第二章S7-200PLC内部资源及配置课件

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1、第二章第二章S7-200PLCS7-200PLC内部资源内部资源及系统配置及系统配置主讲：李宏伟主讲：李宏伟 德国的西门子（德国的西门子（SIEMENSSIEMENS）公司是欧洲最大的电子和）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的电气设备制造商，生产的SIMATICSIMATIC可编程序控制器在欧洲可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是处于领先地位。其第一代可编程序控制器是19751975年投放市年投放市场的场的SIMATIC S3SIMATIC S3系列的控制系统。系列的控制系统。 在在19791979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，年，微处理器技术被应用

2、到可编程序控制器中，产生了产生了SIMATIC S5SIMATIC S5系列，取代了系列，取代了S3S3系列，之后在系列，之后在2020世纪末世纪末又推出了又推出了S7S7系列产品。系列产品。 最新的最新的SIMATICSIMATIC产品为产品为SIMATIC S7SIMATIC S7、M7M7和和C7C7等几大系等几大系列。列。 第一节第一节 概述概述 从从CPUCPU模块的功能来看，模块的功能来看，SIMATIC S7-200SIMATIC S7-200系列小型可系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：编程序控制器发展至今，大致经历了两代：第一代产品其第一代产品其CPUCPU模块为

3、模块为CPU 21XCPU 21X，主机都可进行扩展，它，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的具有四种不同结构配置的CPUCPU单元：单元：CPU 212CPU 212，CPU 214CPU 214，CPU 215CPU 215和和CPU 216CPU 216，对第一代，对第一代PLCPLC产品不再作具体介绍。产品不再作具体介绍。第二代产品其第二代产品其CPUCPU模块为模块为CPU 22XCPU 22X，是在，是在2121世纪初投放市场世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的配置的CPUCPU单元：单元：C

4、PU 221CPU 221，CPU 222CPU 222，CPU 224CPU 224和和CPU 226CPU 226，除，除CPU 221CPU 221之外，其他都可加扩展模块。之外，其他都可加扩展模块。一一 基本单元（基本单元（S7-200CPU模块）模块） 基本单元（基本单元（S7-200CPU模块）也称为主机，它包括中模块）也称为主机，它包括中央处理单元（央处理单元（CPU）、存储器、电源及数字量输入）、存储器、电源及数字量输入/输出单输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。组成CPU模块的顶部端子盖内模块的顶部端子盖内 ：电源及输出端子；

5、：电源及输出端子；底部端子盖内底部端子盖内 ：输入端子及输出直流电源：输入端子及输出直流电源 ；中部右侧前盖内中部右侧前盖内 ：CPU工作方式选择开关、模拟调工作方式选择开关、模拟调 节电位器和扩展节电位器和扩展I/O接口接口 ；左侧左侧 ：状态：状态LED指示灯、外接存储卡接口及通讯口。指示灯、外接存储卡接口及通讯口。 状态指示灯状态指示灯 显示显示CPU的工作方式、本机的工作方式、本机I/O的的状态、系统错误状态。存储卡（状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以卡）可以存储存储CPU程序。程序。RS-485的串行通讯端口的串行通讯端口 PLC主机实现人主机实现人机对机对话、机话、机机

6、对话的通道。实现机对话的通道。实现PLC与上位计算机的与上位计算机的连接，实现连接，实现PLC与与PLC、编程器、彩色图形显示器、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。打印机等外部设备的连接。 扩展接口扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模块的主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。导轨固定，并用扩展电缆连接。主机与扩展模块外形主机与扩展模块外形 二编程器或个人计算机（二编程器或个人计算机（PC） 编程器或装有编程器或装有STEP7-Micro/WIN40编程软件的编程软件的个人计算机（

7、个人计算机（PC），可供用户进行程序的编制、编辑、），可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。调试和监视等。三三 STEP7-Micro/WIN40编程软件编程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。编辑、调试用户程序、组态系统等。 编程软件的使用环境：支持编程软件的使用环境：支持Windows的应用软件。的应用软件。四通信电缆四通信电缆 通信电缆是通信电缆是PLC用来与个人计算机（用来与个人计算机（PC）实现）实现通信的。可通信的。可PC/PPI电缆（电缆（RS232RS485），也可用），也可用一个通讯

