南京江宁鑫元自动化西门子200PLC培训——PLC的认知初步ppt课件

1、 1.1 可编程序控制器概述西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步模块1 PLC的认知初步1.2 S7-200系列PLC引见1.3 STEP-Micr/WIN4.0编程软件的运用. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.1 可编程序控制器概述1.1.1 PLC的由来 1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改动工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，以便降低消费本钱，缩短新产品的开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制安装，并提出了该安装的研制目的要求，即10项招标技术目的，这10目的实践上就是当今可编程序控制器最根本的功能。 将

2、它们归纳一下，其中心为以下四点： (1) 用计算机替代继电器控制盘。 (2) 用程序替代硬件接线。 (3) 输入/输出电平可与外部安装直接衔接。 (4) 构造易于扩展 . 美国数字设备公司DEC中标并于1969年研出了世界上第一台可编程序控制器，并运用于通用汽车公司的消费线上。当时叫可编程逻辑控制器PLCProgrammable Logic Controller，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判别、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器 。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台

3、可编程控制器。 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.1.2 可编程序控制器的定义、分类及特点 1. 可编程序控制器的定义 由于PLC在不断开展，因此，对它进展确切的定 义是比较困难的。1982年，国际电工委员会(International Electrical Committee，IEC)公布了PLC规范草案，1985年提交了第2版，并在1987年的第3版中对PLC作了如下的定义：PLC是一种专门为在工业环境下运用而设计的进展数字运算操作的电子安装。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

4、算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能经过数字式或模拟式的输的输入和输出。控制各种类型的机械或消费过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统构成一个整体和易于扩展其功能的原那么而设计。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 控制各种类型的机械或消费过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统构成一个整体和易于扩展其功能的原那么而设计。 上述的定义阐明，PLC是一种能直接运用于工业环境的数字电子安装，是以微处置器为根底，结合计算机技术、自动控制技术和通讯技术，用面向控制过程、面向用户的“自然言语编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性

5、高的新一代通用工业控制安装。 2.可编程序控制器的分类 1PLC硬件构造的类型 可编程序控制器开展很快，目前，全世界有几百家工厂正在消费几千种不同型号的PLC。为了便于在工业现场安装，便于扩展，方便接线，其构造与普通计算机有很大区别。通常从组成构造方式上将这些PLC分为两类：一类是一体化整体式PLC，另一类是构造化模块式PLC。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 2PLC的分类 为了顺应不同工业消费过程的运用要求，可编程序控制器可以处置的输入/输出信号数是不一样的。普通将一路信号叫做一个点，将输入点数和输出点数的总和称为机器的点。按照I/O点数的多少，可将PLC分

6、为超小(微)、小、中、大、超大等五种类型。如表1-1所示。 表1-1 按I/O点数分类 按功能分类可分为低档机、中档机、高档机。如表1-2所示表1-2 按功能分类 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 表1-2 按功能分类3. 可编程序控制器的特点 PLC能如此迅速开展的缘由，除了工业自动化的客观需求外，还有许多独特的优点。它较好地处理了工业控制领域中普遍关怀的可靠、平安、灵敏、方便、经济等问题。其主要特点如下： 1编程方法简单易学. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步2功能强，性能价钱比高3硬件配套齐全，用户运用方便，顺应性强.4可靠性高

7、，抗干扰才干强5系统的设计、安装、调试任务量少6维修任务量小，维修方便7体积小，能耗低. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.1.3 可编程序控制器的功能和运用1 . 开关逻辑和顺序控制 这是PLC运用最广泛、最根本的场所。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进展顺序逻辑控制，从而可以实现各种简单或非常复杂的控制要求。 2. 模拟控制 在工业消费过程中，许多延续变化的需求进展控制的物理量，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求，目前大部分PLC产品都具备处置这类模拟量的功能。特别是当系统中模拟量控制点数不多，同时混有较多的开

8、关量时，PLC具有其他控制安装所无法比较的优势。另外，某些PLC产品还提供了典型控制战略模块，如PID模块，从而可实现对系统的 PID等反响或其他模拟量的控制运算。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步3. 定时控制 PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时器与计数器。假设需求对频率较高的信号进展计数，那么可以选择高速计数器。4. 数据处置 新型PLC它不仅具有算术运算、数据传送的才干，而且还能进展数据比较、数据转换、数据显示打印等功能，有的PLC还可以进展浮点运算和函数运算。5. 通讯联网 把PLC作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制

