第4章硬件系统及内部资源.ppt
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1、2019/6/16,本章内容,4.1 概述 4.2 硬件系统 4.3 内部资源 4.4 寻址方式 4.5 指令系统 4.6 程序结构 4.7 S7-200 PLC的几个特性, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.1 概述,学习PLC时,对对象的选择 绝大多数PLC是相似的; 为以后学习IEC61131-3打下基础。 为什么要讲S7-200 PLC? 市场占有率高 和现场总线的发展方向一致 S7-200 PLC的发展, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,从CPU模块的功能来看,SIMATIC S7-200系
2、列小型可编程序控制器发展至今,大致经历了两代: 第一代产品其CPU模块为CPU 21X,主机都可进行扩展,它具有四种不同结构配置的CPU单元:CPU 212,CPU 214,CPU 215和CPU 216,对第一代PLC产品不再作具体介绍。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X,是在21世纪初投放市场的,速度快,具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元:CPU 221,CPU 222,CPU 224和CPU 226,除CPU 221之外,其他都可加扩展模块。,S7-200 PLC的发展,2019/6/16,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组, S7-200 PLC 基础知识,2
3、019/6/16,4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,硬件系统的基本构成 基本单元:基本单元或CPU模块 扩展单元 特殊功能模块 相关设备 软件, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,4.2 基本单元 (S7-200 CPU模块),基本单元(S7-200CPU模块)也称为主机,它包括一个中央处理单元(CPU)、电源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。,1. 主机外形,CPU模块的顶部端子盖内 :电源及输出端子 底部端子盖内 :输入端子及传感器电源 中部右侧前盖内 :CPU工作方式开关 (RUN/STOP)、模拟调 节电位器和扩展I/O
4、接口 左侧 :状态指示灯LED、存储卡、及通讯口,状态指示灯 显示CPU的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态。 RS-485的串行通讯端口 PLC主机实现人一机对话、机机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接,实现PLC与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。 扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模块的接口,作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定,并用扩展电缆连接。, 存储卡(EEPOM卡):可以存储CPU程序。该卡位也可安装时钟卡和电池卡(可使用户数据的存储时间延长至200天)。, 模拟电位器:可以及时更改程序运行中的一些参数,如定时和计数的设定值、过程量的
5、控制等, RUN/STOP开关:用改变PLC的工作方式(RUN,STOP,TERM), 最简单的系统构成,2019/6/16,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,CPU 224外部电路接线电路图,CPU 224外部电路接线电路图,输入电路采用了双向光电耦合器,24V DC极性可任意选择, 1M、2M为输入端子的公共端。1L、2L为输出公共端。 CPU224另有24V、280mA电源供PLC输入点使用。,2019/6/16,4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,4.2.2主机结构及性能特点 1、主机模块 编程软件STEP7-Micro/WIN,新的CPU模块才支持新的STEP7-Micro/
6、WIN4.0 CPU型号 CPU221:6+4 无扩展。有一定高速计算和通信功能 CPU222:8+6 可扩展2个模块,有一定高速计算和通信功能 CPU224 14+10可扩展7个模块,有更强的模拟量处理及高速计算能力,使用最多。, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,4.2.2主机结构及性能特点 1、主机模块 CPU224XP 同CPU224一样 14+10 可扩展7个模块,有更强的模拟量处理及高速计算能力,增加了2输入/1输出怕模拟量单元和一个通信口 CPU226 24+16 可扩展7个模块,有两
