PLC第二章课件

1、2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用第第2章章 PLC的硬件结构的硬件结构 2.1 PLC的基本结构的基本结构2.4 可编程序控制器的接线可编程序控制器的接线2.3 S7-300/400 PLC的硬件结构的硬件结构2.2 S7-200 PLC的硬件结构的硬件结构2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用2.1 PLC的基本结构的基本结构 PLC从结构形式上一般分为从结构形式上一般分为整体式整体式和和模块式模块式两种，但在逻辑结构上基本相同。两种，但在逻辑结构上基本相同。 整体式整体式PLC一般由一般由CPU、

2、I/O板、显示面板、板、显示面板、存储器和电源等组成，各部分整合为一个整体，一存储器和电源等组成，各部分整合为一个整体，一般微型小型般微型小型PLC如西门子如西门子S7-200系列都是整体式系列都是整体式结构；结构； 而而模块式模块式PLC一般由一般由CPU模块、模块、I/O模块、存模块、存储器模块、电源模块、底板和机架等组成，如西门储器模块、电源模块、底板和机架等组成，如西门子子S7-300，S7-400系列系列PLC。不论哪种结构类型的不论哪种结构类型的PLC，都属于总线式的开放结，都属于总线式的开放结构，其构，其I/O能力可根据用户需要进行能力可根据用户需要进行扩展和组合扩展和组合。20

3、07.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用PLC结构示意图结构示意图 输输入入接接口口部部件件中 央 处中 央 处理单元理单元 CPUCPU板板 电电 源源 部部 件件接接口口部部件件输输出出现场信号接收现场信号接收现场信号输出现场信号输出2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 与通用计算机的与通用计算机的CPU一样，一样，PLC中中CPU也是整个系统的也是整个系统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。此外，还

4、间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。此外，还有外围芯片、总线接口及有关电路。有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决在很大程度上决定了定了PLC的整体性能的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量等。和内存容量等。1、CPUCPU中的控制器中的控制器控制控制PLC工作，由它读取指令，解释并工作，由它读取指令，解释并执行命令。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。执行命令。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。CPU中的运算器用中的运算器用于完成算术或逻辑运算，在控制器的于完成算术或逻辑运算，在控制器的指挥下工作。指挥下工作。CPU中的寄存

5、器中的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果。它参与运算，并存储运算的中间结果。它也是在控制器的指挥下工作。也是在控制器的指挥下工作。作为作为PLC的核心，的核心，CPU的功能主要包括以下几个方面：的功能主要包括以下几个方面：2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用（1）CPU接收接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并从编程器或计算机输入的程序和数据，并送送入入用户程序存储器中存储。用户程序存储器中存储。（2）监视监视电源、电源、PLC内部各个单元电路的内部各个单元电路的工作状态工作状态。（3）诊断编程过程中的）诊断编程过程中的语法错误语法错误，对用户

6、程序进行编译。，对用户程序进行编译。（4）在）在PLC进入进入运行运行状态后，从用户程序存储器中逐条状态后，从用户程序存储器中逐条读读取取指令，并分析、执行该指令。指令，并分析、执行该指令。（5）采集由）采集由现场输入现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。器中。（6）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位标志位的的状态和输出状态或数据寄存器的内容。状态和输出状态或数据寄存器的内容。（7）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口输出接口。（8）响应中

7、断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理任务处理请求。请求。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 PLCPLC用户程序工作方式用户程序工作方式 当当PLCPLC处于运行状态时，首先以扫描的方式处于运行状态时，首先以扫描的方式接收接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入相应现场各输入装置的状态和数据，并分别存入相应的输入缓冲区。然后从用户程序存储器中逐条的输入缓冲区。然后从用户程序存储器中逐条读读取取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行完毕之后，最

