可编程控制器实训教程十九ppt课件(全)

【授课课次】19【基本课题】项目十九S7-200系列PLC的认识【目的要求】（1）熟悉SIMATIC可编程控制器的基本知识；（2）学习SIMATIC可编程控制器的使用方法；【教学重点】掌握SIMATIC可编程控制器的基本知识。【教学难点】掌握SIMATIC可编程控制器的使用方法。【教学方法】项目教学、实验

【教学手段】多媒体教学、PLC实验装置湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower19.1项目要求（1）熟悉SIMATIC可编程控制器的基本知识；（2）学习SIMATIC可编程控制器的使用方法；19.2项目所需设备、工具、材料（1）装有SIMATICS7-200的标准编程软件STEP7的计算机一台；（2）可编程控制器SIMATIC的S7-200系列CPU214一台；（3）三级皮带运输机控制模型一台；（4）自动空气开关、按钮、熔断器、接触器、热继电器、指示灯、蜂鸣器及各种连接导线等若干湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识19.3相关知识SIMATICS7-200系列可编程控制器是德国西门子（Siemens）公司生产的具有很高性能价格比的微型可编程控制器。由于它具有结构小巧，运行速度高，价格低廉及多功能多用途等特点，因此在工业企业中得到了广泛的应用。19.3.1PLC的结构组成、主要技术数据、端子连接（1）硬件系统基本构成S7-200PLC硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的输入输出（I/O）点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。

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HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower一个完整的系统组成如图19-1所示。项目十九S7-200系列PLC的认识a．基本单元基本单元（BasicUnit）有时又称作CPU模块，也有的称之为主机或本机。它包括CPU、存储器、基本输入/输出点和电源等，是PLC的主要部分。实际上它就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。b．扩展单元主机I/O点数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。c．特殊功能模块当需要完成某些特殊功能的控制任务时，需要扩展功能模块。它们是完成某种特殊控制任务的一些装置。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识d．相关设备相关设备是为充分和方便地利用系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。e．工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口软件等几大类构成。（2）主要技术数据这里主要介绍S7-200系列PLC功能总汇、输入输出特性及数据存储空间的地址分配。a．S7-200系列PLC功能总汇SIMATICS7-200系列可编程控制器可根据其CPU分为CPU212、CPU214等型号，表19-1为各型S7-200控制功能总汇。项目十九S7-200系列PLC的认识表19-1各型S7-200控制功能型号CPU212CPU214CPU215CPU216体积/mm3160×80×62197×80×62218×80×62218×80×62存储器程序区（字）5122k4k4k用户数据区（字）5122k2.5k2.5k内部存储器（位）128256256256存储器插卡－E2PPOME2PPOME2PPOM附加电源插卡－200天200天200天停电保持时间/h50190190190I/O本机I/O8/614/1014/1024/16最大扩展模块数2777I/O映象寄存器64/6464/6464/6464/64模拟I/O（扩展）16/1616/1616/1616/16可选输入滤波不可可可可指令指令执行时间/μs1.20.80.80.8计数器/定时器64/64128/128256/256256/256FOR/NEXT循环无有有有整型数运算有实型数运算无有有有PID功能无无有有高速计数无有有有模拟电位器1222脉冲输出无222定时器中断1222硬件输入中断1444实时时钟无有有有通信通信口数（RS485）1122支持的协议Port0PPI，自由口支持的协议Port1DPPPI，自由口通信中断事件发送/接受1/11/11/22/4表19-1各型S7-200控制功能湖南水利水电职业技术学院

