西门子6SL3055-0AA00-5CA2参数详细
S7-200 PLC的存储器空间大致分为三个空间,即程序空间、数据空间和参数空间。
1.程序空间
该空间主要用于存放用户应用程序,程序空间容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU中的RAM区与内置EEPROM上都有程序存储器,但它们互为映像,且空间大小一样。
2.数据空间
该空间的主要部分用于存放工作数据称为数据存储器,另外有一部分作寄存器使用称为数据对象。
(1)数据存储器 它包括变量存储器(V),输入信号缓存区(输入映象存储器I),输出信号缓冲区(输出映象存储区Q),内部标志位存储器(M)又称内部辅助继电器,特殊标志位存储器(SM)。除特殊标志位外,其他部分都能以位、字节、和双字的格式自由读取或写入。
变量存储器(V)是保存程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果,所有的V存储器都可以存储在*存储器区内,其内容可在与EEPROM或编程设备双向传送。
输入映象存储器(I)是以字节为单位的寄存器,它的每一位对应于一个数字量输入结点。在每个扫描周期开始,PLC依次对各个输入结点采样,并把采样结果送入输入映象存储器。PLC在执行用户程序过程中,不再理会输入结点的状态,它所处理的数据为输入映象存储器中的值。
输出映象存储器(Q)是以字节为单位的寄存器,它的每一位对应于一个数字输出量结点。PLC在执行用户程序的过程中,并不把输出信号随时送到输出结点,而是送到输出映象存储器,只有到了每个扫描周期的末尾,才将输出映象寄存器的输出信号几乎同时送到各输出结点。使用映象寄存器优点:①同步地在扫描周期开始采样所有输入点,并在扫描的执行阶段冻结所有输入值;②在程序执行完后再从映象寄存器刷新所有输出点,使被控系统能获得更好稳定性;⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度,使程序执行的更快;④I/O点只能以位为单位存取,但映象寄存器则能以位、字节、双字进行存取。因此,映象寄存器提供了更高的灵活性。另外对控制系统中个别I/O点要求实时性较高的情况下,可用直接I/O指令直接存取输入/输出点。
内部标志位(M)又称内部线圈(内部继电器等),它一般以位为单位使用,但也能以字、双字为单位使用。内部标志位容量根据CPU型号不同而不同。
特殊标志位(SM)用来存储系统的状态变量和有关控制信息,特殊标志位分为只读区和可写区,具体划分随CPU不同而不同。
高速计数器与一般计数器不同之处在于,计数脉冲频率更高可达2kHz/7kHz,计数容量大,一般计数器为16位,而高速计数器为32位,一般计数器可读可写,而高速计数器一般只能作读操作。
在S7-200CPU中有4个32位累加器,即AC0~AC3,用它可把参数传给子程序或任何带参数的指令和指令块。此外,PLC在响应外部或内部的中断请求而调用中断服务程序时,累加器中的数据是不会丢失的,即PLC会将其中的内容压入堆栈。因此,用户在中断服务程序中仍可使用这些累加器,待中断程序执行完返回时,将自动从堆栈中弹出原先的内容,以恢复中断前累加器的内容。但应注意,不能利用累加器作主程序和中断服务子程序之间的参数传递。
S7-200系列PLC是模块式结构,可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。
S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元和扩展模块组成。其扩展模块的数量受两个条件约束:一个是基本单元能带扩展模块的数量;另一个是基本单元的电源承受扩展模块消耗DC5V总线电流的能力。
编址举例
由CPU222组成的扩展
由CPU222组成的扩展配置可以由CPU222基本单元和多两个扩展模块组成,CPU222可以向扩展单元提供的DC5V电流为340mA。
例1:若扩展单元为16DI/16DO的EM223模块,查得该模块耗DC5V总线电流为150/160 mA。小于CPU222可以提供DC5V的电流,所以这种配置是可行的。
一节 PLC概念1、PLC的基本概念可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC 2、PLC的基本结构 PLC实质是一种于工业控制的计算机,其硬件结构基本
上与微型计算机相同,如图所示:a. 处理单元(CPU)处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步PLC的可*性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余,或采用三CPU的表决式。这样,即使某个CPU出现故障,整个仍能正常运行。b、存储器存放的存储器称为程序存储器。存放应用的存储器称为用户程序存储器。C、电源 PLC的电源在整个中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源是无常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。3、PLC的工作原理一. 扫描技术当PLC投入运行后,其工作一
般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(一) 输入采样阶段在输入采样阶段,PLC以扫描依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲,则该脉冲的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。(二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段,PLC总.
