西门子S7-200 PLC入门pdf,西门子S7-200 PLC入门
叮编程序制器(简称PLC)是综合了计算机技术、白动控制技术和通信技术的一种新 型的、实用的自动控制装置。它被广泛地用于工业控制领域,具有可靠性好、稳定性高、实 时处理能力强、使用灵活方使、编程容易等特点 日前,PLC主要有西门子( SIMATIO)、欺姆龙( OMRON)和三菱( MITSUBISHI)等 公司的产品。本书以西门子( SIMATIO)公司的S7-200系列小型PLC为例,不仅介绍了软 件的安装、应用,编程指令,而且以翔实的编程实例介绍了PLC的应用,真正达到了理论与 实际的有机结合。 本书是PLC的入门类读物,以希望自学PLC的工程技术人员为主要的读者对象,读者 可以在自己的电脑前对照着木书学习软件的安装,并设计和词试简单的程序,从而逐步掌握 PLC应用技术。无论您是从事PLC发应用的工程技术人员,还是大中专院校学习PLC软 件编程的师生,相信本书对您都有裨益 本书中所有的内容都是编者多年从事自动化控制工作与矸究的实践经骏与心得体会的 纽致总结,并增添了诈多最新的控制方法和内容,力求使编者多年的设计经验贯穿于整本书 屮,使读者如亲临工程设计的现场,学会工程设计的一般方法,实际应用效果好 仝书共分六章。第一章介绍了PLC的基础知识,由彭登峰编写;第二章介绍了S7-200 的纠成,由杨声云编写;第三章系统地介绍了可编程序控制器编程欤件STEP7- Micro/win32 的安装、功能、编程、调试及运行,以图示沄、按操作步骤进行介绍,由严倥富编写;第四 章对S7-200的编程指令和程序语言作了详细的介绍,并结合简单的程序实例,使读者尽快掌 握编程指令的应用,由莴卫清编写;第五章介绍了PLC的系统设计方法,采用多个应用实例, 使者对工程的设计方法、步骤、必须遵循的原则都了解憝悉,其中第二节山彭登峰编写, 其余由严盈富编写;第六章介绍S7-200系列的网络通信知识,由杨声云编写:全书由严盈 宫统稿。 本书在编写过程中参考了有关资料(见参考文献),在此我们对编写这些文献的同志表 示衷心的感谢!同时对负责书中部分插图编辑绘制工作的下军、吴泽华先生表示感谢 由于编者水平有限,加之时间急促,书中难免有不足之处,恳请广大读者予以批评指正 编者 日录 第一章PLC的基础知识 第一节概述 第二节PLC的山来 第三节PLC的定义 第四节PLC的工作原理…… 循环扫描…… PLC与微机(MC)的区别… 、PLC控制与继电湣控制的区別… ·非.·中4·中中非 第节PLC的结构 硬件组成 二、软件基…… ……………………………………………………7 第六节现代PLC的发展趋势 第二章S7200的组成…… 10 第一节S7-200的技术指标 …10 第二节1/O接口 12 第三节S7-200的配置…………… 2 第四节S7-200系刎PLC的编程软元件 14 类型及功用 14 寻址方式…………… 16 第三章PLC的编程软件 21 第一节缃程软件的安装…… 系统要求 二、软件交装 22 使件连接 24 四、参数设置 五、在线联系 6 六、建立修改PC通信参数 27 第二节编程软件的功能 8 、基本功能…………… 界面……… 29 、各部分功能……… 四、系统组态 32 第三节软件的编程… 程序文件操作… 33 、编辑程序………… ,申 第四节调试及运行 …45 选择扫描次数… 45 、状态图表监控……………… 、运行模式下编辑………………… …48 四、程序监视 50 第四章PLC的基本指令及程序设计… 53 第一节概述…… ……53 第二节逻辑指令…… 逻辑取和线圈驱动指令 ……54 、点串联指令… 57 、佃点并联指令…… 四、串联电路块的并联连接指令 58 、并联电路块的牛联连接指令…… ……58 六、置位、复位指令……………… RS触发器指令……………… ……60 八、立即指令 60 九、边沿脉冲指令…… …………………………62 、逻辑堆栈操作指令……… …62 十…、定时器………… 十、计数器… 十三、比铰指令 70 第三节程序控制指令 71 、结束及暂停指令… 面垂1 71 二、看门狗指令…… 72 三、趺转及标号指令……… 72 四、循环指令 五、子程… …74 第五章PLC控制系统设计 87 第一节PLC控制系统软件设计 、系统设计的基本步骤 8 PLC软件系统设汁的方法 第二节PLC硬件系统设计 …90 、PLC的基本性能指标………… 0 、PIC的分类……… PLC的流型 91 四、三种典型系列PLC简介 2 五、选型举例 94 第三节PLC软件编程实例…… 94 、电动机控制系统………… 交通灯控制系统 100 、闪光报警系统… 104 四、混料礵控制………… 106 五、造粒机摇振的控制 …10 六、包衣机系统编程 115 第六章S7200系列PLC网络通信… …143 