第4章-S7-200-PLC基础知识1课件

第第4章章 S7-200 PLC基基础知知识成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1 PLC4.1 PLC概述概述nPLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。运算操作的电子装置。n它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLCPLC及其及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学 在在PLCPLC的发展历程中，有过几个不同的名称：的发展历程中，有过几个不同的名称：l可编程序矩阵控制器可编程序矩阵控制器PMCPMC （Programmable Matrix ControllerProgrammable Matrix Controller）l可编程序顺序控制器可编程序顺序控制器PSCPSC （Programmable Sequence ControllerProgrammable Sequence Controller）l可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器PLCPLC （Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller）成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学l19681968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GMGM），），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。的工业控制装置。19691969年美国数字设备公司（年美国数字设备公司（DECDEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在制器，并在GMGM公司汽车生产线上首次应用成功。公司汽车生产线上首次应用成功。l19801980年美国电气制造商协会（年美国电气制造商协会（NEMANEMA）正式将其命名正式将其命名为编程序控制器（为编程序控制器（Programmable ControllerProgrammable Controller），），简简称称 PCPC。l70年代中期，年代中期，PLC进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。l70年代末和年代末和 80年代初，年代初，PLC进入了成熟阶段。进入了成熟阶段。PLCPLC的历史演变的历史演变成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学目前，世界上有目前，世界上有200200多家多家PLCPLC厂商，厂商，400400多多品种的品种的PLCPLC产品，产品，PLCPLC产品可按地域分成产品可按地域分成三大流派：三大流派：一个流派是美国产品一个流派是美国产品一个流派是欧洲产品一个流派是欧洲产品一个流派是日本产品一个流派是日本产品成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学l美国通用电气公司美国通用电气公司GEGE系列系列PLC PLC GEGE公司的代表产品是：公司的代表产品是：小型机小型机:GE-1GE-1、GE-1/JGE-1/J、GE-1/P GE-1/P 中型机中型机:GE-GE-大型机大型机:GE-GE-成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学 l德国西门子（德国西门子（SIEMENSSIEMENS）公司）公司S S系列系列PLCPLC 德国西门子（德国西门子（SIEMENSSIEMENS）公司生产的可编程序控）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENSSIEMENS）公）公司的司的PLCPLC产品包括产品包括LOGOLOGO，S7-200S7-200，S7-300S7-300，S7-400S7-400，工业网络，工业网络，HMIHMI人机界面，工业软件等。人机界面，工业软件等。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学西门子西门子PLCPLC及相关产品及相关产品小型：小型：SIMATIC S7-200 PLC SIMATIC S7-200 PLC 中型：中型：SIMATIC S7-300 PLC SIMATIC S7-300 PLC 大型：大型：SIMATIC S7-400 PLC SIMATIC S7-400 PLC 工业通讯网络工业通讯网络 （SIMATIC NETSIMATIC NET）人机界面（人机界面（HMIHMI）硬件）硬件 SIMATIC S7SIMATIC S7工业软件工业软件 ：编程工具、基于：编程工具、基于PCPC的的控制软件、人机界面软件。控制软件、人机界面软件。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学l日本三菱公司日本三菱公司PLC PLC 小型：小型：F1F2FXF1F2FX系列系列大中型：大中型：A A系列、系列、QnAQnA系列、系列、Q Q系列系列 l日本立石（日本立石（OMRONOMRON）公司）公司PLC PLC SYSMAC CSYSMAC C系列系列PLCPLC整体式结构的微型整体式结构的微型PLCPLC机是以机是以C20PC20P为代表的机型为代表的机型 OMRON OMRON 中型机以中型机以C200HC200H系列最为典型系列最为典型 l日本松下公司日本松下公司PLCPLC 松下公司的松下公司的PLCPLC产品中，产品中，FPOFPO为微型机，为微型机，FP1FP1为整体式小为整体式小型机，型机，FP3FP3为中型机，为中型机，FP5/FP10FP5/FP10、FP10SFP10S（FP10FP10的改进型）、的改进型）、FP20FP20为大型机，其中为大型机，其中FP20FP20是最新产品。是最新产品。