第2章 PLC内外部结构及编程软件的使用

普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术学习内容●S7-200系列PLC的外部结构●S7-200系列PLC的性能●S7-200系列PLC的内存结构●S7-200系列PLC指令系统的类型●STEP7-Micro/WIN编程软件简介普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术●了解S7-200系列PLC的外部结构、各部件的作用及CPU性能和输入输出性能。●了解STEP7-Micro/WIN编程软件的界面及使用。●理解S7-200系列PLC内部存储器的种类、作用及指令系统的类型。●掌握S7-200系列PLC的输入输出接线及指令寻址方式。学习目标：普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.1S7-200系列PLC的外部结构(b)S7-22X系列(a)S7-21X系列图2-1SIMATICS7-200系列PLC外部结构实物图输出接线端子CPU状态指示输出状态指示输出接线端子扩展接口输出状态指示输入状态指示CPU状态指示通讯端口通讯端口输入接线端子扩展接口输入状态指示输入接线端子存储器卡普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.1.1各部件的作用1．输入接线端子：用于连接外部控制信号。在底部端子盖下是输入接线端子和为传感器提供的24V直流电源。2．输出接线端子：用于连接被控设备。在顶部端子盖下是输出接线端子和PLC的工作电源。3．CPU状态指示：CPU状态指示灯有SF、STOP、RUN4．输入状态指示：用于显示是否有控制信号（如控制按钮、行程开关、接近开关、光电开关等数字量信息）接入PLC；普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.1.1各部件的作用5．输出状态指示：用于显示PLC是否有信号输出到执行设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）；6．扩展接口：通过扁平电缆线，连接数字量I/O扩展模块、模拟量I/O扩展模块、热电偶模块、通信模块等。7．通信接口：支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。用以连接编程器（手持式或PC机）、文本/图形显示器、PLC网络等外部设备。8．模拟电位器：模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM28、SM29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数等。普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术1．输入接线图2-4CPU224输入电路接线图2.1.2输入输出接线普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2．输出接线⑴晶体管输出电路接线图图2-5CPU224晶体管输出电路接线图普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2．输出接线⑵继电器输出电路接线图图2-6CPU224继电器输出电路的接线图普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术表2-2CPU22X模块主要技术指标型号CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226用户数据存储器类型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROMEEPROM程序空间（永久保存）2048字2048字4096字6144字8192字用户数据存储器1024字1024字2560字5120字5120字数据后备（超级电容）典型值/H5050100100100主机I/O点数6/48/614/1014/1024/16可扩展模块无277724V传感器电源最大电流/电流限制(mA)180/600180/600280/600400/约1500400/约1500模拟量I/O映像区无16/1628/7或1432/3232/322.2.1CPU性能PLC的CPU性能主要描述PLC的存储器能力、指令运行时间及各种特殊功能等。2.2S7-200系列PLC的性能普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术表2-2CPU22X模块主要技术指标（续）240VAC电源CPU输入电流/最大负载电流(mA)25/18025/18035/22040/16040/16024VDC电源CPU输入电流/最大负载(mA)70/60070/600120/900150/1050150/1050为扩展模块提供的DC5V电源的输出电流-最大340mA最大660mA最大1000mA最大1000mA内置高速计数器4（30KHz）4（30KHz）6（30KHz）4（30KHz）2（100KHz）6（30KHz）定时器/计数器256256256256256高速脉冲输出2（20KHz）2（20KHz）2（20KHz）2（100KHz）2（20KHz）布尔指令执行时间0.22μs0.22μs0.22μs0.22μs0.22μs模拟量调节电位器1个1个2个2个2个实时时钟有（时钟卡）有（时钟卡）有（内置）有（内置）有（内置）RS-485通信口111222.2.1CPU性能PLC的CPU性能主要描述PLC的存储器能力、指令运行时间及各种特殊功能等。