第4章 可编程控制器

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1、第4章可编程控制器4.1概述4.2PLC的结构和工作原理4.3S7-200系列PLC的存储单元和寻址方式4.4S7-200系列PLC编程软件4.5S7-200指令集4.6S7-20的应用4.1概述本章概述可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)简称可编程控制器。1969年，美国数字设备公司(DEC公司)首先研制成功的世界上第1台PLC，经过30多年的发展，可编程控制器已经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。PLC最初用于取代传统继电器控制装置，随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关

2、量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能，使得PLC不再局限于逻辑控制。而在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。下一页返回4.1概述生产PLC的了商很多，如德国西门子(SIEMENS)公司、日本三菱公司等。德国西门子公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产SIMATIC系列PLC，其技术先进，可靠性高，在世界上得到广泛使用，在我国用量也较大。本章将以西门子公司的57-200系列PLC为例，介绍可编程控制器应用技术。教学目标1.了解PLC的结构和工作原理2.熟悉PLC的存储根源与寻址方式3.掌握PLC的编程软件及指令集4.会应用S7-200返回上一页下一页4.1概述西门子

3、公司的第一代PLC是1975年投放市场的SIMATICS3系列，1979年投放应用微处理器技术的SIMATICS5系列，20世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATICS7,M7和C7等几大系列，其中S7-200系列PLC功能强大，无论独立运行或连成网络皆能实现复杂控制功能，具有极高的性价比,广泛用于自动化系统中。上一页下一页返回4.1概述一、PLC的特点S7-200系列PLC具有以下特点:1)可靠性高;2)指令集丰富;3)易于掌握、操作方便;4)内置了丰富的集成功能;5)实时性高;6)通信能力强;7)扩展模块丰富。S7-200系列PLC的使用领域极为广泛，覆盖了所

4、有与自动检测和自动化控制有关的下业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等。S7-200系列PLC采用模块式结构，主要含有CPU模块和扩展模块。CPU模块可单独使用，扩展模块只能与CPU模块配合使用，用于完善CPU模块的功能。上一页下一页返回4.1概述二、S7-200MicroPLC系统的组成图4-1展示了一个基本的S7-200MicroPLC。它包括一个S7-200CPU模块，一台个人计算机(PC,STEF7-Micm/WIN编程软件)，以及一条PC/PPI通讯电缆。三、CPU模块CPU模块实际是一个小型微处理器系统，由微处理器(CPU),电源和数字量L/O接口

5、组成，其结构紧凑，但功能强大。S7-200系列PLC的CPU模块外形如图4-2所示。上一页下一页返回4.1概述该CPU模块各单元的主要作用如下:CPU执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制。输入和输出端口:输入部分从现场设备(例如传感器或开关)中采集信号，输出部分则是控制泵、电机、以及工业过程中的其他设备。通信端口连接编程器或其他一些设备。状态信号灯显示了CPU的工作模式(运行或停止)、本机I/O的当前状态以及系统错误指示等。扩展I/O端口，连接扩展模块。上一页下一页返回4.1概述S7-200家族包括多种CPU模块，以适应不同需求。表4-1给出了S7-200系列PLC的所

6、有CPU模块的主要特性。四、扩展模块为了更好地满足应用要求，S7-200系列提供多种类型的扩展模块，如图4-3所示。利用这些扩展模块可以加强CPU模块的功能，使CPU模块可以通过扩展模块的输入/输出口线访问更多的外部设备。上一页返回4.2PLC的结构和工作原理一、PLC的结构PLC主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU是PLC的核心，I/O模块是连接现场设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接。图4-4为PLC内部结构图。下一页返回4.2PLC的结构和工作原理二、PLC的工作原理尽管最初研制生产的PLC主要用于代替传统的继电器接触器控制装

7、置，但二者的运行方式不太相同.继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果某个继电器的线圈通电或断电，则该继电器所有的触点(包括其常开或常闭触点)都会立即同时动作。下一页返回上一页4.2PLC的结构和工作原理PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，则该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。为了消除二者之间由于运行方式不同而