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学国产国产PLCPLC主要生产厂家及产品性能主要生产厂家及产品性能l中国科学院自动化研究所的中国科学院自动化研究所的PLC-0088PLC-0088l北京联想计算机集团公司的北京联想计算机集团公司的GK-40GK-40l上海机床电器厂的上海机床电器厂的CKY-40CKY-40l上海起重电器厂的上海起重电器厂的CF-40MR/ERCF-40MR/ERl苏州电子计算机厂的苏州电子计算机厂的YZ-PC-001AYZ-PC-001Al原机电部北京机械工业自动化研究所的原机电部北京机械工业自动化研究所的MPC-00l/20MPC-00l/20、KB-KB-20/4020/40l杭州机床电器厂的杭州机床电器厂的DKK02DKK02l天津中环自动化仪表公司的天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/480DJK-S-84/86/480l上海自立电子设备厂的上海自立电子设备厂的KKIKKI系列系列l上海香岛机电制造有限公司的上海香岛机电制造有限公司的ACMY-S80ACMY-S80、ACMY-S256ACMY-S256l无锡华光电子工业有限公司（合资）的无锡华光电子工业有限公司（合资）的SR-10SR-10、SR-20/21SR-20/21等。等。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.3 PLC4.1.3 PLC的应用领域的应用领域l1 1开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制 l2 2运动控制运动控制 l3 3过程控制过程控制 l4 4数据处理数据处理 l5 5通信联网通信联网 成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.4 PLC4.1.4 PLC的主要特点的主要特点l1 1可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强l2 2配套齐全，功能完善，适用性强配套齐全，功能完善，适用性强l3 3编程方便，易学易用编程方便，易学易用l4 4系统的设计工作量小，维护方便，容易系统的设计工作量小，维护方便，容易改造改造l5 5体积小，重量轻，能耗低，性价比高体积小，重量轻，能耗低，性价比高成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.5 PLC4.1.5 PLC与继电器控制的区别与继电器控制的区别比比较项较项目目用用继电继电器控制系器控制系统统用用PLC控制控制控制控制逻辑逻辑实现实现比比较较复复杂杂，修改困，修改困难难，占用，占用空空间间大大体体积积小，小，连线连线少，控制灵活，少，控制灵活，易于易于扩扩展展控制速度控制速度取决于机械触点的取决于机械触点的动动作速度，一作速度，一般般为为几十毫秒，并且容易出几十毫秒，并且容易出现现触触点抖点抖动动情况情况有有继电继电器和晶体管器和晶体管输输出方式，出方式，特特别别是晶体管是无触点控制，是晶体管是无触点控制，输输出控制速度很快，达到微秒出控制速度很快，达到微秒级级，不会出，不会出现现触点抖触点抖动现动现象象可靠性可靠性机械式，寿命短，可靠性和可机械式，寿命短，可靠性和可维维护护性差性差连线连线少，可靠性高，寿命少，可靠性高，寿命长长工作方式工作方式并行工作方式并行工作方式周期性循周期性循环扫环扫描工作方式描工作方式定定时时控制控制用用时间继电时间继电器定器定时时，精度不高，精度不高，定定时时范范围围有限，受外界干有限，受外界干扰扰影响影响由内部的晶振由内部的晶振稳稳定定给给出，精度出，精度很高，最小可很高，最小可为为0.001S，最，最长长几乎没有限制几乎没有限制设计设计与施工与施工设计设计、施工、施工、调试调试必必须须依次依次进进行，行，周期周期长长，修改困，修改困难难设计设计和施工可以同和施工可以同时进时进行，周行，周期短，期短，调试调试和修改都很方便和修改都很方便价格价格使用机械开关，使用机械开关，继电继电器和接触器器和接触器等，价格相等，价格相对对便宜，但使用数量便宜，但使用数量多，多，总总价并不便宜价并不便宜PLC可以代替很多可以代替很多继电继电器，初器，初期投期投资资可能会稍大，但可能会稍大，但总总体来体来说说性价比性价比较较高高成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.6 PLC4.1.6 PLC的分类的分类（1 1）按结构形式分类）按结构形式分类l整体式整体式PLCPLC：又称单元式或箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLCPLC是将电源、是将电源、CPUCPU、I I0 0部件都集中装在一个机箱内。一般小型部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLCPLC采用采用这种结构。这种结构。l模块式模块式PLCPLC：将将PLCPLC各部分分成若干个单独的模块，如各部分分成若干个单独的模块，如 CPUCPU模块、模块、I I0 0模块、电源模块和各种功能模块。模块式模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLCPLC由由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLCPLC采用模块式结构，有的小型采用模块式结构，有的小型PLCPLC也采用这种结构。也采用这种结构。l有的有的PLCPLC将整体式和模块式结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装式叠装式PLCPLC。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学（2 2）按）按 I IO O点数分类点数分类l小型：小型：I/OI/O点数在点数在256256点以下；点以下；l中型：中型：I/OI/O点数在点数在25625620482048点之间；点之间；l大型：大型：I/OI/O点数在点数在20482048点以上。点以上。