第2章S7-200PLC硬件系

1、第第2章章 S7-200 PLC硬件系统硬件系统及编程资源及编程资源2.1 S7-200 PLC硬件系统配置硬件系统配置2.1.1硬件系统构成、性能、技术指标硬件系统构成、性能、技术指标 （1） S7-200 PLC硬件系统主要包括：硬件系统主要包括： CPU主机主机 扩展模块、功能模块扩展模块、功能模块 相关设备以及编程工具相关设备以及编程工具。 S7-200 PLC系统组成图系统组成图 （2）S7-200主要性能特点主要性能特点 1）用户可以在程序中立即读写）用户可以在程序中立即读写I/O点，而不受点，而不受PLC循环循环扫描工作方式的影响。扫描工作方式的影响。 2）S7-200具有集成的

2、高速计数功能，能够对外部高速具有集成的高速计数功能，能够对外部高速事件计数而不会影响事件计数而不会影响S7-200的性能。这些高速的性能。这些高速 3）对数字量输入加滤波器。）对数字量输入加滤波器。 4）对模拟量输入加滤波器，滤波值是多个模拟量输入）对模拟量输入加滤波器，滤波值是多个模拟量输入采样值的平均值。采样值的平均值。 5）设置掉电保护存储区等。）设置掉电保护存储区等。 （3） S7-200技术指标技术指标 以以CPU 224XP为例：为例： 用户程序长度运行模式下：用户程序长度运行模式下：12288字节字节 数据存储区：数据存储区：10240字节字节 掉电保护时间：掉电保护时间：100

3、小时小时 本机本机I/O数字量（点）：数字量（点）：14入入/10出出 模拟量：模拟量：2入入/1出出 扩展模块数量：扩展模块数量：7个模块个模块 高速计数器单相：高速计数器单相：4路路30 kHz 2路路200 kHz 2.1.2. S7-200 CPU结构 1CPU模块结构模块结构S7-200的的 CPU包括一个中央处理器、包括一个中央处理器、RAM、EEPROM、集成电源和、集成电源和输入输入/输出（输出（I/O）点等，它们被封装在一个紧凑的外壳内）点等，它们被封装在一个紧凑的外壳内,如下图：如下图：S7-200 CN系列CPU实物图片 CPU负责执行程序；负责执行程序； 输入点用于从现

4、场设备中采集信号；输入点用于从现场设备中采集信号； 输出点则负责输出控制信号，用于驱动外部负载；输出点则负责输出控制信号，用于驱动外部负载； 有有RUN和和STOP两种工作模式；可由模式选择开关选两种工作模式；可由模式选择开关选择。当模式选择开关处于择。当模式选择开关处于STOP位置时，不执行程序但可位置时，不执行程序但可以对其编写程序；当开关处于以对其编写程序；当开关处于RUN位置时，位置时，PLC处于运行处于运行状态；当开关处于状态；当开关处于TERM监控状态时，可以运行程序也可监控状态时，可以运行程序也可以以进行读进行读/写操作写操作。 扩展端口：用于连接扩展模块，实现扩展端口：用于连接

5、扩展模块，实现I/O扩展。扩展。 2S7-200技术指标技术指标 CPU 221、CPU 222 、CPU 224、CPU 224XP和和CPU 226五种不同结构配制的五种不同结构配制的CPU单元。单元。 例如，例如，CPU 224 CN PLC集成了集成了14输入输入/10输出数字输出数字量量I/O点；点；16KB程序和数据存储空间间；程序和数据存储空间间；6个独立的个独立的30kHz高速计数器、高速计数器、2路独立的路独立的20kHz高速脉冲输出；具高速脉冲输出；具有实现有实现PID运算控制功能，构成闭环控制系统；运算控制功能，构成闭环控制系统； 1个个RS485通信编程口，具有通信编程

