S7-200PLC的系统配置

四、PLC的组成和工作原理 PLC的组成硬 件+软 件PLC的硬件系统基本单元（S7-200 CPU模块）也称为主机。

由中央处理单 元（CPU）、存储器、数字量输入、输出单元、通信口、 以及电源等部分组成。

这些都被紧凑地安装在一个独立的 装置中。

基本单元可以构成一个独立的控制系统。

CPU模块的存储器卡PLC硬件系统结构组成PLC基本单元～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 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 输 入 部 件 电源模块 电 池LED现场用户输出设备 执行器微处理器（CPU）输 出 部 件中间继电器 电磁阀 扩展设备 扩展单元 通讯模块 功能模块PLC系统结构示意图PLC硬件系统结构组成PLC基本单元～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 通 讯 及 编 程 接 口 输 入 部 件 电源变换器 电 池现场用户输出设备 执行器微处理器（CPU）输 出 部 件中间继电器 电磁阀微处理器（CPU）系 统 存 储 器 户 储 扩 接扩展设备扩展单元 诊断--电源、PLC工作状态及程序的语法错误； I/O 用接收--接收输入信号，送入数据寄存器并保存； 存 展 通讯模块 执行--顺序读取、解释、执行用户程序，完成 器 口功能模块用户程序的各种操作；输出--将用户程序的执行结果送至输出端。

PLC系统结构示意图PLC硬件系统结构组成PLC基本单元～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 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 输 入 部 件 电源变换器 电 池现场用户输出设备 执行器 输 出 微处理器（CPU） 中间继电器 系统存储器—程序存储器+数据存储器 部 系统存储器—程序存储器+数据存储器 件 存放系统工作程序（监控程序） 存放系统工作程序（监控程序） 电磁阀I/O 扩 展用户存储器——RAM/EPROM/E2PROM 通讯模块 用户存储器——RAM/EPROM/E 2PROM 接 存放用户工作程序； 存放用户工作程序； 口 存放工作数据。

一、 S7-200系列PLC的构成S7-200系列PLC系统由主机(基本单元),I/O扩展单元,功能单元(模块)和外部设备等组成。

S7-200系列PLC有CPU21X和CPU22X两代产品,其中CPU22X型PLC有CPU221,CPU222,CPU224和CPU226四种基本型号。

CPU224型PLC结构分析小型PLC系统由主机,I/O扩展单元,文本/图形显示器,编程器等组成。

CPU224主机箱体外部设有RS-485通信接口,用以连接编程器,文本/图形显示器,PLC网络等外部设备；还设有工作方式开关,模拟电位器,I/O扩展接口,工作状态指示和用户程序存储卡,I/O接线端子排及发光指示等.（1）基本I/OCPU22X型PLC,具有两种不同的电源供电电压,输出电路分为继电器输出和晶体管直流输出两大类. CPU22X系列PLC可提供4个不同型号的10种基本单元CPU供用户选用,其类型及参数如表1所示.表1 CPU22X系列PLC的类型及参数CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点, 可连接7个扩展模块,13KB程序和数据存储空间.（2）主机I/O及扩展（3）高速反应性CPU224PLC有6个高速计数脉冲输入端(I0.0-I0.5)，最快的响应速度为30kHZ,用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号.CPU224PLC有两个高速脉冲输出端(Q0.0-Q0.1),输出脉冲频率可大20KHZ.用于PTO和PWM高速脉冲输出.（4）存储系统S7-200CPU存储器系统由RAM 和EEPROM两种存储器构成,用于存储用户程序,CPU组态,程序数据等.（5）模拟电位器模拟电位器用来改变特殊寄存器中的数值,以改变程序运行时的参数,如定时,计数器的预置值,过程量的控制参数等.（6）存储卡该卡可选择安装扩展卡,扩展卡有EEPROM存储卡,电池和时钟卡等模块.EEPROM存储模块用于用户程序的拷贝复制.电池模块用于长时间保存数据,使用CPU224内部存储电容数据存储时间打190小时,而使用电池模块数据存储时间可达200天.S7-200CPU连续执行用户任务的循环序列称为扫描.分为读输入,执行程序,处理通信请求,执行CPU自诊断,写输出等5个阶段.按照扫描周期的主要任务,可以把扫描周期简化为读输入,执行用户程序,和写输出3个阶段S7-200CPU有两种工作方式1.STOPCPU在停止工作方式时,不执行程序,此时可以向CPU装载程序或进行系统设置.2.RUNCPU在RUN工作方式下,运行用户程序.二、S7-200系列PLC内部元器件1、数据存储类型及寻址方式S7-200系列在存储单元所存放的数据类型有布尔型、整数型、和实数型3种，S7-200 CPU 的寻址分三种：立即寻址、直接寻址、间接寻址。