4.1.6 PLC4.1.6 PLC的分类的分类小型小型PLC（西门子（西门子S7-200系列）系列）中型中型PLC（西门子（西门子S7-300系列）系列）大型大型PLC（西门子（西门子S7-400系列）系列）成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.7 PLC4.1.7 PLC的基本结构的基本结构成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.7 PLC4.1.7 PLC的基本结构的基本结构输入单元电源单元输出单元CPU单元IO单元CPU芯片Flash存储器芯片成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学CPU=微微处理器理器（控制器（控制器+运算器运算器+寄存器）寄存器）+控制接口控制接口电路路微处理器：微处理器：（1）通用通用处理器：理器：8086、80286、80386（2）单片机芯片：片机芯片：MCS-51、MCS-96（3）位片式微位片式微处理器：理器：AMD-2900，2901，2903l小型小型PLC多采用多采用8位微位微处理器或理器或单片机作片机作为CPUl中型中型PLC多采用多采用16位微位微处理器或理器或单片机作片机作为CPUl大型大型PLC多采用高速位片式微多采用高速位片式微处理器理器1.1.中央处理单元（中央处理单元（Central Processing Unit,CPUCentral Processing Unit,CPU）成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学微处理器功能：微处理器功能：1)1)控制用户从编程器控制用户从编程器输入输入的用户程序和数据的接收与存储；的用户程序和数据的接收与存储；2)2)检查检查编程过程中的语法错误，诊断电源及编程过程中的语法错误，诊断电源及PLCPLC内部的工作故障；内部的工作故障；3)3)用用扫描扫描方式工作，接收来自现场输入信号，并输入到输入映象寄方式工作，接收来自现场输入信号，并输入到输入映象寄存器和数据存储器中。存器和数据存储器中。4)4)在进入在进入运行运行方式后，从存储器中逐条读取并执行用户程序完成用方式后，从存储器中逐条读取并执行用户程序完成用户程序所规定的逻辑运算，算术运算机数据处理等操作户程序所规定的逻辑运算，算术运算机数据处理等操作 5)5)根据运算结果，更新有关标志位的状态，刷新输出映象寄存器的根据运算结果，更新有关标志位的状态，刷新输出映象寄存器的内容，再经内容，再经输出输出部件实现输出控制，打印制表或数据通信等功能部件实现输出控制，打印制表或数据通信等功能1.1.中央处理单元（中央处理单元（Central Processing Unit,CPUCentral Processing Unit,CPU）成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学l控制接口电路：控制接口电路：微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件功能：功能：数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理。数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学2.2.存储器存储器(Memory)(Memory)l系统程序存储器：系统程序存储器：用来存储可编程控制器内部的各种信息。用来存储可编程控制器内部的各种信息。一般系统程序由一般系统程序由PLC厂家编写的系统监控程序，不能由用户直接厂家编写的系统监控程序，不能由用户直接存取。系统程序主要由有关系统管理，解释指令，标准程序及系存取。系统程序主要由有关系统管理，解释指令，标准程序及系统调用等程序组成。统调用等程序组成。系统程序存储器一般用系统程序存储器一般用PROM或或EPROM构构成。成。系统程序存储器系统程序存储器用户程序存储器用户程序存储器程序存储区数据存储区系统区成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学l程序存储区程序存储区：用来存储由用户编写的，通过编程器输入的：用来存储由用户编写的，通过编程器输入的程序。程序。l数据存储区数据存储区：用来存储通过输入端子读取的输入信号状态，：用来存储通过输入端子读取的输入信号状态，输出端子输出信号状态，输出端子输出信号状态，PLC中的各个内部器件的状态，中的各个内部器件的状态，以及特殊功能要求的有关数据。以及特殊功能要求的有关数据。l系统区系统区：用来存放：用来存放CPU的组态数据。的组态数据。用户程序存储器用户程序存储器l用户程序存储器：用户程序存储器：主要用来存放用户程序。主要用来存放用户程序。主要存储可编程控制器内部的输入输出信息，以及内部继电主要存储可编程控制器内部的输入输出信息，以及内部继电器，移位寄存器，累加寄存器，数据寄存器，定时器和计数器，移位寄存器，累加寄存器，数据寄存器，定时器和计数器的动作状态。器的动作状态。用户程序用户程序存储器用存储器用RAM构成。构成。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学3.3.输入、输出单元输入、输出单元(Input/Output Uint)(Input/Output Uint)n输入单元：输入单元：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。数字信号送入主机。u输入单元类型：输入单元类型：直流输入单元直流输入单元 交流输入单元交流输入单元 交直流输入单元交直流输入单元u输入信号输入信号：1.控制信号：开机，关机，转换，调整，急停（控制台）控制信号：开机，关机，转换，调整，急停（控制台）2.检测信号：传感器，继电器的触点，限位开关，行程开关等检测信号：传感器，继电器的触点，限位开关，行程开关等这些信号有的是开关（或数字）量，有的是模拟量，有的这些信号有的是开关（或数字）量，有的是模拟量，有的是直流信号，有的是交流信号。要根据输入信号的类型选择是直流信号，有的是交流信号。要根据输入信号的类型选择合适的输入接口。合适的输入接口。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流电源直流电源输入端子输入端子+PLCSBn+24V发光二极管发光二极管RC滤波电路滤波电路直流输入单元直流输入单元 光电耦合器光电耦合器成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学n输出单元：输出单元：将将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。