中國石油大學(xué)機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制 (8)

1、第八章機(jī)械系統(tǒng)中的第八章機(jī)械系統(tǒng)中的PLCPLC控制控制 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1 1、PLCPLC的基本組成、主要功能、性的基本組成、主要功能、性 能特點(diǎn)及分類能特點(diǎn)及分類 2 2、PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 3 3、編程語言、編程語言 4 4、西門子、西門子 S7-200 PLC S7-200 PLC 5 5、PLC PLC 應(yīng)用控制實(shí)例應(yīng)用控制實(shí)例 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控 制器制器( (Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller) )， 簡稱簡

2、稱PLCPLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控 制。制。 可編程序控制器可編程序控制器: : （Programmable ControllerProgrammable Controller）是以微處理器）是以微處理器 為核心的為核心的數(shù)字式數(shù)字式電子電氣電子電氣自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置，是，是 計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而 設(shè)計(jì)制造的一種工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)制造的一種工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。 這種新型的工業(yè)控制裝置以其這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂簡單易懂、 操作方便操作方便、可靠性高可靠性高、體積小體積小、壽

3、命長壽命長等一系等一系 列優(yōu)點(diǎn)迅速的在各工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用。列優(yōu)點(diǎn)迅速的在各工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用。 目前，世界上較著名的目前，世界上較著名的PLCPLC生產(chǎn)廠家有：生產(chǎn)廠家有： 美國美國AB,AB,通用電氣通用電氣；日本：三菱電機(jī)、松下、日本：三菱電機(jī)、松下、 OMRONOMRON；德國：西門子公司德國：西門子公司等。等。 PLC PLC的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但其體系的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但其體系 結(jié)構(gòu)基本相同，即均以結(jié)構(gòu)基本相同，即均以微處理器為核心微處理器為核心，并，并 輔以輔以外圍電路和外圍電路和I/OI/O單元單元等硬件所組成。等硬件所組成。 中國：仿制或進(jìn)口生產(chǎn)線，上海、南京等。中國：

4、仿制或進(jìn)口生產(chǎn)線，上海、南京等。 8.1 8.1 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) PLC PLC最初應(yīng)用于最初應(yīng)用于繼電器控制繼電器控制、邏輯控制邏輯控制， 隨著科技的發(fā)展，特別是需求的變化，目前隨著科技的發(fā)展，特別是需求的變化，目前 PLCPLC已經(jīng)具有了大型控制系統(tǒng)的全部功能，包已經(jīng)具有了大型控制系統(tǒng)的全部功能，包 括括AIAI、AOAO、DIDI、DODO、定時(shí)計(jì)數(shù)定時(shí)計(jì)數(shù)、遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信等等 功能。功能。 一、一、PLCPLC的基本組成的基本組成： CPUCPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/OI/O接口、輔助模塊組成。接口、輔助模塊組成。 可編程序控制器基本結(jié)構(gòu)可編程序控制

5、器基本結(jié)構(gòu) 對(duì)于對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)PLCPLC，所有部件都封裝，所有部件都封裝 在同一機(jī)箱內(nèi)；對(duì)于在同一機(jī)箱內(nèi)；對(duì)于組合式結(jié)構(gòu)組合式結(jié)構(gòu)PLCPLC，各功，各功 能部件獨(dú)立封裝，通過主線相互連接，安能部件獨(dú)立封裝，通過主線相互連接，安 裝在機(jī)架的卡槽內(nèi)。裝在機(jī)架的卡槽內(nèi)。 1 1、CPUCPU： 中央處理單元中央處理單元(CPU)(CPU)是是PLCPLC的控制核心。的控制核心。 接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)； a.a.檢查電源、存儲(chǔ)器、檢查電源、存儲(chǔ)器、I/OI/O以及警戒定時(shí)器以及警戒定時(shí)器 的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤語法錯(cuò)誤

6、。 用于按預(yù)先編制的用于按預(yù)先編制的程序程序執(zhí)行相應(yīng)指令，執(zhí)行相應(yīng)指令，監(jiān)監(jiān) 控控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 為了進(jìn)一步提高為了進(jìn)一步提高PLCPLC的可靠性，近年來的可靠性，近年來 對(duì)大型對(duì)大型PLCPLC還采用還采用雙雙CPUCPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采 用三用三CPUCPU的表決式系統(tǒng)的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)。這樣，即使某個(gè)CPUCPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 2 2、存儲(chǔ)器：、存儲(chǔ)器： 可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器和和用戶存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器。 存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模

7、塊化存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化 應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷 程序及其各種管理程序）的存儲(chǔ)器稱為程序及其各種管理程序）的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)系統(tǒng) 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器； 存放用戶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為存放用戶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為用戶用戶 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器，所以又分為，所以又分為用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器兩部分。兩部分。 PLCPLC常用的存儲(chǔ)器類型常用的存儲(chǔ)器類型 1 1）RAM RAM （Random Assess MemoryRandom Assess Memory） 這是這是 一種讀一種讀/ /寫存儲(chǔ)器寫存儲(chǔ)器(

8、 (隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器) )，其存取，其存取速速 度最快度最快，由鋰電池支持。，由鋰電池支持。 2 2）EPROMEPROM（Erasable Programmable Read Erasable Programmable Read Only MemoryOnly Memory）這是一種）這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)可擦除的只讀存儲(chǔ) 器器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容 保持保持不變不變 ( (在在紫外線紫外線連續(xù)照射下可擦除存連續(xù)照射下可擦除存 儲(chǔ)器內(nèi)容儲(chǔ)器內(nèi)容) )。 3 3）EEPROMEEPROM (Electrical Erasable (Elect

9、rical Erasable Programmable Read Only Memory)Programmable Read Only Memory)這是一這是一 種種電可擦除電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就 能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。 不同型號(hào)的不同型號(hào)的PLCPLC配的存儲(chǔ)器的類型有配的存儲(chǔ)器的類型有 所不同。所不同。 PLCPLC存儲(chǔ)空間的分配存儲(chǔ)空間的分配 存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域： 1 1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著

10、相當(dāng)于計(jì) 算機(jī)操作系統(tǒng)的算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序，包括，包括監(jiān)控程序、監(jiān)控程序、 管理程序、命令解釋程序、功能子程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、 系統(tǒng)診斷子程序系統(tǒng)診斷子程序等，由等，由制造廠商制造廠商將其將其固化固化 在在EPROMEPROM中，用戶不能直接存取，它和硬件中，用戶不能直接存取，它和硬件 一起決定了該一起決定了該P(yáng)LCPLC的性能。的性能。 2 2）系統(tǒng)）系統(tǒng)RAMRAM存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)區(qū) 系統(tǒng)系統(tǒng)RAMRAM存儲(chǔ)區(qū)包括存儲(chǔ)區(qū)包括I/OI/O映象寄存區(qū)映象寄存區(qū)以以 及各類及各類軟元件軟元件，如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存 器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器