图1-4上载程序
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掉电后保存M存储区
若将M存储区的前14个字节 （MB0到MB13）定义为掉电保 持，则当S7-200CPU掉电时，这 些字节将会被永久保存在 EEPROM中。 M存储区的前14个字节的缺省设 置为不保持，即CPU掉电时，这 14个字节数据无法保存到 EEPROM中。
图1-5 掉电后保存M存储区
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1.扩展模块
特殊功能扩展模块的类型：
调制解调器模块EM241
定位模块EM253
PROFIBUS-DP模块EM277 以太网模块CP243-1
AS-i接口模块CP243-2
SIWAREX MS承重模块
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2. 设备连接
图1-7
I/O扩展示意图
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3. 最大I/O配置的预算
（3）特殊功能模块
完成某种特殊控制任务的模块。例如：PID模块、定位控制模块等。扩 展单元和特殊功能模块不能单独完成一定的控制任必须和主机一起使用。
（4）人机界面
例如 ：编程器、文本显示器、操作员面板、触摸屏等。
（5）软件
STEP7-Micro/WIN，人机界面的组态软件 ProTool、WinCC 。
图1-6开机后数据的恢复
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1.2.3 I/O的扩展及功能的扩展
扩展模块
设备连接
最大I/O配置的预算 I/O点数扩展和编址
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1.扩展模块
扩展模块包括数字量、模拟量扩展模块和特殊功能扩 展模块。
数字量扩展模块的类型：
输入扩展模块EM221：8点和16点DC，8点AC 输出扩展模块EM222：8点DC、4点DC（5A）、8点AC、8点和4点继电器
供电电压:直流24V、交流220V 输出方式：晶体管（DC）、继电器输出（DC/AC） 高速计数：捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲，输入脉冲频率可达

[PLC的核心CPU芯片已经升级到 Intel80486，甚至采用Pentium处理器。 以极快的速度处理自动化控制任务， S7-200和S7-300的扫描速度为0.37s /指 令。]
四、工业通信网络
1．工业以太网 2．PROFIBUS现场总线 3．MPI多点接口通信 4．AS-i现场级通信 5．PPI通信 6．点对点自由通信
图10-1 SIMATIC S7通信网络
五、人机界面（HMI）硬件 六、SIMATIC S7工业软件 1．编程和工程工具 2．基于PC的控制软件 3．人机界面软件
某种意义上说，SIMATICＳ７ 系列ＰＬＣ代表了现代可编程序控 制器的方向。
第二节 S7-200 PLC的系统组成
S7-200系列可编程控制器作为西门子 SIMATIC PLC家族中的最小成员，以其 超小体积，灵活的配置，强大的内置功能， 在各个领域得到广泛的应用。S7-200可 提供四个不同配置的CPU：CPU221、 CPU222、CPU224、CPU226，外形见 图10-2，各CPU功能和技术参数见表101。
I0.3
M0.1
图中的最后3条指令结构的输出 形式，称为连续输出。
3) 触点并联指令O(Or)，ON(Or Not) O：常开触点并联连接。 ON：常闭触点并联连接。 O，ON指令应用于并联单个触点，紧接 在LD、LDN之后使用，可以连续使用。 O，ON指令的操作数为：I、Q、M、SM、 T、C、V、S。
这就是用图形符号表示的指令，它包括 三个基本形式以及一些连线。 (1)触点 代表逻辑“输入”条件，例如开 关、按钮、内部条件等。能量流仅在常开触点 闭合时通过。 (2)线圈 （ ）通常代表逻辑“输出”结果， 例如灯、接触器、中间寄存器、内部输出条件 等。当有能量流输入时才会有输出。 (3)盒(方框) 代表附加指令，例如定时器、 计数器或者数学运算指令等。当能量流 到 此框，就能执行一定的功能。