9、器进展通讯，可完成数据的处置和信息的交换，实现对整个消费过程的信息控制和管理，因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。6. 信号联锁系统 信号联锁是平安消费所必需的。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.1.4可编程序控制器的开展趋势1加强网络通讯功能2开展智能模块3外部诊断功能4编程言语、编程工具规范化、高级化5软件、硬件的规范化6组态软件的迅速开展. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.1.5 PLC的组成与根本构造 工业控制计算机，其硬件系统都大体一样，主要由中央处置器模块、存储器模块、输入输出模块、编程器和电源等几部分构成，

10、如图1-1所示。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1中央处置器CPU CPU是PLC的中心部件，主要用来运转用户程序、监控输入/输出接口形状以及进展逻辑判别和数据处置。CPU用扫描的方式读取输入安装的形状或数据，从内存逐条读取用户程序，经过解释后按指令的规定产生控制信号，然后分时、分渠道地执行数据的存取、传送、比较和变换等处置过程，完成用户程序所设计的逻辑或算术运算义务，并根据运算结果控制输出设备呼应外部设备的恳求以及进展各种内部诊断。 2存储器 可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，只读存储器ROM用

11、以存放系统程序，可编程控制器在消费过程中将系统程序固化在ROM中的。用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中，RAM存储器是一种高密度、低功耗、价钱廉价的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步3电源 PLC的电源是指为CPU、存储器和I/O接口等内部电子电路任务所配备的直流开关电源。电源的交流输入端普通都有脉冲吸收电路，交流输入电压范围普通都比较宽，抗干扰才干比较强。电源的直流输电压多为直流5V和直流24V。直流5V电源供PLC内部运用，直流24V电源除供内部运用外还可以供输入/输出单元和各种传感器运用。 4输入/输出接口 P

12、LC内部输入电路作用是将PLC外部电路如行程开关、按钮、传感器等提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，经过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路有直流输入电路、交流输入电路和交直流输入电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰才干，根据输入信号方式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元方式的不同，可分为根本I/O单元、扩展I/O单元两大类。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步PLC内部输出电路作用是将输出映像存放器的结果经过输出接口电路驱动外部的负载如接触器线圈、电磁阀、指示灯等。输出电路用于把用户程序的逻辑运算结果输出

13、到PLC外部，输出电路具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用，还具有功率放大的作用。输出电路有晶体管输出型、可控硅输出型和继电器输出型三种。功能模块是一些智能化的输入/输出电路。如温度检测模块、位置检测模块、位置控制模块和PID控制模块等。 1 输入接口电路 由于消费过程中运用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必需有很强的抗干扰才干。以直流输入电路为例，如图1-2所示，输入接口电路提高抗干扰才干的方法主要有利用光电耦合器提高抗干扰才干和利用滤波电路提高抗干扰才干。 . 西门子s7-200系列PLC运用

14、技术模块1 PLC的认知初步 图1-2 直流输入电路 2输出接口电路 根据驱动负载元件不同可将输出接口电路分为3种： 小型继电器输出方式。如图1-3所示。这种输出形. 式既可驱动交流负载，又可驱动直流负载。驱动负载的才干在2A左右。图1-3所示电路任务原理是：当内部电路的形状为1时，使继电器K的线圈通电，产生电磁吸力，触点闭合，那么负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的形状为0时，使继电器K的线圈无电流，触点断开，那么负载断电，同时LED熄灭，表示该路输出点无输出。 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-3 小型继电器输出方式电路. 西门子s

15、7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 大功率晶体管或场效应管输出方式。如图1-4所示。这种输出方式只可驱动直流负载。驱动负载的才干：每一个输出点为零点几安培左右。它的优点是可靠性强，执行速度快，寿命长。缺陷是过载才干差。适宜在直流供电、输出量变化快的场所选用。图1-4所示电路任务原理是：当内部电路的形状为1时，光电耦合器T1导通，使大功率晶体管VT饱和导通，那么负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的形状为0时，光电耦合器T1断开，大功率晶体管VT截止，那么负载失电，LED熄灭，表示该路输出点无输出。VD为维护二极管，可防止负载电压极性接反或高电压、交流电压

16、损坏晶体管。FU的作用是：防止负载短路时损坏PLC。当负载为电感性负载，VT关断时会产生较高的反电势所以必需给负载并联续流二极管，为其提供放电回路，防止VT接受过电压。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-4 大功率晶体管输出方式电路 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 双向晶闸管输出方式。如图1-5所示。这种输出方式适宜驱动交流负载。由于双向可控硅和大功率晶体管同属于半导体资料元件，所以优缺陷与大功率晶体管或场效应管输出方式的类似，适宜在交流供电、输出量变化快的场所选用。图1-5所示电路任务原理是：当内部电路的形状为1时，发光

