26676S7200PLC原理及应用电子教案.ppt

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1、第1章 可编程控制器的概述,本章要点 可编程控制器的产生、特点、分类与发展 可编程控制器的定义和基本含义 可编程控制器的基本组成及各部分的作用 可编程控制器的工作原理 可编程控制器的技术指标,1.1 可编程控制器的产生,1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编

2、程控制器。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。 我国从1974年也开始研制可编程序控制器，1977年开始工业应用。,1.2 可编程控制器的定义,1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统

3、”，是一种计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。 定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境，它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。,1.3 可编程控制器的基本组成,1.3.1 控制组件 可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。,1. CPU单元 CPU是可编程控制器的控制中枢。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。

4、CPU的功能有：它在系统监控程序的控制下工作，通过扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域，PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，然后将结果送到输出映像寄存区域。简单地说，CPU的功能就是读输入、执行程序、写输出。 CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。通用型微处理器常见的如Intel公司的8086、80186、到Pentium系列芯片，单片机型的微处理器如Intel公司的MCS-96系列单片机，位片式微处理器如AMD 2900系列的微处理器。小型PLC 的CPU多采用单片机或专用CPU，中型PL

5、C的CPU大多采用16位微处理器或单片机，大型PLC的CPU多用高速位片式处理器，具有高速处理能力。,2. 存储器 可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 只读存储器ROM用以存放系统程序，可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中，用户是不可改变的。 用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中，RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。 它存储的内容是易失的，掉电后内容丢失；当系统掉电时，用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支

6、持的RAM中。 EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，用来存放需要长期保存的重要数据。,3. I/O单元及I/O扩展接口 （1）I/O单元（输入/输出接口电路）。PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.115ms之间。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类。PLC内部输出电路作用是将输出映像寄存器的

7、结果通过输出接口电路驱动外部的负载（如接触器线圈、电磁阀、指示灯等）。 （2）I/O扩展接口。可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。,4. 外设接口 外设接口电路用于连接编程器或其他图形编程器、文本显示器、触摸屏、变频器等并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。 5. 电源 电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部

8、连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关、）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。,1.3.2 输入输出接口电路,1. 输入接口电路 由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须有很强的抗干扰能力。 如图1-2所示，输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有： （1）利用光电耦合器提高抗干扰能力。 （2）利用滤波电路提高抗干扰能力。,图

9、1-2 可编程控制器输入电路,2. 输出接口电路 根据驱动负载元件不同可将输出接口电路分为3种： （1）小型继电器输出形式，如图1-3所示。这种输出形式既可驱动交流负载，又可驱动直流负载。驱动负载的能力在2A左右。它的优点是适用电压范围比较宽，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点是动作速度较慢，动作次数（寿命）有一定的限制。建议在输出量变化不频繁时优先选用，不能用于高速脉冲的输出。 图1-3所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，使继电器K的线圈通电，产生电磁吸力，触点闭合，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，使继电器K的线圈无电流，触点断

10、开，则负载断电，同时LED熄灭，表示该路输出点无输出。,图1-3 小型继电器输出形式电路,（2）大功率晶体管或场效应管输出形式，如图1-4所示。这种输出形式只可驱动直流负载。驱动负载的能力：每一个输出点为零点几安培左右。它的优点是可靠性强，执行速度快，寿命长。缺点是过载能力差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。 图1-4所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，光电耦合器T1导通，使大功率晶体管VT饱和导通，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，光电耦合器T1断开，大功率晶体管VT截止，则负载失电，LED熄灭，表示该路输出点无输出。VD为保护二极管，

