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第3部分 S7-200系列PLC系统特性及硬件构成 课件

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第三章S7―200PLC简介PPT课件

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23
09.11.2020
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PLC技术与应用
(7) 特殊标志位存储器 (特殊功能继电器)（SM） 特殊标志位（SM）是用户程序与系统程序之间的
界面，为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用 户对操作的一些特殊要求也通过特殊标志位（SM）通 知系统。特殊标志位区域分为只读区域M0.0~SM29.7， 头30个字节为只读区)和可读写区域，在只读区特殊标 志位，用户只能利用其触点。
S7-200系统硬件由CPU模块和扩展模块两大部分构成
1. CPU模块
I/O LED 输出接线端子排 状态 LED
存储卡插槽
前盖
模式选择开关
(RUN/STOP/TERM)
模拟电位器 扩展接口
485串行通信口
4
09.11.2020
输入接线端子排
CPU模块型号
PLC技术与应用
5
09.11.2020
PLC技术与应用
4 K字节 4 K字节 8 K字节 8K 字节 16K 字节
2 K字节 2 K字节 5 K字节 5K 字节 10K 字节
6/4
8/6
14/10
24/16
24/16
无
16/16
32/32
32/32
32/32
0.37 us 0.37 us 0.37 us 0.37 us 0.37 us
256
256
256
14
09.11.2020
PLC技术与应用
(3) 其它地址格式
定时器存储器（T）、计数器存储器（C）、累 加器（AC）、高速计数器（HC）等的地址格式为： Ay。
由区域标识符A和元件号y组成，例T24表示某 定时器的地址，T是定时器的区域标识符，24是定 时器号，同时T24又可表示此定时器的当前值。
西门子S7-200PLC讲课ppt课件

西门子S7-200PLC讲课ppt课件

STL格式： R bit， N 例： R Q0.2, 3
36
下图所示为置位和复位指令应用程序片断：
LD
I0.0
//装入常开触点
A
I0.1
//与常开触点
=
Q1.0
//输出触点
LD
I0.0
A
I0.1
S
Q0.0, 1
个触点置 1
R
Q0.2, 3
个触点置 0
// // //将 Q0.0 开始的//1
//将 Q0.2 开始的//3
5
可编程序逻辑控制器的产生 美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研
制成功了第一台可编程序控制器(型号为PDP-14 ) ,并在通用 汽车公司的自动装配线上试用成功 。
由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称 为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。
CPU（基本单元） +
扩展模块
11
➢标准模块式结构化PLC ：各种模块相互独立，并安 装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC 应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。
PS
CPU
IM
SM: SM: SM:
(电源模块)
(接口模块) DI DO AI
SM: CP: AO - 点-到-点
每个存储单元都有惟一的地址，地址由元件名称和编号 两部分组成，编程元件名称（区域地址符号）如下表所示。
28
29
CPU的存储区（PLC的编程元件）
1、输入映像寄存器（I）（I0.0~I15.7） 2、输出映像寄存器（Q）（Q0.0~Q15.7） 3、变量存储器（V） 4、位存储器（M）（M0.0~M31.7） 5、定时器（T）存储器 6、计数器（C）存储器 7、高速计数器（HC） 8、累加器（AC） 9、特殊存储器（SM） 如SM0.0，SM0.1，SM0.4，SM0.5 10、局部存储器（L） 11、模拟量输入映像寄存器（AI） 12、模拟量输出映像寄存器（AQ） 13、顺序控制继电器（S）
第3部分 S7-200系列PLC系统特性及硬件构成 课件