l输出三种形式：输出三种形式：继电器继电器-低速大功率，低速大功率，交流或直流供电交流或直流供电晶体管晶体管-高速小功率，高速小功率，直流供电直流供电 晶闸管晶闸管 -高速大功率，高速大功率，交流供电交流供电l输出信号输出信号：控制信号：如指示灯的亮或灭，电动机的启动，停止或正反转，设控制信号：如指示灯的亮或灭，电动机的启动，停止或正反转，设备的转动，平移，升降，阀门的开闭等。备的转动，平移，升降，阀门的开闭等。因为因为PLC的直接输出带负载的能力有限，所以的直接输出带负载的能力有限，所以PLC输出接口所输出接口所带的负载，通常是接触器的线圈，电磁阀的线圈，信号指示灯带的负载，通常是接触器的线圈，电磁阀的线圈，信号指示灯3.3.输入、输出单元输入、输出单元(Input/Output Uint)(Input/Output Uint)成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学继电器输出继电器输出以以继电器形式为例：继电器形式为例：PLC内内部部电电路路内内部部电电路路J+交流电源或交流电源或直流电源直流电源YCOM-3.3.输入、输出单元输入、输出单元(Input/Output Uint)(Input/Output Uint)成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学l把外部供应的电源把外部供应的电源变换变换成系统内部各单元所需的电源。成系统内部各单元所需的电源。l一般使用一般使用220V220V的交流电源或的交流电源或24V24V直流电源直流电源给给PLCPLC进行供电，进行供电，内部的开关电源为内部的开关电源为PLCPLC的的CPUCPU、存储器等电路提供、存储器等电路提供5V5V，+12V+12V，-12V-12V，24V24V等直流电源，整体式的小型等直流电源，整体式的小型PLCPLC还提供还提供一定容量的直流一定容量的直流24V24V电源，供外部有源传感器（如接近电源，供外部有源传感器（如接近开关）使用。开关）使用。lPLCPLC所采用的开关电源输入电压范围宽（一般为所采用的开关电源输入电压范围宽（一般为20.420.428.8VDC28.8VDC或或8585264VAC264VAC）、体积小、效率高、抗干扰性）、体积小、效率高、抗干扰性能力强。为了避免电源干扰，接口电路的电源回路彼此能力强。为了避免电源干扰，接口电路的电源回路彼此相互独立。相互独立。4.4.电源单元电源单元成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学5.5.各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：扩展接口主要用于扩展主机单元的扩展接口主要用于扩展主机单元的IOIO点数或特殊功能，在点数或特殊功能，在主机的后面连接扩展主机的后面连接扩展IOIO模块或功能模块，使模块或功能模块，使PLCPLC的配置更加灵的配置更加灵活，以满足不同控制系统的要求。活，以满足不同控制系统的要求。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学编程设备可以是专用编程设备可以是专用的的手持式编程器手持式编程器；也可以；也可以是安装了专门的编程通讯是安装了专门的编程通讯软件的软件的个人计算机个人计算机。6.6.编程设备编程设备PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式编程器手持式编程器成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.1.8 PLC4.1.8 PLC的工作原理的工作原理l上电处理：上电处理：对对系统的硬件和软件进行初始化系统的硬件和软件进行初始化。l循环扫描过程：循环扫描过程：按顺序循环执行各个阶段的任务。按顺序循环执行各个阶段的任务。l出错处理：出错处理：每扫描一次，执行一次自诊断检查。每扫描一次，执行一次自诊断检查。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学循环扫描过程循环扫描过程n输入采样阶段。输入采样阶段。首先首先，PLCPLC依次依次从从输入接口电路读入所有输入状态和数据输入接口电路读入所有输入状态和数据并将它们存入并将它们存入输入映像输入映像寄存器内寄存器内；然后然后,输入映像输入映像寄存器寄存器与外界隔离与外界隔离如果输如果输入状态和数据发生变化，入状态和数据发生变化，PLCPLC不再响应，输入寄存器中的数据和状态保持不不再响应，输入寄存器中的数据和状态保持不变，要等到下一个扫描周期才能读入。变，要等到下一个扫描周期才能读入。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学循环扫描过程循环扫描过程n用用户程序程序执行行阶段段。CPU将指令逐条将指令逐条调出并出并执行，其行，其过程是从程序的上到程是从程序的上到下，从左到右的下，从左到右的顺序依次序依次扫描用描用户程序，并根据程序，并根据输入的数据和状入的数据和状态改改变各个各个内部内部寄存器寄存器（软继电器）器）的状的状态。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学循环扫描过程循环扫描过程n输出刷新出刷新阶段。段。CPU将将输出映像寄存器的状出映像寄存器的状态和数据和数据传送到送到输出出锁存器，存器，在在经过输出出电路的隔离和功率放大，路的隔离和功率放大，转换成合适的成合适的电压、电流或脉冲信号，流或脉冲信号，驱动接触器、接触器、电磁磁铁、电磁磁阀等等执行器，行器，这时的的输出才是出才是PLC真正的真正的输出，出，输出的状出的状态才会改才会改变。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学PLCPLC输入输出处理规则输入输出处理规则l输入映像寄存器的内容：输入映像寄存器的内容：由上一个扫描周期输入端子的状态决定。由上一个扫描周期输入端子的状态决定。l输出映像寄存器的状态：输出映像寄存器的状态：由程序执行期间输出指令的执行结果决定。