11、可防止负载电压极性接反或高电压、交流电压损坏晶体管。FU的作用是：防止负载短路时损坏PLC。当负载为电感性负载，VT关断时会产生较高的反电势所以必须给负载并联续流二极管，为其提供放电回路，避免VT承受过电压,图1-4 大功率晶体管输出形式电路,（3）双向晶闸管输出形式，如图1-5所示。这种输出形式适合驱动交流负载。由于双向可控硅和大功率晶体管同属于半导体材料元件，所以优缺点与大功率晶体管或场效应管输出形式的相似，适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。图1-5 双向可控硅输出形式电路图1-4 大功率晶体管输出形式电路 图1-5所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，发光二极管导通发光，相当

12、于双向晶闸管施加了触发信号，无论外接电源极性如何，双向晶闸管T均导通，负载得电，同时输出指示灯LED点亮，表示该输出点接通；当对应T的内部继电器的状态为0时，双向晶闸管施加了触发信号，双向晶闸管关断，此时LED不亮，负载失电。这种输出接口电路驱动负载的能力为1A左右。,图1-5 双向可控硅输出形式电路,3. I/O电路的常见问题 （1）用三极管等有源元件作为无触点开关的输出设备，与PLC输入单元的连接时，由于三极管自身有漏电流存在，或者电路不能保证三极管可靠截止而处于放大状态，使得即使在截止时，仍会有一个小的漏电流流过，当该电流值大于1.3mA时，就可能引起PLC输入电路发生误动作。可在PLC

13、输入端并联一个旁路电阻来分流，使流入PLC的电流小于1.3mA。 （2）应在输出回路串联保险丝，避免负载电流过大，会损坏输出元件或电路板。 （3）由于晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余电压的存在，当驱动不同类型的负载时，需要考虑电平匹配和误动等问题。 （4）感性负载断电时产生很高的反电势，对输出单元电路产生冲击，对于大电感或频繁关断的感性负载应使用外部抑制电路，一般采用阻容吸收电路或二极管吸收电路。,1.3.3 编程器 编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。 常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计

14、算机编程方式。,1.4 可编程控制器的工作原理及主要技术指标,1.4.1 可编程控制器的工作原理 PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为： （1）读输入阶段。 （2）执行程序阶段。 （3）处理通信请求阶段。 （4）执行CPU自诊断测试阶段。 （5）写输出阶段。,1.4.2 可编程控制器主要技术指标 1. 输入/输出点数 可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。 2. 存储容量 PLC

15、的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。 3. 扫描速度 可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。 4. 指令系统 指令系统是指PLC所有指令的总和。 5. 通信功能 通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成

16、为PLC产品水平的重要衡量指标之一。,1.5 可编程控制器的分类、特点、应用及发展,1.5.1 可编程控制器的分类 1. 按I/O点数和功能分类:由I/O点数的多少可将PLC的I/O点数分成小型、中型和大型。 2. 按结构形式分类:PLC可分为整体式结构和模块式结构两大类。,1.5.2 可编程控制器的特点,（1）编程简单，使用方便。 （2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性。 （3）功能强，扩充方便，性能价格比高。 （4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便。 （5）可靠性高，抗干扰能力强。 （6）体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品。,1.5.3 可编程控制器的应用,1. 逻

17、辑控制 2. 运动控制 3. 过程控制 4. 数据处理 5. 构建网络控制,第2章 西门子S7-200系列可编程控制器介绍,本章要点 西门子S7-200 CPU224可编程控制器的结构、性能指标 西门子S7-200 CPU224可编程控制器工作方式 扩展模块介绍 S7-200系列可编程控制器编址、寻址方式 可编程控制器元件功能及地址分配,2.1 S7-200系列PLC概述,西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提

18、供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。 四种型号的PLC具有下列特点： （1）集成的24V电源。可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。 （2）高速脉冲输出。具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。 （3）通信口。CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口

19、。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。,（4）模拟电位器。CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。 （5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 （6）EEPROM 存储器模块（选件）。可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。 （7）电池模块。用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天（1

20、0年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。,（8）不同的设备类型。CPU 221226 各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。 （9）数字量输入/输出点。CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224 具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。 （10）高速计数器。CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比

