sPLC部分控制和組態資料任務一西門子S7-200PLC的認識與使用1.1PLC概述小型異步電動機直接啟停控制功能簡單接線復雜可靠性差是什么——工業控制器

PLC是一種數字運算的電子系統，專為工業環境下應用而設計。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、定時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關的外圍設備，都應按照易于與工業控制系統形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。小型異步電動機直接啟停控制傳送帶生產線控制灌裝及包裝機械木材加工電梯控制空調控制紡織機械印刷機械基本組成PLC電源中央處理單元（CPU）輸出接口輸入接口系統程序用戶程序存儲器編程器按鈕行程開關傳感器選擇開關接近開關數字開關接觸器線圈電磁閥電磁離合器電動機指示燈數字顯示通訊模塊及其它外設分類整體式結構

一般的小型及超小型PLC多為整體式結構，這種可編程序控制器是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及與編程器或EPROM寫入器相連的接口、輸入/輸出端子、電源、指示燈等都裝配在一起的整體裝置。西門子公司的S7-200系列PLC為整體式結構。模塊式結構

模塊式結構又叫積木式。這種結構形式的特點是把PLC的每個工作單元都制成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊等。常見產品有OMRON公司的C200H、C1000H、C2000H，西門子公司的S5-115U、S7-300、S7-400系列等。

S7-200PLC的認識LOGO!S7-300S7-400S7-300C中/大型High-endrange/mediumrangeS7-400中/小型Low-endrangeS7-300通用邏輯模塊S7-200微型PLCS7-2001.S7-200CPU外形結構通信口狀態指示燈可選卡插槽模式選擇開關（RUN/STOP）模擬電位器I/O擴展端子輸出接線端子Q0.0～Q1.1輸入接線端子I0.0～I1.5I/OLED指示EM277工作模式開關和狀態指示燈：S7-200CPU用三擋開關選擇RUN，TERM和STOP三個工作狀態。其狀態由狀態LED顯示，有SF、STOP、RUN，其中SF狀態LED亮表示為系統故障指示。模擬電位器：S7-200CPU有兩個模擬電位器0和1，用小型旋具調節模擬電位器，可將0～255之間的數值分別存入特殊存儲器字節SMB28和SMB29中。可以作為如定時器、計數器的預置值，過程量的控制參數。擴展接口：通過扁平電纜線，連接數字量I/O擴展模塊、模擬量I/O擴展模塊、熱電偶模塊、通信模塊等。通信接口：支持PPI、MPI通信協議，有自由口通信能力。PORT0、PORT1用于PLC與個人計算機或手持編程器進行通信連接。輸入、輸出接口：輸入端子用于連接外部控制信號，在底部端子蓋下是輸入接線端子和為傳感器提供的24V直流電源。輸出接線端子用于連接被控設備，在頂部端子蓋下是輸出接線端子和PLC的工作電源。各輸入輸出點的狀態用輸入輸出狀態LED顯示，外部接線在可拆卸的插座型接線端子板上。可選卡插槽：可將選購的EEPROM卡或電池卡插入插槽內使用。S7-200CPU的工作模式停止模式：S7-200不執行程序，此時可以下載程序、數據和CPU系統設置。運行模式：S7-200執行程序。改變S7-200CPU工作模式的方法使用模式開關：把開關撥到RUN或STOP位置，在TERM時為不改變當前操作模式。CPU上的模式開關在RUN或TERM時，可以用STEP7-MICRO/WIN32編程軟件工具條上RUN按鈕控制CPU的運行，用STOP按鈕控制CPU的停止。2.輸入輸出接線3.S7-200CPU規格西門子S7-200PLC提供多種類型的CPU，目前S7-200PLC的CPU有：CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM。不同類型的CPU具有不同的數字量I/O點數和內存容量等規格參數。對于每種型號的CPU有直流24V和交流120V～220V兩種供電方式。其型號中的DC/DC/DC表示CPU直流供電，直流數字量輸入，數字量輸出點是晶體管直流電路類型；AC/DC/Relay表示CPU交流供電，直流數字量輸入，數字量輸出點是繼電器觸點類型。特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外形尺寸（㎜×㎜×㎜）90×80×6290×80×62120.5×80×62190×80×62190×80×62程序存儲區/字節409640968192819216384數據存儲區/字節204820485120512010240掉電保持時間/h5050190190190本機I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出24入/16出擴展模塊數量02777高速計數器單相/kHz30（4路）30（4路）30（6路）30（6路）30（6路）雙相/kHz20（2路）20（2路）20（4路）20（4路）20（4路）脈沖輸出（DC）/kHz20（2路）20（2路）20（2路）20（2路）20（2路）模擬電位器11222實時時鐘配時鐘卡配時鐘卡內置內置內置通訊口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485浮點數運算有I/O映像區256（128入/128出）布爾指令執行速度0.37μs/指令8DI16DI8DO(DC,ACor