17、二极管导通发光，相当于双向晶闸管施加了触发信号，无论外接电源极性图1-5 双向可控硅输出方式电路. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 如何，双向晶闸管T均导通，负载得电，同时输出指示LED点亮，表示该输出点接通；当对应T的内部继电器的形状为0时，双向晶闸管施加了触发信号，双向晶闸管关断，此时LED不亮，负载失电。这种输出接口电路驱动负载的才干为1A左右。3I/O电路的常见问题 用三极管等有源元件作为无触点开关的输出设备，与PLC输入单元的衔接时，由于三极管本身有漏电流存在，或者电路不能保证三极管可靠截止而处于放大形状，就能够引起PLC输入电路发生误动作。可在PLC输

18、入端并联一个旁路电阻来分漏流，使流入PLC的电流小于1.3mA。 应在输出回路串联保险丝，防止负载电流过大，会损坏输出元件或电路板。由于晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和剩余电压的存在，当驱动不同类型的负载时，需求思索电平匹配和误动等问题。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 5外部设备接口 外设接口电路用于衔接编程器或其他图形编程器、文本显示器、触摸屏、变频器等并能经过外设接口组成PLC的控制网络。PLC经过PC/PPI电缆或运用MPI卡经过RS-485接口与计算机衔接，可以实现编程、监控、连网等功能。 6I/O扩展接口 扩展接口用于扩展输入/输出单元，它使PL

19、C的控制规模配置更加灵敏，这种扩展接口实践上为总线方式，可以配置开关量的I/O单元，也可配置模拟量和高速计数等特殊I/O单元及通讯适配器等。 7. 编程器 编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修正程序，监视PLC的任务形状。如今手持式编程器已逐渐被笔记本取代。 4感性负载断电时产生很高的反电势，对输出单元电路产生冲击，对于大电感或频繁关断的感性负载应运用外部抑制电路，普通采用阻容吸收电路或二极管吸收电路。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.2 S7-200系列PLC引见1.2.1S7-200系列PLC系统

20、德国的西门子公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，消费的SIMATIC可编程序控制器在欧洲处于领先位置。最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。SIMATIC S7系列产品分为通用逻辑模块LOGO!、微型PLCS7-200系列、中小型PLCS7-300系列和大中型PLCS7-400系列4个产品系列。从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列微型PLC开展至今大致阅历了两代。第一代产品21版，其CPU模块为CPU 21X，主机都可进展扩展；第二代产品22版，其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通讯才干。 . 西门子

21、s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 S7-200系列PLC的硬件主要包括CPU和扩展模块。扩展模块那么包括模拟量I/O扩展模块、数字量I/O扩展模块、温度丈量扩展模块、特殊功能模块如定位模块和通讯模块等。外部构造如图1-6所示。它是整体式PLC，它将输入/输出模块、CPU模块、电源模块均装在一个机壳内，当系统需求扩展时，可选用需求的扩展模块与根本单元主机衔接。 . S7-200系列PLC的外部构造图1-6 S7-200系列PLC外部构造. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 CPU模块 S7-200系列的CPU的中央处置器是16位的，其参数见下表1

22、-3所示。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 1CPU的任务方式 CPU的前面板即存储卡插槽的上部，有3盏指示灯显示当前任务方式。CPU前面板上用两个发光二极管显示当前任务方式，绿色指示灯亮，表示为RUN运转形状，红色指示灯亮，表示为STOP停顿形状，在标有SF指示灯亮时表示系统缺点，PLC停顿任务。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 2改动CPU任务方式的方法 用任务方式开关改动任务方式。任务方式开关有3个挡位：STOP、TERMTerminal、RUN。把方式开关切到STOP位，可以停顿程序的执行；把方式开关切到RUN位，可以起

23、动程序的执行；把方式开切到TERM暂态或RUN位，允许STEP7- Micro/WIN32软件设置CPU任务形状。设置为RUN时，电源上电时，CPU自动进入RUN任务形状。 用编程软件改动任务方式。把方式开关切换到TERM暂态，可以运用STEP 7-Micro/WIN32编程软件设置任务方式。 在程序中用指令改动CPU的任务方式。在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP任务方式。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 存储系统 S7-200系列PLC的CPU模块内部配备了一定容量的RAMRandom Access Memory)和EEPROM(E

24、lectrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，两种类型的存储器构成了PLC的存储系统，如图1-7所示。主机CPU模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可自动装入并永久保管用户程序、数据和CPU的组态数据，用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到EEPROM存储器，主机CPU提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和数据在断电后坚持几天之久。CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延伸数据所存的时间，可选的存储器卡可运用户像运用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。 . 西