8、处理器（一个通讯处理器（CP）和多点接口（）和多点接口（MPI）电缆，或）电缆，或者用一块者用一块MPI卡及随卡及随MPI卡提供的一根通讯电缆。卡提供的一根通讯电缆。五五 人机界面人机界面 人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。 S7-200 CPU22XS7-200 CPU22X系列产品：系列产品：CPU221CPU221模块、模块、CPU222CPU222模块

9、、模块、CPU224CPU224模块、模块、 CPU224XP CPU224XP模块、模块、CPU226CPU226模块、模块、CUP226XMCUP226XM模模块。块。 CPU226CPU226模块模块I/OI/O总点数为总点数为4040点（点（24/ 1624/ 16点），可带点），可带7 7个个扩展模块。扩展模块。 内置内置6 6个个30KHz30KHz高速计数器，具有高速计数器，具有PIDPID控制的功能；控制的功能； 有有2 2个高速脉冲输出端和个高速脉冲输出端和2 2个个RS-485RS-485通讯口；通讯口； 具有具有PPIPPI通讯协议、通讯协议、MPIMPI通讯协议和自由口

10、协议的通讯通讯协议和自由口协议的通讯能力。能力。第二节第二节 S7-200PLC主机资源介绍主机资源介绍CPU特性特性CPU221CPU222CPU224CPU226本机输入本机输入6DI8DI14DI24DI本机输出本机输出4DO6DO10DO16DO高速计数器高速计数器4个，个，32位位各各30KHz4个，个，32位位各各30KHz6个，个，32位位各各30KHz6个，个，32位位各各30KHz高速脉冲输出高速脉冲输出 2个个 20KHz脉宽可调脉宽可调2个个 20KHz脉宽可调脉宽可调2个个 20KHz脉宽可调脉宽可调2个个20KHz脉宽可调脉宽可调模拟电位器模拟电位器1个，个，8位位1

11、个，个，8位位2个，个，8位位2个，个，8位位定时中断定时中断2个个2个个2个个2个个外部硬中断外部硬中断4个个4个个4个个4个个输入滤波时间输入滤波时间0.212.8ms0.212.8ms0.212.8ms0.212.8ms表表 S7-200主要技术性能指标主要技术性能指标CPU特性特性CPU221 CPU222CPU224CPU226程序存储器程序存储器4KB4KB8KB16KB数据存储器数据存储器2KB2KB8KB10KB扩展模板数扩展模板数无无2个个7个个7个个最大数字量最大数字量(I/O)6/448/46114/110128/128最大模拟量最大模拟量(I/O)无无16/832/28

12、32/28内部继电器内部继电器(M)256256256256定时器定时器 T计数器计数器 C256/256256/256256/256256/256顺序控制继电器顺序控制继电器256256256256布尔指令执行速度布尔指令执行速度0.22s0.22s0.22s0.22s通信接口数量通信接口数量1个个1个个1个个2个个通信接口类型通信接口类型RS485RS485RS485RS485PPI/MPI通信波特通信波特率率9.6/19.2Kbps9.6/19.2Kbps9.6/19.2Kbps9.6/19.2Kbps自由口通信波特率自由口通信波特率0.3/38.40.3/38.40.3/38.40.3

13、/38.4一一 S7-200 PLC的硬件接线的硬件接线1 供电电源供电电源 对于继电器输出方式，既可带直流对于继电器输出方式，既可带直流负载，也可带交流负载。负载的激励源负载，也可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定。输出端子排的右端由负载性质确定。输出端子排的右端N、L1端子是供电电源端子是供电电源120/240VAC输入端。输入端。该电源电压允许范围为该电源电压允许范围为85264VAC。2输出直流电源输出直流电源 由于是直流输入模块，所以采用直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流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。（用户提供）。M、L+两个端子

