PLC编程与应用-基本结构课件.ppt

1、12/3/20221后一页后一页返回返回第2章 PLCPLC的硬件结构与工作原理12/3/20222返回返回12/3/20223 各种各种PLC的具体的具体，都是以微处理器为核，都是以微处理器为核心的电子电气系统。心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。的支持。PLC内部主要由内部主要由等等几部分组成。几部分组成。返回返回后一页后一页前一页前一页12/3/20224CPUROM、RAM电源部件电源部件输输出出接接口口输输入入接接口口外设接口外设接口照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构编程器编程器

2、打印机打印机采用光电采用光电隔离装置隔离装置继电器、可控硅、继电器、可控硅、晶体管电路晶体管电路后一页后一页前一页前一页12/3/20225后一页后一页前一页前一页 在可编程序控制器控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地。12/3/20226后一页后一页前一页前一页 输入输入(Input)模块和输出模块和输出(Output)模块简称为模块简称为IO模块模块，它们，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。数字量数字量(或称开关量或称开关量)输入模块用来输入模块用来接收从按钮、选择开关、接收从按钮、选择开关、数字拨码

3、开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的数字量输入信号等来的数字量输入信号；，12/3/20227后一页后一页前一页前一页 ，而可编程序而可编程序控制器的控制器的。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏坏CPU模块中的元器件，或影响可编程序控制器的正模块中的元器件，或影响可编程序控制器的正常工作。常工作。12/3/20228后一页后一页前一页前一页 编程装置用来编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。不能直接输入和编辑梯形图，不能直接输入和

4、编辑梯形图，因此又叫做，因此又叫做。它的体积小，价格便宜，一般用来。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型可编程序控制器编程，或者用于现场调试和维修。给小型可编程序控制器编程，或者用于现场调试和维修。使用使用。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。现远程编程和传送。可以可以。给给S7-200编程时，应配备一台安装有编程时，应配备一台安装有编编程软件的计算机和一根连接计算机和可编程序控制器的程软件的计算机和一根连接计算机和可编程序控制器的。该软件可以在网站。该软件可以在网站WWWadsiemenscomcnS7-200下载。下载。3 3编程

5、装置编程装置12/3/20229后一页后一页前一页前一页 可编程序控制器使用可编程序控制器使用220V交流电源或交流电源或24V直流直流电源电源。内部的。内部的开关电源为各模块提供开关电源为各模块提供DC 5V、12V、24V等直流电源等直流电源。，驱动可编程序控制器负载的直流电源一，驱动可编程序控制器负载的直流电源一般由用户提供。般由用户提供。4 4电源电源12/3/202210后一页后一页前一页前一页 返回返回12/3/202211后一页后一页前一页前一页1 1整体式可编程序控制器整体式可编程序控制器 整体式整体式又叫做又叫做单元式单元式或或箱体式箱体式，它的体积小、价格低，小型可，它的体

6、积小、价格低，小型可编程序控制器一般采用整体式结构。编程序控制器一般采用整体式结构。整体式可编程序控制器将整体式可编程序控制器将CPUCPU模块、模块、I IO O模块和电源装在一个模块和电源装在一个箱型机壳内，称为基本单元箱型机壳内，称为基本单元，。“前盖前盖”下面下面有有RUNRUNSTOPSTOP开关，模拟量电位器和扩展开关，模拟量电位器和扩展I IO O连接器。连接器。S7-200S7-200系列系列可编程序控制器提供多种具有不同可编程序控制器提供多种具有不同I IO O点数的点数的CPUCPU模块和数字量、模块和数字量、模拟量模拟量I I0 0扩展模块供用户选用扩展模块供用户选用。整

7、体式可编程序控制器还配备有许多专用的整体式可编程序控制器还配备有许多专用的，如，如等，使可等，使可编程序控制器的编程序控制器的。12/3/202212后一页后一页前一页前一页 12/3/202213 大、中型可编程序控制器大、中型可编程序控制器(如如S7-300和和S7-400系列系列)一般采用模一般采用模块式结构，块式结构，用搭积木的方式组成系统用搭积木的方式组成系统，它，它由机架和模块组成由机架和模块组成(见图见图)。模块插在模块插座上模块插在模块插座上，后者焊在机架中的总线连接板上。可编程，后者焊在机架中的总线连接板上。可编程序控制器厂家序控制器厂家备有不同槽数的机架供用户选用备有不同槽