25、门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-7 存储系统. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 输入/输出端子 输入/输出模块电路是PLC与被控设备间传送输入/输出信号的接口部件。各输入/输出点的通/断形状用LED显示，外部接线就接在PLC输入/输出接线端子上。S7-200系列CPU 22X主机的输入和输入有两种类型：一种是CPU 22X AC/DC/继电器，AC表示供电为交流输入电源220V ，DC表示输入端的电源电压为直流24V ，提供24V直流电源给外部元件如传感器、开关等，“继电器表示输出为继电器输出(驱动交、直流负载); 另一种是CPU

26、 22X DC/DC/DC，DC表示供电电源电压为直流24V ，第二个DC表示输入端的电源电压为直流24V ，提供24V直流给外部元件如传感器、开关等，第三个DC表示输出端子的电源为直流24V，场效应晶体管输出驱动直流负载，用户可根据需求选用。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 CPU224型PLC输入端子接线 CPU224的主机共有14个输入点I0.0I0.7、I1.0I1.5和10个输出点Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1，在编写端子代码时采用八进制，没有0.8和0.9。CPU224输入端子的接线如以下图1-8和1-9所示，它采用了双向光电耦合器，24V直流极

27、性可恣意选择，L+和M端子分别是模块提供24V直流电源的正极和负极，它可以作为输入电路的电源，也可作为外部传感器、开关的电源。系统设置1M为输入端子I0.0I0.7公共端，2M为I1.0I1.5输入端子内部电路的公共端。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-8 输入端子的接线PNP图1-9 输入端子的接线NPN. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 【例1-1】 有一台S7-224 CPU，输入端有一只三线PNP接近开关和一只二线PNP接近开关，应如何接线？ 【解】 对于S7-224 CPU，公共端接电源的负极。而对于三线PNP接近

28、开关，只需将其正、负极分别与电源的正、负极相连，将信号线与PLC的“I0.0相连即可；而对于二线PNP接近开关，只需将电源的正极分别与其正极相连，将信号线与PLC的“I0.1相连即可，如图1-10为例1-1输入端子的接线表示图。CPU224型PLC输出端子接线 CPU 224的输出电路有场效应晶体管输出电路和继电器输出电路两种供用户选用，其用法前面已表达，详细接法如图1-11和1-12所示。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-11 晶体管输出直流输出图1-12 继电器输出. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 【例1-2】 有一台S

29、7-224 CPU，控制一只24V DC的电磁阀和一只220V AC电磁阀，输出端应如何接线？ 【解】 由于两个电磁阀的线圈电压不同，而且有直流和交流两种电压，所以假设不经过转换，只能用继电器输出的CPU，而且两个电磁阀分别在两个组中。其接线如图1-13所示。图1-13 例1-2接线图 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 电源模块 外部提供应PLC的电源，有24VDC、220VAC两种，根据型号不同有所变化，电源的技术目的见表1-4。S7-200的CPU单元有一个内部电源模块，S7-200小型PLC的电源模块与CPU封装在一同，经过衔接总线为CPU模块、扩展模块提

30、供5V的直流电源，假设容量答应，还可提供应外部24V直流的电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈运用。应根据下面的原那么来确定I/O电源的配置。图1-13 例1-2接线图 表1-4 电源的技术目的. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 1有扩展模块衔接时 假设扩展模块对5VDC电源的需求超越CPU的5V电源模块的容量，那么必需减少扩展模块的数量。 2当+24V直流电源的容量不满足要求时 可以添加一个外部24V直流电源给扩展模块供电。此时外部电源不能与S7-200的传感器电源并联运用，但两个电源的公共端M应衔接在一同。扩展功能模块 扩展单元作为根本单元输入/输出点数的扩

31、展，只能与根本单元衔接运用。不能单独运用。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通讯模块。有不同功能的扩展模块，可以满足不同的控制需求，节约投资费用。衔接时CPU模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连，如图1-14所示。CPU222最多衔接两个扩展模块，CPU224/CPU226最多衔接7个扩展模块。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 1数字量I/O扩展模块 S7-200 PLC 提供了多种类型的数字量扩展模块，用户可选用8点、16点和32点的数字量输入/输出模块。数字量I/O扩展模块规

32、格如表1-5所示。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 2模拟量I/O扩展模块 模拟量扩展模块提供了模拟输入量如压力、温度、流量、转速等和某些执行机构如晶闸管调速安装、电动调理阀和变频器等输出模拟量的功能，模拟量I/O扩展模块规格如表1-6所示。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 3热电偶、热电阻扩展模块 EM231热电偶、热电阻扩展模块是为S7-200 CPU222 CPU224和CPU226/226XM设计的模拟量扩展模块，EM231热电偶模块具有特殊的冷端补偿电路，该电路丈量模块衔接器上的温度，并适当改动丈量值，以补偿参考温度与模

