福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

通信 人工智能 CPU 軟件 全球電氣資源 2017-05-19

一、西門子PLC簡介

下表介紹了西門子系列PLC的種類、應用環境和特點,圖為西門子系列幾種常見的PLC。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

S7系列PLC根據控制規模(即輸入/輸出點數的多少)的不同,分成3個子系列:S7-200、S7-300和S7-400。S7-200系列PLC是一種小型PLC,其功能具有大、中型PLC的水平,而價格卻和小型PLC的價格一樣,因此,它一經推出,便受到了廣泛的關注。特別是S7-200 CPU22X系列PLC(它是S7-200 CPU21X系列的替代品),它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇,可以很容易地組成PLC網絡,同時它還具有功能齊全的編程和工業控制組態軟件,以及極豐富的指令集,具有強大的多種集成功能和實時特性等。採用S7-200 CPU22X系列PLC來完成控制系統的設計時更加簡單,系統的集成非常方便,幾乎可以完成任何功能的控制任務。S7-300和S7-400系列分別是大、中型PLC,它們完全可以替代西門子早期的S5-11X系列PLC,S7系列PLC的編程均使用STEP7編程軟件。

二、S7-200系列PLC的構成

S7-200系列PLC的基本構成模塊包括PLC主機、編程設備、人機界面和根據實際需要增加的擴展模塊。PLC本身包含一定數量的I/

O端口,同時還可以擴展各種功能模塊。故S7-200系列PLC可以

單機運行,也可以擴展輸入/輸出,還可以連接功能擴展模塊。S

7-200系列PLC主機外觀及基本構成分別如圖所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

2.1 PLC主機

PLC主機可以單獨完成一定的控制任務,它包括CPU模塊、基本輸入/輸出和電源3部分,其中CPU模塊是PLC主機的主要部分。CPU模塊包括中央處理單元、電源和數字I/O點,這3部分都集成在一個緊湊、獨立的設備中。CPU模塊負責執行程序,以便對工業自動化控制任務或過程進行控制。輸入部分從現場設備中採集信號,這些採集信號經過CPU模塊執行程序處理,處理後得到的信號傳送給輸出部分,此時輸出部分則輸出控制信號控制工業過程中的設備。下面主要介紹CPU模塊。

S7-200的CPU模塊共有兩個系列:CPU21X和CPU22X。CPU21X系列包括CPU212、CPU214、CPU215和CPU216;CPU22X系列包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和CPU226XM。由於CPU21X系列屬於S7-200的第一代產品,這裡不再做具體介紹。

(1)CPU221

CPU221具有6輸入/4輸出,共10個數字量I/O點,無I/O擴展能力,有6 KB的程序和數據存儲區空間,還具有4個獨立的30 kHz的高速計數器、兩路獨立的20 kHz的高速脈衝輸出、1個RS-485通信/編程口、點對點接口(Point to Point Interface,PPI)通信協議、多點接口(Multi Point Interface,MPI)通信協議和自由通信口。它非常適合於I/O點數少的控制系統。

(2)CPU222

CPU222具有8輸入/6輸出,共14個數字量I/O點,可連接兩個擴展模板,最大可擴展至78個數字量I/O或10路模擬量I/O。具有6 KB的程序和數據存儲區空間、4個獨立的30 kHz的高速計數器、兩路獨立的20 kHz的高速脈衝輸出、PID控制器、1個RS-485通信/編程口、點對點接口通信協議、多點接口通信協議和自由通信口。

(3)CPU224

CPU224具有14輸入/10輸出,共24個數字量I/O點,可連接7個擴展模板單元,最大可擴展至168個數字量I/O或35路模擬量I/O,組成的I/O端子排可以很容易地整體拆卸。具有13 KB的程序和數據存儲區空間、6個獨立的30 kHz的高速計數器、兩路獨立的20 kHz的高速脈衝輸出、PID控制器、1個RS-485通信/編程口、點對點接口通信協議、多點接口通信協議和自由通信口。

(4)CPU226

CPU226具有24輸入/16輸出,共40個數字量I/O點,可連接7個擴展模板單元,最大可擴展至248個數字量I/O或35路模擬量I/O,組成的I/O端子排可以很容易地整體拆卸。具有13 KB的程序和數據存儲區空間、6個獨立的30 kHz的高速計數器、兩路獨立的20 kHz的高速脈衝輸出、PID控制器、兩個RS-485通信/編程口、點對點接口通信協議、多點接口通信協議和自由通信口。

