第3章_S7-200系列PLC

教育无他，爱与榜样而已第3章S7-200系列可编程控制器教育无他，爱与榜样而已S7-200在S7家族中的定位中高端应用S7-400编程设备STEP7软件通讯人机界面多才多艺的通用型PLC面向系统解决方案销售额首屈一指中低端应用S7-300低端应用S7-200教育无他，爱与榜样而已1、PLC工作原理2、PLC的结构组成第3章S7-200系列可编程控制器回顾：本章的重点：S7—200系列PLC的构成、寻址方式、内部元器件功用和特点、编程语言、技术规范等PLC应用基础知识。本章的难点：数据的直接寻址和间接寻址☆☆教育无他，爱与榜样而已第3章S7-200系列可编程控制器§3.1S7-200系列PLC的构成§3.2S7-200内部元器件§3.3输入、输出模块§3.4S7-200系列PLC程序概念小结返回首页教育无他，爱与榜样而已§3.1S7-200系列PLC的构成§3.1.1CPU226型PLC的结构§3.1.2扫描周期及工作方式返回本章教育无他，爱与榜样而已教育无他，爱与榜样而已教育无他，爱与榜样而已状态LED顶部端子（电源及输出端子）底部端子（输入端子）RUN/STOP开关电位器扩展I/O连接通信口存储器卡教育无他，爱与榜样而已§3.1.1CPU226型PLC的结构1、CPU226型PLC结构分析小型PLC系统：主机、I/O扩展单元、文本/图形显示器、编程器1）基本I/O类型电源电压输入电压输出电压输出电流CPU221CPU224CPU226直流输入直流输出24V直流24V直流24V直流0.75A晶体管CPU222CPU224直流输入继电输出85-264V交流24V直流24V直流24-230V交流2A继电器教育无他，爱与榜样而已直流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图返回上级教育无他，爱与榜样而已16点数字量继电器输出模块的内部电路及外部端子接线图返回上级教育无他，爱与榜样而已32点数字量晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图返回上级教育无他，爱与榜样而已2）主机I/O及扩展型号主机输入点数主机输出点数可扩展模块CPU22164无CPU222862CPU22414107CPU22624167CPU226：I0.0~I0.7I1.0~I1.7I2.0~I2.7Q0.0~Q0.7Q1.0~Q1.7教育无他，爱与榜样而已3）高速反应性CPU226有6个高速脉冲输入端I0.0~I0.530KHz2个高速脉冲输出端Q0.0~Q0.120KHz用于捕捉比扫描周期更快的脉冲信号用于PTO和PWM高速脉冲输出4）存储系统（RAM、EEPROM）程序下载：用户程序、CPU组态、程序数据传送到RAM，并自动拷贝到EEPROM，永久保存。系统调电时：自动将RAM中的M和V存储器的内容保存到EEPROM上电恢复时：再自动把EEPROM中的V、M送到RAM程序上载时：RAM区用户程序和配置送到PC机上教育无他，爱与榜样而已5）模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM32、SM33）中的数值6）存储卡选择安装扩展卡：EEPROM存储卡、电池、时钟卡2、CPU22X主要技术指标(参看课本图3.12)教育无他，爱与榜样而已§3.1.2扫描周期及工作方式1、扫描周期PLC的一个扫描周期是指用户程序运行一次所经过的时间。一个扫描周期包括5个阶段：输入采样、程序执行、处理通信请求、执行自诊断、输出刷新。2、CPU的工作方式1）三种工作状态读输入自诊断写输出执行程序处理通信教育无他，爱与榜样而已②RUN运行用户程序③TERM允许软件设置CPU的工作状态2）三种改变工作方式的方法①使用PLC的方式开关②使用编程软件设置工作方式③使用STOP指令①STOP程序上传、下载、修改、系统设置返回本章教育无他，爱与榜样而已§3.2S7-200系列PLC内部元器件§3.2.1数据存储类型及寻址方式§3.2.2S7—200系列PLC数据存储区及元件功能§3.2.3S7—200系列PLC有效编成范围（见课本表3.5和表3.6）教育无他，爱与榜样而已§3.2.1数据存储类型及寻址方式RAM区按内部元器件的类型划分许多存储区域，每一种元器件用一组字母表示器件类型，字母加数字表示数据的存储地址。