11-S7-200可编程序控制器解析

第3章S7-200可编程序限制器3.1S系列PLC发展概述3.2S7-200PLC系统组成3.3编程元件3.4相关设备3.5工业软件本章学习目的本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可编程序限制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括：l

S系列PLC发展概述l

S7-200可编程序限制器的系统组成l

编程元件及程序学问l

相关设备l

常用工业软件返回本章首页3.1

S系列PLC发展概述

德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序限制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序限制器是1975年投放市场的SIMATICS3系列的限制系统。在1979年，微处理器技术被应用到可编程序限制器中，产生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATICS7、S7-300和S7-400等几大系列。返回本章首页S7-200可编程限制器返回本章首页S7-300可编程限制器S7-300PLC接受紧凑的、无槽位限制的模板结构。主要组成部分：导轨（RACK）、电源模板（PS）、中心处理单元（CPU）、信号模板（SM）、模板功能（FM）。还可加上接口模板（IM）和通讯处理器（CP）返回本章首页S7-400可编程限制器SIMATICS7-400可编程限制器接受模块式结构，无风扇设计。可将各种模板装在一个模板基架上，组成所须要的系统。各种基架都带有集成的背板总线，用户安装只要简洁地插入模板并用螺钉固定即可。返回本章首页西门子可编程序限制器的网络SINECS1SINECL1SINECL2SINECH1SINECH3S7—300的MPI网与通讯模板

S7系列PLC与计算机设备的通信

PROFIBUS现场总线

PLC的操作与监视系统

SIEMENS公司的设备操作与监视系统OP5、OP15实时画面监视

3.2

S7-200PLC系统组成

3.2.1系统基本构成3.2.2主机结构3.2.3扫描周期及工作方式3.2.4输入输出扩展3.2.5主机性能指标返回本章首页从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200系列小型可编程序限制器发展至今，大致阅历了两代：第一代产品其CPU模块为CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216，对第一代PLC产品不再作具体介绍。其次代产品其CPU模块为CPU22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信实力。它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加扩展模块。返回本章首页3.2.1系统基本构成

SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成S7-200PLC系统组成返回本章首页系统基本构成1.硬件（1）基本单元（2）扩展单元（3）特殊功能模块（4）相关设备2.工业软件工业软件是为更好地管理和运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，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本章首页3.2.2主机结构

1.CPU介绍（1）主机外形SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图所示：返回本章首页（2）基本结构特点输出信号类型电源输出基本I/O存储平安高速反应模拟电位器实时时钟输入输出可扩展性返回本章首页4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有不同电源电压和限制电压。各类型的型号如表所示。返回本章首页SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机及I/O特性如表所示。返回本章首页2、存储系统（1）存储系统（2）存储器及运用（3）存储平安返回本章首页存储系统返回本章首页表3.3存储容量返回本章首页PLC5VCPU3、输入、输出接口电路（P82）⑴、输入接口电路输入信号类型：开关量功能：开关量—→数字量组成：输入端子、输入电路要求：信号隔离方法：光电耦合器返回本章首页⑵、输出接口电路输出信号类型：开关量输出形式：继电器、晶体管、晶闸管

PLC220VAC要求：隔离输出电路举例：继电器输出返回本章首页3.2.3扫描周期及工作方式

1、扫描周期2、工作方式返回本章首页3、工作过程读入输入信号状态（输入处理）运算式操作处理（程序处理）输出刷新1）、读入全部端子输入信号状态功能：输入端子接通/断开→输出端子→驱动外部元件2）、程序处理阶段逐行扫描用户程序、运算式操作3）、处理结果→输出映象寄存器→输出端子→驱动外部元件返回本章首页3.2.4输入输出扩展

1、扩展单元

数字量输入/输出模块模拟量输入/输出模块通信模块返回本章首页2、设备连接

I/O扩展示意图返回本章首页3、电流供应各CPU所能供应的最大5VDC电流如表3.4所示。返回本章首页模块电流

CPU22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表所示。若按表的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图示为其中的一种模块连接形式。扩展连接图返回本章首页4、22X主机主要技术指标（P96）返回本节一、硬件指标例：点数二、软件指标例：用户程序容量：KB3.3编程元件返回本章首页1、数据类型2、寻址方式3、编程软元件1、数据类型（1）数据类型及范围S7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数接受32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为+1.175495E-38～+3.402823E+38；负数为-1.175495E~38～-3.402823E+38。（2）常数在编程中常常会运用常数。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。返回本章首页2、寻址方式（1）位寻址编址形式按位寻址的格式为：Ax.y存储区内另有一些元件是具有确定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是干脆指出它的编号。其寻址格式为：Ay返回本章首页（2）可位寻址元件输入继电器（I）输出继电器（Q）通用帮助继电器（M）特殊标记继电器（SM）变量存储器（V）局部变量存储器（L）依次限制继电器（S）返回本章首页定时器（T）计数器（C）模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）高速计数器（HC）累加器（AC）返回本章首页S7-200将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，元件名称（区域地址符号）。返回本章首页

按位寻址的格式为：Ax.y必需指定元件名称、字节地址和位号，如图所示。图中MSB表示最高位，LSB表示最低位。位寻址方式返回本章首页例：CPU224：I0.0—I15.7