14、提供两个端子提供24VDC/400mA传感器电源，可以为传传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。测电源使用。二二 CPU输入输出映象区输入输出映象区 主机提供的数字量主机提供的数字量I/O映象区区域为：映象区区域为： 128个输入个输入映象寄存器（映象寄存器（I0.0I15.7）和）和128个输出映象寄存器（）个输出映象寄存器（），最大，最大I/O配置不能超出此区域。配置不能超出此区域。1 数字量数字量I/O映像区映像区 主机提供的模拟量主机提供的模拟量I/O映象区区域为：映象区区域为：CPU222模块，模块，16输入通道输入通道/

15、16输出通道；输出通道；CPU224模块、模块、CPU226模块模块等，等，32入入/32出。模拟量的最大出。模拟量的最大I/O配置不能超出此区域。配置不能超出此区域。2 模拟量模拟量I/O映像区映像区三三 输入输出端子输入输出端子 数字量输入信号电压要求均为数字量输入信号电压要求均为24VDC。“1”信信号为号为1535V，“0”信号为信号为05V，经过光电耦合器隔，经过光电耦合器隔离后进入离后进入PLC。1 输入特性输入特性CPU输入滤波输入滤波中断输入中断输入高速计数输入高速计数输入每组点数每组点数 电缆长度电缆长度2210.212.8msI0.0I0.3I0.0I0.52，4非屏蔽输入

16、非屏蔽输入300m屏蔽输入屏蔽输入500m2224，42248，622613，11输出控制信号有两种类型：输出控制信号有两种类型：AC输出、输出、DC输出。输出。2 输出特性输出特性CPU类型类型电源电压电源电压输出电压输出电压输出点数输出点数每组点数每组点数输出电流输出电流CPU221晶体管晶体管24VDC24VDC440.75A继电器继电器85264VACDC/AC41/32ACPU222晶体管晶体管24VDC24VDC660.75A继电器继电器85264VACDC/AC63/32ACPU224晶体管晶体管24VDC24VDC105/50.75A继电器继电器85264VACDC/AC104

17、/3/32ACPU226晶体管晶体管24VDC24VDC168/80.75A继电器继电器85264VACDC/AC164/5/72A四四 存储系统存储系统 S7-200 PLC的程序结构一般由三部分组成：用的程序结构一般由三部分组成：用户程序、数据块和参数块。用户程序是必不可少的，户程序、数据块和参数块。用户程序是必不可少的，是程序的主体，数据块是用户程序在执行过程中所用是程序的主体，数据块是用户程序在执行过程中所用到的和生成的数据，参数块是指到的和生成的数据，参数块是指CPU 的组态数据。数的组态数据。数据块和参数块是程序的可选部分。据块和参数块是程序的可选部分。1 存储系统的使用存储系统的

18、使用 存储系统的使用主要有以下几方面：存储系统的使用主要有以下几方面： （1）设置保持数据的存储区）设置保持数据的存储区 为防止系统运行时突然断电导致重要数据丢失，可为防止系统运行时突然断电导致重要数据丢失，可在设置在设置CPU组态参数时定义要保持数据的存储区。包括组态参数时定义要保持数据的存储区。包括变量存储器、通用辅助继电器、计数器和定时器等。变量存储器、通用辅助继电器、计数器和定时器等。 （2）永久保存数据）永久保存数据 通过对通过对S7-200中的特殊标志存储器字节中的特殊标志存储器字节SMB31和存和存储器字储器字SMW32的设置，实现将存储在的设置，实现将存储在RAM中变量存储器中

19、变量存储器区任意位置的字节、字、双字数据备份到区任意位置的字节、字、双字数据备份到EEPROM存储器。存储器。 （3）存储器卡的使用）存储器卡的使用 存储卡的作用类似于计算机的软磁盘，可以将存储卡的作用类似于计算机的软磁盘，可以将PLC中中的的CPU的组态参数、用户程序和存储在的组态参数、用户程序和存储在EEPROM中的变量中的变量存储器永久的数据进行备份。存储器永久的数据进行备份。2 存储安全存储安全（1）主机）主机CPU模块内部配备的模块内部配备的EEPROM，上装程序时，可，上装程序时，可自动装入并永久保存用户程序、数据和自动装入并永久保存用户程序、数据和CPU的组态数据。的组态数据。（