8、后将行完毕之后，最后将I/OI/O缓冲区的各输出状态或缓冲区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出寄存器内的数据传送到相应的输出输出装置。如装置。如此循环运行，直到此循环运行，直到PLCPLC处于处于编程状态编程状态，用户程序，用户程序停止运行。停止运行。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用CPU模块外部接口 CPU模块的外部表现就是具有工作状态的模块的外部表现就是具有工作状态的显示、各种接口及设定或控制开关。显示、各种接口及设定或控制开关。CPU模块一般都有相应的模块一般都有相应的状态指示灯状态指示灯，如电源，如电源指示、运行停止指示、

9、输入指示、运行停止指示、输入/输出指示和故输出指示和故障指示等。障指示等。总线接口总线接口用于扩展连接用于扩展连接I/O模块模块或特殊功能模块，或特殊功能模块，内存接口内存接口用于外部存储用于外部存储器，器，外设接口外设接口用于连接编程器等外部设备，用于连接编程器等外部设备，通信接口通信接口则用于通信。此外，则用于通信。此外，CPU模块上模块上还有用来设定工作方式和内存区等的还有用来设定工作方式和内存区等的设定设定开关开关。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用2、存储器、存储器 存储器存储器分为分为系统程序存储器和用户程序存储系统程序存储器和用户程

10、序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能够完成够完成PLC设计者规定的各种工作。设计者规定的各种工作。系统程序系统程序由由可编程序控制器生产厂家设计并固化在可编程序控制器生产厂家设计并固化在ROM（只（只读存储器）中，用户不能读取。读存储器）中，用户不能读取。用户程序用户程序由用户由用户设计，它使设计，它使PLC完成用户要求的特定功能。用户完成用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以字（程序存储器的容量以字（16位二进制数）为单位。位二进制数）为单位。可编程序控制器使用以下几种物理存储器：可编程序控制器使用以下几种物理存储器：2007.8重庆

11、大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用（1）随机存取存储器（）随机存取存储器（RAM）（2）只读存储器（）只读存储器（ROM） ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用来存放可编程序控制器的一般用来存放可编程序控制器的系统程序系统程序。 用户可以用可编程序装置读出用户可以用可编程序装置读出RAM中的内容，也可以中的内容，也可以将用户程序写入将用户程序写入RAM，因此，因此RAM又叫又叫读读/写写存储器。它是易存储器。它是易失性的存储器，电

12、源中断后，储存的信息将会丢失。失性的存储器，电源中断后，储存的信息将会丢失。 特点特点：RAM的工作速度高，价格便宜，改写方便。在关的工作速度高，价格便宜，改写方便。在关断断PLC的外部电源后，可用锂电池保存的外部电源后，可用锂电池保存RAM中的用户程序中的用户程序和某些数据。锂电池可用和某些数据。锂电池可用25年，需要更换锂电池时，由可年，需要更换锂电池时，由可编程序控制器发出信号，通知用户。现在部分可编程序控制编程序控制器发出信号，通知用户。现在部分可编程序控制器仍用器仍用RAM来储存用户程序。来储存用户程序。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应

13、用 它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程，兼有它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的随机存取等优点，但是将信息写的随机存取等优点，但是将信息写入它所需的时间比入它所需的时间比RAM长得多。长得多。EEPROM用来存放用来存放用户程用户程序以及需要长期保存的重要数据序以及需要长期保存的重要数据。（3）可电擦除可编程序的只读存储器（）可电擦除可编程序的只读存储器（EEPROM或或E2PROM）2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用3、输入输出电路、输入输出电路 输入模块输入模块用来接收和采集输入信号。

14、用来接收和采集输入信号。数字量数字量（或称开关量）输入模块用来接收来自按钮、选择（或称开关量）输入模块用来接收来自按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等的数字量信号；开关、压力继电器等的数字量信号；模拟量模拟量输入模输入模块接收来自电位器、测速发电机和各种变送器提供块接收来自电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。一般输入电路的连续变化的模拟量电流电压信号。一般输入电路都设有滤波电路。都设有滤波电路。 输入（输入（Input）模块和输出（）模块和输出（Output）模块简）模块简称为称为I/

