6PLC的分類、組成及工作原理,6.1PLC的分類,6.1.1按結構形式分類,1.整體式PLC（單元式/箱體式/一體式）,結構：將中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、外設I/O接口、電源等集中配置在一起，有的甚至全部安裝在一塊印刷電路板上，裝在一個箱體內，通常稱為主機（基本單元）。,CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM,優(yōu)缺點：結構緊湊，體積小，重量輕，價格低，安裝方便，易于與被控設備組合成一個整體；但其主機的輸入/輸出點數(shù)固定，因而使用不靈活。,Siemens：S7-200系列,輸出接口,擴展口,外設口,通信口,輸入接口,手持編程器,其他常見機型：OMRON：CPM1A、CPM2A、P型機等MITSUBISHI：FX系列（FX0S、FX1S、FX2N等）,2.模塊式PLC(機架式、積木式、組合式),結構：一般由框架（母板或底板）和模塊組成，即將分別制成的中央處理模塊(CPU)、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等插入機架內各對應插座上（母板）。,6.1.1按結構形式分類,S7-300模塊式PLC,2.模塊式PLC(機架式、積木式、組合式),S7-400模塊式PLC,2.模塊式PLC(機架式、積木式、組合式),優(yōu)缺點：配置靈活，裝配方便，便于擴展和維修；但結構較復雜，造價高，并且體積大，難于與小型設備連成一體。,其他常見機型：OMRON：C200H、CQM1H、CS1等MITSUBISHI：A系列、Q系列等,OMRON：CQM1H模塊式PLC,A-BSLC500模塊式PLC,三菱Q系列模塊式PLC,3.疊裝式PLC,結構：結合以上兩種結構的優(yōu)點。這種結構的CPU、電源、I/O等單元也是各自獨立的模塊，但它們相互的連接僅用電纜即可，并且各模塊可以疊裝在一起。,特點：靈活配置，體積小巧。,S7200系列CPU226：主機點數(shù)擴展單元點數(shù)248點。,CPU221:數(shù)字量10點,CPU222:40入/38出=78數(shù)字量模擬量8入或4出或8入/2出,CPU224:94入/74出=168數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出,CPU226(XM):128入/120出=248數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出,最大2個模塊,無擴展能力,其他常見機型：OMRON：CPM1A、CPM2A等MITSUBISHI：FX系列（FX0N、FX1N、FX2N等）,6.1.2按I/O點數(shù)分類,1.小型機（整體式或疊裝式）,功能：開關量控制為主，也可進行數(shù)據(jù)的運算和處理、通信聯(lián)網(wǎng)及模擬量控制。,輸入/輸出點數(shù)：10256點。,常見機型：OMRON：CPM1A（10100點）、CPM2A（10120點）等MITSUBISHI：FX0N（24128）、FX1N（14128點）、FX2N（10256點）等Siemens：S7200系列：CPU221（10點），CPU222（1478點），CPU226（40248點）松下：FP0（10128點）,2.中型機（模塊式）,功能：具有開關量、模擬量控制，數(shù)據(jù)的運算、處理和傳送及通信聯(lián)網(wǎng)的功能。模塊種類多，指令豐富，具有多路A/D、D/A轉換接口。,輸入/輸出點數(shù)：2000點以下。,常見機型：OMRON：C200H（1184點）、CQM1H（512點）MITSUBISHI：A系列（2084點）Siemens：S7-300系列松下：FP2（1600/2048點）,6.1.2按I/O點數(shù)分類,3.大型機（模塊式）,功能：計算、控制、調節(jié)、網(wǎng)絡結構及通信聯(lián)網(wǎng)等。,輸入/輸出點數(shù)：2000點以上。,6.1.2按I/O點數(shù)分類,常見機型：OMRON：CVM1、CS1等MITSUBISHI：Q系列Siemens：S7-400系列,6.1.3按功能分類,1.低檔（小型機）2.中檔（中型機）3.高檔（大型機）,6.2PLC的組成與各部分的作用,6.2.1PLC的組成,1.整體式PLC的組成,2.模塊式PLC的組成,3.疊裝式PLC的組成,主機,擴展單元,5.控制過程,輸入量（開關量或模擬量）,PLC（CPU執(zhí)行控制程序）,輸出量（控制外部設備）,中間變換器,6.2.1PLC的組成,4.PLC基本組成部分CPU、存儲器、I/O單元、電源單元、編程單元,6.2.2PLC各部分的作用,1.