(5)CPU226XM

與CPU226相比,CPU226XM除了程序和數據存儲區空間由13 KB增加到26 KB外,其餘功能不變。

2.2擴展模塊

為了擴展I/O點和執行特殊的功能,S7-200系列PLC可以連接擴展模塊(CPU221除外)。擴展模塊主要有4類:數字量輸入/輸出(DI/DO)模塊、模擬量輸入/輸出(AI/AO)模塊、通信模塊和特殊功能模塊。下面將分別介紹這4類擴展模塊。

1.數字量輸入/輸出(DI/DO)模塊

S7-200系列PLC可提供三大類共9種數字量輸入/輸出模塊。

1)EM221數字量輸入(DI)模塊:8點DC 24 V輸入,光電耦合器隔離。

2)EM222數字量輸出(DO)模塊,它具有8點DC 24 V輸出型和8點繼電器輸出型兩種輸出類型。

3)EM223數字量混合輸入/輸出(DI/DO)模塊,它具有6種輸出類型。

DC 24 V輸入4點/輸出4點。

DC 24 V輸入4點/繼電器輸出4點,如圖2-4a所示。

DC 24 V輸入8點/輸出8點,如圖2-4b所示。

DC 24 V輸入8點/繼電器輸出8點。

DC 24 V輸入16點/輸出16點。

DC 24 V輸入16點/繼電器輸出16點。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

2.模擬量輸入/輸出(AI/AO)模塊

1)EM231:4路12位模擬量輸入(AI)模塊,如圖所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

差分輸入,輸入範圍:電壓:0~10 V、0~5 V、±2.5 V和±5 V。

電流:0~20 mA。

轉換時間小於250μs。

最大輸入電壓DC 30 V,最大輸入電流32 mA。

(2)EM232:2路12位模擬量輸出(AO)模塊。

輸出範圍:電壓±10 V,電流0~20 mA。

數據字格式:電壓-32 000~+32 000,電流0~+32 000。

分辨率:電壓12位,電流11位。

(3)EM235:模擬量混合輸入/輸出(AI/AO)模塊,如圖所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

模擬量輸入4路,模擬量輸出1路。

差分輸入,電壓:0~10 V、0~5 V、0~1 V、0~500 mV、0~100 mV、0~50 mV、±10 V、±5 V、±2.5 V、±1 V、±500 mV、±250 mV、±100 mV、±50 mV和±25 mV;電流:0~20 mA。

轉換時間小於250μs。

穩定時間:電壓100μs,電流2 ms。

3.通信模塊

(1)通信處理器EM277

EM277是連接SIMATIC現場總線PROFIBUS-DP從站的通信模塊,使用EM277可以將S7-200系列PLC作為現場總線PROFIBUS-DP的從站接到網絡中。EM277有一個RS-485接口,傳輸速率有9.6 Kbps、19.2 Kbps、45.45 Kbps、93.75 Kbps、187.5 Kbps、500 Kbps~1 MKbps、1.5 Mbps、3 Mbps、6 Mbps和12 Mbps,它可自動設置;連接電纜長度:93.75 Kbps以下為1200 m,187.5 Kbps為1000 m,500 Kbps為400 m,1~1.5 Mbps為200 m,3~6 Mbps為100 m;網絡能力:站地址設定0~99(由旋轉開關設定);每個段最多可連接的站數為32個;每個網絡最多可連接的站數為126個,共有6個MPI,其中兩個預留(1個為PG,1個為OP)。

(2)通信處理器EM241

EM241是調制解調器(Modem)通信模塊,它支持如下功能:Tele-service(遠程維護或遠程診斷)、Communication(CPU-TO-CPU,CPU-TO-PC的通信)、Message(發送短消息給手機或尋呼機)。

(3)通信處理器CP243-1

S7-200系列PLC加裝通信處理器CP243-1模塊可以支持工業以太網通信。它的傳輸速率為10/100 Mbps,半工/全雙工通信,有一個標準的RJ-45接口,完全支持TCP/IP協議和標準的網絡設備(如集線器、路由器等)。

