S7-200 PLC硬件构成

西门子S7-200SMARTPLC的学习资料【精品PPT】1、S7-200smart PLC的硬件说明及各器件功能说明：PLC的基本结构其实一般来讲，不管是什么PLC，按照我的理解来讲，它无非就是包括这几部分：1、CPU模块,也就是我们经常所说的中央处理器，它其实就相当于PLC的大脑，它的功能就是不断的采集输入信号，执行用户程序，用来处理PLC的内部数据和控制PLC的一个动作，也就是我们所说的不停地刷新系统的输出。

2、I/O数字量模块，它其实相当于系统的一个眼、耳、手，这样形象的比喻会更容易让大家明白了解它的功能；其实数字量输入模块说白了就是采集我们外围给PLC的一个信号，这个信号要么开，要么断，只有这两种信号的给定，而输出模块呢其实就相当于一个开关，这个开关，要么常开，要么常闭，其实就相当于我们继电器控制当中继电器的一个常开触点，当线圈得电的时候这个常开点就会闭合，用来控制外围设备的一个通和断，大家把它想象成一个开关就可以。

3、模拟量输入输出模块，它的输入模块呢常见的就是用来接收电位器及各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号，它的输出模块呢通常用来控制一些调节阀，变频器等一些智能设备，通过模拟量来实现对调节阀及变频器的控制。

在这里和大家说一下，这里的知识大家先不必去深的研究，对它有一个大体的了解，知道有这个功能，知道用来做什么的就可以了，后续我们在学习模拟量的时候再去细细的研究分析它。

4、最后一部分无疑就是电源了，其实不管是什么PLC，比较常使用的供电电源就有两种，一种是交流220V，一种是直流24V，这点大家必须在买回PLC接线的时候要注意一下，如果错把直流24V接为交流220V了，那么会把PLC损坏烧掉，这点大家千万要注意，其实接不同的类型的电源是根据PLC的一个输出类型而决定的，对于西门子PLC来讲，ST类型的PLC支持DC24V的电源，（SR/CR型）的PLC 支持AC220V的供电。

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。

S7-200系列PLC的基本硬件组成S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。

其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。

1．基本单元S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表4-11：表4-11 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元型号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU22164—S7-200CPU222862个扩展模块78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点S7-200CPU22414107个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU22624162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU226XM24162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点2．扩展单元S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。

表4-12 S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数类型型号输入点输出点数字量扩展模块EM2218无EM222无8EM2234/8/164/8/16模拟量扩展模块EM2313无EM232无2EM235313．编程器PLC在正式运行时，不需要编程器。

编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。

S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。

简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。

智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。

第4章、S7-200PLC基础知识本章重点1、硬件组成2、系统扩展方法3、内部器件资源4、数据类型5、寻址方式6、编程语言和程序结构因为目前市场上的PLC种类繁多，生产公司不同，PLC的结构和编程语言也会有或多或少的差异，即使是同一家公司的产品，产品系列不同，其编程语言也可能会不同，所以这给大家学习PLC带来了一定的麻烦。

但对此要有一个正确的认识:一、虽然PLC之间存在着一些不相同的地方，但其硬件组成和编程语言的绝大部分是相同或相似的，所以只要学习好一种PLC后，学习或使用其他PLC也就易如反掌了;二、将来基于IEC61131 - 3开放式PLC的编程语言和现在普通PLC的编程语言也比较相似，所以学习好现在的PLC，对以后学习IEC61131 - 3编程语言也有决定性的帮助。

从上面的分析情况看，作为在课堂上讲授PLC，不可能讲解多个产品，这样做也没有必要，所以需要找一种PLC作为讲课的对象。

西门子的SIMATIC S7 - 200系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

由于S7-200系列具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得S7 - 200 PLC可以近乎完美地满足小规模的控制要求。

此外西门子的产品体系符合现在自动化笔域的热点技术：现场总线技术的方向，目前市场上最流行的现场总线就是以西门子为主导而开发的PROFIBUS。

所以本书以西门子的S7 - 200系列PLC为讲授对象讲解PLC的基本原理、硬件系统组成和程序设计。

本章主要介绍S7- 200 PLC的一些基础知识。

4. 1概述S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样，因此，它一经推出，即受到了广泛的关注。