15、O模块，是联系外部设备与模块，是联系外部设备与CPU模块的模块的桥梁桥梁。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 输入输出模块除了传递信号外，还具有电平转输入输出模块除了传递信号外，还具有电平转换与隔离的作用。另外，输入输出点的通断状态由换与隔离的作用。另外，输入输出点的通断状态由发光二极管发光二极管显示，外部接线一般接在模块面板的接显示，外部接线一般接在模块面板的接线端子上，或使用可拆卸的插座型端子板，不需断线端子上，或使用可拆卸的插座型端子板，不需断开端子板上的外部连线，就可以迅速地更换模块。开端子板上的外部连线，就可以迅速地更换模块。 数字量数

16、字量输出模块输出模块用来用来控制控制接触器、电磁阀、电接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等设备，磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等设备，模拟量模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。置。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 一是采用手持式编程器，它只能输入和编辑指一是采用手持式编程器，它只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做令表程序，因此又叫做指令编程器指令编程器。它的体积小，。它的体积小，价格便宜，一般用来给微型小型价格便宜，一般用来给微型小型PLC编程，便于现编程，便于现场调试

17、和维护。场调试和维护。4、编程装置、编程装置编程装置是用来对编程装置是用来对PLC进行编程和设置各种参数的。进行编程和设置各种参数的。对对S7-200 PLC编程有两种方法：编程有两种方法：2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 另一种方法是采用安装有另一种方法是采用安装有STEP7-Micro/WIN编程软件的编程软件的计算机和一根连接计算机和计算机和一根连接计算机和PLC的的PC/PPI通信电缆，用户可通信电缆，用户可以采用梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图等编程语言，以采用梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图等编程语言，可以实现不同编程语言的

18、相互转换。可以实现不同编程语言的相互转换。 程序被编译后程序被编译后下载下载到到PLC，也可以将，也可以将PLC中的中的程序程序上传上传到计算机。程序到计算机。程序可以存盘或打印，通过网可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程络，还可以实现远程编程和传送。另外，使用计算和传送。另外，使用计算机对机对PLC编程，还可以编程，还可以在在线观察线观察梯形图中触点和线梯形图中触点和线圈的通断情况，以及运行圈的通断情况，以及运行时可编程序控制器内部的时可编程序控制器内部的各种参数，便于程序调试各种参数，便于程序调试和故障查找。和故障查找。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC

19、原理及应用原理及应用5.5.电源电源（1 1）可编程序控制器使用）可编程序控制器使用220V220V交流电源或交流电源或24V24V直流直流电源。电源。（2 2）内部的开关电源内部的开关电源为各模块提供为各模块提供5V5V、12V12V、24V24V等直流电源。等直流电源。（3 3）小型）小型PLCPLC一般都可以为输入电路和外部的电子一般都可以为输入电路和外部的电子传感器传感器( (如接近开关等如接近开关等) )提供提供24V24V直流电源。直流电源。（4 4）驱动）驱动PLCPLC负载的直流电源一般由用户提供。负载的直流电源一般由用户提供。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工

20、程学院PLC原理及应用原理及应用2.2 S7-200 PLC的硬件结构的硬件结构S7-200 PLC的优点的优点2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-200 CPU模块概貌模块概貌 S7-200 CPUS7-200 CPU模块模块集成集成了了CPUCPU、电源、本地、电源、本地DIDI和和DODO。电源除给本机供电外，还向与其连接的扩展模块电源除给本机供电外，还向与其连接的扩展模块供电。供电。 通过自身的通过自身的通信通信口可将口可将CPUCPU与编程装置或其他设与编程装置或其他设备相连。备相连。 设有设有CPUCPU工作模式工作模式 (RUN

