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1、第第2章章 可编程序控制器的硬件可编程序控制器的硬件结构与工作原理结构与工作原理2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构2.1.1基本结构基本结构 组成：组成：CPU模块、输入模块、输出模块、模块、输入模块、输出模块、编编 程装置。程装置。n n1 CPU1 CPU模块模块模块模块n n1 1）CPUCPU芯片芯片芯片芯片n n 作作作作用用用用：在在在在可可可可编编编编程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器控控控控制制制制系系系系统统统统中中中中，CPUCPU模模模模块块块块相相相相当当当当于于于于人人人人的的的的大大大大脑脑脑脑，它它它它不不不不断断断断地地地地采采采采集集
2、集集输输输输入入入入信信信信号号号号，执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。执行用户程序，刷新系统的输出。n n2 2）存储器：存储器：存储器：存储器：n n作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。n n系系系系统统统统程程程程序序序序：决决决决定定定定PLCPLC的的的的基基基基本本本本智智智智能能能能，由由由由厂厂厂厂家家家家设设设设计计计计，并存入并存入并存入并存入ROMROM、EEPROMEEPROM。用户不能修改。用户不能修改。用
3、户不能修改。用户不能修改。n n用用用用户户户户程程程程序序序序：根根根根据据据据要要要要求求求求，用用用用PLCPLC的的的的编编编编程程程程语语语语言言言言，编编编编制制制制 的的的的 程程程程 序序序序，用用用用 户户户户 用用用用 编编编编 程程程程 器器器器 写写写写 入入入入 RAMRAM或或或或EEPROMEEPROM。类型类型 (1)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)用用户户可可以以用用编编程程装装置置读读出出RAM中中的的内内容容，也也可可以以将将用用户户程程序序写写入入RAM，它它是是易易失失性性的的存存储储器器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。它的电源中断后，储存
4、的信息将会丢失。(2)只读存储器只读存储器(ROM)ROM的的内内容容只只能能读读出出，不不能能写写入入。它它是是非非易易失失的的，它它的的电电源源消消失失后后，仍仍能能保保存存储储存存的的内内容容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序。一般用来存放可编程序控制器的系统程序。(3)可可电电擦擦除除可可编编程程的的只只读读存存储储器器(EEPROM或或E2PROM)它是非易失性的，但是可以用编程装置它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有对它编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比间比RAM长得多
5、。长得多。EEPROM用来存放用户用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。程序和需长期保存的重要数据。2 I0模块模块 作作用用：是是系系统统的的眼眼、耳耳、手手、脚脚，是是联联系系外外部现场和部现场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。1）输入模块）输入模块作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。输人电路：设有输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。2）输出模块）输出模块作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，双向晶闸管，小型继电器。小型继电器。3、编程装置、编程装置 作作用用：
6、编编程程装装置置用用来来生生成成用用户户程程序序，并并对对它进行编辑、检查和修改。它进行编辑、检查和修改。1）.手手持持式式编编程程器器：不不能能直直接接输输人人和和编编辑辑梯梯形形图图，只只能能输输入入和和编编辑辑指指令令表表程程序序，因因此此又又叫做指令编程器。叫做指令编程器。2）.编编程程软软件件编编程程：在在屏屏幕幕上上直直接接生生成成和和编编辑辑梯梯形形图图、指指令令表表、功功能能块块图图和和顺顺序序功功能能图图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。4、电源、电源可可编编程程序序控控制制器器使使用用220V交交流流电电源源或或24V直直流流电
7、电源源。内内部部的的开开关关电电源源为为各各模模块块提提供供DC 5V、12V、24V等直流电源等直流电源。2.1.2 可编程序控制器的物理结构可编程序控制器的物理结构 1整体式（整体式（S7200）（图）（图2-2）2模块式模块式(s7300和和s7400系列系列)(图图2-3)。2.1.3 可编程序控制器的外部接线可编程序控制器的外部接线 CPU222模块的外部接线图模块的外部接线图(见图见图2-6)2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理2.2.1可编程序控制器的工作方式可编程序控制器的工作方式工作状态：工作状态：STOP：创创建建和和编编辑辑用用户户程程序序，设设置置P
8、LC的的硬件功能，并可下栽到硬件功能，并可下栽到PLC。RUN:执行用户程序实现控制功能。执行用户程序实现控制功能。扫描工作方式。扫描工作方式。(图图2-9)2.2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理1.读取输入读取输入 2.执行用户程序执行用户程序3.通信处理通信处理4.自诊断测试自诊断测试5.修改输出修改输出6.中断程序的处理中断程序的处理7.立即立即IO处理处理 2.2.3 输人输出滞后时间输人输出滞后时间 是是指指可可编编程程序序控控制制器器的的外外部部输输入入信信号号发发生生变变化化的的时时刻刻至至它它控控制制的的有有关关外外部部输输出出信信号号发发生生变化的时刻之
9、间的时间间隔，几十毫秒。变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。2.3 S7-200系列可编程序控制器性能简介系列可编程序控制器性能简介2.3.1 CPU模块模块S7-200有有5种种CPU模块，。模块，。2.3.2数字量扩展模块数字量扩展模块当当CPU IO点点数数不不够够时时，必必须须使使用用扩扩展展模模块的块的IO点数点数2.3.3模拟量输入输出扩展模块模拟量输入输出扩展模块模拟量扩展模块有模拟量扩展模块有3种种。2.3.4热电偶、热电阻扩展模块热电偶、热电阻扩展模块 EM231热热电电偶偶、热热电电阻阻模模块块.EM231热热电偶模块。电偶模块。2.3.5 PROFIBUS-DP通信模块通
10、信模块 2.3.6 STEP 7-MicroWIN编程软件简介编程软件简介2.4可编程序控制器的安装可编程序控制器的安装2.4.1模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 1.模块的安装与拆卸模块的安装与拆卸 2.现场接线端子排与可拆卸的端现场接线端子排与可拆卸的端 子连接器。子连接器。2 2.4.2.4.2本机本机本机本机I I0 0与扩展与扩展与扩展与扩展l lOO本本本本机机机机I IOO有有有有固固固固定定定定的的的的地地地地址址址址，扩扩扩扩展展展展I I0 0点点点点的的的的地地地地址址址址由由由由模模模模块块块块的类型和模块在同类的类型和模块在同类的类型和模块在同类的类型和模块在同类I
11、IOO模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。规规规规则则则则：1 1）同同同同类类类类型型型型输输输输入入入入或或或或输输输输出出出出点点点点的的的的模模模模块块块块进进进进行行行行顺顺顺顺序序序序编编编编址。址。址。址。2 2）数数数数字字字字量量量量I I0 0模模模模块块块块的的的的地地地地址址址址以以以以字字字字节节节节(8(8位位位位)为为为为单单单单位位位位，未用的位不会分配给未用的位不会分配给未用的位不会分配给未用的位不会分配给I I0 0链中的后续模块。链中的后续模块。链中的后续模块。链中的后续模块。3 3）模模模模拟拟拟拟量量量量扩扩扩扩展展展展模模模模块块块块以以以以2 2字字字字节节节节递递递递增增增增的的的的方方方方式式式式来来来来分分分分配配配配地址。地址。地址。地址。CPU224CPU224的的的的I I0 0地址分配举例。（图地址分配举例。（图地址分配举例。（图地址分配举例。（图212212）