21、CPU扫描频率更快的脉冲信号。,2.2 S7-200系列CPU224型PLC的结构,2.2.1 CPU224型PLC外型及端子介绍,2. CPU224型PLC端子介绍,（1）基本输入端子。CPU224的主机共有14个输入点（I0.0I0.7、I1.0I1.5）和10个输出点（Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1），在编写端子代码时采用八进制，没有0.8和0.9。CPU224输入电路参见图2-2，它采用了双向光电耦合器，24V直流极性可任意选择，系统设置1M为输入端子（I0.0I0.7）的公共端，2M为（I1.0I1.5）输入端子的公共端。,（2）基本输出端子。,图2-3 PLC晶体管输出输出端子

22、,继电器输出形式PLC输出端子,（3）高速反应性。CPU224 PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0I0.5），最快的响应速度为30KHz用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号. CPU224 PLC 有2个高速脉冲输出端（Q0.0，Q0.1），输出频率可达20KHz，用于PTO （高速脉冲束）和PWM（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。 （4）模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。,（5）可选卡插槽。该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡，电池和时钟卡等模块。存储卡用于用

23、户程序的拷贝复制。在PLC通电后插此卡，通过操作可将PLC中的程序装载到存储卡。当卡已经插在基本单元上，PLC通电后不需任何操作，卡上的用户程序数据会自动拷贝在PLC中。利用这一功能，可对无数台实现同样控制功能的CPU22X系列进行程序写入。 注意：每次通电就写入一次，所以在PLC运行时，不要插入此卡。 电池模块用于长时间保存数据，使用CPU224内部存储电容数据存储时间达190小时，而使用电池模块数据存储时间可达200天。,2.2.2 CPU224型PLC的结构及性能指标,CPU224型可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成,CPU224型可编程

24、控制器有两种， 一种是CPU 224 AC/DC/继电器，交流输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），继电器方式输出，14点输入，10点输出； 一种是CPU 224 DC/DC/DC，直流24V输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），半导体元件直流方式输出，14点输入，10点输出。 用户可根据需要选用。,2.2.3 PLC的CPU的工作方式,1. CPU的工作方式 CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。 （1）STOP（停止）。CPU在停止工作方式时，不执

25、行程序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。 （2）RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式运行用户程序。,2. 改变工作方式的方法 （1）用工作方式开关改变工作方式。 工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。 1把方式开关切到STOP位，可以停止程序的执行。 2把方式开关切到RUN位，可以起动程序的执行。 3把方式开切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7- Micro/WIN32软件设置CPU工作状态。 如果工作方式开关设为STOP或TERM，电源上

26、电时，CPU自动进入STOP工作状态。 设置为RUN时，电源上电时，CPU自动进入RUN工作状态。 （2）用编程软件改变工作方式。 把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP 7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。 （3）在程序中用指令改变工作方式。 在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。,2.3 扩展功能模块,1. 扩展单元 扩展单元没有CPU，作为基本单元输入/输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独使用。S7-200的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，PROFIBUS-DP通信模块。 用户选用具

27、有不同功能的扩展模块，可以满足不同的控制需要，节约投资费用。 连接时CPU模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连，如图2-6所示。CPU222最多连接两个扩展模块，CPU224/CPU226最多连接7个扩展模块。,2. 电源模块 外部提供给PLC的电源，有24VDC、220VAC两种，根据型号不同有所变化。S7-200的CPU单元有一个内部电源模块，S7-200小型PLC的电源模块与CPU封装在一起，通过连接总线为CPU模块、扩展模块提供5V的直流电源，如果容量许可，还可提供给外部24V直流的电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。应根据下面的原则来确定I/O电源的配置。 （1

