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1、第4章 S7-200 PLC的系统配置与接口模块本章主要介绍西门子S7-200PLC的硬件特点和系统配 置，包括S7-200 PLC控制系统的基本构成，各种扩展模块 的功能、特点和使用方法，PLC控制系统的配置以及外部 电源系统的接线等。要求掌握以下内容：1、S7-200各种CPU模块的基本技术指标；2、数字量扩展模块的接口电路及其特点；3、PLC对模拟量信号的处理方式和模拟量扩展模块 的数据格式，并能正确对扩展模块的外部端子接线；4、掌握S7-200系统配置的原则并能正确编址；5、掌握PLC外部电源系统的接线方法。第4章 S7-200 PLC的系统配置与接口模块4.1 S7-200 PLC控
2、制系统的基本构成 4.2 S7-200 PLC的输入/输出接口模块 4.3 S7-200 PLC的系统配置4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成一个最基本的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 软件及通信电缆组成。在需要进行系统扩展时， 系统组成中还可包含数字量/模 拟量扩展模块、智能模块、通 信网络设备、人机界面及相应 的工业控制软件（MCGS）等 ，如图所示。1.基本单元4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成基本单元（S7-200 CPU模块）也称为主机。由中央处理单 元（CPU）、
3、电源以及数字量输入输出单元组成。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。目前，S7-200 PLC 主要有CPU221（整体式PLC，I/O点数 不能扩展）、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226（叠装式 PLC，可以连接扩展I/O模块与功能模块）这五种规格。虽然外 形略有差别，但基本结构相同或类似。（1）S7-200 CPU的外形其处理器、存储器、电源、输入输出接口、通信接口等都 安装于基本单元上。（1）S7-200 CPU的外形4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成状态指示灯：指示CPU的工作方式（RUN、STOP）、系统错
4、 误状态(SF/DIAG 故障/诊断)、主机I/O的当前状态。存储器卡接口：可以插入存储器卡。通信口：连接 RS-485 总线的通信电缆，是PLC主机实现 人-机对话、机-机对话的通道。通过它，PLC可以和编程器、 彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以和其他PLC 或上位机相连。（1）S7-200 CPU的外形4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成顶部端子盖下面是输出端子和PLC供电电源端子。输出端子的运行状态 可由指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮。底部端子盖下面是输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态 可由指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮。前盖下面有运行、停止开关和
5、扩展模块接口。将开关拨向STOP位置 时，PLC处于停止状态，此时可以对其编写程序；将开关拨向RUN位置时 ，PLC处于运行状态，此时不能对其编写程序；将开关拨向TERM位置时， 可以运行程序，同时还可以监控程序运行的状态。扩展模块接口用于实现 I/O扩展。（2）S7-200 CPU22* 的性能参数4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成五种规格中，性能依次提高，特别是用户程序存储器容量 、数字量/模拟量I/O点数、高速计数功能等方面有明显区别。其中，CPU221是整体式固定I/O型结构，I/O点数固定为6 入/4出，处理器、存储器、电源、基本输入输出接口、通信接 口等都安装于模块上，
6、I/O点数不能改，并且没有I/O扩展模块 接口。其余的CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226均为 叠装式PLC（基本单元+扩展模块的结构）。PLC的处理器、 存储器、电源、基本输入输出接口、通信接口等都安装于基本 单元上，基本单元有集成的I/O点，可以通过扩展接口连接I/O 扩展模块和其他一些功能模块。S7-200 CPU22*的主要技术指标：指 标标CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226程序存储储器/B 在线线程序编辑时编辑时 非在线线程序编辑时编辑时4096 40968192 1228812288 1638416384 24576数据存储储器/
7、B2048819210240掉电电保持 （超级电级电 容）/h50100本机数字量I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出本机模拟拟量I/O2入/1出扩扩展模块块数量27数字量I/O映像区128入/128出模拟拟量I/O映像区16入/16出32入/32出脉冲捕捉输输入/个681424高速计计数器/个464.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成S7-200 CPU22*的主要技术指标：（续） 高速脉冲输输出/个2（20kHz,DC）2（100kHz,DC）2（20kHz,DC）布尔指令执执行速度022s/指令定时时器/计计数器256/256定时时中断/个2,1ms分辨率模拟拟
8、量调节电调节电 位器/个1（8位分辨率）2（8位分辨率）实时时钟实时时钟有（外插带电带电 池时钟时钟 卡）内置RS485通信口/个12供电电能力 /mADC5V03406601000DC24V1802804004.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成数字量I/O映像区就是输入/输出映像寄存器。128入/128出表示输入/ 输出映像寄存器各有128位，地址是I（0.0-15.7）和Q（0.0-15.7）。每一 个输入/输出模块的端子与输入/输出映像寄存器的相应位对应。这些位不 一定全被使用，若不使用，就将这些地址空着，不挪作他用。（3）S7-200 CPU外部端子接线图4.1 S7-200
