建筑电气控制技术课件 第6章西门子S7-200PLC.ppt
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1、Page:1/110第6章西门子 S7-200 PLC第六章 西门子 S7-200 PLCPage:2/110第6章西门子 S7-200 PLC参考书籍1 陈立定,吴玉香,苏开才编.电气控制与可编程控制器M.广州:华南理工大学出版社,20012 温照方主编.SIMATIC S7-200可编程序控制器教程M.北京:北京理工大学出版社,2002Page:3/110第6章西门子 S7-200 PLC第一节 SIMATIC S7系列可编程序控制器概述 德国西门子(SIEMENS)公司是很早步入中国市场的大公司,其可编程序控制器有很多种型号,最早的产品为1975年投放市场的S3系列,1979年推出了S5
2、系列,20世纪90年代初又研制出了S7系列,并获得巨大成功。Page:4/110第6章西门子 S7-200 PLC S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200),小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400),以及工业网络(多点接口网络MPI、工业以太网、PROFIBUS现场总线等),工业软件和HMI人机界面等。Page:5/110第6章西门子 S7-200 PLC一、SIMATIC S7-200 PLC二、SIMATIC S7-300 PLC三、SIMATIC S7-400 PLC PLC的核心CPU芯片已经升级到Intel80486,甚至采用Pe
3、ntium处理器。以极快的速度处理自动化控制任务,S7-200和S7-300的扫描速度为0.37 /指令。Page:6/110第6章西门子 S7-200 PLC四、工业通信网络1工业以太网 2PROFIBUS现场总线 3MPI多点接口通信 4AS-i现场级通信 5PPI通信 6点对点自由通信Page:7/110第6章西门子 S7-200 PLC图10-1 SIMATIC S7通信网络 Page:8/110第6章西门子 S7-200 PLC五、人机界面(HMI)硬件 六、SIMATIC S7工业软件1编程和工程工具 2基于PC的控制软件 3人机界面软件 某种意义上说,SIMATIC系列代表了现代
4、可编程序控制器的方向。Page:9/110第6章西门子 S7-200 PLC第二节第二节 S7-200 PLC的系统组成的系统组成 S7-200系列可编程控制器作为西门子SIMATIC PLC家族中的最小成员,以其超小体积,灵活的配置,强大的内置功能,在各个领域得到广泛的应用。S7-200可提供四个不同配置的CPU:CPU221、CPU222、CPU224、CPU226,外形见图10-2,各CPU功能和技术参数见表10-1。Page:10/110第6章西门子 S7-200 PLC图10-2 S7-200 CPU Page:11/110第6章西门子 S7-200 PLC一、S7-200 PLC的
5、结构特点 1机械结构特点2电气结构特点Page:12/110第6章西门子 S7-200 PLC二、S7-200 PLC的主要功能(1)执行指令速度高(2)丰富的指令功能(3)灵活的中断功能(4)输入和输出的直接查询与赋值(5)严格的口令保护(6)友好的调试和故障诊断功能(7)输入或输出的强制功能(8)通信功能 Page:13/110第6章西门子 S7-200 PLC三、扩展模块1输入/输出扩展模块 2热电偶、热电阻扩展模块 Page:14/110第6章西门子 S7-200 PLC3通信扩展模块 S7-200系列目前有两种通信扩展模块:PROFIBUS-DP扩展从站模块(EM277)和AS-i接
6、口扩展模块(CP243-2)。Page:15/110第6章西门子 S7-200 PLC四、人机接口 适用于S7-200的人机接口(HMI)有许多种,如OP系列操作面板,TP系列触摸屏等,TD200文本显示器是所有S7-200人机界面的最佳解决方案,其外形如图所示。Page:16/110第6章西门子 S7-200 PLC五、编程软件 STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200编程软件,软件简单、易学,具有扩展功能,利用软件带的组态向导可快速地配置CPU硬件、PID控制器、文本显示器和数据通信功能等。Page:17/110第6章西门子 S7-200 PLC六、SIM
7、ATIC S7系列编程语言1、梯形图LAD 梯形图基于寄存器梯形逻辑电气图。在梯形图中,有一个提供能量的左母线。触点闭合可以使能量流过该器件到达下一个器件,触点打开将阻止能量流通过。任何可以连到左母线或触点的梯形组件都有输入、输出能量流。右母线不出现在梯形图中。梯形图中,除具有能量流外,许多(不是全部)指令具有一个或多个操作数。操作数允许的参数是有范围的,不是任意的。每一条指令都规定了相应的输入和输出操作数的范围以及数据类型。Page:18/110第6章西门子 S7-200 PLCPage:19/110第6章西门子 S7-200 PLC 这就是用图形符号表示的指令,它包括三个基本形式以及一些连