中央處理單元（CPU）,（PLC的核心，起總指揮的作用）基本組成部分,(1)控制從編程器或PLC編程軟件輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲；(2)診斷電源、PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤；(3)以掃描的方式接收輸入信號，并存入輸入狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)存儲器保存起來；(4)PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器中根據(jù)用戶程序存放的先后順序逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后執(zhí)行；(5)將用戶程序的執(zhí)行結果經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。,2.存儲器,1）常見存儲器,（1）RAM,讀寫存儲器（隨機存儲器）：可隨時由CPU對其進行讀出和寫入。（內容可隨時改變）,注：必須有電源供電，斷電內容丟失。,（2）ROM,只讀存儲器：內容不能修改，斷電內容保持不變。,（3）EPROM,可擦除只讀存儲器：修改困難，斷電內容保持不變。,（4）EEPROM,電可擦除只讀存儲器：修改容易，斷電內容保持不變。（閃存）,注：執(zhí)行讀/寫次數(shù)有限（1萬次左右）。,6.2.2PLC各部分的作用,基本組成部分,2）存儲器分配,（1）系統(tǒng)程序存儲器,選用ROM或EPROM，用戶只能訪問，不能更改。,（2）用戶程序存儲器,選用RAM、EPROM或EEPROM。,（3）工作數(shù)據(jù)存儲器,選用RAM。,注：輸入/輸出映像寄存器；元件映像寄存器；數(shù)據(jù)表,2.存儲器,6.2.2PLC各部分的作用,由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調用等部分,注意：PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲器而言的。,3.I/O單元（輸入/輸出單元）,輸入單元：接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，如控制按鈕、操作開關、行程開關、繼電器觸點及各類傳感器（如接近開關、光電管、光柵）等信號，并通過輸入接口電路的濾波、光電隔離和電平轉換等將這些信號轉換成CPU能夠接收和處理的數(shù)字信號。輸出單元：將CPU送出的弱電控制信號通過輸出接口電路的光電隔離和功率放大等轉換成現(xiàn)場需要的各種等級的電信號輸出，以驅動各種聲光裝置、繼電器、接觸器、電磁閥和電磁鐵等執(zhí)行元件。,6.2.2PLC各部分的作用,基本組成部分,輸入單元,工作原理：當輸入開關S閉合時，光電耦合器T導通，發(fā)光二極管LED發(fā)光，表示S處于接通狀態(tài)。這時A點為高電平，經(jīng)濾波器、輸入選擇器后，送到I/O總線，CPU訪問該路信號時，將該點對應的輸入映像寄存器狀態(tài)置“1”；當輸入開關S斷開時，LED熄滅，表示S處于斷開狀態(tài)。光電耦合器不導通，A點為低電平，該電平經(jīng)濾波電路、輸入選擇器后，送到I/O總線，CPU訪問該路信號時，將該點對應的輸入映像寄存器狀態(tài)置“0”；,注：輸入單元連接外部設備時需要電源。,工作原理：當對應于J的輸出映像寄存器的狀態(tài)為1時，輸出指示燈LED發(fā)光，J得電吸合，其常開觸點閉合，負載得電。反之，指示燈LED熄滅，J失電，其常開觸點斷開，負載失電。,輸出單元,繼電器輸出單元,注：輸出單元連接外部設備時需要電源。,晶體管輸出單元,雙向晶閘管輸出單元,繼電器輸出單元最常用。可用于交/直流兩種電源，但接通斷開頻率低，壽命有限，存在延時時間（10ms），造成輸出滯后輸入。晶體管輸出單元驅動直流負載。無觸點輸出，使用壽命長，可靠性高，響應速度快（0.2ms），抗過載能力差。雙向晶閘管輸出單元驅動交流負載,輸入/輸出單元的外部接線方式,匯點式,分組式,輸入/輸出單元的外部接線方式,分隔式,輸入/輸出單元的外部接線方式,輸入點：I0.0I0.7；I1.0I1.7；I2.0I2.7輸出點：Q0.0Q0.7；Q1.0Q1.7；Q2.0Q2.7,I/O繼電器區(qū)，是輸入輸出設備的映象區(qū)，直接反映外部設備的狀態(tài)。,例：電動機起動、停止控制,SB1：I0.0（起動）；SB2：I0.1（停止）；FR：I0.2（過載）KM：Q0.0；（運行）HL1：Q0.1（運行指示）；HL2：Q0.2（停止指示）；,QS,FR,FU,KM,M3,主電路,M3,M3,交流電源,直流輸入電源,繼電器輸出,按下SB1，I0.0置ON；Q0.0置ON，Q0.1置ON，Q0.2置OFF；,KM線圈通電，電動機運行；HL1亮，運行指示。