第三章S7-200软件体系结构

S7-200 SMART PLC硬件系统组成S7-200 SMART PLC控制系统硬件由CPU模块、数字量扩展模块、模拟量扩展模块、热电偶与热电阻模块和相关设备组成。

CPU模块、扩展模块及信号板，如图1-1所示。

图1-1 S7-200 SMART PLC、信号板及扩展模块1、CPU模块CPU模块又称基本模块，它由CPU单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。

CPU模块（这里说的CPU模块指的是S7-200 SMART PLC基本模块的型号，不是中央微处理器CPU的型号）是一个完整的控制系统，它可以单独完成一定控制任务，主要功能是采集输入信号、执行程序、发出输出信号和驱动外部负载。

CPU模块有经济型和标准型两种。

经济型CPU模块有两种，分别为CPU CR40和CPU CR60，经济型CPU价格便宜，但不具有扩展能力；标准型CPU模块有8种，分别为CPU SR20、CPU ST20、CPU SR30、CPU ST30、CPU SR40、CPU ST40、CPU SR60和CPU ST60，具有扩展能力。

CPU模块具体技术参数，如表1-1所示。

表1-1 CPU模块技术参数2、数字量扩展模块当CPU模块数字量I/O点数不能满足控制系统的需要时，用户可根据实际的需要对数字量I/O点数进行扩展。

数字量扩展模块不能单独使用，需要通过自带的连接器插在CPU模块上。

数字量扩展模块通常有3类，分别为数字量输入模块，数字量输出模块和数字量输入输出混合模块。

数字量输入模块有1个，型号为EM DI08，8点输入；数字量输出模块有2个，型号有EM DR08和EM DT08，EM DR08模块为8点继电器输出型，每点额定电流2A；EM DT08模块为8点晶体管输出型，每点额定电流0.75A；数字量输入/输出模块有4个，型号有EM DR16、EM DT16、EM DR32和EM DT32，EM DR16/DT16模块为8点输/8点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A；EM DR32/DT32模块为16点输/16点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A。

S7-200 程序结构
西门子S7-200的程序有三种：主程序、子程序、中断程序。

主程序只有一个，名称为OB1。

子程序可以达到64个，名称分别为SBR0-SBR63。

子程序可以由子程序或中断程序调用。

中断程序可以达到128个，名称分别为INT0-INT127。

中断方式有输入中断、定时中断、高速计数中断、通信中断事件引发，当CPU响应中断时，可以执行中断程序。

由这三种程序可以组成线性程序和分块程序两种结构。

一、线性程序结构
线性程序是指一个工程的全部控制任务都按照工程控制的顺序写在一个程序中，比如写在OB1中。

程序执行过程中，CPU不断地扫描OB1，按照事先准备好的顺序去执行工作，线性程序结构简单，一目了然。

但是，当控制工程大到一定程序之后，仅仅采用线性程序就会使整个程序变得庞大而难于编制、难于调试了。

二、分块程序结构
分块程序是指一个工程的全部控制任务被分成多个小的任务块，每个任务块的控制任务根据具体情况分别放到子程序中，或者放到中断程序中。

程序执行过程中，CPU不断地调用这些子程序或者被中断程序中断。

分块程序虽然结构复杂一些，但是可以把一个复杂的过程分解成多个简单的过程。

对于具体的程序块容易编写，容易调试。

从总体上看，分块程序的优势是十分明显的。

S7-200PLC系统组成S7-200系列是西门子开发的一种可编程序逻辑控制器（PLC），由CPU 和扩展模块组成，它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。

1.CPUCPU本体上包括了:Rs485通讯口:用于通讯扩展卡插槽:三选一:电池卡,存储卡和电池时钟卡。

状态灯:有运行,停止和故障/强制三个LED灯输入/输出端子:可拆卸,用于接线数字量输入/输出状态灯:每个数字量输入/输出点对应一个LED灯,用于指示该IO点状态电源端子:24VDC或220AC可选24VDC电源输出端子:可输出一个24VDC电源,但容量较小,不同型号CPU从180mA-400mA不等状态拨码:可切换CPU运行或停止状态扩展模块接口:用于连接下一个扩展模块模拟电位计:有两个。