20、2）用户可以用程序将存储在）用户可以用程序将存储在RAM中的数据备份到中的数据备份到EEPROM存储器。存储器。（3）主机）主机CPU提供一个超级电容器，可使提供一个超级电容器，可使RAM中的程序和中的程序和数据在断电后保持几天之久。数据在断电后保持几天之久。（4） CPU提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容器中的电量完全耗尽时，继续为内部中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电，以延存储器供电，以延长数据所存的时间。长数据所存的时间。五五 S7-200的编程元件及寻址的编程元件及寻址1 基本数据类型基本数据类型基本数据类型基本数据类型位数位

21、数说明说明布尔型布尔型 BOOL1位位 范围：范围：0，1字节型字节型 BYTE8字节字节 范围：范围：0255字型字型 WORD16字字 范围：范围：065535双字型双字型 DWORD32双字双字 范围：范围：0 （232-1）整型整型 INT16整数整数 范围：范围：-32768+32767双整形双整形 DINT32双字整数双字整数 范围：范围：-231（231-1）实数型实数型 REAL32IEEE浮点数浮点数 所有数据在所有数据在PLC中都是以二进制形式表示的，数据的中都是以二进制形式表示的，数据的长度和表示方式称为数据格式。长度和表示方式称为数据格式。S7-200的指令对数据格式的

22、指令对数据格式有一定的要求，指令与数据之间的格式一致才能正常工作。有一定的要求，指令与数据之间的格式一致才能正常工作。2 数据格式数据格式 （1）用）用1位二进制数表示开关量位二进制数表示开关量 二进制的一位只有二进制的一位只有0和和1这两种不同的取值，可以用来这两种不同的取值，可以用来表示开关量的两种不同状态。如果该位为表示开关量的两种不同状态。如果该位为1，对应的编程元，对应的编程元件的线圈件的线圈“通电通电”，其常开触点接通，常闭触点断开；若，其常开触点接通，常闭触点断开；若该位为该位为0，以上状态相反。，以上状态相反。 （2）多位二进制数）多位二进制数 可以用多位二进制来表示数字，可以

23、用多位二进制来表示数字，S7-200默认数值为十默认数值为十进制，二进制的表示方式是在数值前加进制，二进制的表示方式是在数值前加“2#”，例如：，例如：2#11011010。 （3）十六进制数）十六进制数 多位二进制的读写多有不便，可用十六进制数来表示，多位二进制的读写多有不便，可用十六进制数来表示，S7-200用数字前面的用数字前面的“16#”来表示十六进制数，例如：来表示十六进制数，例如：16#AE75。 （4）字节、字与双字）字节、字与双字 8为二进制数组成一个字节（为二进制数组成一个字节（BYTE），相邻的两个字），相邻的两个字节组成一个字，如节组成一个字，如VW100是由是由VB10

24、0和和VB101组成的一个组成的一个字，其中字，其中VB100是高字节；相邻的是高字节；相邻的4个字节（两个字）组成个字节（两个字）组成一个双字，一个双字，VD100是由是由VB100VB103组成的双字，三者的组成的双字，三者的关系如下：关系如下：70MSBLSBVB10015 VB100VB101 0MSBLSBVW10031 VB100VB101VB102VB103 0MSBLSBVD1003、编程元件、编程元件 可编程控制器在其系统软件的管理下，将用户程序存储器可编程控制器在其系统软件的管理下，将用户程序存储器（即装载存储区）划分出若干个区，并赋予这些区不同的功能，（即装载存储区）划分

