S7-200系列PLC硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源

1、 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 1 第四章第四章S7-200系列系列PLC基礎知識基礎知識 4.14.1概述概述 4.24.2S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) 4.3 S7-2004.3 S7-200系列系列PLCPLC的內(nèi)部資源的內(nèi)部資源 4.4 4.4 尋址方式尋址方式 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 2 4.24.2S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) 4.

2、2.1系統(tǒng)基本構成系統(tǒng)基本構成 4.2.2主機結構及性能特點主機結構及性能特點 4.2.3輸入輸出擴展輸入輸出擴展 4.2.4主機性能指標主機性能指標 返回本章首頁返回本章首頁 4.14.1概述（概述（S S系列系列PLCPLC發(fā)展概述）發(fā)展概述） 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 3 4.2.1系統(tǒng)基本構成系統(tǒng)基本構成 SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構成，系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構成， 如圖如圖4.1所示。所示。 圖圖4.1S7-200 PLC系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 編程工具編程工具

3、CPU主機主機 擴展擴展 模塊模塊 功能功能 模塊模塊 人機界面人機界面通信設備通信設備 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 4 系統(tǒng)基本構成系統(tǒng)基本構成 1. 1. 硬件硬件 （1 1）基本單元）基本單元- -包括包括CPUCPU、存儲器、基本輸入、存儲器、基本輸入/ /輸出和電源。輸出和電源。 （2 2）擴展單元）擴展單元 （3 3）特殊功能模塊）特殊功能模塊- -完成某種特殊控制任務的一些裝置。完成某種特殊控制任務的一些裝置。 （4 4）相關設備）相關設備- -有編程器、人機操作界面和網(wǎng)絡設備。有編程器、人

4、機操作界面和網(wǎng)絡設備。 2. 2. 工業(yè)軟件工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設備而開發(fā)的與之相工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設備而開發(fā)的與之相 配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標準工具、配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標準工具、 工程工具、運行軟件和人機接口等幾大類構成。工程工具、運行軟件和人機接口等幾大類構成。 返回本節(jié)返回本節(jié) 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 5 4.2.2主機結構及性能特點主機結構及性能特點 1. 主機外形主機外形 SIMATIC S7-200系統(tǒng)系統(tǒng)CPU

5、22X系列系列PLC主機（主機（CPU模塊）的外形模塊）的外形 如圖如圖4.2所示：所示： 圖圖4.2S7-200主機外形主機外形 狀態(tài)顯示 通信口 頂部端子蓋 電源及輸出端子 前蓋 方式開關 、 電位器、擴展I/O連接 底部端子蓋 輸入端子、傳感器電源 存儲器卡 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 6 從從CPUCPU模塊的功能來看，模塊的功能來看，SIMATIC S7-200SIMATIC S7-200系列小型可編系列小型可編 程序控制器發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：程序控制器發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代： 第一代產(chǎn)

6、品其第一代產(chǎn)品其CPUCPU模塊為模塊為CPU 21XCPU 21X，主機都可進行擴展，主機都可進行擴展， 它具有四種不同結構配置的它具有四種不同結構配置的CPUCPU單元：單元：CPU 212CPU 212，CPU CPU 214214，CPU 215CPU 215和和CPU 216CPU 216。 第二代產(chǎn)品其第二代產(chǎn)品其CPUCPU模塊為模塊為CPU 22XCPU 22X，是在，是在2121世紀初投放市世紀初投放市 場的。速度快，具有較強的通信能力。它具有五種不同場的。速度快，具有較強的通信能力。它具有五種不同 結構配置的結構配置的CPUCPU單元：單元：CPU 221CPU 221，C

7、PU 222CPU 222，CPU 224CPU 224和和 CPU 226CPU 226，CPU 226XMCPU 226XM。除。除CPU 221CPU 221之外，其他都可加擴之外，其他都可加擴 展模塊。展模塊。 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 7 （1）CPU221-它有它有6輸入輸入/4輸出，輸出，I/O共共10點。無擴展能力，點。無擴展能力， 程序和數(shù)據(jù)存儲容量較小，有一定的高速計數(shù)處理能力，非程序和數(shù)據(jù)存儲容量較小，有一定的高速計數(shù)處理能力，非 常適合于少點數(shù)的控制系統(tǒng)。常適合于少點數(shù)的控制系統(tǒng)

8、。 （2）CPU222-8輸入輸入/6輸出，輸出，I/O共計共計14點?？蛇M行一定模擬點?？蛇M行一定模擬 量的控制和量的控制和2個模塊的擴展，是應用更廣泛的全功能控制器。個模塊的擴展，是應用更廣泛的全功能控制器。 （3）CPU224-14輸入輸入/10輸出，輸出，I/O共計共計24點。存儲容量擴大點。存儲容量擴大 了，可以有了，可以有7個擴展模塊，有內(nèi)置時鐘，有更強的模擬量和高個擴展模塊，有內(nèi)置時鐘，有更強的模擬量和高 速計數(shù)的處理能力，是使用最多的速計數(shù)的處理能力，是使用最多的S7-200產(chǎn)品。產(chǎn)品。 （4）CPU226 它有它有24輸入輸入/16輸出，輸出，I/O共計共計40點。和前者相點

