電氣控制與PLC應用技術教案 認識可編程控制器

1、電氣控制與plc應用技術項目二、認識可編程序控制器一、教學目的1、掌握可編程控制器的基本知識；2、熟悉plc的結(jié)構(gòu)、工作特點及編程基礎；3、了解s7-200編程軟件及plc系統(tǒng)的技術文件編寫方法。二、教學內(nèi)容任務一：了解可編程序控制器；任務二：認識s7-200系列plc；任務三：s7-200系列plc的內(nèi)部資源及尋址方式；任務四：s7-200編程軟件使用。三、教學重點和難點 重點：plc的結(jié)構(gòu)及工作方式； 難點：plc的工作方式。四、教學方法多媒體以及實訓相結(jié)合的教學方法。任務一 了解可編程序控制器一、工作任務可編程控制器即programmable logic controller，簡稱plc

2、。本任務通過一個plc的實際應用案例介紹，使得學生對plc控制有一個總體的認識。（本任務以西門子公司的s7-200plc為例，介紹plc控制系統(tǒng)。）二、plc的應用案例1、電機單向起停的繼電-接觸控制系統(tǒng)圖2-1-1繼電接觸控制電氣原理圖2、plc梯形圖 圖2-1-2轉(zhuǎn)換成plc梯形圖的形狀3、plc硬件接線原理圖 圖2-1-3 plc硬件接線圖4、plc接線示意圖圖2-1-4 plc硬件接線示意圖通過上述案例我們可以看出，plc在繼電接觸控制系統(tǒng)中用來替代控制柜的主要功能。由此，繼電接觸控制的 “硬邏輯”將有plc的軟件來實現(xiàn)（“軟邏輯”）。三、相關知識1、plc的相關常識1）plc的產(chǎn)生美

3、國通用汽車公司(gm公司) 1968年提出了研制新型控制裝置的十項指標，其主要內(nèi)容如下：(1) 編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序；(2) 價格便宜，性價比高于繼電器控制系統(tǒng)；(3) 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；(4) 體積小于有繼電器控制柜的體積，能耗少；(5) 能與計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信；(6) 輸入量是交流115 v電壓信號（美國電網(wǎng)電壓是110v）；(7) 輸出量是交流115 v電壓信號、輸出電流在2 a以上，能直接驅(qū)動電磁閥等；(8) 具有靈活的擴展能力；(9) 硬件維護方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)；(10) 用戶存儲器容量至少在4 kb以上。1969年，美國數(shù)字設備公司（dec公司）首先研制成

4、功第一臺可編程控制器 pdp14。接著，美國 modicon公司也開發(fā)出可編程控制器084。1971年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制成了日本第一臺可編程控制器 dsc8；1973年，西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器；我國從1974年也開始研制可編程控制器，1977 年開始工業(yè)應用。1980年正式將可編程序控制器命名為pc(programmable controller)，常將可編程序控制器簡稱為plc。 2）發(fā)展方向(1).產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展(2). plc 向過程控制滲透與發(fā)展(3).plc 加強了通信功能(4).新器件和模塊不斷推出(5).編程工具豐富多樣，功能不

5、斷提高，編程語言趨向標準化(6).發(fā)展容錯技術總結(jié)以上內(nèi)容，目前plc主要發(fā)展方向為：大容量、大型化、高速度；專用化、小型化、低成本；網(wǎng)絡化、集成化。圖2-1-4大型plc應用示意圖3）plc應用plc 在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等各行各業(yè)。其主要功能有： 開關邏輯和順序控制 模擬控制 （a/d和d/a控制） 定時/計數(shù)控制 步進控制 運動控制 數(shù)據(jù)處理 通信聯(lián)網(wǎng)4）plc和其它控制技術比較（1）繼電器控制與plc控制比較相同點不同點1）符號基本類似2）結(jié)構(gòu)形式基本相同3）輸入、輸出邏輯關系基本一致1）組成器件不同2）觸

6、點情況不同3）工作電流不同4）接線方式不同5）工作方式不同（2）plc與單片機控制系統(tǒng)的區(qū)別單片機控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格便宜等優(yōu)點，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但由于單片機不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設計的，因此與plc相比有一下缺點。 不如plc容易掌握 單片機一般要用機器指令或其助記符編程，這就要求設計人員具有一定的計算機硬件和軟件知識，對于只熟悉機電控制的技術人員來說，需要一段時間的學習才能掌握。plc本身是微機系統(tǒng)，提供給用戶使用的是電控人員熟悉的梯形圖語言，使用的術語仍然是“繼電器”一類的術語，大部分指令與繼電器觸頭的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等相對應，這就使熟悉