由程序执行期间输出指令的执行结果决定。l输出锁存器的状态：输出锁存器的状态：由上一次输出刷新期间输出映像寄存器的状态决定。由上一次输出刷新期间输出映像寄存器的状态决定。l输出端子板上各输出端的状态：输出端子板上各输出端的状态：由输出锁存器确定。由输出锁存器确定。l执行程序时所用的输入、输出状态值：执行程序时所用的输入、输出状态值：取决于输入、输出映像寄存器的状态。取决于输入、输出映像寄存器的状态。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学完整完整PLCPLC工作过程工作过程n上面说的输入采样、用户程序执行、输出上面说的输入采样、用户程序执行、输出刷新只是一个刷新只是一个PLCPLC上电以后工作方式为上电以后工作方式为RUNRUN时的重要的三个阶段，而时的重要的三个阶段，而PLCPLC上电以后整个上电以后整个工作流程还包括了像对远传工作流程还包括了像对远传IOIO的读取、处的读取、处理通讯、更新时钟以及自诊断等过程，详理通讯、更新时钟以及自诊断等过程，详细的工作流程图如图细的工作流程图如图4-64-6所示。所示。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.2 4.2 硬件系统硬件系统S7-200PLC系列产品实物图系列产品实物图成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.2.1 4.2.1 主机单位主机单位l主机单元有时又称作主机单元有时又称作CPUCPU模块模块=CPU=CPU单元单元+存储器存储器+基本输入输基本输入输出出单元单元等，是等，是PLCPLC的主要部分。的主要部分。l它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务，如从输入部分读取现场采集来的信号，进行一系列的任务，如从输入部分读取现场采集来的信号，进行一系列的转换，执行用户程序，把程序执行的结果放到输出部分输出转换，执行用户程序，把程序执行的结果放到输出部分输出驱动相应的外部负载。驱动相应的外部负载。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学n安装方式安装方式面板安装导轨安装 接线端子可自由拆卸接线端子可自由拆卸.扁平电缆连接扁平电缆连接 外部存储卡外部存储卡运行运行/停止开关停止开关 扩展扩展I/O连接口连接口外部电位器外部电位器(SMB28,SMB29 0-255)简简 单单 而而 实实 用用 的的 安安 装装 方方 式式成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学特性特性CPU222CPU224CPU224XPCPU226外形尺寸外形尺寸908062120.5806214080621908062本机数字量本机数字量I/O8入入/6出出14入入/10出出14入入/10出出24入入/16出出本机模本机模拟拟量量I/O无无无无2入入/1出出无无扩扩展模展模块块数数2777用用户户程序区（程序区（KB）481216数据存数据存储储区（区（KB）281010掉掉电电保持保持时间时间（小（小时时）50100100100高速高速计计数器数器4路路6路路6路路6路路单单相高速相高速计计数器数器4路路30kHz6路路30kHz4路路30kHz，2路路200kHz6路路30kHz双相高速双相高速计计数器数器2路路20kHz4路路20kHz3路路20kHz，1路路100kHz4路路20kHz高速脉冲高速脉冲输输出出2路路20kHz2路路20kHz2路路100kHz2路路20kHzRS485通通讯讯口口1122脉冲扑捉脉冲扑捉输输入个数入个数8141424AC220V电电源源CPU输输入入电电流流/最大最大负载负载85mA/500mA110mA/700mA120mA/900mA150mA/1050mADC25V电电源源CPU输输入入电电流流/最大最大负载负载20mA/70mA30mA/100mA35mA/100mA40mA/160mA成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.电源规范电源规范 S7-200 CPUS7-200 CPU的型号规格的型号规格成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.电源规范电源规范 24V24V直流晶体管输出（允许范围直流晶体管输出（允许范围5 530VDC30VDC）DCDC/DCDC/DC/DC24V24V直流电源供电（允许范围直流电源供电（允许范围20.420.428.8VDC28.8VDC）24V24V直流开关量输入（允许范围直流开关量输入（允许范围20.420.428.8VDC28.8VDC）成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学24V24V直流开关量输入（允许范围直流开关量输入（允许范围20.420.428.8VDC28.8VDC）24V24V直流输出（允许范围直流输出（允许范围5 530VDC30VDC）24-230V24-230V的交流输出（允许范围的交流输出（允许范围5 5250VAC250VAC）ACAC/DCDC/RLY(/RLY(继电器继电器)100-230V100-230V交流电源供电交流电源供电（允许范围（允许范围8585264VAC264VAC，474763HZ63HZ）成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学CPU226AC/DC/CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图继电器模块输入、输出单元的接线图成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学2424个数字量输入点个数字量输入点 分成二组分成二组：1.第一组由输入端子第一组由输入端子I0.0I0.7、I1.0I1.4共共13个输入点组成个输入点组成，每个外部输入的开关信号均，每个外部输入的开关信号均由各输入端子接出，经一个直流电源终至公由各输入端子接出，经一个直流电源终至公共端共端1M；成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学2.