33、块温度之间的温度差，假设在EM231热电偶模块安装区域的环境温度迅速地变化，那么会产生额外的误差，要想到达最大的精度和反复性，热电阻和热电偶模块应安装在稳定的环境温度中。4通讯模块PROFIBUS-DP S7-200系列的CPU要接入PROFIBUS-DP网，那么必需配置通讯模块EM 277模块，EM 277作为DP从站，EM 277模块接纳来自主站的多种不同的I/O组态，向主站发送和接纳数据。5定位模块EM 253. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 1. 用触点和线圈实现逻辑运算 在数字量控制系统中，变量仅有两种相反的任务形状，如高电平和低电平、继电器线圈的通电

34、和断电、触点的接通和断开，可用逻辑代数中的1和0来表示它们。在波形图中，用高电平表示1形状，用低电子表示0形状。 “与、“或、“非逻辑运算的输入输出关系如表1-7所示，用继电器电路或类似于继电器接触器电气控制电路的PLC编程软件梯形图可以实现“与、“或、“非逻辑运算(见图1-15)。用多个触点的串、并联电路可以实现复杂的逻辑运算，例如图1-16中的继电器电路。 1.2.2 可编程序控制器的任务原理. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 实现的逻辑运算可用逻辑代数式表示为： 表1-7 逻辑运算关系表上式左边的KM与图中的线圈相对应，右边的KM与KM的常开触点相对应， 与

35、 SB2的常闭触点相对应。在继电器电路图和梯形图中，线圈的形状是输出量或被控量，触点的形状是输入量。继电器的线圈通电时，其常开触点接通，常闭触点断开，线圈断电时. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 其常开触点断开，常闭触点闭合。梯形图中的位操作元件(如可编程序控制器的输出Q0.0的触点和线圈也有类似的关系。接触器的构造和任务原理与继电器的根本一样，区别仅在于继电器触点的额定电流较小 (如几十毫安)，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安培至上千安培的异步电动机。 图1-16是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。按下起动

36、按钮SBl，它的常开触点接通，电流经过SBl的常开触点和停顿按钮SB2的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈、接触器的衔铁被吸合，使主电路中KM的3对常开触点闭合，异步电动机M的三相电源接通，电动机开场运转，控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮后，SBl的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2的常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运转。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁或“自坚持，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。图1-16异步电动机控制电路. 西门子s7-200系列PLC运用技术

37、模块1 PLC的认知初步 在电动机运转时按停顿按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开、异步电动机的三相电源被切断，电动机停顿运转，同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。当停顿按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后，KM的线圈依然失电，电动机继续坚持停顿运转形状。图1-9c给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1形状线圈通电、按钮被按下)，用低电平表示0形状(线圈断电、按钮被放开)。 图中的热继电器FR用于过载维护，电动机过载时，经过一段时间后，FR的常闭触点断开，使KM的线圈断电，电动机停转。2 可编程序控制器的任务原理 众所周知，继电器控制系统是一种“硬件逻辑系统，它

38、所采用的是并行任务方式，也就是条件一旦 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 构成，多条支路可以同时动作。PLC是在继电器控制系统逻辑关系根底上开展演化的。而PLC是一种公用的工业控制计算机，其任务原理是建立在计算机任务原理根底上的。为了可靠地运用在工业环境下，便于现场电气技术人员的运用和维护，应有大量的接口器件、特定的监控软件和公用的编程器件。这样一来，不但其外观不像计算机，其操作运用方法、编程言语及任务过程与计算机控制系统也是有区别的。 实现的任务原理是经过执行反映控制要求的用户程序，PLC的CPU是以分时操作方式来处置各项义务的。计算机在每一瞬间只能做一件事，

39、所以，程序的执行是按程序顺序依次完成相应段落上的动作，所以，它属于串行任务方式。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 1PLC控制系统的等效任务电路 PLC控制系统的等效任务电路可以由输入部分、内部控制电路和输出部分组成。输入部分就是采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件。这两部分与继电器控制电路一样，内部控制电路就是用户所编写的程序，可以实现控制逻辑，用软件编程替代继电器电路的功能。其等效任务电路如图1-17所示，它是任务台前进、到位后停车并有任务指示灯的控制电路。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-17 PLC的等效任务