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b．S7-200系列PLC输入输出特性S7-200系列PLC输入输出特性见表19-2。表19-2S7-200系列PLC输入输出特性型号电源输入电压输出类型输出电压输出电流CPU212CPU214直流24V直流24V晶体管直流输出直流24V0.5A交流120～230V直流24V继电器输出（N/P型）直流24V交流24～230V2A交流120～230V交流24V/120V可控硅交流输出交流120～230V1ACPU215CPU216直流24V直流24V晶体管直流输出直流24V1A、0.5A交流120～230V直流24V继电器输出直流24V交流120～230V项目十九S7-200系列PLC的认识湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPowerc．S7-200系列PLC存储空间的地址分配S7-200系列PLC存储空间的地址分配见表18-3。表19-3S7-200系列PLC存储空间的地址分配存储器类型CPU212CPU214CPU215CPU216变量存储器V0.0～1023.70.0～4095.70.0～5119.70.0～5119.7输入映象寄存器I0.0～7.70.0～7.70.0～7.70.0～7.7输出映象寄存器Q0.0～7.70.0～7.70.0～7.70.0～7.7内部标志位寄存器M0.0～15.70.0～31.70.0～31.70.0～31.7特殊标志位寄存器SM0.0～45.70.0～85.70.0～199.70.0～199.7状态寄存器位S0.0～7.70.0～15.70.0～31.70.0～31.7定时器T0～630～1270～2550～255计数器C0～630～1270～2550～255累加器AC0～30～30～30～3模拟量输入AI0～300～300～300～30模拟量输出AQ0～300～300～300～30高速计数器HC00～20～20～2项目十九S7-200系列PLC的认识湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower（3）端子连接图19-2为SIMATICS7-200系列PLCCPU214（型号为6ES7214-1BC01-0XB0）的用户接线端子。图19-2CPU214AC/DC/继电器的连接端子标记项目十九S7-200系列PLC的认识19.3.2S7-200的标准编程软件STEP7的介绍S7-200系列PLC的程序输入可通过编程器或个人计算机进行。STEP7-Micro/Dos和STEP7-Micro/Win是西门子公司专为SIMATICS7-200系列可编程控制器开发的，由计算机操作系统DOS和WINDOS支持的PLC用户编程软件。下面介绍STEP7-Micro/Win的使用方法和基本功能。编程软件的安装（1）系统要求操作系统要求：Windows95、Windows98、WindowsMe、WindowsXP或Windows2000。计算机及配置：IBM486以上兼容机，内存8M以上，VGA显示器，至少50MB以上硬盘空间，Windows支持的鼠标。通信电缆：使用PC/PPI电缆与PLC连接。（2）软件的安装STEP7-Micro/Win32编程软件在一张光盘上，用户可根据提示步骤进行安装。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识a．一般英文版本编程软件的安装将光盘插入光盘驱动器，系统自动进入安装向导；或在光盘目录里双击setup，则进入安装向导；按照安装向导完成软件的安装（软件程序安装路径可以使用默认子目录，也可以用“浏览”按钮弹出的对话框中任意选择或新建一个子目录）。安装过程中会出现一些选项，建议用户选择默认选项；软件安装过程中根据不同操作系统，有可能要求重新启动计算机；安装结束会出现Readme文件并同时进入STEP7-Micro/Win32编程软件。b．汉化版编程软件的安装必须选择版本的程序安装，因为汉化补丁程序是附加在该版本的编程软件上的。在英文版本编程软件安装之后，在光盘目录下找到“mwin＿service＿pack＿fromV3.1to3.11”软件包，按照安装向导进行操作，把原来的V3.1英文版本编程软件转换为3.11版本；打开“Chinese3.1.1”目录，双击setup，按安装向导操作，完成汉化补丁的安装。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识（3）参数设置安装完软件并且设置连接好硬件之后，可以按下面的步骤核实默认的参数：a．在STEP7-Micro/Win32编程软件运行时单击通信图标，或从“视图（View）”菜单中选择选项“通信（Communications）”，则会出现一个通信对话框。b．在对话框中双击PC/PPI电缆的图标，将出现PG/PC接口的对话框。c．单击Properties按钮，将出现接口属性对话框，检查各参数的属性是否正确，其中通信波特率默认值为9600bps。