第一节网络通信的某本概念 ……143 白动化系统对PLC控制网络的要求……… 143 、PLC的通信功能………………………………………………………………143 、西门子PLC网终系统………… 第节PLC的通信协议 ……144 、S7-200系列PLC文持的通信协议……… 144 、S7-200系列PLC组网的硬件 145 通信接口的安装和设置 147 四、参数的选择与侈改………… 148 第三节通信模式的配置……… 申斗,·,中中,申q书,,中中 150 PP通信的配置……………… 150 、自由凵通信的配置……… ………153 参考文献 155 第一章PLC的基础知识 第一节概述 从可编程拦制器发展历史可知,可编程控制器功能不断变化,其名称演变经历了如下过 程:早期产品名称为“ Programmable Logic Controller”(可编程逻辑控制器),简称PC,主 要替代传统的继电接触控制系统,随着徵处理器技术的发展,可编程控制器的功能也不断地 增加,因而可编科逻辑掉制器(PLC)已不能揹述其多功能的特点。1980年,美电气制造 商协会NMA( National lectrical manufacturers association)给它一个新的名称“ Programmable Controller”,简称PC。然而PC这一简与名称在国内早已成为个人计算机( Personal Computer) 的代名词,为了避免造成名词术语泥乱,因此囻內仍沿用早期的筲写名称PLC表示可编程控 制器,但此PC并不意味只具有逻辑功能。 PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和 通信技术而形成的一代新型工业控制装置,其用途是取代继电器,执行逻辑、计时、计数等 顺序控制功能,建立柔性的程控系统 pIC具冇逦用性强、使用方便、近应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点, I以预料,在Ⅰ业控制领域中,PLC控制技术的应用必将形成世界潮流 第二节PLC的由来 在PIC出现以前,继电器搾制在工业控制领域占主导地位,山此构成的控制系统都是按 预先设定好的时间或条件顺序地工作,若要改变控制的顺序就必须改变控制系统的硬件接线, 因此,其通用性和灵活性较差 20世纪60年代,计算机技术开始应用于工业控制领域,由于价格髙、输入输岀电路不 匹配、编程难度大以及难于近应恶劣工业环境等原因,未能在工控制领域获得推, 1968年,美国最大的汽车制造商—通用汽车公司(GM)为了适应4产工艺不断更新 需要,要求寻找一种比继电器更可靠、功能更产全、响应速度更快的新型工业控制器,并从用 户角度提出了新一代控制器应具备的大条件,立即引起了廾发热潮。这十大条件主要是 ①编程方便,可现场修改程序; ②维修方便,采用捅件式 ③可靠性高于继电器控制桓; ④体积小」继电器控制相; ⑤数据可直接送入管理计算机; ⑥成木与继电器控制柜相当 ⑦输入可为交流115V ⑧输出可为父流115V、2∧以上,可直接驱动接触器、电磁阂等; ⑨扩展时原系统改变最少 ⑩0用户存储器大于4KB 这些条件实际上提出将继电器控翎的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的 功能亢善、灵活性、通用性好的优点结合起米,将继电接蝕器控制的硬接线逻辑转变为讣 算机的软件逻萁编程的设想。1969年,美国数竽设各公司(DEC公司)研制出了第一合 PLC(PDP-14),在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,并取得了满意的效果,PLC自 此诞生。 PLC自问世以米,发展板为迅速。1971年,日本开始生产PLC:1973年,欧洲开始生 产PIC。我国从1974年也开始研制PLC,1977年开始工业应用。到现在,世界各国的一些 著名的电气1丿几乎都在生产PLC装置。PLC已作为一个独立的业设各被列入生产中,成 为当代电控装置的主导。 PLC从诞生到现在,经历了二次换代,如表1-1所示 表1-1 PLC的三次换代 功能 应月范目 第一八 1位微处理器 逻辑运算、定吋、计数 簪代传统的继电搾制 1959~1972 第二八 8位微处理器及有储器 数据的传送和较、模拟虽的运算,能司时完成逻控制、模拟量 1973-1975 产品系列化 控制 第三八 性能8位徽处理器及位片式处理速度提高,向多功能及联网通信复杂控制系统及联网通信 1976~1983 徵处理器 发 16位、32位处理器及尚性能逻、运动、数据处理、联网功能的分级网络控制系统 1983~至今 位片式微处理器 名剖其实的多功能 第三节PLC的定义 美国电气制造商协会NEMA在1980年给PLC作了如下的定义:“可编程控制器是一个 数宁式的电子装置,它使用了可编稈序的记忆以存储指令,用来执行诸如逻辑、顺序、计 时、计数和演算等功能,并通过数字或模拟的输入和输出,以控制各和机械或生宀过程 部数字电了计算机若是用来执行PLC的功能,亦被视冋为PLC,但不包括鼓式或机械式 顺序控制器。” 