第四章西门子可编程控制器

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,4.1,S7-200,系列,PLC,概述,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。,S7-200,系列可编程控制器有,CPU21X,系列，,CPU22X,系列，其中,CPU22X,型可编程控制器提供了,4,个不同的基本型号，常见的有,CPU221,，,CPU222,，,CPU224,和,CPU226,四种基本型号。,（,1,）集成的,24,V,电源,可直接连接到传感器和变送器执行器，,CPU 221,和,CPU222,具有,180,mA,输出。,CPU224,输出,280,mA,，,CPU 226,、,CPU 226XM,输出,400,mA,可用作负载电源。,（,2,）高速脉冲输出,具有,2,路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达,20,KHz,，,用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。,（,3,）通信口,CPU 221,、,CPU222,和,CPU224,具有,1,个,RS-485,通信口。,CPU 226,、,CPU 226XM,具有,2,个,RS-485,通信口。支持,PPI,、,MPI,通信协议，有自由口通信能力。,（,4,）模拟电位器,CPU221/222,有,1,个模拟电位器，,CPU224/226/226XM,有,2,个模拟电位器。,模拟电位器用来改变特殊寄存器（,SMB28,，,SMB29,）,中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。,（,5,）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。,（,6,）,EEPROM,存储器模块,可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作,。,（,7,）电池模块,用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约,5,天。选用电池模块能延长存储时间到,200,天（,10,年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。,（,8,）不同的设备类型,CPU 221226,各有,2,种类型,CPU,，,具有不同的电源电压和控制电压。,（,9,）,数字量输入,/,输出点,CPU 221,具有,6,个输入点和,4,个输出点；,CPU 222,具有,8,个输入点和,6,个输出点；,CPU 224,具有,14,个输入点和,10,个输出点；,CPU226/226XM,具有,24,个输入点和,16,个输出点。,CPU22X,主机的输入点为,24,V,直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（,MOS,型）两种类型。,（,10,）高速计数器,CPU 221/222,有,4,个,30,KHz,高速计数器，,CPU224/226/226XM,有,6,个,30,KHz,的高速计数器，用于捕捉比,CPU,扫描频率更快的脉冲信号。,4.2 S7-200,系列,CPU224,型,PLC,的结构,4.4.1 CPU224,型,PLC,外型及端子介绍,CPU224,型，其输入、输出、,CPU、,电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元连接。,4.CPU224,型,PLC,端子介绍,（,1,）基本输入端子,CPU224,输入电路,，(,见书,P13,图,3.2),（,2,）,基本输出端子,（,3,）,高速反应性,（,4,）模拟电位器模拟电位器用来改变特殊寄存器（,SM28,，,SM29,）,中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。,（,5,）存储卡该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有,EEPROM,存储卡，电池和时钟卡等模块。存储卡用于用户程序的拷贝复制,4.4.2 CPU224,型,PLC,的结构及性能指标,CPU224,型可编程控制器主要由,CPU,、,存储器、基本,I/O,接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。,4.4.3 PLC,的,CPU,的工作方式,1.,CPU,的工作方式,CPU,前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有,SF,指示灯亮时表示系统故障，,PLC,停止工作。,（,1,）,STOP,（,停止）,（,2,）,RUN,（,运行）,4.,改变工作方式的方法,（,1,）用工作方式开关改变工作方式。,工作方式开关有,3,个挡位：,STOP,、,TERM,（,Terminal,）、,RUN,。,1,把方式开关切到,STOP,位，可以停止程序的执行。,2,把方式开关切到,RUN,位，可以起动程序的执行。,3,把方式开切到,TERM,（,暂态）或,RUN,位，允许,STEP7-Micro/WIN32,软件设置,CPU,工作状态。如果工作方式开关设为,STOP,或,TERM,，,电源上电时，,CPU,自动进入,STOP,工作状态。设置为,RUN,时，电源上电时，,CPU,自动进入,RUN,工作状态。,（,2,）用编程软件改变工作方式。,把方式开关切换到,TERM,（,暂态），可以使用,STEP 7-Micro/WIN32,编程软件设置工作方式。,（,3,）在程序中用指令改变工作方式。,在程序中插入一个,STOP,指令，,CPU,可由,RUN,方式进入,STOP,工作方式。,4.3,扩展功能模块,4.3.1,扩展单元及电源模块,1.,扩展单元,扩展单元没有,CPU,，,作为基本单元输入,/,输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独使用。,S7-200,的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，,PROFIBUS-DP,通信模块。,4.,电源模块,外部提供给,PLC,的电源，有,24,VDC,、,220VAC,两种，根据型号不同有所变化。