,按下SB2（或熱過載），I0.1置ON（或I0.2置ON）；Q0.0、Q0.1置OFF，Q0.2置ON；,KM線圈斷電，電動機停止運行；HL2亮，停止指示。,4.I/O擴展口：PLC總線接口,主機,擴展單元,疊裝式,4.I/O擴展口,模塊式,5.智能單元智能單元本身是一個獨立的計算機系統(tǒng)，有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲器，以及與外界相連的接口。智能單元是PLC系統(tǒng)的一個模塊，和CPU單元通過系統(tǒng)總線相連接，進行數(shù)據(jù)交換，并在CPU單元的協(xié)調管理下獨立地進行工作，即智能單元的工作不參加循環(huán)掃描過程，而是按照它自己的規(guī)律參與系統(tǒng)工作，多數(shù)情況下的運算功能都由其本身的CPU完成的。目前已開發(fā)的常用的智能單元有：A/D單元、D/A單元、高速計數(shù)單元、脈沖輸出單元、位置控制單元、PID控制單元、溫度控制單元和各種通信單元等。,6.電源單元現(xiàn)代PLC一般配有開關式穩(wěn)壓電源，供內部電路使用。有的PLC還向外提供DC24V直流電源，給開關量輸入單元連接的現(xiàn)場無源開關使用，或給外部傳感器供電。,7.編程工具編程工具的主要作用是用來編輯程序、調試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行，還可以在線測試PLC的內部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進行人機對話。,基本組成部分,基本組成部分,（1）專用編程器（基本編程工具）,簡易編程器,圖形編程器,（2）計算機輔助編程西門子公司（SIEMENS）SIMATICSTEP7V5.3/；STEP7Micro/WINV4.0軟件；羅克韋爾公司（A-B）RSLogix5000EnteriseSeries軟件；三菱公司（MITSUBISHI）GXDeveloperV7Chinese軟件；OMRON公司CX-Programmer軟件；,8.其他外設（人機接口、打印機等）,7.編程工具,6.3PLC的編程語言,PLC是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，主要使用對象是廣大工程技術人員及操作維修人員。為了滿足他們的傳統(tǒng)習慣和掌握能力，通常PLC不采用微機的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程。,編程語言,梯形圖（LAD/LD）,指令表（STL/助記符）,順序功能圖（SFC/流程圖）,功能塊圖（FBD）,圖示型,文本型,高級語言Pascal，Basic，C語言等,6.3PLC的編程語言,6.3.1梯形圖,1.梯形圖常用的基本符號,（1）常開常閉觸點,（2）線圈,6.3.1梯形圖,1.梯形圖常用的基本符號,（3）指令,END,MOV,#XXX,D,源數(shù)據(jù),目標數(shù)據(jù)地址,6.3.1梯形圖,1.梯形圖常用的基本符號,例：,FR,FR,2.梯形圖的特點,（1）梯形圖中的繼電器不是物理繼電器(硬件繼電器)，每個繼電器實際上是映像寄存器中的一位，因此稱為“軟繼電器”。輸入接通時相應位的狀態(tài)為“l(fā)”時，表示該繼電器線圈通電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開；相應位的狀態(tài)為“0”時，表示該繼電器線圈失電，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合。梯形圖是由這些“軟繼電器”組成的控制線路，但它們并不是真正的物理連接，而是邏輯關系上的連接，稱為“軟接線”。,6.3.1梯形圖,（2）每個繼電器對應映像寄存器中的一位，其狀態(tài)可以反復讀取，因此可以認為繼電器有無限多個常開觸點和常閉觸點，在程序中可以被反復使用，沒有數(shù)量限制。,（3）假想電流(虛電流、概念電流、能流)。假想電流只能單方向流動：從左向右流動，層次改變只能先上后下。（4）輸入繼電器供PLC接收外部輸入信號，而不是由內部其它繼電器的觸點驅動，因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。（5）輸出繼電器供PLC作輸出控制用。梯形圖中可出現(xiàn)輸出繼電器的觸點和線圈。當梯形圖中輸出繼電器線圈滿足接通條件時，就表示在對應的輸出點有輸出信號。,2.