PLC硬件系统及编程资源文档格式.docx
- 文档编号:20414781
- 上传时间:2023-01-22
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:293.12KB
PLC硬件系统及编程资源文档格式.docx
《PLC硬件系统及编程资源文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PLC硬件系统及编程资源文档格式.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
CPU222
CPU224
CPU224XP
CPU226
用户程
序长度
运行模式
4096字节
8192字节
12288字节
16384字节
不在运行
24576字节
数据存储区
2048字节
10240字节
掉电保护时间
50小时
100小时
本机I/O
数字量
6入/4出
8入/6出
14入/10出
24入/16出
模拟量
无
2入/1出
扩展模块数量
0个模块
2个模块
7个模块
高速
计数器
单相
4路30KHz
6路30KHz
4路30kHz
2路200kHz
两相
2路20KHz
4路20KHz
3路20kHz
1路100kHz
脉冲输出(DC)
2路100kHz
模拟电位器
1
2
实时时钟
配时钟卡
内置
通讯口
1RS-485
2RS-485
I/O映象区
256(128入/128出)
布尔指令执行速度
0.22μs/指令
2.1.2S7-200CPU结构和扩展模块
1.CPU外形
S7-200的CPU包括一个中央处理器、RAM、EEPROM、集成电源和输入/输出(I/O)点等,它们被封装在一个紧凑的外壳内。
CPU负责执行程序,输入点用于从现场设备中采集信号,输出点则负责输出控制信号,用于驱动外部负载。
CPU22x系列PLC主机(CPU模块)的外形示意图,如图2-2所示。
前翻盖:
模式选择开关
扩展端口
输入状态指示灯
端子下翻盖
终端连接器
输出状态指示灯
端子上翻盖
运行状态指示灯
可选卡插槽:
存储卡、时钟卡、电池卡等
通讯接口:
(CPU224XP、CPU226有两个)
图2-2S7-200系列PLC主机的外形图
其中,前翻盖下面有模式选择开关、模拟电位器以及扩展端口。
S7-200PLC有RUN和STOP两种工作模式,可由模式选择开关选择。
当模式选择开关处于STOP位置时,不执行程序但可以对其编写程序;
当开关处于RUN位置时,PLC处于运行状态,此时不能对其编写程序;
当开关处于TERM监控状态时,可以运行程序也可以进行读/写操作。
扩展端口用于连接扩展模块,实现I/O扩展。
端子下翻盖下面为输入端子和传感器电源端子,输入端子的运行状态可以由端子盖上方的一排指示灯显示,正常工作时对应指示灯被点亮。
端子上翻盖下面为输出端子和PLC供电电源端子,输出端子的运行状态可以由端子盖下方的一排指示灯显示,正常工作时对应指示灯被点亮。
运行状态指示灯用于显示CPU所处的工作状态。
STOP(停机方式,黄灯),CPU处于STOP状态或重新启动时常亮;
RUN(运行方式,绿色),CPU处于RUN状态时常亮;
SF(系统出错/故障显示,红色),CPU硬件故障或软件错误时亮。
通讯接口可以连接RS-485通信电缆,实现PLC与上位机或者PLC之间的通讯。
2.存储系统
S7-200PLC的存储系统由RAM和EEPROM两种类型存储器构成,CPU模块内部配备一定容量的RAM和EEPROM,如图2-3所示。
同时,CPU模块支持可选的EEPROM存储器卡。
还增设了超级电容和电池模块,用于长时间保存数据。
用户数据可通过主机的超级电容存储若干天;
电池模块可选,使用电池模块可使数据的存储时间延长到200天。
图2-3S7-200PLC存储系统示意图
3.常用扩展模块
(1)数字扩展模块
S7-200PLC提供了多种类型的数字量扩展模块,利用这些扩展模块能完善CPU的功能,以满足不同的控制需要。
在表2-2中,用户可选用8点、16点和32点的数字量输入/输出模块。
除CPU221外,其它CPU模块均可配接多个扩展模块,连接时CPU模块放在最左侧,扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。
表2-2S7-200数字量扩展模块
数字量扩展模块
类型
输入
8×
DC输入
AC输入
16×
输出
4×
DC输出
继电器
AC输出
混合
DC输入/
32×
(2)模拟量扩展模块
在工业控制中,如温度、压力、流量等都是模拟输入量,某些执行机构(如电动调节阀、晶闸管调速装置和变频器等)也要求PLC输出模拟信号。
在PLC的CPU不能满足模拟信号输入输出通道数量要求时,可以使用模拟量扩展模块来实现A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。
S7-200有3种模拟量扩展模块,见表2-3。