第二组由输入端子第二组由输入端子I1.5I1.7、I2.0I2.7共共11个个输入点组成，各输入端子的接线与第一组类输入点组成，各输入端子的接线与第一组类似，公共端为似，公共端为2M。+-输入电路成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学 M M、L+L+两个端子两个端子向外向外提供提供24VDC/400mA24VDC/400mA传感器电源，传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。测电源使用。+-输入电路成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1616个数字量输出点个数字量输出点 分成三组分成三组：1.由输出端子由输出端子Q0.0Q0.3共四个输出点与公共端共四个输出点与公共端1L组成组成 成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学 2.第二组由输出端子第二组由输出端子Q0.4Q0.7、Q1.0共共5个个输出点与公共端输出点与公共端2L组成组成 成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学3.第三组由输出端子第三组由输出端子Q1.1Q1.7共共7个输出点与个输出点与公共端公共端3L组成。每个负载的一端与输出点相连，组成。每个负载的一端与输出点相连，另一端经电源与公共端相连。另一端经电源与公共端相连。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学 对于于继电器器输出方式，既可出方式，既可带直流直流负载，也可，也可带交流交流负载。负载的激励源由的激励源由负载性性质确定。确定。输出端子排的右端出端子排的右端N、L1端子端子是供是供电电源源120/240VAC输入入端。端。该电源源电压允允许范范围为85264VAC。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学其他附件其他附件（1 1）状态指示灯）状态指示灯 S7-200 CN S7-200 CN有三个状态指示灯，主要指示目前有三个状态指示灯，主要指示目前CPUCPU的工作状态。这三个状态指示灯的工作状态。这三个状态指示灯分别是分别是SF/DIAGSF/DIAG、RUNRUN和和STOPSTOP。其中。其中SF/DIAGSF/DIAG是表示系统错误或处于诊断状态，即系统出是表示系统错误或处于诊断状态，即系统出现错误或处于诊断状态时该灯点亮，在调试程序时，若有强制点该灯也会亮起。现错误或处于诊断状态时该灯点亮，在调试程序时，若有强制点该灯也会亮起。（2 2）可选卡插槽）可选卡插槽 在状态指示灯下面是可选卡插槽，拔出盖子，里面有个插口可以用来扩展存储卡、在状态指示灯下面是可选卡插槽，拔出盖子，里面有个插口可以用来扩展存储卡、时钟卡和电池。一般用的比较少。时钟卡和电池。一般用的比较少。（3 3）通讯口）通讯口 S7-200 CN S7-200 CN的通讯口是标准的的通讯口是标准的RS232/485RS232/485接口，可用来连接编程器、上位机、触摸屏接口，可用来连接编程器、上位机、触摸屏等。还可以与其他控制器相连组成复杂的控制系统。等。还可以与其他控制器相连组成复杂的控制系统。（4 4）输入输出状态指示灯）输入输出状态指示灯 每个输入输出每个输入输出I/OI/O端子都有一个对应的状态指示灯，用来指示目前端子都有一个对应的状态指示灯，用来指示目前I/OI/O口的状态。如口的状态。如果某个果某个I/OI/O口的状态为口的状态为“0 0”，相对应的指示灯不亮；如果，相对应的指示灯不亮；如果I/OI/O口的状态为口的状态为“1 1”，则相应，则相应的指示灯点亮。的指示灯点亮。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学其他附件其他附件（5 5）接线端子）接线端子 接线端子是与外部连接的纽带，输入端子和外部输入的状态信号、按钮等相连，输出端子与控制接线端子是与外部连接的纽带，输入端子和外部输入的状态信号、按钮等相连，输出端子与控制的执行机构或其他功率放大器等输出的相关设备相连。的执行机构或其他功率放大器等输出的相关设备相连。（6 6）模式选择开关）模式选择开关 模式选择开关主要是用来设定模式选择开关主要是用来设定PLCPLC上电后上电后CPUCPU工作的模式。三种模式：工作的模式。三种模式：RUNRUN、STOP STOP和和TERMTERM。RUN RUN模式和模式和STOPSTOP模式的区别是，模式的区别是，PLCPLC上电后，上电后，RUNRUN模式下会执行用户的程序，而模式下会执行用户的程序，而STOPSTOP模式下，不执模式下，不执行用户程序。另外，在程序执行过程中，拨到行用户程序。另外，在程序执行过程中，拨到STOPSTOP模式，模式，CPUCPU会立即停止执行程序。会立即停止执行程序。TERM TERM模式称为终端模式，切换到此模式时，不改变当前的操作模式。即原来是模式称为终端模式，切换到此模式时，不改变当前的操作模式。即原来是RUNRUN模式，切换到模式，切换到TERMTERM后，后，CPUCPU还是还是RUNRUN模式，原来是模式，原来是STOPSTOP模式也一样。这种模式主要用在自由口通信调试的程序上，使模式也一样。这种模式主要用在自由口通信调试的程序上，使通信口在自由口和通信口在自由口和PPIPPI之间互相切换。之间互相切换。（7 7）模拟电位器）模拟电位器 模拟电位器值：顺时针方向增加，逆时针方向减少。模拟电位器值：顺时针方向增加，逆时针方向减少。特殊寄存器特殊寄存器SM28SM28的内容的内容=0=0轴角位置对应的轴角位置对应的数据值，数据值，特殊寄存器特殊寄存器SM29SM29的内容的内容=1=1轴角位置对应的数据值。轴角位置对应的数据值。特殊寄存器（特殊寄存器（SM28SM28、SM29SM29）：可以实时更可以实时更改程序运行中的一些参数，如定时器和计数器的值的设定、过程量的控制参数等。改程序运行中的一些参数，如定时器和计数器的值的设定、过程量的控制参数等。（8 8）扩展端口）扩展端口 扩展端口通过扁平电缆线来扩展各种扩展端口通过扁平电缆线来扩展各种I/OI/O模块或特殊功能模块，以弥补主机模块或特殊功能模块，以弥补主机I/OI/O点的不足或完成某点的不足或完成某些特殊功能的控制任务的需要。