一组由输入端子I0.0I0.7、I1.0I1.4共13个输入点组成,每个外部输入的开关信号均由各输入端子接出,经一个直流电源终至公共端1M;1L0.00.10.60.50.40.30.20.71.02L3L1.11.2N1.71.41.3L1AC1.51.61M0.00.10.60.50.40.30.20.7 1.01.11.21.41.32M1.51.62.32.22.12.01.72.4 2.52.6
15、2.7LM+24VDC120/240 VAC2.第二组第二组由输入端子I1.5I1.7、I2.0I2.7共11个输入点组成,各输入端子的接线与第一组类似,公共端为2M。1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC 由于是直流输入模块,所以采用直流电源作由于是直流输入模块,所以采用直流电源作为检测各输入接
16、点状态的电源(用户提供)。为检测各输入接点状态的电源(用户提供)。M、L+两个端子提供两个端子提供24VDC/400mA传感器电源,传感器电源,可以为传感器提供电源,也可以作为输入端的检可以为传感器提供电源,也可以作为输入端的检测电源使用。测电源使用。1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC16个数
17、字量输出点 分成三组:1.由输出端子Q0.0Q0.3共四个输出点与公共端1L组成 1 L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.71.02 L3 L 1.1 1.2N1.71.41.3L 1 A C1.51.61 M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.71.0 1.1 1.21.41.32 M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.42.5 2.6 2.7LM+2 4 V D C1 2 0/2 4 0 V A C 2.第二组由输出端子Q0.4Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成 1 L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.71.02 L3
18、 L 1.1 1.2N1.71.41.3L 1 A C1.51.61 M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.71.01.1 1.21.41.32 M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.42.52.6 2.7LM+2 4 V D C1 2 0/2 4 0 V A C 3.第三组由输出端子Q1.1Q1.7共7个输出点与公共端3L组成。每个负载的一端与输出点相连,另一端经电源与公共端相连。1 L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.71.02 L3 L 1.1 1.2N1.71.41.3L 1 A C1.51.61 M 0.0 0.10.60.50.40.30
19、.20.71.0 1.1 1.21.41.32 M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.42.5 2.6 2.7LM+2 4 V D C1 2 0/2 4 0 V A C 对于继电器输出方式,既可带直流负载,也可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定。输出端子排的右端N、L1端子是供电电源120/240VAC输入端。该电源电压允许范围为85264VAC。1 L0.00.10.60.50.40.30.20.71.02 L3 L1.11.2N1.71.41.3L 1A C1.51.61 M0.00.10.60.50.40.30.20.71.01.11.2 1.41.32 M1.51.6
20、2.32.22.12.01.72.42.52.62.7LM+2 4 V D C1 2 0/2 4 0 V A C3.3 S7-200 PLC的接口模块的接口模块 S7-200 PLC的接口模块有的接口模块有数字量数字量模块、模拟量模块、智能模块等模块、模拟量模块、智能模块等。(扩。(扩展规模、功能)展规模、功能)3.3.1数字量模块数字量模块数字量数字量输出模块输出模块数字量数字量输入输出模块输入输出模块数字量数字量输入模块输入模块数字量扩展模块EM222EM221EM223(一)数字量输入模块EM221 分为直流输入模块和交流输入模块。分为直流输入模块和交流输入模块。每一个输入点可接收一个来
21、自用户设备的离每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号(散信号(ON/OFF)。)。输入设备输入设备:按钮、限位开关、选择开关、:按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。继电器触点等。1.直流输入模块 EM2211)外部接线图:.2.3.6.71M.0.12M.4.5.+直流输入模块直流输入模块(EM221 824VDC)有)有8个数字量输入端子。接线个数字量输入端子。接线图中,图中,8个数字量输入点分个数字量输入点分成成2组。组。1M、2M分别是分别是2组输入点内部电路的公共组输入点内部电路的公共端,每组需用户提供一个端,每组需用户提供一个24VDC电源。电源。2)直流输入电路:内部电路
22、INCOMR1R2VL光电耦合CSB124VDC-+-现场开关通现场开关通/断状态,对应输入映象寄断状态,对应输入映象寄存器的存器的1/0状态,即当现场开关闭合时,对状态,即当现场开关闭合时,对应的输入映象寄存器为应的输入映象寄存器为“1”状态状态;当现场;当现场开关断开时,对应的输入映象寄存器为开关断开时,对应的输入映象寄存器为“0”状态状态。当输入端的发光二极管。当输入端的发光二极管VL点亮,即点亮,即指示现场开关闭合。,外部直流电源用于指示现场开关闭合。,外部直流电源用于检测输入点的状态,其极性可以任意接入。检测输入点的状态,其极性可以任意接入。电阻电阻R2和电容和电容C 的作用?的作用
23、?双向光电耦合器双向光电耦合器 的作用?的作用?2交流输入模块1)外部接线图:ON 0N4NNL1NL1.0 1N 1N.1 2N 2N.2 3N 3N.3.4 5N 5N.5 6N 6N.6 7N 7N.7有8个分隔式分隔式数字量输入端子,每个输入点都占用二个接线端子。它们各自使用1个独立的交流电源(由用户提供)。这些交流电源可以不同相。(交流I/O都是分隔式的)2)交流输入电路:SB1 INR1内部电路CR2R3VLCOM光电耦合 交流输入模块的输入电路中,当现场开关闭合后,交流电源经C、R2、双向光电耦合器的发光二极管,使发光二极管发光,经光电耦合,光电三极管接收光信号,并将该信号送至P
24、LC内部电路,供CPU处理。双向发光二极管VL指示输入状态。(二二)数字量输出模块数字量输出模块 EM222 分为分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块模块三种(晶体管、晶闸管、继电器输出方式)。三种(晶体管、晶闸管、继电器输出方式)。数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型(的离散型(ON/OFF)负载。典型的负载包括:继电负载。典型的负载包括:继电器线圈,接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。器线圈,接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连,每一个输出点与一个且仅
25、与一个输出电路相连,输出电路把输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子的输出端子是是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。向外部负载发出控制命令的窗口。1.直流输出模块直流输出模块 1)外部接线图:.1M 1L+.0.1.2.32M 2L+.4.5.6.7+直流输出模块(EM222 824VDC),有8个数字量输出点,接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端,每组需用户提供一个DC24V的电流。2)直流输出电路:)直流输出电路:内部电路负
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