第3部分 S7-200系列PLC系统特性及硬件构成 课件


S7-200系列PLC的I/O地址分配
S7-200系列PLC地址分配原则
第一是数字量和模拟量分别编址，数字量输入地址冠 以字母“I”，数字量输出地址冠以字母“Q”，输出/输入
字节可以重号。模拟量输入地址冠以字母“AI”，模拟 量输出地址冠以字母“AQ”，输出/输入字可以重号。
第二是数字量模块的编址是以字节为单位，如：IB0、
2．交流输入模块
L1 N
有8个分隔式数字
量输入端子，每个
ON 0N .0 1N 1N .1 2N 2N .2 3N 3N .3 4N .4 5N 5N .5 6N 6N .6 7N 7N .7
输入点都占用二个
接线端子。
N L1
它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这 些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）
1.直流输入模块
直流输入模块（EM221 8×24VDC）有8个数字量输 入端子。接线图中，8个数字 量输入点分成2组。1M、2M 分别是2组输入点内部电路的 公共端，每组需用户提供一 个24VDC电源。
+
. 1M .0 .1 .2 .3 . 2M .4 .5 .6 .7
+
直流输入电路：
SB1 IN C - + COM + 24VDC 路 R2 VL R1
表1
S7-200系列PLC各CPU模块基本特性
CPU221 CPU222 CPU224 CPU224 XP CPU226
本机数字量 I/O 本机数字量输 入地址 本机数字量输 出地址 最大数字量 I/O
6入/4出 I0.0～ I0.5 Q0.0～ Q0.3 6入/4出
8入/6出 I0.0～ I0.7 Q0.0～ Q0.5 40入/38 出
第3章S7-200PLC硬件系统

第3章S7-200PLC硬件系统

15
第3章 S7－200 PLC 的硬件系统
三、 高级配置
内置 4 ~ 6 个高速计数器。 内置两路高速脉冲输出。 集成 DI 点具有脉冲捕捉功能。 高速中断响应。 八路 PID 回路控制。 灵活的通信功能。
16
第3章 S7－200 PLC 的硬件系统
高速计数功能
(1) 有 4 ~ 6 个高速计数器，用于累计CPU扫描速率不能控制的 快速脉冲输入信号。 (2) 提供高速加、减、加/减计数功能。 (3) 高速计数功能不占用 CPU 扫描时间，独立于用户程序。 (4) 使用单相编码器时 CPU 最高计数频率为 30 kHz。 (5) 使用双相编码器时 CPU 最高计数频率为 20 kHz 。
CP 243－2
AS－i 主站模块，最多可连接 62 个AS－i 从站模块。
28
第3章 S7－200 PLC 的硬件系统
Profibus－DP 从站通信模块 EM277
EM 277
29
第3章 S7－200 PLC 的硬件系统
Modem 模块 EM241
远程对 S7-200 CPU 编程、调试服务。 S7-200 CPU 与 PC 机之间通过 Modbus 主/从协议通信。 S7-200 CPU 之间通信。 短消息和寻呼服务。
221/ 222 CPU 224 CPU
2 个双相编码器
17
4 个双相编码器
第3章 S7－200 PLC 的硬件系统
高速脉冲输出 PWM 功能
(1) 通过 Q0.0 和 Q0.1 来实现 PWM 输出。 (2) PWM 脉冲是占空比可调的脉冲串。 (3) 编程控制脉冲的周期（ms / s）和脉宽。 (4) 周期 =（50 ~ 65 532）s 或（2 ~ 65 532）ms。 脉宽 =（50 ~ 65 532）s 或（2 ~ 65 532）ms。
S7-200 PLC PPT讲座课件

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延伸阅读
一、可编程序控制器（PLC）的产生与发展概况
1．PLC的产生
美国通用汽车公司在1969 年公开招标，要求采用新的控制装置取代继电器控 制装置，并提出了十项招标指标，即： ①编程方便，现场可修改程序； ②维修方便采用模块化结构； ③可靠性高于继电器控制装置； ④体积小于继电器控制装置； ⑤数据可直接送入管理计算机； ⑥成本可与继电器控制装置竞争； ⑦输入可以是交流115V（美国市电电压标准）； ⑧输出为交流115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等； ⑨在扩展时原系统只要很小变更；⑩用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。 1969 年，美国数字设备公司（DEC）根据上述十项要求，研制出第一台PLC， 型号是PDP-14，在美国通用汽车自动装配线上试用，并获得成功。
7、其他部件 有的PLC根据需要还可以配存储器卡、电池卡等。
二、PLC的工作原理
1、PLC的工作原理 （1）用继电器直接控制的电路
（2）用PLC控制的电路
2、PLC的工作方式
PLC是采用循环扫描工作方式执行程序的。PLC中用户程序按先 后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符号 后又返回第一条，如此重复，不断循环。 PLC工作时的扫描过程可分为5个阶段：内部处理、通信处理、 输入扫描、程序执行、输出处理。
项目1
初步认识PLC
任务一
分析PLC的结构组成与工作原理
知识目标
了解PLC 的硬件组成及各组成部分的功能。 了解PLC 的工作原理、等效电路和特点。 熟悉PLC 的性能指标和分类。
技能目标
熟悉PLC 的结构组成。
教学重点
PLC 的结构组成。 PLC 的工作原理。 S7-200 系列 PLC 编程元件。 PLC 的分类及性能指标。
S7-200系列PLC系统特性及硬件构成-obaluaye