28、）有扩展模块连接时，如果扩展模块对5VDC电源的需求超过CPU的5V电源模块的容量，则必须减少扩展模块的数量。 （2）当+24V直流电源的容量不满足要求时，可以增加一个外部24V直流电源给扩展模块供电。此时外部电源不能与S7-200的传感器电源并联使用，但两个电源的公共端（M）应连接在一起。,2.3.2 常用扩展模块介绍,1. 数字量扩展模块,2. 模拟量扩展模块,3. 热电偶、热电阻扩展模块,EM231热电偶、热电阻扩展模块是为S7-200 CPU222 CPU224和CPU226/226XM设计的模拟量扩展模块，EM231热电偶模块具有特殊的冷端补偿电路，该电路测量模块连接器上的温度，并适

29、当改变测量值，以补偿参考温度与模块温度之间的温度差，如果在EM231热电偶模块安装区域的环境温度迅速地变化，则会产生额外的误差，要想达到最大的精度和重复性，热电阻和热电偶模块应安装在稳定的环境温度中。,4. PROFIBUS-DP通信模块 通过EM 277 PROFIBUS-DP扩展从站模块，可将S7-200CPU作为DP从站连接到ROFIBUS-DP网络，如图2-9所示。EM 277 经过串行I/O总线连接到S7-200 CPU，PROFIBUS 网络经过其DP通信端口，连接到EM 277 PROFIBUS-DP 模块。EM 277 PROFIBUS-DP模块的DP端口可连接到网络上的一个D

30、P主站上，但仍能作为一个MPI从站，与同一网络上如SIMATIC编程器或S7-300/S7-400 CPU等其它主站进行通信。,图2-9通过EM 277 PROFIBUS-DP扩展从站模块将S7-200CPU连接到ROFIBUS-DP网络,2.4 S7-200系列PLC内部元器件 2.4.1 数据存储类型 1. 数据的长度,二进制数的“位”只有 0和1两种的取值，开关量(或数字量)也只有两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的失电和得电等。在S7-200梯形图中，可用“位”描述它们，如果该位为1则表示对应的线圈为得电状态，触点为转换状态(常开触点闭合、常闭触点断开)；如果该位为0，则表示对应

31、线圈，触点的状态与前者相反。 在数据长度为字或双字时，起始字节均放在高位上。,2. 数据类型及数据范围 S7-200系列PLC的数据类型可以是字符串、布尔型（0或1）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括16位符号整数（INT）和32位符号整数（DINT）。实数型数据采用32位单精度数来表示。,3. 常数 S7-200的许多指令中常会使用常数。常数的数据长度可以是字节、字和双字。CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。书写格式如下： 十进制常数：1234 ； 十六进制常数：16#3AC6 ；二进制常数：

32、2#1010 0001 1110 0000 ASCII码：“Show”；实数（浮点数）：+1.175495E-38（正数）， -1.175495E-38（负数）,2.4.2 编址方式,数字量输入写入输入映象寄存器（区标志符为I），数字量输出写入输出映象寄存器（区标志符为Q），模拟量输入写入模拟量输入映象寄存器（区标志符为AI），模拟量输出写入模拟量输出映象寄存器（区标志符为AQ）。除了输入输出外，PLC还有其他元件，V表示变量存储器；M表示内部标志位存储器；SM表示特殊标志位存储器；L表示局部存储器；T表示定时器；C表示计数器；HC表示高速计数器；S表示顺序控制存储器；AC表示累加器。,1.存

33、储区的划分,（1） 位编址 位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号位号，如I0.0；Q0.0；I1.2。 （2）字节编址 字节编址的指定方式为：（区域标志符）B（字节号），如IB0表示由I0.0I0.7这8位组成的字节。 （3）字编址 字编址的指定方式为：（区域标志符）W（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。 （4）双字编址 双字编址的指定方式为：（区域标志符）D（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。,2.编址,2.4.3 寻址方式 1. 直接寻址 直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存