relay)4DO5A4DO10A4AI4AI/1AO2AO

2AIor4AIThermocouplesRTDmodules

PROFIBUSDPAS-i-Master

ModemEthernet4DI/4DO8DI/8DO16DI/16DOTeleservice

Communi-cation

MessagingPositionmoduleforsteppersolution數字量I/O模塊模擬量I/O模塊測溫模塊通訊擴展模塊Modem模塊定位模塊以太網模塊(IT)Ethernetmodule4.擴展模塊為擴展I/O點數和執行特殊的功能，可以連接擴展模塊。擴展模塊主要有數字量I/O模塊（EM221、EM222、EM223）、模擬量I/O模塊（EM231、EM232、EM235）、通訊模塊（EM277、EM241、CP243-1）、特殊功能（定位）模塊（EM253）。

CPU221:數字量10點CPU222:40入/38出=78數字量模擬量8入或4出或8入/2出CPU224:94入/74出=168數字量模擬量28入或14出或28入/7出CPU226(XM):128入/120出=248數字量模擬量28入或14出或28入/7出

最大7個模塊最大7個模塊最大2個模塊無擴展能力擴展能力5.S7-200PLC如何工作

S7-200讀取輸入狀態。存儲在S7-200中的程序使用這些輸入執行控制邏輯。當程序經過執行，S7-200將程序邏輯結果存儲在稱作進程映像輸出寄存器的輸出內存區中。在程序結束時，S7-200將數據從進程映像輸出寄存器寫入至域輸出。重復任務循環。S7-200反復執行一系列任務。該循環執行任務被稱作掃描周期。掃描周期的執行取決于S7-200是位于STOP（停止）模式還是RUN（運行）模式。在RUN（運行）模式中，程序被執行；在STOP（停止）模式中，程序不被執行。1.3S7-200系列PLC數據存儲及內部元器件功能1.數據類型2.數據存取方式注意地址重疊高地址、低字節2.內存結構程序存儲區用于存放用戶程序，它由機器自動按順序存儲程序。數據存儲區用于存放輸入輸出狀態及各種各樣的中間運行結果。S7-200系列PLC的數據存儲區按存儲器存儲數據的長短可劃分為字節存儲器、字存儲器和雙字存儲器三類。●7個字節存儲器輸入映像寄存器I輸出映像寄存器Q變量存儲器V位存儲器M特殊存儲器SM順序控制狀態寄存器S局部變量存儲器L●4個字存儲器定時器T計數器C模擬量輸入寄存器AI模擬量輸出寄存器AQ；●2個雙字存儲器累加器AC高速計數器HC。（1）輸入映像寄存器I（輸入繼電器）輸入繼電器是PLC用來接收用戶設備輸入信號的接口，S7-200輸入映像寄存器區域有～，是以字節（8位）為單位進行地址分配的。224CPU為～，14個。注意PLC的輸入繼電器只能由外部信號驅動。（2）輸出映像寄存器Q（輸出繼電器）輸出繼電器是用來將輸出信號傳送到負載的接口，S7-200輸出映像寄存器區域有～，也是以字節（8位）為單位進行地址分配的。224CPU為～，10個。（3）位存儲器M用來保存控制繼電器的中間操作狀態或控制信息，其地址范圍為～。其作用相當于繼電器控制中的中間繼電器。位存儲器在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應，其線圈的通斷狀態只能在程序內部用指令驅動，其觸點可用于程序中。（4）變量存儲器V主要用于存儲變量。可以存放數據運算的中間運算結果或設置參數，在進行數據處理時，變量存儲器會被經常使用。變量存儲器可以是位尋址，也可按字節、字、雙字為單位尋址，其位存取的編號范圍根據CPU的型號有所不同，CPU221/222為共2KB存儲容量，CPU224/226為共5KB存儲容量。（5）特殊標志位存儲器SM特殊標志位存儲器提供CPU的狀態和控制功能，用來在CPU和用戶程序之間交換信息。特殊標志位存儲器能以位、字節、字或雙字來存取。（6）局部變量存儲器L主要用來存放局部變量，局部變量存儲器L和變量存儲器V十分相似，主要區別在于全局變量是全局有效，即同一個變量可以被任何程序（主程序、子程序和中斷程序）訪問。而局部變量只是局部有效，即變量只和特定的子程序相關聯，～。（7）定時器TS7-200PLC所提供的定時器作用相當于繼電器控制系統中的時間繼電器，用于時間累計。每個定時器可提供無數對常開和常閉觸點供編程使用，其設定時間由程序設置。定時器有T0～T255，其分辨率（時基增量）分為1ms、10ms和100ms三種。