输入映像寄存器输出映像寄存器内部标志位存储器特殊标志位存储器顺序控制存储器变量存储器局部变量存储器定时器计数器模拟量输入寄存器模拟量输出寄存器累加器高速计数器IQMSMSVLTCAIAQACHC教育无他，爱与榜样而已1、数据存储器的分配S7-200按元器件的种类将数据存储器分成若干个存储区域，每个区域的存储单元按字节编址，每个字节有8位组成，可以对存储单元进行位操作。2、数值表示方法1）数据类型及范围（表3.4）2）常数常数的长度可以是字节、字或双字，以二进制方式存储常数，书写形式可以是：十进制、十六进制、浮点数形式等。教育无他，爱与榜样而已数据大小无符号整数符号整数十进制十六进制十进制十六进制B0~2550~FF-128~12780~7FW0~655350~FFFF-32768~327678000~7FFFDW0~42949672950~FFFFFFFF-2147483648~214748364780000000~7FFFFFFF表3.4数据大小范围及相关整数范围教育无他，爱与榜样而已3、S7—200寻址方式寻址方式：提供参与操作的数据地址的方法1）直接寻址方式在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接查找数据。位地址.位分隔符字节地址数据大小存储区域字母教育无他，爱与榜样而已找找看：I3.5I0.6IB1IW2ID4I0I1I2I3I4I5I6I7直接寻址应用举例1直接寻址应用举例2教育无他，爱与榜样而已教育无他，爱与榜样而已教育无他，爱与榜样而已2）间接寻址方式用地址指针来存取存储器中的数据①首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器②然后根据此地址存取数据建立内存地址的指针为双字长度（32位），可以使用V、L、AC作为地址指针，必须采用双字传送（MOVD）指令将内存的某个地址移入到指针当中，以生成地址指针。指令中的操作数必须使用&符号表示内存某一位置的地址（32位）用间接寻址时。在使用指针存取数据的指令中，操作数前加有＊时表示该操作数为地址指针。例：MOVD&VB200,AC1MOVW＊AC1,AC0运行两个指令后，ACO中内容？教育无他，爱与榜样而已00001100001000100011100001001110V199V200V201V202V203V204V205V206教育无他，爱与榜样而已313029282726252423222120191817161514131211109876543210AC0MOVD&VB200,AC1MOVW＊AC1,AC0把VB200的地址送入AC1建立指针把指针处的值送到AC0中思考：若是把MOVW＊AC1,AC0改为MOVW＊AC1,AC0结果如何？教育无他，爱与榜样而已§3.2.2S7—200系列PLC数据存储区及元件功能1.输入/输出映像寄存器SB1I0.0(I0.0)I0.0I0.0LQ0.0(Q0.0)Q0.0Q0.0负载电源输入继电器线圈只能由外部信号驱动输出继电器用来将PLC的输出信号传递给负载，只能用程序指令驱动。教育无他，爱与榜样而已2.变量存储器V变量存储器V用以存储运算的中间结果，也可以保存与工序或任务相关的其他数据CPU226有5KB存储容量3.内部标志位（M）存储区内部标志位可以按位使用，作为中间继电器，用来存储中间操作数或其他控制信息。也可以按字节、字或双字来存取存储区的数据，编程范围M0.0~M31.74.顺序控制继电器（S）存储区顺序控制继电器S又称状态元件，用来组织机器操作或进入等效程序段工步，以实现顺序控制和步进控制，可以按位、字节、字或双字来存取，编址范围位S0.0~S31.7教育无他，爱与榜样而已5.