7、機電控制的工程人員一目了然。對于使用者來說，不必去關心微機的一些技術問題，而只要用較短的時間去熟悉plc的指令系統(tǒng)及操作方法，才能應用到工業(yè)現(xiàn)場。 不如plc使用簡單 用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如要考慮現(xiàn)場也單片機的連接、接口的擴展、輸入輸出信號的處理、接口工作方式等問題，出了要設計控制程序，還要在單片機的外圍做很多軟件和硬件方面的工作，調(diào)試起來也比較麻煩。而plc的i/o口已經(jīng)做好，輸入接口可以與輸出信號直接連線，非常方便；輸出接口具有一定的驅(qū)動能力，例如繼電器輸出，其輸出觸頭容量可達220v、2a。且i/o均有光耦合環(huán)節(jié)，抗干擾能力強。 不如plc可靠

8、用單片機作工作控制，突然問題就是抗干擾能力差。而plc是專門應用于工業(yè)現(xiàn)場的自動控制裝置，在系統(tǒng)硬件和軟件上都采取了抗干擾措施。例如光電耦合、自診斷、多個cpu并行操作、冗余控制技術等。當然plc在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等方面不如單片機?？傊琾lc用于工業(yè)控制，穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，使用方便，但單片機的統(tǒng)一性和適應性較強。從以上plc和微機及單片機的區(qū)別比較可以看出：隨著plc功能的不斷增強，越來越多地采用了微機技術，而單片機也為了適應用戶需要，向提高可靠性、耐用性和便于維修方向發(fā)展，兩者相互滲透，使plc與單片機的差異越來越小，兩者的界限也越來越模糊。今后plc與單片機將繼續(xù)共存。在一個控制

9、系統(tǒng)中，使plc集中在功能控制上,使mc集中在信息處理上，兩者相輔相成，共同發(fā)展。（3） plc與集散系統(tǒng)的區(qū)別 plc是由繼電器控制邏輯發(fā)展而來的，而集散系統(tǒng)（tdcs）是由回路儀表控制發(fā)展來的。但兩者的發(fā)展均與計算機控制技術有關。 早期的plc在開關量控制、順序控制方面有一定優(yōu)勢，而集散系統(tǒng)在回路調(diào)節(jié)模擬量控制方面有一定優(yōu)勢。今天，兩者相互滲透、互為補充。plc與tdcs的差別已不明顯，它們都能構(gòu)成復雜的分級控制。從趨勢來看，兩者的歸宿和統(tǒng)一將是全分布式計算機。5）plc的結(jié)構(gòu)、分類及其特點（1）結(jié)構(gòu)硬件系統(tǒng)cpu、存儲器、總線、i/o口、通信接口、編程器電源擴展設備軟件系統(tǒng)plc的系統(tǒng)程

10、序有三種類型： 系統(tǒng)管理程序 用戶程序編輯和指令解釋程序 標準子程序與調(diào)用管理程序用戶程序： 梯形圖 語句表 邏輯符號圖 功能表圖 高級語言 系統(tǒng)程序用戶程序編程器存 儲 器輸入口cpu輸出口通信口系 統(tǒng) 總 線電源軟件系統(tǒng)基本單元硬件系統(tǒng)圖2-1-5 plc結(jié)構(gòu)示意圖（2）分類按其點數(shù)和功能分為： 超小型機：i/o點數(shù)為64點以內(nèi)，內(nèi)存容量為2561000字節(jié) 小型機：i/o點數(shù)為64256，內(nèi)存容量為13.6k字節(jié)，如s7-200 中型機：i/o點數(shù)為2561024，內(nèi)存容量為3.613k字節(jié)，如s7-300 大型機：i/o點數(shù)為1024以上，內(nèi)存容量為13k字節(jié)以上，如s7-400按其結(jié)

11、構(gòu)分為：整體式和模塊式兩種。圖2-1-6 s7-200整體式plc的外形圖圖2-1-7 模塊式plc的外形圖（3）可編程序控制器的特點 可靠性高，抗干擾能力強； 通用性強，使用方便； 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便； 編程語言簡單、易學，便于掌握； 系統(tǒng)設計周期短； 對生產(chǎn)工藝改變適應性強； 安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小。2、可編程序控制器的硬件plc的硬件電路主要包括以下幾個部分：中央處理器（cpu）、存儲器、輸入輸出接口、電源、外部設備。（1）中央處理器（cpu）（2）cpu模塊中的存儲器存儲器分類與特點：ram、rom、eprom、eeprom（3）基本i/o接口電路它是cpu與