7、个通信口, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,S7-200 CPU,2019/6/16,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,主机结构及性能特点 CPU的主要特点和技术规范 供电电压:直流24V和交流220V两种供电电源电压 输出方式:主是晶体管(DC)和继电器(DC/AC) 集成电源:集成24V直流电源,可直接供电给传感器和执行机构 高速计数:200KHZ(CPU224XP) 脉冲输出:2路可达100KHZ(CPU224XP)高频脉冲输出,可以驱动步进电机和伺服电机以实现定位任务。 集成模拟电位器:
8、实现实时更改运行中的一些参数 实时时钟 存储系统 保持型数据存储器:对变量V、中间继电器M、定时器T、计数器C的存储器进行了组态成掉电保持型的存储器,掉电时电容可保存50100小时,电池永久型存储器:可维持200天。 注意组态M存储器(MB0MB13)为永久型存储器要慎用 存储卡, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,I/O的扩展和功能的扩展 为什么要进行I/O扩展? I/O扩展模块:开关输入型EM221、开关输出型EM222、开关输入输出型EM223;模拟量输入型EM231、模拟量输出型EM232、
9、模拟量输入输出型EM235, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,1. 数字量扩展模块 数字量扩展模块主要有: EM221 数字量输入模块,24V,8输入。 EM222 数字量输出模块,24V,8输出。 EM223 数字量混合模块,24V。(如DI4/DO4直流24V) 2. 模拟量扩展模块 模拟量扩展模块主要有: EM231:4模拟输入点,2W,12位。 EM232:2模拟输出点,2W,12位。 EM235:4模拟输入点,1模拟量输出点,2W,12位。 3. 热电偶、热电阻模块 EM231为1.8W,15位,模拟量输入。,2019/6/16,4.2 S7-20
10、0 PLC的 硬件系统,I/O的扩展和功能的扩展 功能扩展模块:P128 I/O点的扩展 编址原则 同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。 对于数字量,输入/输出映像寄存器的单位长度为8位(1个字节),本模块高位实际位数未满8位的,未用位不能分配给I/O链的后续模块。 对于模拟量,输入/输出以2个字节(1个字)递增方式来分配空间。 HMI, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,I/O的扩展 I/O点的扩展 举例, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,
11、4.2 S7-200 PLC的 硬件系统,I/O的扩展 I/O点的扩展 举例, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.3 S7-200 PLC的 内部资源,软元件 什么是软元件? 特点 没有物理触点,且其触点可以无限次地使用; 体积小、功耗低、寿命长。 软元件介绍 输入继电器(I):输入映像寄存器,又称输入继电器(该区域可以按位操作).输入继电器线圈由外部信号驱动,常开触点和常闭触点供用户编程使用 有外部输入端子, 各16B S7-200 PLC输入映像寄存器编址范围:I0.0I15.7。或:IB0IB15,或: IW0IW14,或: ID
12、0ID12。 输出继电器(O):输出映像寄存器(又称输出继电器)是用来将PLC的输出信号传递给负载,线圈用程序指令驱动。 有外部输出端子 编址范围(Q0.0Q15.7)PLC的每一个I/O点都是一个确定的物理点。 CPU 224主机有I0.0I0.7,I1.0I1.5共14个数字量输入端点,Q0.0Q0.7、Q1.0、Q1.1共10个数字量输出端点。, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6/16,4.3 S7-200 PLC的 内部资源,软元件 通用辅助继电器(中间继电器(M):M作为控制继电器(又称中间继电器),用来存储中间操作数或其它控制信息。
13、S7-200 PLC编址范围M0.0M31.7,可以按位、字节、 字或双字来存取存储区的数据。 特殊继电器(SM):特殊标志位(SM)存储器:180B。有特殊功能或用来系统的状态变量、有关信息的控制参数和信息。 CPU 224编址范围SM0.0 SM179.7,共180个字节。其中SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域 变量存储器(V):用以存储运算的中间结果和其它数据 CPU 224有VB0.0VB5119.7的5K存储字节。可以是“1”或“0”这样的位逻辑。可按位、字节、字或双字使用。V:5.2KB, S7-200 PLC 基础知识,龙岩学院物理与机电学院PLC教学组,2019/6
14、/16,4.3 S7-200 PLC的 内部资源,软元件 局部变量存储器(L):局部变量L与变量V存储器相似,V 是全局有效的,而L是局部有效,即V是同一变量可以被任何程序(主程序、了程序、中断程序)访问,而L是和特定程序相关联。 S7-200有64个字节的局部存储器,编址范围LB0.0LB63.7,其中60个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数,最后4个字节为系统保留字节。 不同程序的局部存储器不能互相访问。 使用局部变量存储器最多的场合是带参数的子程序调用过程中。 顺序控制继电器(S)存储区:32B S又称状态元件,以实现顺序控制和步进控制。如果没有被顺序控制中,可以作为一般的中间继
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