西门子TP700触摸式面板

西门子s7系列可编程序控制器

西门子s7系列plc主要有s7-200、s7-300和s7-400三种，s7-200结构为整体式，具有较高的性价比；s7-300和s7-400则采用模块式结构，由模块和机架组成，用户可根据需要选择模块，并将其插到机架的插槽上，指令更加丰富，功能更为完善，使用较为灵活。本书主要介绍s7-200和s7-300系列。

在组建plc控制系统时，要给plc输入端子连接输入部件（如开关），给输出端子连接输出部件，并给plc提供电源。在图1-4中，plc输入端子连接sb1（启动）、sb2（停止）按钮和24v直流电源（24vdc），输出端子连接接触器km线圈和220v交流电源（220vac），电源端子连接220v交流电源供电，在内部由电源电路转换成5v和24v的直流电压，5v供给内部电路使用，24v会送到l+、m端子输出，可以提供给输入端子使用。plc硬件连接完成后，在计算机中使用plc编程软件编写图示的梯形图程序，并用通信电缆将计算机与plc连接起来，再将程序写入plc。

plc种类很多，但结构大同小异，典型的plc控制系统组成框图如图1-5所示。在组建plc控制系统时，需要给plc的输入端子连接有关的输入设备（如按钮、触点和行程开关等），给输出端子连接有关的输出设备（如指示灯、电磁线圈和电磁阀等）。如果需要plc与其他设备通信，可在plc的通信接口连接其他设备；如果希望增强plc的功能，可给plc的扩展接口接上扩展单元。

plc内部主要由cpu、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、扩展接口和电源等组成。cpu的性能对plc的工作速度和效率有很大的影响，故大型plc通常采用高性能的cpu。

cpu的主要功能有：接收通信接口送来的程序和信息，并将其存入存储器。采用循环检测（即扫描检测）方式不断检测输入接口送来的状态信息，以判断输入设备的输入状态。逐条运行存储器中的程序，并进行各种运算，再将运算结果存储下来，然后通过输出接口输出，以对输出设备进行有关控制。监测和诊断内部各电路的工作状态。

2．存储器

存储器的功能是存储程序和数据。plc通常配有rom（只读存储器）和ram（随机存储器）两种存储器，rom用来存储系统程序，ram用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。

系统程序由厂家编写并固化在rom存储器中，用户无法访问和修改系统程序。系统程序主要包括系统管理程序和指令解释程序。系统管理程序的功能是管理整个plc，让内部各个电路能有条不紊地工作。指令解释程序的功能是将用户编写的程序翻译成cpu可以识别和执行的程序。

用户程序是由用户编写并输入存储器的程序，为了方便调试和修改，用户程序通常存放在ram中，由于断电后ram中的程序会丢失，所以ram专门配有后备电池供电。有些plc采用eeprom（电可擦写只读存储器）来存储用户程序，由于eeprom存储器中的信息可使用电信号擦写，并且掉电后内容不会丢失，因此采用这种存储器后可不要备用电池。

3．输入/输出接口输入/输出接口（即输入/输出电路）又称i/o接口或i/o模块，是plc与外围设备之间的连接桥梁。plc通过输入接口电路检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，同时又通过输出接口电路对输出设备进行控制。plc的i/o接口能接收的输入和输出信号个数称为plc的i/o点数。i/o点数是选择plc的重要依据之一。

plc外围设备提供或需要的信号电平是多种多样的，而plc内部cpu只能处理标准电平信号，所以i/o接口要能进行电平转换；另外，为了提高plc的抗干扰能力，i/o接口一般具有光电隔离和滤波功能；此外，为了便于了解i/o接口的工作状态，i/o接口还带有状态指示灯。

1）输入接口plc的输入接口分为数字量输入接口和模拟量输入接口。数字量输入接口用于接收“1”“0”数字信号或开关通断信号，又称开关量输入接口；模拟量输入接口用于接收模拟量信号（连续变化的电压或电流）。模拟量输入接口通常采用a/d转换电路，将模拟量信号转换成数字信号。

plc写入控制程序后，通常先进行模拟测试运行，如果运行结果与要求一致，再将plc接入系统线路。

plc的模拟测试运行操作如图1-18所示。在plc、l1、n端连接220v交流电源，为整个plc供电；将plc的24v电压输出的m端与输入的1m端连接在一起，然后把一根导线的一端固定接在dc24v电压输出的l+端，另一端接触输入的i0.0端（即dia.0端），这样相当于将i0.0端的外接按钮sb1闭合（见图1-15所示线路），正常plc上i0.0端对应的输入指示灯变亮，表示i0.0端有输入，plc内部的程序运行，运行结果正常q0.0端（即dqa.0端）会产生输出，q0.0端对应的输出指示灯会变亮。再用同样的方法测试sb2、sb3、fr触点闭合时，plc输出端的输出情况（查看相应输出端对应的指示灯亮灭状态），正常输出结果与预期一致。如果不一致，应检查编写的程序是否有问题，改正后重新下载到plc再进行测试。另外，导线接触不良或plc本身硬件有问题也会导致测试不正常。

