西門子S7-200Classic數(shù)字量模塊6ES7222-1BD22-0XA0小型可編程控制器

系統(tǒng)功能概述

二、S7-200系列可編程控制器內(nèi)的元器件

        1、輸入繼電器 I

         輸入繼電器是PLC中專門用來(lái)接受外部敏感元件或開(kāi)關(guān)元件發(fā)來(lái)的信號(hào)，它與PLC的輸入端子相連，可以提供許多（無(wú)限制）常開(kāi)常閉觸點(diǎn)，供編程時(shí)使用（實(shí)際是調(diào)用該元件的狀態(tài)）

        輸入點(diǎn)的狀態(tài)，在每次掃描周期開(kāi)始采樣，采樣的結(jié)果以“1”或“0”的方式寫入輸入映像寄存器，作為程序處理時(shí)輸入點(diǎn)狀態(tài)“通”或“斷”的根據(jù)。

        S7-200系列PLC的指令集還支持直接訪問(wèn)實(shí)際I/O.使用立即輸入指令時(shí),繞過(guò)輸入映像寄存器(PII)直接讀取輸入端子上的通、斷狀態(tài)，且不影響PII的狀態(tài)。

        編程時(shí)應(yīng)注意，輸入繼電器只能由外部信號(hào)所驅(qū)動(dòng)，而不能在程序內(nèi)部用指令來(lái)驅(qū)動(dòng)，其觸點(diǎn)也不能直接輸出來(lái)帶動(dòng)負(fù)載。

        2、輸出繼電器Q

         PLC的輸出端子是PLC向外部負(fù)載發(fā)出控制命令的窗口。輸出繼電器的外部輸出觸點(diǎn)接到輸出端子，以控制外部負(fù)載。輸出繼電器的輸出方式有三種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。

        在每次掃描周期的*后，CPU才以批處理方式將輸出映像寄存器（PIQ）的內(nèi)容傳送到輸出端子去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

        使用立即輸出指令時(shí)，除影響輸出映像寄存器相應(yīng)bit位的狀態(tài)外，還立即將其內(nèi)容傳送到實(shí)際輸出端子去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

        輸出繼電器由程序執(zhí)行結(jié)果所激勵(lì)，它只有一對(duì)觸點(diǎn)輸出，直接帶動(dòng)負(fù)載。這對(duì)觸點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于輸出刷新階段鎖存電路的輸出狀態(tài)。同時(shí)，它還有無(wú)數(shù)對(duì)供編程使用的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)。內(nèi)部使用的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)輸出映像寄存器中該元件的狀態(tài)（內(nèi)存中）

        3、變量寄存器 V

        S7-200系列PLC有較大容量的變量寄存器。用于模擬量控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算、設(shè)置參數(shù)等用途。變量寄存器可以bit為單位，也可按字節(jié)、字、雙字為單位使用。其數(shù)目取決于CPU的型號(hào)。

         4、輔助繼電器 M

          在邏輯運(yùn)算中經(jīng)常需要一些中間繼電器，這些繼電器并不直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，只起到中間狀態(tài)的暫存作用。

         5、特殊標(biāo)志位 SM

         特殊標(biāo)志位（SM）是用戶程序和系統(tǒng)程序之間的界面，為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，用戶的一些特殊要求也通過(guò)SM通知系統(tǒng)。

        6、定時(shí)器 T

        PLC中的定時(shí)器的作用相當(dāng)于時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值由程序賦予。每個(gè)定時(shí)器有一個(gè)

三、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)條件

        要進(jìn)行S7-200系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，需要一定的軟、硬件條件。必備的有：

        至少有一個(gè)S7-200CPU

         能夠安裝編程軟件的計(jì)算機(jī)

        編程計(jì)算機(jī)與CPU的通訊條件

       編程通訊方式

       PC/PII電纜(USB/PII電纜），連接PG/PC的USB端口和CPU通訊口。]

第二章 軟件知識(shí)

          軟件系統(tǒng)如同人的靈魂,可編程控制器的軟件是PLC所使用的各種程序集合。為了實(shí)現(xiàn)某一1控制功能，需要在一特定環(huán)境中使用語(yǔ)言編寫相應(yīng)指令來(lái)完成。本章主要介紹S7-200系列LC的編程語(yǔ)言、編程軟件及相關(guān)指令。

2.1     PLC編程語(yǔ)言

         PLC是專為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置，其只要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣百合掌握能力，通常PLC采用控制過(guò)程、面向問(wèn)題的"自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程。S7-200系列PLC的編程語(yǔ)言非常豐富，有梯形圖、助記符、順序功能流程圖、功能塊圖等，用戶可選擇一種語(yǔ)言或混合多種語(yǔ)言，通過(guò)專用編程器或上位機(jī)編寫具有一定功能的指令。

