S7-200教案1、2章

第1章概述1.1PLC的基本概念与基本结构1.1.1PLC的基本概念可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。1.1.2PLC的基本结构图1-1PLC控制系统示意图1.2PLC的特点与应用领域1.2.1PLC的特点1.2.功能强，性能价格比高3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强4.可靠性高，抗干扰能力强5.系统的设计、安装、调试工作量少6.7.体积小，能耗低1.2.2PLC的应用领域1.开关量逻辑控制2.运动控制3.闭环过程控制4.数据处理5.通信联网第2章PLC的硬件与工作原理2.1PLC的硬件2.1.1PLC的物理结构PLC的物理结构：整体式、模块式I/OLED(SF/DIAG)状态LED系统错误/诊断RUN(运行)STOP(停止)可选卡插槽存储器卡时钟卡电池卡通信口前盖下面有模式选择开关(RUN/STOP)模拟电位器扩展端口接线端子排用于在DIN导轨上安装的卡子PLC编程及应用PLC编程及应用图2-1S7-200CPU模块的外形图2.1.2CPU模块中的存储器存储器分类与特点：RAM、ROM、EPROM、EEPROM2.1.3I/O模块图2-3输入电路图2-4继电器输出电路图2-5场效应管输出电路2.2PLC的工作原理2.2.1用触点和线圈实现逻辑运算图2-6基本逻辑电路图2-7异步电动机控制电路2.2.2PLC的操作模式RUN模式执行用户程序，“RUN”LED亮。STOP模式不执行用户程序，可将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。TERM(终端)模式与通信有关。CPU模块上的模式开关在RUN位置时，上电自动进入RUN模式。PC-PLC之间建立起通信连接后，若模式开关在RUN或TERM位置,可用编程软件中的命令改变CPU的工作模式。2.2.3PLC的工作原理图2-8扫描过程中断程序的处理与立即I/O指令可提高响应速度。图2-9PLC外部接线图与梯形图LDI0.1OQ0.0ANI0.2=Q0.0图2-9中的梯形图完成的逻辑运算为2.0IQ0.0)(I0.1Q0.0外部输入电路接通时,对应的输入映像寄存器为ON(1状态),梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。梯形图中Q0.0的线圈“通电”，对应的硬件继电器的常开触点闭合，接在标号为0.0的端子的外部负载工作。2.3S7-200CN系列PLC西门子PLC的分类：S7、M7、C7、WinAC。2.3.1S7-200的特点1．功能强，有PID参数自整定、配方、数据归档等功能。2．先进的程序结构3．灵活方便的寻址方法4．功能强大、使用方便的编程软件5．简化复杂编程任务的向导功能6．强大的通信功能7．品种丰富的配套人机界面8．有竞争力的价格9．完善的网上技术支持2.3.2CPU模块CPU221/222/224/226集成I/O点：10/14/24/40点；程序空间4096～24576B。最大DI/DO256/256点；最大AI/AO35/32点；最多7个扩展模块。定时器/计数器256/256点；高速计数器4/6点30kHz，2点20kHz高速输出；模拟电位器1/2个，实时钟，1/2个RS-485接口；4点输入中断，2个定时中断(1～255ms)。CPU224XP：2AI、1AO，2通信口，高速输入200kHz、高速输出100kHz。PPI、MPI、自由通信口协议和PROFIBUS点对点协议；使用STEP7-Micro/WIN32编程软件。2.3.3数字量扩展模块数字量I/O：8DI、16DI、4DO、8DO、4/4、8/8、16/16、32/32DI/DO。输入有24VDC和230VAC两种，输出有24VDC和继电器型。2.3.4模拟量扩展模块与热电偶热电阻扩展模块模拟量模块的作用：A/D转换与D/A转换。模拟量I/O：12位4AI、2AO、4AI/1AO；15位4路热电偶、2路热电阻模块。模拟量输入模块有多种量程（与模块型号有关），用模块上的DIP开关设置量程。图2-10模拟量输入数据字的格式【例2-2】压力变送器（0～10MPa）的输出信号为DC4～20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为0～32000的数字量，即0～10000kPa对应于数字量6400～32000，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。解：4～20mA的模拟量对应于数字量6400～32000，压力的计算公式为)kPa()6400(256100)6400()640032000()010000(NNP模拟量输出模块的量程有10V和0～20mA两种：图2-11模拟量输出数据字的格式2.3.6STEP7-Micro/WIN编程软件与显示面板简介1．STEP7-Micro/WIN编程软件2．显示面板(1)文本显示器TD-200C和TD-400C(2)S7-200专用的触摸屏：TP070、TP170micro、TP177micro和K-TP178micro。2.4I/O地址分配与外部接线2.4.1本机I/O与扩展I/O的地址分配图2-13CPU224XP的本地和I/O地址分配举例2.4.2S7-200的外部接线图2-14交流电源系统的外部接线图2-15直流电源系统的外部接线感性负载的处理，电阻、电感和白炽灯的区别。图2-16感性输出电路的处理2.1填空(1)PLC主要由、、和组成。(2)继电器的线圈“断电”时，其常开触点，常闭触点。(3)外部输入电路接通时，对应的输入过程映像寄存器I为状态，梯形图中对应的常开触点，常闭触点____。(4)若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出过程映像寄存器为状态，在修改输出阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点，外部负载。