12、i/o設備之間的聯(lián)接部件。i/o接口電路一般采用光電耦合電路，減少電磁干擾，提高plc可靠性。（4）輸入電路輸入接口接受輸入設備（如：按鈕、行程開關、傳感器等）的控制信號。 （a） （b）（c）圖2-1-8 plc輸入接口電路（5）輸出電路輸出接口將主機處理過的結(jié)果通過輸出電路驅(qū)動輸出設備（如：指示燈、電磁閥、接觸器等）。繼電器輸出電路圖2-1-9 plc繼電器輸出電路晶體管、場效應管輸出電路圖2-1-9 plc晶體管輸出電路圖2-1-10 plc場效應管輸出電路圖2-1-10 plc晶閘管輸出電路3、plc的工作原理1）plc的等效電路plc可以分為輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成。圖2-1

13、-11plc等效電路（1）輸入部分：它收集并保存被控對象實際運行的數(shù)據(jù)和信息。例如，它收集來自被控制對象上的各種開關信息或操作臺上的操作命令等。（2）邏輯部分：處理輸入部分所取得的信息，并按照被控對象實際的動作要求做出反映。（3）輸出部分：提供正在被控制的許多裝置中，哪幾個設備需要實時操作處理。plc的主要邏輯部件繼電器邏輯定時器邏輯計數(shù)器邏輯觸發(fā)器邏輯數(shù)據(jù)寄存器plc的編程語言梯形圖編程（ladder）語句表編程（statement list）功能圖編程（function block）2）plc的工作方式plc一次掃描的過程，包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請求、執(zhí)行cpu自診斷、寫輸出共五個

14、階段，其所需時間稱為一個工作周期（或掃描周期）。執(zhí)行cpu自診斷寫輸出處理通訊請求執(zhí)行程序一個掃描周期讀輸入8圖2-1-12 plc工作方式示意圖plc的掃描周期與用戶程序的長短和該plc的掃描速度緊密相關。3）plc的工作過程plc運行時，cpu對存于用戶存儲器中的程序，按指令步順序作周期性的循環(huán)掃描。plc的掃描過程：圖2-1-13 plc掃描過程示意圖（1）輸入采樣階段plc以掃描方式順序讀入輸入端子的通斷狀態(tài)（on/off），并寫入相應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。（2）程序執(zhí)行階段plc按先左后右，自上而下的順序?qū)γ織l指令進行掃描，并將相應的運算和處理結(jié)果寫入

15、輸出狀態(tài)寄存器中。（3）輸出刷新階段在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)轉(zhuǎn)寫入輸出鎖成器中，驅(qū)動相應的輸出設備，產(chǎn)生plc的實際輸出。經(jīng)過以上三個階段，plc完成一個掃描周期。并且不斷循環(huán)下去。用一句話概括： “順序掃描、不斷循環(huán)”。4、plc的主要技術性能1）i/o點數(shù)這是一項重要技術指標。它是指plc的外部輸入和輸出端子數(shù)。小型機有幾十個點，而大型機超過千點。2）用戶程序存儲容量指plc存儲用戶程序的多少。程序指令按 “步” 存儲，一 “步” 占一個地址單元，一個地址單元占兩個字節(jié)，如：一個內(nèi)存容量為1000步的plc，其內(nèi)存為2k字節(jié)。3）掃描速度指掃描1000步用戶程序所需的

16、時間，單位為ms/千步，或s/步。4）i/o信號的傳遞過程v10.0q0.0讀寫讀寫q0.0i0.0輸入映像寄存器輸出元件映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入端子輸入電路輸出電路圖2-1-14 plc i/o信號的傳遞過程5）plc輸入輸出響應的滯后現(xiàn)象從plc的輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化，到plc輸出端對該變化做出響應，需要一段響應時間i/o刷新i/o刷新執(zhí)行指令/其他處理掃描時間plc輸入觸點輸入濾波輸出鎖存器輸出觸點執(zhí)行指令/其他處理掃描時間輸入on延時輸出on延時i/o響應時間圖2-1-15 plc i/o響應的滯后現(xiàn)象四、plc控制系統(tǒng)的一般設計步驟1、 plc系統(tǒng)設備選型1）確定pl