6、口，具有PPI通讯协议、通讯协议、MPI通讯通讯协议和自由方式通讯功能。协议和自由方式通讯功能。 CPU 224 CN PLC具有较强的控制功能。具有较强的控制功能。 CPU 224 CN PLC可以连接可以连接7个扩展模块，最大扩展个扩展模块，最大扩展为为168路数字量路数字量I/O点或点或35路模拟量路模拟量I/O端口，端口，CPU 224 CN PLC是具有较强控制能力的控制器。是具有较强控制能力的控制器。 2.1.3 输入输出（输入输出（I/O）扩展模块）扩展模块 （1） 数字量扩展模块数字量扩展模块：S7-200 PLC 提供了多种类型的数字量提供了多种类型的数字量扩展模块，用户可选

7、用扩展模块，用户可选用8点、点、16点和点和32点的数字量输入点的数字量输入/输出模块。输出模块。 如：数字量输入如：数字量输入/输出模块输出模块EM223 。 （2）模拟量扩展模块模拟量扩展模块：有：有3种模拟量扩展模块（种模拟量扩展模块（4路模拟量输入；路模拟量输入；2路模拟量输入；路模拟量输入；4路输入、路输入、1路输出）。路输出）。 如：如：EM235模拟量输入、输出模块可以实现模拟量输入、输出模块可以实现4路模拟量输入路模拟量输入/1路路模拟量输出，输入模拟量量程档位多，方便用户选择，适合在一般单模拟量输出，输入模拟量量程档位多，方便用户选择，适合在一般单闭环控制系统中使用闭环控制系

8、统中使用。 （3）热电偶热电偶/热电阻扩展模块热电阻扩展模块：如：如 EM231热电偶模块直接以热电热电偶模块直接以热电偶输出的电势作为输入信号，进行偶输出的电势作为输入信号，进行A/D转换后输入给转换后输入给PLC，可用于，可用于J、K、E、N、S和和R型热电偶；型热电偶； 2.2 I/O编址及外部端口接线编址及外部端口接线 2.2.1 模块模块I/O端口编址端口编址 CPU必须通过编程实现从输入端口获取外部设备信息、从输出端必须通过编程实现从输入端口获取外部设备信息、从输出端口对外部设备的控制功能。口对外部设备的控制功能。CPU是通过系统分配给各端口相应的编址是通过系统分配给各端口相应的编

9、址来访问输入输出端口的。来访问输入输出端口的。I/O端口按类型分为：端口按类型分为：（1）数字量输入端口）数字量输入端口 CPU分配给数字量输入端口地址以字节（分配给数字量输入端口地址以字节（8位）为单位，一个字位）为单位，一个字节八个数字量节八个数字量 输入点，起始地址为输入点，起始地址为I0.0（输入端口（输入端口0字节第字节第0位）。位）。（2）数字量输出端口）数字量输出端口 CPU分配给数字量输出端口地址以字节（分配给数字量输出端口地址以字节（8位）为单位，一个字位）为单位，一个字节八个数字量节八个数字量 输出点，起始地址为输出点，起始地址为Q0.0（输出端口（输出端口0字节第字节第0

10、位）。位）。（3）模拟量输入端口）模拟量输入端口 CPU分配给模拟量输入端口地址以字（分配给模拟量输入端口地址以字（16位）为单位，一个字一位）为单位，一个字一个模拟量输入端口，起始地址为个模拟量输入端口，起始地址为AIW0。 CPU分配给模拟量输出端口地址以双字（分配给模拟量输出端口地址以双字（32位）为单位，一个双位）为单位，一个双字一个模拟量输出端口，起始地址为字一个模拟量输出端口，起始地址为AQW0。 （4）扩展模块编址）扩展模块编址 CPU分配给分配给CPU 22x系列的每种主机所提供的本机系列的每种主机所提供的本机I/O点的点的I/O地地址是固定的，在进行址是固定的，在进行I/O扩