9、 PLC控制系统的基本构成图中为S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块的外部端子接线图。AC表示 PLC采用交流电源供电；DC表示输入模块为直流输入模块；继电器表示输出采 用继电器方式输出。24个数字量输入点被分为2组。每个外部输入开关信号均由各输入端子接 入，经一个直流电源接至公共端1M、2M。由于是直流输入模块，采用直流电 源作为检测各输入点状态的电源。M、L+两个端子提供DC 24V/400mA 传感器 电源，可以作为传感器电源，也可以作为输入端的检测电源。（3）S7-200 CPU外部端子接线图4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成16个数字量输出点被分为3组。每个
10、负载的一端与输出端相连，另一端经 电源与公共端相连。由于是继电器输出方式，所以既可带直流负载，也可带交 流负载，由负载性质决定。输出端子排的右端N、L1端子是供电电源 AC120V/240V 输入端。电源电 压的允许范围是AC 85264V。S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块的外部端子接线图 2.编程设备编程设备的功能是编制程序、修改程序、测试程序，并将测 试合格的程序下载到PLC系统中。为了降低编程设备的成本，目 前广泛采用个人计算机作为编程设备，但需配置西门子提供的 专用编程软件。S7-200 PLC的编程软件是STEP7-Micro/WIN，该软件系统在 Windows平
11、台上运行；支持语句表、梯形图、功能块图这三种 编程语言；具有指令向导功能和密码保护功能；内置USS协议库 、Modbus从站协议指令、PID整定控制界面和数据归档等；使 用PPI协议通信电缆或CP通信卡，实现PC与PLC之间进行通信、 上传和下载程序；支持TD400、TD400C等文本显示界面。4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成3.通信电缆西门子PLC的通信电缆主要有三种：PC/PPI通信电缆、 RS-232C/PPI多主站通信电缆和USB/PPI多主站通信电缆。这些通信电缆将S7-200 PLC与计算机连接后，用STEP7- Micro/WIN编程软件设置即可实现计算机与S7-2
12、00 PLC间 的通信和数据传输。4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成4.人机界面人机界面（HMI）主要指专用操作员界面，如操作员面板、触 摸屏、文本显示器，这些设备可以使用户通过友好的操作界面完 成各种调试和控制任务。 (1)文本显示器应用于S7-200 PLC的文本显示器有TD200C、TD400C等。通过它 们，可以查看、监控和改变应用程序中的过程变量。 (2)触摸屏西门子S7-200 PLC系统有多种触摸屏，如TP070、TP170A、 TP170B、TP177micro、K-TP178micro等。K-TP178micro是为中国用 户量身定做的触摸屏。通过点对点连接(PP
13、I或者MPI协议)完成和S7 -200控制器的连接，可以显示图形、变量和操作按钮，为用户提供 一个友好的人机界面。除了TP070之外，这些触摸屏用西门子人机 界面组态软件WinCC flexible组态。4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成5. WinCC flexible和WinCC V7组态软件WinCC flexible为SIMATIC HMI 操作员提供工程软件，从而达到控制和监视设备的目的；同时为基于Windows 2000/XP的单个用户提供运行版可视化软件。在这种情况下，可将项目传输到不同的HMI平台，并在其上运行而无需转变。基于Windows-CE（另一种操作系统）的
14、设备，WinCC flexible软件完全兼容ProTool（西门子人机界面过去的组态软件）制作的项目，即可通过WinCC flexible使用先前的工程。4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成5. WinCC flexible和WinCC V7组态软件西门子视窗控制中心 WinCC是HMI/SCADA软件中的后起之秀，1996年进入世界工控软件组态市场，以最短的时间发展成第三个在世界范围内成功的SCADA系统。WinCC V7.0采用标准的Microsoft SQI Server 2000数据库进行生产数据的归档，同时具有Web浏览器功能，可使监控人员在办公室看到生产流程的动态画面，
15、从而更好地调度指挥生产，是工业企业中NES和ERP系统首选的生产实时数据平台软件。WinCC可与SIMATIC S5、S7 PLC实现方便连接和高效通信；也可与STEP7软件紧密结合；并可对SIMATIC PLC进行系统诊断。4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成4.2 S7-200 PLC的输入/输出接口模块4.2.1 数字量模块 4.2.2 模拟量模块 4.2.3 S7-200 PLC的智能模块当S7-200 PLC主机的I/O点数不能满足控制要求时，可以选配各种输入/输出接口模块来扩展。通常，I/O扩展包括I/O点数扩展和功能扩展两类。S7-200 PLC可扩展的接口模块有：4.
16、2.1 数字量模块1.数字量输入模块2.数字量输出模块3.数字量输入输出模块模块块名称模块块描述DC+5V电电流 消耗 数字量输输入模块块EM221 DI824VDC30mAEM221 DI8120/230VAC30mAEM221 DI1624VDC70mA数字量输输出模块块EM222 DO424VDC40mAEM222 DO4继电继电 器30mAEM222 DO824VDC50mAEM222 DO8120/230VAC110mAEM222 DO8继电继电 器40mA数字量输输入输输出 模块块EM223 DI4/DO424VDC40mAEM223 DI4/DO424VDC/继电继电 器40mAEM223 DI8/DO824VDC80mAEM223 DI8/DO824VDC/继电继电 器80mAEM223 DI16/DO1624VDC160mAEM223 DI16/DO1624VDC/继电继电 器150mAEM223 DI32/DO3224VDC240mAEM223 DI32/DO3224VDC/继电继电 器205mA表4-2 S7-200