9、。和前者相 比，通信能力大大增強?？捎糜邳c數(shù)較多、要求較高的小型比，通信能力大大增強。可用于點數(shù)較多、要求較高的小型 或中型控制系統(tǒng)。或中型控制系統(tǒng)。 （5）CPU226XM-這是后推出的一種增強型主機，它在用戶這是后推出的一種增強型主機，它在用戶 程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進行了擴展，其它同程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進行了擴展，其它同CPU226。 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 8 幾種幾種CPUCPU各有晶體管輸出和繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電各有晶體管輸出和繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電

10、 壓和控制電壓。各類型的型號如表壓和控制電壓。各類型的型號如表4.14.1所示。所示。 表表4.1CPU型號型號 2. CPU的主要特點和技術規(guī)范的主要特點和技術規(guī)范 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 9 SIMATIC S7-200系統(tǒng)系統(tǒng)CPU 22X系列系列PLC主機及主機及I/O特性特性 如表如表4.2所示。所示。 表表4.2主機及主機及I/O特性特性 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 10 圖圖4.3存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)

11、個人計算機 存儲器卡 用戶程序 CPU 組態(tài) V 存儲器 M 存儲器 用戶程序 CPU 組態(tài) V 存儲器 M 存儲器 定時器和計 數(shù)器當前值 CPU RAM EPROM 3.存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng) （1）存儲系統(tǒng)）存儲系統(tǒng) 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 11 （2 2）存儲容量）存儲容量 （3 3）存儲安全）存儲安全 1 1）主機）主機CPUCPU模塊內(nèi)部配備的模塊內(nèi)部配備的EEPROMEEPROM，上裝程序時，可自動裝入并永久，上裝程序時，可自動裝入并永久 保存用戶程序、數(shù)據(jù)和保存用戶程序、數(shù)據(jù)和CPUCPU的

12、組態(tài)數(shù)據(jù)。的組態(tài)數(shù)據(jù)。 2 2）用戶可以用程序?qū)⒋鎯υ冢┯脩艨梢杂贸绦驅(qū)⒋鎯υ赗AMRAM中的數(shù)據(jù)備份到中的數(shù)據(jù)備份到EEPROMEEPROM存儲器。存儲器。 3 3）主機）主機CPUCPU提供一個超級電容器，可使提供一個超級電容器，可使RAMRAM中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后保中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后保 持幾天之久。持幾天之久。 4 4）CPUCPU提供一個可選的電池卡，可在斷電后超級電容器中的電量完全提供一個可選的電池卡，可在斷電后超級電容器中的電量完全 耗盡時，繼續(xù)為內(nèi)部耗盡時，繼續(xù)為內(nèi)部RAMRAM存儲器供電，以延長數(shù)據(jù)所存的時間。存儲器供電，以延長數(shù)據(jù)所存的時間。 5 5）可選的存儲器卡可使

13、用戶像使用計算機磁盤一樣來方便地備份和裝）可選的存儲器卡可使用戶像使用計算機磁盤一樣來方便地備份和裝 載程序和數(shù)據(jù)。載程序和數(shù)據(jù)。 返回本節(jié)返回本節(jié) 表表4.34.3存儲容量存儲容量 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 12 1. 設備連接設備連接 圖圖4.4I/O擴展示意圖擴展示意圖 (a) 面板安裝 (b) 標準導軌安裝 4.2.3輸入輸入/輸出的擴展輸出的擴展 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 13 （1 1）電流提供）電流

14、提供 各各CPUCPU所能提供的最大所能提供的最大5V5VDC DC電流如表 電流如表4.44.4所示。所示。 2. 2. 最大最大I/OI/O配置的預算配置的預算 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 14 （2）模塊電流）模塊電流 CPU 22X可連接的各擴展模塊消耗可連接的各擴展模塊消耗5VDC電流如表電流如表4.5所示。所示。 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 15 例如，某一控制系統(tǒng)選用例如，某一控制系統(tǒng)選用CPU 224

15、CPU 224，系統(tǒng)所需的輸入輸出點數(shù)各為：數(shù)字，系統(tǒng)所需的輸入輸出點數(shù)各為：數(shù)字 量輸入量輸入2424點、數(shù)字量輸出點、數(shù)字量輸出2020點、模擬量輸入點、模擬量輸入6 6點、模擬量輸出點、模擬量輸出2 2點。點。 本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，表本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，表4.64.6所示為其中的一種可行的系所示為其中的一種可行的系 統(tǒng)輸入輸出組態(tài)狀況。統(tǒng)輸入輸出組態(tài)狀況。 3. 3. 輸入輸出及輸入輸出及CPUCPU組態(tài)組態(tài) 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 16 若按表若按表4.6的擴展方式

