PLC的基本工作原理及其S编程.docx

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PLC的基本工作原理及其S编程

PLC的基本工作原理及其S7-200编程

导读：

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PLC的基本工作原理及其S7-200编程

第一章实验基础入门篇

1.1PLC入门知识

1.1.1概述

可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计

PLC与传统的继电器逻辑相比：

1、可靠性高、逻辑功能强、体积小。

2、在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC无需增加硬设备。

3、随着要求的变更PLC对程序修改方便。

继电器线路要想改变控制功能，必须变更硬接线，灵活性差。

4、具有网络通讯功能，可附加高性能模块对模拟量进行处理，实现各种复杂控制功能。

PLC与工业控制计算机相比

1、PLC继承了继电器系统的基本格式和习惯，对于有继电器系统方面知识和经验的人来说，尤其是现场的技术人员，学习起来十分方便。

2、PLC一般是由电气控制器的制造厂家研制生产，各厂家的产品不通用。

工业控制机是由通用计算机推广应用发展起来的，一般由微机厂、芯片及板卡制造厂开发生产。

它在硬件结构方面的突出优点是总线标准化程度高，产品兼容性强。

3、PLC的运行方式与工业控制机不同，微机的许多软件不能直接使用。

工业控制机可使用通用微机的各种编程语言，对要求快速、实时性强、模型复杂的工业对象的控制占有优势。

但它要求使用者具有一定的计算机专业知识。

1.2PLC各部分的作用

1.2.1CPU

●诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。

●采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中。

●逐条读取指令，完成各种运算和操作。

●将处理结果送至输出端。

●响应各种外部设备的工作请求。

1.2.1存储器

●系统程序存储器：

用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。

PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。

●用户存储器：

包括用户程序存储区及工作数据存储区。

这类存储器一

般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。

注意：

PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户

程序存储器而言的。

1.1.1输入输出接口电路

●输入接口电路：

采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等

现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。

●输出接口电路：

采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需

要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。

1.2.2电源

PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。

许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。

1.2.3输入输出I／0扩展接口

若主机单元的I／O点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I／O扩展单元与主机相连，以增加I／O点数。

PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。

1.3PLC的基本工作原理

与微机等待命令的工作方式不同，PLC采用循环扫描的工作方式

CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。

一个扫描周期主要分为三个阶段：

1.输入刷新阶段

2.程序执行阶段

3.输出刷新阶段

由于输入刷新阶段是紧接输出刷新阶段后马上进行的，所以亦将这两个阶段统称为I／O刷新阶段。

实际上，除了执行程序和I／O刷新外，PLC还要进行各种错误检测（自诊断功能）并与编程工具通讯，这些操作统称为“监视服务”。

一般在程序执行后进行。

扫描周期的长短主要取决于程序的长短。

由于每一个扫描周期只进行一次I／0刷新，故使系统存在输入、输出滞后现象。

这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力。

但对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞.

S7-200PLC系统是紧凑型可编程序控制器。

系统的硬件构架由成系统的CPU模块和丰富的扩展模块组成。

它能够满足各种设备的自动化控制需求。

S7-200除具有PLC基本的控制功能外，更在如下方面具有独到之处。

●功能强大的指令集

指令内容包括位逻辑指令、计数器、定时器、复杂数学运算指令、PID指令、字符串指令、时钟指令，以及和智能模块配合的专用指令等。

●丰富强大的通讯功能

S7-200提供了近10种通讯方式以满足不同的应用需求，从简单的S7-200之间的通讯到S7-200通过PROFIBUS-DP网络通讯，甚至到S7-200通过以太网通讯。

在联网需要已日益成为必需的今天，强大的通讯无疑会使S7-200为更多的用户服务。

可以说，S7-200的通讯功能已经远远超过了小型PLC的整体通讯水平。

●编程软件的易用性

STEP7-MICRO/WIN32编程软件为用户提供了开发、编辑和监控的良好编程环境。

全中文的界面、中文的在线帮助信息、WINDOWS的界面网络以及丰富的编程向导，能使用户快速进入状态，得心应手。

用户输入设备

1.4S7-200编程软件

1.4.1安装条件

STEP7-MICRO/WIN32V3.2可以在MICROSOFT公司出品的如下操作系统环境下安装：

●WINDOWS95

●WINDOWS98IIVISI/ON

●WINDOWSNT,VERSI/ON4.0,SP6

●WINDOWSMEEDITI/ON;

●WINDOWS2000,SP2;

●WINDOWSXPHOME（STEP7-MICRO/WIN32SP3以上版本）

●WINDOWSXPPROFESSI/ONAL（STEP7-MICRO/WIN32SP3以上版本）

硬件要求：

●任何能够运行上述操作系统的PC或PG（编程器）

●100M硬盘空间；

●WINDOWS系统支持的鼠标；

●推荐使用最小屏幕分辨率1024×768，小字体。

1.4.2安装步骤

关闭所有应用程序，包括MICROSOFTOFFICE快捷工具栏；在光盘驱动器内插入安装光盘。

如果没有禁止光盘插入自动运行，安装程序会自动运行；或者在WINDOWS资料管理器中打开安装光盘上的“SETUP.EXE”文件，然后按照安装程序的提示完成安装就行。

*具体操作详见《深入浅出西门子S7-200PLC》的P30-P34.

