S7-300 PROFIBUS DP组态
PROFIBUS DP组态可分为带DP口的主站,采用通讯模板CP的主站以及带智能从站的DP。三种DP中带DP口的主站,采用通讯模板CP的主站在硬件组态时基本相同。
使用闸刀开关或用断路器手动控制电动机的启动和停止举例在三相交流电源和电动机之间只用闸刀开关或用断路器手动控制电动机的启动和停止。 而断路器是切断电流的装置,构造上也不适合用于开关负载,因此,在启动、停车的,使用这种手动控制既不方便,也不安全,操作劳动强度大,要启动或是停止电动机必须到现场操作,不能在远距离进行自动控制。 电动机的主电路(使用闸刀开关的情况)电动机的主电路(使用断路器的情况)按钮开关(文字符号)按钮开关:一种短时接通或断开小电流电路的电器,它不直接控制主电路的通断,而在控制电路中发出手动“指令”去控制器、继电器等电器,再由它们去控制主电路,故称“主令电器”。 主电路:把从电源经过受电的动力装置及保护电器直接到达电动机的电路称为主电路。特点:手动正转控制线路比较简单,但闸刀开关不宜带负载操作。按钮开关的外观1.按钮开关的结构按钮开关的结构:由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等组成。 常开触头(动合触头):是指原始状态时(电器未受外力或线圈未通电),固定触点与可动触点处于分开状态的触头。常闭触头(动断触头):是指原始状态时(电器未受外力或线圈未通电),固定触点与可动触点处于闭合状态的触头。 常开(动合)按钮开关,未按下时,触头是断开的,按下时触头闭合接通;当松开后,按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。在控制电路中,常开按钮常用来启动电动机,也称启动按钮。常闭(动断)按钮开关与常开按钮开关相反,末按下时,触头是闭合的,按下时触头断开;当手松开后,按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。 常闭按钮常用于控制电动机停车,也称停车按钮。复合按钮开关:将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关,即具有常闭触头和常开触头。未按下时,常闭触头是闭合的,常开触头是断开的。按下按钮时,常闭触头首先断开,常开触头后闭合;当松开后,按钮开关在复位弹簧的作用下,首先将常开触头断开,继而将常闭触头闭合。 复合按钮用于联锁控制电路中。按钮开关外观按钮开关结构示意图按钮开关符号复合按钮状态2.按钮开关的型号意义:3.按钮开关的主要技术参数常用按钮开关的主要技术参数见表。常用按钮开关的主要技术参数(来源于)4.按钮开关的安装和使用(1)将按钮安装在面板上时,应布置整齐,排列合理,可根据电动机启动的先后次序,从上到下或从左到右排列:(2)按钮的安装固定应牢固,接线应可靠。 应用红色按钮表示停止,绿色或黑色表示启动或通电,不要搞错。(3)由于按钮触头间距离较小,如有油污等容易发生短路故障,因此应保持触头的清洁。(4)安装按钮的按钮板和按钮盒必须是金属的,并设法使它们与机床总接地母线相连接,对于悬挂式按钮必须设有**接地线,不得借用金属管作为地线。 (5)按钮用于高温时,易使塑料变形老化而松动,引起接线螺钉间相碰短路,可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。(6)带指示灯的按钮因灯泡,长期使用易使塑料灯罩变形,应灯泡电压,使用寿命。 (7)“停止”按钮必须是红色;“急停”按钮必须是红色蘑菇头式;“启动”按钮必须有防护挡圈,防护挡圈应**按钮头,以防意外使电气设备误。
是对图5-40功能表图采用STL指令编写的梯形图。在图5-41中,S32和S35的STL触点出现了两次,如果不涉及并行序列的合并,同一状态器的STL触点只能在梯形图中使用一次,当梯形图中再次使用该状态器时,只能使用该状态器的一般的常开触点和LD指令。 另外,FX系列PLC规定串联的STL触点的个数不能**过8个,换句话说,一个并行序列中的序列数不能**过8个。图5-41并行序列的梯形图(2)使用通用指令的编程如图5-42所示的功能表图包含了跳步、循环、选择序列和并行序列等基本环节。 图5-42复杂的功能表图如图5-43所示是对图5-42的功能表图采用通用指令编写的梯形图。步M301之前有一个选择序列的合并,有两个前级步和M313,M301的起动电路由两条串联支路并联而成。M313与M301之间的转换条件为,相应的起动电路的逻辑表达式为,该串联支路由M313、X13的常开触点和C0的常闭触点串联而成,另一条起动电路则由和X0的常开触点串联而成。 步M301之后有一个并行序列的分支,当步M301是活动步,并且转换条件X1,步M302与步M306应同时变为活动步,这是用M301和Xl的常开触点组成的串联电路分别作为M302和M306的起动电路来实现的,与此同时,步M301应变为不活动步。 步M302和M306是同时变为活动步的,因此只需要将M302的常闭触点与M301的线圈串联就行了。图5-43使用通用指令编写的梯形图步M313之前有一个并行序列的合并,该转换实现的条件是所有的前级步(即步M305和M311)都是活动步和转换条件X12。 