17、c 控制系統(tǒng)的規(guī)模依據(jù)工廠生產(chǎn)工藝流程和復雜程度確定系統(tǒng)規(guī)模的大小?？煞譃榇?、中、小三種規(guī)模。小規(guī)模plc控制系統(tǒng):單機或者小規(guī)模生產(chǎn)過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關量為主，并且i/o點數(shù)小于128點。一般選用微型plc,如siemens s7-200等。中等規(guī)模plc控制系統(tǒng):生產(chǎn)過程是復雜邏輯控制和閉環(huán)控制，i/o點數(shù)在128512點之間。應該選用具有模擬量控制、pid控制等功能的plc，如siemens s7-300等。大規(guī)模plc控制系統(tǒng):生產(chǎn)過程是大規(guī)模過程控制、dcs系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡控制，i/o點數(shù)在512點以上。應該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制、函數(shù)

18、運算的高檔plc,如siemens s7-400等,再和工業(yè)現(xiàn)場總線結(jié)合實現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡的通訊和控制。2）確定plc i/o 點的類型根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行i/o點數(shù)和i/o點的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計，列出清單。適當進行內(nèi)存容量的估計，確定適當?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費資源的機型（小、中、大型機器）。根據(jù)plc輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及plc輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。電磁閥的開閉、大電感負載、動作頻率低的設備，plc輸

19、出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出；各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動/停止應采用晶體管輸出。3）確定plc編程工具（1） 一般的手持編程器編程。（2） 圖形編程器編程（3） 計算機加plc軟件包編程2、plc控制系統(tǒng)的設計1）plc控制系統(tǒng)的硬件設計注意抗干擾問題：隔離：由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用1:1超隔離變壓器，并將中性點經(jīng)電容接地。屏蔽：一般采用金屬外殼屏蔽，將plc系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾。布線：強電動力線路、弱電信號線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號傳輸線采

20、用雙絞線屏蔽電纜。2）plc 控制系統(tǒng)的軟件設計3）plc控制系統(tǒng)程序的調(diào)試任務二 認識s7-200系列plc 一、工作任務1、認識simatic - s7家族；2、了解s7-200的結(jié)構(gòu)及各部分的作用。二、相關知識1、simatic - s7家族 logo!s7-300c中/ 大 型 high-end range/medium ranges7- 400中/ 小型low-end ranges7- 300通用邏輯模塊 s7-200微 型 plcs7- 2002、s7-200s7-200系列plc可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器

21、、文本顯示器等。1）s7-200基本單元的外形2）基本單元s7-200系列plc中可提供4種不同的基本型號的8種cpu供選擇使用，其輸入輸出點數(shù)的分配見表2-2：表2-2 s7-200系列plc中cpu22x的基本單元型號輸入點輸出點可帶擴展模塊數(shù)s7-200cpu22164s7-200cpu222862個擴展模塊78路數(shù)字量i/o點或10路模擬量i/o點s7-200cpu22414107個擴展模塊168路數(shù)字量i/o點或35路模擬量i/o點s7-200cpu22624162個擴展模塊248路數(shù)字量i/o點或35路模擬量i/o點s7-200cpu226xm24162個擴展模塊248路數(shù)字量i/

22、o點或35路模擬量i/o點3）擴展單元s7-200系列plc主要有6種擴展單元，它本身沒有cpu，只能與基本單元相連接使用，用于擴展i/o點數(shù)，s7-200系列plc擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分配如表2-3所示。表2-3 s7-200系列plc擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)類型型號輸入點輸出點數(shù)字量擴展模塊em2218無em222無8em2234/8/164/8/16模擬量擴展模塊em2313無em232無2em235314）編程器plc在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入plc中，在調(diào)試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。s7-200系列plc可

23、采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，s7-200系列plc的專用編程軟件為step7-micro/win。5）程序存儲卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型plc設有外接eeprom卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入plc，也可將plc內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接eeprom卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲卡eeprom有6es 7291

24、-8gc00-0xa0和6es 7291-8gd00-0xa0兩種，程序容量分別為8k和16k程序步。6）寫入器寫入器的功能是實現(xiàn)plc和eprom之間的程序傳送，是將plc中ram區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或?qū)lc中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到ram區(qū)。7）文本顯示器文本顯示器td200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。td200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲

25、器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數(shù)設置和診斷。任務三 s7-200系列plc的內(nèi)部資源及尋址方式一、工作任務1、了解s7-200系列plc的內(nèi)部資源及其器件編號2、了解s7-200存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式二、相關知識1、s7-200系列plc的內(nèi)部資源（注意器件編號的范圍）1）軟元件軟元件是plc內(nèi)部具有一定功能的器件，這些器件由電子電路和寄存器及存儲器單元等組成。2）軟元件介紹（1）輸入繼電器（i）輸入繼電器一般都有一個plc的輸入端子與之對應，它用于接收外部開關信號。外部的開關信號閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。（2）輸出繼電器（q）輸出