（8）計數器C計數器用于累計計數輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個數。計數器可提供無數對常開和常閉觸點供編程使用，其設定值由程序賦予，計數器有C0～C255。有加計數、減計數、加減計數。（9）高速計數器HC一般計數器的計數頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計數器可用來累計比CPU的掃描速度更快的事件。高速計數器的當前值是一個雙字長（32位）的整數，且為只讀值。HC0～HC5。（10）累加器AC累加器是用來暫存數據的寄存器，它可以用來存放運算數據、中間數據和結果。CPU提供了4個32位的累加器，其地址編號為AC0～AC3。累加器的可用長度為32位，可采用字節、字、雙字的存取方式，按字節、字只能存取累加器的低8位或低16位，雙字可以存取累加器全部的32位。（11）順序控制繼電器順序控制繼電器是使用步進順序控制指令編程時的重要狀態元件，通常與步進指令一起使用以實現順序功能流程圖的編程。～。（12）模擬量輸入\輸出映像寄存器（AI/AQ）S7-200的模擬量輸入電路是將外部輸入的模擬量信號轉換成1個字長的數字量存入模擬量輸入映像寄存器區域，區域標志符為AI。模擬量輸出電路是將模擬量輸出映像寄存器區域的1個字長的數值轉換為模擬電流或電壓的輸出，區域標志符為AQ。由于模擬量為一個字長，且從偶數字節開始，所以必須用偶數字節地址（如AIW0，AQW2）來存取和改變這些值。模擬量輸入值為只讀數據，模擬量輸出值為只寫數據，轉換的精度是12位。地址分配1.4編程軟件的使用

1.計算機與PLC通信與設置2.項目的建立與編輯（軟件界面、程序結構、常用位邏輯指令及使用、編程規則）3.程序的編譯與下載4.程序運行與調試PLC與計算機之間的連接

要對S7-200CPU進行編程和調試，還需要PLC與編程計算機之間進行通訊連接，其通訊連接方式有如下幾種：（1）使用RS-232/PPI電纜，連接PG/PC的串行通訊口（COM口）和CPU通訊口。（2）SmartUSB/PPI電纜，連接PG/PC的USB口和CPU通訊口。要求軟件為Step7-Micro/WIN32V3.2SP4以上。（3）PG/PC上安裝CP卡，通過MPI電纜連接CPU通訊口（PCI接口卡CP5611配合臺式PC使用；PCMCIA卡CP5511配合便攜機使用）梯形圖繪制規則

（1）程序應按自上而下，從左至右的順序編寫。（2）梯形圖的每一行都是從左邊母線開始，然后是各種觸點的邏輯連接，最后以線圈或指令盒結束，如圖所示。（3）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過特殊內部標志位存儲器（該位始終為1）來連接，如圖所示。（4）在同一程序中，同一編號的線圈使用兩次及兩次以上稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出非常容易引起誤動作，所以應避免使用。S7-200PLC中不允許雙線圈輸出。（5）適當安排編程順序，以減少程序的步數。串聯多的支路應盡量放在上部，并聯多的支路應靠近左母線。（6）對復雜的電路，可重復使用一些觸點畫出其等效電路，然后再進行編程。控制舉例1.按鈕與轉換按鈕的區別。2.開始復位燈的啟停控制。3.單按鈕控制開始燈點亮、熄滅（1）。

