[最新]第4章 S7200系列PLC硬件系统及外部资本

1、 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源1第四章第四章s7-200系列系列plc的硬件系统及的硬件系统及内部资源内部资源 4.14.1概述概述 4.24.2s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统的硬件系统 4.3 s7-2004.3 s7-200系列系列plcplc的内部资源的内部资源及寻址方式及寻址方式 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源24.24.2s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统的硬件系统4.2.1系统基本构成系统基本构成 4.2.

2、2主机结构及性能特点主机结构及性能特点 4.2.3输入输出扩展输入输出扩展 4.2.4主机性能指标主机性能指标 返回本章首页4.1概述 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源34.2.1系统基本构成系统基本构成 simatic s7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图如图4.1所示。所示。图4.1s7-200 plc系统组成编程工具编程工具cpu主机主机扩展扩展模块模块功能功能模块模块人机界面人机界面通信设备通信设备 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源

3、的硬件系统及内部资源4系统基本构成系统基本构成1. 1. 硬件硬件（1 1）基本单元）基本单元- -包括包括cpucpu、存储器、基本输入、存储器、基本输入/ /输出和电源。输出和电源。（2 2）扩展单元）扩展单元 （3 3）特殊功能模块）特殊功能模块- -完成某种特殊控制任务的一些装置。完成某种特殊控制任务的一些装置。 （4 4）相关设备）相关设备- -有编程器、人机操作界面和网络设备。有编程器、人机操作界面和网络设备。 2. 2. 工业软件工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标

4、准工具、配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本节 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源54.2.2主机结构及性能特点主机结构及性能特点 1. 主机外形主机外形simatic s7-200系统系统cpu 22x系列系列plc主机（主机（cpu模块）的外形模块）的外形如图如图4.2所示：所示：图4.2s7-200主机外形状态显示通信口顶部端子盖电源及输出端子前盖 方式开关 、电位器、扩展i/o连接底部端子盖输入端子、传感器电源存储器卡 第

5、四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源6从从cpucpu模块的功能来看，模块的功能来看，simatic s7-200simatic s7-200系列小型可编系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：程序控制器发展至今，大致经历了两代：第一代产品其第一代产品其cpucpu模块为模块为cpu 21xcpu 21x，主机都可进行扩展，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的它具有四种不同结构配置的cpucpu单元：单元：cpu 212cpu 212，cpu cpu 214214，cpu 215cpu 215和和cpu 216cpu 21

6、6。第二代产品其第二代产品其cpucpu模块为模块为cpu 22xcpu 22x，是在，是在2121世纪初投放市世纪初投放市场的。速度快，具有较强的通信能力。它具有五种不同场的。速度快，具有较强的通信能力。它具有五种不同结构配置的结构配置的cpucpu单元：单元：cpu 221cpu 221，cpu 222cpu 222，cpu 224cpu 224和和cpu 226cpu 226，cpu 226xmcpu 226xm。除。除cpu 221cpu 221之外，其他都可加扩之外，其他都可加扩展模块。展模块。 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及

7、内部资源7（1）cpu221-它有6输入/4输出，i/o共10点。无扩展能力，程序和数据存储容量较小，有一定的高速计数处理能力，非常适合于少点数的控制系统。（2）cpu222-8输入/6输出，i/o共计14点。可进行一定模拟量的控制和2个模块的扩展，是应用更广泛的全功能控制器。（3）cpu224-14输入/10输出，i/o共计24点。存储容量扩大了，可以有7个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数的处理能力，是使用最多的s7-200产品。（4）cpu226 它有24输入/16输出，i/o共计40点。和前者相比，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。（5）cpu

8、226xm-这是后推出的一种增强型主机，它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展，其它同cpu226。 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源8几种几种cpucpu各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表压和控制电压。各类型的型号如表4.14.1所示。所示。 表4.1cpu型号2. cpu的主要特点和技术规范 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源9simatic s7-200系统系统

9、cpu 22x系列系列plc主机及主机及i/o特性特性如表如表4.2所示。所示。表4.2主机及i/o特性 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源10图4.3存储系统个人计算机存储器卡用户程序cpu 组态v 存储器m 存储器用户程序cpu 组态v 存储器m 存储器定时器和计数器当前值cpurameprom3.存储系统（1）存储系统 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源11（2 2）存储容量）存储容量（3）存储安全1）主机cpu模块内部配备的eeprom，上装程序时，可自动装入并永

10、久保存用户程序、数据和cpu的组态数据。2）用户可以用程序将存储在ram中的数据备份到eeprom存储器。3）主机cpu提供一个超级电容器，可使ram中的程序和数据在断电后保持几天之久。4）cpu提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部ram存储器供电，以延长数据所存的时间。5）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份和装载程序和数据。返回本节表4.3存储容量 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源121. 设备连接设备连接 图4.4i/o扩展示意图 (a) 面板安装 (b) 标准导轨安装