26、繼電器一般有一個plc上的輸出端子與之對應。當通過程序使輸出繼電器線圈得電時，plc上的輸出端開關閉合，它可以作為控制外部負載的開關信號，同時在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。（3）通用輔助繼電器（m）通用輔助繼電器的作用和繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在plc中沒有輸入/輸出端子與之對應，因此它的觸點不能驅(qū)動外部負載。（4）特殊繼電器（sm）有些輔助繼電器具有特殊功能或用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量、控制參數(shù)和信息，我們稱其為特殊繼電器。特殊存儲器位sm0.0該位始終為1sm0.1首次掃描時為1sm0.2保持數(shù)據(jù)丟失時為1sm0.3開機進入run時為1一個掃描周期sm0.4時鐘脈沖:30s

27、閉合/30s斷開sm0.5時鐘脈沖:0.5s閉合/0.5s斷開sm0.6時鐘脈沖:閉合1個掃描周期/斷開1個掃描周期sm0.7開關放置在run位置時為1sm1.0操作結(jié)果=0sm1.1結(jié)果溢出或非法值sm1.2結(jié)果為負數(shù)sm1.3被0除sm1.4超出表范圍sm1.5空表sm1.6bcd到二進制轉(zhuǎn)換出錯sm1.7asc到十六進制轉(zhuǎn)換出錯（5）變量存儲器（v）變量存儲器用來存儲變量。它可以存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，也可以使用變量存儲器來保存與工序或任務相關的其它數(shù)據(jù)。（6）局部變量存儲器（l）局部變量存儲器用來存放局部變量。局部變量與變量存儲器所存儲的全局變量十分相似，主要區(qū)別在于

28、全局變量是全局有效的，而局部變量是局部有效的。（7）順序控制繼電器（s）有些plc中也把順序控制繼電器稱為狀態(tài)器。順序控制繼電器用在順序控制或步進控制中。（8）定時器定時器是plc中重要的編程元件，是累計時間增量的內(nèi)部器件。cpu221/cpu222/cpu224/cpu226定時器256個（0255）保持型延時接通定時器1mst0、t64保持型延時接通定時器10mst1t4、t65t68保持型延時接通定時器100mst5t31、t69t95延時接通/斷開定時器1mst32、t96延時接通/斷開定時器10mst33t36、t97t100延時接通/斷開定時器100mst37t63、t101t25

29、5（9）計數(shù)器（c）計數(shù)器用來累計輸入脈沖的個數(shù)，經(jīng)常用來對產(chǎn)品進行計數(shù)或進行特定功能的編程。（10）模擬量輸入映像寄存器（ai）、模擬量輸出映像寄存器（aq）模擬量輸入電路用以實現(xiàn)模擬量/數(shù)字量（a/d）之間的轉(zhuǎn)換，而模擬量輸出電路用以實現(xiàn)數(shù)字量/模擬量（d/a）之間的轉(zhuǎn)換。（11）高速計數(shù)器（hc）一般計數(shù)器的計數(shù)頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計數(shù)器可累計比cpu的掃描速度更快的事件。以用來存放運算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。（12）累加器（ac）2、s7-200存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式1）數(shù)據(jù)類型布爾型、整型和實型。2）常用的單位位、字節(jié)、字和雙字等。3）尋址方式尋址分三種：立即尋址

30、、直接尋址、間接尋址。（1）立即尋址在一條指令中，如果操作碼后面的操作數(shù)就是操作碼所需要的具體數(shù)據(jù)，這種指令的尋址方式就叫立即尋址。（2）直接尋址在一條指令中，如果操作碼后面的操作數(shù)是以操作數(shù)所在地址的形式出現(xiàn)的，這種指令的尋址方式就叫直接尋址。（3）間接尋址在一條指令中，如果操作碼后面的操作數(shù)是以操作數(shù)所在地址的地址形式出現(xiàn)的，這種指令的尋址方式就叫間接尋址。3、s7-200端子接線cpu 224xp(dc/dc/dc)外部電路接線電路圖任務四 s7-200編程軟件使用一、工作任務1、了解 s7-200系列編程軟件2、掌握 s7-200系列編程軟件的使用二、相關知識1、編程軟件系統(tǒng)概述ste