25、出若干个区，并赋予这些区不同的功能，分别称为：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、变量继电分别称为：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、变量继电器、定时器、计数器、数据寄存器等。器、定时器、计数器、数据寄存器等。 说明：在说明：在PLC内部，并不真正存在这些实际的物理器件，内部，并不真正存在这些实际的物理器件，与其对应的只是存储器中的某些存储单元。与其对应的只是存储器中的某些存储单元。（1） 输入继电器输入继电器I PLC存储系统中输入映像寄存器。一般按存储系统中输入映像寄存器。一般按“字节字节.位位”的编的编址方式来读取一个继电器的状态。址方式来读取一个继电器的状态。（2）输出继电器）输出继

26、电器Q 就是就是PLC存储系统中的输出映像寄存器。一般按存储系统中的输出映像寄存器。一般按“字节字节.位位”的编址方式来读取一个继电器的状态。的编址方式来读取一个继电器的状态。 注：输出继电器与其它内部器件的不同在于它有一个，注：输出继电器与其它内部器件的不同在于它有一个，且仅有一个实实在在的物理动合触点，用来接通负载。且仅有一个实实在在的物理动合触点，用来接通负载。（3）变量寄存器）变量寄存器V用于存放中间结果。其数量与用于存放中间结果。其数量与CPU型号有关：型号有关：CPU222为为V0.0V2047.7； CPU224为为V0.0V5119.7；CPU226为为V0.0V5119.7。

27、（4）辅助继电器）辅助继电器M 其功能与传统的继电器控制线路中的中间继电器相其功能与传统的继电器控制线路中的中间继电器相同。同。S7-200的的M个数为个数为256个。个。（5）特殊继电器）特殊继电器SM 特殊继电器用来存储系统的状态变量及有关的控制参特殊继电器用来存储系统的状态变量及有关的控制参数和信息。数和信息。 S7-200PLC的特殊继电器数量为：的特殊继电器数量为：SM0.0SM299.7。SM0.0：运行监控，：运行监控，PLC在运行状态时，在运行状态时，SM0.0总为总为ON。例如：例如：SM0.1：初始脉冲，：初始脉冲，PLC由由STOP转为转为RUN时，时，SM0.1ON 一

28、个扫描周期。一个扫描周期。SM0.3：PLC上电进入运行状态时，上电进入运行状态时，SM0.3ON一个扫描周期。一个扫描周期。SM0.4：分时钟脉冲，占空比为：分时钟脉冲，占空比为50%，周期为，周期为1min的脉冲串。的脉冲串。SM0.5：秒时钟脉冲，占空比为：秒时钟脉冲，占空比为50%，周期为，周期为1s的脉冲串。的脉冲串。SM0.6：扫描时钟，一个周期：扫描时钟，一个周期ON，下个周期为，下个周期为OFF，交替循环。，交替循环。SMB28和和SMB29 ：分别对应模拟电位器：分别对应模拟电位器0和和1的当前值，数的当前值，数 值范围值范围0255。SMB30和和SMB130 ：分别为自由

29、口：分别为自由口0和和1的通信控制寄存器。的通信控制寄存器。例如：例如：SMB34和和SMB35 ： 用于存储定时中断间隔时间。用于存储定时中断间隔时间。SMB36 SMB65 ：监视和控制高速计数器：监视和控制高速计数器HSC0, HSC1 , HSC2的操作。的操作。SMB131 SMB165 ：监视和控制高速计数器：监视和控制高速计数器HSC3, HSC4 , HSC5的操作。的操作。（6）定时器）定时器T（T0T255） 定时器号包含两方面信息，定时器当前值（定时器号包含两方面信息，定时器当前值（16位）寄存位）寄存器和定时器状态位。器和定时器状态位。定时器类型定时器类型定时精度定时精

30、度(ms) 最大当前值最大当前值(s)定时器号定时器号TONTOF132.767T32，T9610327.67T33 T36 ，T97 T1001003276.7T37 T63 ，T101 T255TONR132.767T0，T6410327.67T1 T4 ，T65 T681003276.7T5 T31 ，T69 T95（7）计数器）计数器C（C0C255） 计数器包含计数器包含3种方式，种方式，递增计数、递减计数和增减递增计数、递减计数和增减计数。计数。（8）高速计数器）高速计数器HSC 普通计数器的计数频率受扫描周期的制约，在需要高普通计数器的计数频率受扫描周期的制约，在需要高频计数的情