S7-200系列PLC系统特性及硬件构成-obaluaye

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3.2.3
扫描周期及工作方式
一个扫描周期 写输出 读输入
1. 扫描周期 （1）输入处理
（2）执行程序 执行程序 （3）处理通信请求 执行 CPU 自诊断 处理通信请求 （4）执行CPU自诊断测试 （5）写数字输出 图3.4 CPU的扫描周期
2. 工作方式 （1）STOP方式 （2）RUN方式
通信口
图3.2
S7-200主机外形3.2.2主机构 （2）基本结构特点

输出信号类型 电源输出 基本I/O 存储安全 高速反应 模拟电位器 实时时钟 输入输出可扩展性
3.2.2
主机结构
4种CPU各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有
不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表3.1所示。
3.2.1
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，
如图3.1所示。
计算机 工业软件
CP U 主机
EM1 扩展 模块
EM2 扩展 模块
EMn 扩展 模块
TD200 文本 显示器
TP 系列
触摸屏
通信 及网络设备
其他 设备
图3.1
S7-200 PLC系统组成
3.2.1
返回本章首页
3.2
S7-200 PLC系统组成 系统基本构成 主机结构
3.2.1 3.2.2
3.2.3
3.2.4 3.2.5
扫描周期及工作方式
输入输出扩展 主机性能指标
返回本章首页
3.2.1
系统基本构成
从 CPU 模块的功能来看， SIMATIC S7-200 系列小型可编 程序控制器发展至今，大致经历了两代： 第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展， 它具有四 种不同结 构配置的 CPU 单元： CPU 212 ， CPU 214，CPU 215和CPU 216，对第一代PLC产品不再作具体 介绍。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放市 场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同 结构配置的 CPU 单元： CPU 221 ， CPU 222 ， CPU 224 和 CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。
S7-200 PLC硬件构成

S7-200 PLC硬件构成


5、 I/O扩展接口 ：
可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元 与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元 的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩 展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的 I/O端子 .
6、外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形 编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成 PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用 MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现 编程、监控、连网等功能。
输出接口、通信接口、电源等 PLC的软件：系统程序和用户程序
一、PLC的硬件构成
中央处理单元（CPU）—— 控制器的核心 存储器—— 存放用户程序和系统程序。
输入部件 输出部件 （I/O部件）
连接现场设备与CPU 之间的接口电路
外设接口 —— 连接编程器，进行编程，联网等功能。
电源部件 —— 为PLC内部电路提供能源
PS
CPU
IM
SM: SM: SM:
(电源模块)
(接口模块) DI DO AI
SM: CP: AO - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
～110V/220V市电 现场用户输入设备
现场信号 按钮、开关
传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等
PLC硬件系统组成
PLC基本单元
电源变换器
◆ 小型PLC: 8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：16位通用微处理器或单片微处理器 大型PLC：采用高速位片式微处理器（32位）
小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC则大多为双CPU 或多CPU系统。
◆CPU的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条 不紊地户程序或数据
S7-200PLC学习培训硬件介绍

S7-200PLC学习培训硬件介绍


•编程器
二、工作原理
PLC 可以视为特殊的工 业控制计算机，但其编程语言， 工作原理与计算机不同
PLC 工作特点：采用循 环扫描工作技术
PLC 工作过程
•输入采集：以扫描方式工作，按顺
序将信号寄存 •程序执行：运算，处理数据，结果
写入输出映象寄存器
•输出刷新：转输出映象寄存器数据
至输出状态寄存器
（2）接线原理图
（3）接线原理图
（4）接线原理图实例图
二、 数字量扩展模块(EM卡)
1、EM221 221-1BF20-0XA0
2、EM222 221-1BF/HF00-0XA0
3、EM223 223-1BF20-0XA0
4、EM223 223-1HF20-0XA0
5、EM223 223-1BH/PH20-0XA0
5、输入/输出模块选择
适用易产生电磁感应 直流： 交流：AC110或AC220首选 具有采样计数功能 脉冲：
数字量
•输入模块
电压 模拟量 电流
具有A/D变换功 能，变换时间几 ms-几十ms
数字量
直流 交流
电压 电流
•输出模块
模拟量
继电器
五、 PLC数据通信
1、通信系统配置： 点对点：应用对等网技术
开关输入点：DI
•输入/输出
点
开关输出点：DO
模拟输入点：AI
模拟输出点：AO
•存储器容量
与用户内存容量相匹配 3、功能选择
逻辑运算
•运算功能
定时运算
计数运算
根据系统的 要求选择
四则运算
不同点数
•处理速度
不同机型 内存容量
根据系统的 要求选择
第三章 SIMATIC S7-200系列PLC系统特性及硬件构成(1)

