第4章_PLC硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源

1、2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing1本章內(nèi)容本章內(nèi)容 4.1 概述概述4.2 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)4.3 內(nèi)部資源內(nèi)部資源4.4 尋址方式尋址方式 S7-200系列系列PLC的的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing24.1 概述概述 1. 為什么要講為什么要講S7-200 PLC?（1） 功能齊全功能齊全 具有多種功能模塊和人機界面，系統(tǒng)集成方便具有多種功能模塊和人機界面，系統(tǒng)集成方便 容易組成容易組成PLC 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 具有功能齊全的編程和

2、工業(yè)控制組態(tài)軟件具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件 （2） 代表性強代表性強 西門子西門子PLC在我國應(yīng)用廣泛在我國應(yīng)用廣泛 S7系列系列PLC的編程均使用的編程均使用STEP7編程語言編程語言PLC品牌品牌型號眾多型號眾多2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing34.2 S7-200 PLC的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) 1.硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本構(gòu)成 硬件配置方式：硬件配置方式：整體式（主機）整體式（主機）積木式（擴展積木式（擴展I/O模塊和各模塊和各種功能模塊）種功能模塊）n基本單元（基本單元（CPU模塊、主機）模塊、主機）n擴展

3、單元擴展單元n特殊功能模塊特殊功能模塊n相關(guān)設(shè)備相關(guān)設(shè)備n軟件軟件 2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing4主機主機結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及性能及性能特點特點n主機外形主機外形2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing5n CPU型號型號lCPU2216輸入、輸入、4輸出；無擴展，適合少點數(shù)控制系統(tǒng)；輸出；無擴展，適合少點數(shù)控制系統(tǒng)；lCPU2228輸入、輸入、6輸出；可控制模擬量，輸出；可控制模擬量，2個擴展模塊。個擴展模塊。lCPU224XP224增強版增強版，存儲容量增加，處理高速計數(shù)器，存

4、儲容量增加，處理高速計數(shù)器 能力增強，增加能力增強，增加2I/1O的模擬量單元，通信口。的模擬量單元，通信口。lCPU226 24輸入、輸入、16輸出；存儲容量增加；輸出；存儲容量增加；2通信口；通信口； 可用于點數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)可用于點數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。l CPU22414輸入、輸入、10輸出輸出； 7個擴展模塊，內(nèi)置時鐘，個擴展模塊，內(nèi)置時鐘， 模擬量和高速計數(shù)能力強，模擬量和高速計數(shù)能力強，應(yīng)用最多。應(yīng)用最多。S7-200系列系列2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing6輸入輸入/輸出的擴展輸

5、出的擴展n為什么要進行為什么要進行I/O擴展？擴展？nI/O擴展模塊擴展模塊: （1）開關(guān)量開關(guān)量擴展：擴展：EM221、 EM222、 EM223（2）模擬量模擬量擴展擴展 :EM231、EM232、 EM235功能功能類型類型點數(shù)點數(shù)P1282010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing7n特殊功能特殊功能擴展模塊擴展模塊:（1） EM253：定位定位模塊，用于高精度的運動控制系統(tǒng)模塊，用于高精度的運動控制系統(tǒng)（2） EM277：PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接模塊模塊（3） EM241：調(diào)制解調(diào)器模塊：調(diào)制解調(diào)器模塊（4） EM24

6、3：以太網(wǎng)以太網(wǎng)模塊模塊2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing8n I/O點的點的擴展擴展和和編址編址在在CPU右邊右邊連接擴展模塊，連接擴展模塊，主機主機I/O地址不變地址不變，每個擴展模塊的每個擴展模塊的組態(tài)地址編號組態(tài)地址編號各模塊的各模塊的類型類型和該模塊在和該模塊在I/O鏈中所處的鏈中所處的位置位置。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing9l 編址編址原則原則 同類型同類型輸入或輸出點的模塊進行輸入或輸出點的模塊進行順序編址順序編址，按與主，按與主機的位置而機的位置而遞

7、增遞增。 對于數(shù)字量，輸入對于數(shù)字量，輸入/輸出映像寄存器的單位長度為輸出映像寄存器的單位長度為8位（位（1個字節(jié)），本模塊高位實際位數(shù)個字節(jié)），本模塊高位實際位數(shù)未滿未滿8位位的，的，未用位未用位不能分配給不能分配給I/O鏈的鏈的后續(xù)模塊后續(xù)模塊（從一個新的連（從一個新的連續(xù)字節(jié)開始）續(xù)字節(jié)開始）。 對于模擬量，輸入對于模擬量，輸入/輸出以輸出以2個通道（個通道（2個字）個字）遞增方遞增方式來分配空間，式來分配空間，后續(xù)模塊后續(xù)模塊地址編排須地址編排須從新的從新的2個字以個字以后的地址開始后的地址開始。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoq

8、ing10l 舉例舉例某一控制系統(tǒng)選用某一控制系統(tǒng)選用CPU224，系統(tǒng)所需系統(tǒng)所需的輸入輸出點數(shù)各為：的輸入輸出點數(shù)各為：數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入24點；數(shù)字量輸出點；數(shù)字量輸出20點；點； 模擬量輸入模擬量輸入6點；模擬量輸出點；模擬量輸出2點。點。 分析：分析： CPU224：數(shù)字量：數(shù)字量 14輸入輸入/10輸出；模擬量沒有輸出；模擬量沒有 需擴展需擴展： 數(shù)字量數(shù)字量 10輸入輸入/10輸出；模擬量輸出；模擬量 6輸入輸入/2輸出輸出2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing11 擴展模塊選擇擴展模塊選擇 擴展擴展連接順序不唯一連接順

9、序不唯一，各模塊，各模塊編址也不唯一編址也不唯一（對應(yīng)）（對應(yīng)）。 方案不唯一，擇優(yōu)方案不唯一，擇優(yōu)（夠用、經(jīng)濟）（夠用、經(jīng)濟）： EM221（DI8）+ EM222（DO8）+EM223（DI4/DO4） EM235（ AI4 /AO1 ） 2塊塊擴展方案唯一嗎？擴展方案唯一嗎？2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing12n I/O點的擴展（點的擴展（方案之一方案之一） 注意課本中注意課本中灰體字灰體字意義意義2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing13 AIW0 AIW2 AIW

10、4 AIW6 : 元件名稱元件名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)域內(nèi)的存儲區(qū)域內(nèi)的首字節(jié)地址首字節(jié)地址Byte7Byte6Byte5Byte4Byte3Byte2Byte1Byte0Word06Word4Word2Word0（NO.2）EM235分配空間分配空間（NO.1）EM235分配空間分配空間 難點理解難點理解2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing144.3 S7-200 PLC的內(nèi)部資源的內(nèi)部資源1. 軟元件軟元件n什么什么是軟元件是軟元件(軟繼電器軟繼電器)？實際上實際上是由電子電路和寄存器及存儲器單元等組成。是由電子電路和寄存器及存

11、儲器單元等組成。用戶使用的用戶使用的PLC中的每一個中的每一個I/O、內(nèi)部存儲單元、定時器、內(nèi)部存儲單元、定時器和計數(shù)器等。和計數(shù)器等。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing15 特點特點地址編排：地址編排：區(qū)域號區(qū)域號+區(qū)域內(nèi)編號區(qū)域內(nèi)編號 如：如：I0.1 Q1.5l 軟元件軟元件數(shù)量有限數(shù)量有限（P403，表，表C-4：CPU存儲器范圍存儲器范圍）；）；l 沒有物理觸點，且其觸點可以沒有物理觸點，且其觸點可以無限次使用無限次使用 。l 各元件功能不同，有固定唯一的地址，編程時只需各元件功能不同，有固定唯一的地址，編程時只需記住記住

12、地址地址即可。即可。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing16n 軟元件介紹軟元件介紹l 輸入繼電器（輸入繼電器（I）：作用，特點，大?。鹤饔?，特點，大小 有外部輸入端子有外部輸入端子l 輸出繼電器（輸出繼電器（O）：作用（實際輸出：作用（實際輸出/程序），特點程序），特點 有外部輸出端子有外部輸出端子l 通用輔助繼電器（通用輔助繼電器（M）：特點，作用（中間繼電器：特點，作用（中間繼電器/邏輯控制）邏輯控制）軟元件博覽會軟元件博覽會2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing17n

13、軟元件介紹軟元件介紹l 特殊繼電器（特殊繼電器（SM）：作用作用 表表42： 常用特殊繼電器的常用特殊繼電器的位信息位信息2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing18n 軟元件介紹軟元件介紹l 變量存儲器（變量存儲器（V）：作用：作用l 局部變量存儲器（局部變量存儲器（L）2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing19n 軟元件介紹軟元件介紹l 順序控制繼電器（順序控制繼電器（S）2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing20n 軟