16、，各模塊在的擴展方式，各模塊在I/O鏈中的位置排列方式鏈中的位置排列方式 也可以有多種，圖也可以有多種，圖4.5所示為其中的一種模塊連接形式。所示為其中的一種模塊連接形式。 圖圖4.5擴展連接圖擴展連接圖 主機 CPU224 模塊1 EM221 DI8X DC24V 模塊2 EM222 DO8X DC24V 模塊3 EM235 AI4/AQ1 X12 位 模塊4 EM223 DI4/DQ4 XDC24V /繼電器 模塊 5 EM235 AI4/AQ1 X12 位 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 17 4.2.

17、4主機性能指標主機性能指標 S7-200 22X各主機的主要技術性能指標如下表各主機的主要技術性能指標如下表4.7所示。所示。 返回本節(jié)返回本節(jié) 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 18 4.3.14.3.1軟元件軟元件 1. 1. 軟元件（軟繼電器）軟元件（軟繼電器） 用戶使用的用戶使用的PLCPLC中每一個輸入中每一個輸入/ /輸出、內(nèi)部存儲單元、定時器和計數(shù)輸出、內(nèi)部存儲單元、定時器和計數(shù) 器等都稱為軟元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。軟元件的器等都稱為軟元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。軟

18、元件的 數(shù)量決定了數(shù)量決定了PLCPLC的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種PLCPLC的軟元件是有限的。的軟元件是有限的。 軟元件是軟元件是PLCPLC內(nèi)部的具有一定功能的器件，這些器件實際上是由電內(nèi)部的具有一定功能的器件，這些器件實際上是由電 子電路和輸入子電路和輸入/ /輸出映像寄存器構成。它們具有繼電器的特性，但沒有輸出映像寄存器構成。它們具有繼電器的特性，但沒有 機械性的觸點。機械性的觸點。 編程時用戶只需記住軟元件的地址即可。軟元件的地址編排采用區(qū)編程時用戶只需記住軟元件的地址即可。軟元件的地址編排采用區(qū) 域號加區(qū)域內(nèi)編號的方式。即域號加區(qū)域內(nèi)編號的方式。即PL

19、CPLC根據(jù)軟元件功能不同，分成許多區(qū)域，根據(jù)軟元件功能不同，分成許多區(qū)域， 如輸入如輸入/ /輸出繼電器區(qū)、定時器區(qū)、計數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等，分別輸出繼電器區(qū)、定時器區(qū)、計數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等，分別 用用I I、Q Q、T T、C C、SMSM等來表示。等來表示。 4.3 S7-200的內(nèi)部資源的內(nèi)部資源 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 19 2.軟元件介紹軟元件介紹 （1 1）輸入繼電器）輸入繼電器 I I（I0.0I0.0 I0.7,I1.0I0.7,I1.0 I1.5)I1.5) 輸入繼電器一般都

20、有一個輸入繼電器一般都有一個PLCPLC的輸入端子與之對應，它用于接收外的輸入端子與之對應，它用于接收外 部的開關信號。當外部的開關信號閉合，則輸入繼電器的線圈得部的開關信號。當外部的開關信號閉合，則輸入繼電器的線圈得 電，在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。電，在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 （2 2）輸出繼電器）輸出繼電器 Q(Q0.0Q(Q0.0 Q0.7,Q1.0Q0.7,Q1.0 Q1.1)Q1.1) 輸出繼電器一般都有一個輸出繼電器一般都有一個PLCPLC上的輸出端子與之對應。當通過程序上的輸出端子與之對應。當通過程序 使得輸出繼電器線圈得電時，使得輸出繼電器線圈得電時，

21、PLCPLC上的輸出端開關閉合，它可以作上的輸出端開關閉合，它可以作 為控制外部負載的開關信號，同時在程序中其常開觸點閉合，常為控制外部負載的開關信號，同時在程序中其常開觸點閉合，常 閉觸點斷開。閉觸點斷開。 （3 3）通用輔助繼電器）通用輔助繼電器 M(M0.0M(M0.0 M31.7M31.7共共256256個個) ) 通用輔助繼電器的作用和繼電接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相通用輔助繼電器的作用和繼電接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相 同同, ,在在PLCPLC中沒有輸入中沒有輸入/ /輸出端與之對應，因此它的觸點不能驅(qū)動外輸出端與之對應，因此它的觸點不能驅(qū)動外 部負載。這是與輸出繼電器的主要