40、电路. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 输入部分。输入部分由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入接线端子去驱动输入继电器线圈。每个输入端子与其一样编号的输入继电器有着独一确定的对应关系。如当外部的输入元件前进按钮SB1处于接通形状时，对应的输入继电器线圈I0.0“得电。这个输入继电器I0.0是PLC内部的软继电器，实践上这里不存在真正的物理上的继电器，它只是存储器(I0)中的某一位(I0.0)，它可以提供恣意多个的动合触点或动断触点。这里所说的“触点实践上也是不存在的，还是为了向早期的继电器线路图靠拢，便于大家了解。“触点实践

41、上就是存储器位的形状，这样一来就可以恣意取用了。 为使输入继电器的线圈“得电，即让外部输入元件的接通形状写入其对应的存储单元中去，输入回路要有电流，这个电源可以用PLC本人提供的24V直流电源，也可以由PLC外部的独立的交流或直流电源供电。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 内部控制电路。内部控制电路是由用户程序构成的用“软继电器来替代硬继电器的控制逻辑。它的作用是按照用户编写的程序所规定的逻辑关系，处置输入信号和输出信号。 普通用户程序是用梯形图言语编制的，看上去很像继电器控制线路图，这也是PLC设计者所追求的。在前面曾经提到过，即使PLC的梯形图与继电器控制线

42、路图完全一样，最后的输出结果不一定一样，这是由于处置信号的过程是不一样的。继电器控制线路图中的继电器线圈都是并联关系，时机相等，只需条件允答应以，同时动作。而PLC的梯形图程序的任务特点是周期性逐行扫描的。这样一来最后的输出结果就难免不一样了。除了输人信号和输出信号，在PLC中还提供了计时器、计数器、辅助继电器(相当于继电器控制线路中的中间继电器)及某些特殊功能的继电器。为了实现控制要求，在编程时可根据需求选用继电器；. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 但这些器件只能在PLC的内部控制电路中运用，在PLC的I/O点处是看不到它们的。输出部分(以数字量继电器输出型P

43、LC为例)。输出部分是由在PLC内部且与内部控制电路隔离的输出继电器的外部动合触点、输出接线端子和外部驱动电路组成，用来驱动外部负载。 每个输出继电器除了有为内部控制电路提供编程用的恣意多个动合、动断触点外，还为外部输出电路提供了一个实践的动合触点与输出接线端子相连。需求特别指出的是输出继电器是PLC中独一存在的实践物理器件，翻开PLC可发如今输出侧放置的那些微型继电器。 2PLC的任务原理 PLC虽然具有许多微型计算机的特点，但它的任务方式却与微型计算机有很多不同点，这主要是各自的操作系统和系统软件的不同呵斥的。 PLC的任务方式有两个显著特点：一个是周期性顺序扫描，一个是信号集中批处置。.

44、 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 PLC通电后，需求对软硬件都做一些初始化的任务。为了使PLC的输出及时地呼应各种输入信号，初始化后反复不停地分步处置各种不同的义务，这种周而复始的循环任务方式称为周期性顺序扫描任务方式。 PLC在运转过程中，总是处在不断循环的顺序扫描过程中，每次扫描所用的时间称为扫描时间，又称为扫描周期或任务周期。 由于PLC的I/O点数较多，采用集中批处置的方法，可简化操作过程便于控制，提高系统可靠性。因此，PLC的另一个主要特点就是对输入采样、执行用户程序、输出刷新实施集中批处置。 上面提到过PLC通电后，首先要进展的就是初始化任务，这一过程

45、包括对任务内存的初始化，复位一切的定时器，将输入/输出继电器清零，检查I/O单元能否完好，如有异常那么发出报警信号。初始化之后，就进入周期性扫描过程。PLC的运转过程如图1-18所示。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-18 PLC的任务过程流程图. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 PLC的任务流程即扫描过程主要有“输入采样，“执行用户程序和“输出刷新三个阶段了。这三个阶段是PLC任务过程的中心内容(见图1-19)，了解透PLC任务过程的这三个阶段是学习好PLC的根底。下面就详细分析这三个阶段： 输入采样扫描阶段 在PLC的存

46、储器中，设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的形状，它们分别称为输入过程映像存放器和输出过程映像存放器。CPU以字节(8位)为单位来读写输入/输出过程映像存放器。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-19 PLC的扫描任务过程 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 这是第一个集中批处置过程，在这个阶段中，PLC首先按顺序扫描一切输入端子，并将各输入形状存人相对应的输入映像存放器中。此时，输入映像存储器被刷新，在当前的扫描周期内，用户程序根据的输入信号的形状(ON或OFF)，均从输入映像存放器中去读取，而不论此时外部输入信号的形状能