特殊标志位（SM）存储器特殊标志位分为只读区和读/写区，CPU226的SM编址范围为SM0.0~SM179.7共180个字节，其中SM0.0~SM29.7的30个字节为只读型区域。其中：SM0.0PLC在运行状态时，该位始终为1SM0.1PLC由STOP转为RUN时，ON1个扫描周期SM0.3PLC由上电进入RUN方式，ON1个扫描周期SM0.4分脉冲，输出占空比为50%的分时钟脉冲SM0.5秒脉冲，输出占空比为50%的秒时钟脉冲6.局部存储器（L）局部存储器是局部有效，变量存储器是全局有效教育无他，爱与榜样而已7.定时器S7—200CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设备，用符号T和地址编号表示，编址范围T0~T255(1)时间预置值：为16位符号整数，由程序指令给定。(2)当前计时值：为16位符号整数，当定时器输入条件满足时，当前值从零卡是增加，每隔一个时间基准（1ms、10ms、100ms）增1。(3)状态位：1位，当前值大于或等于预置值后，为1，否则为0教育无他，爱与榜样而已8.计数器用来累计输入脉冲个数。其结构与定时器相似，其设定值在程序中赋予，有1个16位的当前值寄存器和1位状态位。当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1.9.模拟量输入/输出映像寄存器（AI/AQ）模拟量输入电路将外部输入的模拟量转换成1个字长的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域，可以用区域标志符(AI)，数据长度(W)及字节的起始地址来存取这些值，因为模拟量位1个字长，起始地址定义为偶数字节地址，如AIW0,AIW2等教育无他，爱与榜样而已模拟量输出电路将模拟量输出映像寄存器的1个字长的数字值转换为模拟电流或电压输出，可以用区域标志符(AQ)，数据长度(W)及字节的起始地址来设置，因为模拟量输出数据长度为16位，起始地址采用偶数字节地址，如AQW0,AQW2等10.累加器（AC）累加器用来暂存数据的寄存器，可以同子程序之间传递参数，以及存储计算中间结果的中间值。S7—200CPU中提供了4个32位累加器AC0~AC3,可以以字节、字、双字存取，按字节或字为单位存取时，累加器只用低8位或低16位，数据存储长度由所用指令决定。11.高速计数器（HC）HC0~HC56个高速计数器用来累计比扫描周期更快的事件返回本章教育无他，爱与榜样而已§3.3输入、输出扩展S7—200CPU226主机I/O为40，内部映像寄存器资源数字量为I0~I15,Q0~Q15，模拟量为64点，S7—200系统最多可扩展7个模块。目前可以提供三大类共9种数字量模块，三大类共5种模拟量I/O模块，2种通信模块。扩展模块的安装与主机相同有导轨安装和直接安装两种方法。返回本章教育无他，爱与榜样而已§3.4S7—200系列PLC程序概念两种基本类型的指令集—SIMATIC、IEC1131-1三种编程语言—LAD、STL、FBD1、梯形图编辑器（LAD）按逻辑关系分成段，程序执行按段扫描。指令三个基本形式：触点、线圈、指令盒教育无他，爱与榜样而已2、语句表编辑器（STL）使用指令助记符创建控制程序，适合于熟悉PLC并且有逻辑编程经验的程序员编程，是手持式编程器唯一能够使用的编程语言，3、功能块图编辑器（FBD）功能块图是利用逻辑门图形组成功能块图指令系统，由输入、输出段及逻辑关系函数组成。教育无他，爱与榜样而已三种语言的相互转换注：梯形图在正确的条件下可以转换成语句表，在错误的条件下无法转换。语句表在正确的条件下也不一定能转换成梯形图！教育无他，爱与榜样而已教育无他，爱与榜样而已•本章以西门子公司CPU226为例，介绍其结构、原理、内部元器件的定义、作用、存储器分配及I/O扩展方法，并介绍了3种编程软件。重点有：CPU226的输入及输出电路结构和参数。CPU扫描周期的5个阶段S7—200系列的数据寻址方式和11个内部元器件地址分配和操作数范围，S7—200有三种编程语言，LAD图的三种基本形式小结教育无他，爱与榜样而已课后作业：3-3，3-5