8、数的机架供用户选用，如果一个机架容，如果一个机架容纳不下所选用的模块，纳不下所选用的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间用间用I0扩展电缆相连扩展电缆相连。用户可以选用用户可以选用，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。很方便。整体式整体式可编程序控制器每一可编程序控制器每一IO点的平均价格比模块式的点的平均价格比模块式的便便宜宜，在小型控制系统中一般采用整体式结构。但是，在小型控制系统中一般采用整体式结构。但是模块式模块式可编程可编程序控制器的硬件组态方便序控制器的硬件组态方便灵活灵活，维修时

9、更换，维修时更换模块、判断故障范围也很方便，因此较复杂的、要求较高的系统模块、判断故障范围也很方便，因此较复杂的、要求较高的系统一般选用模块式可编程序控制器。一般选用模块式可编程序控制器。2 2模块式可编程序控制器模块式可编程序控制器12/3/202214后一页后一页前一页前一页 S7-300模块式模块式PLC 12/3/202215 CPU是是PLC的核心，一切逻辑运算及判断都的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。它就是我们常说的电脑芯片。(1)。后一页后一页前一页前一页1 1 CPUCPU芯片芯

10、片返回返回12/3/202216 CPU模块主要模块主要。可编程序控制器使用下列微处理。可编程序控制器使用下列微处理(1)通用微处理器通用微处理器。如。如Intel公司的公司的8086、80186到到Pentium系列芯片：系列芯片：(2)单片微处理器单片微处理器(单片机单片机)。如。如Intel公司的公司的MCS-96系列单片机。系列单片机。(3)位片式微处理器位片式微处理器。如。如AMD 2900系列位片式系列位片式微处理器。微处理器。12/3/202217存储器存储器：存放系统程序和用户已调好的程序存放系统程序和用户已调好的程序：用户正调试的程序。用户正调试的程序。系统程序：系统程序：后

11、一页后一页前一页前一页2.2.存储器存储器：存放用户程序和需长期保存的存放用户程序和需长期保存的 重要数据重要数据12/3/202218 用户程序：用来存放用户编写的程序、各种逻用户程序：用来存放用户编写的程序、各种逻辑数据、计算结果等。辑数据、计算结果等。PLC的存储器按功能可分为以下几个区：的存储器按功能可分为以下几个区：1)用户程序存储器区：用户程序存储器区：是用来存放用户编写的程是用来存放用户编写的程序，其存储容量的大小是用序，其存储容量的大小是用“”来表示的，如：来表示的，如：2048步的程序存储器就表示可存步的程序存储器就表示可存2048步程序。步程序。2)字数据存储器区：字数据存

12、储器区：用来存放用户各种数学运算结用来存放用户各种数学运算结果，字长为果，字长为8位或位或16位。位。后一页后一页前一页前一页12/3/2022193)输入输入/输出继电器区：输出继电器区：它是位数据区，可它是位数据区，可对其进行位操作。对其进行位操作。每一位每一位是一个是一个接点接点，对应对应外部的一个输入外部的一个输入/输出端子输出端子，接点应为何种状，接点应为何种状态就由位是态就由位是0还是还是1决定，也就是说该区是输决定，也就是说该区是输入入/输出继电器接点的逻辑映像区，只对该区输出继电器接点的逻辑映像区，只对该区的相应位进行操作，就可对输入的相应位进行操作，就可对输入/输出继电器输出

13、继电器进行控制。我们说该区有进行控制。我们说该区有“物理继电器物理继电器”与与之对应。之对应。后一页后一页前一页前一页12/3/2022204)辅助继电器区：辅助继电器区：该区无该区无“物理继电器物理继电器”与之与之对应，即无硬接点，它是一个对应，即无硬接点，它是一个“软继电器软继电器”，是是“逻辑继电器逻辑继电器”，不向外设输出信号，在程，不向外设输出信号，在程序中起逻辑转换作用，正是这种序中起逻辑转换作用，正是这种“逻辑继电器逻辑继电器”使得可编程控制器与继电接触控制产生了本质使得可编程控制器与继电接触控制产生了本质的区别。的区别。5)保持继电器区：保持继电器区：该区与该区与M区功能相同，

