第9章 西门子S系列

第9章西门子S7系列PLC简介9.1概述9.2S7-200C系列PLC的硬件与接线9.3S7-200系列PLC的基本指令及编程9.4S7-300/400系列PLC简介9.1概述当你掌握了三菱FX系列PLC的指令及编程后，对西门子S7-200、S7-300、S7-400系列PLC的指令及编程会很轻松掌握。本章主要介绍西门子S7-200系列可编程控制器基本指令的编程方法及相关内容。西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。1.S7-200系列PLC(1)S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，全部是整体式结构。体积小、可靠性高、运行速度快，适合中、小规模的控制设备。可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU226、CPU226XM输出400mA可用作负载电源。(2)使用I/O扩展模块可以增加实际应用的I/O点数。在选用I/O扩展模块或其他特殊功能模块时要注意相关限制。(3)S7-200CPU在一个扫描周期内执行读输入、执行用户程序、处理通信请求、执行自诊断、输出处理5项操作。(4)PLC的技术性能指标是衡量其产品性能的重要依据。构成PLC控制系统时必须根据其技术性能指标来选择PLC。(5)S7-200PLC使用的数据类型有逻辑型、整型及实型,使用的常数可以表示成二进制、十进制、十六进制、ASCII或浮点数据。S7-200CPU存储器的寻址方式有直接寻址和间接寻址。如果按给定地址所找到的存储单元中的内容就是操作数属于直接寻址方式；使用指针来存取存储器中的数据属于间接寻址方式。(6)PLC内部的编程元件一般称为软继电器。每种元件实质代表了相应的存储器区域,它们都可以进行直接寻址。对于有些元件，当处理连续单元中的多个数据时，间接寻址体现出优越性。2.S7-300系列PLCS7-300是模块化中小型PLC系统,其主要特点:模块化,无排风扇结构,易于实现分布,易于用户掌握等。S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。3.S7-400PLC系列PLCS7-400PLC是模块化大型PLC的系统。该系列是模块化无风扇结构,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。S7-400PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。9.2S7-200C系列PLC的硬件与接线9.2.1S7-200系列PLC的硬件配置S7-200系列可编程控制器的硬件包括S7-200CPU和扩展模块,扩展模块则包括模拟量I/O扩展模块、数字量I/O扩展模块、温度测量扩展模块、特殊功能模块和通信模块等。1.S7-200CPUS7一200CPU将微处理器、集成电源和多个数字量I/O点集成在一个紧凑的盒子中。西门子提供多种类型的CPU,S7-200包括CPU221、CPU222、CPU224和CPU226等4种型号的CPU，以适用各种应用要求。不同的CPU有不同的技术参数。2.扩展模块(1)数字量I/O扩展模块数字量I/O扩展模块包括数字量输入模块、数字量输出模块和数字量输入/输出模块。3.模拟量I/O扩展模块模拟量I/O扩展模块包括模拟量输入模块、模拟量输出模块和模拟量输入/输出模块。4.端子连接图9-1是S7-200系列PLCCPU214端子连接图，24VDC极性可任意选择，1M、2M为输入端子的公共端。2L、3L为输出公共端。图9-1CPU214连接端子标记9.2.2S7—200系列CPU的接线1.输入端的接线S7-200系列CPU的输入端接线与三菱FX系列的PLC的输入端接线不同，三菱FX系列CPU不需要接入直流电源，其电源由系统内部提供；而S7-200系列CPU的输入端则必须接入直流电源。PNP型的接近开关按照图9-2(a)所示接线，NPN型的接近开关按照图9-2(b)所示接线。2.输出端的接线S7-200系列CPU的输出端有两种类型：24V直流(晶体管)输出和继电器输出。晶体管输出形式只能按照图9-3(a)所示接线，且只能接24V直流电，推荐外接电源。若PLC需要高速输出时，要用晶体管输出。9.3S7-200系列PLC基本指令及编程S7-200系列PLC的指令系统一般由常用指令、跳转指令、定时器和计数器指令、数据操作指令以及一些高级指令组成。9.3.1指令构成S7-200PLC的指令由助记符和操作数两部分组成，格式如表9-4所示。SIMATICS7-200系列PLC共有27条基本指令，包括基本逻辑指令，算术、逻辑运算指令，数据处理指令，程序控制指令等。9.3.2S7-200基本指令1、LD、LDN、＝（Out）指令指令定义①LD（Load）：取指令。表示第一个常开接点与左母线连接指令。即以常开触点开始一逻辑运算的指令，在分支接点处也可使用。②LDN（LoadNot）：取反指令。表示第一个常闭接点与左母线连接指令。即以常闭接点开始一逻辑运算的指令，在分支接点处也可使用。含有直接位地址的指令又称位操作指令，指令的输入端都必须使用LD和LDN这两条指令。