11、展时，可以在扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块，右边连接多个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链链中所处的位置。编址时同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机中所处的位置。编址时同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置递增。的位置递增。 S7-200系统扩展对输入系统扩展对输入/输出端口编址的组态规则为：输出端口编址的组态规则为： 1）对于同类型输入或输出点的模块按）对于同类型输入或输出点的模块按 I/O链中顺序进行编址，而链中顺序进行编址，而不受其位置是否连续。不受其位置是否连续。 2）对于

12、数字量，输入）对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为输出映像寄存器的单位长度为8位（位（1个字个字节），本模块实际节），本模块实际I/O位数按字节未满位数按字节未满8位的，未用位不能分配给位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块（即后续模块编址必须从又一连续字节开始）。链的后续模块（即后续模块编址必须从又一连续字节开始）。 3）对于模拟量输入，以）对于模拟量输入，以2个字节（个字节（1个字）递增方式来分配地址空个字）递增方式来分配地址空间。间。 4）对于模拟量输出，以）对于模拟量输出，以2个字递增方式来分配地址空间。个字递增方式来分配地址空间。 2.2.2 S7-200 PLC模块外部接

13、线模块外部接线 4 CPU模块连接图 PLC是通过是通过I/O点与外界建立联系的，用户必须灵活点与外界建立联系的，用户必须灵活掌握掌握I/O点与外部设备的连接关系和配电要求。点与外部设备的连接关系和配电要求。 下页为下页为CPU224模块外围接线图：模块外围接线图： CPU224集成集成14输入输入/10输出共输出共24个数字量个数字量I/O点。点。 注意：在实际应用中，用户应参考相应注意：在实际应用中，用户应参考相应PLC的的CPU用用户手册，正确进行户手册，正确进行I/O连接及配电要求（电源的正连接及配电要求（电源的正/负极和负极和电压值）。电压值）。CPU224模块外围接线图模块外围接线

14、图 2.3 S7-200 PLC内部编程资源内部编程资源 2.3.1 S7-200 PLC编程软元件编程软元件 编程软元件是编程软元件是PLC内部具有不同功能的存储器单元，每个单元都内部具有不同功能的存储器单元，每个单元都有唯一的地址，在编程时，用户只需记住软元件的符号地址即可。有唯一的地址，在编程时，用户只需记住软元件的符号地址即可。 为了方便不同的编程功能需要，存储器单元作了分区，即为了方便不同的编程功能需要，存储器单元作了分区，即PLC内内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入寄存器、输出寄部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器

15、、通用寄存器、数据寄存器及特殊存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。功能存储器等。 1输入继电器（输入继电器（I） 输入继电器又称输入过程映象寄存器，它和输入继电器又称输入过程映象寄存器，它和PLC的输入端子相的输入端子相连，用于接收外部开关信号的控制。连，用于接收外部开关信号的控制。 输入继电器外接控制开关及内部等效电路图 2输出继电器（输出继电器（Q） 输出继电器又称输出过程映象寄存器，它和输出继电器又称输出过程映象寄存器，它和PLC的输出端子相的输出端子相连，可以作为负载的控制信号。连，可以作为负载的控制信号。 输出继电器类似与继电器控制系统中的中间继

16、电器。输出继电器类似与继电器控制系统中的中间继电器。输出继电器外接控制及内部等效电路图 3特殊继电器（特殊继电器（SM） 特殊继电器的某些位（特殊标志位）具有特殊功能或用来存储系特殊继电器的某些位（特殊标志位）具有特殊功能或用来存储系统的状态变量、控制参数和信息。其中：统的状态变量、控制参数和信息。其中： SM0.0：PLC运行（运行（RUN）指示位，该位在）指示位，该位在PLC运行时始终为运行时始终为1。 SM0.1：该位在：该位在PLC由由STOP转入转入RUN时，该位为时，该位为ON一个扫描周一个扫描周期，常用作调用初始化子程序。期，常用作调用初始化子程序。 SM0.2：若保持数据丢失，