,（,1,）有扩展模块连接时，如果扩展模块对,5,VDC,电源的需求超过,CPU,的,5,V,电源模块的容量，则必须减少扩展模块的数量。,（,2,）当,+24,V,直流电源的容量不满足要求时，可以增加一个外部,24,V,直流电源。,4.3.2,常用扩展模块介绍,1.数字量扩展模块,S7-200PLC,系列目前总共可以提供,3,大类共,9,种数字量输入输出扩展模块。,4.,模拟量扩展模块模拟量扩展模块提供了模拟量输入,/,输出的功能,、,最佳适应性、,2,灵活性模拟量扩展模块,。,3.,热电偶、热电阻扩展模块,EM231,热电偶模块用于七种热电偶类型,J,、,K,、,E,、,N,、,S,、,T,和,R,型。用户必须用,DIP,开关来选择热电偶的类型，连到同模块上的热电偶必须是相同类型。,4.,PROFIBUS-DP,通信模块,4.4 S7-200,系列,PLC,内部元器件,4.4.1,数据存储类型,1.,数据的长度,在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位,(,bit),，,8,位二进制数组成,1,个字节,(,Byte),，,其中的第,0,位为最低位,(,LSB),，,第,7,位为最高位,(,MSB),，,如图,2-7,所示。两个字节（,16,位）组成,1,个字,(,Word),，,两个字（,32,位）组成,1,个双字（,Double word,）,。把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。,4.,数据类型及数据范围,S7-200,系列,PLC,的数据类型可以是字符串、布尔型（,0,或,1,）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括,16,位符号整数（,INT,）,和,32,位符号整数。（,DINT,）。,实数型数据采用,32,位单精度数来表示。数据类型、长度及数据范围见相关资料。,3.,常数,S7-200,的许多指令中常会使用常数。常数的数据长度可以是字节、字和双字。,CPU,以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、,ASCII,码或实数等多种形式。书写格式如下：,十进制常数：,1234,；,十六进制常数：,16#3,AC6,；,二进制常数：,2#1010 0001 1110 0000,ASCII,码：,“,Show,”,；,实数（浮点数）：,+1.175495,E-38,（,正数），,-1.175495,E-38,（,负数）。,4.4.2,编址方式,1.位编址,位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号,位号，如,I0.0,；,Q0.0,；,I1.2,。,4.,字节编址,字节编址的指定方式为：（区域标志符）,B,（,字节号），如,IB0,表示由,I0.0,I0.7,这,8,位组成的字节。,3.,字编址,字编址的指定方式为：（区域标志符）,W,（,起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如,VW0,表示由,VB0,和,VB1,这,2,字节组成的字。,4.,双字编址,双字编址的指定方式为：（区域标志符）,D,（,起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如,VD0,表示由,VB0,到,VB3,这,4,字节组成的双字。,4.4.3,寻址方式,1.,直接寻：址直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。有按位、字节、字、双字的寻址方式,。,4.,间接寻址：间接寻址时操作数并不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在,S7-200,中允许使用指针对,I,、,Q,、,M,、,V,、,S,、,T,、,C,（,仅当前值）存储区进行间接寻址（1）使用间接寻址前，要先创建一指向该位置的指针。（2）指针建立好后，利用指针存取数据,。,4.4.4,元件功能及地址分配,1.,输入映像寄存器（输入继电器）,（,1,）输入映像寄存器的工作原理,输入继电器是,PLC,用来接收用户设备输入信号的接口。,PLC,中的,“,继电器,”,与继电器控制系统中的继电器有本质性的差别，是,“,软继电器,”,，它实质是存储单元,。,（,2,）输入映像寄存器的地址分配,S7-200,输入映像寄存器区域有,IB0,IB15,共,16,个字节的存储单元。系统对输入映像寄存器是以字节（,8,位）为单位进行地址分配的。,4.,输出映像寄存器（输出继电器）,（,1,）输出映像寄存器的工作原理,“,输出继电器,”,是用来将输出信号传送到负载的接口，每一个,“,输出继电器,”,线圈都与相应的,PLC,输出相连，并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。,（,2,）输出映像寄存器的地址分配,S7-200,输出映像寄存器区域有,QB0,QB15,共,16,个字节的存储单元。系统对输出映像寄存器也是以字节（,8,位）为单位进行地址分配的。,3.,变量存储器,V,变量存储器主要用于存储变量。可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行数据处理时，变量存储器会被经常使用。变量存储器可以是位寻址，也可按字节、字、双字为单位寻址，其位存取的编号范围根据,CPU,的型号有所不同，,CPU221/222,为,V0.0V2047.7,共,2,KB,存储容量，,CPU224/226,为,V0.0V5119.7,共,5,KB,存储容量。,4.,内部标志位存储器（中间继电器）,M,内部标志位存储器，用来保存控制继电器的中间操作状态，其作用相当于继电器控制中的中间继电器，内部标志位存储器在,PLC,中没有输入,/,输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。,5.特殊标志位存储器,SM,PLC,中还有若干特殊标志位存储器,特殊标志位存储器位提供大量的状态和控制功能，用来在,CPU,和用户程序之间交换信息，特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取，,CPU224,的,SM,的位地址编号范围为,SM0.0SM179.7,共,180,个字节。其中,SM0.0,SM29.7,的,30,个字节为只读型区域