是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即,在用户程序执行中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作
用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后,PLC就输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。比较下二个程序的异同:程序1:程序2:这两段程序执行的结果*一样,但在PLC中执行的却不一样。※ 程序1只用一次扫描周期,就可完成对%M4的刷新;※ 程序2要用四次扫描周期,才能完成对%M4的刷新。这两个例子说明:同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执
行的结果也不同。另外,也可以看到:采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略,那么二者之间就没有什么区别了。一般来说,PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等,如下图所示,即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。二. PLC的I/O响应时间为了增强PLC的抗能力,其可*性,PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制,PLC采用了不同于一般微型计算机的运行(扫描技术)。以上两个主要原因,使得PLC得I/
O响应比一般微型计算机构成的工业控制满的多,其响应时间至少等于一个扫描周期,一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入变化开始到有关输出端的改变所需的时间。其短的I/O响应时间与长的I/O响应时间如图所示: 第(n-1)个扫描周期短I/O响应时间:长I/O响应时间SIEMENS PLC在的产品,根据规模和性能的大小,主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三种,下面就简单介绍一下该三种产品的一些特性。S7-200针对低性能要求的摸块化小控制,它多可有7个模块的扩展能力,在模块中集成背板总线,
它的网络联接有RS-485通讯接口和Profibus两种,可通过编程器PG访问所有模块,带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。其中的扩展模块(EM)有以下几种:数字量输入模块(DI)——24VDC 和 120/230VAC;数字量输出(DO)——24VDC 和 继电器;模拟量输入模块(AI)——电压、电流、电阻和热电偶;模拟量输出模块——电压和电流。 还有一个比较特殊的模块-通讯处理器(CP)——该块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口(传感器和执行器接口),通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备,这样就可以显著的扩展S7-200的输入和输出点数。
西门子PLC的分类:
1.S7系列:传统意义的PLC产品, S7-200是针对低性能要求的小型PLC。S7-300是模块式中小型PLC,*多可以扩展32个模块。S7-400是大型PLC,可以扩展300多个模块。S7-300/400可以组成MPI、PROFIBUS和工业以太网等。2.M7-300/400:采用与S7-300/400相同的结构,它可以作为CPU或功能模块使用。具有AT兼容计算机的功能,可以用C,C++或CFC等语言来编程。3.C7由S7-300 PLC,HMI(人机接口)操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成。4.WinAC基于Windows和标准的接口(ActiveX,OPC),提供软件PLC或插槽PLC。 S7-300系列PLC简介S7-300的CPU模块(简称为CPU)都有一个编程用的RS-485接口,有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口,可以建立一个MPI(多点接口)网络或DP网络。
1.电源模块 2.后备电池 3. 24V DC 连接器 4.模式开关 5.状态和故障指示灯功能*强的CPU的RAM为512KB,*8192个存储器位,512个定时器和512个计数器,数字量*65536 I/O点,模拟量通道*为4096。有350多条指令。一个数字量为1点,一个模拟量为16点。计数器的计数范围为1~999,定时器的定时范围为10ms~9990s。
多机架的S7-300 PLC只需要扩展一个机架,可以使用价格便宜的IM 365接口模块对。数字量模块:从0号机架的4号槽开始,每个槽位分配4个字节的地址,32个I/O点。模拟量模块:一个通道占一个字地址。从I B256开始,给每一个模拟量模块分配8个字。1.模块诊断功能可以诊断出以下故障:失压,熔断器熔断,看门狗故障,EPROM、RAM故障。模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。2.过程中断数字量输入信号上升沿、下降沿中断,模拟量输入超限,CPU暂停当前程序,处理OB40。3.状态与故障显示LEDSF(系统出错/故障显示,红色):CPU硬件故障或软件错误时亮。BATF(电池故障,红色):电池电压低或没有电池时亮。DC 5V(+5V电源指示,绿色): 5V电源正常时亮。FRCE(强制,黄色):至少有一个I/O被强制时亮。RUN(运行方式,绿色):CPU处于RUN状态时亮;重新启动时以2 Hz的频率闪亮; HOLD(单步、断点)状态时以0.5Hz的频率闪亮。STOP(停止方式,黄色):CPU处于STOP,HOLD状态或重新启动时常亮。BUSF(总线错误,红色)。