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识编程软件的功能（1）基本功能STEP7-Micro/Win32的基本功能是协助用户完成开发应用软件的任务，例如创建用户程序、修改和编辑原有的用户程序，编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能。同时它还有一些工具性的功能，例如用户程序的文档管理和加密等。此外，还可以直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。程序编辑过程中的语法检查功能可以提前避免一些语法和数据类型方面的错误。梯形图中错误的下方自动加红色曲线，语句表中错误行前有红色叉，且错误处的下方加红色曲线。列。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识软件功能的实现可以在联机工作方式（在线方式）下进行，部分功能的实现也可以在离线工作方式下进行。联机方式：有编程软件的计算机与PLC连接，此时允许两者之间做直接通信。离线方式：有编程软件的计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分基本功能。如编程、编译和调试程序系统组态等。两者的主要区别是：联机方式下可直接针对相连的PLC进行操作，如上装和下载用户程序和组态数据等；而离线方式下不直接与PLC联系，所有程序和参数都暂时存放在磁盘上，等联机后下载到PLC中。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识（2）软件界面界面一般可分以下几个区：菜单条（包括8个主菜单项）、工具条（快捷按钮）、引导条（快捷操作窗口）、指令树（InstructionTree）（快捷操作窗口）、输出窗口和用户窗口（可同时或分别打开图中的5个用户窗口）。除菜单条外，用户可根据需要决定其他窗口的取舍和样式的设置。（3）软件各部分功能a．菜单条允许使用鼠标单击或对应热键的操作，这是必选区。各主菜单项功能如下：文件（File）：文件操作如新建、打开、关闭、保存文件，上装和下载程序，还有文件的打印预览、设置和操作等。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识编辑（Edit）：程序编辑的工具，如选择、复制、剪切、粘贴程序块或数据块，同时提供查找、替换、插入、删除和快速光标定位等功能。视图（View）：视图可以设置软件开发环境的风格，如决定其他辅助窗口（如引导窗口、指令树窗口、工具条按钮区）的打开与关闭；包括引导条中所有的操作项目；选择不同语言的编辑器（包括LAD、STL、FBD三种）。可编程控制器（PLC）：PLC可建立与PLC联机时的相关操作，如改变PLC的工作方式、在线编译、查看PLC的信息、清除程序和数据、时钟、存储器卡操作、程序比较、PLC类型选择及通信设置等。在此还提供离线编译的功能。调试（Debug）：调试用于联机调试。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识工具（Tools）：工具可以调用复杂指令向导（包括PID指令、NETR/NETW指令和HSC指令），使复杂指令编程时工作大大简化；安装文本显示器TD200向导；用户化界面风格（设置按钮及按钮样式，在此可添加菜单项）；用选项子菜单也可以设置3中编辑器的风格，如字体、指令盒的大小等。窗口（Windows）：窗口可以打开一个或多个，并可进行窗口之间的切换；可以设置窗口的排放形式，如层叠、水平和垂直等。帮助（Help）：它通过帮助菜单上的目录和索引检阅几乎所有的相关的使用帮助信息，帮助菜单还提供网上查阅功能。而且在软件操作过程中的任何步骤或任何位置，都可以按F1键来显示在线帮助，大大方便了用户的使用。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识b．工具条工具条提供简便的鼠标操作，将最常用的STEP7-Micro/Win32操作以按钮形式设定到工具条。可以用“视图（View）”菜单中的“工具（Toolbars）”选项来显示或隐藏3种工具条：标准（Standard）、调试（Debug）、和指令（Instructions）工具条。c．引导条该条可用“视图（View）”菜单中的“引导条（NavigationBar）”选项来选择是否打开。它为编辑提供按钮控制的快速窗口切换功能，包括程序块（ProgramBlock）、符号表（SymbolTable）、状态图表（StatusChart）、数据块（DataBlock）、系统块（SystemBlock）、交叉索引（CrossReference）和通信（Communication）。单击任何一个按钮，则主窗口切换成此按钮对应的窗口。引导条中的所有操作都可用“指令树（InstructionTree）”窗口或“视图（View）”菜单来完成，可以根据个人的爱好来选择使用引导条或指令树。