34、器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。有按位、字节、字、双字的寻址方式。,2. 间接寻址 （1）使用间接寻址前，要先创建一指向该位置的指针。指针为双字（32位），存放的是另一存储器的地址，只能用V、L或累加器AC作指针。生成指针时，要使用双字传送指令（MOVD），将数据所在单元的内存地址送入指针，双字传送指令的输入操作数开始处加 可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网，波特率为9.6kbit/s 19.2kbit/s 和187.5kbit/s 。 S7-200 系列CPU 上集成的编程口同时就是PPI 通信联网接口，利用PPI 通讯协议进行通信非常简单方便，只用NE

35、TR 和NETW 两条语句，即可进行数据信号的传递，不需额外再配置模块或软件。 PPI 通信网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由31个S7-200 系列PLC、 TD200、 OP/TP 面板或上位机插MPI 卡为站点构成PPI 网。,网络读/网络写指令NETR（Network Read）/ NETW（Network Write）,TBL：缓冲区首地址，操作数为字节。 PROT：操作端口，CPU226为0或1，其他只能为0。 网络读NETR指令是通过端口（PROT）接收远程设备的数据并保存在表（TBL）中。可从远方站点最多读取16字节的信息。 网络写NETW指令是通过端口（P

36、ROT）向远程设备写入表（TBL）中的数据。可向远方站点最多写入16字节的信息。 在程序中可以有任意多NETR/NETW指令，但在任意时刻最多只能有8个NETR及NETW指令有效。,表8-6 TBL表的参数定义,D：操作已完成。0=未完成，1=功能完成。 A：激活（操作已排队）。0=未激活，1=激活。 E：错误。0=无错误，1=有错误。,在PPI网络中作为主站的PLC程序中，必须在上电第1个扫描周期，用特殊存储器SMB30指定其主站属性，从而使能其主站模式。SMB30 、SMB30分别是是S7-200 PLC Port0 、Port1自由通信口的控制字节. 在PPI模式下，控制字节的2到7位是

37、忽略掉的。即SMB30=0000 0010，定义PPI主站。 SMB30中协议选择缺省值是00=PPI从站，因此，从站侧不需要初始化,表8-7 SMB30、SMB130各位表达的意义,【例8-1】用NETR指令实现两台PLC之间的数据通信，用2号机的IB0控制1号机QB0。1号机为主站，站地址为2，2号机为从站，站地址为3，编程用的计算机的站地址为0。 从站在通信中是被动的，不需要通信程序。,本例中1号机读取2号机的IB0值并写入本机的QB0。1号机的网络读缓冲区内的地址安排如表8-8所示。主机中的通信程序如图8-13所示。,表8-8 网络读缓冲区,网络1 LD SM0.1 / 首次扫描时，

38、MOVB 2, SMB30 / 启用PPI主模式， FILL +0, VW100, 5 / 并清除读缓冲区 网络2 LD V100.7 / 当NETR完成 MOVB VB107, QB0 / 将2号机的IB0送给QB0 网络3 LDN SM0.1 / 如果不是首次扫描， AN V100.6 / 若NETR未被激活 AN V100.5 / 且没有错误 MOVB 3, VB101 / 载入2号机站址 MOVD 第7段输出频率为50Hz。画出变频器外部接线图，写出参数设置。,9.1.6变频器的多段速频率控制实训,9.2 PLC和变频器的联机控制,9.2.1 PLC与变频器的联机方式和要求 1.PLC

39、对变频器的控制方式 PLC对变频器的控制方式可以分为两大类， （1）外部端子控制； （2）是通信控制方式。,9.2 PLC和变频器的联机控制,2. PLC和变频器的联机注意事项 1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使两者尽可能分开。 2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入、输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。 3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。 4）通过使用屏蔽线和双绞线以提高抗嗓声干