8、线。(1)触点 代表逻辑“输入”条件,例如开关、按钮、内部条件等。能量流仅在常开触点闭合时通过。(2)线圈 ()通常代表逻辑“输出”结果,例如灯、接触器、中间寄存器、内部输出条件等。当有能量流输入时才会有输出。(3)盒(方框)代表附加指令,例如定时器、计数器或者数学运算指令等。当能量流 到此框,就能执行一定的功能。Page:20/110第6章西门子 S7-200 PLC2、语句表STL 语句表(STL)语言类似于计算机的汇编语言,特别是用于来自计算机领域的工程人员,属于面向机器硬件的语言。Page:21/110第6章西门子 S7-200 PLCNETWORK 1 /NETWORK TITLE(
9、single line)/NETWORK COMMENTS/LD I0.0 /load a bitO I0.5 /or a bitA I0.1 /and a bitLD I0.6A I0.7OLD /or loadA I0.2A I0.3A I0.4=Q10.0 /output a bit Page:22/110第6章西门子 S7-200 PLC3、功能块图(FBD)功能块图编辑器可以查看到类似普通逻辑门图形的逻辑盒指令。它没有梯形图编辑器中的触点和线圈,但是有与之等价的指令,这些指令是作为盒指令出现的。程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定,也就是说,一个指令(例如AND盒)的输出可以用来允许另
10、一条指令(例如,定时器)从而建立所需要的控制逻辑,如下图所示。利用这样的连接可以解决范围广泛的逻辑问题。Page:23/110第6章西门子 S7-200 PLC 图形逻辑门表示格式有利于程序流的跟踪。Page:24/110第6章西门子 S7-200 PLC七、S7-200 PLC的存储器空间分配S7-200 PLC的存储器大致分为三个空间:1、程序空间2、数据空间3、参数空间 Page:25/110第6章西门子 S7-200 PLC1、程序空间 该空间主要用于存放用户应用程序,程序空间容量在不同的CPU中是不同的。另CPU中的RAM区与内置EEPROM上都有程序存储器,但它们互为映像,且空间大
11、小一样。Page:26/110第6章西门子 S7-200 PLC2、数据空间 数据存储器:变量存储器(V)输入信号缓存区(输入映像存储器I)输出信号缓冲区(输出映像存储区Q)内部标志位存储器(M)又称内部辅助继电器特殊标志位存储器(SM)Page:27/110第6章西门子 S7-200 PLC数据对象:定时器计数器高速计数器累加器模拟量输入输出 Page:28/110第6章西门子 S7-200 PLC3、参数空间 用于存放有关PLC配置结构参数的区域,如保护口令、PLC栈地址、停电记忆保持区、软件滤波、强制操作的设定信息等,存贮器为EEPROM。Page:29/110第6章西门子 S7-200
12、 PLC八、数据存储器寻址 在S7-200PLC中所处理数据有三种:常数数据存贮器中的数据数据对象中的数据。在S7-200的指令中可以使用字节、字、双字类型的常数。Page:30/110第6章西门子 S7-200 PLC 在S7200PLC中,CPU存储器的寻址方式分为直接寻址和间接寻址两种不同的形式。所谓直接寻址方式,即按给定地址所找到的存储单元中的内容就是操作数;而间接寻址方式,是在存储单元中放置一个地址指针,按照这一地址找到的存储单元中的数据才是所要取的操作数,相当于间接地取得数据。Page:31/110第6章西门子 S7-200 PLC 若要存取存储器区域的某一位,必须指出地址,包括存
13、储器区域标识符、字节地址及位地址。下图是一个位寻址的例子(也称为 “字节位”寻址)。在这个例子中,存储器区以及字节地址(I:输入,3:第3字节)和位地址(第4位)之间用“”隔开。Page:32/110第6章西门子 S7-200 PLCPage:33/110第6章西门子 S7-200 PLC 使用这种字节寻址方式,可以按照字节、字或双字来存取许多存储器区域(V、I、Q、M及SM等)中的数据。若要存取CPU存储器中的一个字节、字或双字数据,则必须以类似位寻址的方式给出地址,包括区域标识符、数据大小以及该字节、字或双字的起始字节地址,如下图所示。Page:34/110第6章西门子 S7-200 PL
14、CPage:35/110第6章西门子 S7-200 PLC 其他CPU存储器区域(如T、C、HC以及累加器AC)中存取数据使用的地址格式为:区域标识符和设备号。Page:36/110第6章西门子 S7-200 PLC九、S7-200系列PLC内的元器件 PLC的逻辑指令一般都是针对PLC内某一个元器件状态而言的这些元器件的功能是相互独立的,每种元器件用一定的字母来表示,例如:I表示输入继电器,Q表示输出继电器,T表示定时器,C表示计数器,AC表示累加器等等,并对这些元器件给予一定的编号。这种编号是采用八进制数码,即元件状态存放在指定地址的内存单元中,供编程时调用。在编制用户程序时,必须熟悉每条