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识d．指令树可用“视图（View）”菜单中“指令树（InstructionTree）”的选项来选择是否打开，并提供编程时用到的快捷操作命令和PLC指令。e．交叉索引它提供3个方面的索引信息，即交叉索引信息、字节使用情况信息和位使用情况信息。使编程所用的PLC资源一目了然。f．数据块该窗口可以设置和修改变量存储区内各种类型存储区的一个或多个变量值，并加注必要的注释说明。g．状态图表该图表可在联机调试时监视各变量的值和状态。h．符号表实际编程时为了增加程序的可读性，常用带有实际含义的符号作为编程元件代号，而不是直接使用元件在主机中的直接地址。例如编程中Start作为编程元件代号，而不是I0.3。符号表可用来建立自定义符号与直接地址之间的对应关系，并可附加注释，可以使程序清晰易读。

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HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识i．输出窗口该窗口用来显示程序编译的结果信息，如各程序块（主程序、子程序的数量及子程序号、中断程序的数量及中断程序序号）及各块的大小、编译结果有无错误、错误编码和位置等。j．状态条状态条也称任务栏，与一般的任务栏功能相同。k．编辑器该编辑器可用梯形图、语句表或功能图表编辑器编写用户程序，或在联机状态下从PLC上装用户程序进行读程序或修改程序。l．局部变量表每个程序块都对应一个局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递就是通过局部变量表进行的。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识（4）系统组态使用S7-200编程软件，可以进行许多参数的设置和系统配置，如通信组态、设置数字量输入滤波、设置脉冲捕捉、输出表配置和定义存储器保持范围等。大家在实际工作中用到时可参考编程手册。19.3.3S7-200指令介绍S7-200系列PLC指令系统中大多数指令可分别对字节、字、双字及实数操作。（1）基本逻辑指令湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识表19-4基本逻辑指令梯形图及语句表功能操作数n以常开触点n为起始点引出一行新程序I、Q、M、S、V、SM、T、CLDn以常闭触点n为起始点引出一行新程序LDNn立即读常开触点n的状态，并以为起始点引出一行新程序ILDIn立即读常闭触点n的状态，并以为起始点引出一行新程序LDNIn若条件满足，输出线圈n得电I、Q、M、S、SM、T、C、V=n常开触点n与n1串联LDn1An常闭触点n与n1串联LDn1ANn常开触点n与n1并联I、Q、M、S、SM、T、C、VLDn1On常闭触点n与n1并联LDn1ONn电路块的并联—OLD电路块的串联ALD标记一个SCR段的开始SLSCRn若条件满足，使下一个S位置1，同时使上一个S位复位sSCRTn标记一个SCR段的结束SCRE将从S_bit开始的连续N位置1S_bit（位）：I、Q、S、SM、T、C、VN（字节）：IB、QB、MB、SB、SMB、VB、AC、常数、*VD、*ACSS_bit,N将从S_bit开始的连续N位置0RS_bit,N将从S_bit开始的连续N个输出立即置1S_bit（位）：QN（字节）：IB、QB、MB、SB、SMB、VB、AC、常数、*VD、*ACSIS_bit,N将从S_bit开始的连续N个输出立即置0RIS_bit,NNOT触点改变电流流向，即当左侧线路不通时，输出线圈闭合；当左侧线路接通时，输出线圈断开—NOT当左侧线路出现从导通到断开的跳变时，右侧线圈闭合一个扫描周期EU（续）梯形图及语句表功能操作数n当左侧线路出现从导通到断开的跳变时，右侧线圈闭合一个扫描周期—ED当n1，n2满足由“**”确定的关系时，比较触点闭合。“**”表示所需判断的关系：==：等于>=：大于等于<=：小于等于“□”确定比较值的类型，同时确定操作数n1，n2的范围LD□**n1，n2LDnA□**n1，n2LDnO□**n1，n2梯形图及语句表功能操作数n当左侧逻辑值为真时，跳转到标号为n的分支CPU212：0～63；CPU214～CPU216：0～255JMPn标明跳转指令的目的地n。CPU212允许有64个标号，CPU214允许有256个标号LBLn当左侧逻辑值为真时，调用子程序n（标号）CPU212：0～15；CPU214～CPU216：0～63CALLn标明子程序n的起始位置。CPU212支持16个子程序，CPU支持64个子程序SBRn当左侧条件满足时，结束子程序—CRET当左侧条件满足时，终止执行主程序—END当左侧条件满足时，终止执行主程序，并将PLC的工作模式自动设置为STOP模式—STOP复位看门狗定时器，以延长扫描周期。