31、况下，可使用高速计数器。高速计数器对应的数频计数的情况下，可使用高速计数器。高速计数器对应的数据，只有一个高速计数器的当前值，是一个带符号的据，只有一个高速计数器的当前值，是一个带符号的32位位的双字型数据。的双字型数据。（9）累加器）累加器AC S7-200共有共有4个个32位的累加器：位的累加器：AC0AC3。（10）状态（顺序控制）继电器）状态（顺序控制）继电器S（11）局部变量存储器）局部变量存储器L 状态继电器是使用步进控制指令编程时的重要编程元件。状态继电器是使用步进控制指令编程时的重要编程元件。 局部变量存储器用于存储局部变量。局部变量存储器用于存储局部变量。S7-200中有中有

32、64个个局部变量存储器，其中局部变量存储器，其中60个可以用做暂时存储器或者给子个可以用做暂时存储器或者给子程序传递参数。程序传递参数。 局部变量存储器与存储全局变量的变量寄存器很相似，局部变量存储器与存储全局变量的变量寄存器很相似，主要区别是变量寄存器是全局有效的，而局部变量存储器是主要区别是变量寄存器是全局有效的，而局部变量存储器是局部有效的。局部有效的。（12）模拟量输入）模拟量输入AIW/输出输出AQW寄存器寄存器 PLC对这两种寄存器的处理方式不同，对模拟量输入对这两种寄存器的处理方式不同，对模拟量输入寄存器只能作读取操作，而对模拟量输出寄存器只能作写寄存器只能作读取操作，而对模拟量

33、输出寄存器只能作写入操作。入操作。 由于由于PLC处理的是数字量，其数据长度是处理的是数字量，其数据长度是16位，因此位，因此要以偶数号字节进行编址，从而存取这些数据。要以偶数号字节进行编址，从而存取这些数据。第三节第三节 S7-200PLC接口模块接口模块 S7-200 PLC的接口模块有的接口模块有数字量模块、模拟量模块、数字量模块、模拟量模块、智能模块等智能模块等。一一 数字量模块数字量模块1数字量输入模块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离散信号。每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号。输入设备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继

34、电器触点等。：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 直流输入模块（直流输入模块（EM221 824VDC）有）有8个数字量输入个数字量输入端子。端子。8个数字量输入点分成个数字量输入点分成2组。组。1M、2M分别是分别是2组输入点组输入点内部电路的公共端，每组需用内部电路的公共端，每组需用户提供一个户提供一个24VDC电源。电源。（2）直流输入电路：）直流输入电路： 现场开关通现场开关通/断状态，对应输入映象寄存器的断状态，对应输入映象寄存器的1/0状态，状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为“1”；当现

35、场开关断开时，对应的输入映象寄存器为当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0”。当。当输入端的发光二极管输入端的发光二极管VL点亮，即指示现场开关闭合。外点亮，即指示现场开关闭合。外部直流电源可用于检测输入点的状态，其极性可以任意接部直流电源可用于检测输入点的状态，其极性可以任意接入。入。 电阻电阻R2和电容和电容C 的作用？的作用？ 双向光电耦合器双向光电耦合器 的作用？的作用？（3）交流输入模块）交流输入模块有有8个分隔式数字个分隔式数字量输入端子，每个量输入端子，每个输入点都占用二个输入点都占用二个接线端子。接线端子。 它们各自使用它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这个独

36、立的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）都是分隔式的）（4）交流输入电路）交流输入电路2数字量输出模块数字量输出模块 分为分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块直流输出模块、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）。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（散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等触器线圈、电磁阀线圈

37、、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，输出电路把电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构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。的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是的输出端子是PLC向外部向外部负载发出控制命令的窗口。负载发出控制命令的窗口。（1）直流输出模块）直流输出模块 直流输出模块（直流输出模块（EM222 824VDC），有），有8个数字量输个数字量输出点，接线图中出点，接线图中8个数字量输个数字量输出点分成出点分成2组。组。1L+、2L+分分别是两组输出点内部电路的公别是两组输出点