③＝（Out）：表示线圈驱动指令。用于将逻辑运算的结果驱动一个指定的线圈。也叫输出指令。将运算结果输出到指定的继电器，是驱动线圈的输出指令。图9-4LD、LDN、＝指令的使用2、A、AN串联指令指令定义A（And）：与指令。用于单个常开触点的串联连接。AN（AndNot）：与反指令。用于单个常闭触点的串联连接。A、AN是单个触点串联连接指令，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。图9-5A、AN指令的使用3、O、ON并联指令指令定义O（Or）：或指令。用于单个常开触点的并联连接。ON（OrNot）：或反指令。用于单个常闭触点的并联连接。图9-6O、ON指令的使用4、OLD块或指令指令定义OLD（OrLoad）:块或指令，将两个或两个以上串联电路块并联连接的指令，用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联。OLD指令无操作数。图9-7OLD指令的使用5、ALD块与指令指令定义ALD（AndLoad）：块与指令。用于并联电路块的串联连接，用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联，称之为并联电路块的串联连接。ALD指令无操作数。图9-8ALD指令的使用6、LPS、LRD、LPP指令指令用法LPS：（LogicPush）逻辑堆栈操作指令(无操作元件)。LRD：（LogicRead）逻辑读栈指令(无操作元件)。LPP：（LogicPop）逻辑弹栈指令(无操作元件)。前后前后前后逻辑堆栈LPS逻辑读栈LRD逻辑弹栈LPP图9-9栈操作指令的操作过程图9-10LPS、LRD、LPP指令的使用7、置位与复位指令指令用法①S（Set）:置位指令。使输入有效后从始位置S-bit开始的N个位置“1”并保持。②R（Reset）:复位指令。使输入有效后从始位置S-bit开始的N个位清“0”并保持。图9-11S/R指令的使用a)梯形图b)助记符c)波形图8、EU、ED指令指令用法EU（EdgeUp）上升沿有效。在检测信号的上升沿，产生一个扫描周期为扫描周期宽度的脉冲。ED（EdgeDown）下降沿有效。在检测信号的下降沿，产生一个扫描周期为扫描周期宽度的脉冲。图9-12EU/ED指令的使用a)梯形图b)助记符c)波形图9、I指令指令用法I(Immediate)立即存取指令。立即指令：对输入／输出点进行快速直接存取。图9-13I指令的使用a)梯形图b)助记符10、NOP、NOT指令指令用法NOP(NonProcessing)：空操作指令，起增加程序容量的作用。操作数N为执行空操作指令的次数，N=0～255。NOT取反指令，指将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果若为1则变为0，为0则变为1，该指令没有操作数。11、TON、TONR、TOF指令指令用法TON（OnDelayTimer）通电延时定时器，通电后单一时间间隔的定时。如图8-14所示图。TONR（RetentiveOnDelayTimer）保持型通电延时定时器，多个时间间隔的累计定时。如图8-15所示图。图9-14通电延时定时器应用示例a)梯形图b)助记符c)波形图图9—15保持通电延时定时器应用示例a)梯形图b)助记c)波形图12、CTU、CTD、CTUD指令指令用法CTU（CountUp）增计数器CTD（CountDown）减计数器CTUD（CountUp/Down）增／减计数器S7-200系列PLC为用户提供了三种类型的计数器：计数器的当前值、设定值均用16位有符号整数来表示，最大计数值为32767。计数器编号用计数器的名称和常数（0-255）编号，编程范围C0～C255。13、END、MEND、STOP指令指令用法END：条件结束指令MEND：无条件结束指令STOP：停止指令9.4.1.S7-300系列PLC简介1.S7-300PLC的主要特点S7-300是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用;有大范围的各种功能模块，可以满足和适应自动控制任务;结构是分散式,使得应用十分灵活;当控制接点增加时,可自由扩展;功能强大。9.4S7-300和S7-400系列PLC简介2.S7-300PLC的应用S7-300是西门子PLC的中端产品,有着非常广泛的应用基础。有多种性能的CPU和丰富多方便功能的I/O扩展模块,用户可以根据实际应用选择合适的模块对PLC进行扩展。SIMATICS7-300PLC的应用领域包括:通用机械工程应用，楼宇自动化，机床，控制系统，纺织机械，专用机床，包装机械，电器制造工业和相关产业。9.4.2S7-400系列PLC简介SIMATICS7-400PLC是模块化的大型PLC系统,它主要用于中、高档性能范围的可编程控制器。该系列是模块化无风扇结构,可靠耐用。S7-400系列比300系列的规模和性能上更强大,起动类型有冷启动(CRST)和热起动(WRST)之分,它还有一个外部的电池电源接口,当在线更换电池时可以向RAM提供后备电源。S7-400系列其他方面基本一样,下面作简要介绍。