第三章 SIMATIC S7-200系列PLC系统特性及硬件构成(1)

❖ 模块上所有标注为“地”的端子在内部都是相连的。为提高抗干扰性能，可 将屏蔽线的屏蔽层与接地端子连接。
❖ 若热电偶模块的输入通道有一个未用，必须将这个不用的输入通道短路或并 行连接到另一个通道。若热电阻模块的输入通道有一个未用，需在没有使用 的输入通道接入一个电阻。这样可以避免由于悬浮输入所造成的有效输入通 道阻塞问题。
❖ 扩展模块消耗的总电流不能超过CPU模块能够提供的 最大电流。
❖ 扩展总点数不能大于I/O映像寄存器的总数。
二． S7-200系列PLC模块性能简介
3. 模拟量模块
模拟量模块的外部接线方式
模拟量模块主要分为3种，即模拟量输入模块EM231(4路模拟量 输入)、模拟量输出模块EM232(2路模拟量输出)和模拟量I/O组合 模块EM235(4路模拟量输入、1路模拟量输出)。下面以组合模块 EM235为例说明其模拟量I/O接线方式。
微型 PLC
模块化
SIMATIC S7 - 200
S7-200: 概述
SIEMENS
SIMATIC S7-200
SF RUN STOP
I0.0 I1.0 I0.1 I1.1 I0.2 I1.2 I0.3 I1.3 I0.4 I1.4
I0.5 I1.5 I0 .6 I0 .7
Q0 .0 Q0 .1 Q0 .2 Q0 .3 Q0 .4 Q0 .5 Q0 .6 Q0 .7
计数器/定时器
64/64
128/128
256/256
256/256
执行速度 (1k二进制指令)
1.3 ms
0.8 ms
0.8 ms
0.8ms
通讯
PPI /自由口
PPI/自由口
PPI, Profibus
西门子PLCS7-200图解教程课件

西门子PLCS7-200图解教程课件


控制已成为工业控制的重要手段之一，与CAD/CAM，机器人技术一起成为实现现代自
动化生产的三大支柱。
▪
通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。
▪ 3、发展方向
▪
发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型PLC有两个发展方向，即小
（微）型化和专业化。大型化指的是大中型PLC向着大容量、智能化和网络化发展，
▪ 输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供 用户编程使用。
精选课件
20
3.2.2 数据存储区及元件功能
Q0.0
负载
L
电源
▪ 输出映像寄存器：S7-200 PLC编址范围（Q0.0~Q15.7）
▪ 输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将PLC的 输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。
计数。编址范围C0～C255（22X），C0～C127（21X）。
精选课件
24
3.2.2 数据存储区及元件功能
▪ 9. 模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ）
▪
S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、电压）等转换成
1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域。
▪ AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共 有32个模拟量输入点。
80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心， 功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、 实现远程控制。被称为PC（programmable controller）即可编程控 制器。
2、PLC的产生及定义
国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义 如下：
SIMATIC S7-200系列PLC系统特性及硬件构成