2.1.1    梯形圖編程語(yǔ)言

          梯形圖LAD(Ladder   Programming)語(yǔ)言是在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的一種圖形語(yǔ)言。梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。

        PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了“繼電器”這一名詞，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器），每一個(gè)軟繼電器玉PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。

2.1.2   語(yǔ)句表

         助記符是指容易記憶的字符代表可編程控制器的某種操作功能，一條典型指令往往由助記符和操作數(shù)地址組成。語(yǔ)句表STL(Statement List )又稱助記符語(yǔ)言，它是通過(guò)指令助記符來(lái)完成控制要求的，類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言。用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖，寫出助記符語(yǔ)言程序，如下圖所示。

梯形圖

LD     I0.0 

O      Q0.0

AN     I0.1

=      Q0.0

助記符

2.1.3 順序功能圖

       順序功能圖SFC（Se Function   Chart )又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)可編程控制器的順序控制程序的有力工具。順序功能圖主要由步、動(dòng)作、啟動(dòng)條件等部分組成，如下圖所示。

2.1.4 功能塊圖

        功能圖塊FBD（Function   Block Diagram )又稱邏輯盒指令，它是一種類似數(shù)字邏輯門電路的PLC圖形編程語(yǔ)言，用邏輯框圖來(lái)表示各種控制條件?？刂七壿嫵Ｓ谩芭c”“或”“非”三種邏輯功能進(jìn)行表達(dá)，每種功能都有一個(gè)算法。運(yùn)算功能由方框圖內(nèi)的符號(hào)確定，方框圖的左邊為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右邊為輸出變量，沒(méi)有像梯形圖那樣的母線、觸電和線圈，如下圖所示。

功能塊圖

2.2   西門子S7-200 PLC編程與仿真軟件的使用

2.2.1 西門子STEP7-Micro/WIN 的安裝

      STEP7-Micro/WIN 電腦編程軟件可以從光盤上安裝或者從www.ad.siemens.com.cn

上下載！

       從STEP 7-Micro/WIN V3.2 從SP1起，支持完全漢化的工作環(huán)境。中英文環(huán)境設(shè)置方法如下：在菜單Tools(工具）→Option(選項(xiàng)）中選擇General( 常規(guī)）選項(xiàng)卡，可以設(shè)置語(yǔ)言環(huán)境，在Language中選擇“Chinese"后，將軟件改變?yōu)橹形沫h(huán)境。改變?cè)O(shè)置后，退出 STEP7-Micro/WIN 32, 再次啟動(dòng)軟件后設(shè)置生效。

2.2.2   西門子 STEP7-Micro/WIN 的才窗口組件

2.2.3   西門子 STEP7-Micro/WIN 軟件編程

1、編程前的設(shè)置

(1)指令集和編輯器的設(shè)置

         S7-200PLC支持的助記符集有SIMATIC和國(guó)際兩種，編程模式有SIMATIC和IEC   1131-3兩種。SIMATIC是專門為S7-200PLC設(shè)計(jì)的，它可采用LAD、STL和FBD3種方式進(jìn)行編程。

          單擊“工具”菜單欄，選擇：“選項(xiàng)”，在彈出的對(duì)話框中選擇"常規(guī)"選項(xiàng)卡，在此選項(xiàng)卡的對(duì)話框中設(shè)置默認(rèn)編輯器： 梯形圖編輯器；編輯模式：SIMATIC ；助記符集：國(guó)際；語(yǔ)言：中文。點(diǎn)擊：確認(rèn)。

（2)PLC類型檢查

          PLC和運(yùn)行STEP-7Micro/WIN 的計(jì)算機(jī)連接后，在建立通信和編輯通信以前，應(yīng)根據(jù)PLC的類型進(jìn)行范圍檢查，必須保證STEP-7Micro/WIN 中PLC類型選擇與實(shí)際PLC類型相符。

         單擊“PLC”菜單欄選擇“類型”，或在指令樹(shù)的項(xiàng)目分支中用鼠標(biāo)右鍵單擊CPU并選擇“類型”，在彈出的對(duì)話框中選擇“讀取PLC”選項(xiàng)即可。

2、程序的編寫

（1）創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目或打開(kāi)一個(gè)已有的項(xiàng)目