14、差区功能相同，差别仅在于该区的状态在别仅在于该区的状态在PLC掉电后其状态仍掉电后其状态仍保持不变。编号与保持不变。编号与M区相同。区相同。后一页后一页前一页前一页12/3/2022216)时间继电器时间继电器T区：区：该时间继电器也是该时间继电器也是“软继电器软继电器”，可以利用它产生不同的延，可以利用它产生不同的延时。时。此外，此外，PLC还有计数器还有计数器C，步控制器步控制器S，特特殊继电器殊继电器F等。等。后一页后一页前一页前一页12/3/202222 返回返回12/3/202223 输入电路中设有输入电路中设有，以，以由于输入触点抖动或由于输入触点抖动或外部外部引起错误的输入信号。

15、滤波电路延迟时间的典型引起错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为值为1020ms(信号上升沿信号上升沿)和和2050ms(信号下降沿信号下降沿)，输入电流，输入电流为数毫安。为数毫安。下图是某直流输入模块的内部电路和外部接线图，图中只下图是某直流输入模块的内部电路和外部接线图，图中只画出了画出了一路输入电路一路输入电路，。S7-200可以用可以用(见图见图)，它还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供，它还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24V直流电源。直流电源。1 1输入模块输入模块12/3/202224 当图中的外接触点当图中的外接触点接通时，光耦合器中两个反并联的发光接通时

16、，光耦合器中两个反并联的发光二极管亮，光敏三极管饱和导通二极管亮，光敏三极管饱和导通；外接触点；外接触点。显然，可以改变图中输入回路的电源极性。显然，可以改变图中输入回路的电源极性。交流输入方式适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用，交流输入方式适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用，输入电压有输入电压有110V、220V两种两种。12/3/2022252 2输出模块输出模块 输出模块的功率放大元件有输出模块的功率放大元件有、，以及既，以及既。输出电流的典型值为。输出电流的典型值为05-2A，负负载电源由外部现场提供。载电源由外部现场提供。，例如，例如S7-200的继电器输出电路可以驱动的继电器输

17、出电路可以驱动2A的电阻性负的电阻性负载，但是只能驱动载，但是只能驱动200W的白炽灯。的白炽灯。额定输。额定输出电流还与温度有关，温度升高时额定输出电流减出电流还与温度有关，温度升高时额定输出电流减小，有的可编程序控制器提供了有关的曲线。小，有的可编程序控制器提供了有关的曲线。12/3/202226 图是图是。与触点并联的。与触点并联的RC电电路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧。路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧。如果系统输出量的变化不是很频。如果系统输出量的变化不是很频繁，建议优先选用继电器型的。繁，建议优先选用继电器型的。12/3/202227 图是使图是使。图中的稳压管用来

18、抑制关断过电压和外部的浪涌电压，以保图中的稳压管用来抑制关断过电压和外部的浪涌电压，以保护场效应管。场效应管输出电路的工作频率可达护场效应管。场效应管输出电路的工作频率可达20kHz。12/3/202228 12/3/202229 图是图是CPU222模块的外部接线图，模块的外部接线图，8个输入点个输入点分为两组，分为两组，1M和和2M分别是两组输入点内部电路的分别是两组输入点内部电路的公共端。公共端。，可，可用该电源作为输入电路的电源用该电源作为输入电路的电源(见图见图)。24V直流电源还可以用于外部的电子直流电源还可以用于外部的电子传感器。传感器。1L和和2L分别是两组输出点内部电分别是两

19、组输出点内部电路的公共端路的公共端。如果是继电器输出，输。如果是继电器输出，输出回路可使用出回路可使用AC 220V电源电压。电源电压。，此外还有，此外还有CPU222模块的外部接线模块的外部接线返回返回12/3/20223012/3/202231返回返回12/3/202232 在数字量控制系统中，变量仅有两种相反的工作状态，在数字量控制系统中，变量仅有两种相反的工作状态，如如高电平高电平和和、继电器线圈的、继电器线圈的通电通电和和、触点的、触点的接通接通和和，可用逻辑代数中的，可用逻辑代数中的1和和 来表示它们。在波形图中，来表示它们。在波形图中，用高电平表示用高电平表示 l l 状态，用低