40、扰水平。,9.2.2 PLC和变频器的联机正反转控制实例及训练,1.实训目的 （1）熟练掌握PLC和变频器联机操作方法。 （2）熟练掌握PLC和变频器联机调试方法。 2.实训内容 通过S7-224型PLC和MM420变频器联机，实现电动机正反转控制运转，按下正转按钮SB2，电动机起动并运行，频率为35Hz。按下反转按钮SB3，电动机反向运行，频率为35Hz。按下停止按钮SB1，电动机停止运行。电动机加减速时间为10s。,9.2.2 PLC和变频器的联机正反转控制实例及训练,（1）IO分配 I0.0 电动机停止按钮 Q0.0 电动机正转 I0.1 电动机正转按钮 Q0.1 电动机反转 I0.2

41、电动机反转按钮 （2）电路接线图及程序如图9-6所示。,表9-9 变频器参数设置表,3.训练题 利用PLC和变频器联机控制实现电动机的延时控制，按下正转按钮，电动机延时10s后正向启动，运行频率为25Hz，电动机加速时间为8s。电动机正向运行30s后，自动反向运行，运行频率为25Hz，电动机反向运行50s，电动机再正向运行，如此反复。在任何时刻按下反转按钮电动机都会反转，按下停止按钮电动机停止。画出PLC和变频器联机接线图，写出PLC程序和变频器参数设置。,9.2.2 PLC和变频器的联机正反转控制实例及训练,9.2.3 PLC联机多段速频率控制实例及训练,1.实训目的 （1）掌握PLC和变频

42、器多段速频率联机操作方法。 （2）熟练掌握PLC和变频器联机调试方法。 2.实训内容 通过S7-224型PLC和MM420变频器联机，实现电动机三段速频率运转控制，按下起动按钮SB1，电动机起动并运行在第一段，频率为10Hz，延时20s后电动机运行在第二段，频率为20Hz，再延时10s后电动机反向运行在第三段，频率为50Hz，。按下停车按钮，电动机停止运行。 （1）IO分配表 变频器数字输入DIN1、DIN2端口通过P0701、P0702参数设为三段固定频率控制端，每一频段的频率可分别由P1001、P1002和P1003参数设置。变频器数字输入DIN3端口设为电动机运行、停止控制端，可由P07

43、03参数设置。 I0.0 电动机停止按钮 Q0.0 DIN1 I0.1 电动机启动按钮 Q0.1 DIN2 Q0.3 DIN3,（2）电路接线图及程序如图所示。,表9-10 变频器参数设置表,3.训练题 联机控制实现电动机7段速频率运转。7段速设置分别为： 第1段输出频率为5Hz； 第2段输出频率为-10Hz； 第3段输出频率为15Hz； 第4段输出频率为20Hz； 第5段输出频率为-30Hz； 第6段输出频率为-10Hz； 第7段输出频率为25Hz； 画出PLC和变频器联机接线图，写出PLC程序和变频器参数设置。,9.3PLC的变频器控制指令USS,通过USS协议与变频器通讯，使用USS指令

44、库中已有的子程序和中断程序使变频器的控制更加简便。可以用USS指令控制变频器和读取写入变频器的参数。 用于变频器控制的编程软件需要安装STEP 7-Micro/WIN指令库（Libraries），库中的USS Protocol提供变频器控制指令。如图9-8所示。,USS指令使用S7-200中的下列资源：,（1）初始化USS协议将端口0指定用于USS通讯。 使用USS_INIT指令为端口0选择USS。选择USS协议与变频器通讯后，不能将端口0再用于其他用途，也不能再用端口0与STEP 7-Micro/WIN通讯。 （2）在使用USS协议控制变频器时，可以选用CPU 226、CPU 226XM或E

45、M277 PROFIBUS与计算机中PROFIBUS CP连接的DP模块，这样端口0用于与变频器的通信，端口2用于连接STEP 7-Micro/WIN，以便于运行时监控程序的运行。 （3）与端口0自由端口通讯相关的所有特殊内部标志位存储器SM位，被用于变频器的控制。 （4）USS指令使用14个子程序和3个中断程序对变频器进行控制。 （5）USS指令的变量要求一个400个字节V内存块。该内存块的起始地址由用户指定，保留用于USS变量。 （6）某些USS指令也要求有一个16个字节的通讯缓冲器。 （7）执行计算时，USS指令使用累加器AC0至AC3。,9.3.1 USS指令介绍,USS_INIT变频