梯形圖的特點,6.3.1梯形圖,（6）當PLC處于運行狀態(tài)時，PLC就開始按照梯形圖符號排列的先后順序(從上到下、從左到右)逐一處理，也就是說，PLC對梯形圖是按掃描方式順序執(zhí)行程序。（7）梯形圖的邏輯解算。,2.梯形圖的特點,6.3.1梯形圖,6.3.2指令表,PLC的指令表(語句表、指令程序、助記符語言)是由若干條PLC指令組成的程序。PLC的指令類似于計算機匯編語言的形式，它是用指令的助記符來編程的。,1.LD/LDN,3.O/ON,4.OUT,2.A/AN,例：,LDI0.0,OQ0.0,ANI0.1,ANI0.2,=Q0.0,LDQ0.0,END,=Q0.1,LDNQ0.0,=Q0.2,6.3.3順序功能圖,6.3.4功能塊圖,6.3.5結構文本（高級語言）,6.4PLC的工作原理,6.4.1PLC的等效電路,當按下S2時，K1、KT的線圈同時通電，M1開始運轉，指示燈H1“亮”；KT線圈通電后開始延時，10s后，KT的常開延時觸點閉合，K2線圈通電，M2開始運轉，指示燈H2“亮”。當按下S1時，K1、KT線圈同時斷電，K2線圈也斷電，M1、M2隨之停轉，指示燈H1、H2“熄滅”。,1.PLC控制系統(tǒng)的外部接線（以S7-200CPU224PLC為例）,2.PLC控制系統(tǒng)的等效電路,（1）輸入部分：接收操作指令(由斷路器、起動按鈕、停止按鈕、試燈按鈕等提供)，或接收被控對象的各種狀態(tài)信息(由行程開關、接近開關、光電開關等提供)。PLC的每一個輸入點對應一個內部輸入繼電器，當輸入點與輸入公共端（1M/2M）接通時，輸入繼電器線圈通電，它的常開觸點閉合、常閉觸點斷開；當輸入點與輸入輸入公共端（1M/2M）斷開時，輸入繼電器線圈斷電，它的常開觸點斷開、常閉觸點接通。,（2）控制部分：這部分是用戶編制的控制程序，通常用梯形圖的形式表示。用戶控制程序放在PLC的用戶程序存儲器中。系統(tǒng)運行時，PLC依次讀取用戶程序存儲器中的程序語句，對它們的內容進行解釋并加以執(zhí)行，有需要輸出的結果則送到PLC的輸出端子，以控制外部負載的工作。,（3）輸出部分：根據(jù)程序執(zhí)行的結果直接驅動負載。PLC的每一個輸出點對應一個內部輸出繼電器，每個輸出繼電器僅有一個“硬觸點”與輸出點相對應。當程序執(zhí)行的結果使輸出繼電器線圈通電時，對應的硬輸出觸點閉合，控制外部負載的動作。,按下SB1，I0.0置ON；Q0.0置ON，KM線圈通電。,SB1,KM,3.PLC的控制過程,程序修改,輸入部分,控制部分,輸出部分,程序修改,6.4.2PLC的工作原理,1.循環(huán)掃描CPU連續(xù)執(zhí)行操作系統(tǒng)、用戶程序的循環(huán)序列稱之為掃描。,掃描周期：PLC在運行狀態(tài)下，執(zhí)行一次上圖所示的全部操作所需時間。,注：PLC可以被認為是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設備，不論用戶程序是否在運行，它依然一直在周而復始地循環(huán)掃描，只不過在PLC停止狀態(tài)下除去了輸出處理、輸入處理、執(zhí)行用戶程序幾部分內容。,（1）執(zhí)行CPU操作系統(tǒng)（CPU自診斷測試）為了保證系統(tǒng)可靠工作，PLC內部設置了系統(tǒng)監(jiān)視定時器WDT，WDT的時間設定值一般為掃描周期的23倍，通常為100200ms。,（2）處理通信請求,（3）寫輸出（輸出刷新階段或輸出更新階段）,注：在輸出處理階段完成后，輸出鎖存器的狀態(tài)不變，即使輸出映像寄存器的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸出鎖存器的狀態(tài)也不會隨之而變。輸出映像寄存器變化了的狀態(tài)只有等到下一個掃描周期的輸出處理階段到來時才能通過CPU送入輸出鎖存器中，這種輸出工作方式稱為集中輸出工作方式。,6.4.2PLC的工作原理,1.循環(huán)掃描,（4）讀輸入（輸入采樣階段、輸入刷新階段或輸入更新階段）,注：在輸入處理階段完成后，輸入映像寄存器與外界隔離，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變。輸入信號變化了的狀態(tài)只有等到下一個掃描周期的輸入處理階段到來時才能通過CPU送入輸入映像寄存器中，這種輸入工作方式稱為集中輸入工作方式。,6.4.2PLC的工作原理,1.循環(huán)掃描,（5）程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，CPU按程序的先左后右，先上后下的順序對每條指令進行解釋、執(zhí)行，CPU從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器和元件映像寄存器中將有關編程元件的“0”/“1”(“ON”/“OFF”)狀態(tài)讀出來，并根據(jù)用戶程序給出的邏輯關系進行相應的邏輯運算，運算的結果再寫入到對應的輸出映像寄存器和元件映像寄存器中。