大多数plc面板上有run/stop切换开关，测试时应将切换开关置于run处，这样plc接通电源启动后就会运行内部的程序。s7-200smartplc面板上没有run/stop切换开关，需要在编程软件中将plc上电启动后的模式设为run，具体设置方法在后面章节介绍。

7．安装系统控制线路，并进行现场调试

模拟测试运行通过后，就可以按照绘制的系统控制线路图将plc及外围设备安装在实际现场。线路安装完成后，还要进行现场调试，观察是否达到控制要求。若达不到要求，需检查是硬件问题还是软件问题，并解决这些问题。

s7-200 smart plc是在s7-200plc之后推出的整体式plc，其软、硬件都有所增强和改进，主要特点如下。

（1）机型丰富。cpu模块的i/o点多可达60点（s7-200plc的cpu模块i/o点多为40点）。另外，cpu模块分为经济型（cr系列）和标准型（sr、st系列），产品配置更灵活，可大限度地为用户节省成本。

（2）编程指令绝大多数与s7-200 plc相同，只有少数几条指令不同，已掌握s7-200plc指令的用户几乎不用怎么学习，就可以为s7-200 smart plc编写程序。

（3）cpu模块除了可以连接扩展模块外，还可以直接安装信号板，来增加更多的通信端口或少量的i/o点数。

（4）cpu模块除了有rs485端口外，还增加了以太网端口（俗称网线端口），可以用普通的网线连接计算机的网线端口来下载或上传程序。cpu模块也可以通过以太网端口与西门子触摸屏、其他带有以太网端口的西门子plc等进行通信。

（5）cpu模块集成了micro sd卡槽，用户用市面上的microsd卡（常用的手机存储卡）就可以更新内部程序和升级cpu固件（类似手机的刷机）。

（6）采用step 7-micro/winsmart编程软件，软件体积小（安装包不到200mb），可免费安装使用，无须序列号，且软件界面友好，操作更人性化。

s7-200 smartplc是一种类型plc的统称，可以是一台cpu模块（又称主机单元、基本单元等），也可以是由cpu模块、信号板和扩展模块组成的系统，如图2-1所示。cpu模块可以单独使用，而信号板和扩展模块不能独立使用，必须与cpu模块连接在一起才可使用。

2.1.1 两种类型的cpu模块s7-200 smartplc的cpu模块分为标准型和经济型两类，标准型具体型号有sr20/sr30/sr40/sr60（继电器输出型）和st20/st30/st40/st60（晶体管输出型）；经济型只有继电器输出型（cr40/cr60），没有晶体管输出型。s7-200smart经济型cpu模块价格便宜，但只能单机使用，不能安装信号板，也不能连接扩展模块，由于只有继电器输出型，故无法实现高速脉冲输出。

plc是在继电器控制线路基础上发展起来的，继电器控制线路有时间继电器、中间继电器等，而plc也有类似的器件，这些元件是通过软件实现的，故又称为软元件。plc的软元件主要有输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、模拟量输入寄存器和模拟量输出寄存器等。

2.2.1 输入继电器（i）和输出继电器（q）

浔之漫智控技术（上海）有限公司（s）

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西门子tp700触摸式面板

1．输入继电器（i）输入继电器又称输入过程映像寄存器，其状态与plc输入端子的输入状态有关，当输入端子外接开关接通时，该端子内部对应的输入继电器状态为on（或称1状态），反之为off（或称0状态）。一个输入继电器可以有很多常闭触点和常开触点。输入继电器的表示符号为i，按八进制方式编址（或称编号），如i0.0～i0.7、i1.0～i1.7等。s7-200smart plc有256个输入继电器。

2．输出继电器（q）输出继电器又称输出过程映像寄存器，它通过输出电路来驱动输出端子的外接负载，一个输出继电器只有一个硬件触点（与输出端子连接的物理常开触点），而内部软常开、常闭触点可以有很多个。当输出继电器为on时，其硬件触点闭合，软常开触点闭合，软常闭触点则断开。输出继电器的表示符号为q，按八进制方式编址（或称编号），如q0.0～q0.7、q1.0～q1.7等。s7-200smart plc有256个输出继电器。

2.2.2 辅助继电器（m）、特殊辅助继电器（sm）和状态继电器（s）

1．辅助继电器（m）辅助继电器又称标志存储器或位存储器，它类似于继电器控制线路中的中间继电器。与输入/输出继电器不同，辅助继电器不能接收输入端子送来的信号，也不能驱动输出端子。辅助继电器表示符号为m，按八进制方式编址（或称编号），如m0.0～m0.7、m1.0～m1.7等。s7-200smart plc有256个辅助继电器。

2．特殊辅助继电器（sm）特殊辅助继电器是一种具有特殊功能的继电器，用来显示某些状态、选择某些功能、进行某些控制或产生一些信号等。特殊辅助继电器表示符号为sm。