(4)通信處理器CP243-2

CP243-2是S7-200 CPU22X系列PLC的AS-i主站,通過連接AS-i可增加S7-2

00 PLC的DI/DO點數。每個主站最多可連接31個AS-i從站,S7-200 PLC同時可以處理最多兩個CP243-2,每個CP243-2的AS-i上最多有124DI/124DO。

S7-200系列PLC通過使用多種通信協議,與通信模塊連接,組成功能強大的通信網絡,多用於中大型企業的控制系統中,這是其他同類設備無法比擬的。有關S7-200系列PLC的網絡通信功能,將在以後章節具體介紹。

4.特殊功能模塊

與S7-200主機相連的並用來完成某種特殊的控制任務的裝置稱為特殊功能模塊。特殊功能模塊包含:定位模塊EM253、通信處理器模塊EM241和測溫模塊EM231等,下面具體介紹定位模塊EM253。

定位模塊EM253可提供如下所述的單軸、開環運動控制所需要的功能。

提拱高速控制,從每秒12個脈衝至每秒200 000個脈衝。

支持急停(S曲線)或線性的加速、減速功能。

提供測量系統,既可以使用工程單位(如英寸或釐米)也可以使用脈衝數。

提供可組態的反向間隙(backlash)補償。

支持絕對、相對和手動的位控方式。

提供連續操作。

提供多達25組的移動(包括Profile),每組最多可有4種速度。

提供4種不同的參考點尋找模式,每種模式都能對起始的尋找方向和最終的接近方向進行選擇。

提供可拆分的現場接線端子,便於安裝和拆卸。

2.3 相關設備

1.編程設備

編程設備(PG)是任何一臺PLC不可缺少的設備,S7-200系列PLC的編程器可以是簡易的手持編程器PG7-2,也可以是昂貴的圖形編程器,如PG740II、PG760II等。為降低編程設備的成本,目前廣泛採用個人計算機作為編程設備,但需配置生產廠家提供的專用編程軟件,S7-200系列PLC的編程軟件為STEP-Micro/WIN32,通過一條PC/PPI電纜將用戶程序送入PLC中。

2.人機界面

(1)文本顯示器TD200

顯示文本信息(可顯示中文)。通過選項確認的方法可顯示最多80條信息,每條信息最多可包含4個變量。

設定實時時鐘。

提供強制I/O點診斷功能。

可顯示過程參數並可通過輸入鍵進行設定或修改。

具有可編程的8個功能鍵,可以替代普通的控制按鈕,從而節省8個輸入點。

具有密碼保護功能。

TD200不需要單獨的電源,只需將它的連接電纜接到CPU22X的PPI接口上,用STEP7-Micro/WIN軟件進行編程即可。

(2)觸摸屏TP070、TP170A、TP170B及TP7、TP27

TP070、TP170A、TP170B是具有較強功能且價格適中的觸摸屏,其特點如下所述。

在Windows環境下工作。

可通過MPI及PROFIBUS-DP與S7-200系列PLC連接。

背光管壽命達50 000 h,可連續工作6年。

利用STEP7-Micro/WIN(Pro)和SIMATIC ProTool/Lite V5.2進行組態。

TP7和TP27觸摸屏主要是用於進行機床操作和監控,這裡不再詳細介紹。

三、S7-200系列PLC的性能與工作方式

PLC的性能是衡量其功能的直接反映,瞭解PLC的性能能夠更好地利用其功能設計PLC系統。S7-200的性能主要分為輸入/輸出系統性能和存儲系統性能兩種,它有3種工作方式。下面具體介紹S7-200系列PLC的性能與工作方式。

3.1 S7-200系列PLC的輸入/輸出系統性能

S7-200的輸入/輸出系統性能主要涉及4個方面:輸入特性、輸出特性、擴展能力和快速響應功能。下面具體介紹這4個方面的性能。

1.輸入特性

輸入特性包括輸入電壓要求和輸入端子功能。S7-200的數字量輸入的電壓要求均為DC 24 V,“1”表示15~35 V,“0”表示0~5 V,電壓信號經過光電耦合隔離後進入PLC中。S7-200的輸入端子功能如表所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

2.輸出特性

一般來講,PLC的輸出類型有晶體管、繼電器和SSR三種,而對S7-200 CPU只有晶體管和繼電器輸出兩種類型。CPU22X的輸出特性如表所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