31、p 7-micro/win 32是在windows平臺上運行的simatic s7-200 plc編程軟件，該軟件簡單、易學，并且能夠很容易的解決復雜的自動化任務。 1）系統(tǒng)要求 操作系統(tǒng)：windows 95、windows 98、windows me、windows 2000或windows xp。 計算機硬件配置：586以上兼容機，內(nèi)存64mb以上，vga顯示器，至少500mb以上硬盤空間，windows支持的鼠標。 通信電纜：pc/ppi電纜（或使用一個通信處理器卡），用于計算機與plc連接。 以太網(wǎng)通信：網(wǎng)卡、tcp/ip協(xié)議、winsock2（可下載）2）軟件安裝step 7-mi

32、cro/win 32編程軟件在一張光盤上，用戶可按以下步驟安裝：（1） 將光盤插入光盤驅(qū)動器；（2） 系統(tǒng)自動進入安裝向?qū)?，或在安裝目錄中雙擊setup.exe，進入安裝向?qū)В?（3） 按照安裝向?qū)瓿绍浖陌惭b。 3）硬件連接目前s7-200及以上的plc大多采用pc/ppi電纜直接與個人計算機相連。單臺plc與計算機的連接或通信，只需要一根 pc/ppi電纜。在連接時，首先需要設置pc/ppi電纜上的dip開關，該開關上的1、2、3位用于設定波特率、4、5位置0。4）參數(shù)設置安裝完軟件并且連接好硬件之后，可以按照下面的步驟設置參數(shù)：（1） 在step 7-micro/win 32運行后單擊

33、通信圖標或從菜單中選擇“查看”中選擇選項“組件”中的“通信”，則會出現(xiàn)一個通信對話框，單擊“刷新”。（2） 在對話框中雙擊pc/ppi電纜的圖標，將出現(xiàn)pg/pc接口的對話框。（3） 單擊properties按鈕，將出現(xiàn)接口屬性對話框。檢查各參數(shù)的屬性是否正確。其中通信波特率默認值為9600波特，網(wǎng)絡地址默認值為0。2、編程軟件（micro/win）的使用方法simatic s7-200系列plc編程軟件是在計算機（pc機）中編寫plc程序的平臺。1）軟件安裝步驟按照提示，單擊下一步microwin32光盤雙擊stupmicrowin_v320_sp1 語言選擇，只選中文按照提示，單擊下一步中

34、文漢化2）計算機中編寫好的程序如何進入plcpc/ppidip開關用于設定波特率 和通信模式（1）建立在線連接前幾步如果都順利完成，則可以建立與simatic s7-200 cpu的在線聯(lián)系，步驟如下： 在step 7-micro/win 32下，單擊通信圖標或從菜單中選擇“查看”中選擇選項“組件”中的“通信”，則會出現(xiàn)一個通信建立結(jié)果對話框，顯示是否連接了cpu主機。 雙擊通信建立對話框中的刷新圖標，step 7-micro/win 32將檢查所連接的所有s7-200 cpu站，并為每個站建立一個cpu圖標。 雙擊要進行通信的站，在通信建立對話框中可以顯示所選站的通信參數(shù)。 （2）建立修改p

35、lc通信參數(shù)如果建立了計算機和plc的在線聯(lián)系，就可利用軟件檢查、設置和修改plc的通信參數(shù)。步驟如下： 單擊引導條中的系統(tǒng)塊圖標或從主菜單中選擇“查看”菜單中的“系統(tǒng)塊”選項，將出現(xiàn)系統(tǒng)塊對話框。 單擊“通信端口”選項卡。檢查各參數(shù)，認為無誤單擊確認。如果需要修改某些參數(shù)，可以先進行有關的修改，然后單擊“應用”按鈕，再單擊確認后退出。 單擊工具條中的下載圖標，即可把修改后的參數(shù)下載到plc主機。3）step 7-micro/win 32軟件功能（1）編程軟件的功能介紹step 7-micro/win 32是在windows平臺上運行的simatic s7-200 plc編程開發(fā)工具，它具有強

36、大的擴展功能。 基本功能在離線（脫機）方式下可以實現(xiàn)對程序的編輯、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)；在線方式下可通過聯(lián)機通信的方式上傳和下載用戶程序及組態(tài)數(shù)據(jù)，編輯和修改用戶程序，而且還可以直接對plc進行各種操作；支持il、lad、fbd三種編程語言，并且可以在三者之間隨時切換；在編輯過程中具有簡單的語法檢查功能，它能夠在程序錯誤行處加上紅色曲線進行標注，利用此功能可以避免語法和數(shù)據(jù)類型的錯誤；具有文檔管理和密碼保護等功能； 其它功能運動控制：s7-200提供有開環(huán)運動控制的三種方式：u 脈寬調(diào)制（pwm）：內(nèi)置于s7-200，用于速度、位置或占空比控制；u 脈沖串輸出（pto）：內(nèi)置于s7-200，用

