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1、PLC PLC 应用技术应用技术其次章 可编程序限制器的结构和工作原理10/31/202212.1可编程序限制器的组成与基本结构可编程序限制器的组成与基本结构2.2可编程序限制器的工作过程与工作原理可编程序限制器的工作过程与工作原理2.3S7-200系列可编程限制器系列可编程限制器2.4可编程序限制器的编程语言可编程序限制器的编程语言本章主要内容本章主要内容10/31/20222本章学习要求本章学习要求8重点内容：8 S7-200的结构、原理及编程语言8了解内容：8 可编程序限制器的性能指标8难点内容：8 梯形图的等效电路10/31/202232.1 2.1 可编程序限制器的组成与基本结构可编
2、程序限制器的组成与基本结构 PLC是一种工业限制用的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。PLC的硬件系统由主机系统、输入/输出扩展环节及外部设备组成。PLC的软件系统由系统程序(又称系统软件)和用户程序(又称应用软件)两大部分组成。10/31/20224一、一、PLC硬件结构示意图硬件结构示意图输入/输出扩展环节10/31/202251.1.系统程序系统程序 系统程序由系统程序由PLCPLC的制造企业编制，固化在的制造企业编制，固化在PROMPROM或或EPROMEPROM中，安装在中，安装在PLCPLC上，随产品供应应用户。系统程序上，
3、随产品供应应用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令说明程序和供系统调用的标包括系统管理程序、用户指令说明程序和供系统调用的标准程序模块等。准程序模块等。2.2.用户程序用户程序 用户程序是依据生产过程限制的要求由用户运用制造用户程序是依据生产过程限制的要求由用户运用制造企业供应的编程语言自行编制的应用程序。用户程序包括企业供应的编程语言自行编制的应用程序。用户程序包括开关量逻辑限制程序、模拟量运算程序、闭环限制程序和开关量逻辑限制程序、模拟量运算程序、闭环限制程序和操作站系统应用程序等。操作站系统应用程序等。二、二、可编程序限制器的软件系统可编程序限制器的软件系统10/31/202262.2
4、 2.2 可编程序限制器的工作原理及主要性能指标可编程序限制器的工作原理及主要性能指标一、可编程序限制器的原理一、可编程序限制器的原理PLC是接受周期循环扫描的工作方式，是接受周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。的。一个扫描周期（工作周期）主要分为以下几一个扫描周期（工作周期）主要分为以下几个阶段：个阶段：1.输入采样扫描阶段输入采样扫描阶段2.执行用
5、户程序扫描阶段执行用户程序扫描阶段3.输出刷新扫描阶段输出刷新扫描阶段10/31/20227二、可编程序限制器的等效电路二、可编程序限制器的等效电路二、可编程序限制器的等效电路二、可编程序限制器的等效电路2.2 2.2 可编程序限制器的工作原理及主要性能指标可编程序限制器的工作原理及主要性能指标10/31/20228三、可编程序限制器的主要技术指标三、可编程序限制器的主要技术指标l l1.输入输入/输出点数输出点数 l l2.存储容量存储容量 l l3.扫描速度扫描速度 l l4.指令系统指令系统 l l5.通信功能通信功能 2.2 2.2 可编程序限制器的工作原理及主要性能指标可编程序限制器
6、的工作原理及主要性能指标10/31/20229 西门子S7系列可编程限制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型（超小型）可编程限制器系统。S7-200系列可编程限制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程限制器供应了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。2.3 S7-200 系列可编程限制器10/31/202210一、一、S7-200PLC系统组成系统组成1CPU模块模块 SIMATIC SIMATIC S7-200S7-200系系统统CPU CPU 22X22X系系
7、列列PLCPLC主主机机（CPUCPU模模块）的块）的外形外形：2.3 S7-200 系列可编程限制器10/31/202211 CPU CPU 型号型号 2.3 S7-200 系列可编程限制器10/31/202212 CPU 22X CPU 22X主要技术性能指标主要技术性能指标7个模块10/31/202213主机及主机及I/OI/O特性特性10/31/2022142 2 输入输出扩展模块输入输出扩展模块 当当主主机机单单元元模模板板上上的的I/OI/O点点数数不不够够时时,或或者者涉涉及及到到模模拟拟量量限限制制时时,除除了了CPU221CPU221以以外外,都都可可以以通通过过增增加加扩扩
8、展展单元模板的方法单元模板的方法,对输入对输入/输出点数进行扩展输出点数进行扩展.设备连接设备连接 10/31/202215二、二、S7-200S7-200系列系列PLCPLC数据存储及内部元器件功能数据存储及内部元器件功能1.1.数据类型数据类型2.字符串、布尔型、整数型和实数型（浮点数）10/31/2022162.编址方式编址方式l位编址的指定方式为：（区域标记符）字节号位编址的指定方式为：（区域标记符）字节号位号位号如如I0.0；Q0.0；I1.2。l字节编址的指定方式为：（区域标记符）字节编址的指定方式为：（区域标记符）B（字节号）（字节号）如如IB0表示由表示由I0.0I0.7这这8