通过旋转电位计,可在CPU内部产生一个0-255的数2.扩展模块S7-200扩展模块非常丰富,主要有数字量模块,模拟量模块,运动控制模块和通讯模块。

2.1数字量模块数字量模块分为:数字量输入模块EM221,数字量输出模块EM222和数字量输入/输出模块EM223。

数字量模块有各种点数可选,如16点输入,8点输出,32输入/32输出等等,可根据实际需要选择。

对于输入模块,分为24VDC输入和120/230VAC输入；输岀模块分为晶体管输岀,继电器输岀和可控硅输岀。

在选型的时候,除了要计算数字量输入输出的点数以外,还要分清楚输入输出的类型。

2.2模拟量模块模拟量模块分为:模拟量输入模块EM231,模拟量输岀模块EM232,模拟量输入输岀模块EM235,其中模拟量输入模块包含了普通模拟量模块(电流/压),热电阻模块和热电偶模块。

同数字量模块,模拟量模块有各种点数可选,如4点输入,2点输出,4点输入/1点输出等等,可根据实际需要选择。

按模拟量信号类型分,分为电流,电压,热电阻(输入)和热电偶(输入)。

在选型的时候,除了要计算模拟量输入输出的点数以外,还要分清楚输入输出信号类型。

西门子S7-200系列PLC基本结构及功能
西门子S7-200 系列是一种可编程序规律掌握器（Micro plc）。

它能够掌握各种设备以满意自动化掌握需求。

S7-200 的用户程序中包括了位规律、计数器、定时器、简单数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，转变输出状态以达到掌握目的。

紧凑的结构、敏捷的配置和强大的指令集使S7-200 成为各种掌握应用的抱负解决方案。

1．S7-200 CPU
S7-200 CPU 将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O 点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型PLC，参见图1。

当下载程序之后，S7-200 就可以根据规律关系监控I/O 设备从而实现应用要求。

图1 S7-200 PLC
Siemens 公司供应多种类型的CPU 以适应各种应用，表1中对各种CPU 的特性作一简洁比较。

表1 S7-200 的技术指标
2．S7-200 扩展模块
为了更好地满意应用要求，S7-200 系列供应多种类型的扩展模块。

可以利用这些扩展模块完善CPU 的功能。

表2列出了现有的扩展模块。

表2 S7-200 的扩展模块
3．S7-200 PLC的电源输入
要使S7-200 PLC工作，首先就是要给S7-200 的CPU 供电。

图2给出了直流供电和沟通供电两种CPU模块的接线方式。

在安装和拆除任何电气设备之前，必需确认该设备的电源已断开。

在安装和拆除S7-200之前，必需遵循适当的平安防护规范，并确认S7-200 的电源已断开。

图2 给S7-200 CPU 供电。

第3章S7-200软件基础S7-200的数据区可以分为数字量输入和输出映像区、模拟量输入和输出映像区、变量存储器区、顺序控制继电器区、位存储器区、特殊存储器区、定时器存储器区、计数器存储器区、局部存储器区、高速计数器区和累加器区。

3.1 S7-200的数据区1. 数字量输入和输出映像区1) 数字量输入映像区(I区)数字量输入映像区是为保存当前输入端信号状态开辟的一个存贮区，用I表示。

该区的数据可以是位(1bit)、字节（8bit）、字（16bit）或者双字（32bit）。

其表示形式如下。

∙用位表示I0.0、I0.1、…I15.7共l28点。

∙用字节表示IB0、IB1、…IB15共l6个字节。

∙用字表示IW0、IW2、…IW14共8个字。

一个字含两个连续的字节，低位字节为高8位，高位字节为低8位。

比如，IW0中的IB0应该是高8位，IB1应该是低8位。

∙用双字表示ID0、ID4、…ID12共4个双字。

一个双字含四个连续的字节。

比如，ID0中的IB0应该是最高8位，IB1应该是次高8位，IB2应该是低8位，IB3应该是最低8位。

2) 数字量输出映像区(Q区)数字量输出映像区是为保存当前输出端信号状态开辟的一个存贮区，用Q表示。

该区的数据可以是位(1bit)、字节（8bit）、字（16bit）或者双字（32bit）。

其表示形式如下。

∙用位表示Q0.0、Q0.1、…Q15.7共l28点。

∙用字节表示QB0、QB1、…QB15共l6个字节。

∙用字表示QW0、IW2、…QW14共8个字。

一个字含两个连续的字节，低位字节为高8位，高位字节为低8位。

比如，QW2中的QB2应该是高8位，QB3应该是低8位。

∙用双字表示QD0、QD4、…QD12共4个双字。

一个双字含四个连续的字节。

比如，QD4中的QB4应该是最高8位，QB5应该是次高8位，QB6应该是低8位，QB7应该是最低8位。

实际没有使用的输入端和输出端的映像区的存储单元可以作中间继电器用。