47、否变化。在此程序执行阶段和接下来的输出刷新阶段，输入映像存放器与外界隔离，即使此时外部输入信号的形状发生变化，也只能在下一个扫描周期的输入采样阶段去读取。普通来说，输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否那么很能够呵斥信号的丧失。如当SB1按钮按下后，外部输入信号I0.0为ON形状1形状，输入映像存放器中的位存放器I0.0中的结果为1。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 执行用户程序的扫描阶段 PLC的用户程序由假设干条指令组成，指令在存储器中按照顺序陈列。在RUN任务方式的程序执行阶段，在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开场，逐条顺序地执行用户程序。 在执行指令时

48、，从I/O映像存放器或别的位元件的映像存放器读取其ON/OFF形状，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到相应的映像存放器中。因此，除了输入过程映像存放器属于只读的之外，各映像存放器的内容随着程序的执行而变化。 这是第二个集中批处置过程，在此阶段PLC的任务过程是这样的：CPU对用户程序按顺序进展扫描，假设程序用梯形图表示，那么总是按先上再下，从左至右的顺序进展扫描，每扫描到一条指令，所需求的输入信息的形状就要从输入映像存放器中去读取，. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 而不是直接运用现场的即时输入信息。由于第一个批处置过程(取输人信号形状)曾经终了

49、，“大门曾经封锁，现场即时信号此刻是进不来的。对于其他信息，那么是从PLC的元件映像存放器中读取，在这个过程顺序扫描中，每一次运算的中间结果都立刻写入元件映像存放器中，这样该元素的形状马上就可以被后面将要扫描到的指令所利用，所以在编程时指令的先后位置将决议最后的输出结果。对输出继电器的扫描结果，也不是马上去驱动外部负载，而是将其结果写入元件映像存放器中的输出映像存放器中，同样该元素的形状也马上就可以被后面将要扫描到的指令所利用，待整个用户程序扫描阶段终了后，进入输出刷新扫描阶段时，成批将输出信号形状送出去。图1-19中梯形图程序的逻辑运转为：. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PL

50、C的认知初步 执行第一条指令时，从输入映像存放器I0.0中取出二进制数1并存入堆栈的栈顶，梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。 执行第二条指令时，从输出映像存放器Q0.0中取出二进制数0，并与栈顶中的二进制数1相“或触点的并联对应“或运算，运算结果1存入堆栈的栈顶。 执行第三条指令时，从输入映像存放器I0.1中取出二进制数0，梯形图中对应的常开触点断开，常闭触点闭合，即对应的触点不动作。由于是常闭触点，取反后与前面的运算结果相“与触点的串联对应“与运算，然后结果1存入堆栈的栈顶。 执行第四条指令时，从输入映像存放器I0.4中取出二进制数0，梯形图中对应的常开触点断开，常闭触点闭合，即对应

51、的触点不动作。由于是常闭触点，取反后与前面的运算结果相“与触点的串联对应“与运算，然后结果1存入堆栈的栈顶。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 执行第五条指令时，将堆栈的栈顶中的二进制数1送入输出映像存放器Q0.0。 执行第六条指令时，从输出映像存放器Q0.0中取出二进制数1，存入堆栈的栈顶，然后再将1送入输出映像存放器Q0.4中。输出刷新扫描阶段 CPU执行完用户程序后，将输出过程映像存放器的(ON/OFF)如Q0.0的1形状传送到输出模块并锁存起来，梯形图中某一输出位的线圈“得电时，对应的输出映像存放器为1形状。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块

52、中对应的硬件继电器(确实存在的物理器件)的线圈如KM得电，它对应的主电路中的常开触点闭合，使外部负载如任务台通电任务。到此，一个周期扫描过程中的三个主要过程就终了了，CPU又进入了下一个扫描周期。 .西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步1.3 STEP7-Micro/WIN编程软件的运用STEP7-Micro/WIN编程软件是基于Windows的运用软件，它是西门子公司专门为S7-200系列PLC而设计开发的，是S7-200系列PLC必不可少的开发工具。这里主要引见STEP7-Micro/WIN4.0版本的运用。 1 .3.1 STEP7-Micro/WIN V4.0编

53、程软件引见1.软件安装 将STEP7-Micro/WIN V4.0的安装光盘插入PC机的CD-ROM中，安装导游程序将自动启动并引导用户完成整个安装过程。用户还可以在安装目录中双击setup.exe图标，进入安装导游，按照安装导游完成软件的安装。其步骤如下： 1选择安装程序界面的言语，系统默许运用英语 ； 2按照安装导游提示，接受License条款，单击“Next按钮继续；. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 3为STEP7-Micro/WIN V4.0选择安装目录文件夹，单击“Next按钮继续。 4在STEP7-Micro/WIN V4.0安装过程中，必需为STE