11、、累加器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加 器等存儲(chǔ)器。器等存儲(chǔ)器。 I/OI/O映象寄存區(qū)映象寄存區(qū) 由于由于PLCPLC投入運(yùn)行后，只是在投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階輸入采樣階 段段才依次讀入各才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在，在輸出刷輸出刷 新階段新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外 設(shè)。設(shè)。 PLC PLC需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)(RAM)以以 存放存放I/OI/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/OI/O 映象寄存區(qū)。映象寄存區(qū)。 整個(gè)整個(gè)I/OI/O映象寄存區(qū)可看作兩個(gè)部分組映象寄存區(qū)

12、可看作兩個(gè)部分組 成：成：開關(guān)量開關(guān)量I/OI/O映象寄存區(qū)；模擬量映象寄存區(qū)；模擬量I/OI/O映映 象寄存區(qū)象寄存區(qū)。 系統(tǒng)軟元件存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)軟元件存儲(chǔ)區(qū) 除了除了I/OI/O映象寄存區(qū)以外，系統(tǒng)映象寄存區(qū)以外，系統(tǒng)RAMRAM存存 儲(chǔ)區(qū)還包括儲(chǔ)區(qū)還包括PLCPLC內(nèi)部各類內(nèi)部各類軟元件軟元件（邏輯線圈、（邏輯線圈、 計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等） 的存儲(chǔ)區(qū)。的存儲(chǔ)區(qū)。 該該存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)區(qū)又分為具有又分為具有失電保持失電保持的存儲(chǔ)的存儲(chǔ) 區(qū)域和區(qū)域和失電不保持失電不保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLCPLC 斷電時(shí)，由內(nèi)部的斷電時(shí)，由內(nèi)部

13、的鋰電池鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)供電，數(shù)據(jù)不會(huì) 丟失；后者當(dāng)丟失；后者當(dāng)PLCPLC斷電時(shí)，斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零數(shù)據(jù)被清零。 3 3）用戶存儲(chǔ)區(qū)）用戶存儲(chǔ)區(qū) 用戶存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序用戶程序 和用戶數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，不同類型的，不同類型的 PLCPLC，其存儲(chǔ)容，其存儲(chǔ)容 量各不相同。量各不相同。 3 3、I/OI/O接口：接口： 與與外部交換信息，進(jìn)行相應(yīng)的控制外部交換信息，進(jìn)行相應(yīng)的控制。其。其 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)( (電壓、電流電壓、電流) )、形式多樣形式多樣( (觸點(diǎn)、觸點(diǎn)、 可控硅、晶體管可控硅、晶體管) )、抗干擾功能強(qiáng)大。、抗干擾功能強(qiáng)大。 1)1)、

14、輸入接口電路、輸入接口電路 輸輸入信號(hào)有入信號(hào)有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三三 種，相應(yīng)接口電路包括種，相應(yīng)接口電路包括開關(guān)量接口電路、模開關(guān)量接口電路、模 擬量模擬量和數(shù)字量擬量模擬量和數(shù)字量。 可編程序控制器優(yōu)點(diǎn)之一是可編程序控制器優(yōu)點(diǎn)之一是抗干擾能抗干擾能 力強(qiáng)力強(qiáng)，這也是其，這也是其I/OI/O設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之處，經(jīng)的優(yōu)點(diǎn)之處，經(jīng) 過過電氣隔離電氣隔離后，信號(hào)才送入后，信號(hào)才送入CPUCPU執(zhí)行的執(zhí)行的, ,防防 止現(xiàn)場的強(qiáng)電干擾進(jìn)入。止現(xiàn)場的強(qiáng)電干擾進(jìn)入。 2 2輸出接口電路輸出接口電路 可編程序控制器的輸出包括可編程序控制器的輸出包括繼電器輸出繼電器輸出 (M)(

15、M)、晶體管輸出、晶體管輸出(T)(T)、晶閘管輸出、晶閘管輸出(SSR)(SSR)三種三種 輸出形式。輸出形式。 輸出接口電路的主要技術(shù)參數(shù)輸出接口電路的主要技術(shù)參數(shù) 1 1）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間是指響應(yīng)時(shí)間是指PLCPLC從從ONON狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成OFFOFF狀狀 態(tài)態(tài)或從或從OFFOFF狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成ONON狀態(tài)狀態(tài)所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。 2 2）輸出電流輸出電流 繼電器輸出型具有較大的繼電器輸出型具有較大的輸出電流輸出電流，晶，晶 體管和晶閘管輸出體管和晶閘管輸出電流比較小電流比較小。 3 3）開路漏電流）開路漏電流 開路漏電流開路漏電流是指輸出處于是指輸出處于

16、OFFOFF狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)時(shí)， 輸出回路中的電流。輸出回路中的電流。繼電器輸出繼電器輸出型輸出接型輸出接 點(diǎn)點(diǎn)OFFOFF是是無漏電流無漏電流；晶體管輸出晶體管輸出型漏電流在型漏電流在 0.1mA0.1mA以下；以下；晶閘管有較大漏電流晶閘管有較大漏電流，主要由，主要由 內(nèi)部內(nèi)部RCRC電路引起，需在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)注意。電路引起，需在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)注意。 4 4）輸出公共端（）輸出公共端（COMCOM） 公共端與輸出各組之間形成回路，從公共端與輸出各組之間形成回路，從 而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 四、電源四、電源 PLC PLC的電源包括的電源包括系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源和和后備電池后備電池。 PLCPLC一般使

17、用一般使用220V220V交流電源交流電源，電源模塊的作用，電源模塊的作用 就是將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、就是將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、 穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成PLCPLC的的CPUCPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/OI/O接口接口 等內(nèi)部電路所需要的等內(nèi)部電路所需要的直流電源直流電源。PLCPLC大多使用大多使用 開關(guān)型穩(wěn)壓電源開關(guān)型穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，抗干擾能，其穩(wěn)壓性能好，抗干擾能 力強(qiáng)，并可為用戶提供力強(qiáng)，并可為用戶提供24V24V電源電源，作為輸入傳，作為輸入傳 感器或輸出負(fù)載的感器或輸出負(fù)載的電源電源。 一般小型一般小型PLCPLC的電源輸出分為的電源輸出分為兩