21、 or STOP)(RUN or STOP)、本地、本地 I/OI/O当当前状态及前状态及系统故障显示系统故障显示的发光二极管。的发光二极管。 选用扩展模块可选用扩展模块可增加增加外接外接I/OI/O数量数量 ( CPU 221( CPU 221除除外外) )。 配有通信扩展模块（配有通信扩展模块（EM 227EM 227和和CP 243-2CP 243-2） 某些某些 CPUCPU模块内置模块内置实时钟实时钟，其余可将实时钟作选，其余可将实时钟作选件。件。 选件选件EEPROMEEPROM匣匣用于保存程序或传送程序用于保存程序或传送程序 选件选件电池匣电池匣用于保持其内用于保持其内RAMRA

22、M中的数据。中的数据。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-200 CPU模块模块面板面板概貌概貌 模式选择器模式选择器( (用于手动选择操作模式用于手动选择操作模式) )： STOP= STOP=停机模式；不执行程序。停机模式；不执行程序。 TERM= TERM=运行程序，可以通过编程器进行读运行程序，可以通过编程器进行读/ /写访问。写访问。 RUN = RUN = 运行程序，通过编程器仅能进行读操作。运行程序，通过编程器仅能进行读操作。 状态指示器状态指示器 SF= SF=系统错误系统错误；CPUCPU内部错误内部错误 ( (LED) R

23、UN LED) RUN = =运行模式运行模式；绿灯绿灯 STOP STOP = =停机模式停机模式；黄灯黄灯 DP = DP =分布式分布式I/O ( I/O ( 仅对仅对CPU 215)CPU 215) 存储器卡存储器卡存储器卡的插槽。存储器卡用来在没有供电的存储器卡的插槽。存储器卡用来在没有供电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。情况下不需要电池就可以保存用户程序。 PPI PPI 连接编程设备、文本显示器或其他的连接编程设备、文本显示器或其他的 CPU CPU 通过这里通过这里连接。连接。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用全全 系系 列

24、列 CPU满满 足足 不不 同同 要要 求求q CPU221q CPU 222q CPU 224q CPU 224XPq CPU 226q CPU226XM2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用性能指标性能指标2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用CPUCPU与扩展模块的连接与扩展模块的连接为满足不同的应用，为满足不同的应用，S7-200S7-200的系列中包括了丰的系列中包括了丰富的各种扩展模块。利用这些扩展模块会给富的各种扩展模块。利用这些扩展模块会给CPUCPU增加许多附加的功能。增加许多附加的功能。

25、2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用现场使用的现场使用的S7-200扩展模块扩展模块2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用8DI 16DI8 DO (DC, AC or relay)4DO 5A4DO 10A4 AI4 AI / 1AO2 AO 2 AI or 4 AI Thermo couples RTD modules PROFIBUS DP AS-i-Master Modem Ethernet4DI / 4DO8DI / 8DO16DI / 16DOTeleserviceCommuni-cation

26、MessagingPosition module for stepper solution丰富的扩展模块丰富的扩展模块数字量数字量I/O模块模块模拟量模拟量I/O模块模块测温测温模块模块通讯通讯扩展模块扩展模块Modem模块模块定位定位模块模块以太网以太网模块模块(IT)Ethernetmodule2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 CPUCPU的最大的最大I/OI/O扩展配置扩展配置 各种各种CPUCPU的的I/OI/O最大扩展能力受以下限制：最大扩展能力受以下限制： CPU 221: 不容许扩展 CPU 222: 最多2块 CPU 224 a

27、nd CPU 226: 最多7块外部功能模块（7块中最多2块智能模块，如EM 277 PROFIBUS-DP modules)2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用强强 大大 灵灵 活活 的的 扩扩 展展 能能 力力最大最大7 7个模块个模块最大最大7 7个模块个模块最大最大2 2个模块个模块无扩展能力无扩展能力2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用扩展模块的基本型号扩展模块的基本型号 Digital Input EM 221 DI8 X24 VDC Digital Output EM 222 DO8X24

