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1、2.3 S7-200系列PLC系统特性及硬件构成,S7-200系列PLC系统特性 S7-200系列PLC扩展模块简介 STEP 7-Micro/WIN 编程软件 S7-200系列PLC系统供电, S7-200系列PLC系统特性,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。,S7-200系列PLC系统结构与产品特性,CPU221: 数字量 10点,CPU222 :40入/38出=78数字量 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2个模块
2、,无扩展能力,CPU226(XM) :128入/120出=248数字量 模拟量 28入或14出或 28入/7出,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。,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
3、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。,表1S7-200系列PLC各CPU模块基本特性,CPU221,CPU222,CPU224,CPU224XP,CPU226,CPU221,CPU222,CPU224,CPU224XP,CPU226,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，
4、软元件的地址编排采用区域号加区域内编号的方式。,PLC内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域 ：,输入继电器（I） 输出继电器（Q） 内部位存储器（M） 特殊存储器（SM） 变量存储器（V） 局部变量存储器（L）,定时器（T） 计数器（C） 模拟量输入映像寄存器（AI） 模拟量输出映像寄存器（AQ） 高速计数器（HC） 累加器（AC） 顺序控制继电器（S）,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
5、，如：IB0、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。,S7-200系列PLC地址分配原则,S7-200系列PLC的I/O地址分配,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.
6、0I2.3，输出地址为Q2.0Q2.3，第二个扩展模块输入地址为I3.0I3.7；第三个扩展模块输入地址为AIW0、AIW2、AIW4、AIW6，输出地址为AQW0。,地址分配示例,S7-200系列PLC CPU I/O接线,CPU221的DC输入DC输出接线图,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,CPU226 24个数字量输入点,分成二组 ： 第一组由输入端子I0.0I0.7、I1.0I1.4共13个输入点组成 ，每个外部输入的开关信号均由各输入端子接出，使用公共端1M； 第二组由输入端子I1.5I1.7、I2.0I2.7共11
7、个输入点组成，各输入端子的接线与第一组类似，公共端为2M。,由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。 M、L+两个端子提供24VDC传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。,CPU226 16个数字量输出点,分成三组 ： 第一组 由输出端子Q0.0Q0.3共四个输出点与公共端1L组成 。 第二组由输出端子Q0.4Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成 。 第三组由输出端子Q1.1Q1.7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。,对于继电器输出方式，既可带直流负载，也可带交流负载。
8、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。该电源电压允许范围为85264VAC。, S7-200系列PLC扩展模块简介,数字量模块,（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。,1.直流输入模块,直流输入模块（EM221 824VDC）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。,直流输入电路：,现场开关通/断状态，
9、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？,2交流输入模块,有8个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端子。,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）,交流输入电路：,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
10、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。,1. 直流输出模块,直流输出模块（EM222 824VDC），有8个数
11、字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。,直流输出电路：,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,2交流输出模块,交流输出模块（EM222 8120V/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。,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
12、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。,3. 交、直流输出模块（继电器输出方式）,交直流输出模块（EM222 8继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。,继电器输出电路：,1.接有阻容熄弧电路 消除继电器触点的火花 2.继电器的触点两端接有金属氧化膜压敏电阻 不使继电器触点在断开时出现两端电压过高的现象，从而保护了该触点,输出电流大（可达2A4A），可带交流、直流负载，适应性强，但响应速度慢。,继电器输出方式的特点,(三) 数字量输入输出模块,组合模块或输入/输出模
13、块 ：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点 。 特点：使系统配置更加灵活 例如：若有CPU 226：主机I/O 24/16； 欲扩展至27/19； 缺 3/3； 配 I/O 4/4。 数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。,模拟量模块,模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入/输出模块。,(一) 模拟量输入模块（A/D）,作用：PLC只能接收数字信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的
14、数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。,组成,由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成 。 光电耦合器起防止电磁干扰的作用 。 对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。,使用及特性,一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如4-20mA的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块 。 模拟量输入模块（EM231）具有4个模拟量输入通道。,外部接线图：,模块上部共有12个端子，每3个点为一组，共4组。 每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用两个端子（A+、A），电流信号
15、用3个端子（RC，C+，C），其中RC与C+端子短接。未用的输入通道应短接（B+、B）。 该模块需要直流24V供电（M、L+端）。可由CPU模块的传感器电源24VDC供电，也可由用户提供外部电源。右端分别是校准电位器和配置DIP设定开关。,模拟量输入模块的特性,EM231的电压输入范围：单极性010V，05V；双极性5V，2.5V 电流输入范围 ：020mA 模拟量到数字量的最大转换时间 ：250s 每个通道占用存储器AI区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。,模拟量输入模块（EM231）的输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是12位二进制数。数据值的最高有效位是符号位：0表示
16、正值数据，1表示负值数据。, 单极性数据格式（010V、05V）,2个字节的存储单元的低3位均为0，数据值12位（单极性数据）是存放在第3 14位区域。这12位数据的最大值应为215-8=32760。单极性数据格式的全量程范围设置为032000。差值32760-32000=760则用于偏置/增益，由系统完成。由于第15位为0，表示是正值数据。, 双极性数据格式（5V、2.5V）,2个字节存储单元的低4位均为0，数据值12位（双极性数据）是存放在第415位区域。最高有效位是符号位，双极性数据格式的全量程范围设置为32000+32000。 模拟量输入模块的分辨率通常以A/D转换后的二进制数数字量的位数来表示（12/11位）。,(二) 模拟量输出模块（D/A）,模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。,输出模块外部接线图：,左端起的每3个点为一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压或电流信号）。 第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端。 第二组的接法与第一组类