18、部分兩部分： 一部分供一部分供PLCPLC內(nèi)部電路內(nèi)部電路工作；一部分向外工作；一部分向外 提供給提供給現(xiàn)場傳感器現(xiàn)場傳感器等的工作電源。因此等的工作電源。因此 PLCPLC對(duì)電源的基本要求：對(duì)電源的基本要求：（1 1）能有效地能有效地 控制、消除電網(wǎng)電源帶來的各種控制、消除電網(wǎng)電源帶來的各種干擾；干擾； （2 2）電源發(fā)生故障不會(huì)導(dǎo)致其它部分產(chǎn)電源發(fā)生故障不會(huì)導(dǎo)致其它部分產(chǎn) 生故障生故障；（；（3 3）允許較寬的輸入電壓范圍允許較寬的輸入電壓范圍； （4 4）電源本身的功耗低，發(fā)熱量小電源本身的功耗低，發(fā)熱量小； （5 5）內(nèi)部電源與外部電源完全隔離內(nèi)部電源與外部電源完全隔離； （6 6）有

19、較強(qiáng)的自保護(hù)功能。有較強(qiáng)的自保護(hù)功能。 五、編程器五、編程器 編程器是編程器是人人-機(jī)機(jī)對(duì)話的工具，用來對(duì)話的工具，用來輸入、輸入、 修改和調(diào)試修改和調(diào)試用戶程序、監(jiān)控用戶程序、監(jiān)控PLCPLC的運(yùn)行情況、的運(yùn)行情況、 調(diào)整調(diào)整內(nèi)部寄存器內(nèi)部寄存器的參數(shù)等。的參數(shù)等。 許多許多PLCPLC都可以利用都可以利用 一條一條通信電纜通信電纜與計(jì)算機(jī)的與計(jì)算機(jī)的 串行口相連串行口相連，配以廠家提，配以廠家提 供的編程軟件，進(jìn)行用戶供的編程軟件，進(jìn)行用戶 程序的程序的輸入和調(diào)試輸入和調(diào)試。 六、其他接口電路六、其他接口電路 1) I/O1) I/O擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口 用于擴(kuò)展用于擴(kuò)展PLCPLC的的輸入和

20、輸出點(diǎn)數(shù)輸入和輸出點(diǎn)數(shù)，需要，需要 時(shí)，它可將主機(jī)與時(shí)，它可將主機(jī)與I/OI/O擴(kuò)展單元連接起來；擴(kuò)展單元連接起來； 2)2)智能智能I/OI/O接口接口 這種接口具有獨(dú)立的這種接口具有獨(dú)立的微處理器和控制軟微處理器和控制軟 件件，用于適應(yīng)和滿足復(fù)雜控制功能的要，用于適應(yīng)和滿足復(fù)雜控制功能的要 求如：位置閉環(huán)控制模塊；求如：位置閉環(huán)控制模塊；PIDPID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器的 閉環(huán)控制模塊。閉環(huán)控制模塊。 3)3)通信接口通信接口。用于。用于PLCPLC與計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、打印打印 機(jī)機(jī)等外部設(shè)備相連；也可以構(gòu)成等外部設(shè)備相連；也可以構(gòu)成集散型控集散型控 制系統(tǒng)制系統(tǒng)或或局域網(wǎng)局域網(wǎng)。 4)A4)AD

21、 D、D DA A接口接口。由于。由于CPUCPU只能處理只能處理 數(shù)字信號(hào)，當(dāng)輸入輸出信號(hào)為模擬量時(shí)，則數(shù)字信號(hào)，當(dāng)輸入輸出信號(hào)為模擬量時(shí)，則 需要需要A AD D、D DA A接口來進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。接口來進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。 七、七、PLCPLC外部設(shè)備外部設(shè)備 外部設(shè)備包括外部設(shè)備包括編程器、打印機(jī)、外存儲(chǔ)編程器、打印機(jī)、外存儲(chǔ) 器器( (磁帶或磁盤磁帶或磁盤) )、EPROMEPROM寫入器寫入器等。等。 8.2 PLC 8.2 PLC 的工作原理的工作原理 PLC PLC是采用是采用循環(huán)掃描循環(huán)掃描的工作方式，的工作方式，CPUCPU從從 程序段的第一句程序段的第一句順序讀取、順序執(zhí)行順序讀

22、取、順序執(zhí)行。直至。直至 最后一句。最后一句。 對(duì)每個(gè)程序，對(duì)每個(gè)程序，CPUCPU從第一條指令開始執(zhí)從第一條指令開始執(zhí) 行，按指令步序號(hào)做行，按指令步序號(hào)做周期性周期性的程序的程序循環(huán)掃描循環(huán)掃描， 從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至 遇到遇到結(jié)束符結(jié)束符后又后又返回第一條指令返回第一條指令，如此周而，如此周而 復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周掃描周 期期。 一、一、PLCPLC在一個(gè)周期的工作過程：在一個(gè)周期的工作過程： 輸入采樣階段、程序運(yùn)行階段、輸出輸入采樣階段、程序運(yùn)行階段、輸出 刷新階段。刷新階段。 掃

23、描周期的長短主要取決于以下幾個(gè)掃描周期的長短主要取決于以下幾個(gè) 因素：因素：一是一是CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行指令的速度指令的速度；二是二是執(zhí)行執(zhí)行 每條每條指令占用的時(shí)間指令占用的時(shí)間；三是三是程序中程序中指令條指令條 數(shù)數(shù)的多少。的多少。 1 1輸入采樣階段輸入采樣階段 在輸入采樣階段，在輸入采樣階段，CPUCPU掃描掃描全部輸入端全部輸入端 口口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。 完成完成輸入端刷新輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端工作后，將關(guān)閉輸入端 口，轉(zhuǎn)入口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段。在。在程序執(zhí)行期間即程序執(zhí)行期間即 使輸入端狀態(tài)使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化發(fā)

24、生變化，輸入狀態(tài)寄存器的，輸入狀態(tài)寄存器的 內(nèi)容內(nèi)容也不會(huì)改變也不會(huì)改變，而這些變化必須等到，而這些變化必須等到下一下一 工作周期工作周期的的輸入采樣階段輸入采樣階段才能被讀入。才能被讀入。 2 2程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制控制 程序程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的 邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器內(nèi)部輔助寄存器和和 輸出狀態(tài)寄存器輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行 完畢后，即轉(zhuǎn)入完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段輸入刷新階段。 在用戶程序執(zhí)行過