單按鈕控制開始燈點亮、熄滅（2）。4.按下開始按鈕，開始燈閃爍。按下停止按鈕開始燈熄滅。任務二西門子S7-200PLC定時、

計數、比較指令一、定時器指令

工作方式：3種定時指令分別為TON、TONR和TOF時基

按脈沖分，有1ms、10ms、100ms三種定時器。

1ms定時器每隔1ms刷新一次，當掃描周期較長時，在一個周期內可能被多次刷新，其當前值在一個掃描周期內不一定保持一致。

10ms定時器則由系統在每個掃描周期開始自動刷新。由于每個掃描周期內只刷新一次，故而每次程序處理期間，其當前值為常數。

100ms定時器則在該定時器指令執行時刷新。下一條執行的指令，即可使用刷新后的結果，非常符合正常的思路，使用方便可靠。定時器的工作原理：使能輸入有效后，當前值PT對PLC內部的時基脈沖增1計數，當計數值大于或等于定時器的預置值后，狀態位置1。

用于單一間隔的定時。上電周期或首次掃描，定時器狀態位OFF(0)，當前值為0。使能輸入接通時，定時器位為OFF(0)，當前值從0開始計數時間，當前值達到預置值時，定時器位ON(1)，當前值最大到32767并保持。使能輸入斷開，定時器自動復位，即定時器狀態位OFF（0），當前值為0。指令格式：

TON Txxx，PT1.接通延時定時器用于對許多間隔的累計定時。上電周期或首次掃描，定時器狀態位OFF（0），當前值保持。使能輸入接通時，定時器位為OFF，當前值從0開始計數時間。使能輸入斷開，定時器位和當前值保持最后狀態。使能輸入再次接通時，當前值從上次的保持值繼續計數，當累計當前值達到預設值時，定時器狀態位ON（1），當前值連續計數最大到32767。指令格式：TONR Txxx，PT2.有記憶接通延時定時器斷電延時型定時器用來在輸入斷開，延時一段時間后，才斷開輸出。使能端（IN）輸入有效時，定時器輸出狀態位立即置1，當前值復位為0。使能端（IN）斷開時，定時器開始計時，當前值從0遞增，當前值達到預置值時，定時器狀態位復位為0，并停止計時，當前值保持。指令格式：TOF Txxx，PT3.斷電延時延時定時器應用舉例2：定時器組合擴展應用舉例1：瞬時接通延時斷開應用舉例3：延時接通、斷開電路

延時接通、斷開電路I0.0Q0.17s9sT38常開觸點T37常開觸點應用舉例4：閃爍程序圖2-41閃爍電路I0.0T37的常開接點T38的常開接點2s3sQ0.0應用舉例5：時鐘脈沖產生器

二、計數器指令計數器用來累計輸入脈沖的次數。計數器也是由集成電路構成，是應用非常廣泛的編程元件，經常用來對產品進行計數。計數器指令有3種：增計數CTU、增減計數CTUD和減計數CTD。指令操作數有4方面：編號、預設值、脈沖輸入和復位輸入。1.加計數2.減計數3.加減計數在每一次計數器執行時，預置值PV與當前值作比較。當達到最大值(32767)時，在增計數輸入處的下一個上升沿導致當前計數值變為最小值(-32768)。當達到最小值(-32768)時，在減計數輸入端的下一個上升沿導致當前計數值變為最大值(32767)。應用舉例1：計數器擴展應用舉例2：單按鈕啟停應用舉例3：計數器與定時器組合構成的定時器

三、比較指令

1.字節比較

LDB、AB、OB2.整數比較

LDW、AW、OW3.雙字整數比較

LDD、AD、OD

4、實數比較

LDRAR OR比較運算符：==等于、〈小于、〉大于、〈=小于等于、〉=大于等于、〈〉不等于控制要求：一自動倉庫存放某種貨物，最多6000箱，需對所存的貨物進出計數。貨物多于1000箱，燈L1亮；貨物多于5000箱，燈L2亮。其中，L1和L2分別受和控制，數值1000和5000分別存儲在VW20和VW30字存儲單元中。應用舉例1：倉庫庫存顯示程序舉例6000時序圖1000100050005000C30當前值Q0.0Q0.1應用舉例2：閃爍程序（間歇工作）任務三PLC應用指令及順序控制

一、數據傳送指令數據傳送指令MOV，用來傳送單個的字節、字、雙字、實數。LAD

STLMOVBIN，OUTMOVWIN，OUTMOVDIN，OUTMOVRIN，OUT操作數及數據類型IN：VB,IB,QB,MB,SB,SMB,LB,AC,常量。OUT：VB,IB,QB,MB,SB,SMB,LB,AC。IN：VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW,T,C,AIW,常量,AC。OUT：VW,T,C,IW,QW,SW,MW,SMW,LW,AC,AQW。IN：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,HC,AC,常量。OUT：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC。IN：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC,常量。OUT：VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,AC。字節字、整數雙字、雙整數實數功能使能輸入有效時，即EN=1時，將一個輸入IN的字節、字/整數、雙字/雙整數或實數送到OUT指定的存儲器輸出。在傳送過程中不改變數據的大小。傳送后，輸入存儲器IN中的內容不變。二、移位指令