17、则该位在一个扫描周期中为：若保持数据丢失，则该位在一个扫描周期中为1。 SM0.3：开机后进入：开机后进入RUN方式，该位将方式，该位将ON一个扫描周期。一个扫描周期。 SM0.4：该位提供了一个周期为一分钟、占空比为：该位提供了一个周期为一分钟、占空比为0.5的时钟脉冲，的时钟脉冲，可作为简单延时使用。可作为简单延时使用。 SM0.5：该位提供了一个周期为一秒钟、占空比为：该位提供了一个周期为一秒钟、占空比为0.5的时钟脉冲的时钟脉冲。 在每个扫描周期的末尾，由在每个扫描周期的末尾，由S7-200更新这些位。更新这些位。 4通用辅助继电器（通用辅助继电器（M） 通用辅助继电器（又称位存储区或

18、内部标志位）在通用辅助继电器（又称位存储区或内部标志位）在PLC中没有输入中没有输入/输出输出端子与之对应。端子与之对应。5变量存储器（变量存储器（V） 变量存储器用来存储变量，存放程序执行过程中数据处理的中间变量存储器用来存储变量，存放程序执行过程中数据处理的中间结果。结果。6局部变量存储器（局部变量存储器（L） 局部变量存储器用来存放局部变量。局部变量存储器用来存放局部变量。 7顺序控制继电器（顺序控制继电器（S） 顺序控制继电器称为状态器或状态元件，是顺控继电器指令的重顺序控制继电器称为状态器或状态元件，是顺控继电器指令的重要元件。要元件。8定时器（定时器（T） 定时器是定时器是PLC中

19、常用的编程软元件，主要用于累计时间的增量。中常用的编程软元件，主要用于累计时间的增量。定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器类同，如定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器类同，如T24 。9计数器（计数器（C） 计数器是用来累计输入脉冲的个数，如计数器是用来累计输入脉冲的个数，如C24。 。 10累加器（累加器（AC） 累加器是用来暂存数据的寄存器。累加器是用来暂存数据的寄存器。S7-200提供了提供了4个个32位的累加器：位的累加器：AC0、AC1、AC2、AC3。11模拟量输入模拟量输入/输出映像寄存器（输出映像寄存器（AI /AQ） 模拟量输入映像寄存器用以存放模拟量输入映像

20、寄存器用以存放A/D转换后输入的转换后输入的16位的数字量，位的数字量，如：如： AIW2 ；模拟量输出映像寄存器用以存放需要进行；模拟量输出映像寄存器用以存放需要进行D/A转换的转换的16位的数字量，如：位的数字量，如：AQW2。12高速计数器（高速计数器（HC） 高速计数器可累计比高速计数器可累计比CPU的扫描速度更快的事件。的扫描速度更快的事件。 2.4 S7-200寻址方式寻址方式 1 . 数据类型数据类型 S7-200 PLC数据类型可以是整型、实型（浮点数）、布尔型或数据类型可以是整型、实型（浮点数）、布尔型或字符串型，常用的数据长度有位、字节、字和双字。字符串型，常用的数据长度有

21、位、字节、字和双字。 位（位（bit）：数据类型为布尔（）：数据类型为布尔（BOOL）型，有）型，有“0”和和“1”两种不两种不同的取值。同的取值。 字节（字节（Byte）：由）：由8位二进制数组成，其中的第位二进制数组成，其中的第0位为最低位位为最低位（LSB），第），第7位为最高位（位为最高位（MSB）。）。 字（字（Word）：由字节组成，两个字节组成）：由字节组成，两个字节组成1个字。个字。 双字（双字（Double Word）：由字组成，两个字组成）：由字组成，两个字组成1个双字。个双字。 2 . 直接寻址直接寻址 直接寻址方式是指明确指出存储单元的地址，在程序中直接使用直接寻址方式是指明确指出存储单元的地址，在程序中直接使用编程元件的名称和地址编号。编程元件的名称和地址编号。