25、程中，只有在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)輸入點(diǎn)在在 I/OI/O映象區(qū)內(nèi)的映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)發(fā)生變化， 而其他而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在在I/OI/O映象區(qū)或系統(tǒng)映象區(qū)或系統(tǒng) RAMRAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變 化?；?3 3輸出刷新階段輸出刷新階段 當(dāng)所有指令當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢執(zhí)行完畢后，將后，將輸出狀態(tài)寄輸出狀態(tài)寄 存器存器中的內(nèi)容，依次送到中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路輸出鎖存電路（輸（輸 出映像寄存器），并通過一定輸出方式出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出輸出， 驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元

26、件執(zhí)行元件工作，這才形成工作，這才形成PLCPLC 的實(shí)際輸出。的實(shí)際輸出。 由此可見，由此可見，輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出 刷新刷新三個(gè)階段構(gòu)成三個(gè)階段構(gòu)成PLCPLC一個(gè)一個(gè)工作周期工作周期，由此循，由此循 環(huán)往復(fù)，因此稱為環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描循環(huán)掃描工作方式。工作方式。 輸入刷新階段和輸出刷新階段統(tǒng)稱為輸入刷新階段和輸出刷新階段統(tǒng)稱為 I/OI/O刷新階段刷新階段。 除了執(zhí)行程序和除了執(zhí)行程序和I/OI/O刷新外，刷新外，PLCPLC還要進(jìn)還要進(jìn) 行各種行各種錯(cuò)誤檢測錯(cuò)誤檢測（自診斷功能）并與編程工（自診斷功能）并與編程工 具通訊，這些操作統(tǒng)稱為具通訊，這些操作

27、統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務(wù)監(jiān)視服務(wù)”，一，一 般在程序執(zhí)行之后進(jìn)行。般在程序執(zhí)行之后進(jìn)行。 PLCPLC的掃描工作過程的掃描工作過程 掃描周期掃描周期的長短主要取決于的長短主要取決于程序的長短程序的長短。 掃描周期掃描周期越長越長，響應(yīng)速度，響應(yīng)速度越慢越慢。由于每個(gè)掃。由于每個(gè)掃 描周期只進(jìn)行描周期只進(jìn)行一次一次I/OI/O刷新刷新，即每一個(gè)掃描，即每一個(gè)掃描 周期周期PLCPLC只對(duì)只對(duì)輸入、輸出狀態(tài)寄存器輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一更新一 次，所以系統(tǒng)存在次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在現(xiàn)象，這在 一定程度上降低了系統(tǒng)的一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度響應(yīng)速度。 但是由于其對(duì)但是由于

28、其對(duì)I/OI/O的變化的變化每個(gè)周期只輸每個(gè)周期只輸 出刷新一次出刷新一次，并且，并且只對(duì)有變化的進(jìn)行刷新只對(duì)有變化的進(jìn)行刷新， 這對(duì)一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許這對(duì)一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許 的，不但不會(huì)造成影響，還會(huì)的，不但不會(huì)造成影響，還會(huì)提高抗干擾能提高抗干擾能 力力。 在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會(huì)造成響應(yīng)滯后現(xiàn)在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會(huì)造成響應(yīng)滯后現(xiàn) 象，這時(shí)象，這時(shí)PLCPLC都會(huì)采取都會(huì)采取高速模塊高速模塊。 幾個(gè)重要概念幾個(gè)重要概念 掃描周期中斷：掃描周期中斷： 當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，CPUCPU以以異步異步掃描方式、掃描方式、 根據(jù)根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)來處理

29、中斷。來處理中斷。 輸入和輸出映像區(qū)輸入和輸出映像區(qū) 輸入和輸出映像區(qū)輸入和輸出映像區(qū)是在是在PLCPLC的的RAMRAM工作工作 區(qū)中將區(qū)中將一特定區(qū)域一特定區(qū)域的存儲(chǔ)單元作為的存儲(chǔ)單元作為輸入映輸入映 像寄存器和輸出映像寄存器像寄存器和輸出映像寄存器的存儲(chǔ)區(qū)。的存儲(chǔ)區(qū)。 輸入映像區(qū)存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸入輸入映像區(qū)存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸入“繼電器繼電器” 的的通斷通斷狀態(tài)，狀態(tài)，高電平高電平“1”1”為通為通，低電低電 平平”0”0”為斷為斷。此處。此處“繼電器繼電器”是指由是指由系統(tǒng)系統(tǒng) 軟件軟件程序賦予其具有程序賦予其具有繼電器功能繼電器功能的的“軟繼電軟繼電 器器”，而非真正的，而非真正的物理繼電器

30、物理繼電器，每位，每位輸入映輸入映 像寄存器像寄存器也對(duì)應(yīng)著也對(duì)應(yīng)著PLCPLC每個(gè)每個(gè)實(shí)際輸入端實(shí)際輸入端的的通通 斷斷狀態(tài)。輸入映像寄存器的內(nèi)容只能被狀態(tài)。輸入映像寄存器的內(nèi)容只能被 PLCPLC中的中的CPUCPU讀出讀出，而不能被，而不能被改寫改寫。 輸出映像區(qū)存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)位輸出位輸出“寄存器寄存器” 的狀態(tài)；在執(zhí)行用戶程序時(shí)，的狀態(tài)；在執(zhí)行用戶程序時(shí)，輸出映像寄存輸出映像寄存 器器既可被既可被PLCPLC的的CPUCPU讀取讀取，也可以被，也可以被CPUCPU改寫改寫。 在程序執(zhí)行過程中，對(duì)于在程序執(zhí)行過程中，對(duì)于輸入或輸出點(diǎn)輸入或輸出點(diǎn) 狀態(tài)狀態(tài)的存取通常是的存取

31、通常是通道映像寄存器通道映像寄存器，而不是，而不是 實(shí)際的實(shí)際的輸入輸出輸入輸出(I/O)(I/O)點(diǎn)點(diǎn)，這主要有三個(gè)，這主要有三個(gè) 原因：原因： 1) 1)在同步掃描周期的開始在同步掃描周期的開始采樣所有輸入采樣所有輸入， 而在掃描周期的而在掃描周期的執(zhí)行階段執(zhí)行階段就有了就有了固定的輸入固定的輸入。 而當(dāng)程序執(zhí)行完后而當(dāng)程序執(zhí)行完后更新輸出映像寄存器更新輸出映像寄存器，這，這 樣可使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。樣可使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 2) 2)用戶程序存取用戶程序存取映像寄存器映像寄存器要比要比I/OI/O點(diǎn)點(diǎn) 快得多，因此執(zhí)行程序更加快捷?？斓枚?，因此執(zhí)行程序更加快捷。 3) 3)I/OI/O點(diǎn)必須按位