38、内部电路的公共端，每组需用户提供一个共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。的电流。（2）直流输出电路）直流输出电路O 映像区映像区 O端子端子 输出映象寄存器为输出映象寄存器为“1”状状态时态时负载在外部电源激励负载在外部电源激励下通电工作下通电工作 ；输出映象寄存器为输出映象寄存器为 “0”状状态时态时 外部负载断电，停止外部负载断电，停止工作工作 。（3）交流输出模块）交流输出模块 交流输出模块交流输出模块（EM222 8120V230VAC），），有有8个分隔式数字量个分隔式数字量输出点，每个输出点输出点，每个输出点占用二个接线端子，占用二个接线端子，且它们各自都由用户且它们各自都由

39、用户提供一个独立的交流提供一个独立的交流电源，这些交流电源电源，这些交流电源可以不同相。可以不同相。（4）交流输出电路）交流输出电路 交流输出模块是可交流输出模块是可控硅（晶闸管）输出方式。控硅（晶闸管）输出方式。其特点是输出启动电流大。其特点是输出启动电流大。当当PLC有信号输出时，光有信号输出时，光电二极管导通，通过光电电二极管导通，通过光电耦合使双向可控硅（晶闸耦合使双向可控硅（晶闸管）导通，交流负载在外管）导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。部交流电源的激励下得电。发光二极管发光二极管VL点亮，指点亮，指示输出有效。示输出有效。（5）交、直流输出模块（）交、直流输出模块（ 继电器

40、输出方式）继电器输出方式） 交直流输出模块交直流输出模块（EM222 8继电器）继电器）有有8个输出点，分成个输出点，分成2组，组，1L、2L是每组输出点是每组输出点的公共端。每组需用户的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。以是直流或交流电源）。（6）继电器输出电路：）继电器输出电路： 输出电流大（可达输出电流大（可达2A4A），可带交流、），可带交流、直流负载，适应性强，但响应速度慢。直流负载，适应性强，但响应速度慢。3数字量输入输出模块数字量输入输出模块组合模块或输入输出模块组合模块或输入输出模块 ：在一块模块上既有数字量输：在一块模块上既有数字

41、量输入点又有数字量输出点入点又有数字量输出点 。特点特点：使系统配置更加灵活。：使系统配置更加灵活。例如例如：若有：若有CPU 226：主机：主机I/O 24/16； 欲扩展至欲扩展至27/19； 缺缺 3/3； 配配 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。（的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。（EM223：有六种类型。）：有六种类型。） 24VDC输入输入4点点/输出输出4点

42、点 24VDC输入输入4点点/继电器输出继电器输出4点点 24VDC输入输入8点点/输出输出8点点 24VDC输入输入8点点/继电器输出继电器输出8点点 24VDC输入输入16点点/输出输出16点点 24VDC输入输入16点点/继电器输出继电器输出16点点二二 模拟量模块模拟量模块 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。模拟量输入输出模块。 作用：作用：PLC只能接收数字量信号，模拟量信号是一只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟

43、量进行模量进行模/数（数（A/D）转换，将模拟信号转换成）转换，将模拟信号转换成PLC所能接所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数数（A/D）转换。）转换。1模拟量输入模块（模拟量输入模块（A/D）EM231（1）组成）组成 由滤波、模数转换由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成，光电耦合等部分组成 。光电耦合器起防止电磁干扰的作用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。道的切换，且在输出端设置信号

44、寄存器。（2）使用及特性）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，的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块再送入模拟量输入模块 。模拟量输入模块（模拟量输入模块（EM231）具有）具有4个模拟量输入通道。个模拟量输入通道。 （3）外部接线图）外部接线图 模块上部共有模块上部共有12个端子，每个端子，每3个点为一组，共个点为一组，共4组。组。 每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流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