S7-200的模拟量扩展模块中A/D、D/A转换器的位数均为12位。
模拟量输入、输出有多种量程供用户选用,如0~10V、0~5V、0~20mA、±
10V、±
5V、±
100mA等。
其中,量程为0~10V时的分辨率为2.5mV。
表2-3模拟量输入输出扩展模块
模块
EM231
EM232
EM235
点数
4路模拟量输入
2路模拟量输入
4路输入、1路输出
(3)热电偶/热电阻扩展模块
EM231热电偶模块直接以热电偶输出的电势作为输入信号,进行A/D转换后输入给PLC。
该模块具有冷端补偿电路,可用于J、K、E、N、S和R型热电偶,可通过模块下方的DIP开关来选择热电偶的类型;
EM231热电阻模块提供了与多种热电阻的连接口,可通过DIP开关来选择热电阻的类型、接线方式、测量单位和开路故障的方向。
此外,S7200还配备有通信模块EM277、CP243-2,以实现扩大其通信接口的数量和联网能力。
4.I/O点数扩展和编址
CPU22x系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的。
进行扩展时,可以在CPU右边连接多个扩展模块,每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。
编址时同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置递增,其它类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。
例如,某一控制系统选用CPU224,系统所需的输入输出点数各为:
数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。
那么,本系统可有多种不同模块的选取组合,并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种。
图2-4所示为其中的一种模块连接形式,表2-4所列为其对应的各模块的编址情况。
图2-4模块连接方式
表2-4各模块编址
主机I/O
模块1I/O
模块2I/O
模块3I/O
模块4I/O
模块5I/O
I0.0Q0.0
I0.1Q0.1
I0.2Q0.2
I0.3Q0.3
I0.4Q0.4
I0.5Q0.5
I0.6Q0.6
I0.7Q0.7
I1.0Q1.0
I1.1Q1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I2.0
I2.1
I2.2
I2.3
I2.4
I2.5
I2.6
I2.7
Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3
Q2.4
Q2.5
Q2.6
Q2.7
AIW0AQW0
AIW2
ATW4
ATW6
I3.0Q3.0
I3.1Q3.1
I3.2Q3.2
I3.3Q3.3
AIW8AQW4
AIW10
ATW12
ATW14
由此可见,S7-200系统扩展对输入/输出的组态规则为:
1)同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。
2)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),本模块高于实际位数未满8位的,未用位不能分配给I/O链的后续模块。
3)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。
2.1.3CPU模块连接图
PLC是通过I/O点与外界建立联系的,用户必须灵活掌握I/O点与外部设备的连接关系和配电要求。
对于S7-200所有型号CPU的直流输入(24VDC),
1.CPU224模块外围接线图
CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,如图2-10所示,为CPU224模块典型的外围接线图。
图2-10CPU224典型外围接线图
2.CPU224XP模块外围接线图
CPU224XP集成14输入/10输出共24个数字量I/O点和2输入/1输出共3个模拟量I/O点,如图2-11所示,为CPU224XP模块典型的外围接线图。
图2-11CPU224XP典型外围接线图
3.CPU226模块外围接线图
CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点,如图2-12所示,为CPU226模块典型的外围接线图。
图2-12CPU226典型外围接线图
注意:
在实际应用中,用户应参考相应PLC的CPU用户手册,正确进行I/O连接及配电要求(电源的正/负极和电压值)。
2.2S7-200PLC编程软元件
2.2.1S7-200PLC编程软元件
编程软元件是PLC内部具有不同功能的存储器单元,每个单元都有唯一的地址,在编程时,用户只需记住软元件的符号地址即可。