只需要扩展一个机架,可以使用价格便宜的IM 365接口模块对。数字量模块:从0号机架的4号槽开始,每个槽位分配4个字节的地址,32个I/O点。模拟量模块:一个通道占一个字地址。从I B256开始,给每一个模拟量模块分配8个字。1.模块诊断功能可以诊断出以下故障:失压,熔断器熔断,看门狗故障,EPROM、RAM故障。模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。2.过程中断数字量输入信号上升沿、下降沿中断,模拟量输入超限,CPU暂停当前程序,处理OB40。3.状态与故障显示LEDSF(系统出错/故障显示,红色):CPU硬件故障或软件错误时亮。BATF(电池故障,红色):电池电压低或没有电池时亮。DC 5V(+5V电源指示,绿色): 5V电源正常时亮。FRCE(强制,黄色):至少有一个I/O被强制时亮。RUN(运行方式,绿色):CPU处于RUN状态时亮;重新启动时以2 Hz的频率闪亮; HOLD(单步、断点)状态时以0.5Hz的频率闪亮。STOP(停止方式,黄色):CPU处于STOP,HOLD状态或重新启动时常亮。BUSF(总线错误,红色)。
4.模式选择开关
(1)RUN-P(运行-编程)位置:运行时还可以读出和修改用户程序,改变运行方式。
(2)RUN (运行)位置:CPU执行、读出用户程序,但是不能修改用户程序。
(3)STOP(停止)位置:不执行用户程序,可以读出和修改用户程序。
(4)MRES(清除存储器):不能保持。将钥匙开关从STOP状态搬到MRES位置,可复位存储器,使CPU回到初始状态。
复位存储器操作:通电后从STOP位置扳到MRES位置,“STOP”LED熄灭1s,亮1s,再熄灭1s后保持亮。放开开关,使它回到STOP位置,然后又回到MRES,“STOP”LED以2Hz的频率至少闪动3s,表示正在执行复位,*“STOP”LED一直亮。
某些CPU模块上有集成I/O。
PLC使用的物理存储器:RAM,ROM,快闪存储器(Flash EPROM)和EEPROM。
西门子6ES7223-1PL22-0XA8
CPU224组成的扩展
由CPU224组成的扩展配置可以由CPU224基本单元和多7个扩展模块组成,CPU224可以向扩展单元提供的DC5V电流为660mA。
例:若扩展单元为4个16DI/16DO继电器输出EM223模块和2个8DI的EM221模块组成。查得:EM223继电器输出模块耗DC5V总线电流为150 mA,EM221模块耗DC5V总线电流为30 mA,总消耗电流为660 mA,等于CPU222可以提供DC5V的电流,所以这种配置还是可行的。
S7-200设置了中断功能,用于实时控制、高速处理、通信和网络等复杂和特殊的控制任务。中断就是终止当前正在运行的程序,去执行为立即响应的信号而编制的中断服务程序,执行完毕再返回原先被终止的程序并继续运行。
中断源即发出中断请求的事件,又叫中断事件。为了便于识别,系统给每个中断源都分配一个编号,称为中断事件号。S7-200系列可编程控制器多有34个中断源,分为三大类:通信中断、输入/输出中断和时基中断。)通信中断
在自由口通信模式下,用户可通过编程来设置波特率、奇偶校验和通信协议等参数。用户通过编程控制通讯端口的事件为通信中断。
(2)I/O中断
I/O中断包括外部输入上升/下降沿中断、高速计数器中断和高速脉冲输出中断。S7-200用输入(I0.0、I0.1、I0.2或I0.3)上升/下降沿产生中断。这些输入点用于捕获在发生时必须立即处理的事件。高速计数器中断指对高速计数器运行时产生的事件实时响应,包括当前值等于预设值时产生的中断,计数方向的改变时产生的中断或计数器外部复位产生的中断。脉冲输出中断是指预定数目脉冲输出完成而产生的中断。
)时基中断
时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。定时中断用于支持一个周期性的活动。周期时间从1毫秒至255毫秒,时基是1毫秒。使用定时中断0,必须在SMB34中写入周期时间;使用定时中断1,必须在SMB35中写入周期时间。将中断程序连接在定时中断事件上,若定时中断被允许,则计时开始,每当达到定时时间值,执行中断程序。定时中断可以用来对模拟量输入进行采样或定期执行PID回路。定时器T32/T96中断指允许对定时间间隔产生中断。这类中断只能用时基为1ms的定时器T32/T96构成。当中断被启用后,当前值等于预置值时,在S7-200执行的正常1毫秒定时器更新的过程中,执行连接的中断程序。 S7-200有PTO、PWM两台高速脉冲发生器。 PTO脉冲串功能可输出个数、周期的方波脉冲(占空比50%);PWM功能可输出脉宽变化的脉冲信号,用户可以脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器给数字输出点Q0.0,另一台发生器则给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时,将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用;当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时,输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用,即由输出映像寄存器决定其输出状态。
由表1可知,CPU 22X 系列具有不同的技术性能,使用于不同要求的控制系统:
CPU 221:用户程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,适合用于点数少的控制系统。
CPU222:和CPU221相比,它可以进行一定模拟量的控制,可以连接2个扩展模块,应用更为广泛。