20、电平表示状态，用低电平表示 0 0 状态。状态。“”、“”、“”逻辑运算的输入输出关系逻辑运算的输入输出关系如下表所示，如下表所示，用继电器电路或梯形图可以实现用继电器电路或梯形图可以实现“与与”、“或或”、“非非”逻辑运算逻辑运算(见图见图)。，例如下图中的继电器电路实现，例如下图中的继电器电路实现的逻辑运算可用逻辑代数式表示为：的逻辑运算可用逻辑代数式表示为：FR2SB)KM1SB(KM返回返回12/3/20223312/3/202234FR2SB)KM1SB(KM异步电动机控制电路异步电动机控制电路SB2SB1FRKMKMFUSKMM312/3/202235 继电器的线圈通电时，其常开触

21、点接通，常继电器的线圈通电时，其常开触点接通，常闭触点断开；线圈断电时，其常开触点断开，常闭触点闭合。闭触点断开；线圈断电时，其常开触点断开，常闭触点闭合。梯形图中的位操作元件梯形图中的位操作元件(如可编程序控制器的输出如可编程序控制器的输出Q00)的触的触点和线圈也有类似的关系点和线圈也有类似的关系。接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小在于继电器触点的额定电流较小(如几十毫安如几十毫安)，而接触器是用，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安培来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电

22、流为几十安培至上千安培的异步电动机。至上千安培的异步电动机。FR2SB)KM1SB(KM12/3/202236 可编程序控制器有两种工作方式，即可编程序控制器有两种工作方式，即RUN(运行运行)方式与方式与STOP(停止停止)方式。方式。在在在在CPU模块的面板上用模块的面板上用“RUN”LED显示当前的工作显示当前的工作方式。方式。在在，设置可编程序控制器的硬件功能，并将用户程，设置可编程序控制器的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到可编程序控制器。序和硬件设置信息下载到可编程序控制器。如果如果。可编程序控制器操作系统储存。可编程序控制器操作系统储存返回返回12/3/202237 CP

23、U模块上的方式开关在模块上的方式开关在STOP位置时将停止用户程序的运行；在位置时将停止用户程序的运行；在RUN位置时，将启动用户程序的运行。位置时，将启动用户程序的运行。；在用编程软件控制在用编程软件控制CPU的工作方式之前，首先应在编程软件与可编程的工作方式之前，首先应在编程软件与可编程序控制器之间建立起通信连接，并将方式开关设置在序控制器之间建立起通信连接，并将方式开关设置在位置。位置。在软件中单击工具条上的运行按钮。在软件中单击工具条上的运行按钮可进入运行方式，单击停止按钮可进入停止方式。可进入运行方式，单击停止按钮可进入停止方式。选择选择PLC一运行一运行”菜单命令可进入运行方式，选

24、择菜单命令可进入运行方式，选择PLC一停止一停止”菜菜单命令可进入停止方式。单命令可进入停止方式。在程序中插入在程序中插入。12/3/202238 可编程序控制器通电后，需要可编程序控制器通电后，需要。为了使可编程序控制器的。为了使可编程序控制器的，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为这种周而复始的循环工作方式称为。读取输入读取输入执行用户程序执行用户程序智能模块通信智能模块通信通信信息处理通信信息处理自诊断检查自诊断检查修改输出修改输出读取输入读取输入智能模块通信智能模块通信通信信息处理通信信息处理自诊断检查自

25、诊断检查修改输出修改输出RUN状态状态STOP状态状态返回返回12/3/202239 12/3/202240 12/3/202241 12/3/202242 自诊断测试包括自诊断测试包括，以及完成一些别的内部工作。，以及完成一些别的内部工作。12/3/202243 。若梯形图中输出点的。若梯形图中输出点的线圈线圈“断电断电”，对应的输出映像寄存器中存放的二进制数为，对应的输出映像寄存器中存放的二进制数为0，将它送到继电器型输出模块，对应的硬件继电器的线圈断电，将它送到继电器型输出模块，对应的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。当

26、当CPU的工作方式的工作方式从从RUN变为变为STOP时，数字量输出被置时，数字量输出被置为为系统块中的输出表定义的状态，或保持当时的状态系统块中的输出表定义的状态，或保持当时的状态。12/3/202244 如果在程序中使用了中断，中断事件发生时立即执行中如果在程序中使用了中断，中断事件发生时立即执行中断程序，中断程序可能在扫描周期的任意点上被执行。断程序，中断程序可能在扫描周期的任意点上被执行。在程序执行过程中使用在程序执行过程中使用。12/3/202245 下面用一个简单的例子来进一步说明可编程序控制器下面用一个简单的例子来进一步说明可编程序控制器的扫描工作过程的扫描工作过程 下图中的可编

