第4章 S7-200系列PLC硬件系统及内部资源(1).ppt

1,第四章S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源,4.1概述4.2S7-200系列PLC的硬件系统4.3S7-200系列PLC的内部资源及寻址方式,2,4.2S7-200系列PLC的硬件系统,4.2.1系统基本构成4.2.2主机结构及性能特点4.2.3输入输出扩展4.2.4主机性能指标,返回本章首页,4.1概述,3,4.2.1系统基本构成,SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图4.1所示。,,图4.1S7-200PLC系统组成,,,,,,,4,系统基本构成1.硬件（1）基本单元-包括CPU、存储器、基本输入/输出和电源。（2）扩展单元（3）特殊功能模块-完成某种特殊控制任务的一些装置。（4）相关设备-有编程器、人机操作界面和网络设备。2.工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。,返回本节,5,4.2.2主机结构及性能特点,1.主机外形SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图4.2所示,,图4.2S7-200主机外形,6,从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200系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CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元CPU212，CPU214，CPU215和CPU216。第二代产品其CPU模块为CPU22X，是在21世纪初投放市场的。速度快，具有较强的通信能力。它具有五种不同结构配置的CPU单元CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，CPU226XM。除CPU221之外，其他都可加扩展模块。,7,（1）CPU221-它有6输入/4输出，I/O共10点。无扩展能力，程序和数据存储容量较小，有一定的高速计数处理能力，非常适合于少点数的控制系统。（2）CPU222-8输入/6输出，I/O共计14点。可进行一定模拟量的控制和2个模块的扩展，是应用更广泛的全功能控制器。（3）CPU224-14输入/10输出，I/O共计24点。存储容量扩大了，可以有7个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数的处理能力，是使用最多的S7-200产品。（4）CPU226它有24输入/16输出，I/O共计40点。和前者相比，通信能力大大增强。可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。（5）CPU226XM--这是后推出的一种增强型主机，它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展，其它同CPU226。,8,几种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表4.1所示。,表4.1CPU型号,2.CPU的主要特点和技术规范,9,SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机及I/O特性如表4.2所示。,表4.2主机及I/O特性,10,图4.3存储系统,,3.存储系统,（1）存储系统,11,（2）存储容量,（3）存储安全1）主机CPU模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可自动装入并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。2）用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到EEPROM存储器。3）主机CPU提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和数据在断电后保持几天之久。4）CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延长数据所存的时间。5）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。,返回本节,,表4.3存储容量,12,1.设备连接,图4.4I/O扩展示意图,,4.2.3输入/输出的扩展,13,（1）电流提供各CPU所能提供的最大5VDC电流如表4.4所示。,2.最大I/O配置的预算,14,（2）模块电流CPU22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表4.5所示。,15,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。本系统可有多种不同模块的选取组合，表4.6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。,3.输入输出及CPU组态,16,若按表4.6的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图4.5所示为其中的一种模块连接形式。,图4.5扩展连接图,,17,4.2.4主机性能指标,S7-20022X各主机的主要技术性能指标如下表4.7所示。,返回本节,18,4.3S7-200的内部资源及寻址方式,4.3.1软元件4.3.2CPU存储区域的直接寻址4.3.3CPU存储区域的间接寻址,返回本章首页,19,4.3.1软元件,1.软元件（软继电器）用户使用的PLC中每一个输入/输出、内部存储单元、定时器和计数器等都称为软元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。软元件的数量决定了PLC的规模和数据处理能力，每一种PLC的软元件是有限的。软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和输入/输出映像寄存器构成。它们具有继电器的特性，但没有机械性的触点。编程时用户只需记住软元件的地址即可。软元件的地址编排采用区域号加区域内编号的方式。即PLC根据软元件功能不同，分成许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，分别用I、Q、T、C、SM等来表示。,20,2.软元件介绍（1）输入继电器I（I0.0∼I0.7,I1.0∼I1.5输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接收外部的开关信号。当外部的开关信号闭合，则输入继电器的线圈得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。（2）输出继电器QQ0.0∼Q0.7,Q1.0∼Q1.1输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号，同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。（3）通用辅助继电器MM0.0∼M31.7共256个通用辅助继电器的作用和继电接触器控制系统中的中间继电器相同,在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载。这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。,21,（4）特殊继电器SM用户可以通过特殊标志来沟通PLC与被控对象之间的信息。例如SM0.0RUN监控，PLC在RUN状态时，SM0.0总为1。SM0.1初始脉冲，首次扫描为1，以后为0，常用对程序初始化。（5）变量存储器V用来存储变量，可以存放程序执行中控制逻辑操作的中间结果。（6）局部变量存储器L用来存放局部变量。变量只和特定程序相关联。（7）顺序控制继电器S用于顺序控制或步进控制中。（8）定时器T（9）计数器C（10）模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）（11）高速计数器（HC）用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲。（12）累加器（AC）S7-200PLC提供4个32位累加器，分别为AC0、AC1、AC2、AC3。,22,1.数据类型,（1）数据类型及范围SIMATICS7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围正数为1.175495E-38～3.402823E38；负数为-1.175495E-38～-3.402823E38。不同长度的整数所表示的数值范如书上表4.2所示。,4.3.2CPU存储区域的直接寻址,（2）常数在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如书上表4.3所示。,,23,2.直接寻址方式,（1）位寻址格式按位寻址的格式为Ax.y必须指定元件名称、字节地址和位号，如图4.6所示。图4.6中MSB表示最高位，LSB表示最低位。（2）特殊器件的寻址格式不指出它们的字节地址，而是直接写出其编号，这类元件包括定时器、计数器、高速计数器和累加器。,图4.6位寻址格式,,24,本章小结,本章以SIMENSS7-200系列PLC为对象，详细介绍了其硬件结构、软元件及寻址方式。（1）S7-200系列PLC有五种CPU型号，它们都是整体机，除CPU221外，都可以进行I/O和功能模块扩展，但扩展时必须遵循一定的原则。（2）应学会分析和参考PLC的技术性能指标表。这是衡量各种不同型号PLC产品性能的依据，也是选择和使用PLC的依据。（3）PLC编程时用到的数据及数据类型可以是字符串、布尔型、整型和实型。（4）熟悉PLC内部编程常用的软元件和直接寻址方式。,4.3.3CPU存储区域的间接寻址在处理多个连续单元的多个数据时，用间接寻址非常方便。,