14、元件介紹軟元件介紹l 定時器（定時器（T）：累計時間增量：累計時間增量l 計數(shù)器（計數(shù)器（C）：累計輸入脈沖：累計輸入脈沖 的個數(shù)的個數(shù)2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing21n 軟元件介紹軟元件介紹l 模擬量輸入寄存器（模擬量輸入寄存器（AI）/模擬量輸出寄存器（模擬量輸出寄存器（AQ）： 編址內(nèi)容：元件名稱、數(shù)據(jù)長度、起始字節(jié)的地址（偶數(shù)號）編址內(nèi)容：元件名稱、數(shù)據(jù)長度、起始字節(jié)的地址（偶數(shù)號）2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing22l 高速計數(shù)器（高速計數(shù)器（HC）：基

15、本原理和普通計數(shù)器一致，累計：基本原理和普通計數(shù)器一致，累計比主機掃描頻率更快的高速脈沖。比主機掃描頻率更快的高速脈沖。不常用不常用2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing23 根據(jù)使用場合不同，可以作為根據(jù)使用場合不同，可以作為字節(jié)、字字節(jié)、字和和雙字雙字使用使用 間接尋址間接尋址經(jīng)常使用（經(jīng)常使用（指針指針）l 累加器（累加器（AC）：4個，是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，個，是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器， 可用長度可用長度32位位2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing244.4 尋址方式尋

16、址方式 1. 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型l 數(shù)據(jù)類型及范圍：數(shù)據(jù)類型及范圍：2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing25l 常數(shù)常數(shù) 長度：字節(jié)、字、雙字長度：字節(jié)、字、雙字 表示：二進制、十進制、十六進制、表示：二進制、十進制、十六進制、ASCII、浮點數(shù)等、浮點數(shù)等 若若無無格式說明格式說明“#”，默認，默認十進制數(shù)十進制數(shù)2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing262. 直接直接尋址尋址 直接使用直接使用存儲器或寄存器的存儲器或寄存器的元件名稱和地址編號元件名稱和地址編號， 根據(jù)這個地址

17、訪問該數(shù)據(jù)根據(jù)這個地址訪問該數(shù)據(jù)。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing27l 直接尋址的直接尋址的編址格式編址格式2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing28 A：元件名稱元件名稱，即該數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲器中的區(qū)域地址，可以是，即該數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲器中的區(qū)域地址，可以是 上表中的符號；上表中的符號； T：數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型，若為位尋址，則無該項；，若為位尋址，則無該項； 若為字節(jié)、字或雙字尋址，則若為字節(jié)、字或雙字尋址，則T的取值應(yīng)分別的取值應(yīng)分別 為為B、W和和D； X：字節(jié)地址字節(jié)地

18、址； Y：字節(jié)內(nèi)的字節(jié)內(nèi)的位地址位地址，只有位尋址才有該項。，只有位尋址才有該項。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing29（1）位尋址：）位尋址：Ax.yl可以進行位尋址的編程元件有：可以進行位尋址的編程元件有：I、Q、M、SM、L、V、S。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing30（2）特殊元件特殊元件的尋址格式的尋址格式 T、C、HC、AC等，直接寫出其編號即可。等，直接寫出其編號即可。 T、C的地址編號有的地址編號有2個含義個含義：位位和和當(dāng)前值當(dāng)前值。 AC的特殊性：字

19、節(jié)、字、雙字的特殊性：字節(jié)、字、雙字2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing31（3）字節(jié)、字、雙字的尋址格式）字節(jié)、字、雙字的尋址格式 元件名稱元件名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)域內(nèi)的存儲區(qū)域內(nèi)的首字節(jié)地址首字節(jié)地址 適用編程元件有：適用編程元件有：I、Q、M、SM、L、V、S、AI、AQ。Byte7Byte6Byte5Byte4Byte3Byte2Byte1Byte0Word6Word4Word2Word0Double Word (VD4)Double Word (VD0)2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright

20、by Weng Guoqing32以變量存儲器以變量存儲器V為例：為例：2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing33間接間接尋址尋址n什么是間接尋址？什么是間接尋址？指指數(shù)據(jù)存放在存儲器或寄存器中，在指令中只出現(xiàn)所需數(shù)數(shù)據(jù)存放在存儲器或寄存器中，在指令中只出現(xiàn)所需數(shù)據(jù)所在單元的據(jù)所在單元的內(nèi)存地址的地址內(nèi)存地址的地址。（地址指針）（地址指針）與計算機的間接尋址方式相同與計算機的間接尋址方式相同,存取數(shù)據(jù)方式與存取數(shù)據(jù)方式與C語言語言中的中的指針應(yīng)用基本相同。指針應(yīng)用基本相同。 在處理內(nèi)存在處理內(nèi)存連續(xù)地址中的數(shù)據(jù)時非常方便連續(xù)地址中的數(shù)據(jù)