28、 VDC(场效应管场效应管) EM 222 DO8XRelay(继电器触点继电器触点) DI/DO混合模块混合模块 EM 223 DI 4 / DO 4 X24 VDC EM 223 DI 4 / DO 4 X24 VDC / Relay EM 223 DI 8 / DO 8 X24 VDC EM 223 DI 8 / DO 8 X24 VDC/Relay EM 223 DI 16 / DO 16 X24 VDC EM 223 DI 16 / DO 16 X24 VDC/Relay2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用编程设备 PG720PG740P

29、G7602007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 处理器处理器80 486 80 486 或更高，推荐或更高，推荐PentiumPentium 硬盘硬盘 ( (自由空间自由空间) )最小最小300 300 MB MB RAMRAM = 32 MB, = 32 MB, 推荐推荐64 64 MB MB 接口接口CP 5611 CP 5611 或或 MPI MPI 卡卡 或或 PC-PC-适配器适配器 操作系统操作系统Windows 2000/XPWindows 2000/XP安装STEP 7对PG/PC的要求2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化

30、工程学院PLC原理及应用原理及应用PG 740SIEMENS安装 STEP 7 软件or2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用安装结果2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用与与PLC组成的小型控制系统，具有组成的小型控制系统，具有价格便宜、操作直观、功能强大、价格便宜、操作直观、功能强大、使用方便的优点。可以显示程序中使用方便的优点。可以显示程序中的提示信息或报警信息。显示生产的提示信息或报警信息。显示生产过程中的变量，设定或

31、修改过程中的变量，设定或修改PLC程程序的参数，可操作序的参数，可操作TD上的按键。上的按键。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用2.3 S7-300/400 PLC的硬件结构的硬件结构S7-3002007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-300: 技术参数技术参数CPU 314CPU312 IFM工作存储器工作存储器:6 K 字节字节12 K 字节字节 24 K 字节字节 24 K 字节字节 48 K 字节字节装载存储器

32、装载存储器 (内部集成内部集成 RAM.):20 K 字节字节 20 K 字节字节 40 K 字节字节 40 K 字节字节 80 K 字节字节 装载存储器装载存储器 (Flash EPROM)-512 K 字节字节 512 K 字节字节 -512 K 字节字节 (最多可接最多可接)DI / DQ: 1281285129921024AI / AQ:323264248128本机本机 I/O点点DI / DQ10 / 6-20 / 16-AI/ AQ 4 / 1程序执行时间程序执行时间0.6ms0.6 ms0.3 ms0.3 ms0.3 ms（1K二进制指令）二进制指令）存储器标志位存储器标志位10

33、242048204820482048计数器计数器 /定时器定时器32 / 6464 /12864/12864/12864/128集成功能集成功能有有 无无 无无 有有 无无例如：计数器例如：计数器/频率测量频率测量同时通过同时通过MPI通讯的节点通讯的节点44444CPU 313CPU 315CPU314IFM2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-300: 模块模块 PS(可选可选)CPU IM(可选可选)SM: DISM: DOSM: AISM: AO FM:- 计数计数- 定位定位- 闭环控制闭环控制 CP:- 点点-到到-点点- PROF

34、IBUS- 工业以太网工业以太网2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用信号模块信号模块 (SM) 数字量输入模块：24V DC，120/230V AC数字量输出模块：24V DC，继电器模拟量输入模块：电压，电流， 电阻，热电偶 模拟量输出模块：电压，电流 接口模块接口模块 (IM) IM360/IM361 和 IM365 可以用来进行多层组态，它们把总线从一层传到另一层。占位模块占位模块 (DM) DM 370占位模块为没有设置参数的信号模块保留一个插槽。它也可以用来为以后安装的接口模块保留一个插槽。功能模块功能模块 (FM) 执行“特殊功能”：计