27、程序控制器控制系统与前图中的继电器控制下图中的可编程序控制器控制系统与前图中的继电器控制电路的功能相同。电路的功能相同。如果热继电器。如果热继电器FRFR动作其常闭触点断开后需动作其常闭触点断开后需手动复位，可将手动复位，可将FRFR的常闭触点与接触器的常闭触点与接触器KMKM的线圈串联，这样的线圈串联，这样可以少用一个可编程序控制器的输入点。可以少用一个可编程序控制器的输入点。12/3/202246异步电动机控制电路异步电动机控制电路Q0.0（Q0.0）I0.1I0.2 PLC外部接线图与梯形图外部接线图与梯形图 12/3/202247 梯形图以指令的形式储存在可编程序控制器的用户程序存梯形

28、图以指令的形式储存在可编程序控制器的用户程序存储器中，前图中的梯形图与下面的储器中，前图中的梯形图与下面的4 4条指令相对应，条指令相对应，“”之后是该指令的注释。之后是该指令的注释。LD I01 接在左侧母线上的接在左侧母线上的I01的常开触点的常开触点 O Q00 与与I01的常开触点并联的的常开触点并联的Q00的常开触点的常开触点 AN I02 与并联电路串联的与并联电路串联的I02的常闭触点的常闭触点 =Q00 Q00的线圈的线圈梯形图完成的逻辑运算为梯形图完成的逻辑运算为 2.0I)0.0Q1.0I(0.0QQ0.0（Q0.0）I0.1I0.2返回返回12/3/202248 在读取输

29、入阶段，在读取输入阶段，CPUCPU将将SB1SB1、SB2SB2的常开触点的的常开触点的ONONOFFOFF状态读入相应的输入映像寄状态读入相应的输入映像寄存器，外部触点接通时二进制数存器，外部触点接通时二进制数1 1存入寄存器，反之存入存入寄存器，反之存入0 0。执行第一条指令时，从输入映像寄存器执行第一条指令时，从输入映像寄存器I0I01 1中取出二进制数并存入堆栈的栈顶，中取出二进制数并存入堆栈的栈顶，堆栈是存储器中的一片特殊的区域。堆栈是存储器中的一片特殊的区域。执行第二条指令时，从输出映像寄存器执行第二条指令时，从输出映像寄存器QOQO0 0中取出二进制数，并与栈顶中的二进中取出二

30、进制数，并与栈顶中的二进制数相制数相“或或”(触点的并联对应触点的并联对应“或或”运算运算)，运算结果存入栈顶。，运算结果存入栈顶。执行第三条指令时，取出输入映像寄存器执行第三条指令时，取出输入映像寄存器I0I02 2中的二进制数，因为是常闭触点，中的二进制数，因为是常闭触点，取反后与前面的运算结果相取反后与前面的运算结果相“与与”(电路的串联对应电路的串联对应“与与”运算运算)，然后存入栈顶。，然后存入栈顶。执行第四条指令时，将栈顶中的二进制数送入执行第四条指令时，将栈顶中的二进制数送入QOQO0 0的输出映像寄存器。的输出映像寄存器。在修改输出阶段，在修改输出阶段，CPUCPU将各输出映像

31、寄存器中的二进制数传送给输出模块并锁存起将各输出映像寄存器中的二进制数传送给输出模块并锁存起来，如果输出映像寄存器来，如果输出映像寄存器QOQO0 0中存放的是二进制数中存放的是二进制数1 1，外接的，外接的KMKM线圈将通电，反之将线圈将通电，反之将断电。断电。I0I01 1、I0I02 2和和QOQO0 0的波形中的高电平表示按下按钮或的波形中的高电平表示按下按钮或KMKM线圈通电，当线圈通电，当tt1tt1时，时，读入输入映像寄存器读入输入映像寄存器I0I01 1和和I0I02 2的均为二进制数的均为二进制数0 0，此时输出映像寄存器，此时输出映像寄存器Q0Q00 0中存中存放的亦为放的