国际电工委员会〔IEC)曾于1982年l月颁发了PLC标准草案第一稿,1985年1月又 颁发了第ˉ稿,1987年2月颁发了第三稿。草案中对PLC的定义是:“可编程控制銎是一种 数字运算操作的岜了系统,专为在工业环竞下应用而设计,它采川了可编程序的存储器,用 来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等而向用户的指令,并通 过数字式或模拟式的输入/输出,控制各种类型的机槭或生产过程。可编程控制及其有关外 2 围设备,都按易于工业系统联成一个整体,易于扩允其功能的原则设计。 此定义强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”,即它也是一种讣算机。它是“专为 Ⅰ业环境下应用而设计”的计算机。这种Ⅰ业计算机采用“亩向用户的指令”,因此编程方便。 它能兄成逻辑运算、顺序控制、定吋、计数和算术操作,它还具冇“数字量或模拟量的输入 输出控制”的能力,并∏非常容易与“工业控制系统联成一伾”,易于“扩充”。 定义还强调了PLC百接应用于工业环境,它需其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。应该强调的是,PC与以往 所讲的鼓式、机械式的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。山」PLC引入了微处珪器 及半导体存储器等新一代电子器件,并用规定的指令进行编程,能灵峾地修改,即用软件方 式来实现“可编程”的目的 第四节PLC的工作原理 、循环扫描 PLC采用循环扫描工作方式,这个工作过程一般包括5个阶段:内部处理、与编程器等 的道信处理、输入扫描、执行用户程序、输出处理,其T作过程如图1-1所示。图1-1中当 PLC方式开关置于RUN(运行)时,执行所有阶段;当方式开关置于STOP(停止)时,不 执行后3个阶段,此时可进行通信处理,如对PLC联札或离线编程 开始 内部处理 通信处理 N方式? 是 输入扫描 执行用户程序 输出处理 图1-1工作凉理图 PLC的输入处理、执行用户稈序和输出处理过稈的原理如图1-2所示。PLC执行的5 个阶段,称为一个扫描周期,PIC完成一个周期后,乂重新执行上述过程,扫描周而复始 地进行。 按钮 程序执行 接触器 输 输出映 按钮 入 像 像寄存器 寄 输出电路 图12序执行原理图 简而言之,PLC是采用周期循环扫鲨、集中输入与输岀的工作方式。这和工作方法的显 著特点是:可靠性高、抗干扰能力强,但响应滞后、速度较慢。也就是说PLC以降低速度求 得高可靠性。 二、PLC与微机(MC)的区别 简而言之,MC是通用的专用机,而PLC则是专用的通用机。 从微型计算机的应用范围来说,MC是通用札,而PLC是专用机。微型计算机是在以往 计算机与大规模集成电路的基础上发展起来的,其最大特征是运算速度快、功能强、应用范 围广。例如近代科学计算、科学管理和Ⅰ业控制等都离不开它,所以说MC是通用计算机。 而PLC是一种为适应工业控制环境而设计的专用计算机。但从工业控制角度来看,PLC则又 是一种通用机,选配对应的模块便可适用于各种工业控制系统,而用户只需改变用户稈序即 可满足⊥业控制系统的具体控制要求。如果采用MC作为某一设备的控制器,就必须根据实 际需要考虑抗干扰冋题和哽件软件设计,以近应设备控制的专门需要。这样,势必把通用的 MC转化成具有特殊功能的控制器,而成为一台专用机。 PLC与MC的十要差异及各自的特点如下 ①PLC抗扰性能比MC强 ②PLC编程比MC简单 ③PIC设计调试周期短 ④C的输入/输出响应速度慢,有较大的滯后现象(一般为ms级),而MC的响应速 度快(为s级); ⑤PLC易于操作,操作人员培训时间短,而MC则较难,操作人员培训时间长; ⑥PLC易于维修,MC则较困难。 随着PC越米越多地采用徵机技术,其功能不增强;同时MC也为了近应用户需要, 向提高可靠性、耐用性与使于维修方向发展。两者相互闫渗透,使PLC与MC的差异越来越 小,两者之间的界线也越来越模糊 ♂后PLC与MC将继续共冇。在一个控制系统中,PLC集中在功能控制上,MC集中在 信息处理上,两者相辅相成,共同发展。 三、PLC控制与继电器控制的区别 在PLC的绽程语言屮,梯形图是最为广泛使用的语言。PLC的梯形图与继电器控制线路 图十分相似,主要原因是PLC梯形图的编写大致上沿用了继电器控制电路元件符号,仅个别 处有些不同。同时,信号的输入/输出形式及控制功能也是相同的,但PLC的控制与继电器