35、数定位闭环控制通讯处理器通讯处理器 (CP) 提供以下的连网能力： 点到点连接 PROFIBUS 工业以太网附件附件总线连接器和前连接器2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用CPU314SIEMENSSFBATFDC5VFRCERUNSTOPRUN-PRUNSTOPM RESSIMATIC S7-300BatterieMPICPU315-2 DPSIEMENSRUN-PRUNSTOPM RESSIMATIC S7-300BatterieDPSFBATFDC5VFRCERUNSTOPMPISF DPBUSFS7-300: CPU 设计设计2007.8重

36、庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-400: 概述概述2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-400: CPU 技术参数（技术参数（1）*) 1 Byte = 8 数字量输入数字量输入/输出输出 2 Byte = 1 模拟量输入模拟量输入/输出输出每条二进制指令的每条二进制指令的 执行时间执行时间 装入装入/传递传递 (字字) 16位定点数位定点数 (+/-) IEEE 浮点数浮点数 (+/-)用户存储器用户存储器 工作存储器工作存储器 装载存储器装载存储器 (内部集成内部集成) 装载存储器装载存储器 (外部

37、外部)操作资源操作资源 存储器标志存储器标志(位位) 时钟存储器时钟存储器 定时器定时器 计数器计数器块类型块类型/数目数目 FB 块块 FC 块块 DB 块块过程映象区大小过程映象区大小 (输入输入/输出输出)最大的最大的 I/O 地址区地址区集成接口集成接口 CPU 414-1100 nsec100 nsec100 nsec600 nsec128 KB8 KB16 MB8192825625651210241024p. 256 Bytep. 8 KByte*)MPICPU 416-1/-2DP/-2DP80 nsec80 nsec80 nsec480 nsec512 KB/ 0.8MB/ 1

38、.6MB16 KB16 MB163848512512204820484096p. 512 Bytep. 16 KByte*)MPICPU 414-2 DP100 nsec100 nsec100 nsec600 nsec128 KB/ 384KB8 KB16 MB8192825625651210241024p. 256 Bytep. 8 KByte*)MPI, DPCPU 412-1200 nsec200 nsec200 nsec1200 nsec48 KB8 KB16 MB40968256256256256512p. 128 Bytep. 2 KByte*)MPICPU 413-2 DP200

39、 nsec200 nsec200 nsec1200 nsec72 KB8 KB16 MB40968256256256256512p. 128 Bytep. 2 KByte*)MPI, DPCPU 413-1200 nsec200 nsec200 nsec1200 nsec72 KB8 KB16 MB40968256256256256512p. 128 Bytep. 2 KByte*)MPI, 2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-400: CPU 技术参数（技术参数（2）组织块组织块 主循环扫描主循环扫描 日期时间中断日期时间中断 时间延时中断

40、时间延时中断 看门狗中断看门狗中断 硬件中断硬件中断 多处理器中断多处理器中断 启动启动 故障故障, 异步异步 故障故障, 同步同步局部数据区局部数据区块的最大长度块的最大长度块的最大嵌套深度块的最大嵌套深度MPI和和 K总线上总线上在线激活的最大节点数在线激活的最大节点数MPI和和 K总线上最大节点数总线上最大节点数 每个每个GD组的数据大小组的数据大小CPU 414-1OB 1OB 10-13OB 20-23OB 32-35OB 40-43OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,1228 KB64 KB16323264 ByteCPU 416-1/ -2DP/ -2DP

41、OB 1OB 10-17OB 20-23OB 30-38OB 40-47OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,12216 KB64 KB16643264 ByteCPU 414-2OB 1OB 10-13OB 20-23OB 32-35OB 40-43OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,1228 KB64 KB16323264 ByteCPU 412-1OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,1224 KB64 KB1683232 ByteCPU 413-1