9、位组成的字节。位组成的字节。l字编址的指定方式为：（区域标记符）字编址的指定方式为：（区域标记符）W（起始字节号）（起始字节号）例如例如VW0表示由表示由VB0和和VB1这这2字节组成的字。字节组成的字。l双字编址的指定方式为双字编址的指定方式为:（区域标记符）（区域标记符）D（起始字节号）（起始字节号）例如例如VD0表示由表示由VB0到到VB3这这4字节组成的双字。字节组成的双字。10/31/202217 3.3.寻址方式寻址方式 （1 1）干脆寻址）干脆寻址 干干脆脆寻寻址址是是在在指指令令中中干干脆脆运运用用存存储储器器或或寄寄存存器器的的元元件件名名称称（区区域域标标记记）和和地地址址
10、编编号号，干干脆脆到到指指定定的的区区域域读读取取或或写写入入数数据据。有按位、字节、字、双字的寻址方式有按位、字节、字、双字的寻址方式（2 2）间接寻址）间接寻址 间间接接寻寻址址时时操操作作数数并并不不供供应应干干脆脆数数据据位位置置，而而是是通通过过运运用用地地址址 指指针针来来存存取取存存储储器器中中的的数数据据。在在S7-200S7-200中中允允许许运运用用指指针针对对I I、Q Q、M M、V V、S S、T T、C C（仅当前值）存储区进行间接寻址（仅当前值）存储区进行间接寻址（1 1）运用间接寻址前，要先创建一个指向该位置的指针。）运用间接寻址前，要先创建一个指向该位置的指针
11、。（2 2）指针建立好后，利用指针存取数据。）指针建立好后，利用指针存取数据。10/31/202218干脆寻址10/31/202219 4.4.元件功能元件功能（1 1）输入映像寄存器输入映像寄存器I I（输入继电器）（输入继电器）输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口，共16个。（2 2）输出映像寄存器输出映像寄存器Q Q（输出继电器）（输出继电器）输出继电器是用来将输出信号传送到负载的接口，共16个。（3 3）变量存储器变量存储器V V 变量存储器主要用于存储变量，CPU224/226为V0.0V5119.7共5KB存储容量10/31/202220（4）内部标记位存储器（中间继电
12、器）内部标记位存储器（中间继电器）M内部标记位存储器，用来保存限制继电器的中间内部标记位存储器，用来保存限制继电器的中间操作状态，其作用相当于继电器限制中的中间继电器，操作状态，其作用相当于继电器限制中的中间继电器，共共256个。个。（5）特殊标记位存储器特殊标记位存储器SMPLC中还有若干特殊标记位存储器中还有若干特殊标记位存储器,特殊标记位存特殊标记位存储器位供应大量的状态和限制功能储器位供应大量的状态和限制功能，一般为，一般为SM0.0-SM299.7。（6）局部变量存储器局部变量存储器L64个个（7）定时器定时器TPLC所供应的定时器作用相当于继电器限制系统所供应的定时器作用相当于继电
13、器限制系统中的时间继电器。每个定时器可供应多数对常开和常中的时间继电器。每个定时器可供应多数对常开和常闭触点供编程运用闭触点供编程运用。共。共256个（个（T0-T255）10/31/202221（8）计数器计数器C计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。共脉冲个数。共256个（个（C0-C255）（9）高速计数器高速计数器HC（10）累加器累加器AC（11）依次限制继电器依次限制继电器S（状态元件）（状态元件）（12）模拟量输入模拟量输入/输出映像寄存器（输出映像寄存器（AI/AQ）10/31/2022222.4 2.4 可编程序
14、限制器的编程语言可编程序限制器的编程语言一、一、可编程序限制器的编程语言可编程序限制器的编程语言1.梯形图梯形图(LAD)2.指令表指令表(STL)3.功能块图功能块图(FBD)10/31/202223图2.7 基本指令应用举例(a)梯形图；(b)指令表I0.0()()I0.1Q0.0Q0.0Q0.1()M0.1I0.5I0.3I0.4()Q0.2M0.1(a)(b)LDOA=LD=A=LDNAN=I0.0Q0.0I0.1Q0.0I0.5Q0.1I0.3M0.1I0.4M0.1Q0.2梯形图和指令表梯形图和指令表10/31/202224图2.8 FBD简洁实例功能块图功能块图10/31/202
15、225二、编程留意事项及编程技巧二、编程留意事项及编程技巧 （1 1）程序应按自上而下，从左至右的依次编写。）程序应按自上而下，从左至右的依次编写。（2 2）线线圈圈不不能能干干脆脆与与左左母母线线相相连连。假假如如须须要要，可可以以通通过过特特殊殊内内部部标标记记位位存存储储器器SM0.0SM0.0（该该位位始始终终为为1 1）来连接，如图）来连接，如图2-102-10所示。所示。（3 3）适当支配编程依次，以削减程序的步数。）适当支配编程依次，以削减程序的步数。串联多的支路应尽量放在上部，如图串联多的支路应尽量放在上部，如图2-92-9所示。所示。10/31/202226图2-9图2-1010/31/202227并联多的支路应靠近左母线，如下图所示：对困难的电路，可重复运用一些触点画出其等效电路，然后再进行编程。I0.5I0.6I0.7I1.0I1.110/31/202228本章小结和作业本章小结和作业小结：通过本章的学习，驾驭小结：通过本章的学习，驾驭 S7-200 S7-200的结构、原理及编程语言；了解可编程的结构、原理及编程语言；了解可编程序限制器的性能指标序限制器的性能指标作业：作业：习题二习题二10/31/202229ENDTHE10/31/202230