因此，各編程元件的映像寄存器(輸入映像寄存器除外)的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。,6.4.2PLC的工作原理,1.循環(huán)掃描,輸入處理,程序執(zhí)行,輸出處理,輸入處理,集中輸入,程序執(zhí)行,輸出處理,集中輸出,例：,控制要求：按下SB1，HL1、HL2亮；按下SB2，HL2亮。,控制要求：按下SB1，HL1、HL2亮；按下SB2，HL2亮。,按下SB1，HL1亮、HL2滅；,按下SB1，HL1、HL2亮；,能否實現(xiàn)？集中輸出,注：PLC的循環(huán)掃描工作方式也為PLC提供了一條死循環(huán)自診斷功能。PLC內部設置了一個監(jiān)視定時器WDT，其定時時間可由用戶設置，應大于用戶程序的掃描周期，PLC在每個掃描周期的內部處理階段將監(jiān)視定時器復位。正常情況下，監(jiān)視定時器不會動作，如果由于CPU內部故障使程序執(zhí)行進入死循環(huán)，那么，掃描周期將超過監(jiān)視定時器的定時時間，這時，監(jiān)視定時器動作，運行停止，以警示用戶。,6.4.2PLC的工作原理,1.循環(huán)掃描,2.掃描循環(huán)時間(掃描周期),6.4.2PLC的工作原理,2.掃描循環(huán)時間,3.循環(huán)監(jiān)視時間PLC可以修改缺省的最大循環(huán)監(jiān)視時間（監(jiān)控定時器WDT的設定值）。如果這個時間超出，系統(tǒng)出現(xiàn)故障，CPU轉為STOP模式。,4.最小循環(huán)時間使用SIMATICSTEP7，可以為S7-400和S7-300CPU318設置最小循環(huán)時間，在以下情況下這個功能是有用的：（1）當主程序執(zhí)行的起動時間必須一致時，保證每個掃描周期時間相同。（2）如果循環(huán)時間太短，過程映象的刷新沒有必要過于調整。,6.4.2PLC的工作原理,6.4.3PLC的響應時間,1.PLC和繼電接觸控制系統(tǒng)工作方式的比較（1）繼電接觸控制系統(tǒng)：并行工作，存在觸點的競爭和時序的失配問題。（2）PLC：串行工作（循環(huán)掃描的工作方式），避免觸點的競爭和時序的失配問題。,2.循環(huán)掃描工作方式產(chǎn)生的問題導致了輸出對輸入時間上的滯后，掃描循環(huán)時間越長，滯后越嚴重,3.I/O響應時間輸出滯后于輸入的時間稱為響應時間（輸入/輸出響應時間、輸入/輸出滯后時間）。響應時間是指PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻到它所控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔。,存在觸點競爭,不存在觸點競爭,一個周期內的狀態(tài)是不會互相影響的,（1）輸入接口電路的RC濾波時間,（2）輸出接口電路的滯后時間,（3）PLC的掃描工作方式,（4）用戶程序的設計,3.I/O響應時間,t1：輸入延時；t2：輸出延時；,I/O響應時間,掃描周期,6.4.3PLC的響應時間,3.I/O響應時間,t1：輸入延時；t2：輸出延時；,I/O響應時間,最大I/O響應時間輸入ON延時兩個掃描循環(huán)（周期）輸出ON延時最小I/O響應時間輸入ON延時一個掃描循環(huán)（周期）輸出ON延時,注：PLC掃描周期和I/O響應時間是隨機量。,6.4.3PLC的響應時間,4.如何提高I/O響應速度（1）選用掃描速度快的PLC（2）在硬件方面，可選用快速響應模塊、高速計數(shù)模塊等；在軟件方面，改變I/O刷新方式、運用中斷處理、調整輸入濾波器的時間常數(shù)等（3）在實際工程項目設計研究過程（或課題）中，應盡可能選用輸入/輸出延遲短的I/O模塊、輸入延遲時間較短的各類開關或傳感器。,6.4.3PLC的響應時間,6.4.4PLC的計數(shù)頻率,PLC的計數(shù)方式：普通計數(shù)；高速計數(shù),計數(shù)脈沖時間大于PLC掃描周期時間可以用內部計數(shù)器，小于必須用高速計數(shù)器,6.5SIMATICS7-200系列PLC概述,6.5.1S7-200系列PLC的特點,1.體積小,2.外型先進美觀,CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM,3.