由此可知,应将M305,M311和X12的常开触点串联,作为控制M313的起动电路。M313的后续步为步M314和M301,M313的停止电路由M314和M301的常闭触点串联而成。编程时应该注意以下几个问题:1)不允许出现双线圈现象。 下一次扫描开始时M313仍为“1”状态(因为在梯形图中M313的控制电路M314的上面),使M301的控制电路中上面的一条起动电路接通,M301的线圈被错误地接通,出现了M314和M301同时为“1”状态的异常情况。 2)当M314变为“1”状态后,C0被复位(见图5-43),其常闭触点闭合。为了解决这一问题,将M314的常闭触点与M301的线圈串联。3)如果在功能表图中仅有由两步组成的小闭环,如图5-44a所示,则相应的辅助继电器的线圈将不能“通电”。 例如在M202和X2均为“1”状态时,M203的起动电路接通,但是这时与它串联的M202的常闭触点却是断开的,因此M203的线圈将不能“通电”。出现上述问题的根本原因是步M202既是步M203的前级步,又是它的后序步。 如图5-44b所示在小闭环中增设一步就可以解决这一问题,这一步只起延时作用,延时时间可以取得很短,对的运行不会有什么影响。图5-44仅有两步的小闭环的处理(3)使用以转换为中心的编程与选择序列的编程基本相同,只是要注意并行序列分支与合并处的处理。 (4)使用仿STL指令的编程如图5-45所示是对图5-42功能表图采用仿STL指令编写的梯形图。在编程时用接在左侧母线上与各步对应的辅助继电器的常开触点,分别驱动一个并联电路块。这个并联电路块的功能如下:驱动只在该步为“1”状态的负载的线圈;将该步所有的前级步对应的辅助继电器复位;指明该步之后的一个转换条件和相应的转换目标。 以M301的常开触点开始的电路块为例,当M301为“1”状态时,仅在该步为“1”状态的负载Y0被驱动,前级步对应的辅助继电器和M313被复位。当该步之后的转换条件X1为“1”状态时,后续步对应的M302和M306被置位。 图5-45采用仿STL指令编写的梯形图如果某步之后有多个转换条件,可将它们分开处理,例如步M302之后有两个转换,其中转换条件T0对应的串联电路电路块内,接在左侧母线上的M302的另一个常开触点和转换条件X2的常开触点串联,作为M305置位的条件。 某一负载如果在不同的步为“1”状态,它的线圈不能各对应步的电路块内,而应该用相应辅助继电器的常开触点的并联电路来驱动它。
标志域(数出Q、数入I)
字节地址
字节号和位号的分隔点
字节中位的编号(0_7)
数字量输入输出的字节和位编址都是从0开始,每个位都是0~7,共8位。
2.模拟量I/O编址是以字长(16位)为单位。在读写模拟量信息时,模拟输入输出按字单位读写。模拟输入只能进行读操作,而模拟输出只能进行写操作,每个模拟输入输出都是一个模拟端口。一模拟端口的地址由标志域(AI/AQ)、数据长度标志(W)以及字节地址(0~30之间的十进制偶数)组成。模拟端口的地址从0开始,以2递增(如:AIW0、AIW2、AIW4等),对模拟端口奇数编址是不允许的。地址的表示如图:
AI
W
8
标志域(模出AQ、
模入AI)
数据长度(字)
字节地址(0、2、4……)
3.扩展模块的编址,由扩展模块I/O端口的类型及其在扩展I/O链中的位置决定。扩展模块的编址按照由左至右,地址编码依次排序。扩展模块的数字量I/O点编址以字节·位编址形式,扩展模块的模拟量I/O编址仍以字长(16位)为单位。
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S7-200PLC的基本配置
因为S7-200PLC有5种CPU,其中CPU226XM与CPU226基本相同,所以S7-200共有4种基本配置。
CPU221
(6入/4出)
CPU222
(8入/6出)
CPU224
(14入/10出)
CPU226(XM)
(24入/16出)
输入点地址
I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5
I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7
I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7
I1.0、I1.1、I10.2、I1.3、I1.4、I1.5
I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7
I1.0、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5 I1.6、I1.7
I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5 I2.6、I2.7
输出点地址
Q0.0、Q0.1、Q0.2、 Q0.3
Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、 Q0.5
Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7
Q1.0、 Q1.1
Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、 Q0.7
Q1.0、 Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、
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。
CPU222基本单元(8DI/6DO)
EM223(16DI/16DO)
I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6
I0.7
I1.0 Q1.0
I1.1 Q1.1
I1.2 Q1.2
I1.3 Q1.3
I1.4 Q1.4
I1.5 Q1.5
I1.6 Q1.6
I1.7 Q1.7
I2.0 Q2.0
I2.1 Q2.1
I2.2 Q2.2
I2.3 Q2.3
I2.4 Q2.4
I2.5 Q2.5
I2.6 Q2.6
I2.7 Q2.7
例2:若扩展单元为16DI/16DO的EM223和4AI/1AO的EM235。查得:EM223模块耗DC5V总线电流为150/160 mA,EM235模块耗DC5V总线电流为30 mA,总消耗电流为180/190 mA,小于CPU222可以提供DC5V的电流,所以这种配置是可行的。
CPU222基本单元(8DI/6DO)
EM223(16DI/16DO)
EM235(4AI/1AO)
I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6
I0.7
I1.0 Q1.0
I1.1 Q1.1
I1.2 Q1.2
I1.3 Q1.3
I1.4 Q1.4
I1.5 Q1.5
I1.6 Q1.6
I1.7 Q1.7
I2.0 Q2.0
I2.1 Q2.1
I2.2 Q2.2
I2.3 Q2.3
I2.4 Q2.4
I2.5 Q2.5
I2.6 Q2.6
PLC是如何产生的在60年代,汽车生产流水线的自动控制基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。 为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出了十项指标,即:(1)编程方便,现场可修改程序;(2)维修方便,采用模块化结构;(3)可靠性**继电器控制装置;(4)体积小于继电器控制装置;(5)数据可直接送入计算机;(6)成本可与继电器控。 1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出台PLC,在美国通用汽车自动装配线上,了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。 到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现,也受到了其他的高度。1971从美国引进了这项新技术,很快研制出了台PLC。1973年,西欧也研制出它们的台PLC。 我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。
可编程控制器与继电器控制的区别在PLC的编程语言中,梯形图是为广泛使用的语言,通过PLC的指令将梯形图变成PLC能接受程序,由编程器键入到PLC用户存储区去。 而梯形图与继电器控制原理图十分相似,主要原因是PLC梯形图的发明大致上沿用户继电器控制电路的元件符号,仅个别处有些不同。PLC与继电器控制的主要区别有以下几点:(1)组成器件不同继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成的。 而PLC是由许多“软继电器”组成的,这些“继电器”实际上是存储器中的触发器,可以置“0”或置“1”。(2)触点的数量不同硬继电器的触点数有限,一般只有4至8对;而“软继电器”可供编程的触点数有无限对,因为触发器状态可取用任意次。 (3)控制不同继电器控制是通过元件之间的硬接线来实现的,因此其控制功能就固定在线路中了,因此功能专一,不灵活;而PLC控制是通过编程来解决的,只要程序改变,功能可跟着改变,控制很灵活。又因PLC是通过循环扫描工作的,不存在继电器控制线路中的联锁与互锁电路,控制设计大大简化了。 (4)工作不同在继电器控制线路中,当电源接通时,线路中各继电器都处于受制约状态,该合的合,该断的断。而在PLC的梯形图中,各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中,从客观上看,每个“软继电器”受条件制约,接通时间是短暂的。 也就是说继电器在控制的工作是并行的,而PLC的工作是串行的。