（2）通信參數(shù)的設(shè)置與在線連接的建立

         將PPI電纜上標(biāo)有PC的RS-232端連接到計(jì)算機(jī)的COM端口，標(biāo)有PPI的RS-485端連接到CPU模塊的通信接口，擰緊連接器上的螺絲。用鼠標(biāo)左鍵雙擊瀏覽條文件夾中的“設(shè)置PG/PC接口”圖標(biāo)，在彈出的“Set PG/PC Interface”對(duì)話框中，中選擇“PC/PPI cable(PPI)”后單擊“Properties.......”按鈕，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置編程軟件的通信參數(shù)。

         通信雙方的波特率應(yīng)相同，不能確認(rèn)PLC接口的波特率時(shí)，可以在“通信”對(duì)話框中選擇“搜索所有波特率”。與PLC通信成功后，用鼠標(biāo)左鍵雙擊指令樹(shù)文件夾“系統(tǒng)塊”中的“通信端口”圖標(biāo)，可以修改PLC通信接口的參數(shù)。PLC默認(rèn)的站地址是2，波特率為9600bit/s。用PPI電纜上的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置PPI電纜的參數(shù)。用DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置的波特率應(yīng)與編程軟件中設(shè)置的波特率和系統(tǒng)塊中設(shè)置的PLC波特率一致。用鼠標(biāo)左鍵雙擊瀏覽條文件夾“通信”對(duì)話框中“雙擊刷新”旁邊藍(lán)色箭頭組成的環(huán)形圖標(biāo)，編軟軟件將會(huì)自動(dòng)搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的S7-200，并用圖標(biāo)顯示搜索到的S7-200，這樣計(jì)算機(jī)與PLC就實(shí)現(xiàn)了連接。

（3）梯形圖的輸入

（4）編寫符號(hào)表

            用鼠標(biāo)左鍵雙擊瀏覽條文件夾中的“符號(hào)塊”圖標(biāo)，寫入。建立符號(hào)表后，單擊菜單中“查看”→“符號(hào)表”→“將符號(hào)應(yīng)用于項(xiàng)目”對(duì)應(yīng)的梯形圖如下。

（5）編寫數(shù)據(jù)塊

          數(shù)據(jù)塊用于V寄存器（變量寄存器）進(jìn)行初始數(shù)據(jù)賦值，數(shù)字量控制程序一般不需要數(shù)據(jù)塊。

（6)編程語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換

        選擇“查看”菜單欄，單擊STL、FBD、LAD可進(jìn)入相應(yīng)的編程環(huán)境。

（7）編譯程序

          單擊“PLC”→“編譯”（或全部編譯）或單擊工具條上的編譯按鈕。編譯的目的查錯(cuò)，編譯后在屏幕下部輸出窗口顯示程序中語(yǔ)法錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)。用鼠標(biāo)左鍵雙擊某一條錯(cuò)誤，將會(huì)顯示程序編輯器中該錯(cuò)誤所在的網(wǎng)絡(luò)。

（8）下載程序

          單擊“文件”→“下載”在彈出的“下載”對(duì)話框中可選擇是否選擇下載程序塊、數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)塊。設(shè)置好后，單擊向下按鈕，開(kāi)始下載數(shù)據(jù)。注意，程序的下載應(yīng)在STOP模式下進(jìn)行，下載時(shí)CPU可以自動(dòng)切換到STOP模式。如果STEP7-Micro/WIN SP3中設(shè)置的型號(hào)與PLC型號(hào)不符，經(jīng)出現(xiàn)警號(hào)信息，應(yīng)修改CPU型號(hào)后再下載。

2.2.4 西門子 STEP7-Micro/WIN 的調(diào)試與監(jiān)控

         在運(yùn)行 STEP7-Micro/WIN 編程設(shè)備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，便可調(diào)試并監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行。

1、工作模式的選擇

          PLC有“運(yùn)行”和“停止”兩種不同的工作模式，工作模式不同，PLC調(diào)試的方法也不相同。單擊“PLC”→“RUN”或“STOP”可選擇不同的工作方式，在調(diào)試工作條也可選擇。

          如果使用 STEP7-Micro/WIN 控制PLC進(jìn)入RUN（運(yùn)行）模式，則必須保證 STEP7-Micro/WIN 和PLC只講已經(jīng)建立了通信，并且必須將PLC硬件模式開(kāi)關(guān)設(shè)為TERM（終端）或RUN（運(yùn)行）。將模式開(kāi)關(guān)設(shè)為TERM（終端）不會(huì)改變PLC的操作模式，但卻允許 STEP7-Micro/WIN 改變PLC的操作模式。位于PLC前方的狀態(tài)LED表示當(dāng)前的操作模式。當(dāng)程序狀態(tài)監(jiān)控或狀態(tài)表監(jiān)控操作正在進(jìn)行時(shí)，在STEP7-Micro/WIN 窗口右下方處附近的狀態(tài)欄會(huì)出現(xiàn)一個(gè)RUN/STOP(運(yùn)行/停止）指示燈。