2.5.3STEP-MICRO/WIN32简介

STEP-MICRO/WIN32窗口元素如下图所示：

浏览条指令树交叉引用数据块状态图符号表

输出窗口状态条程序编辑器局部变量表

“浏览条”——显示编程特性的按钮控制群组：

“视图”——选择该类别，为程序块、符号表，状态图，数据块，系统块，交叉引用及通讯显示按钮控制。

“工具”——选择该类别，显示指令向导、TD200向导、位置控制向导、EM253控制面板和调制解调器扩充向导的按钮控制。

注释：

当浏览条包含的对象因为当前窗口大小无法显示时，浏览条显示滚动按钮，使您能向上或向下移动至其他对象。

“指令树”——提供所有项目对象和为当前程序编辑器（LAD、FBD或STL）提供的所有指令的树型视图。

您可以用滑鼠右键单击树中“项目”部分的文件夹，插入附加程序组织单元（POU）；您可以用滑鼠右键单击单个POU，打开、删除、编辑其属性表，用密码保护或重新命名子例行程序及中断例行程序。

您可以用滑鼠右键单击树中“指令”部分的一个文件夹或单个指令，以便隐藏整个树。

您一旦打开指令文件夹，就可以拖放单个指令或双击，按照需要自动将所选指令插入

程序编辑器窗口中的光标位置。

您可以将指令拖放在“偏好”文件夹中，排列经常使用的指令。

“交叉引用”——允许您检视程序的交叉引用和组件使用信息。

“数据块”——允许您显示和编辑数据块内容。

“状态图窗口”——允许您将程序输入、输出或变量置入图表中，以便追踪其状态。

您可以建立多个状态图，以便从程序的不同部分检视组件。

每个状态图在状态图窗口中有自己的标记。

“符号表／全局变量表窗口”——允许您分配和编辑全局符号（即可在任何POU中使用的符号值，不只是建立符号的POU）。

您可以建立多个符号表。

可在项目中增加一个S7-200系统符号预定义表。

“输出窗口”——在您编译程序时提供讯息。

当输出窗口列出程序错误时，可双击错误讯息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。

当您编译程序或指令库时，提供讯息。

当输出窗口列出程序错误时，您可以双击错误讯息，会在程序编辑器窗口中显示适当的网络。

“状态条”——提供您在STEP7-MICRO/WIN32中操作时的操作状态信息。

“程序编辑器窗口”——包含用于该项目的编辑器（LAD、FBD或STL）的局部变量表和程序视图。

如果需要，您可以拖动分割条，扩充程序视图，并覆盖局部变量表。

当您在主程序一节（OB1）之外，建立子例行程序或中断例行程序时，标记出现在程序编辑器窗口的底部。

可单击该标记，在子例行程序、中断和OB1之间移动。

“局部变量表”——包含您对局部变量所作的赋值（即子例行程序和中断例行程序使用的变量）。

在局部变量表中建立的变量使用暂时内存；地址赋值由系统处理；变量的使用仅限于建立此变量的POU。

“菜单条”——允许您使用滑鼠或键击执行操作。

您可以定制“工具”菜单，在该菜单中增加自己的工具。

“工具条”——最常用的STEP7-MICRO/WIN32操作提供便利的滑鼠存取。

您可以定制每个工具条的内容和外观。

1.4.4编程计算机与CPU通讯

与CPU通讯，通常需要下列条件之一：

（1）PC/PPI（RS-232/PPI）电缆，连接PG/PC的串行通讯口（COM口）和CPU

通讯口；

（2）PG/PC上安装CP（通讯处理器）卡，通过MPI电缆连接CPU通讯口（CP5611

卡配合台式PC，CP5511卡配合便携机使用）。

最简单的编程通讯需要

（1）带串行RS-232C端口的PG/PC，并已正确安装了STEP7-MICRO/WIN32的有

效版本；

（2）PC/PPI编程电缆（或USB/PPI电缆）。

1.4.5设置通讯

设置PC/PPI电缆小盒中的DIP开关，设定通讯电缆的通讯波特率为9.6K波特。

用PC/PPI电缆连接PG/PC和CPU，将CPU前盖内的模式选择开关设置为STOP，给CPU上电。

用鼠标单击浏览条上的“通讯”图标出现通讯设置窗口，如下图所示：

编程计算

机与CPU

窗口右侧显示编程计算机将通过PC/PPI电缆尝试与CPU通讯，并且本地编程计算机的网络通讯地址是0。

用鼠标双击PC/PPI电缆的图标，出现如下窗口：

单击PC/PPI电缆旁边的PROPERTIES（属性）控制，可以杳看PC/PPI电缆连接参数。

在PPI窗口中设置通讯速度