普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.2.2I/O性能PLC的I/O特性主要描述I/O接口电路的电气性能，诸如电压电流大小、通断时间、隔离方式等等。表2-3CPU22X系列机型的输入特性项目CPU221CPU222CPU224CPU226输入类型汇型/源型汇型/源型源型/汇型漏型/源型输入点数681424输入电压24VDC24VDC24VDC24VDC输入电流4mA4mA4mA4mA逻辑1信号15～35V15～35V15～35V15～35V逻辑0信号0～5V0～5V0～5V0～5V输入延迟时间0.2～12.8ms0.2～12.8ms0.2～12.8ms0.2～12.8ms高速输入频率30KHz30KHz30KHz20～30KHz隔离方式光电光电光电光电隔离组数2/446/811/13普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术表2-4CPU22X系列PLC机型的输出特性项目CPU221CPU222CPU224CPU226输出类型晶体管继电器晶体管继电器晶体管继电器晶体管继电器输出点数446610101616负载电压20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC输出电流1信号0.75A2A0.75A2A0.75A2A0.75A2A0信号10mA—10mA—10μA—10μA—公共端输出电流总合3.02A6.0A4.5A6.0A3.75A8.0A6A10A接通延时标准脉冲15μs10ms15μs10ms15μs10ms15μs10ms2μs—2μs—2μs—2μs—关断延时标准脉冲100μs10ms100μs10ms100μs10ms100μs10ms10μs—10μs—10μs—10μs—隔离方式光电电磁光电电磁光电电磁光电电磁隔离组数41/36353/484/5/7普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.3S7-200系列PLC的内存结构及寻址方法PLC的内存分为程序存储区和数据存储区两大部分。程序存储区用于存放用户程序，它由机器自动按顺序存储程序。数据存储区用于存放输入输出状态及各种各样的中间运行结果。普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.3.1内存结构S7-200系列PLC的数据存储区按存储器存储数据的长短可划分为字节存储器、字存储器和双字存储器三类。●7个字节存储器输入映像寄存器I输出映像寄存器Q变量存储器V内部位存储器M特殊存储器SM顺序控制状态寄存器S局部变量存储器L●4个字存储器定时器T计数器C模拟量输入寄存器AI模拟量输出寄存器AQ；●2个双字存储器累加器AC高速计数器HC。普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.3.2指令寻址方式1.编址方式1)位编址：寄存器标识符+字节地址.位地址，如I0.0、M0.1、Q0.2等。2)字节编址：寄存器标识符+字节长度B+字节号，如IB1、VB20、QB2等。3)字编址：寄存器标识符+字长度W+起始字节号，如VW20表示VB20和VB21这2个字节组成的字。4)双字编址：寄存器标识符+双字长度D+起始字节号，如VD20表示从VB20到VB21这4个字节组成的双字。普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术1)立即数寻址对立即数直接进行读写操作的寻址称为立即数寻址。立即数寻址的数据在指令中以常数形式出现。常数的大小由数据的长度（二进制数的位数）决定。在S7-200系列PLC中，常数值可为字节、字或双字。存储器以二进制方式存储所有常数。指令中可用二进制、十进制、十六进制或ASCII码形式来表示常数。2)直接寻址方式直接寻址方式是指在指令中直接使用存储器或寄存器的地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据，如I0.0、MB20、VW100等。2.寻址方式普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.3.2指令寻址方式3)间接寻址间接寻址时操作数不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在S7-200系列PLC中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T（仅当前值）、C（仅当前值）寄存器进行间接寻址。使用间接寻址之前，要先创建一个指向该位置的指针，指针为双字值，用来存放一个存储器的地址，只能用V、L或AC做指针。例如：MOVW*AC1，AC0，表示将AC1中的内容为起始地址的一个字长的数据（即VB202，VB203的内容）送到累加器AC0中。指针建立好了之后，利用指针存取数据。用指针存取数据时，操作数前加“*”号，表示该操作数为一个指针。普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.3.2指令寻址方式3)间接寻址12345678A6C32F89V200V201V202V203V204V205V206V207VB202的地址AC1MOVD&VB202,AC1//VB202的地址送入AC1，建立指针5678AC0MOVW*AC1，AC0//指针AC1所指的值传送到AC0普通高等教育“十一五”国家级规划教材高等职业技术教育机电类专业规划教材第2章PLC内外部结构及编程软件的使用PLC应用技术2.4S7-200系列PLC指令系统的类型梯形图LadderLogicProgram(LAD)程序指令梯形图程序指令的基本逻辑元素是触点、线圈、功能框和地址符。语句表StatemenListProgram(STL)程序指令语句表程序指令由操作码和操作数组成，类似于计算机的汇编语言，它的图形显示形式