選擇范圍廣,6.5.1S7-200系列PLC的特點,模塊種類多：基本單元（CPU）；數(shù)字量、模擬量輸入/輸出擴展單元或模塊；通信模塊等S7-200PLC配置有24VDC傳感器電源、電流限定1.5A（峰值）可供外部電源或接近開關、光電開關等傳感器電源。S7-200PLC的輸出方式：繼電器輸出（24VDC/250VAC，最大2A/點）；晶體管輸出（24VDC最大0.75A/點）,4.系統(tǒng)配置靈活,5.功能強，使用方便,注：S7-200PLC在基本單元、擴展單元、擴展模塊和功能模塊采用插入式的接線端子排，更換方便快捷。為保持內存不丟失，有存儲卡和后備電池選項。,6.5.1S7-200系列PLC的特點,24VDC傳感器電源,6.5.2S7-200系列PLC的系統(tǒng)配置,1.型號,S7-公司名稱代號：SIEMENS。產(chǎn)品序列號PLC分類：200（整體式）；小型機300（模塊組合式滑軌安裝）中型機400（模塊組合式基板安裝）大型機,2.系統(tǒng)配置,1）CPU221（10點）,CPU221:數(shù)字量10點,無擴展能力,（1）本機I/O：6點輸入/4點輸出；I/O地址：I0.0I0.5；Q0.0Q0.3；,2.系統(tǒng)配置,1）CPU221（10點）,2.系統(tǒng)配置,1）CPU221（10點）,（1）本機I/O：6點輸入/4點輸出；I/O地址：I0.0I0.5；Q0.0Q0.3；,（2）存儲容量：程序存儲器4096B，用戶數(shù)據(jù)存儲器2048B（6KB）,2.系統(tǒng)配置,1）CPU221（10點）,（3）擴展I/O：無,（4）通信：一個RS-485通信接口,（5）附加功能：內置4個高速計數(shù)器（30kHz），2個高速脈沖輸出（20kHz）,2）CPU222（14點）,（1）本機I/O：8點輸入/6點輸出；I/O地址：I0.0I0.7；Q0.0Q0.5。,（3）擴展I/O：可接兩個擴展，可擴展至78點數(shù)字量I/O或10路模擬量I/O。,（2）存儲容量：程序存儲器4096B，用戶數(shù)據(jù)存儲器2048B（6KB）,2.系統(tǒng)配置,CPU222:40入/38出=78數(shù)字量模擬量8入或4出或8入/2出,CPU2228入/6出,EM22316入/16出,EM22316入/16出,CPU2228入/6出,2.系統(tǒng)配置,CPU2228入/6出,EM22316入/16出,EM22316入/16出,2）CPU222（14點）,I/O地址分配：CPU222：I0.0I0.7；Q0.0Q0.5EM223：I1.0I1.7，I2.0I2.7，I3.0I3.7，I4.0I4.7；Q1.0Q1.7，Q2.0Q2.7，Q3.0Q3.7，Q4.0Q4.7,注：擴展模塊數(shù)量的約束條件：基本單元能帶擴展模塊的數(shù)量；基本單元所提供的總線電流的容量。CPU222可提供DC5V總線電流340mA，EM223消耗DC5V總線電流150/160mA。,2.系統(tǒng)配置,CPU2228入/6出,EM22316入/16出,EM22316入/16出,2）CPU222（14點）,（4）通信：一個RS-485通信接口,（5）附加功能：內置4個高速計數(shù)器（30kHz），2個高速脈沖輸出（20kHz）,3）CPU224（24點）,（2）存儲容量：程序存儲器8192B，用戶數(shù)據(jù)存儲器8192B（16KB）,（1）本機I/O：14點輸入/10點輸出；I/O地址：I0.0I0.7，I1.0I1.5；Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1,（3）擴展I/O：可接7個擴展，可擴展至168點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O,2.系統(tǒng)配置,CPU224:94入/74出=168數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出,CPU22414入/10出,CPU22414入/10出,EM22316入/16出,EM22316入/16出,EM22316入/16出,EM22316入/16出,EM2218入,EM2218入,3）CPU224（24點）,I/O地址分配：CPU224：I0.0I0.7,I1.0I1.5；Q0.0Q0.7，Q1.0，Q1.1EM223：I2.0I2.7，I3.0I3.7，I4.0I4.7，I5.0I5.7，I6.0I6.7，I7.0I7.7，I8.0I8.7，I9.0I9.7；Q2.0Q2.7，Q3.0Q3.7，Q4.0Q4.7，Q5.0Q5.7，Q6.0Q6.7，Q7.0Q7.7，Q8.0Q8.7，Q9.0Q9.7EM221：I10.0I10.7，I11.0I11.7,3）CPU224（24點）,（4）通信：一個RS-485通信接口,（5）附加功能：內置6個高速計數(shù)器（30kHz），2個高速脈沖輸出（20kHz）,4）CPU224XP（24點）,（1）存儲容量：程序存儲器12288B，用戶數(shù)據(jù)存儲器10240B,（2）本機I/O：14點輸入/10點輸出；I/O地址：I0.0I0.7，I1.0I1.5；Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1,（3）擴展I/O：可接7個擴展，可擴展至168點數(shù)字量I/O或38路模擬量I/O。