SIMATIC S7-200系列PLC系统特性及硬件构成

德国西门子公司是世界上最大的电气和电子公司之一， 德国西门子公司是世界上最大的电气和电子公司之一，其自动化与驱动 (A&D)集团是工业自动化的中坚力量，并在中国 集团是工业自动化的中坚力量， 集团是工业自动化的中坚力量 并在中国PLC和大型传动市场上处于领 和大型传动市场上处于领 先地位。该集团核心产品SIMATIC S7已经成功地被应用于几乎所有的自动化领 先地位。该集团核心产品 已经成功地被应用于几乎所有的自动化领 根据2004年调查结果表明，国内应用西门子产品的用户达 年调查结果表明， 域。根据 年调查结果表明 国内应用西门子产品的用户达65%。作为国内 。 PLC市场的领导者，西门子工控产品在几乎所有应用行业内都保持着强大的竞 市场的领导者， 市场的领导者 争力。 争力。
厦门世科自动化工程有限公司
系列PLC 第6章 SIMATIC S7-200系列 章 系列 系统特性及硬件构成
SIMATIC S7-200系列 系列 PLC 系统特性及硬件构成
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1.1
系列PLC 第6章 SIMATIC S7-200系列 章 系列 系统特性及硬件构成
6.1.1 概述
S7系列可编程控制器包括 系列可编程控制器包括S7-200系列、S7-300系列和 系列、 系列和S7-400系列，其功 系列， 系列可编程控制器包括 系列 系列和 系列 能强大，分别应用于小型、中型和大型自动化系统。 能强大，分别应用于小型、中型和大型自动化系统。 S7-200系列 系列PLC是西门子公司生产的一种小型整体式结构可编程控制器， 是西门子公司生产的一种小型整体式结构可编程控制器， 系列 是西门子公司生产的一种小型整体式结构可编程控制器 出现于20世纪 年代，到目前已经历了两代， 世纪90年代 系列是第一代产品， 出现于 世纪 年代，到目前已经历了两代，S7-21*系列是第一代产品，S7系列是第一代产品 22*系列是第二代产品。S7系列 系列是第二代产品。 系列 系列PLC凭借其强大的组网能力、功能完善的编程软 凭借其强大的组网能力、 系列是第二代产品 凭借其强大的组网能力 种类齐全的功能模块和良好的人机界面，成为众多用户首选的PLC产品。 产品。 件、种类齐全的功能模块和良好的人机界面，成为众多用户首选的 产品 S7-200系列 系列PLC广泛用于集散自动化系统，使用范围覆盖机床、机械、电力设 广泛用于集散自动化系统， 系列 广泛用于集散自动化系统 使用范围覆盖机床、机械、 民用设施、环境保护设备等自动化控制领域， 施、民用设施、环境保护设备等自动化控制领域，既可用于继电器简单控制的 更新换代，又可实现复杂的自动化控制。 更新换代，又可实现复杂的自动化控制。 S7-300系列 系列PLC是模块化小型 是模块化小型PLC系统，通过分布式的主机架 (CR) 和3个 系统， 系列 是模块化小型 系统 个 个模块进行操作， 扩展机架 (ER)，可以对多达 个模块进行操作，各种单独的模块之间可进行广 ，可以对多达32个模块进行操作 泛组合以用于扩展，能满足中等性能要求的应用。 泛组合以用于扩展，能满足中等性能要求的应用。

第3章 S7-200系列PLC硬件资源及编址方式


位：I[字节地址].[位地址]；如I0.1
字节、字、双字：I[长度][起始字节地址]，如 IB4,IW5,ID10 取值范围为：I0.0~I15.7
15
2.输出映像寄存器（Q）
在每次扫描周期的结尾，CPU将输出映像寄存器的数值反 映到物理输出点上。可以按位、字节、字或双字来存取输 出映像寄存器。格式为 位：Q[字节地址].[位地址]，如Q1.1
3
1.CPU模块外形结构 S7-200 PLC外型如图所示，其输入、输出、CPU、电源 模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体 式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与
基本单元连接。
S7-200外型
4
CPU224型PLC端子及其功能为： （1）基本输入端子：CPU224的主机共有14个输入点 （I0.0～I0.7、I1.0～I1.5）和10个输出点（Q0.0～ Q0.7，Q1.0～Q1.1），在编写端子代码时采用八进制，
（2）RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己
的工作方式运行用户程序。
8
3.CPU200系列模块型号描述 电源类型： DC－直流输入（24VDC）；
CPU22X / /
输出类型 输入类型 电源类型 CPU型号
AC－交流输入（120-240VAC）。
输入类型：指输入端子的输入
类型，一般为直流，用DC表示。
第3章 S7-200系列PLC硬件资源及编址方式
3.1 S7-200系列PLC的系统组成 • SIMATIC S7系列可编程控制器是德国西门子公司于20世 纪末推出的，有三个子系列，即S7-200、S7-300和S7400，分别属于小型、中型和大型系列PLC。 • S7-200系列PLC的硬件系统配置灵活，既可用单独的CPU 模块构成简单的开关量控制系统，也可通过I/O扩展或 通信联网功能构成中等规模的控制系统。S7－200系列 PLC系统的基本构成主要包括：