在表中,電源電壓是PLC的工作電壓,輸出電壓是由用戶提供的負載工作電壓,每組點數是指全部輸出端子可以分成幾個隔離組,每個隔離組中有幾個輸出端子。例如,在CPU224中,4/3/3表示共有10個輸出端子分成3個隔離組,每個隔離組中的輸出端子數分別為4、3、3,由於每個隔離組中有一個公共端,因此每個隔離組可以單獨使用不同的負載工作電壓。如果所有輸出電壓相同,可將這些公共端連接起來。

3.擴展能力

擴展能力是指當PLC自帶的I/O點數不能滿足要求,或者涉及模擬量控制時,除了CPU221外,都可以採用擴展I/O模塊的方法,對I/O點數進行擴展。

PLC在進行I/O擴展時應注意以下幾點:

PLC所能連接的擴展模塊的數目。

PLC的映像寄存器的數量。

PLC在DC 5 V下所能提供的最大擴展電流。

S7-200的CPU22X系列PLC的擴展能力如表所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

4.快速響應功能

(1)脈衝捕捉功能

利用脈衝捕捉功能使得PLC可使用普通端子捕捉到小於一個CPU掃描週期的短脈衝信號。

(2)中斷輸入

利用中斷輸入使得PLC可以以極快的速度對上升沿作出響應。

(3)高速計數器

S7-200中有4~6個可編程的30 kHz高速計數器,多個獨立的輸入端子允許進行加減計數,可以連接相位差為90°的A/B相向量的編碼器。

(4)模擬電位器

模擬電位器用來改變某些特殊寄存器中的數值,這些特殊寄存器中的參數可以是定時器/計數器的設定值,或者是某些過程變量的控制參數。可以利用模擬電位器在程序運行時隨時更改這些參數,且不佔用PLC的輸入點。

3.2 S7-200系列PLC的存儲系統性能

S7-200存儲系統由RAM和EEPROM兩種類型存儲器構成。這兩種類型的存儲器均在CPU模塊中,同時,CPU模塊支持可選的EEPROM存儲器卡。存儲系統如圖所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

S7-200存儲系統的使用主要包括以下幾個方面。

1.上傳和下載用戶程序

上傳和下載用戶程序指的是用STEP-Micro/WIN編程軟件進行編程時,PLC主機和計算機之間程序、數據和參數的傳送。上傳用戶程序是將PLC中的程序和數據通過通信設備上傳到計算機中,並進行程序檢查和修改。下載用戶程序是將編制好的程序和CPU組態配置參數通過通信設備下載到PLC,並進行調試。當下載用戶程序時,用戶程序、數據和CPU組態配置參數保存於主機的存儲器RAM中,為了永久保存,主機會自動地把這些內存裝入PLC的EEPROM(EEPROM可為PLC自帶的,也可以為可選的EEPROM存儲器)。

2.定義存儲器保持範圍

當系統運行時,可能會出現電源掉電的意外情況,為了使掉電時系統運行的一些重要參數不丟失,可以在設置CPU參數時定義可選擇性保持的存儲區。用戶可以定義的可選擇性保持的存儲器有:V存儲器、M存儲器、定時器當前值(只有TONR)和計數器當前值。

3.數據保持

S7-200系列PLC的CPU模塊中的RAM存儲區需要為其提供電源,方能保持其中的數據不丟失。要保存T和C中的數據,也需要提供電源。S7-200系列PLC自帶的EEPROM存儲器不需要另外的供電就能永久保存數據。EEPROM對應於RAM中的V存儲區和M存儲區的一部分。要把數據存入EEPROM,需要做一些設置,或者編程。

(1)內置超級電容保持數據

CPU模塊內置超級電容在短期斷電內為數據保持和實時時鐘(如果有)提供電源。斷電後,CPU221和CPU222的超級電容可提供約50 h的數據保持,CPU224、CPU226和CPU226XM可保持數據約190 h。不過,內置超級電容在CPU上電時需充電,為了保證獲得上述數據保持時間,至少需要充電24 h。

(2)內置電容+電池卡保持數據

可以在S7-200系列PLC的可選卡插槽上,插入電池卡BC293以提供額外的數據保持時間。對於CPU221和CPU222,還可以選用時鐘/電池卡CC292,同時獲得電池備份的數據保持和實時時鐘。CPU斷電後,首先依靠內置電容為數據提供電源。內置電容放電完畢後,電池卡才起作用。當完全靠電池卡為CPU提供數據備份電源時,電池壽命約為200天。