些特殊功能的控制任务的需要。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.2.2 4.2.2 扩展模块介绍扩展模块介绍1 1I/OI/O扩展模块扩展模块n扩展单元没有扩展单元没有CPUCPU，作为基本单元输入，作为基本单元输入/输出点数的输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独使使nS7-200S7-200的的扩展模块包括扩展模块包括数字量数字量扩展模块扩展模块，模拟量模拟量扩扩展展模块模块，热电偶、热电阻扩展模热电偶、热电阻扩展模块，块，PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP通信通信模块、以太网通信模块模块、以太网通信模块等。等。n连接时连接时CPUCPU模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。与左侧的模块相连。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学输入输出扩展模块介绍输入输出扩展模块介绍型型号号数字量数字量输输入点数入点数数字量数字量输输出点数出点数模模拟拟量量输输入入模模拟拟量量输输出出EM2218（24VDC）8（220VAC）16（24VDC）EM2224（24VDC5A）4（继电继电器器10A）8（24VDC）8（继电继电器）器）8（220VAC）EM2234（24VDC）4（24VDC）4（24VDC）4（继电继电器）器）8（24VDC）8（24VDC）8（24VDC）8（继电继电器）器）16（24VDC）16（24VDC）16（24VDC）16（继电继电器）器）32（24VDC）32（24VDC）32（24VDC）32（继电继电器）器）EM2314路路2路路热电热电阻阻4路路热电热电偶偶EM232(AQ4)4路路EM2354路路1路路成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学主机与扩展模块连接主机与扩展模块连接n连接时连接时CPU模块放在最模块放在最左侧，扩展模块用扁平电左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。缆与左侧的模块相连。扁平通信电缆扁平通信电缆成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学特殊功能模块特殊功能模块 当需要完成某些特殊功能的控制任务时，当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可与可与PLCPLC主机相连，以完成某种特殊的控制任主机相连，以完成某种特殊的控制任务而特制的一种装置。如运动控制模块、特务而特制的一种装置。如运动控制模块、特殊通讯模块等。殊通讯模块等。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学特殊功能模块特殊功能模块（1 1）EM241EM241调制解调器模块调制解调器模块 使用该模块可以通过电话线、使用该模块可以通过电话线、ModbusModbus或或PPIPPI协议进行协议进行TeleserviceTeleservice（远程的维护和远程（远程的维护和远程的诊断）、的诊断）、CommunicationCommunication（进行（进行CPUCPU和和PCPC或或CPUCPU和和CPUCPU之间的通信）和之间的通信）和MessageMessage（发送短消（发送短消息到手机或其他终端）。息到手机或其他终端）。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学特殊功能模块特殊功能模块（2 2）CP243-1CP243-1工业以太网工业以太网模块模块 S7-200PLC可以通过智能扩展模块CP243-1连接至工业以太网中。CP243-1不是即插即用的模块，需要先对其进行组态。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学特殊功能模块特殊功能模块（3 3）EM277EM277现场总线现场总线PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP的连接模块的连接模块 通讯模块通讯模块EM277EM277用于连接到用于连接到PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP现场总线系现场总线系统中。统中。EMEM277277经过串行经过串行I/OI/O总线连接到总线连接到S7-200S7-200CPUCPU。此外，还有此外，还有PIDPID调节模块、高速计数器模块、以太调节模块、高速计数器模块、以太网通讯模块等其他智能模块，网通讯模块等其他智能模块，成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学特殊功能模块特殊功能模块（4 4）EM253EM253定位模块定位模块 该模块主要用于高精度的运动控制。控制该模块主要用于高精度的运动控制。控制范围从微型步进电动机到智能伺服系统。范围从微型步进电动机到智能伺服系统。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.3 S7-2004.3 S7-200系统配置系统配置一套完整的一套完整的S7-200S7-200系统包括主机单元、扩展系统包括主机单元、扩展单元、电源、编程器、通讯电缆、编程软件，单元、电源、编程器、通讯电缆、编程软件，此外还可以配置上人机界面等此外还可以配置上人机界面等成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.3.1 4.3.1 基本配置基本配置S7-200S7-200系统任何一个型号的主机单元模块都可以单独构成一系统任何一个型号的主机单元模块都可以单独构成一个基本的配置，组成一个独立的控制系统，个基本的配置，组成一个独立的控制系统，S7-200S7-200各个型号各个型号的的CPUCPU输入输出配置都是固定的输入输出配置都是固定的。