11、4.2.3输入/输出的扩展 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源13（1）电流提供各cpu所能提供的最大5vdc电流如表4.4所示。2. 最大i/o配置的预算 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源14（2）模块电流）模块电流cpu 22x可连接的各扩展模块消耗可连接的各扩展模块消耗5vdc电流如表电流如表4.5所示。所示。 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源15例如，某一控制系统选用cpu 224，系统所需的输入输

12、出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，表4.6所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。3. 3. 输入输出及输入输出及cpucpu组态组态 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源16若按表若按表4.6的扩展方式，各模块在的扩展方式，各模块在i/o链中的位置排列方式链中的位置排列方式也可以有多种，图也可以有多种，图4.5所示为其中的一种模块连接形式。所示为其中的一种模块连接形式。图4.5扩展连接图主机cpu224模块1em221di8xdc24v模块2em22

13、2do8xdc24v模块3em235ai4/aq1x12 位模块4em223di4/dq4xdc24v/继电器模块 5em235ai4/aq1x12 位 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源174.2.4主机性能指标主机性能指标 s7-200 22x各主机的主要技术性能指标如下表各主机的主要技术性能指标如下表4.7所示。所示。返回本节 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源184.3 s7-200的内部资源及寻址方式的内部资源及寻址方式4.3.1软元件软元件 4.3.2cpu存

14、储区域的直接寻址存储区域的直接寻址 4.3.3cpu存储区域的间接寻址存储区域的间接寻址返回本章首页 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源194.3.14.3.1软元件软元件1. 1. 软元件（软继电器）软元件（软继电器） 用户使用的用户使用的plcplc中每一个输入中每一个输入/ /输出、内部存储单元、定时器和计数输出、内部存储单元、定时器和计数器等都称为软元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。软元件的器等都称为软元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。软元件的数量决定了数量决定了plcplc的规模和数据处理能力，每一种的规模

15、和数据处理能力，每一种plcplc的软元件是有限的。的软元件是有限的。 软元件是软元件是plcplc内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和输入子电路和输入/ /输出映像寄存器构成。它们具有继电器的特性，但没有输出映像寄存器构成。它们具有继电器的特性，但没有机械性的触点。机械性的触点。 编程时用户只需记住软元件的地址即可。软元件的地址编排采用区编程时用户只需记住软元件的地址即可。软元件的地址编排采用区域号加区域内编号的方式。即域号加区域内编号的方式。即plcplc根据软元件功能不同，分成许多区域，根据软元件功能不同，分成许多区域，如输

16、入如输入/ /输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，分别输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，分别用用i i、q q、t t、c c、smsm等来表示。等来表示。 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源202.软元件介绍（1）输入继电器 i（i0.0 i0.7,i1.0 i1.5)输入继电器一般都有一个plc的输入端子与之对应，它用于接收外部的开关信号。当外部的开关信号闭合，则输入继电器的线圈得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。（2）输出继电器 q(q0.0 q0.7,q1.0 q1.1)输出继电器一般都

17、有一个plc上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，plc上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号，同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。（3）通用辅助继电器 m(m0.0 m31.7共256个)通用辅助继电器的作用和继电接触器控制系统中的中间继电器相同,在plc中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载。这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源21（4）特殊继电器 sm : 用户可以通过特殊标志来沟通plc与被控对象之间的信息。例如：sm

18、0.0 run监控，plc在run状态时，sm0.0总为1。sm0.1 初始脉冲，首次扫描为1，以后为0，常用对程序初始化。（5）变量存储器 v用来存储变量，可以存放程序执行中控制逻辑操作的中间结果。（6）局部变量存储器 l用来存放局部变量。变量只和特定程序相关联。（7）顺序控制继电器s：用于顺序控制或步进控制中。（8）定时器t：（9）计数器c（10）模拟量输入映像寄存器（ai）、模拟量输出映像寄存器（aq）（11）高速计数器（hc）：用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲。（12）累加器（ac）s7-200plc提供4个32位累加器，分别为ac0、ac1、ac2、ac3。 第四第四章章s7-2

19、00s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源221. 1. 数据类型数据类型（1）数据类型及范围）数据类型及范围simatic s7-200系列系列plc数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为数为+1.175495e-38+3.402823e+38；负数为；负数为-1.175495e-38-3.402823e+38。不同长度的整数所表示的数值范如书上表。不同长度的整数所表示的数值范如书上表4.2所示。所

20、示。4.3.2 cpu存储区域的直接寻址（2）常数在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ascii码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如书上表4.3所示。 第四第四章章s7-200s7-200系列系列plcplc的硬件系统及内部资源的硬件系统及内部资源232. 直接寻址方式（1）位寻址格式）位寻址格式按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：ax.y必须指定元件名称、字节地址和位号，如图必须指定元件名称、字节地址和位号，如图4.6 所示。所示。图图4.6中中msb表示最高位，表示最高位，lsb表示最低位。表示最低位。（2）特殊器件的寻址格式）特殊器件的寻址格式不指出它们的字节地址，而是直接写出其编号，这