32、亦为0 0，在程序执行阶段，经过上述逻辑运算过程之后，运算结果仍为，在程序执行阶段，经过上述逻辑运算过程之后，运算结果仍为QOQO0=00=0，所以所以KMKM的线圈处于断电状态。在的线圈处于断电状态。在tt1tt1区间，虽然输入、输出信号的状态没有变化，用区间，虽然输入、输出信号的状态没有变化，用户程序仍一直反复不断地执行着。户程序仍一直反复不断地执行着。t=t1t=t1时按下起动按钮时按下起动按钮SB1SB1，I0I01 1变为变为1 1状态，经逻辑状态，经逻辑运算后运算后Q0Q00 0也变为也变为1 1状态，在输出处理阶段，将状态，在输出处理阶段，将QOQO0 0对应的输出映像寄存器中的

33、对应的输出映像寄存器中的1 1送送到输出模块，输出模块中与到输出模块，输出模块中与Q0Q00 0对应的物理继电器的常开触点接通，接触器对应的物理继电器的常开触点接通，接触器KMKM的线圈的线圈通电。通电。12/3/202249 ，其典，其典型值为型值为1100ms。12/3/202250 输入输出滞后时间又称系统响应时间输入输出滞后时间又称系统响应时间，是指可，是指可编程序控制器的编程序控制器的，它由，它由、和和因因三部分组成。三部分组成。，有的可编程序控制器如，有的可编程序控制器如S7-200S7-200的部分输入的部分输入点的输入延迟时间可以设置。点的输入延迟时间可以设置。返回返回12/3

34、/202251 输出模块的滞后时间与模块的类型有关，输出模块的滞后时间与模块的类型有关，；双向晶闸双向晶闸管型输出电路在负载接通时的滞后时间约为管型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms，负负载由导通到断开时的最大滞后时间为载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms；。可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十毫秒，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入和输毫秒，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入和输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的可编程序控制器或采取其他措施。速度快的可编程序控制器或

35、采取其他措施。12/3/202252返回返回12/3/202253 西门子公司的西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型可编程序控制系列属于小型可编程序控制器，可用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自器，可用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作统中也能充分发挥其作-用。用。S7-200的可靠性高，可用的可靠性高，可用梯形图梯形图、语句表语句表(即指令表即指令表)和和功功能块图能块图3种语言来编程。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握、种语

36、言来编程。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握、操作方便。操作方便。内置有高速计数器、高速输出、内置有高速计数器、高速输出、PID控制器、控制器、RS-485通信编程接口、通信编程接口、PPI通信协议、通信协议、MPI通信协议和自由方式通信协议和自由方式通信功能通信功能，IO端子排可以很容易地拆卸。最大可扩展到端子排可以很容易地拆卸。最大可扩展到248点数字量点数字量IO或或35路模拟量路模拟量IO，最多有最多有26KB程序和数据存程序和数据存储空间。储空间。S7-200在下列领域已经得到了广泛的应用：在下列领域已经得到了广泛的应用：机床电气、纺机床电气、纺织机械、印刷机械、塑料机械、包装机械、

37、烟草机械、冲压机织机械、印刷机械、塑料机械、包装机械、烟草机械、冲压机械、铸造机械、运输带、食品工业、化学工业、陶瓷工业、环械、铸造机械、运输带、食品工业、化学工业、陶瓷工业、环保设备、电力自动化设备、实验室设备、电梯、中央空调、真保设备、电力自动化设备、实验室设备、电梯、中央空调、真空装置、恒压供水和化工系统中各种泵和电磁阀的控制。空装置、恒压供水和化工系统中各种泵和电磁阀的控制。12/3/202254 S7-200有有5种种CPU模块模块，CPU模块共有的技术指标和各模块共有的技术指标和各CPU模块特有的技术指标分别见表模块特有的技术指标分别见表2-2和表和表2-3。表。表2-4、2-5和

38、和2-6分分别为电源、数字量输出和数字量输入的技术指标。别为电源、数字量输出和数字量输入的技术指标。S7200 CPU的指令功能强，有的指令功能强，有传送、比较、移位、循环传送、比较、移位、循环移位、产生补码、调用子程序、脉冲宽度调制、脉冲序列输出、移位、产生补码、调用子程序、脉冲宽度调制、脉冲序列输出、跳转、数制转换、算术运算、字逻辑运算、浮点数运算、开平跳转、数制转换、算术运算、字逻辑运算、浮点数运算、开平方、三角函数和方、三角函数和PID控制指令控制指令等，等，用户可使用，用户可使用1255ms的定时中断。用的定时中断。用户程序可设户程序可设3级口令保护，监控定时器级口令保护，监控定时器