32、來存取，而點(diǎn)必須按位來存取，而映像寄存映像寄存 器器可按可按字節(jié)字節(jié)、字字或或雙字雙字來存取，因此更具有來存取，因此更具有 靈活性。靈活性。 立即立即I/O I/O 立即立即I/OI/O指令允許對(duì)指令允許對(duì)實(shí)際輸入輸出點(diǎn)實(shí)際輸入輸出點(diǎn) 直接存取。直接存取。 執(zhí)行執(zhí)行立即立即I/OI/O指令對(duì)指令對(duì)輸入和輸出映像寄輸入和輸出映像寄 存器存器的影響是不同的。當(dāng)使用立即的影響是不同的。當(dāng)使用立即I/OI/O指令指令 采集采集輸入點(diǎn)輸入點(diǎn)的值時(shí)，的值時(shí)，輸入映像寄存器的值尚輸入映像寄存器的值尚 未更新未更新，而使用立即，而使用立即I/OI/O指令來指令來存取輸出點(diǎn)存取輸出點(diǎn) 的同時(shí)，的同時(shí)，相應(yīng)的輸出

33、映像寄存器被更新了相應(yīng)的輸出映像寄存器被更新了。 8.3 8.3 可編程控制器的編程語言可編程控制器的編程語言 一、梯形圖（一、梯形圖（LADLAdding DiagramLADLAdding Diagram） 梯形圖語言梯形圖語言表達(dá)式是在原電器控制系統(tǒng)表達(dá)式是在原電器控制系統(tǒng) 中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變 而來的，它與電器操作原理圖相呼應(yīng)，形象、而來的，它與電器操作原理圖相呼應(yīng)，形象、 直觀、實(shí)用，是直觀、實(shí)用，是PLCPLC的主要編輯語言。的主要編輯語言。 梯形圖：梯形圖：最基本單元是編程最基本單元是編程元素元素，數(shù)個(gè)，數(shù)個(gè) 編程元素構(gòu)成編

34、程元素構(gòu)成支路支路，幾條支路又組成，幾條支路又組成梯級(jí)梯級(jí)， 多個(gè)梯級(jí)形成網(wǎng)絡(luò)狀的多個(gè)梯級(jí)形成網(wǎng)絡(luò)狀的梯形圖梯形圖。 梯形圖基于寄存器梯形邏輯電氣圖。梯形圖基于寄存器梯形邏輯電氣圖。 在梯形圖中，有一個(gè)提供能量的左母線。在梯形圖中，有一個(gè)提供能量的左母線。 觸點(diǎn)閉合觸點(diǎn)閉合可以使能量流過該器件到達(dá)下一可以使能量流過該器件到達(dá)下一 個(gè)器件，個(gè)器件，觸點(diǎn)打開觸點(diǎn)打開將阻止能量流通過。任將阻止能量流通過。任 何可以連到左母線或觸點(diǎn)的梯形組件都有何可以連到左母線或觸點(diǎn)的梯形組件都有 輸入、輸出輸入、輸出能量流。能量流。 程序一次執(zhí)行一個(gè)段，程序一次執(zhí)行一個(gè)段，從左至右從左至右，從從 上至下上至下：當(dāng)：

35、當(dāng)CPUCPU執(zhí)行到程序結(jié)尾，又回到程執(zhí)行到程序結(jié)尾，又回到程 序序開始處開始處從上到下從上到下重新執(zhí)行重新執(zhí)行程序。程序。 每一條指令都規(guī)定了相應(yīng)的每一條指令都規(guī)定了相應(yīng)的輸入和輸輸入和輸 出出操作數(shù)的范圍以及數(shù)據(jù)類型。操作數(shù)的范圍以及數(shù)據(jù)類型。 指令分類：指令分類： 位操作指令：位操作指令：包括邏輯控制指令、定時(shí)包括邏輯控制指令、定時(shí)/ /計(jì)計(jì) 數(shù)器指令和比較指令。數(shù)器指令和比較指令。 運(yùn)算類指令：運(yùn)算類指令：包括四則運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、包括四則運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、 數(shù)學(xué)函數(shù)指令。數(shù)學(xué)函數(shù)指令。 數(shù)據(jù)處理指令：數(shù)據(jù)處理指令：包括送出、位移、字節(jié)包括送出、位移、字節(jié) 交換和填充指令。交換和填充指令。

36、 高級(jí)指令：高級(jí)指令：包括時(shí)鐘指令、中斷指令、高包括時(shí)鐘指令、中斷指令、高 速計(jì)數(shù)器指令、速計(jì)數(shù)器指令、PIDPID指令等。指令等。 表功能指令：表功能指令：包括對(duì)表的存取和查找指令。包括對(duì)表的存取和查找指令。 轉(zhuǎn)換指令：轉(zhuǎn)換指令：包括數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、編碼、譯包括數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、編碼、譯 碼等。碼等。 程序控制指令：程序控制指令：包括空操作指令、結(jié)束及包括空操作指令、結(jié)束及 暫停指令等。暫停指令等。 基本指令基本指令 （1 1）裝載指令）裝載指令LDLD，LDNLDN LDLD指令指令總是從母線（包括在分支點(diǎn)引總是從母線（包括在分支點(diǎn)引 出的母線）引出一個(gè)常開觸點(diǎn)。出的母線）引出一個(gè)常開觸點(diǎn)。 L

37、DNLDN指令指令總是從母線引出一個(gè)常閉觸點(diǎn)?？偸菑哪妇€引出一個(gè)常閉觸點(diǎn)。 （2 2）觸點(diǎn)串聯(lián)指令）觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù) A，ANAN （3 3）觸點(diǎn)并聯(lián)指令）觸點(diǎn)并聯(lián)指令O O，ONON A A，ANAN應(yīng)用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，可以連應(yīng)用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，可以連 續(xù)使用。續(xù)使用。 O O，ONON應(yīng)用于單個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)，緊接在應(yīng)用于單個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)，緊接在 LDLD、LDNLDN之后使用，可以連續(xù)使用。之后使用，可以連續(xù)使用。 （4 4）觸點(diǎn)輸出指令）觸點(diǎn)輸出指令= =（OUTOUT） 輸出指令輸出指令不能用于輸入繼電器不能用于輸入繼電器; ; 可以連續(xù)使用，構(gòu)成并聯(lián)輸出可以連續(xù)使用，構(gòu)成并聯(lián)輸出; ;