S7-200系列PLC硬件系统及内部资源ppt课件


图4.2 S7-200主机外形
5
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可编 程序控制器发展至今，大致经历了两代： 第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展， 它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21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 结构配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和 CPU 226，CPU 226XM。除CPU 221之外，其他都可加扩 展模块。
表4.1 CPU型号
8Hale Waihona Puke 第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机及I/O特性 如表4.2所示。
表4.2 主机及I/O特性
9
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
3.存储系统
（1）存储系统
个人计算机
CPU
用户程序
CPU 组态 V 存储器 M 存储器
（5）CPU226XM--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。
7
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
2. CPU的主要特点和技术规范
几种CPU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4.1所示。
返回本节
4
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
4.2.2 主机结构及性能特点

西门子S7-200 SMART PLC实战精讲课件第3章


二、硬件实现 根据控制要求，PLC需要有2个开关量输入（报警输入、 复位按钮），2个开关量输出（报警灯、报警蜂鸣器），可 以选择西门子S7-200 SMART SR20，接线原理图如图3-1所示：
三、软件编程 实现上述功能的关键在于输出有3种状态，而报警信号 只有2种状态。为区分输出的3种状态，需增加辅助触点M2.1， 用来区分报警点闭合后是否按下复位按钮，即辅助触点M2.1 在有报警信号且没有按下复位按钮前其值为1，否则其值为0。 在程序中用到上升沿与下降沿指令，上升沿指令用来检 测由0变到1的正跳变并产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲； 下降沿指令用来检测由1变到0的负跳变并产生一个宽度为一 个扫描周期的脉冲。
提升机的启停通过启停按钮来实现； 当提升机过热，应停止提升机及皮带运行； 物料仓设置上限物料开关，当物料超过上限，该物料开 关闭合，停止提升机运行，同时停止皮带运行，并发出料位 高报警； 提升机从动辊设有接近开关检测从动辊转动情况，当从 动辊接近开关4次脉冲信号超过8秒，发出从动辊打滑报警信 号，并停止提升机及皮带运行； 当从动辊接近开关5s未反馈信号，发出从动辊停转报警 信号，并停止提升机及皮带运行； 当从动辊打滑或停止，禁止启动，处理后，按复位按钮， 才允许启动。
如图.
L1L2L3
QS FR
KM1
KM2
STOP
FR
M 3M3M~~
SA1 SA2 KM1 KM2
KM2
KM1 KM△
KMY
KMΔ
KT
KT
KM△
KMY
KM1 KM2 KMY KT KM△
一、控制要求 采用S7-200 SMART PLC实现电动机的星-三角启动正反 转控制，控制要求要求如下： (1)实现电动机的正转星－三角降压启动和停止以及反转 星－三角降压启动和停止 (2)电动机具有过热保护 (3)切换时间控制在4秒