为了方便不同的编程功能需要,存储器单元作了分区,即PLC内部根据软元件的功能不同,分成了许多区域,如输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。
PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似,也有“线圈”与“触点”,但它们不是“硬”继电器,而是PLC存储器的存储单元。
当写入该单元的逻辑状态为“1”时,则表示相应继电器线圈得电,其动合触点闭合,动断触点断开,所以,内部的这些继电器称之为“软”继电器,这些软继电器的最大特点是其触点(包括常开触点和常闭触点)可以无限次使用。
软元件的地址编排采用“区域号+区域内编号”方式。
CPU224、CPU226部分编程软元件的编号范围和功能描述,见表2-5。
表2-5S7-200PLC软元件的编号范围
元件名称
符号
编号范围
功能说明
输入寄存器
I
I0.0~I1.5共14点
接受外部输入设备的信号
输出寄存器
Q
Q0.0~Q1.1共10点
输出程序执行结果并驱动外部设备
位存储器
M
M0.0~M31.7
在程序内部使用,不能提供外部输出
定时器
256(T0~t255)
T0,T64
保持型通电延时1ms
T1~T4,T65~T68
保持型通电延时10ms
T5~T31,T69~T95
保持型通电延时100ms
T32,T96
ON/OFF延时,1ms
T33~T36,T97~T100
ON/OFF延时,10ms
T37~T63,T101~T255
ON/OFF延时,100ms
C
C0~C255
加法计数器,触点在程序内部使用
高速计数器
HC
HC0~HC5
用来累计比CPU扫描速率更快的事件
顺控继电器
S
S0.0~S31.7
提供控制程序的逻辑分段
变量存储器
V
VB0.0~VB5119.7
数据处理用的数值存储元件
局部存储器
L
LB0.0~LB63.7
使用临时的寄存器,作为暂时存储器
特殊存储器
SM
SM30.0~SM549.7
CPU与用户之间交换信息
SM(只读)
SM0.0~SM29.7
只读信号
累加寄存器
AC
AC0~AC3
用来存放计算的中间值
2.2.2软元件类型和功能
1.输入继电器(I)
输入继电器又称输入过程映象寄存器,它和PLC的输入端子相连,用于接收外部开关信号的控制。
输入继电器与开关的连接及内部等效电路,如图2-13所示。
图2-13输入继电器外接控制开关及内部等效电路图
例如,当外部的开关SB1闭合,输入继电器的线圈I0.0得电,则该继电器“动作”,在程序中表现为常开触点闭合/常闭触点断开。
这些触点可以在编程时任意使用,并且使用次数不受限制。
在PLC每个扫描周期的开始,PLC对各个输入端子点进行采样,并把采样值送到输入映像寄存器。
PLC在接下来的本周期各阶段不再改变输入映像寄存器中的值,直到下一个扫描周期的输入采样阶段。
输入继电器可以按位来读取数据,其地址格式为I[字节地址].[位地址],如I0.1;
也可以按字节、字或双字来读取数据,如IB1。
在编程时应注意:
1)输入继电器只能由输入端子接收外部信号控制,不能由程序控制;
2)其触点只能作为中间控制信号,不能直接输出给负载;
3)输入开关外接电源的极性和电压值应符合输入电路的要求,如直流输入、交流输入。
2.输出继电器(Q)
输出继电器又称输出过程映象寄存器,它和PLC的输出端子相连,可以作为负载的控制信号。
输出继电器与负载电路的连接及内部等效电路,如图2-14所示。
图2-14输出继电器外接控制及内部等效电路图
例如,当通过程序使输出继电器线圈Q0.0得电时,该继电器“动作”,在程序中表现为常开触点闭合/常闭触点断开,即输出端子可以作为控制外部负载的开关信号。
这些触点可以在编程时任意使用,使用次数不受限制。
在每个扫描周期的输入采样、程序执行等阶段,并不把输出结果信号直接送到输出锁存器(端点),而只是送到输出映像寄存器,只有在每个扫描周期的末尾才将输出映像寄存器中的结果几乎同时送到输出锁存器,对输出端点进行刷新。
输出继电器可以按位来写入数据,如Q1.1;
也可以按字节、字或双字来写入数据,如QB1。
1)输出端点只能由程序写入输出继电器控制;
2)其触点不仅可以直接控制负载,同时也可以作为中间控制信号;
3)输出外接电源的极性和电压值应符合输出电路的要求,输出继电器的执行部件有继电器、晶体管和晶闸管3种形式,图2-14是继电器输出等效电路。
在继电器输出形式下,外接电源可使用直流或交流,其输出电流、电压值应满足输出触点的要求。
3.通用辅助继电器(M)
通用辅助继电器(又称位存储区或内部标志位)在PLC中没有输入/输出端子与之对应,在逻辑运算中只起到中间状态的暂存作用,类似与继电器控制系统中的中间继电器。
通用辅助继电器可以按位来存取数据,如M26.7。
也可以按字节、字或双字来存取数据,如MD20。
4.特殊继电器(SM)