42、OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,1224 KB64 KB16163232 ByteCPU 413-2OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,1224 KB64 KB16163232 ByteDate:2021-10-20File:SSP1_01C.42SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center

43、Knowledge for AutomationS7-400: 模块模块 PSCPUSM: DISM: DOSM: AISM: AOCPFMSMIMDate:2021-10-20File:SSP1_01C.43SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationEXT.-BATT.5.15V DCX3X1414 - 2XG00 - 0AB0CPU 414-2X 2 3 4INTFEXTFSTOPRUNCRSTFRCECRSTWRSTRUN-PR

44、UNSTOPCMRESINTFEXTFBUSFDPEXT.-BATT.5.15V DCX1421 - 1BL00 - 0AA0DI 32xDC24VX 2 3 4INTFEXTFSTOPRUNCRSTFRCECRSTWRSTRUN-PRUNSTOPCMRES 启动模式开关 模式选择器例如：例如：CPU412-1例如：例如：CPU416-2DP* 其他的 CPU请参见样本目录S7-400: CPU 设计（设计（1）Date:2021-10-20File:SSP1_01C.44SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information an

45、d Training CenterKnowledge for AutomationS7-400: CPU 设计（设计（2）EXT.-BATT.5.15V DCX3X1414 - 2XG00 - 0AB0CPU 414-2X 2 3 4INTFEXTFSTOPRUNCRSTFRCECRSTWRSTRUN-PRUNSTOPCMRESINTFEXTFBUSFDPEXT.-BATT.5.15V DCX1421 - 1BL00 - 0AA0DI 32xDC24VX 2 3 4INTFEXTFSTOPRUNCRSTFRCECRSTWRSTRUN-PRUNSTOPCMRESCPU故障指示 LED 存储器卡插

46、槽MPI 接口外部电池DP接口故障指示LED DP 接口2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用2.4 可编程序控制器的接线可编程序控制器的接线输入输出接线（输入输出接线（DI，DO，AI，AO）电源配线电源配线2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用DI输入形式输入形式数字量输入类型有源型和漏型两种。数字量输入类型有源型和漏型两种。 DIDI输入皆为无源触点输入皆为无源触点（行程开关、接点温度计、压力计）。（行程开关、接点温度计、压力计）。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应

47、用原理及应用不同形式的直流输入信号如何与不同形式的直流输入信号如何与PLCPLC连接连接 直流有源输入信号，一般都是直流有源输入信号，一般都是5V5V、12V12V、24V24V等。而等。而PLCPLC输入输入模块输入点的最大电压范围是模块输入点的最大电压范围是30V30V，但和其他无源开关量，但和其他无源开关量信号以及其他来源的直流电压信号混合接入信号以及其他来源的直流电压信号混合接入PLCPLC输入点时输入点时一定注意电压的一定注意电压的0V0V点一定要连接。点一定要连接。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用 PLC PLC的直流电源的容量无法

48、支持过多的负载或者外部检测的直流电源的容量无法支持过多的负载或者外部检测设备的电源不能使用设备的电源不能使用24V24V电源，而必须电源，而必须5V5V、12V12V等。在这种等。在这种情况下，就必须设计外部电源，为这些设备提供电源，情况下，就必须设计外部电源，为这些设备提供电源，（这些设备输出的信号电压也可能不同）。（这些设备输出的信号电压也可能不同）。不同形式的直流输入信号如何与不同形式的直流输入信号如何与PLCPLC连接连接2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用继电器输出模块继电器输出模块，其特点是使用电压范围广，导通，其特点是使用电压范围广，

49、导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命（动作次数）有一定的限制，是动作速度较慢，寿命（动作次数）有一定的限制，如果系统输出量的变化不是很频繁，建议优先选用如果系统输出量的变化不是很频繁，建议优先选用继电器型的；继电器型的；晶体管型与双向晶闸型输出模块晶体管型与双向晶闸型输出模块分别用于直流负载分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命和交流负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命长，但是过载能力稍差。长，但是过载能力稍差。 数字量输出有两种类型：数字量输出有两种类型：2007.8重庆大学自动化工程学院重庆