(3)使用數據塊

用戶在編程時可以編輯數據塊。數據塊用於給S7-200 CPU的V存儲區賦予初始值。由於數據塊在從S7-200項目下載到CPU時,直接存儲到PLC自帶的EEPROM中,因此數據塊的內容永遠不會丟失。數據塊可以用於保存程序中不需改變的參數。

(4)斷電自動保存

S7-200 CPU的M存儲區有14字節(MB0~MB13),可以在CPU斷電時自動將其中的內容寫到EEPROM的相應區域中,數據可以永久保存。默認情況下,M存儲區的這14個字節未設置為在斷電時自動保存,需要在S7-200項目的系統塊中進行設置。

(5)通過編程保存數據

在程序中利用SMB31和SMW32特殊存儲器,可以把V存儲區中任意地址的數據寫入相應的EEPROM單元中,達到永久保存的目的。每次操作可以寫入1個字節、字或者雙字長度的數據。多次執行操作,可以寫入多個數據。

3.3 S7-200系列PLC的工作方式

PLC一般有兩種基本工作方式,即RUN(運行)模式與STOP(停止)模式,但S7-200系列PLC還有一種獨特的模式——TERM(Terminal,終端)模式,且這種模式要與編程軟件STEP7相結合。這3種工作方式可通過安裝在PLC上的方式選擇開關進行切換。

1)RUN模式:PLC執行用戶程序。

2)STOP模式:PLC不能運行用戶程序,可以向PLC加載用戶程序或進行PLC的設置。

3)TERM模式:允許使用工業編程軟件STEP7-Micro/WIN32來控制CPU的工作方式。

四、S7-200系列PLC的電源計算

所有的S7-200系列PLC不光有為其自身、擴展模塊和其他用電設備供電的內部電源,它本身還向外提供一個DC 24 V電源,從電源輸出點(L+,M)引出。此電源可為PLC和擴展模塊上的I/O點供電,也為一些特殊功能模塊供電。此電源還從S7-200系列PLC的通信口輸出,給PC/PPI編程電纜,或TD200文本操作界面等設備供電。S7-200系列PLC的CPU供電能力如表所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

由表可知,不同規格的CPU提供的DC 5 V和DC 24 V電源的容量(以電流表示)不同。每個實際應用項目都要依據電源容量進行規劃計算。每個擴展模塊都需要DC 5 V電源,應當檢查所有擴展模塊的DC 5 V電源要求是否超出CPU的供電能力,如果超出,就必須減少或改變模塊配置。有些模塊需要DC 24 V電源供電,這些電源也要根據CPU的供電能力進行計算。如果所需電源超出電源容量,需要增加外接DC 24 V電源。S7-200系列PLC的CPU提供的電源不能和外接電源並聯,但它們必須共地。CPU電源結算示例如表所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

五、S7-200系列PLC的最大I/O原則

一般來講,PLC本身提供的I/O點並不能滿足實際需要,因此需要進行I/O點擴展,這就需要按照最大I/O原則進行擴展,以便達到經濟實用的目的。

1.I/O地址分配

S7-200按照I/O類型為其分配不同的地址,共有4類。

DI:數字量輸入。

DO:數字量輸出。

AI:模擬量輸入。

AO:模擬量輸出。

每一類I/O分別排列地址,I/O地址按從左到右、由小到大的規律排列。擴展模塊的類型和位置一旦確定,則對應的I/O地址也隨之決定。

2.最大I/O

S7-200系列PLC雖然具有相同的I/O映像區,但不同型號CPU的最大I/O點數實際上取決於它們所能帶的擴展模塊數目,如表2-7所示。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

六、S7-200系列PLC的外部接線

結合S7-200系列PLC電源、輸出電壓等的特點,本節講述S7-200的外部接線情況,根據PLC控制系統的特性,S7-200的外部接線分為輸入接線圖和輸出接線圖,兩種接線圖分別介紹如下。

1.輸入接線圖

圖a為DC 24 V匯點輸入接線圖,圖b為DC 24 V源輸入接線圖。DC 24 V輸入接線有兩種方式:一是匯點輸入,它是一種由PLC內部提供輸入信號源,全部輸入信號的一端彙總到輸入的公共連接端輸入形式;一種是源輸入,它是一種由外部提供輸入信號電源或使用PLC內部提供給輸入迴路的電源,全部輸入信號為“有源”信號,並獨立輸入PLC的輸入連接形式。如果1M為輸入端子組的電源端,有n組輸入端子組,則每組的電源端為nM。在實際應用中,每組輸入端子使用的電源電壓相同,因此常常合用電源端。