22、區(qū)別。它主要起邏輯控制作用。部負載。這是與輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要起邏輯控制作用。 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 20 （4）特殊繼電器）特殊繼電器 SM : 用戶可以通過特殊標志來溝通用戶可以通過特殊標志來溝通PLCPLC與被控對象之間與被控對象之間 的信息。例如：的信息。例如： SM0.0 RUNSM0.0 RUN監(jiān)控，監(jiān)控，PLCPLC在在RUNRUN狀態(tài)時，狀態(tài)時，SM0.0SM0.0總為總為1 1。 SM0.1 SM0.1 初始脈沖，首次掃描為初始脈沖，首次掃描為1 1，以后為，以后為0 0，

23、常用對程序初始化。，常用對程序初始化。 （5）變量存儲器）變量存儲器 V 用來存儲變量，可以存放程序執(zhí)行中控制邏輯操作的中間結果。用來存儲變量，可以存放程序執(zhí)行中控制邏輯操作的中間結果。 （6）局部變量存儲器）局部變量存儲器 L 用來存放局部變量。變量只和特定程序相關聯(lián)。用來存放局部變量。變量只和特定程序相關聯(lián)。 （7）順序控制繼電器）順序控制繼電器S：用于順序控制或步進控制中。：用于順序控制或步進控制中。 （8）定時器）定時器T：用法與時間繼電器基本相同。：用法與時間繼電器基本相同。 （9）計數(shù)器）計數(shù)器C: 用來累計輸入脈沖的個數(shù)。用來累計輸入脈沖的個數(shù)。 （10）模擬量輸入映像寄存器（）

24、模擬量輸入映像寄存器（AI）、模擬量輸出映像寄存器（）、模擬量輸出映像寄存器（AQ） （11）高速計數(shù)器（）高速計數(shù)器（HC）：用來累計比主機掃描速率更快的高速脈沖。）：用來累計比主機掃描速率更快的高速脈沖。 （12）累加器（）累加器（AC）：用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器。）：用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器。 S7-200PLC提供提供4個個32位累加器，分別為位累加器，分別為AC0、AC1、AC2、AC3。 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 21 1. 1. 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 （1）數(shù)據(jù)類型及范圍）數(shù)據(jù)類型及范圍 SIMATI

25、C S7-200系列系列PLC數(shù)據(jù)類型可以是布爾型、整型和實型（浮點數(shù)）。數(shù)據(jù)類型可以是布爾型、整型和實型（浮點數(shù)）。 4.4 4.4 尋址方式尋址方式 （2 2）常數(shù)）常數(shù) 在編程中經(jīng)常會使用常數(shù)。常數(shù)數(shù)據(jù)長度可為字節(jié)、字和雙字，在機器內(nèi)在編程中經(jīng)常會使用常數(shù)。常數(shù)數(shù)據(jù)長度可為字節(jié)、字和雙字，在機器內(nèi) 部的數(shù)據(jù)都以二進制存儲，但常數(shù)的書寫可以用二進制、十進制、十六進部的數(shù)據(jù)都以二進制存儲，但常數(shù)的書寫可以用二進制、十進制、十六進 制、制、ASCIIASCII碼或浮點數(shù)（實數(shù)）等多種形式。碼或浮點數(shù)（實數(shù)）等多種形式。 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資

26、源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 22 S7-200 S7-200的存儲單元按字節(jié)進行編址，無論的存儲單元按字節(jié)進行編址，無論 所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型，通常應指出它所在所尋址的是何種數(shù)據(jù)類型，通常應指出它所在 存儲區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。每個單元都有惟一的存儲區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。每個單元都有惟一的 地址，地址用名稱和編號兩部分組成，這種直地址，地址用名稱和編號兩部分組成，這種直 接指出元件名稱的尋址方式稱為直接尋址。接指出元件名稱的尋址方式稱為直接尋址。S7-S7- 200200軟元件的直接尋址的符號如下表所示。軟元件的直接尋址的符號如下表所示。 2. 直接尋址方式直接尋址方式 第四章第四章

27、S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 23 直接尋址方式直接尋址方式 第四章第四章S7-200S7-200系列系列PLCPLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源 2021/3/11 24 直接尋址方式直接尋址方式 （1 1）位尋址格式）位尋址格式 按位尋址的格式為：按位尋址的格式為：Ax.yAx.y 必須指定元件必須指定元件名稱、字節(jié)地址和位號名稱、字節(jié)地址和位號，如圖，如圖4.6 4.6 所示。圖所示。圖4.64.6 中中MSBMSB表示最高位，表示最高位，LSBLSB表示最低位。表示最低位。 圖圖4.6位尋址格式位尋址格式 MSB I0 LSB 0 I15 I4 I3 I2 I1 7 6 5 4 3 2 1 I 4 .5 I 14 .2 字節(jié)的位，即