—WDR湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower（3）定时器/计数器指令表19-6定时器/计数器指令梯形图及语句表功能操作数当IN接通时，定时器TON开始计时。当前值大于预置值PT时，定时器T×××被置位。当IN断开时T×××复位。PT（字）：VW、T、C、IW、QW、MW、SW、SMW、AC、AIW、常数、*VD、*ACT×××：定时器代号定时器精度分为1ms、10ms和100msTONT×××，PT当IN接通时，定时器TONR开始计时。当前值大于预置值PT时，定时器T×××被置位。当IN断开时T×××暂停计时，但不复位。TONRT×××，PT当计数输入端CU上升沿输入时，计数器当前值加1。当当前值大于预置值PV时，置位计数器C×××。当复位输入端R接通时，计数器复位。PT（字）：VW、T、C、IW、QW、SW、MW、SMW、AC、AIW、常数、*VD、*ACCTUC×××，PV当加计数输入端CU上升沿输入时，加/减计数器当前值加1。当减计数输入端CD上升沿输入时，加/减计数器当前值减1。当前值大于预置值PV时，置位计数器C×××。当复位输入端R接通时，计数器复位。项目十九S7-200系列PLC的认识19.4训练内容（1）控制三级皮带运输机；（2）控制步进电机的转速；（3）邮件分拣系统控制19.4.1控制三级皮带运输机19.4.1.1项目描述用可编程控制器控制三级皮带运输机。湖南水利水电职业技术学院

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HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower图19-3三级皮带运输机示意图项目十九S7-200系列PLC的认识19.4.1.2实训要求（1）控制要求有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动，启动时要求按10s的时间间隔，并按M1、M2、M3的顺序启动；停止时要求30s的时间间隔，并按M3、M2、M1的顺序停止。如图19-3所示。湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower（2）I/O点分配表19-7控制三级皮带运输机I/O点分配表输入装置端子号输出装置端子号启动按钮SB1I0.0接触器KM1Q0.0停止按钮SB2I0.1接触器KM2Q0.1急停按钮SB3I0.2接触器KM3Q0.2热继电器FR1I0.3热继电器FR2I0.4热继电器FR3I0.5项目十九S7-200系列PLC的认识湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower（3）主电路图及PLC接线图图19-4三级皮带运输机主电路图项目十九S7-200系列PLC的认识湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower图19-5三级皮带运输机PLC接线图项目十九S7-200系列PLC的认识湖南水利水电职业技术学院

HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower项目十九S7-200系列PLC的认识（4）编制程序方法一：图18-6为三级皮带运输机梯形图及语句表。若让3台电动机启动的时间间隔为10s，停止时间间隔为30s，M1的启动条件是启动按钮I0.0，M3的停止条件是停止按钮I0.1，其他的启动和停止条件都是定时器所产生的脉冲信号（1个扫描周期）。T39、T40是100ms的定时器，，所以可以使用自复位来产生脉冲信号，自复位可以使编程简单。所以建议使用定时器时，尽量使用100ms的定时器。方法二：图18-7是使用比较指令编写的程序，在程序中电机的启动和关断信号均为短信号（不一定是一个扫描周期）。在图中，使用了一个断电延时定时器T38，大家一定要了解断电延时定时器的特性，它计时到定值后，当前值停在定值处而不像通电延时定时器继续往前计时。所以T38的定时值设定为610，这使得再次按启动按钮I0.0时，T38不等于600的比较触点为闭合状态，M1能够正常启动。从图中可以看出，使用一些复杂指令，可以使程序变的简单。湖南水利水电职业技术学院

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HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower（a）梯形图（b）语句表图19-7三级皮带运输机梯形图及语句表2项目十九S7-200系列PLC的认识19.4.2抢答器程序设计实验19.4.2.1实训要求下面给出两个抢答器编程习题，要求自行编制程序并调试运行。（1）简单的抢答显示程序的调试参加智力竞赛的A、B、C三人的桌上各有一只抢答按钮，分别为SB1、SB2和SB3，用3盏指示灯HL1、HL2和HL3显示他们的抢答信号。当主持人接通抢答允许开关SW后抢答开始，最先按下按钮的抢答者对应