PLC控制实例——指示灯控制图5-2为PLC接线图,图5-3为控制梯形图。 图5-4描述了每个扫描周期程序的执行。按钮2虽然在程序中没有使用,但其状态仍影响其对应编号的内部输入继电器的状态。图(a)中,①输入扫描,将两个按钮的状态扫描后,存入其映像区,由于2是停止按钮,所以,即使没有按下,其输入回路也是闭合的,因此,X1存“1”(ON状态),而其它位存“0”(OFF状态)。 ②执行程序,程序根据所用到触点的编号对应的内部继电器状态来运算。由于X0处于OFF状态,因此,对应的动合触点处于断开状态,运算结果是Y0、Y1处于OFF状态,其结果存入输出映像区,即Y0、Y1存“0”。 ③输出刷新,根据映像区各位的状态驱动输出设备,由于输出映像区均为OFF状态,所以,输出指示灯不能形成闭合回路,灯不亮。如果输入不发生变化,内部继电器的状态均不发生变化。图(b)中,按下1按钮后,X0输入回路闭合。 ①输入扫描将输入状态存入其映像区,X0、X1均存“1”。②执行程序,按照从左到右,从上到下的原则,逐条执行。行,X0触点闭合,但此时,Y1的状态为“0”,因此,Y1触点为断开状态,Y0没能导通,其状态为“0”。 *二行,X0触点闭合,所以,Y1的状态为“1”。③输出刷新,由于Y1呈导通状态,灯2亮。图(c)为按下1按钮后的*二个扫描周期。①输入扫描,由于输入状态不变,输入映像区不变。②执行程序,行,X0触点闭合,由于上一个周期中,Y1为ON状态,因此,Y1触点也闭合,Y0也呈导通状态;*二行,Y1还呈导通状态。 Y0、Y1的状态均为“1”。③输出刷新,两个灯都亮。注意:由于PLC的扫描周期很短,我们用见到的现象可能是两灯同时亮。如果按钮没有变化,内部继电器、输出设备状态均无变化。图(d)为松开1按钮后的个扫描周期。 ①输入扫描使输入映像区的X0存“0”、X1存“1”。②执行程序,X0触点断开,Y1由于上个周期被置“1”,因此,Y1触点为闭合状态。③输出刷新,由于X0触点的断开,Y0、Y1都呈断开状态。
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.**部端子盖下边为输出端子和PLC供电电源端子。输出端子的运行状态可以由**部端子盖下方一排指示灯显示,ON状态对应指示灯亮。
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5.底部端子盖下边为输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态可以由底部端子盖上方一排指示灯显示,ON状态对应指示灯亮。
6.前盖下面有运行、停止开关和接口模块插座。将开关拨向停止位置时,PLC处于停止状态,此时可以对其编写程序。将开关拨向运行位置时,PLC处于运行状态,此时不能对其编写程序。将开关拨向监控(Term)状态,可以运行程序,同时还可以程序运行的状态。接口插座用于连接扩展模块,实现I/O扩展。
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S7-200的接口模块
S7-200的接口模块主要有数字量I/O模块、模拟量I/O模块和通信模块。下面分别介绍这些模块。
(一)数字量I/O模块
数字量I/O模块是为了解决本机集成的数字量输入/输出点不能需要而使用的扩展模块。S7-200PLC目前总共可以提供3大类,共9种数字量I/O模块。
1.EM221数字量输入扩展模块
8DI,DC24V(直流输入)
2.EM222数字量输出扩展模块
8DO,DC24V(直流输出)
8DO,Relay(DC24V/ AC24~230V)(继电器输出)
3.EM223数字量混合模块
4DI(DC24V),4DO(DC24V/2A)
4DI(DC24V),4DO(Relay 2A)
8DI(DC24V),8DO(DC24V/2A)
8DI(DC24V),8DO(Relay 2A)
16DI(DC24V),16DO(Relay 2A)
16DI(DC24V),16DO(DC24V/2A)
(二)模拟量I/O模块
模拟量I/O模块提供了模拟量输入和模拟量输出的扩展功能。S7-200的模拟量扩展模块具有较大的适应性、可以直接与传感器相连,并有很大的灵活性,且安装方便。
1.EM231模拟量输入模块
4AI(电压或电流)输入的范围由SW1、SW2和SW3设定。
2.EM232模拟量输出模块
2AO(电压或电流)
3.EM235模拟量混合模块
4AI(电压或电流),量程由SW1~SW6设定
1AO(电压或电流)
(三)通信模块
S7-200系列PLC除了CPU226本机集成了两个通信口以外,其他均在其内部集成了一个通信口,通信口采用了RS-485总线。此外,各PLC还可以接入通信模块,以扩大其接口的数量和联网能力。
1.EM277模块
EM277模块是PROFIBUS-DP从站模块,同时也支持MPI从站通讯;
2.EM241:调制解调器(Modem)通讯模块
3.CP243-1:工业以太网通讯模块;
4.CP243-1 IT:工业以太网通讯模块,同时提供Web/E-mail等IT应用;
5.CP243-2:AS-Ⅰ主站模块,可连接多62个AS-Ⅰ从站。
S7-200PLC的配置就是由S7-200CPU和这些扩展模块构成的。
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什么是编址 S7-200的编址
编址:就是对输入/输出模块上的I/O点进行编码,以便程序执行时可以地识别每个I/O点。
编址
1.数字量I/O点的编址是以字长为单位,采用标志域(I或Q)、字节号和位号三部分的组成形式,在字节号和位号之间以点分隔,习惯上称做字节·位编址。每个I/O点就有了的识别地址,地址的表示如图:
HmwxjSQN