46、器初始化指令用于启用和初始化与变频器的通讯。在使用任何其他USS指令之前，必须执行USS_INIT指令，且无错。该指令完成才能继续执行下一条指令。指令格式如图9-8所示。,EN：“使能”输入端，应使用边沿脉冲信号调用指令。输入数据类型为“BOOL”型数据。 Mode：输入值为“1”时，端口0启用USS协议；输入值为“0”，端口0用作PPI通信，并禁用USS协议。数据类型为字节型数据。 Baud（波特率）：PLC与变频器通信波特率的设定。将波特率设为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。双字型的数据。 Active：现用变频器的地址（站点号）。

47、双字型的数据，双字的每一位控制一台变频器，位为“1”时，该位对应的变频器为现用。bit0为第1台，bit31为第32台。例如输入0008H，则bit3位的对应的变频器D3为现用。,Done：当USS_INIT指令完成时，Done输出为“1”。BOOL型数据。 Error：指令执行错误代码输出，字节型数据。,USS_INIT变频器初始化子程序是一个加密的带参数的子程序，如图9-9所示。程序中使用的都是局部变量，在使用该子程序时，需要根据图9-9所示的局部变量表L，按照指示的数据类型对输入（IN）/输出（OUT）变量进行赋值。,2. USS_CTRL变频器控制指令,USS_CTRL指令用于控制现用

48、的变频器。指令格式如图9-10所示。已在USS_INIT指令的Acive（现用）参数中选择变频器可以使用USS_CTRL指令。每台变频器只能用一条USS_CTRL指令。指令格式如图9-10所示。,变频器控制指令需要用调用已经加密的子程序的形式进行编程，如图9-11所示，子程序中全部使用局部变量，需要用变频器控制指令USS_CTRL对其进行赋值，各变量的作用和数据类型参看图9-11。,EN：指令“使能”输入端，EN=1时，启用USS_CTRL指令。USS_CTRL指令应当一直启用，所以EN端应一直为“1”。 RUN（运行）：变频器运行/停止控制端。 当RUN（运行）位=1时，变频器按指定的速度和

49、方向开始运行。为了使变频器运行，该变频器在USS_INIT中必须被选为Active（现用）。OFF2和OFF3必须被设为0。Fault（故障）和Inhibit（禁止）必须为0。当RUN（运行）=0时，会变频器减速直至停止。 OFF2：用于变频器自由停车。 OFF3：用于变频器迅速（带电气制动）停止。 F_ACK（故障确认）：用于确认变频器中的故障。当变频器已经清除故障，F_ACK从0转为1时，通过该信号清除变频器报警。 DIR（方向）：电机转向控制信号，通过控制该信号为“1”或“0”来改变电机的转向。 Drive：输入变频器的地址。向该地址发送USS_CTRL命令。有效地址：0至31。 Typ

50、e：输入变频器的类型。将MM 3（或更早版本）变频器的类型设为0。将MM 4变频器类型设为1。 Speed_SP（速度定点）：以百分比形式给出速度（频率）的给定输入。Speed_SP的负值会使变频器逆转旋转方向。范围：-200.0%至200.0%。,Resp_R（收到应答）：确认从变频器收到应答。每次S7-200从变频器收到应答时，Resp_R位接通后，进行一次扫描，USS_CTRL的输出状态被更新。 Error（错误）：指令执行错误代码输出。 Stion（状态）：是变频器工作状态输出。 Speed（速度）：以百分比形式给出变频器的实际输出速度（频率）。范围：-200.0%至200.0%。 R