37、于速度和位置控制；u em253位控模塊：用于速度和位置控制的附加模塊。（2）創(chuàng)建調(diào)制解調(diào)模塊程序使用em241調(diào)制解調(diào)模塊可以將s7-200直接連到一個模擬電話線上，并且支持s7-200與step 7-micro/win 32的通訊。（3）uss協(xié)議指令庫step 7-micro/win 32指令庫，該指令庫包括預先組態(tài)好的子程序和中斷程序，這些子程序和中斷程序都是專門為通過uss協(xié)議與驅(qū)動通訊而設計的。（4）modbus從站協(xié)議指令使用modbus從站協(xié)議指令，用戶可以將s7-200組態(tài)作為modbus rtu從站與modbus主站通訊。 （5）使用配方step 7-micro/win 3

38、2軟件中提供了配方向?qū)С绦騺韼椭脩艚M織配方和定義配方。配方存放在存儲卡中，而不是plc中。（6）使用數(shù)據(jù)歸檔step 7-micro/win 32提供數(shù)據(jù)歸檔向?qū)В瑢⑦^程測量數(shù)據(jù)存入存儲卡中。（7）pid自整定和pid整定控制面板s7-200 plc已經(jīng)支持pid自整定功能，step 7-micro/win 32中也添加了pid整定控制面板。4）窗口組件及功能啟動step 7-micro/win 32編程軟件，其主界面如圖2-4所示。（1）操作欄顯示編程特性的按鈕控制群組如下：“視圖”選擇該類別，顯示程序塊、符號表，狀態(tài)圖，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，交叉參考及通訊顯示按鈕控制等?！肮ぞ摺边x擇該類別，顯

39、示指令向?qū)?、文本顯示向?qū)?、位置控制向?qū)Аm 253控制面板和調(diào)制解調(diào)器擴展向?qū)У陌粹o控制等。圖2-4 step 7micro/win 32窗口組件（2）指令樹提供所有項目對象和為當前程序編輯器（lad、fbd或stl）提供的所有指令的樹型視圖。（3）交叉引用窗口當我們希望了解程序中是否已經(jīng)使用和在何處使用某一符號名或存儲區(qū)賦值時，可使用“交叉引用”表?！敖徊嬉谩绷斜碜R別在程序中使用的全部操作數(shù)，并指出pou、網(wǎng)絡或行位置以及每次使用的操作數(shù)指令上下文。（4）數(shù)據(jù)塊/數(shù)據(jù)窗口該窗口可以設置和修改變量存儲區(qū)內(nèi)各種類型存儲區(qū)的一個或多個變量值，并可以加注釋加以說明，允許用戶顯示和編輯數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。

40、（5）狀態(tài)表窗口狀態(tài)表窗口允許將程序輸入、輸出或?qū)⒆兞恐萌雸D表中，以便追蹤其狀態(tài)。在狀態(tài)表窗口中可以建立多個狀態(tài)圖，以便從程序的不同部分監(jiān)視組件。每個狀態(tài)圖在狀態(tài)圖窗口中有自己的標簽。（6）符號表全局變量表窗口允許用戶分配和編輯全局符號 。用戶可以建立多個符號表。 （7）輸出窗口該窗口用來顯示程序編譯的結(jié)果信息。 （8）狀態(tài)條提供在step 7-micro/win 32中操作時的操作狀態(tài)信息。（9）程序編譯器包含用于該項目的編輯器（lad、fbd或stl）的局部變量表和程序視圖。（10）局部變量表每個程序塊都對應一個局部變量，在帶有參數(shù)的子程序調(diào)用中，參數(shù)的傳遞就是通過局部變量表進行的。（11

41、）主菜單條同其它基于windows系統(tǒng)的軟件一樣，位于窗口最上方的就是step 7micro/win 32的主菜單。它包括8個主菜單選項，這些菜單包含了通常情況下控制編程軟件運行的命令，并通過使用鼠標或鍵擊執(zhí)行操作。用戶可以定制“工具”菜單，在該菜單中增加自己的工具。（12）工具條工具條是一種代替命令或下拉菜單的便利工具，通常是為最常用的step 7-micro/win 32操作提供便利的鼠標訪問。 3、程序編程1）程序文件操作（1）新建項目雙擊step 7-micro/win 32圖標，或從“開始”菜單選擇simaticstep 7 micro/win，啟動應用程序，會打開一個新step 7