38、 輸出指令輸出指令的操作數(shù)一般不能重復(fù)使用；如的操作數(shù)一般不能重復(fù)使用；如 在程序中不要多次出現(xiàn)：在程序中不要多次出現(xiàn)：“=Q0.0”;=Q0.0”; （5 5）置位、復(fù)位指令）置位、復(fù)位指令 （6 6）邊沿觸發(fā)指令）邊沿觸發(fā)指令EUEU、EDED （7 7）邏輯取反指令）邏輯取反指令 （8 8）邏輯入棧指令（）邏輯入棧指令（LPSLPS） （9 9）邏輯出棧指令（）邏輯出棧指令（LPPLPP） 梯形邏輯梯形邏輯LADLAD及其編輯器具有以下特點(diǎn)：及其編輯器具有以下特點(diǎn)： (1)(1)梯形邏輯易于初學(xué)者使用。梯形邏輯易于初學(xué)者使用。 (2)(2)圖形表示易于理解，而且全世界通圖形表示易于理解，

39、而且全世界通 用。用。 (3)(3)LADLAD編輯器能夠使用編輯器能夠使用SIMATICSIMATIC和和 IEC1131-3IEC1131-3指令集（指令集（19931993年國際電工委員年國際電工委員 會(huì)會(huì) (IEC)(IEC)制定了制定了IEC1131 PLC IEC1131 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)）。的標(biāo)準(zhǔn)）。 (4)(4)可以使用語句表可以使用語句表(STL)(STL)編輯器顯示編輯器顯示 所有用所有用SIMATIC LADSIMATIC LAD編輯器編寫的程序。編輯器編寫的程序。 二、語句表（二、語句表（STLStatement ListSTLStatement List） 語句表是由不

40、同的指令所構(gòu)成的語句語句表是由不同的指令所構(gòu)成的語句 組成的，其中的指令則由組成的，其中的指令則由操作碼和操作數(shù)操作碼和操作數(shù) 組成，其中組成，其中操作碼操作碼指出了指令的功能，指出了指令的功能，操操 作數(shù)作數(shù)指出了指令所用的元件或數(shù)據(jù)。指出了指令所用的元件或數(shù)據(jù)。 三、功能塊圖三、功能塊圖(FBDFunction Block (FBDFunction Block Diagram) Diagram) 功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形圖形 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)來表示來表示控制邏輯控制邏輯，一些復(fù)雜的功，一些復(fù)雜的功 能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)能用指令框表示，適合

41、于有數(shù)字電路基礎(chǔ) 的編程人員使用。功能塊圖用類似于的編程人員使用。功能塊圖用類似于與門、與門、 或門的框圖或門的框圖來表示來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的，方框的 左側(cè)左側(cè)為邏輯運(yùn)算的為邏輯運(yùn)算的輸入變量輸入變量，右側(cè)右側(cè)為為輸出輸出 變量變量，輸入、輸出端的小圓圈表示，輸入、輸出端的小圓圈表示“非非” 運(yùn)算，方框用運(yùn)算，方框用“導(dǎo)線導(dǎo)線”連在一起，信號(hào)自連在一起，信號(hào)自 左向右。左向右。 選擇選擇FBDFBD編輯器編輯器時(shí)主要應(yīng)時(shí)主要應(yīng) 考慮：考慮： (1)(1)圖形邏輯門圖形邏輯門表示表示 格式有利于程序流的跟蹤。格式有利于程序流的跟蹤。 ( (2)FBD2)FBD編輯器編輯器可以使

42、可以使 用用SIMATICSIMATIC和和IEC1131-3IEC1131-3指指 令集。令集。 (3)(3)可以使用可以使用STLSTL編輯編輯 器器顯示所有顯示所有SIMATIC FBDSIMATIC FBD編編 輯器編輯的程序。輯器編輯的程序。 四、四、順序功能圖順序功能圖 （SFCSFCSeauentialSeauential FuctionFuction ChartChart） 用來編程用來編程順序控制順序控制的程序，編寫時(shí)，工的程序，編寫時(shí)，工 藝過程被劃分為若干個(gè)順序出現(xiàn)的藝過程被劃分為若干個(gè)順序出現(xiàn)的步步，每步，每步 中包括中包括控制輸出的動(dòng)作控制輸出的動(dòng)作，從一步到另一步的

43、，從一步到另一步的 轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件來控制，特別適合于生產(chǎn)制來控制，特別適合于生產(chǎn)制 造過程。造過程。 西門子西門子 STEP7 STEP7 中的該編程語言是中的該編程語言是 S7S7 GraphGraph 五、結(jié)構(gòu)化文本五、結(jié)構(gòu)化文本（STSTStructuredStructured TextText） 結(jié)構(gòu)化文本結(jié)構(gòu)化文本（STST）是為是為IEC61131IEC611313 3 標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語言高級(jí)編程語言。與。與 梯形圖相比，它實(shí)現(xiàn)梯形圖相比，它實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編，編 寫的程序非常簡潔和緊湊。寫的程序非常簡潔和緊湊。 S

44、TEP7 STEP7的的S7S7 SCLSCL結(jié)構(gòu)化控制語言，結(jié)構(gòu)化控制語言，編程編程 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和C C語言、語言、PascalPascal語言相似，特別適語言相似，特別適 合于習(xí)慣于使用合于習(xí)慣于使用高級(jí)語言編程高級(jí)語言編程的人使用。的人使用。 8.4 S7-200 8.4 S7-200系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 一、系統(tǒng)功能概述一、系統(tǒng)功能概述 S7-200PLC S7-200PLC系統(tǒng)是系統(tǒng)是緊湊型可編程序緊湊型可編程序控制控制 器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由構(gòu)成系統(tǒng)的器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由構(gòu)成系統(tǒng)的CPUCPU模塊模塊 和豐富的和豐富的擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊組成，它可滿足各種設(shè)備組成，它可滿足各種設(shè)備 的自動(dòng)化

45、控制需求。的自動(dòng)化控制需求。 1 1硬件硬件 2. 2. 工業(yè)軟件工業(yè)軟件 3.3.主機(jī)外形主機(jī)外形 CPU 22X CPU 22X系列系列PLCPLC主機(jī)（主機(jī)（CPUCPU模塊）模塊） 4. S7-200 4. S7-200 其它功能：其它功能： (1)(1)功能強(qiáng)大的指令集功能強(qiáng)大的指令集 包括位邏輯指令、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、包括位邏輯指令、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、 復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算指令、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算指令、PIDPID指令、字符串指指令、字符串指 令、時(shí)鐘指令、通訊指令，以及和令、時(shí)鐘指令、通訊指令，以及和智能模智能模 塊塊配合的配合的專用指令專用指令等。等。 (2)(2)豐富強(qiáng)大的通訊功能豐富強(qiáng)大的通

