A--s7-200(PLC概述及基本寄存器)详解

业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC概述及s7-200基本寄存器业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC定义“可编程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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的产生世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程控制器。随后日本、德国先后研制出自己的可编程控制器。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器1968年，GM公司提出十项设计标准（GM十条）编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的特点1.高可靠性高可靠性是PLC最突出的特点之一。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，另外还采取了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施。它的平均故障间隔时间为3~5万小时以上。2.灵活性过去，电气工程师必须为每套设备配置专用控制装置。有了可编程控制器，只需编写不同应用软件即可，而且可以用一台可编程控制器控制几台操作方式完全不同的设备。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器3.便于改进和修正相对传统的电气控制线路，可编程控制器为改进和修订原设计提供了极其方便的手段。以前也许要花费几周的时间，而用可编程控制器也许只用几分钟就可以完成。4.节点利用率提高传统电路中一个继电器只能提供几个节点用于连锁，在可编程控制器中，一个输入中的开关量或程序中的一个“线圈”可提供用户所需要的任意个连锁节点，节点在程序中可不受限制地使用。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器5.丰富的I/0接口PLC除了具有计算机的基本部分如CPU、存储器等以外，还有丰富的I/0接口模块。对不同的工业现场信号(如交流、直流、电压、电流、开关量、模拟量、脉冲等)，都有相应的I/0模块与工业现场的器件。另外有些PLC还有通信模块、特殊功能模块等。6.模拟调试可编程控制器能对所控功能在实验室内进行模拟调试，缩短现场的调试时间。7.快速动作传统继电器节点的响应时间一般需要几百毫秒，而可编程控制器里的节点反应很快，内部是微秒级的，外部是毫秒级的。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器8.梯形图及布尔代数并用可编程控制器的程序编制可采用电气技术人员熟悉的梯形图方式，也可以采用程序员熟悉的布尔代数图形方式。9.对现场进行微观监视操作人员能通过显示器上的编程软件可以观测到所控每一个节点的运行情况，随时监视事故发生点。10.体积小、质量轻、功耗低由于采用半导体集成电路，与传统控制系统相比较，其体积小、质量轻、功耗低。11.编程简单、使用方便PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如目前PLC大多数采用梯形图语言编程方式，它继承了传统控制线路的清晰直观感，很容易被技术人员所接受，易于编程，程序改变时也易于修改。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC与继电器控制系统的区别继电器控制系统PLC控制系统逻辑控制硬接线逻辑：接线多而复杂、体积大，故障率高，改变系统很困难；触点有限，灵活性、扩展性差。存储器逻辑（软接线）：改变控制逻辑只需改变程序；触点数目众多，灵活性、扩展性好。工作方式并行串行可靠性和可维护性差。机械触点多，接线多；触点开闭受电弧损伤并有机械磨损，寿命短。好。开关动作由无触点的半导体电路完成，可靠性高；自身配有自检和监督功能，可维护性高。控制速度依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，还会出现抖动问题。程序指令控制半导体电路实现控制，属于无触点控制，速度极快。定时控制时间继电器定时精度不高，定时范围窄，易受外部环境影响，调整时间困难。时基脉冲由晶体振荡器产生，精度高；定时时间不受环境影响，定时范围最小可为0.001s设计和施工设计、施工、调试必须依次进行，周期长且修改困难。系统设计完成后，现场施工和控制逻辑的设计（包括梯形图）可同时进行，周期短，调试修改方便。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的分类一、按I/O点数和程序容量分：（1）超小型机：I/O点数为64点以内，内存容量为256～1000字节；（2）小型机：I/O点数为64～256，内存容量为1～3.6K字节；（3）中型机：I/O点数为256～1024，内存容量为3.6～13K字节；（4）大型机：I/O点数为1024以上，内存容量为13K字节以上；业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器二、按结构形式分（1)整体式结构一般的小型及超小型PLC多为整体式结构，这种可编程序控制器是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及与编程器或EPROM写入器相连的接口、输入/输出端子、电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。西门子公司的S7-200系列PLC为整体式结构。（2)模块式结构模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。常见产品有OMRON公司的C200H、C1000H、C2000H，西门子公司的S5-115U、S7-300、S7-400系列等。PLC的分类业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器图1-7整体式PLC图1-8模块式PLC业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器三.按功能分类（1）低档PLC：具有逻辑运算、定时、计数等功能。有的还增设模拟量处理、算术运算、数据传送等功能。（2）中档PLC：除具有低档机的功能外，还具有较强的模拟量输入、输出、算术运算、数据传送等功能．可完成既有开关量又有模拟量控制的任务。（3）高档PLC：增设有带符号算术运算及矩阵运算等，使运算能力更强。还具有模拟调节、联网通信、监视、记录和打印等功能，使PLC的功能更多更强。能进行远程控制，构成分布式控制系统，成为整个工厂的自动化网络。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的发展趋势一方面向着大型化的方向发展，一方面则向着小型化的方向发展。PLC向大型化方向发展，主要表现在大中型PLC高功能、大容量、智能化、网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合的自动控制。PLC向小型化方向发展，主要表现在下列几个方面：为了减小体积、降低成本，向高性能的整体型发展；在提高系统可靠性的基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；应用的专业性，使得控制质量大大提高。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的系统组成PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。下图为一典型PLC结构简图。CPU存储器电源部分输入单元输出单元编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU的主要功能：(1)诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。(2)采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中。(3)逐条读取指令，完成各种运算和操作。(4)将处理结果送至输出端。(5)响应各种外部设备的工作请求中央处理单元CPU业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器1.系统存储器系统程序由PLC的制造企业编制，固化在ROM或EPROM中，安装在PLC上，随产品提供给用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块等。2.用户存储器用户存储器包括用户程序存储器和用户数据存储器。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的应用程序。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器输入/输出单元输入单元：接受来自用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器信号。输出单元：控制、驱动实际的物理负载，如电动机、电磁阀、电磁吸盘、指示灯、照明灯等PLC输入类型：直流、交流或交直流。PLC输出类型：继电器输出型，晶体管输出型和晶闸管输出型。输入和输出端靠光信号耦合，电气上完全隔离，具极强的抗干扰能力。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC简单工作原理PLC实现控制的过程一般是可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，如下图所示：PLC的一般工作过程业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器1.输入采样阶段PLC以扫描工作方式，输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。在整个工作周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个采样结果将在PLC执行程序时被使用。2.程序执行阶段PLC按顺序对程序进行扫描，并分别从输入映像区和输出映像区中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。这个结果在程序执行期间可能发生变化，但在整个程序未执行完毕之前不会送到输出端口。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器3.输出刷新阶段在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，这一过程称为输出刷新。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点，再去驱动用户设备。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器PLC的简单工作原理特点：PLC工作的主要特点是循环扫描执行输入输出采样、程序执行、输出刷新“串行”工作方式，这样既可避免继电器、接触器控制系统因“并行”工作方式存在的触点竞争，又可提高PLC的运算速度，这是PLC系统可靠性高、响应快的原因。但是，也导致输出对输入在时间上的滞后。为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，PLC的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。业精于勤技精于专学以致用工程实训中心PLC概述及s7-200基本寄存器上图所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作流程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。PLC的开机流程要经过上电初始化、系统自检、运行程序、循环时间计算、I/O刷新、外设及通讯服务等几个阶段，如下图所示。PLC的详细工作原理业精于勤技精于专学以致用