15、指令涉及的元器件的功能及其规定编号。为此,在介绍S7-200系列PLC指令系统之前,将主要使用的元器件作一介绍。Page:37/110第6章西门子 S7-200 PLC1、输入继电器I 输入继电器是PLC中专门用来接收从外部敏感元件或开关元件发来酌信号;它与PLC的输入端子相连,可以提供许多(无限制)常开、常闭触点,供编程时使用(实质上是调用该元件的状态)。输入点的状态,在每次扫描周期开始时采样,采样结果以“通”或“断”的方式写入输入映像寄存器,作为程序处理时输入点状态“通”或“断”的根据。Page:38/110第6章西门子 S7-200 PLC 输入继电器的等效电路图。由输入按钮信号驱动,其
16、常开、常闭点供编程时使用。编程时应注意,输入继电器只能由外部信号所驱动,而不能在程序内部用指令来驱动,其触点不能直接输出带动负载。Page:39/110第6章西门子 S7-200 PLC2、输出继电器Q PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。输出继电器的外部输出触点(继电器触点、晶体管或双向可控硅元件)接到输出端子,以控制外部负载。其内部的软触点使用次数不限。在每次扫描周期的最后,CPU才以批处理方式将输出映像寄存器(PIQ)的内容传送到输出端子去驱动外部负载。Page:40/110第6章西门子 S7-200 PLC 输出继电器由程序执行结果所激励,它只有一对触点输出,直接带动
17、负载。这对触点的状态对应于输出刷新阶段锁存电路的输出状态。同时,它还有无数对供编程使用的内部常开、常闭触点。内部使用的常开、常闭触点对应输出映像寄存器中该元件的状态(内存中)。Page:41/110第6章西门子 S7-200 PLC3、变量寄存器V S7-200系列PLC有较大容量的变量寄存器。用于模拟量控制、数据运算、设置参数等用途。变量寄存器可以bit为单位使用,也可按字节、字、双字为单位使用,其数目取决于CPU的型号。Page:42/110第6章西门子 S7-200 PLC 4、辅助继电器 M 在逻辑运算中经常需要一些中间继电器,这些继电器并不直接驱动外部负载只起到中间状态的暂存作用。在
18、S7-200系列PLC中,中间继电器也称内部标志位(Marker)。CPU型号不同其数量也不同。Page:43/110第6章西门子 S7-200 PLC5、特殊标志位SM 特殊标志位(SM)是用户程序与系统程序之间的界面,为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息,用户对操作的一些特殊要求也可通过SM通知系统。特殊标志位的数目取决于CPU的型号。Page:44/110第6章西门子 S7-200 PLC 特殊标志位分为只读区和可读可写区两大部分。在只读区的特殊标志位,用户只能利用其触点。可读/可写特殊标志位用于特殊控制功能,例如:用于自由通信口设置的SM30。Page:45/110第6章西门子 S7
19、-200 PLC常用的特殊存储器位 Page:46/110第6章西门子 S7-200 PLC6、状态元件S 状态元件S是使用步进控制指令编程时的重要元件,通常与步进指令LSCR、SCRT、SCRE结合使用,实现顺序功能流程图编程即SFC(Sequential Function Chart)编程。状态元件S的数目取决于CPU型号。Page:47/110第6章西门子 S7-200 PLC其他内部元件有:定时器T、计数器C、高速计数器HSC、累加器AC、模拟量输入/输出(AIW/AOW)Page:48/110第6章西门子 S7-200 PLC第三节 S7-200指令系统 S7-200中有两类基本指令
20、:SIMATIC指令集和IEC 1131-3指令集,程序员可以选择任何一种。本小节主要讲解SIMATIC指令集中的常用指令及使用方法。SIMATIC指令集的内容包括:位操作类指令;数据和运算处理类指令;程序控制类指令;特殊指令。Page:49/110第6章西门子 S7-200 PLC一、基本逻辑指令一、基本逻辑指令 1)LD(Load)、LDN(Load Not)和线圈驱动指令=(Out)LD:常开触点逻辑运算开始,装入常开触点。LDN:常闭触点逻辑运算开始,装入常闭触点。=:输出指令,线圈驱动。Page:50/110第6章西门子 S7-200 PLC LD、LDN指令总是与母线相连(包括在分
21、支点引出的母线)。=指令不能用于输入继电器,但可以并联连续使用。Page:51/110第6章西门子 S7-200 PLC2)触点串联指令A(And)和AN(And Not)A:常开触点串联连接。AN:常闭触点串联连接。A和AN指令应用于单个触点的串联(常开或常闭),可以连续使用。A和AN的操作数为:I、Q、M、SM、T、C、V、S。Page:52/110第6章西门子 S7-200 PLC图中的最后3条指令结构的输出形式,称为连续输出。Page:53/110第6章西门子 S7-200 PLC3)触点并联指令O(Or),ON(Or Not)O:常开触点并联连接。ON:常闭触点并联连接。O,ON指令
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