46、訊功能 S7-200S7-200提供了近提供了近1010種通訊方式以滿足種通訊方式以滿足 不同的應(yīng)用需求，從簡單的不同的應(yīng)用需求，從簡單的 S7-200 S7-200 之間之間 的通訊到的通訊到 S7-200 S7-200 通過通過 Profibus-DPProfibus-DP 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 通訊，甚至到通訊，甚至到 S7-200 S7-200 通過通過以太網(wǎng)以太網(wǎng)通訊。通訊。 可以說，可以說，S7-200S7-200的通訊功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出的通訊功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 了小型了小型PLCPLC的整體通訊水平。的整體通訊水平。 (3)(3)編程軟件的易用性編程軟件的易用性 Step7-Micro/WIN3

47、2Step7-Micro/WIN32編程軟件為用戶提編程軟件為用戶提 供了供了開發(fā)開發(fā) 編輯和監(jiān)控編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。全的良好編程環(huán)境。全 中文的界面、中文的在線幫助信息、中文的界面、中文的在線幫助信息、 Windows Windows 的界面風(fēng)格以及豐富的編程向?qū)В慕缑骘L(fēng)格以及豐富的編程向?qū)В?能使用戶快速進(jìn)入狀態(tài)。能使用戶快速進(jìn)入狀態(tài)。 二、二、S7-200CPUS7-200CPU和擴(kuò)展模塊和擴(kuò)展模塊 1. S7-200CPU1. S7-200CPU S7-200CPU S7-200CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成 的電源盒、若干數(shù)字量的電源盒、若干數(shù)字量I/

48、OI/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊點(diǎn)集成在一個(gè)緊 湊的封裝中，組成湊的封裝中，組成一個(gè)功能強(qiáng)大的一個(gè)功能強(qiáng)大的PLCPLC。 對(duì)于每個(gè)型號(hào)，西門子提供對(duì)于每個(gè)型號(hào)，西門子提供DC(24V)DC(24V)和和 AC(120-220V)AC(120-220V)兩種電源供電的兩種電源供電的CPUCPU類型。如類型。如 CPU224CPU224DC/DC/DCDC/DC/DC 和和 CPU224CPU224AC/DC/RelayAC/DC/Relay。 (1)DC/DC/DC(1)DC/DC/DC：說明：說明CPUCPU是是直流供電，直流直流供電，直流 數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是是晶體管晶

49、體管直流直流 電路的類型。電路的類型。 (2)AC/DC/Relay(2)AC/DC/Relay：說明：說明CPUCPU是是交流供電，交流供電， 直流數(shù)字量輸入直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)字量輸出點(diǎn)是是繼電器繼電器 觸點(diǎn)的類型。觸點(diǎn)的類型。 S7-200 CPUS7-200 CPU外插卡外插卡 (1)MC291(1)MC291：存儲(chǔ)器卡存儲(chǔ)器卡，提供，提供EEPROMEEPROM存儲(chǔ)存儲(chǔ)單元。在單元。在 CPUCPU上插入存儲(chǔ)器卡后，可使用編程軟件上插入存儲(chǔ)器卡后，可使用編程軟件Step-Step- Micro/WIN32Micro/WIN32將將CPUCPU中的中的存儲(chǔ)內(nèi)容存儲(chǔ)內(nèi)容( (系

50、統(tǒng)塊、程序塊系統(tǒng)塊、程序塊 和數(shù)據(jù)塊等和數(shù)據(jù)塊等) )復(fù)制到卡中復(fù)制到卡中；把存儲(chǔ)卡插到其他；把存儲(chǔ)卡插到其他CPUCPU上，上， 通電時(shí)通電時(shí)存儲(chǔ)卡的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)復(fù)制到存儲(chǔ)卡的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)復(fù)制到CPUCPU中中。 (2)CC292(2)CC292：日期日期/ /時(shí)鐘電池卡時(shí)鐘電池卡。用于。用于CPU221CPU221和和 CPU222CPU222兩種不具備內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘的兩種不具備內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘的CPUCPU，以提供，以提供日日 期期/ /時(shí)鐘功能時(shí)鐘功能，同時(shí)提供內(nèi)存后備電池。，同時(shí)提供內(nèi)存后備電池。 (3)BC293(3)BC293：電池卡電池卡。為所有類型的。為所有類型的CPUCPU提供提供數(shù)

51、據(jù)數(shù)據(jù) 保持的后備電池保持的后備電池。電池在。電池在超級(jí)電容超級(jí)電容放電完畢后起作放電完畢后起作 用。用。 2. 2. 擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊 1 1）數(shù)字量）數(shù)字量I/OI/O模塊模塊 EM221EM221：數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊：數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊 1)1)、8 8點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入；輸入； 2)2)、8 8點(diǎn)點(diǎn)AC120/230 VAC120/230 V輸入；輸入； 3)3)、1616點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入輸入 EM222EM222：數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊：數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊 1)1)、8 8點(diǎn)點(diǎn)24V DC(24V DC(晶體管晶體管) )輸出；輸出； 2)2)、8 8點(diǎn)點(diǎn)A

52、C120/230V DCAC120/230V DC輸出；輸出； 3)3)、4 4點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸出輸出, ,每點(diǎn)每點(diǎn)5A5A； 4)4)、4 4點(diǎn)繼電器輸出點(diǎn)繼電器輸出, ,每點(diǎn)每點(diǎn)10A10A EM223EM223：數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入/ /輸出擴(kuò)展模塊輸出擴(kuò)展模塊 1)1)、4 4點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入輸入/4V DC/4V DC輸出；輸出； 2)2)、4 4點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入輸入/4V/4V繼電器輸出；繼電器輸出； 3)3)、8 8點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入輸入/8V DC/8V DC輸出；輸出； 4)4)、8 8點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC

53、輸入輸入/8V/8V繼電器輸出；繼電器輸出； 5)5)、1616點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入輸入/16V DC/16V DC輸出；輸出； 6)6)、1616點(diǎn)點(diǎn)24V DC24V DC輸入輸入/16V /16V 繼電器輸繼電器輸 出；出； 2 2）模擬量）模擬量I/OI/O模塊模塊 EM231EM231：模擬量輸入模塊，模擬量輸入模塊，4 4通道電流通道電流/ /電電 壓輸入；壓輸入； EM232EM232：模擬量輸出模塊，模擬量輸出模塊，2 2通道電流通道電流/ /電電 壓輸出；壓輸出； EM235EM235：模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出模塊，輸出模塊，4 4通道電通道電 流流/ /電