,（4）通信：2個RS-485通信接口,（5）附加功能：內置6個高速計數(shù)器（100kHz），2個高速脈沖輸出（100kHz）。,（22KB）,5）CPU226（40點）,（1）存儲容量：程序存儲器16384B，用戶數(shù)據(jù)存儲器10240B（26KB）,（2）本機I/O：24點輸入/16點輸出；I/O地址：I0.0I0.7，I1.0I1.7，I2.0I2.7Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.7,（3）擴展I/O：可接7個擴展，可擴展至248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O,（4）通信：2個RS-485通信接口,（5）附加功能：內置6個高速計數(shù)器（30kHz），2個高速脈沖輸出（20kHz）,6）其它模塊,（1）EM221數(shù)字量擴展輸入模塊：8點輸入（DC/AC）；16點輸入（DC）（2）EM222數(shù)字量擴展輸出模塊：8點輸出（DC/繼電器/AC）；4點輸出（DC/繼電器）（3）EM223數(shù)字量擴展混合模塊：4/8/16點輸入/輸出（DC/繼電器或DC/DC）（4）EM231模擬量輸入模塊：4路模擬量輸入（電壓或電流）（5）EM232模擬量輸出模塊：2路模擬量輸入（電壓或電流）（6）EM235模擬量混合模塊：4路模擬量輸入/1路模擬量輸出（電壓或電流）,EM231模擬量輸入點數(shù)4個，輸入電壓范圍（單極性）010V，05V；輸入電壓范圍（雙極性）5V，2.5V；輸入電流020mA；輸入分辨率：輸入電壓（單極性）2.5mV（010V時）、1.25mV（05V時）；輸入電壓（雙極性）2.5mV（5V時）、1.25mV（2.5V時），輸入電流5A（020mA時）。,EM232模擬量輸出點數(shù)2個，電壓輸出10V，電流輸出020mA；數(shù)據(jù)字格式，電壓-32000+32000、電流0+32000；穩(wěn)定時間，電壓輸出100s、電流輸出2ms。S7-200PLC還有EM231熱電阻、熱電偶擴展模塊、EM277PROFIBUS-DP擴展模塊、CP243-1通訊處理器等。,6.6SIMATICS7-200系列PLC的技術規(guī)范,圖6-23CPU224XPDC/DC/DC端子接線圖,6.6SIMATICS7-200系列PLC的技術規(guī)范,圖6-24CPU224XPAC/DC/繼電器端子接線圖,6.7SIMATICS7-200CPU內部資源分配,6.7.1S7-200系列CPU存儲器的劃分,1.存儲器的劃分,從作用上劃分,從性質上劃分,系統(tǒng)程序存儲器,用戶程序存儲器,ROM,RAM,2.數(shù)據(jù)區(qū)域的理解,（1）存儲器單位（2）輸入/輸出映像區(qū)（3）內部繼電器區(qū)（4）標志位（5）變量數(shù)據(jù)區(qū),6.7.1S7-200系列CPU存儲器的劃分,6.7.2S7-200系列CPU存儲器的劃分與訪問,1.簡述,PLC運行時需處理各種不同的數(shù)據(jù)，一般都根據(jù)數(shù)據(jù)的類型不同、數(shù)據(jù)的功能不同把數(shù)據(jù)分成幾類。這些不同的數(shù)據(jù)被存放在不同的存儲空間，形成不同的數(shù)據(jù)區(qū)。,S7-200PLC數(shù)據(jù)區(qū)類別數(shù)字量輸入/輸出映像區(qū)（I/Q）模擬量輸入/輸出映像區(qū)（AIW/AQW）變量存儲器區(qū)（V）內部位存儲器區(qū)（M）,S7-200PLC數(shù)據(jù)區(qū)類別特殊存儲器區(qū)（SM）定時器/計數(shù)器存儲器區(qū)（T/C）順序控制繼電器區(qū)（S）局部存儲器區(qū)（L）高速計數(shù)器區(qū)（HC）累加器區(qū)（AC）,2.分類,用戶程序區(qū)用戶數(shù)據(jù)區(qū),6.8SIMATICS7-200CPU各功能區(qū)域（內部數(shù)據(jù)區(qū)分配）,6.8.1輸出過程映象表,1.Q區(qū)S7200CPU為輸出端信號狀態(tài)開辟的一個存儲區(qū)。