特殊继电器的某些位(特殊标志位)具有特殊功能或用来存储系统的状态变量、控制参数和信息,是用户与系统程序之间的界面。
用户可以通过特殊标志位来沟通PLC与被控制对象之间的信息;
用户也可以通过编程直接设置某些位来使设备实现某种功能(参看S7200用户手册)。
特殊继电器有只读区和可读写区,例如,常用的SMB0单元有8个状态位为只读标志,其含义如下:
SM0.0:
PLC运行(RUN)指示位,该位在PLC运行时始终为1。
SM0.1:
该位在PLC由STOP转入RUN时,该位为ON一个扫描周期,常用作调用初始化子程序。
SM0.2:
若保持数据丢失,则该位在一个扫描周期中为1。
SM0.3:
开机后进入RUN方式,该位将ON一个扫描周期。
SM0.4:
该位提供了一个周期为一分钟、占空比为0.5的时钟脉冲,可作为简单延时使用。
SM0.5:
该位提供了一个周期为一秒钟、占空比为0.5的时钟脉冲。
SM0.6:
该位为扫描时钟,本次扫描时置1,下次扫描时置0。
可用作扫描计数器的输入。
SM0.7:
该位指示CPU工作方式开关的位置(0为TERM位置,1为RUN位置)。
在每个扫描周期的末尾,由S7-200更新这些位。
5.变量存储器(V)
变量存储器用来存储变量(可以被主程序、子程序和中断程序等任何程序访问,也称全局变量),可以存放程序执行过程中数据处理的中间结果,如变量V1.0、VB10、VW10、VD10。
6.局部变量存储器(L)
局部变量存储器用来存放局部变量(局部变量只在特定的程序内有效),可以用来存储临时数据或者子程序的传递参数。
局步变量可以分配给主程序段、子程序段或中断程序段,但不同程序段的局部存储器是不能相互访问的。
7.顺序控制继电器(S)
有些PLC中也把顺序控制继电器称为状态器或状态元件,是顺控继电器指令的重要元件,常与顺序控制指令LSCR、SCRT、SCRE结合使用,实现顺序控制或步进控制。
如S2.1、SB4。
8.定时器(T)
定时器是PLC中常用的编程软元件,主要用于累计时间的增量,其分辨率有1ms、10ms和100ms三种。
定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器类同,当定时器的输入条件满足时开始累计时间增量(当前值),当定时器的当前值达到预设值时,定时器触点动作。
定时器地址格式为:
T[定时器号],如T24。
9.计数器(C)
计数器是用来累计输入脉冲的个数。
当输入触发条件满足时,计数器开始累计它的输入端脉冲上升沿(正跳变)的次数;
当计数器计数值达到预定的设定值时,计数器触点动作。
计数器地址格式为:
C[计数器号],如C24。
10.累加器(AC)
累加器是用来暂存数据的寄存器,累加器可进行读、写两种操作,它可以向子程序传递参数,也可以从子程序返回参数,或用来存储运算中间结果。
S7-200提供了4个32位的累加器,其地址格式为AC[累加器号],如AC0、AC3等。
累加器的可用长度为32位,可采用字节、字、双字的存取方式。
按字节、字存取时只能存取累加器的低8位或低16位,双字可以存取累加器全部的32位,如图2-15所示。
图2-15累加器的操作
11.模拟量输入/输出映像寄存器(AI/AQ)
模拟量输入映像寄存器用以存放A/D转换后输入的16位的数字量,其地址格式为AIW[起始字节地址],如:
AIW2,注意:
必须用偶数字节地址(0、2、4....)且只能进行读操作。
模拟量输出映像寄存器用以存放需要进行D/A转换的16位的数字量,其地址格式为AQW[起始字节地址],如:
AQW2,注意:
必须用偶数字节地址(0、2、4....)且只能进行写操作。
12.高速计数器(HC)
一般计数器的计数频率受扫描周期的影响,不能太高。
而高速计数器可累计比CPU的扫描速度更快的事件。
高速计数器的当前值是一个双字长(32位)的整数,且为只读值。
高速计数器的数量很少,地址格式为HC[高速计数器号],如HC2。
2.3S7-200寻址方式
2.3.1数据类型
S7-200PLC数据类型可以是整型、实型(浮点数)、布尔型或字符串型,常用的数据长度有位、字节、字和双字。
1.位、字节、字和双字
位(bit),数据类型为布尔(BOOL)型,有“0”和“1”两种不同的取值。
可用来表示开关量(或称数字量)的两种不同状态,如触点的断开和接通、线圈的通电和断电等。
如果该位为“1”,则表示梯形图中对应编程元件的线圈“通电”,称该编程元件为“1”状态,或称该编程元件ON(接通);
如果该位为“0”,对应编程元件的线圈和触点的状态与上述的相反,称该编程元件为“0”状态,或称该编程元件OFF(断开)。
字节(Byte),由8位二进制数组成,其中的第0位为最低位(LSB),第7位为最高位(MSB)。
字(Word),由字节组成,两个字节组成1个字。
字节
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PLC 硬件 系统 编程 资源