54、壓輸入、電壓輸入、1 1通道電流通道電流/ /電壓輸出。電壓輸出。 溫度測量擴(kuò)展模塊溫度測量擴(kuò)展模塊 溫度測量模塊是模擬量模塊的特殊形式。溫度測量模塊是模擬量模塊的特殊形式。 EM231TCEM231TC：熱電偶輸入模塊，：熱電偶輸入模塊，4 4輸入通道；輸入通道； EM231RTDEM231RTD：熱電偶輸入模塊，：熱電偶輸入模塊，2 2輸入通道輸入通道 3 3）通訊模塊）通訊模塊 EM277EM277：Profibus-DPProfibus-DP從站通訊模塊，同時(shí)從站通訊模塊，同時(shí) 也支持也支持MPIMPI從站通訊；從站通訊； EM241EM241：調(diào)制解調(diào)器：調(diào)制解調(diào)器(Modem)(M

55、odem)通訊模塊；通訊模塊； CP243-1CP243-1：工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊；：工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊； CP243-1ITCP243-1IT：工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，同時(shí)提：工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，同時(shí)提 供供Web/E-mailWeb/E-mail等等ITIT應(yīng)用。應(yīng)用。 4 4）特殊功能模塊）特殊功能模塊 S7-200S7-200還提供了一些特殊模塊，用以還提供了一些特殊模塊，用以 完成特定的任務(wù)。完成特定的任務(wù)。 EM253EM253：定位控制模塊。它能產(chǎn)生脈沖串，定位控制模塊。它能產(chǎn)生脈沖串， 用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的速度和位置的用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的速度和位置的 開環(huán)控制。開環(huán)控制。 3

56、 3、電源模塊、電源模塊 所有的所有的S7-200CPUS7-200CPU都有都有內(nèi)部電源內(nèi)部電源，為，為 CPUCPU自身、擴(kuò)展模塊和其他用電設(shè)備提供自身、擴(kuò)展模塊和其他用電設(shè)備提供5V5V、 24V24V直流電源。直流電源。 擴(kuò)展模塊通過與擴(kuò)展模塊通過與CPUCPU連接的連接的總線連接電總線連接電 纜纜取得取得5V5V直流電源直流電源(5V DC)(5V DC)。 CPU CPU還向外提供一個(gè)還向外提供一個(gè)24V DC24V DC電源，從電電源，從電 源輸出點(diǎn)源輸出點(diǎn)(L+,M)(L+,M)引出。此電源可為引出。此電源可為CPUCPU和擴(kuò)和擴(kuò) 展模塊上的展模塊上的I/OI/O點(diǎn)供電，也為一

57、些特殊或智點(diǎn)供電，也為一些特殊或智 能模塊提供電源。能模塊提供電源。 不同規(guī)格的不同規(guī)格的CPUCPU提供提供5V DC5V DC和和24V DC24V DC電源電源 的容量不同。每個(gè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目都要就的容量不同。每個(gè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目都要就電源電源 容量容量進(jìn)行規(guī)劃計(jì)算。進(jìn)行規(guī)劃計(jì)算。 4 4、最大、最大I/OI/O配置配置 S7-200 S7-200按照按照I/OI/O的類型為其分配不同的地的類型為其分配不同的地 址，包括址，包括AIAI、AOAO、DIDI、DODO。 每一類每一類I/OI/O分別排列地址。從分別排列地址。從CPUCPU開始算開始算 起，起，I/OI/O點(diǎn)點(diǎn)從左到右按由小到大從

58、左到右按由小到大的規(guī)律排列。的規(guī)律排列。 擴(kuò)展模塊的類型和位置一旦確定，則它的擴(kuò)展模塊的類型和位置一旦確定，則它的 I/OI/O點(diǎn)地址也隨之決定。點(diǎn)地址也隨之決定。 CPU CPU的最大的最大I/OI/O，實(shí)際上取決于它們所，實(shí)際上取決于它們所 能帶的擴(kuò)展模塊數(shù)目。能帶的擴(kuò)展模塊數(shù)目。 5 5、S7-200S7-200的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)與數(shù)據(jù)保持的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)與數(shù)據(jù)保持 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)分為兩類：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)分為兩類：易失性的易失性的RAMRAM存存 儲(chǔ)區(qū)，以及儲(chǔ)區(qū)，以及永久保存的永久保存的EEPROMEEPROM存儲(chǔ)區(qū)。存儲(chǔ)區(qū)。 S7-200 S7-200中的中的V V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、M M存儲(chǔ)區(qū)存

59、儲(chǔ)區(qū)都都 屬于易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。要保存屬于易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。要保存T(T(定時(shí)器定時(shí)器) ) 和和C(C(計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器) )數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，也需要提供電源。，也需要提供電源。 S7-200 CPU S7-200 CPU 提供了提供了 EEPROM EEPROM 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 EEPROM EEPROM 不需要另外的供電就能永久保存數(shù)不需要另外的供電就能永久保存數(shù) 據(jù)。據(jù)。 RAM RAM存儲(chǔ)區(qū)需要為其存儲(chǔ)區(qū)需要為其提供電源提供電源方能保方能保 持其中的數(shù)據(jù)不丟失。持其中的數(shù)據(jù)不丟失。 1)1)、CPUCPU中內(nèi)置中內(nèi)置超級(jí)電容超級(jí)電容，在不太長的斷電，在不太長的斷電 期間內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘提供電源，不

60、需要附期間內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘提供電源，不需要附 件，斷電后件，斷電后, ,CPU221CPU221和和CPU222CPU222的超級(jí)電容可的超級(jí)電容可 提供約提供約50h50h的數(shù)據(jù)保持，的數(shù)據(jù)保持，CPU224CPU224、CPU226CPU226、 CPU226XMCPU226XM可保持?jǐn)?shù)據(jù)約可保持?jǐn)?shù)據(jù)約190h190h。 2)2)、CPUCPU上附加上附加電池卡電池卡，與內(nèi)置超級(jí)電容配，與內(nèi)置超級(jí)電容配 合，長期為時(shí)鐘和數(shù)據(jù)保持提供電源。合，長期為時(shí)鐘和數(shù)據(jù)保持提供電源。CPUCPU 斷電后，斷電后，首先首先依靠內(nèi)置的依靠內(nèi)置的超級(jí)電容超級(jí)電容為數(shù)據(jù)提為數(shù)據(jù)提 供電源。超級(jí)電容放電完畢后，