项目四西门子 S7-200PLC 简介

模块一计算机控制系统概述

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MCGS 工控组态技术应用

项目四西门子 S7-200PLC 简介


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一、学习目标

1. 知识目标⑴ 　掌握西门子 PID 指令的使用方法。⑵ 　掌握西门子 S7-200PLC 系统组成。⑶ 　掌握西门子编程元件的使用方法。⑷ 　掌握西门子存储器的相关知识。⑸ 　掌握西门子 PLC 与计算机的连接方法


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2. 能力目标⑴ 初步具备用 PLC 搭建 PID 控制系统能力。⑵ 初步具备 STEP7 软件的安装能力。⑶ 初步具备编程软件的使用能力。⑷ 初步具备 PLC 程序的下载能力。⑸ 初步具备 PLC 工程的调试能力。


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二、要求学生必备的知识与技能

1. 必备知识

⑴ 　 PLC 基本指令。

⑵ 　控制系统基本知识。

⑶ 　存储器基本知识。

2. 必备技能

⑴ 　熟练的计算机操作技能

⑵ 　熟练的软件安装技能


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MCGS 工控组态技术应用三、理实一体化教学任务

任务一 S7-200PLC 的 CPU 类型

任务二西门子编程元件任务三西门子 PID 指令任务四西门子 S7-200PLC 系统组成任务五西门子 S7-200PLC 存储器任务六 PC-PPI 电缆任务七 STEP7 软件的安装任务八编程软件的使用方法任务九 PLC 程序的下载任务十工程调试


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四、理实一体化教学步骤

（ 3 ） CPU 224

1. S7-200PLC 的 CPU 类型（ 1 ） CPU221

（ 2 ） CPU 222集成 6输入 /4输出共 10个数字量I/O 点，无 I/O 扩展能力。它包括6KB 程序和数据存储空间， 4个独立的 30kHz 高速计数器， 2路独立的 20kHz 高速脉冲输出， 1个 RS-485 通信 /编程口，具有 PPI 通信协议、 MPI 通信协议和自由方式通信能力。

集成 8输入 /6输出共 14个数字量I/O 点，可连接 2个扩展模块。它包括 6KB 程序和数据存储空间， 4个独立的 30kHz 高速计数器， 2路独立的 20kh 高速脉冲输出， 1个RS-485 通信 /编程口，具有 PPI通信协议、 MPI 通信协议和自由方式通信能力。。

集成 14输入 10输出共 24个数字量 I/O 点，可连接7个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 35路模拟量 I/O 点。它包括 13KB 程序和数据存储空间， 6个独立的 30 kHz 高速计数器， 2路独立的 20 MHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器， 1个 RS-485 通信 /编程口，具有 PPI 通信协议、 MPI 通信协议和自由方式通信能力。其 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。。

（ 4） CPU 226

集成 24输入 16输出共 40个数字量 I/O 点，可连接7个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35路模拟量 I/O 点。它包括 13KB 程序和数据存储空间， 6个独立的 30 kHz 高速计数器， 2路独立的 20 MHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器， 2个 RS-485 通信 /编程口，具有 PPI 通信协议、 MPI 通信协议和自由方式通信能力。其 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。


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输入继电器是专设的输入过程映像寄存器，用来接收外部传感器或开关元件发来的信号。图 1-4-1 所示为输入继电器的等效电路图，当外部按钮驱动时，其线圈接通，常开、常闭触点的状态发生相应变化。输入继电器不能由程序驱动，其触点不能直接输出带负载。

2. S7-200 系列 PLC 的编程软元件

⑴　输入继电器（ I）


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⑵　输出继电器 (Q)

输出继电器是专设的输出过程映像寄存器。输出继电器的外部输出触点接到输出端子上，以控制外部负载。输出继电器的外部输出执行器件有继电器、晶体管和晶闸管 3种。图 1-4-2 表示输出继电器的等效电路图，当输出继电器接通时，它所连接的外部电路被接通，同时输出继电器的常开、常闭触点动作，可在程序中使用


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MCGS 工控组态技术应用⑶　内部标志位 (M)

内部标志位又称为存储区，存储中间操作信息，它们不直接驱动外部负载，只起中间状态的暂存作用，类似于中间继电器，在 S7-200 系列 PLC 中称为内部标志位，一般以位为单位使用。

⑷　特殊标志位（ SM)

特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也通过 SM通知系统。特殊标志位分为只读区和可读可写区两部分。

只读区特殊标志位，用户只能利用其触点，如：SM0.0 ： RUN 监控， PLC 在 RUN 状态时， SM0.0 总为 1。SM0.1 ：初始化脉冲， PLC 由 STOP转为 RUN 时， SM0.1接通一个扫描周期。SM0.2 ：当 RAM 中保存的数据丢失时， SM0.2 接通一个扫描周期。SM0.3 ： PLC 上电进入 RUN 时， SM0.3 接通一个扫描周期。SM0.4 ：分脉冲，占空比为 50％，周期为 l min的脉冲串。

SM0.5 ：秒脉冲，占空比为 50％，周期为 l s的脉冲串。SM0.6 ：扫描脉冲，一个扫描周期为 ON，下一个扫描周期为 OFF，交替循环。SM0.7 ：指示 CPU 上 MODE开关的位置， 0=TERM ， 1=RUN ，通常用来在 RUN 状态下启动自由口通信方式。可读可写特殊标志位用于特殊控制功能，如用于自由口设置的 SMB30 ，用于定时中断时间设置的 SMB34／ SMB35 ，用于高速计数器设置的 SMB36~SMB65 ，用于脉冲串输出控制的 SMB66~SMB85 等。


