【2017年整理】S7系列可编程控制器概述.doc
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第十一讲 S7系列可编程控制器概述
教学对象 电气自动化技术专业学生 教学目标 以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序控制器为例，了解可编程序控制器的系统组成，了解PLC扫描周期及工作方式，了解I/O扩展。 教学重点 S7-200 PLC系统组成 教学难点 工作方式 教学方法 讲授法、演示法 授课时间 3学时 使用教材 《可编程控制器原理及应用》马小军 东南大学出版社 2007年4月 教学过程 一．S7-200 PLC系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图3.1所示。
图3.1 S7-200 PLC系统组成
系统基本构成：
1. 硬件
（1）基本单元
（2）扩展单元
（3）特殊功能模块
（4）相关设备
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。
二．主机结构
1. 各CPU介绍及I/O系统
主机外形
SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图3.2所示：
图3.2 S7-200主机外形
（2）基本结构特点
1、输出信号类型
2、电源输出
3、基本I/O
4、存储安全
5、高速反应
6、模拟电位器
7、实时时钟
8、输入输出可扩展性
4种CPU各有晶体管输出和8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3.1所示。
表3.1 CPU型号
SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机及I/O特性如表3.2所示。
表3.2 主机及I/O特性
2. 存储系统
（1）存储系统
图3.3 存储系统
表3.3 存储容量
（2）存储器及使用
上装和下装用户程序
定义存储器保持范围
用程序永久保存数据
存储器卡的使用
（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。
三．扫描周期及工作方式
1. 扫描周期
（1）输入处理
（2）执行程序
（3）处理通信请求
（4）执行CPU自诊断测试
（5）写数字输出
图3.4 CPU的扫描周期
2. 工作方式
（1）STOP方式
（2）RUN方式
3. 改变CPU工作方式的方法
1）用PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有3个挡位 。
2）用STEP 7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的方式开关置于TERM或RUN位置，然后在此软件平台用鼠标单击STOP和RUN方式按钮即可。
3）在用户程序中用指令由RUN方式转换到STOP方式，前提是程序逻辑允许中断程序的执行。
四．输入输出扩展
设备连接
图3.5 I/O扩展示意图
2. 最大I/O配置的预算
（1）映像寄存器数量
（2）电流提供
各CPU所能提供的最大5VDC电流如表3.4所示。
（3）模块电流
CPU 22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表3.5所
3. 输入输出及CPU组态
（1）I/O点数扩展和编址
（2）设置输入滤波
（3）设置脉冲捕捉
（4）输出表配置
（5）定义存储器保持范围
例如，某一控制系统选用CPU 224，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3.6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。
若按表3.6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3.6所示为其中的一种模块连接形式。
图3.6 扩展连接图
S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则只有第一个脉冲可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如图3.7所示。
图3.7 脉冲捕捉波形图
思考题（作业）：P27第5和第6题
课后小记：
第十二讲 S7系列可编程控制器概述
教学对象 电气自动化技术专业学生 教学目标 练习使用STEP 7-Micro/WIN 32编程软件 教学重点 程序的输
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