42、-micro/win 32項目?？梢詥螕艄ぞ邨l中的“新建”按鈕或者使用“文件”菜單中的“新建”命令來新建一個工程文件，此時在主窗口中將顯示新建程序文件的主程序區(qū)。新建的程序文件以“項目?（cpu221）”命名。用戶可以根據(jù)實際需要對其進行修改：確定cpu主機型號具體方法如下：右擊“cpu221 rel 0.1.10”圖標，在彈出的命令中選擇類型”，或者用菜單命令plc中的類型來選擇cpu型號。通過選擇plc類型，可以幫助執(zhí)行指令和參數(shù)檢查，防止在建立程序時發(fā)生錯誤。程序更名在項目中所有的程序都可以修改名稱，通過右鍵單擊各個程序圖標，在彈出的對話中選擇重命名，則可以修改程序名稱。添加子程序或中斷

43、程序右鍵單擊程序塊圖標，選擇“插入/子程序”或“插入/中斷程序”即可添加一個新的子程序或中斷程序。編輯程序雙擊想要編輯的程序的圖標，即可顯示該程序的編輯窗口。（2）打開現(xiàn)有的項目從step 7-micro/win 32中，使用文件菜單，選擇下列選項之一，完成項目的打開。（3）編輯程序前應注意的事項 定制工作區(qū) 設置通訊 根據(jù)plc類型進行范圍檢查2）編輯程序在使用step 7-micro/win 32編程軟件中，有3種編程語言可供使用，它們是梯形圖編程lad、功能塊圖編程fbd以及語句表編程stl。 （1）輸入編程元件在step 7-micro/win 32編程軟件中，編程元件的輸入方法有2種

44、：方法1：從指令樹中雙擊或者拖放方法2：工具條按鈕（2）在lad中構(gòu)造簡單、串聯(lián)和并聯(lián)網(wǎng)絡的規(guī)則在lad編程中，必須遵循一定的規(guī)則，才能減少程序的錯誤。放置觸點的規(guī)則：每個網(wǎng)絡必須以一個觸點開始，但網(wǎng)絡不能以觸點終止。放置線圈的規(guī)則：網(wǎng)絡不能以線圈開始，線圈用于終止邏輯網(wǎng)絡。一個網(wǎng)絡可有若干個線圈，但要求線圈位于該特定網(wǎng)絡的并行分支上。放置方框的規(guī)則：如果方框有eno，使能位擴充至方框外，這意味著用戶可以在方框后放置更多的指令。網(wǎng)絡尺寸限制：用戶可以將程序編輯器窗口視作劃分為單元格的網(wǎng)格。在網(wǎng)格中，一個單獨的網(wǎng)絡最多能垂直擴充32個單元格或水平擴充32個單元。 （3）在lad中輸入操作數(shù)當用戶

45、在lad中輸入一條指令時，參數(shù)開始用問號表示，例如（?.?）或（?）。問號表示參數(shù)未賦值。 （4）在lad中輸入程序注解lad編輯器中共有四個注釋級別，它們是： 項目組件注釋 網(wǎng)絡標題 網(wǎng)絡注釋 項目組件屬性（5）在lad中編輯程序元素剪切、復制、粘貼或刪除多個網(wǎng)絡通過拖曳鼠標或使用shift鍵和up（向上）、down（向下）箭頭鍵，用戶可以選擇多個相鄰的網(wǎng)絡，用于剪切、復制、粘貼或刪除選項。 剪切、復制、粘貼項目元件將鼠標移到指令樹或編輯器標簽上，然后單擊鼠標右鍵。由彈出菜單中選取“復制”命令，以復制整個項目部件。編輯單元格、指令、地址和網(wǎng)絡當單擊程序編輯器中的空單元格時，會出現(xiàn)一個方框，顯示已經(jīng)選擇的單元格。用戶可以使用鼠標右鍵單擊彈出菜單在空單元格中粘貼一個選項，或在該位置插入一個新行、列、垂直線或網(wǎng)絡。（6）如何使用查找替換和轉(zhuǎn)入功能使用查找/替換和轉(zhuǎn)入功能，能夠方便快捷的對程序中的元件、參數(shù)以及網(wǎng)絡等進行查看、編輯和修改。（7）使用符號表使用符號表，可以將直接地址編號用具有實際意