2.輸出接線圖

圖a為S7-200系列PLC輸出接線圖,圖b為繼電器輸出接線圖。S7-200系列PLC輸出接線也有兩種方式:一種是DC 24 V輸出接線,一種是繼電器輸出接線。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

(1)DC 24 V輸出接線

DC 24 V輸出的電源端是(nM,nL),其中n依據輸出隔離組決定。若有3組輸出,則電源端分別是(1M,1L+)、(2M,2L+)和(3M,3L+)。因為輸出電壓常常相同,所以通常會將這些公共端連接起來。

(2)繼電器輸出接線

繼電器輸出採用的是交流電源,電源端子為(Ln),其中n依據輸出隔離組決定。根據輸入接線與輸出接線方法,CPU221外部接線如圖2-10所示。圖a是供電電源為直流電源,採用直流匯點輸入/直流輸出的佈線圖,且有DC 24 V傳感器電源輸出。圖b是供電電源為交流,採用直流匯點輸入/繼電器輸出的接線圖,且有DC 24 V傳感器電源輸出。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

七、S7-200系列PLC的編程

7.1 PLC的編程語言

PLC常用的編程語言有5種,而S7-200系列PLC使用其中的3種:梯形圖、語句表和功能圖。另外,S7-200系列PLC的程序結構與其他公司生產的PLC有所不同,主要分成3個塊,分別是用戶程序、數據塊與參數塊,且用戶程序又由主程序、中斷程序和子程序組成。

PLC編程語言有下述5種,常用的是梯形圖和語句表這兩種。

1.SFC

順序功能圖(Sequential Function Chart,SFC)是一種位於其他編程語言之上的圖形語言,用來編制順序控制程序。

SFC提供了一種組織程序的圖形方法,在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。步、轉換和動作是順序功能圖中的幾種主要元件(見圖)。可以用順序功能圖來描述系統的功能,根據它可以很容易地畫出梯形圖程序。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

2.LAD

梯形圖(Ladder Diagram,LAD)是最常用的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統的電路圖很相似,具有直觀易懂的優點,很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握,它特別適用於開關量邏輯控制。有時把梯形圖稱為電路或程序。

LAD由觸點、線圈和用方框表示的功能塊組成。觸點代表邏輯輸入條件,如外部的開關、按鈕和內部條件等,線圈通常代表邏輯輸出結果,用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內部的輸出條件等。功能塊用來表示定時器、計數器或者數學運算等附加指令。

在分析梯形圖中的邏輯關係時,為了借用繼電器電路圖的分析方法,可以想象左右兩側垂直母線之間有一個左正右負的直流電源電壓,當圖中的梯形圖中I0.1與I0.2的觸點接通,或M0.3與I0.2的觸點接通時,有一個假想的“能流”(Power Flow)流過Q1.1的線圈。利用能流這一概念,可以更好地理解和分析梯形圖,能流只能從左向右流動。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網絡(Network),用編程軟件生成的梯形

圖和語句表程序中有網絡編號,允許以網絡為單位,給梯形圖加註釋。在網絡中,程序的邏輯運算按從左到右的方向執行,與能流的方向—致。各網絡按從上到下的順序執行,執行完所有的網絡後,返回最上面的網絡重新執行。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖,並將它下載到PLC中。

3.FBD

功能塊圖(Function Block Diagram,FBD)是一種類似於數字邏輯門電路的編程語言,有數字電路基礎的人很容易掌握它。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關係,方框的左側為邏輯運算的輸入變量,右側為輸出變量,輸入/輸出端的小圓圈表示“非”運算,方框由“導線”連接在一起,信號自左向右流動。圖所示的功能塊圖的控制邏輯與上圖中的相同。國內很少有人使用FBD語言。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

4.STL

S7系列PLC將指令表(Instruction List,STL)稱為語句表(Statement List)。PLC的指令是一種與微機的彙編語言中的指令相似的助記符表達式,由指令組成的程序叫做指令表程序或語句表程序。

語句表比較適合熟悉PLC和邏輯程序設計的經驗豐富的程序員,語句表可以實現某些不能用LAD或FBD實現的功能。

S7-200 CPU在執行程序時要用到邏輯棧,FBD利用FBD編輯器自動插入處理棧操作所需要的指令。在語句表中,必須由編程人員加入這些棧處理指令。

5.ST

結構文本(Structured Text,ST)是為IECll31-3標準創建的一種專用的高級編程語言,與FBD相比,它能實現複雜的數學運算,編寫的程序非常簡潔和緊湊。