位移位寄存器指令SHRBENDATAS_BITN梯形圖LAD語句表STL功能操作碼操作數SHRBDATA，S_BIT，N當位移位寄存器指令的使能位EN為1時，數據位DATA在每一個程序掃描周期均移入寄存器的最低位（N為正時）或最高位（N為負時），寄存器的其他位則依次左移（N為正時）或右移（N為負時）一位說明：（1）S_BIT和N定義一個位移位寄存器。寄存器的長度為N；寄存器的移位方向由N的符號決定，N為正值寄存器左移（由低位向高位移動），N為負值寄存器右移（由高位向低位移動）；寄存器的起始位由S_BIT指定，N為正時S_BIT為最低位，N為負時S_BIT為最高位。（2）DATA和S-BIT尋址I、Q、M、SM、T、C、V、S、L的位值；N為字節尋址，可尋址的寄存器為VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC,也可立即數尋址。（3）移位指令影響特殊內部標志位（移出移位寄存器的數據進入溢出標志位）I0.1I0.4VW100.0VW100.1VW100.2VW100.3表3-18跳轉與跳轉標號指令的格式及功能梯形圖LAD語句表STL功能操作碼操作數JMPn條件滿足時，跳轉指令（JMP）可使程序轉移到同一程序的具體標號（n）處LBLn跳轉標號指令（LBL）標記跳轉目的地的位置（n）三、跳轉與跳轉標號指令n(JMP)LBLn說明：（1）跳轉標號n的取值范圍是0~255；（2）跳轉指令及跳轉標號指令只能用于同一程序段中，不能在主程序段中用跳轉指令，而在子程序段中用跳轉標號指令。編程舉例

設為點動/連動控制選擇開關，當得電時，選擇點動控制；當不得電時，選擇連續運行控制。采用跳轉指令控制的點動/連動控制程序如圖所示。I0.3得電，執行JMP指令，程序跳轉到標號4處I0.3不得電時，運行起保停程序I0.3不得電，執行JMP指令，程序跳轉到標號5處I0.3得電，運行點動控制程序跳轉指令與標號指令編程舉例四、順序控制及編程1.順序控制基本概念順序控制就是按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間的順序，在生產過程中各個執行機構自動地按照一定的順序進行工作。使用順序控制設計方法首先要根據系統的工藝過程畫出順序功能圖，然后再根據順序功能圖畫出梯形圖。

針對順序控制系統的這種設計方法是將控制系統的工作全過程按其狀態的變化劃分為若干個階段，這些階段稱為“步”，這些步是在各種輸入條件和內部狀態、時間條件下，自動地有序地進行操作。

各步都有自己應完成的動作(ACTION)。從每一步轉移到下一步，一般都是有條件(TRANSITION)的，條件滿足則上一步動作結束，下一步動作開始上一步的動作會被清除，這就是順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart）的設計概念。

2.順序功能圖

動作起始步有向線段轉換與轉換條件步主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作（命令）組成步初始步動作和動作的表示活動步轉換轉換條件有向連線（路徑）轉換實現的基本規則轉換實現必須滿足的兩個條件：1）該轉換所有的前級步都是活動步；2）相應的轉換條件得到滿足。轉換實現應完成的兩個操作1）使所有的后續步都變為活動步；2）使所有的前級步都變為不活動步。3.順序功能流程圖的類型

單序列選擇序列并行序列跳步、循環PLC對順序功能流程圖的掃描遵照從上至下、從左至右的原則。順序控制的設計步驟

步的劃分轉換條件的確定順序功能流程圖的繪制梯形圖的編制

繪制功能圖應注意的問題1．兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉換將它們隔開。2．兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。3．功能表圖中初始步是必不可少的，它一般對應于系統等待起動的初始狀態，這一步可能沒有什么動作執行，因此很容易遺漏這一步。如果沒有該步，無法表示初始狀態，系統也無法返回停止狀態。4．只有當某一步所有的前級步都是活動步時，該步才有可能變成活動步。利用起保停電路實現順序