S7-200系列PLC的系统构成与配置

Q1.0、 Q1.1 、Q1.2、 Q1.3、Q1.4、Q1.5、 Q1.6、 Q1.7
2．S7-200的扩展配置
S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元和扩展模块组成。其扩展模块 的数量受两个条件约束：一个是基本单元能带扩展模块的数量；另一个是基 本单元的电源承受扩展模块消耗DC5V总线电流的能力。
① CPU 221 无I/O扩展能力；6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速
计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出；1个RS485通讯／编程口，具 有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数 的控制系统。
② CPU 222 6K字节程序和数据存储空间；4个独立的30kHz高速计数器，2路独立
L+/L继电器隔离，3点和4点 “1信号”：2A “0信号”：0mA
阻性负载：2A 灯负载：DC30W，AC200W
4．扩展单元的主要技术特性
S7-200系列PLC是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展 功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。
⑴输入/输出扩展模块 S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，但如用户需要多于 SC7P-U20单0元PIL/CO系点列时目，前必总须共对提系供统共做5必大要类的扩扩展展模。块C：PU221无I/O扩展能力， 数CP字U量2输22入最扩多展可板连E接M2个21扩；展模块（数字量或模拟量），而CPU224和 数CP字U量2输26出最扩多展可板连E接M72个22扩；展模块。 数字量输入和输出混合扩展板EM223； 模拟量输入扩展板EM231：
4/8/16 3 无 3
输出点 无 8
4/8/16 无 2 1
⑶编程器
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◇ S7-200系列PLC扩展模块简介
1 2 1 3 4 5 数字量模块 模拟量模块 通信模块
调制解调器模块
位控模块
数字量模块
数字量 输入模块
数字量 扩展模块
数字量 输出模块 数字量 输入输出模块
（一）数字量输入模块 分为直流输入模块和交流输入模块。 每一个输入点可接收一个来自用户设备的 开关量信号（ON/OFF）。 输入设备：按钮、限位开关、选择开关 、 继电器触点等。
4
5
概述 S7-200系列PLC是西门子公司推出的一种小型PLC。它适
用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
木材加工
传送带生产线控制
纺织机械 印刷机械
电梯控制 灌装及包装机械 空调控制
S7-200系列PLC系统结构与产品特性
CPU221: 数字量 10点
无扩展能力
CPU222 :40入/38出=78数字量
1.直流输入模块
直流输入模块（EM221 8×24VDC）有8个数字量输 入端子。接线图中，8个数字 量输入点分成2组。1M、2M 分别是2组输入点内部电路的 公共端，每组需用户提供一 个24VDC电源。
+
. 1M .0 .1 .2 .3 . 2M .4 .5 .6 .7
+
直流输入电路：
SB1 IN C - + COM + 24VDC 路 R2 VL R1
CPU226 16个数字量输出点
分成三组 ：
第一组 由输出端子Q0.0~Q0.3共四个输出点与公共端 1L组成 。 第二组由输出端子Q0.4~Q0.7、Q1.0共5个输出点与 公共端2L组成 。 第三组由输出端子Q1.1~Q1.7共7个输出点与公共端 3L组成。每个负载的一端与输出点相连，另一端经 电源与公共端相连。
14入/10 出 I0.0～ I1.5 Q0.0～ Q1.1 168路
14入/10 出 I0.0～ I1.5 Q0.0～ Q1.1 168路
24入/16 出 I0.0～ I2.7 Q0.0～ Q1.7 248路
CPU221 本机模拟量 I/O 本机模拟量 I/O地址 — — — — 128入 /128出 —
光电耦合 内 部 电
现场开关通/断状态，对应输入映象寄存器的I/O 状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄 存器为“1”状态；当现场开关断开时，对应的输 入映象寄存器为“0”状态。当输入端的发光二极 管点亮，即指示现场开关闭合。外部直流电源用 于检测输入点的状态，其极性可以任意接入。 电阻R2和电容C 的作用？ 双向光电耦合器 的作用？
L1
OL
OL .0
1L
1L
.I
2L
2L
.2
3L
4L .4
5L
5L
.5
6L
6L
.6
7L
L1 N
4-11
交流输出电路：
交流输出模块是可控 硅(晶闸管)输出方式。其 特点是输出启动电流大。 当PLC有信号输出时，光 电二极管导通，通过光电 耦合使双向可控硅(晶闸管) 导通，交流负载在外部交 流电源的激励下得电。发 光二极管VL点亮，指示输 出有效。
CPU221的DC输入级电器输出接线图
CPU226 AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图
120/240 VAC
0 1 2 3 1L 0. 0. 0. 0.
2L 0. 0. 0. 0. 1. 4 5 6 7 0
1 2 3 4 5 6 7 3L 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1.
N
L1
VL指示输入状态。
（二）数字量输出模块
分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种
（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。