39、(看门狗看门狗)的定时时间为的定时时间为300ms。返回返回12/3/202255 12/3/202256 用户数据存储器可永久保存，或用超级电容和电池保持。超用户数据存储器可永久保存，或用超级电容和电池保持。超级电容充电级电容充电20min20min，可充可充6060的电量。可选的存储器卡可永久保的电量。可选的存储器卡可永久保存程序、数据和组态信息，可选的电池卡保存数据的时间典型存程序、数据和组态信息，可选的电池卡保存数据的时间典型值为值为200200天。天。DCDC输出型有高速脉冲输出，边沿中断为输出型有高速脉冲输出，边沿中断为4 4个上升沿和或个上升沿和或4 4个下降沿个下降沿。高速计数

40、器的单相逻辑高速计数器的单相逻辑1 1电平为电平为15-30V DC15-30V DC时，时钟输入速时，时钟输入速率为率为20kHz20kHz；单相逻辑单相逻辑1 1电平为电平为1526V DC1526V DC时，时钟输入速率为时，时钟输入速率为30kHz30kHz。两相逻辑两相逻辑1 1电平为电平为1530V DC1530V DC时，时钟输入速率为时，时钟输入速率为10kHz10kHz；两相逻辑两相逻辑1 1电平为电平为15-26V DC15-26V DC时，时钟输入速率为时，时钟输入速率为20kHz20kHz。实时时钟精度在实时时钟精度在2525时为时为2min2min月，月，055055

41、时为时为7min7min月月。12/3/202257S7-200CPU模块共同的技术指标模块共同的技术指标 12/3/202258 S7-200CPU模块的主要技术指标模块的主要技术指标 12/3/20225912/3/20226012/3/20226112/3/20226212/3/202263 用户选用具有不同用户选用具有不同I IO O点数的数字量扩展模块，可以点数的数字量扩展模块，可以满足不同的控制需要，节约投资费用。系统规模扩大后，满足不同的控制需要，节约投资费用。系统规模扩大后，增加增加I IO O点数也很方便。点数也很方便。用户可选用用户可选用8 8点、点、1616点和点和323

42、2点的数点的数字量输入输出模块字量输入输出模块(见下表见下表)，连接时，连接时CPUCPU模块放在最左侧，扩展模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。模块用扁平电缆与左侧的模块相连。返回返回12/3/202264型型 号号各组输入点数各组输入点数各组输出点数各组输出点数EM221 24V DC输入输入4，4EM221 230VAC输入输入8点相互独立点相互独立EM222 24VDC输出输出4，4EM222继电器输出继电器输出 4，4EM222 230VAC双向晶闸管输出双向晶闸管输出8点相互独立点相互独立EM223 24VDC输入继电器输出输入继电器输出44EM223 24V DC

43、输入输入DC输出输出44EM223 24VDC输入继电器输出输入继电器输出4，44，4EM223 24VDC输入输入DC输出输出4，44，4EM223 24VDC输入输入DC输出输出8，84，4，8EM223 24VDC输入继电器输出输入继电器输出8，84，4，4，4数字量扩展模块数字量扩展模块12/3/202265 在工业控制中，某些在工业控制中，某些，而可编程，而可编程序控制器的序控制器的CPUCPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压，如器转换为标准的电流或电压，如4 420mA20mA、1 15V5V、0 010V10

44、V，可编程序控制器用可编程序控制器用A AD D转换器将它们转换成数字量。这些数转换器将它们转换成数字量。这些数字量可能是二进制的，也可能是十进制的，带正负号的电流字量可能是二进制的，也可能是十进制的，带正负号的电流或电压在或电压在A AD D转换后用二进制补码表示。转换后用二进制补码表示。返回返回12/3/202266 DA转换器将可编程序控制器的数字输出量转换为模拟电转换器将可编程序控制器的数字输出量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量压或电流，再去控制执行机构。模拟量IO模块的主要任务就模块的主要任务就是实现是实现AD转换转换(模拟量输入模拟量输入)和和DA转换转换(模拟量输出