最近几年在小型PLC 市场上S7-200 PLC成为了主流产品。

第四章习题与思考题答案1.简述S7-200 PLC系统的基本构成。

答：一个最基本的S7-200 PLC控制系统由基本单元（S7-200 CPU模块）、个人计算机或编程器、STEP7-Micro/WIN编程软件及通信电缆构成。

2.S7-200 CPU22*系列有哪些产品？各产品之间有什么差异？答：S7-200 PLC的CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU224XP五种规格中，其性能依次提高，特别是用户程序存储器容量、I/O（数字量与模拟量）数量、高速计数功能等方面有明显区别。

其中，CPU221为整体式结构，CPU222、CPU224、CPU226、CPU224XP均为基本单元加扩展模块的结构。

3.画出CPU226AC/DC/继电器模块输入/输出单元的接线图。

答：CPU226AC/DC/继电器模块输入/输出单元的接线图如下4.数字量输出模块有哪几种类型？各有什么特点？答：数字量输出模块包括直流输出模块、交流输出模块和交直流输出模块三种。

其中，直流输出模块是晶体管输出方式，响应速度快；交流输出模块是双向晶闸管输出方式，启动电流大；交直流输出模块是继电器输出方式，输出电流大，可带交直流负载，适应性强，响应速度慢。

5.S7-200 PLC模拟量扩展模块的性能指标有哪些？如何正确使用模拟量扩展模块？答：S7-200 PLC模拟量扩展模块的性能指标包括输入/输出类型与端口数量、输入/输出的电压/电流范围、模拟量与数字量之间的转换时间、分辨率、对DC 5V与传感器电源的消耗电流值等。

使用模拟量扩展模块时，应注意模块的输入/输出特性与外部接线方式。

对于模拟量输入模块而言，要注意现场信号变送器与模拟量输入模块量程的区别，能够正确找出被测物理量与A/D转换后二进制数值之间的关系。

6.用于测量温度（0~99°C）的变送器输出信号为4~20mA，模拟量输入模块将0~20mA转换为数字0~32000，试求当温度为40°C时，转换后得到的二进制数N？答：256004064001674399N⨯=+≈7.S7-200 PLC的通信模块有哪些？答：S7-200 PLC的通信模块包括EM277 PROFIBUS-DP通信模块、CP243-1通信处理器、CP243-1通信处理器。

1--S7-200 PLC系统构成S7-200是一种经典的PLC（可编程逻辑控制器）系统，广泛应用于方方面面的自动化和控制领域。

该系统包含多个要素和组件，下面我们来详细了解一下。

1.主机CPU主机CPU是S7-200系统的核心部件，负责整个控制系统的数据处理和指令运算。

在PLC系统中，CPU相当于“大脑”，它根据输入信号状态进行数据逻辑运算，然后再根据指令输出对应的控制信号，控制各种执行器、电机或器件的运转或停止。

S7-200的CPU类型有多种，如S7-222、S7-224、S7-226等，可以根据用户的不同需求来选择。

2.数字输入模块数字输入模块可以获取数字或状态信号，并把它们送入S7-200 CPU进行处理。

它接收的信号可以是各种物理输入信号（例如按钮、传感器和开关等）。

数字输入模块具有高度可靠性和超长的使用寿命。

S7-200的数字输入模块有多种型号，如EM221、EM222、EM223等。

数字输出模块可以控制各种电气与机械装置的动作，实现开关、保护等的自动化控制。

数字输出模块通常以可编程的形式编写指令，即S7-200 CPU将指定的控制信号发送到数字输出模块，以控制执行器或其他设备的操作。

S7-200的数字输出模块也有多种型号，如EM223、EM232、EM235等。

5.模拟输出模块模拟输出模块可以将后台计算出的模拟信号转换为相应的目标物理量，如电压、电流或位置等，实现该量的控制或调节。

S7-200的模拟输出模块也有多种型号，如EM232、EM235、EM237等。

6.通信模块通信模块可以实现PLC系统与其他外部设备之间的数据交换和控制。

通常情况下，通信模块可支持一些通信协议，如MPI、PROFIBUS-DP和MODBUS等，并以相应的速度进行通信。

S7-200的通信模块也有多种型号，如EM232、EM235等。

7.编程软件编程软件是S7-200的编程工具，单独提供。

该软件是PLC编程语言的编辑器和调试器，可以帮助用户编写和测试PLC程序，并进行在线或离线的编程。