CPU224:和前两者相比,存储容量扩大了一倍,有内置时钟,它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,使用很普遍。
CPU 226:和CPU224相比,增加了通信口的数量,通信能力大大增强,可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。
CPU226XM:它是西门子公司推出的一款增强型主机,主要在用户程序和数据存储容量上进行了扩展,其他指标和CPU 226相同
中断指令有4条,包括开、关中断指令,中断连接、分离指令。指令格式如表1所示。
1. 开、关中断指令
开中断(ENI)指令全局性允许所有中断事件。关中断(DISI)指令全局性禁止所有中断事件,中断事件的每次出现均被排队等候,直至使用全局开中断指令重新启用中断。
PLC转换到RUN(运行)模式时,中断开始时被禁用,可以通过执行开中断指令,允许所有中断事件。执行关中断指令会禁止处理中断,但是现用中断事件将继续排队等候。
逻辑运算是对无符号数按位进行与、或、异或和取反等操作。操作数的长度有B、W、DW。指令格式如表1所示。
1. 逻辑与(WAND)指令:将输入IN1,IN2按位相与,得到的逻辑运算结果,放入OUT的存储单元。
2. 逻辑或(WOR)指令:将输入IN1,IN2按位相或,得到的逻辑运算结果,放入OUT的存储单元。
3. 逻辑异或(OR)指令:将输入IN1,IN2按位相异或,得到的逻辑运算结果,放入OUT的存储单元。
4. 取反(INV)指令:将输入IN按位取反,将结果放入OUT的存储单元。
本例说明了利用S7-200的集成“接通延迟”(ON-Delayed)定时器,能够方便地产生断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)及扩展脉冲(Extended Pulse)。
为了在输出端Q0.0得到断开延迟信号,Q0.0端的输出信号的置位时问要比I0.0端的输入信号长一段定时器的时间。
为了在输出端Q0.1得到脉冲信号,I0.1端的输入信号被置位之后,信号会在输出端Q0.1停留一段定时器的时间;但是,如果输入I0.1被复位,那么输出端Q0.1脉冲信号也将被复位。
为了在输出端Q0.2得到扩展脉冲信号,一旦输入I0.2己经置位,无论输入I0.2是否复位,那么在预置定时器时问内Q0.2端输出信号将一自处于置位状态。
程序和注释
下列程序分为3部分,每部分都相互独立,用来实现断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)和扩展脉冲(Extended Pulse)。
一、断开延迟(OFF-Delay)
当接通输入I0.0时,输出Q0.0被置位。如果输入I0.0被复位(下降沿),
T33,运行5秒钟后,定时器T33置位,同时使标志位M0.0和输出Q0.0
则启动定时器复位。
二、脉冲(Pulse)
当接通输入I0.1时,输出Q0.1和标志位M0.1被置位。通过对标志位M0.1置位使定时器T34启动,运行5秒钟后或输入旧.1复位,就立即使输出Q0.1复位。
三、扩展脉冲(Extended Pulse)
当接通输入I0.2时,输出Q0.2和标志位M0.2被置位。通过对标志位M0.2置位,使定时器T35启动,运行5秒钟后,立即使输出Q0.2复位
Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元,适用于各行各业,各种场合中的检测,监测及控制。
在这里,和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
1.步进,伺服脉冲定位控制。
在设备的控制系统中,有关运动控制是很重要的,下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这 个功能。
首先,确定使用哪个端口来发脉冲,如采用Q0.0发脉冲,则它的控制字为SMB67,脉冲同期为SMW68,脉 冲个数存放在SMD72中,
下面是控制字节的说明:
Q0.0 Q0.1 控制字节说明
SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值 0=不更新,1=更新周期值
SM67.1 SM77.1 PWM更新脉冲宽度值 0=不更新,1=脉冲宽度值
SM67.2 SM77.2 PTO更新脉冲数 0=不更新,1=更新脉冲数
SM67.3 SM77.3 PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值,1=1毫秒值
SM67.4 SM77.4 PWM更新方法 0=异步更新,1=同步更新
SM67.5 SM77.5 PTO操作 0=单段操作,1=多段操作
SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式选择 0=选择PTO,1=选择PWM
SM67.7 SM77.7 PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM,1=允许
这样根据以上表格,我们得出Q0.0控制字:SMB67为:10000101
采用PTO输出,微妙级周期,发脉冲的周期(也就是频率)与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为 16进制 为85,有了控制字以后,我们来写这一段程序根据上面这段程序,我们知道了控制字的使用,同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置(对 Q0.0来说是SMW68与SMD72)。当然,VW100与VD102内的数据不同的话,步进电机的转速和转动圈数就不一样。
还有一点需要说明得是:M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后,想停止的话,只须改变端口脉冲的 控制字,再启动PLS即可