45、模拟量输出)。例如，在温度闭环控制系统中，炉温用热电偶或热电阻检测，例如，在温度闭环控制系统中，炉温用热电偶或热电阻检测，温度变送器将温度转换为标准电流或标准电压后送给模拟量输入温度变送器将温度转换为标准电流或标准电压后送给模拟量输入模块，经模块，经AD转换后得到与温度成比例的数字量，转换后得到与温度成比例的数字量，CPU将它与将它与温度设定值比较，并按某种控制规律对差值进行运算，将运算结温度设定值比较，并按某种控制规律对差值进行运算，将运算结果果(数字量数字量)送给模拟量输出模块，经送给模拟量输出模块，经DA转换后变为电流信号转换后变为电流信号或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制

46、加热用的或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制加热用的天然气的流量，实现对温度的闭环控制。天然气的流量，实现对温度的闭环控制。12/3/202267 S7-200有有3种模拟量扩展模块种模拟量扩展模块(见表见表)。S7-200的模拟的模拟量扩展模块中量扩展模块中AD、DA转换器的位数均为转换器的位数均为12位。模位。模拟量输入、输出有多种量程供用户选用，如拟量输入、输出有多种量程供用户选用，如010V，05V，020mA，0100mV，10V，5V，100mV等。量程为等。量程为010V时的分辨率为时的分辨率为25mV。模块EM231EM232EM235点数4路路模拟量模拟量输入输入

47、2路模拟量输路模拟量输出出4路模输入，路模输入，1路模出路模出模拟量扩展模块技术数据模拟量扩展模块技术数据 12/3/202268 AD转换的时间小于转换的时间小于250s，模拟量输入的阶跃响模拟量输入的阶跃响应时间为应时间为15ms(达到稳态值的达到稳态值的95时时)。，双极性全双极性全量程输入范围对应的数字量输出为量程输入范围对应的数字量输出为-32 000+32 000。输入阻抗大于等于输入阻抗大于等于10M 。满量程时。满量程时电压输出和电流输出的分辨率分别为电压输出和电流输出的分辨率分别为12位和位和11位，位，25时的精度为时的精度为 05。电压输出和电流输出的稳。电压输出和电流输

48、出的稳定时间分别为定时间分别为l00s和和2ms。最大驱动能力如下：电压最大驱动能力如下：电压输出时负载电阻最小输出时负载电阻最小5k，电流输出时负载电阻最大电流输出时负载电阻最大500。12/3/20226912/3/202270 EM231热电偶、热电阻模块具有冷端补偿电路，如果环境热电偶、热电阻模块具有冷端补偿电路，如果环境温度迅速变化，则会产生额外的误差，建议将热电偶和热电阻温度迅速变化，则会产生额外的误差，建议将热电偶和热电阻模块安装在环境温度稳定的地方。模块安装在环境温度稳定的地方。EM231热电偶模块可用于热电偶模块可用于J、K、E、N、S、T和和R型热电型热电偶，用户用模块下方

49、的偶，用户用模块下方的DIP开关来选择热电偶的类型开关来选择热电偶的类型。热电阻的接线方式有热电阻的接线方式有2线、线、3线和线和4线线3种。种。4线方式的精度线方式的精度最高，因为受接线误差的影响，最高，因为受接线误差的影响，2线方式的精度最低。线方式的精度最低。EM231热电阻模块可通过热电阻模块可通过DIP开关来选择热电阻的类型、接线方式、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。连接到同一个扩展模块上的热电测量单位和开路故障的方向。连接到同一个扩展模块上的热电阻必须是相同类型的。改变阻必须是相同类型的。改变DIP开关后必须将可编程序控制器开关后必须将可编程序控制器断电

50、后再通电，新的设置才能起作用。断电后再通电，新的设置才能起作用。两种模块的采样周期为两种模块的采样周期为405ms(Pt 10000为为700ms)，重复性重复性为满量程的为满量程的0.05。返回返回12/3/20227112/3/202272 EM277 PROFIBUS-DP扩展从站模块用来将扩展从站模块用来将S7-200连接到连接到PROFIBUS-DP网络网络，EM277通过串行通过串行IO总线连接到总线连接到S7-200 CPU模块，模块，PROFIBUS-DP网络经过网络经过DP通信端口连接到通信端口连接到EM277模块，这个端口可按模块，这个端口可按9600bps12Mbps之间