50、大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用晶体管输出形式（晶体管输出形式（DODO）负载能力较弱（小型的指示灯、小型继电器线圈负载能力较弱（小型的指示灯、小型继电器线圈等），响应相对较快。等），响应相对较快。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用继电器输出形式（继电器输出形式（DO）负载能力较强（能驱动接触器等），响应相对较慢。负载能力较强（能驱动接触器等），响应相对较慢。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用CPU 224 XP在在CPU上集成了两个上集成了两个模拟量模拟量输入端输入端口和一个口和一个模

51、拟量模拟量输出端口。模拟量输出端口。模拟量I/O有自己的一有自己的一组端子，如果不用，端子可以移走。组端子，如果不用，端子可以移走。 CPU 224 XP本机集成模拟量本机集成模拟量I/O规格规格 电压信号电压信号电流信号电流信号模拟量输入模拟量输入 x 210 V模拟量输出模拟量输出 x 1 0 - 10 V 0 - 20 mA 2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用CPU 224 XP本机集成的模拟量本机集成的模拟量I/O接线图如下：接线图如下：a：此处表示：此处表示A+和和B+都可以接都可以接10V信号信号 b：电流型负载接在：电流型负载接在I

52、和和M端子之间端子之间 c：电压型负载接在：电压型负载接在V和和M端子之间端子之间2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用温度测量型模块温度测量型模块有：有：EM231 TC：4通道热电偶输入模块；通道热电偶输入模块； EM231 RTD：2通道热电阻输入模块。通道热电阻输入模块。 S7-200 CPU要附加模拟量扩展模块才能实现要附加模拟量扩展模块才能实现模拟量输入模拟量输入/输出的功能。输出的功能。普通模拟量模块普通模拟量模块有：有： EM231：4通道电流通道电流/电压输入模块；电压输入模块； EM232：2通道电流通道电流/电压输出模块；电压输

53、出模块； EM235：4通道电流通道电流/电压输入，电压输入，1通道电流通道电流/电压输出。电压输出。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用二线制电流测量接线二线制电流测量接线 L+和和M属于为模拟属于为模拟量模块供电的量模块供电的 CPU 传感器电源。如果传感器电源。如果使用其他外接电源，使用其他外接电源，只要用相应电源的只要用相应电源的输出端取代上图中输出端取代上图中的的L+和和M，而且要，而且要使其使其 M 和为模块供和为模块供电的电的 M 连接起来。连接起来。 2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用

54、120 VAC/230 VAC120 VAC/230 VAC交流配电交流配电aa 设置电源总开关。用于切断设置电源总开关。用于切断 CPUCPU和所有输入输出回路的和所有输入输出回路的电源。电源。2007.8重庆大学自动化工程学院重庆大学自动化工程学院PLC原理及应用原理及应用S7-200 S7-200 交流配电要点交流配电要点 bb 应设置过电流装置（如空气开关），保护应设置过电流装置（如空气开关），保护CPUCPU和所有和所有输入输出点。输入输出点。 各输出回路还可分别加装熔断器，以获得各输出回路还可分别加装熔断器，以获得更可靠的保护。更可靠的保护。 cc 当利用当利用PLCPLC自身的自身的24 VDC24 VDC电源向输入传感器供电时，电源向输入传感器供电时，无需提供过电流保护。因该电源内部设置有短路保护。无需提供过电流保护。因该电源内部设置有短路保护。 dd 为避免干扰，为避免干扰，S7-200 S7-200 地线端应可靠接入大地，所有地线端应可靠接入大地，所有接地点在电气上最好汇入一点接入大地。接地点在电气上最好汇入一点接入大地。 ee CPU CPU 提供直流传感器电源（提供直流传感器电源（24 VDC24 VDC），