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⑸　定时器 (T)PLC 中的定时器作用相当于时间继电器，定时器的设定值由程序赋值。每个定时器有一个 16位的当前值寄存器及一个状态位。定时器的计时过程采用时间脉冲计数的方式，其分辨率分为 1ms、 10ms、 100ms 3 种。

⑹　计数器 (C)

计数器的结构与定时器基本一样，其设定值在程序中赋值。它有一个 16位的当前值寄存器及一个状态位计数器用来计算从输入端子或内部元件送来的脉冲数，有加计数器、减计数器及加减计数器 3种类型。由于计数器的计数频率受扫描周期的限制，当需要对高频信号计数时可以用高频计数器 (HSC) 。

⑺　高速计数器 (HC)

高速计数器用于对频率高于扫描周期的外接信号进行计数，高速计数器使用主机上的专用端子接收这些高速信号，其数据为 32位有符号的高速计数器的当前值。

⑻　变量寄存器 (v)

变量存储区存储具有较大容量的变量寄存器，用于存储程序执行过程中控制逻辑的中间结果，或用来保存与工序或任务相关的其他数据。

⑼　累加器 (AC) 。

S7-200 系列 PLC 提供 4个 32 位累加器 (ACC0~ACC3) ，累加器常用作数据处理的执行器件。

(10)局部存储器 (L)

局部存储器与变量寄存器相似，只不过变量寄存器是全局有效的，而局部存储器是局部有效。局部存储器常用来作临时数据的存储器或者为子程序传递函数。

(11) 状态元件 (S)

状态元件是使用顺控继电器指令的重要元件，通常与顺序控制指令 LSCR 、 SCRT、 SCRE 结合使用，实现顺控流程的方法，即 SFC(Sequential function Chart) 编程。

（ 12）模拟量输入 /输出 (AIW ／ AQW)

模拟量经 A/D 、 D/A 转换，在 PLC 外为模拟量，在 PLC 内为数字量。模拟量输入输出元件为模拟量输入 /输出的专用存储单元。


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3. PID 指令介绍PID 指令根据表格 (TBL) 中的输入和配置信息，引用 LOOP ，执行 PID回路计算。本指令有两个操作数：一个是回路表起始地址，另一个是 " 回路 "号码。程序中可使用八条 PID指令。程序中多条 PID 指令不能使用相同的回路号码。回路表存储控制和监控回路运算的一些参数，包括程序变量、设置点、输出、增益、样本时间、整数时间（重设）、导出时间（速率）以及整数和（偏差）的当前值及先前值。 S7-200 的 PID 指令引用一个包含回路参数的回路表。此表起初的长度为 36个字节。在增加了 PID 自动调谐后，回路表现已扩展到 80个字节。回路表主要字节如下表 1-4-2 所示。


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4. 西门子 S7-200PLC 系统组成


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1. STEP7 软件的安装⑴　打开安装包，运行 SETUP.EXE 文件，进入安装界面，在弹出窗口中选择英语（如图 1-4-4 所示）。


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⑵　单击确定，进入安装界面。在弹出窗口中选择“下一步”，弹出如图 1-4-5 所示窗口。


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⑶　单击 yes进入下一个安装界面，在弹出的窗口中选择“下一步”，进入安装界面，弹出如图1-4-6所示的窗口。


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⑷　单击“ PC/PPI cable(PPI)”按钮，选择“ OK”，弹出如图 1-4-7 所示的窗口。

⑸　选择“ yes”，单击“ finish”， step7 安装结束。


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8. 编程软件的使用⑴　打开 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 西门子 PLC 编程软件。


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⑵　选择文件→新建，弹出如图 1-4-9 所示的窗口。


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⑶　如图 1-4-10 所示改变程序类型


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⑷　选择相应的元件，如选择常开触点。


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⑸　双击常开触点，弹出如图 1-4-12 所示的窗口。


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⑹　双击上图方框中的“？？ .？”，修改元件的名称，如图1-4-13 所示的窗口


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⑺　根据以上步骤，输入所有的元件。⑻　选择 PLC→全部编译，如图 1-4-14 所示。


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⑼　编译后的结果如图所示，如有错误，需要反复修改。


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MCGS 工控组态技术应用五、实操考核

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

PI D (20 )西门子指令分

S7- 200PLC (10 )西门子系统组成分

S7- 200PLC (10 )西门子存储器分

PC- PPI (5 )电缆分

STEP7 (15 )软件的安装分

(20 )编程软件的使用方法分

PLC (10 )程序的下载分

(10 )工程调试分

安全文明

纪律卫生

扣分

总评

学号

姓名

考核内容进程分值


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六、注意事项

１ . 注意 PID 指令各个参数的地址。２ . 安装 STEP7 软件时，注意安装路径。

３ .给 PLC 下装程序时，要将 PLC置于 STOP 状态。


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七、系统调试

１ .STEP7 软件的安装调试。 STEP7 软件安装后，运行 STEP7 软件，看是否能

进入正常的编程界面。

２ .PLC 程序的下载调试。程序下载后，将 PLC置于运行状态，观察 PLC 是否实现正常的控制功能。


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八、思考题1 ．什么是 PID 控制？2 . 如何用 PID 指令实现模拟量的控制？3 ．现场变送器的信号如何送到 PID 模块？

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