项目CPU222CPU224CPU224XPCPU226数字量输入数8141424地址分配I0.0I0.7I0.0I0.7I1.0I1.5I0.0I0.7I1.0I1.5I0.0I0.7I1.0I1.7I2.0I2.7数字量输出数6101016地址分配Q0.0Q0.5Q0.0Q0.7Q1.0Q1.1Q0.0Q0.7Q1.0Q1.1Q0.0Q0.7Q1.0Q1.7模拟量输入数2地址分配AIW0AIW2模拟量输出数1地址分配AQW0成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学4.3.2 4.3.2 扩展扩展I/OI/O模块配置原则模块配置原则n扩展扩展IOIO模块可以通过面板或标准的导轨和主模块可以通过面板或标准的导轨和主机模块连接在一起机模块连接在一起。n配置设计：编址、电源负载能力计算。配置设计：编址、电源负载能力计算。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.编编址规则址规则（1 1）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址（2 2）数字量编址：数字量编址：数字量的数字量的IOIO映像寄存器的单位长度为映像寄存器的单位长度为8 8位，位，即以一个字节进行递增。所以如果输入输出点数不是即以一个字节进行递增。所以如果输入输出点数不是8 8的倍数的倍数的，下一个同类模块在编址时不能使用上一个模块未用的地址。的，下一个同类模块在编址时不能使用上一个模块未用的地址。例如例如：CPU 224CPU 224输入点有输入点有1414个，其中编址时个，其中编址时I0.0I0.0I0.7I0.7是是8 8位，而位，而I1.0I1.0I1.5I1.5是是6 6位，则剩下的位，则剩下的I1.6I1.6、I1.7I1.7就不能使用，就不能使用，下一个模块如果要进行数字量的编址时，只能从下一个模块如果要进行数字量的编址时，只能从I2.0I2.0开始往后开始往后编。编。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.编编址规则址规则（3 3）模拟量）模拟量编址：编址：模拟量的模拟量的IOIO映像寄存器的单位长度为映像寄存器的单位长度为2 2个通道（个通道（3232位）递位）递增的方式来分配空间。本模块中没有使用的地址不能被后面的增的方式来分配空间。本模块中没有使用的地址不能被后面的同类模块继续使用，编址必须从偶数开始。模拟量输入的编址同类模块继续使用，编址必须从偶数开始。模拟量输入的编址格式为格式为AIW0AIW0、AIW2AIW2、AIW4AIW4；模拟量输出的编址格式为；模拟量输出的编址格式为AQW0AQW0、AQW4AQW4。例如例如：EM235EM235有有4 4的模拟量输入和的模拟量输入和1 1个模拟量输出，则它的个模拟量输出，则它的输入编址为输入编址为AIW0AIW0、AIW2AIW2、AIW4AIW4、AIW6AIW6；它的输出编址为；它的输出编址为AQW0AQW0。如果它后面再接一个如果它后面再接一个EM235EM235模块，则这个模块的编址就要从接模块，则这个模块的编址就要从接着上一个模块的编址继续往下，第二个着上一个模块的编址继续往下，第二个EM235EM235模块输入编址为模块输入编址为AIW8AIW8、AIW10AIW10、AIW12AIW12、AIW14AIW14，而输出编址为，而输出编址为AQW4AQW4（注意：输（注意：输出虽然是一个，但是在内部存储的时候是占用的两个通道的存出虽然是一个，但是在内部存储的时候是占用的两个通道的存储空间，所以储空间，所以AQW2AQW2不能用）。不能用）。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.编址规则举例编址规则举例例：某个控制系统数字量输入为例：某个控制系统数字量输入为2020点，数字量点，数字量输出为输出为1212点，模拟量输入为点，模拟量输入为4 4点，模拟量输出点，模拟量输出为为1 1点，试选择合适的主机模块和扩展模块。点，试选择合适的主机模块和扩展模块。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.编址规则举例编址规则举例解：考虑主机模块可以选用解：考虑主机模块可以选用CPU224CPU224，CPU224XPCPU224XP和和CPU226CPU226，选用的主机模块不同，相应的扩展，选用的主机模块不同，相应的扩展模块就不同。模块就不同。成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.编址规则举例编址规则举例（1 1）选用主机模块为）选用主机模块为CPU224CPU224 CPU224 CPU224有有1414点数字量输入和点数字量输入和1010点数字量输出。这样还需要点数字量输出。这样还需要配置至少配置至少6 6点的数字量和点的数字量和2 2点数字量输出，点数字量输出，4 4点模拟量输入和点模拟量输入和1 1点点模拟量输出。对照模拟量输出。对照I/OI/O扩展模块参数表扩展模块参数表4-34-3，选用最少的模块，选用最少的模块，这里选用这里选用EM223 EM223 数字量数字量8 8输入输入/8/8输出和输出和EM235EM235模拟量模拟量4 4输入输入/1/1输输出。出。主机单元扩展模块CPU224EM223EM235I0.0I0.7I1.0I1.5I2.0I2.7AIW0AIW2AIW4AIW6Q0.0Q0.7Q1.0Q1.1Q2.0Q2.7AQW0成都理工大学成都理工大学成都理工大学成都理工大学1.1.编址规则举例编址规则举例（2 2）选用主机模块为）选用主机模块为CPU224XPCPU224XP CPU224XP CPU224XP有有1414点数字量输入和点数字量输入和1010点数字量输出，另外还有点数字量输出，另外还有2 2点模拟量输入和点模拟量输入和1 1点模拟量输出。这样还需要配置至少点模拟量输出。这样还需要配置至少6 6点的点的数字量和数字量和2 2点数字量输出，点数字量输出，2 2点模拟量输入。对照点模拟量输入。对照I/OI/O扩展模块扩展模块参数表参数表4-34-3，选用最少的模块，这里选用，选用最少的模块，这里选用EM223 EM223 数字量数字量8 8输入输入/8/8输出和输出和EM231 EM231 模拟量模拟量4 4输入。输入。主机单元扩展模块CPU224XP