数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散 型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接 触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。 每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电 路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构 的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部 负载发出控制命令的窗口。
地址分配示例
CPU224 4入/4出EM223 扩展1 8入EM221 扩展2 4入/1出EM235 扩展3
CPU
I0.0～I1.5 Q0.0～Q1.1
I2.0～I2.3 Q2.0～Q2.3
I3.0～I3.7
AIW0~AIW6 AQW0
S7-200系列PLC CPU I/O接线
CPU221的DC输入DC输出接线图
有 14个 6个
2个 2个 2个8位分 辨率 0.22μs/ 指令
6个
4个 2个 1个 1个8位分 辨率 0.22μs/ 指令
8个 4个
2个 1个 1个8位分 辨率 0.22μs/ 指令
14个 6个
2个 1个 2个8位分 辨率 0.22μs/ 指令
14个 6个
2个 2个 2个8位分 辨率 0.22μs/ 指令
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
状态显示 存储器卡
通信口
S7-200PLC主机简介
S7-200 CPU22X系列产品： CPU221模块、 CPU222模块、CPU224模块、 CPU224XP模 块、 CPU226模块、CUP226XM模块。 CPU226模块本机集成24入/16出数字点，最 多可扩展7个模块。最大数字I/O点数达248点， 最大模拟I/O达35路。 程序、数据存储空间达26K字； 内置高速计数器，具有PID控制的功能； 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口； 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协 议的通讯能力。
对于继电器输出方式，既可 带直流负载，也可带交流负 载。负载的激励源由负载性 质确定。 输出端子排的右端N、L1端 子是CPU供电电源 120/240VAC输入端。该电源 7 6 5 4 1. 电压允许范围为85~264VAC。 2 1. 1. 1. 1. 1. 3
120/240 VAC
N
L1
AC
Q0.1，模拟量模块的编址是以字为单位（即以双字节为 单位）如：AIW0，AQW2。
数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数 字量模块开始在本机数字量地址的基础上从左到右按字节连 续递增，本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配 给I/O链的后续模块。 模拟量扩展模块的地址从最靠近CPU模块的模拟量模块 开始在本机模拟量地址的基础上从左到右地址按字递增。 例如CPU224扩展一个4入/4出数字量混合模块、一个8 入数字量模块和一个4入/1出的模拟量混合模块共三个扩展 模块，则第一个扩展模块输入地址为I2.0～I2.3，输出地址 为Q2.0～Q2.3，第二个扩展模块输入地址为I3.0～I3.7；第 三个扩展模块输入地址为AIW0、AIW2、AIW4、AIW6，输 出地址为AQW0。
最大2个模块
模拟量 8入或4出或 8入/2出
CPU224 :94入/74出=168 数字量
模拟量 28入或14出或 28入/7出
最大7个模块
CPU226(XM) :128入/120出=248数字量
模拟量 28入或14出或 28入/7出
最大7个模块
这几种CPU模块的外部结构大体相同，其外部结构如图所示， CPU224XP和CPU226有两个通信口。
CPU222 — — 10路 2个 128入 /128出 16入/16 出
CPU224 — — 35路 7个 128入 /128出 32入/32 出
CPU224XP CPU226 2入/1出 AIW0 、 AIW2/AQ W0 38路 7个 128入/128 出 32入/32出 — — 35路 7个 128入 /128出 32入/32 出
承德石油高等专科学校电气与电子系
S7-200系列PLC系统特性 S7-200系列PLC扩展模块简介 S7-200系列PLC性
1 2 1 3
概述
S7-200系统结构与产品特性 S7-200系列PLC的内部资源 S7-200系列PLC的I/O地址分配 S7-200系列PLC CPU I/O接线
交流输入电路：
SB1 IN C R2 光电耦合 内 R1 R3 VL 部 电 路 COM
交流输入模块的输入电路中，当现场开关
闭合后，交流电源经C、R2、双向光电耦合器 的发光二极管，使发光二极管发光，经光电耦 合，光电三极管接收光信号，并将该信号送至 PLC内部电路，供CPU处理。双向发光二极管
表1
S7-200系列PLC各CPU模块基本特性
CPU221 CPU222 CPU224 CPU224 XP CPU226
本机数字量 I/O 本机数字量输 入地址 本机数字量输 出地址 最大数字量 I/O
6入/4出 I0.0～ I0.5 Q0.0～ Q0.3 6入/4出
8入/6出 I0.0～ I0.7 Q0.0～ Q0.5 40入/38 出
输出映象寄存器为 “1”状态时 ——负载在外部电源 激励下通电工作 输出映象寄存器为 “0”状态时 —— 外部负载断电， 停止工作
COM
内 部 电 路
OUT
DC24V
负载
2．交流输出模块
N
交流输出模块 （EM222 8×120V/230VAC），有 8个分隔式数字量输出点， 接线图中每个输出点占用 二个接线端子，且它们各 自都由用户提供一个独立 的交流电源，这些交流电 源可以不同相。
S7-200系列PLC的内部资源
• PLC中的每一个输入/输出、内部存储单元、定时器 和计数器等都称为软元件。 • 各软元件有其不同的功能，有固定的地址。 • 软元件的数量决定了PLC的规模和数据处理能力， 每一种PLC的软元件是有限的。 • 编程时，用户只需记住软元件的地址即可。每一个 软元件都有一个地址与之相对应，软元件的地址编排 采用区域号加区域内编号的方式。