21、時非常方便，而且可縮短程，而且可縮短程序所生成的代碼長度，編程更加靈活。序所生成的代碼長度，編程更加靈活。適用：適用： I、Q、M、V、S、T、C。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing34n 間接尋址的間接尋址的步驟步驟l 建立指針建立指針 使用間接尋址對某個存儲器單元讀、寫時，首先要使用間接尋址對某個存儲器單元讀、寫時，首先要建立建立地址指針地址指針。指針為。指針為雙字雙字長，是所要訪問的存儲長，是所要訪問的存儲單元的單元的32位位的物理地址。的物理地址。 可作為指針的存儲區(qū)有：可作為指針的存儲區(qū)有：變量存儲器（變量存儲器（V）、局

22、部變）、局部變量存儲器（量存儲器（L）和累加器（）和累加器（AC1、 AC2、AC3）。）。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing35例：例：MOVD &VB100，VD204 MOVD &VB10，AC2 MOVD &C2，LD16 其中其中：“&”為地址符號，它與單元編號結(jié)合使用表示所為地址符號，它與單元編號結(jié)合使用表示所對應(yīng)單元的對應(yīng)單元的32位物理地址；位物理地址；VB100只是一個直接地址編只是一個直接地址編號，并不是它的物理地址。指令中的第二個地址數(shù)據(jù)長度號，并不是它的物理地址。指令中的第二個地址數(shù)據(jù)長度必須是必須是雙字長雙

23、字長，如：，如：VD、LD和和AC等。等。 必須用雙字傳送指令（必須用雙字傳送指令（MOVD），），將存儲器將存儲器所要訪問單所要訪問單元的地址元的地址裝入用來裝入用來作為指針的存儲器單元或寄存器作為指針的存儲器單元或寄存器，裝裝入的是地址而不是數(shù)據(jù)本身入的是地址而不是數(shù)據(jù)本身，格式如下：，格式如下：哎呀，又沒學(xué)過！哎呀，又沒學(xué)過！2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing36l 用指針來存取數(shù)據(jù)用指針來存取數(shù)據(jù) 在操作數(shù)的前面加在操作數(shù)的前面加 “*” 表示該操作數(shù)為一個指針。表示該操作數(shù)為一個指針。 例子：例子： AC1為指針，用來存放

24、要訪問的操作數(shù)的地址為指針，用來存放要訪問的操作數(shù)的地址； 存于存于VB200、VB201的數(shù)據(jù)被傳送到的數(shù)據(jù)被傳送到AC0中去。中去。2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing37l 修改指針修改指針 連續(xù)存儲數(shù)據(jù)時，可以通過修改指針很容易連續(xù)存儲數(shù)據(jù)時，可以通過修改指針很容易存取其緊挨存取其緊挨的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。簡單的數(shù)學(xué)運算指令，如。簡單的數(shù)學(xué)運算指令，如加法、減法、自增和加法、減法、自增和自減自減等指令可以用來修改指針。等指令可以用來修改指針。 在修改指針時，在修改指針時，要記住訪問數(shù)據(jù)的長度要記住訪問數(shù)據(jù)的長度：存取字節(jié)時，：存取字節(jié)

25、時，指針加指針加1；存取字時，指針加；存取字時，指針加2；存取雙字時，指針加；存取雙字時，指針加4。 2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing38n舉例舉例 n想一想：想一想：開始對指針進行操作后，還用再操心具體的地址嗎？開始對指針進行操作后，還用再操心具體的地址嗎？2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing394.5 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) l 國標(biāo)和西門子語言國標(biāo)和西門子語言 關(guān)系關(guān)系 國標(biāo)國標(biāo)IEC61131.3全世界全世界PLC生產(chǎn)廠家指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)；生產(chǎn)廠家指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)； 各廠家均支持，相似（基本內(nèi)容和原理），但有差異；各廠家均支持，相似（基本內(nèi)容和原理），但有差異； SIEMENS：SIMATIC指令系統(tǒng)、編程語言指令系統(tǒng)、編程語言、Micro/WIN編程環(huán)境；編程環(huán)境； 版本不同，功能差異：版本不同，功能差異：STEP7 Micro/WIN V4.0 SPX 2010.10 V1.0現(xiàn)代電氣及PLC技術(shù) Copyright by Weng Guoqing404.5 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 2