PLC的基本工作原理及其S7200编程DOC.docx

1、PLC的基本工作原理及其S7200编程DOCPLC的基本工作原理及其S7-200编程章实验基础入门篇1.1 PLC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

2、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

3、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1.2.11.2.1CPU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。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 ROME 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

4、一 般由低功耗的CMOS-RA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。1.2.2PLC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。 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， 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 /0点

5、数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将 /0扩展单元与主机相连，以增加I /0点数。PLC的最大扩展能力主要受 寻址能力和主机驱动能力的限制。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。许多PLC的直流而且ICPU电源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

6、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4.一个扫描周期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

7、，以减少因扫描周期造成的响应滞 .S7-200 PLC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。 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PID指令、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、 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S7-200S7-200 之间的通讯到S7-200通过PROFIBUS-D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

8、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STE P7-MICRO/WIN3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。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1.4S7-200 编程软件1.4.1安装条件STEP7-MICRO/WIN32 V3.2可以在MICROSOF公司出品的如下操作系统环境 下安装：WINDOWS 95WINDOWS 98 IIVISI/ONWINDOWS NT,VERSI/ON

9、4.0,S P6WINDOWS ME EDITI/ON;WINDOWS 2000,S P2;WINDOWS XP HOME（STEP7-MICRO/WIN32以上版本）WINDOWS XP PROFESSI/ONAL（STEP7-MICRO/WIN32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统支持的鼠标；推荐使用最小屏幕分辨率1024X 768,小字体。1.4.2安装步骤关闭所有应用程序，包括 MICROSOFT OFFICE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 WINDO

10、W资料管理器中打开安装光盘上的“ SETUP.EX”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 S7-200 PLC的P30-P34.2.5.3STEP-MICRO/WIN32 简介STE P-MICRO/WIN3窗口元素如下图所示：符号表浏览条 指令树 交叉引用 数据块 状态图注释：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”一一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

11、；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”一一允 许您检视程序的交叉引用和组件使用信息。“数据块”一一允许您显示和编辑数据块内容。“状态图窗口” 一一允许您将程序输入、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

12、窗口中有自己的标记。“符号表/全局变量表窗口” 一一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” 一一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”一一提供您在STEP 7-MICRO/WIN 3冲操作时的操作状态信息。“程序编辑器窗口” 一一包含用于该项目的编辑器（LAD FBD或ST

13、L）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”一一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”一一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”一一最常用的STEP 7-MICRO/WIN 32操作提供便利的滑鼠

14、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!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（ COMR）和 CPU 通讯口；（2） PG/PC上安装C（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带串行RS-232C端口的PG/PC并已正确安装了 STEP7-MICRO/WIN3的有效版本；(2)1.4.5PC/PPI编程电缆（或 USB/PPI电缆）。. 设置通讯设置PC/PPI电缆小盒中的DIP开关，

15、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/PCffi CPU将CPU前盖内的模式选择开关设置为 STOP 给CPU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PROPERTIE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与 PC/PPI电缆DIP开关的设置一致。CPU出厂 时通讯速率的默认值为9.6K。在LOCAICONNECTI/O选项卡中，选择编程计算机 COM口，其设置如下图所 示：设置完毕后，回到通讯窗口，双击“双击刷新”，系统就会自动找到相应的 设备与之通讯。1.4.6 编程S7-200 CPU 通过I/O （输入/输出）接口与外围器件联系，接受操作指令和 检测各种状态，并把控制运算的结果输出。 S7-200 CPU内运行的程序实现了以前用继电器硬件连接实现的逻辑。在S7-200 CPL控制程序中，使用I/O地址来访问实际连接到CPU输入/输出 端子的实际器件。关于程序的