基本单元:输入14点,最多128点例:Q0.4例：CPU224：Q0.0—Q1.1基本单元:输入10点,最多128点76520143Q0Q1例:M1.3共256点:M0.0—M31.7只能位寻址元件定时器（T）计数器（C）的状态位，状态元件（S）表示方式：T0—T255C0—C255返回本章首页⑵字节寻址输入继电器(I)输出继电器(Q)帮助继电器（M）状态（S）表示方式：IB0，IB1，…QB0，QB1，…MB0，MB1，…说明：字节标识字节编号软元件标识IB0注：位元件每8个组成一字节返回本章首页⑶字寻址（16位）①基本字元件：变量存贮器V、L表示方式：VW0，VW2说明：字标识字编号软元件标识VW2注：编号为低位字节号②位元件组成字寻址输入继电器（I），输出继电器（Q）（特殊）帮助继电器（M，SM）返回本章首页状态（S）表示方式：IW0，IW2，…QW0，QW2，…MW0，MW2，…

③定时器、计数器当前值寄存器表示方式：T0，T1，…，T255，C0，C1，…，C255，说明：元件号软元件标识T15注：定时器、计数器位寻址与字寻址的区分：由程序自动判别返回本章首页④其他字寻址元件：模拟量输入寄存器和输出寄存器表示方式：AIW0，AIW2，…，AQW0，AQW2，…，数量⑷双字寻址（32位）说明：①累加器：本身32位②可字节寻址，字寻址，双字寻址，由运算关系确定③字节寻址、字寻址时分别读/写其低8位、低16位内容返回本章首页⑸常数表示方法：10进制（K）、16进制（H）、二进制（B）、ASCII码、“字符串”

返回本章首页⑹间接寻址方式

间接寻址方式是，数据存放在存储器或寄存器中，在指令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址。存储单元地址的地址又称为地址指针。这种间接寻址方式与计算机的间接寻址方式相同。间接寻址在处理内存连续地址中的数据时特殊便利，而且可以缩短程序所生成的代码的长度，使编程更加灵敏。用间接寻址方式存取数据须要作的工作有3种：建立指针、间接存取和修改指针。返回本章首页3、S7—200PLC的编程软元件（P97）概述：软元件：编程对象，存贮器的存贮单元（位、字节、字）--虚拟元件⑴输入继电器（I）组成：输入继电器线圈+触点实质：一个输入继电器—输入映象寄存器一个对应位作用：接收输入信号状态输入节点通/断—对应位“1”/“0”返回本章首页表示方式：常开触点

常闭触点I0.1I0.0编号：八进制说明：一个输入节点——一个输入继电器继电器输入触点次数不限输入继电器线圈由外部输入信号驱动，但编程不行运用⑵输出继电器（Q）组成：软线圈、软触点（+实际输出触点）实质：一个输出继电器—输出映象寄存器一个对应位返回本章首页作用：驱动实际输出触点

输出继电器线圈接通—实际输出触点闭合表示方式：线圈常开触点

常闭触点Q0.3Q0.3Q0.3说明：一个输出继电器—一个实际输出触点软触点运用次数不限线圈必需由触点驱动⑶内部标记位（M）作用：暂存是间信息或限制信息—帮助继电器返回本章首页组成：线圈+触点实质：内部标志存贮器对应位表示方式：M14.5M14.5M14.5说明：不能驱动实际输出触点触点可运用次数不限线圈须由触点驱动编号为十进制和八进制结合

返回本章首页⑷特殊标志位（SM）作用：系统与用户界面——提供系统状态信息

用户选择控制有关功能表示方式：SM0.0SM0.0SM36.5=01减计数加计数类型：只读、读/写说明：只读：触点状态系统修改、用户只能利用其触点读/写：用于特殊限制功能作用举例：SM36：高速计数器用返回本章首页⑸变量寄存器（V）作用：存贮变量，如数据运算操作数、结果、模拟量输入等表示方式：位、字节、字、双字等⑹累加器（AC）数量：4个，32位表示：ACCO—ACC3⑺局部存贮器（L）作用：类似V，作短暂存贮器或给子程序传递参数说明：只能由特定的程序段访问返回本章首页⑻状态元件（S）作用：用于依次限制编程—依次限制继电器表示方式：⑼模拟量输入/输出（AIW/AQW）映象区作用：暂存模拟量输入/输出数值表示方式：AIW0，AIW2，……，AQW0，AQW2，……说明：一个字对应一路模拟量⑽定时器（T）（P99）作用：定时，类似时间继电器延时定时长度设定：程序（相当于可预置计数器）返回本章首页组成：16位当前值寄存器+一个状态位表示方式状态位取值⑾计数器（C）作用：对外部脉冲计数，类似数字计数器计数方式：脉冲上升沿或下降沿，加计数或减计数组成：16位当前值寄存器+状态位计数多少：由程序指定状态位表示方式：状态位取值：Ti=10(ON)当前值≥预置值(off)当前值＜预置值Ci

=10当前值≥预置值当前值＜预置值T3状态位状态位C3返回本章首页⑿定时器（T）作用：定时、类似继电器延时定时设定：程序（相当于可预置计数器）时间单位：1ms、10ms、100ms150T0T1T2定时器当前值REGT0T1T2T3状态位