       （1）停止工作模式

          當(dāng)PLC位于STOP（停止）模式時(shí)，，可以編輯和創(chuàng)建程序，PLC處于半空閑狀態(tài)；停止用于程序的執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用于中斷條件被禁用。操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC（采集PLC RAM和I/O狀態(tài)），將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給 STEP7-Micro/WIN ，并執(zhí)行所有的“強(qiáng)制”和“取消”命令。當(dāng)PLC位于停止模式時(shí)，可以執(zhí)行如下操作。

         ㈠使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)參看操作數(shù)的當(dāng)前值（由于程序未執(zhí)行，相當(dāng)于執(zhí)行“單次讀取”命令）

        ㈡可以使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)監(jiān)控強(qiáng)制數(shù)據(jù)；使用狀態(tài)表寫入數(shù)值。

         ㈢寫入和強(qiáng)制輸出。

         ㈣執(zhí)行有限次掃描，并通過(guò)狀態(tài)表或項(xiàng)目狀態(tài)查看結(jié)果。

（2）運(yùn)行工作模式

         當(dāng)PLC位于RUN(運(yùn)行）模式時(shí)，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能。可以在狀態(tài)表中寫入或強(qiáng)制數(shù)據(jù)，也可使用LAD或FBD程序編輯器強(qiáng)制數(shù)據(jù)，方法與STOP模式中強(qiáng)制數(shù)據(jù)相同。還可以執(zhí)行以下操作。

         ㈠使用狀態(tài)表采集不斷變化的PLC數(shù)據(jù)的連續(xù)更新信息。

          ㈡ 使用程序狀態(tài)監(jiān)控采集不斷變化的PLC數(shù)據(jù)的連續(xù)更新信息。

          ㈢使用"RUN運(yùn)行模式中的程序編輯“功能編輯程序，并將改動(dòng)下載至PLC。

2、程序狀態(tài)顯示

          當(dāng)程序下載至PLC后，可以用“程序狀態(tài)監(jiān)控”功能執(zhí)行或測(cè)試程序網(wǎng)絡(luò)。

         （1）設(shè)置程序編輯器窗口

          使用以下一種方法，可以設(shè)置程序編輯器窗口，顯示測(cè)試的程序部分和網(wǎng)絡(luò)。

          用鼠標(biāo)左鍵單擊瀏覽條的“程序塊”按鈕，則會(huì)打開(kāi)主程序（OB1)POU；也可以使用鼠標(biāo)左鍵單擊子程序或中斷程序標(biāo)記，打開(kāi)一個(gè)不同的POU。

           （2）啟動(dòng)程序狀態(tài)監(jiān)控

             程序編輯器視圖正確設(shè)置后，必須啟動(dòng)程序狀態(tài)，才能開(kāi)始PLC狀態(tài)數(shù)據(jù)通信。通常PLC應(yīng)當(dāng)位于運(yùn)行模式，監(jiān)控改動(dòng)PLC數(shù)據(jù)值的影響。

            用鼠標(biāo)左鍵單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕或單擊菜單欄“調(diào)試”→“程序狀態(tài)監(jiān)控”在程序編輯器窗口中顯示PLC各元件的狀態(tài)。在進(jìn)入“程序狀態(tài)”的梯形圖中，用彩色塊表示操作數(shù)的線圈得電或觸點(diǎn)閉合狀態(tài)。

         對(duì)于LAD和FBD程序狀態(tài)監(jiān)控，可以單擊菜單欄“工具”→“選項(xiàng)”中的程序編輯器標(biāo)簽，以調(diào)整圖形和字體的大小。

         （3）用程序狀態(tài)監(jiān)控模式過(guò)程條件（讀取、強(qiáng)制、取消強(qiáng)制和全部取消強(qiáng)制）

          用鼠標(biāo)左鍵單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕或單擊菜單欄“調(diào)試”→“程序狀態(tài)監(jiān)控”，開(kāi)始監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)狀態(tài)，并啟動(dòng)調(diào)試工作。通過(guò)在程序狀態(tài)中從程序編輯器向操作數(shù)寫入或強(qiáng)制新數(shù)值的方法，可以模擬過(guò)程條件。      

         （4）強(qiáng)制圖標(biāo)的含義

3、程序狀態(tài)監(jiān)視

         利用3種程序編輯器（LAD，STL、FBD)都可在PLC運(yùn)行時(shí)，監(jiān)視程序?qū)Ω髟膱?zhí)行結(jié)果，并監(jiān)視操作數(shù)的數(shù)值。