54、P7-Micro/WIN V4.0配置波特率和站地址，其波特率必需与网络上的其它设备的波特率一致，而且站地址必需独一。 5STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3安装完成后，重新启动PC机，单击“Finish按钮完成软件的安装； 6初次运转STEP7-Micro/WIN V4.0为英文界面，假设用户想要运用中文界面，必需进展设置。在主菜单中，选择“Tools中的“Options选项。在弹出的Options选项对话框中，选择“General常规，对话框右半部分会显示“Language选项，选择“Chinese，单击“OK按钮，保管退出，重新启动STEP7-Micro/WIN V4.0后即

55、为中文操作界面。 . 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 2.在线衔接 顺利完成硬件衔接和软件安装后，就可建立PC机与S7-200 CPU的在线联络了，步骤如下： 1在STEP7-Micro/WIN V4.0主操作界面下，单击操作栏中的“通讯图标或选择主菜单中的“查看组件通讯选项，那么会出现一个通讯建立结果对话框，显示能否衔接了CPU主机； 2双击“双击刷新图标，STEP7-Micro/WIN V4.0将检查衔接的一切S7-200 CPU站，并为每个站建立一个CPU图标。 3双击要进展通讯的站，在通讯建立对话框中可以显示所选站的通讯参数。此时，可以建立与S7-200

56、CPU的在线联络，如进展主机组态、上传和下载用户程序等操作。 3. 编程软件根本功能 STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3编程软件的主要功能有： 1在离线脱机方式下可以实现对程序的编辑、编译、调试和系统组态。 2在线方式下可经过联机通讯的方式上传和下载用户程序及组态数据，编辑和修正用户程序。 3支持STL、LAD、FBD三种编程言语，并且可以在三者之间恣意切换。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 4在编辑过程中具有简单的语法检查功能，可以在程序错误行处加上红色曲线进展标注。 5具有文档管理和密码维护等功能。 6提供软件工具，能协助用户调试和监控程序。

57、7提供设计复杂程序的导游功能，如指令导游功能、PID自整定界面、配方导游等。 8支持TD 200和TD 200C文本显示界面TD 200导游。 4. 窗口组件及功能 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件采用了规范的Windows界面，熟习Windows的用户可以轻松掌握。主要界面外观如图1-20所示。 主界面普通可分为以下6个区域：菜单栏包含8个主菜单项、工具栏快捷按钮、阅读栏快捷操作窗口、指令树快捷操作窗口、输出窗口和用户窗口可同时或分别翻开图中的5个用户窗口。除菜单栏外，用户可根据需求决议其他窗口的取舍和款式的设置。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初

58、步 如图1-20 STEP7-Micro/WIN编程软件的主界面. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 STEP7-Micro/WIN4.0编程软件具有编程和程序调试等多种功能，下面经过一个简单的程序例如，引见编程软件的根本运用。 STEP7-Micro/WIN4.0编程软件的根本运用例如如图1-21所示。 1.编程的预备 1创建一个工程或翻开一个已有的工程。 在进展控制程序编程之前，首先应创建一个工程。单击菜单“文件“新建选项或单击工具栏的新建按钮，可以生成一个新的工程。单击菜单“文件“翻开选项或单击工具栏的的翻开按钮，可以翻开已有的工程。工程以扩展名为.mwp的文

59、件格式保管。2设置与读取PLC的型号。 在对PLC编程之前，应正确设置其型号，以防止发生编辑错误，设置和读取PLC的型号有两种方法： 1.3.2 STEP7-Micro/WIN4.0主要编程功能. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 2设置与读取PLC的型号。 在对PLC编程之前，应正确设置其型号，以防止发生编辑错误，设置和读取PLC的型号有两种方法： 方法一：单击菜单“PLC“类型选项，在弹出的对话框中，可以选择PLC型号和CPU版本如图1-22所示。 方法二：双击指令树的“工程1，然后双击PLC型号和CPU版本选项，在弹出的对话框中进展设置即可。假设曾经胜利地建立

60、通讯衔接，那么单击对话框中的“读取PLC按钮，便可以经过通讯读出PLC的信号与硬件版本号。3选择编程言语和指令集。 S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC编程方式选择，可以单击菜单“工具“选项“常规SIMATIC选项来确定。 编程软件可实现3种编程言语编程器之间的恣意切换，单击菜单“查看“梯形图或STL或FBD选项便可进入相应的编程环境。. 西门子s7-200系列PLC运用技术模块1 PLC的认知初步 图1-21 例如梯形图 图1-22 设置PLC的型号4确定程序的构造。 简单的数字量控制程序普通只需主程序，而系统较大、功能复杂的程序除了主程