雖然PLC有5種編程語言,但在S7-200的編程軟件中,用戶只可以選用LAD、FBD和STL這3種編程語言,其中FBD不常用。STL程序較難閱讀,其中的邏輯關係很難一眼看出,所以在設計複雜的開關量控制程時一般使用LAD語言。但STL可以處理某些不能用LAD處理的問題,且STL輸入方便快捷,還可以為每一條語句加上註釋,便於複雜程序的閱讀。在設計通信、數學運算等高級應用程序時建議使用STL語言。LAD程序中輸入信號與輸出信號之間的邏輯關係一目瞭然,易於理解,與繼電器電路圖的表達方式極為相似,設計開關量控制程序時建議選用LAD語言。

7.2 S7-200系列PLC的程序結構

S7-200系列PLC的程序結構屬於線性化編程,其用戶程序一般由3部分構成:用戶程序、數據塊和參數塊。

(1)用戶程序

用戶程序是必選項。用戶程序在存儲器空間中也稱為組織塊,它處於最高層次,可以管理其他塊,它是用各種語言(如STL、LAD、FBD等)編寫的用戶程序。對於不同型號PLC的CPU,其程序空間容量也不同。用戶程序的結構比較簡單,一個完整的用戶控制程序應當包含一個主程序、若干子程序和若干中斷程序3個部分。不同編程設備對各程序塊的安排方法也不同。

當用編程軟件在計算機上編程時,利用編程軟件的程序結構窗口雙擊主程序、子程序和中斷程序的圖標,即可進入各程序塊的編程窗口,編程時編程軟件自動對各程序段進行連接。對S7-200的主程序、子程序和中斷程序來說,它們的結束指令不需編程人員手工輸入,STEP-Micro/Win32編程軟件會在程序編譯時自動加入相應的結束指令。

(2)數據塊

數據塊為可選部分,它主要存放控制程序運行所需的數據。在數據塊中允許以下數據類型:布爾型,表示編程元件的狀態;十進制、二進制或十六進制數;字母、數字和字符型。

(3)參數塊

參數塊存放的是CPU組態數據,如果在編程軟件或其他編程工具上未設置CPU的組態,則系統以默認值進行自動配置。

八、實例:異步電動機正反轉控制

異步電動機正反轉控制系統是應用最廣泛的控制方式,下圖是利用接觸-繼電器控制實現的傳統電動機正反轉控制線路,包括主電路和控制電路。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

異步電動機正反轉控制系統的PLC接線圖如圖所示,為了防止正反轉接觸器同時得電,在輸出端KM1和KM2採用了硬件互鎖控制。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

梯形圖和指令表如圖所示。在梯形圖中,Q0.0、Q0.1常閉實現正反轉軟件互鎖,I0.0、I0.1動斷實現按鈕軟件互鎖。

福利繼續!零基礎也能學習西門子S7-200 PLC

在梯形圖中,正反轉線路一定要有聯鎖,否則,按SB2、SB3,則KM1、KM2會同時輸出,引起電源短路。按下正轉啟動按鈕SB2,I0.0閉合,Q0.0得電,驅動KM1主觸點閉合,電動機M正轉啟動,按下停止按鈕SB1,KM1線圈失電,電動機M停車;按下反轉啟動按鈕SB3,I0.1閉合,Q0.1得電,驅動KM2主觸點閉合,電動機M反轉啟動,按下停車按鈕SB1,KM2線圈失電,電動機M停車。

來源:《零基礎學西門子S7-200PLC 作者:趙景波;阿倫;鞏雪;

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯繫刪除

看完文章後,您可以:

1、點擊收藏轉發,把正能量和知識傳遞給更多的人!

2、關注頭條號全球電氣資源,獲取更多有用電氣專業知識、圖紙、計算軟件及資訊。

3、技術諮詢:qqdqzy888

猜你喜歡:

維修電工基礎知識口訣及其說明(趕緊收藏)

精解乾貨:變電站一次設備知識

老電工教你電容啟動的電動機,壓縮機的接線方法

老電工手把手教你專業接線

10KV變電所設計,低壓配電櫃及計算

相關推薦

推薦中...