,2.表示方法,（1）用位表示Q0.0Q0.7；Q1.0Q1.7；Q2.0Q2.7Q15.0Q15.7；（128點）,（2）用字節(jié)表示QB0，QB1，QB15（16字節(jié)）,（3）用字表示QW0，QW2，QW14（8個字）,6.8.1輸出過程映象表,2.表示方法,注：1個字中的2個字節(jié)必須連續(xù)，低位字節(jié)為高8位，高位字節(jié)為低8位。,QW0,QB0（高8位）,QB1（低8位）,Q0.0Q0.7,Q1.0Q1.7,（4）用雙字表示QD0，QD4，QD12（4個雙字）,6.8.2輸入過程映象表,1.I區(qū)S7-200CPU為輸入端信號狀態(tài)開辟的一個存儲區(qū)。,2.表示方法,（1）用位表示I0.0I0.7；I1.0I1.7；I2.0I2.7I15.0I15.7；（128點）,（2）用字節(jié)表示IB0，IB1，IB15（16字節(jié)）,（3）用字表示IW0，IW2，IW14（8個字）,（4）用雙字表示ID0，ID4，ID12（4個雙字）,注：沒有使用的I區(qū)或Q區(qū)中的存儲單元可用作內部輔助繼電器使用。,2.表示方法,6.8.2輸入過程映象表,1.AI區(qū)S7-200CPU為模擬量輸入端信號狀態(tài)開辟的一個存儲區(qū)。每一個模擬量輸入端子都唯一對應著模擬量輸入?yún)^(qū)域中的一個字單元，字單元中的值代表模擬量的大小。,2.表示方法AIW0、AIW2、AIW4（字）,CPU221、CPU222：AIW0AIW30（16路）CPU224、CPU224XP、CPU226：AIW0AIW62（32路）,6.8.3模擬量輸入,6.8.4模擬量輸出,1.AQ區(qū)S7200CPU為模擬量輸出端信號狀態(tài)開辟的一個存儲區(qū)。每一個模擬量輸出端子都唯一對應著模擬量輸出區(qū)域中的一個字單元，字單元中的值代表模擬量輸出端子的電壓或電流的大小。,2.表示方法AQW0、AQW2、AQW4（字）,CPU221、CPU222：AQW0AQW30（16路）CPU224、CPU224XP、CPU226：AQW0AQW62（32路）,6.8.5變量存儲區(qū),區(qū)域標識符為V存儲程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結果。2.訪問標識（位、字節(jié)、字或雙字）,CPU221、CPU222：V0.0V2047.7CPU224、CPU224XP、CPU226：V0.0V5119.7（40969點）,VB0：包含V0.0V0.7八位,VW0：包含VB0VB1兩個字節(jié)。,VD0：包含VW0VW1兩個字。,6.8.6局部存儲區(qū)（L0.0L59.7）,區(qū)域標識符為L變量存儲器全局有效，局部存儲器只在局部有效2.訪問標識（位、字節(jié)、字或雙字）,LB0：包含L0.0L0.7八位,LW0：包含LB0LB1兩個字節(jié)。,LD0：包含LW0LW1兩個字。,6.8.7內部位存儲器區(qū)（M0.0-M31.7）256點,1.區(qū)域標識符為M（M0.0-M31.7）256點作為控制繼電器來存儲中間操作狀態(tài)和控制信息。（可根據(jù)需要設為斷電保護型）2.訪問標識（位、字節(jié)、字或雙字）,MB0：包含M0.0M0.7八位,MW0：包含MB0MB1兩個字節(jié)。,MD0：包含MW0MW1兩個字。,6.8.7內部位存儲器區(qū)（M0.0-M31.7）256點,ON,ON,ON,ON,ON,斷電,OFF,OFF,OFF,ON,ON,ON,ON,OFF,OFF,注：MB0MB14系統(tǒng)默認為非斷電保護區(qū)，可設置為斷電保護區(qū)。,6.8.8特殊存儲器區(qū),1.區(qū)域標識符為SMSM為CPU與用戶程序之間傳遞信息提供了一種手段?？梢杂眠@些位選擇和控制S7-200CPU的一些特殊功能。2.訪問標識（位、字節(jié)、字或雙字）,SM0.0、SMB0、SMW0、SMD0,3.區(qū)域范圍CPU221：SMB0SMB179；CPU222：SMB0SMB299；CPU224、CPU224XP、CPU226：SMB0SMB549,SM0.0始終打開SM1.0操作結果=0SM0.1首次掃描SM1.1溢出或非法數(shù)值SM0.2保留性數(shù)據(jù)丟失SM1.2負數(shù)結果SM0.3電源開啟SM1.3除以0SM0.430秒關閉30秒打開SM1.4表格已滿SM0.50.5秒關閉0.5秒打開SM1.5表格空置SM0.6掃描時鐘，本次掃描時置1SM1.6BCD至二進制轉換錯誤下次掃描時置0SM0.7指示CPU工作方式SM1.7ASCII至十六進制轉換錯誤,例：,0.5s,ON,OFF,一個掃描周期,6.8.9定