45、用两个端子（信号），电压信号用两个端子（A+、A），电流信号用），电流信号用3个端子（个端子（RC，C+，C），其中），其中RC与与C+端子短接。未用的输端子短接。未用的输入通道应短接（入通道应短接（B+、B）。）。 该模块需要直流该模块需要直流24V供电（供电（M、L+端）。可由端）。可由CPU模块模块的传感器电源的传感器电源24VDC/400mA供电，也可由用户提供外部电供电，也可由用户提供外部电源。右端分别是校准电位器和配置源。右端分别是校准电位器和配置DIP设定开关。设定开关。（4）模拟量输入模块的特性）模拟量输入模块的特性EM231的电压输入范围：单极性的电压输入范围：单极性010V

46、，05V；双极性；双极性5V，2.5V 电流输入范围电流输入范围 ：020mA 模拟量到数字量的最大转换时间模拟量到数字量的最大转换时间 ：250s 每个通道占用存储器每个通道占用存储器AI区域区域2个字节。该模块模拟量个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。的输入值为只读数据。 模拟量输入模块（模拟量输入模块（EM231）的输入信号经模数）的输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是）转换后的数字量数据值是12位二进制数。数据格位二进制数。数据格式是左端对齐的，数据值的式是左端对齐的，数据值的12位在位在CPU中存放格式如下图中存放格式如下图所示。最高有效位是符号位：所示。最高有效位是符

47、号位：0表示正值数据，表示正值数据，1表示负值表示负值数据。数据。012为数据值为数据值000MSB15LSB0单极性单极性AIWxx12为数据值为数据值0000MSB15LSB0双极性双极性AIWxx 单极性数据格式（单极性数据格式（010V、05V） 2个字节的存储单元的低个字节的存储单元的低3位均为位均为0，数据值，数据值12位（单位（单极性数据）是存放在第极性数据）是存放在第3 14位区域。这位区域。这12位数据的最大位数据的最大值应为值应为32760。单极性数据格式的全量程范围设置为。单极性数据格式的全量程范围设置为032000。差值。差值32760-32000=760则用于偏置则用

48、于偏置/增益，由增益，由系统完成。由于第系统完成。由于第15位为位为0，表示是正值数据。，表示是正值数据。 双极性数据格式（双极性数据格式（5V、2.5V） 2个字节存储单元的低个字节存储单元的低4位均为位均为0，数据值，数据值12位（双极位（双极性数据）是存放在第性数据）是存放在第415位区域。最高有效位是符号位，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转换后的二进制数数字量的位数来表示（字量的位数来表示（12/11位）。位）。2模拟量输

49、出模块（模拟量输出模块（D/A）EM232 模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。（1）外部接线图）外部接线图 左端起的每左端起的每3个点为个点为一组，共二组。每组可作一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压为一路模拟量输出（电压或电流信号）。或电流信号）。 第一组第一组V0端接电压负端接电压负载、载、I0端接电流负载，端接电流负载，M0为公共端。第二组的接法为公共端。第二组的接法与第一组类同。该模块需与第一组类同。该模块需要直流要直流24V供电。供电。（

50、2）模拟量输出模块的特性）模拟量输出模块的特性输出信号的范围：电压输出为输出信号的范围：电压输出为10V，电流输出为，电流输出为0-20mA。电压输出的设置时间为电压输出的设置时间为100s，电流输出的设置时间为，电流输出的设置时间为2ms。每个输出通道占用存储器每个输出通道占用存储器AQ区域区域2个字节。用户程序无法个字节。用户程序无法读取模拟量输出值。读取模拟量输出值。PLC运算处理后的运算处理后的12位数字量信号（位数字量信号（BIN数）在数）在CPU中存放中存放格式，最高有效位是符号位：格式，最高有效位是符号位：0表示是正值，表示是正值，1表示是负值。表示是负值。（3） 电流输出数据格

51、式电流输出数据格式 2个字节的存储单元的低个字节的存储单元的低3位均为位均为0，数据值，数据值12位数位数据是存放在第据是存放在第314位区域。电流输出数据字格式为位区域。电流输出数据字格式为0+32000。第。第15位为位为0，表示是正值数据。，表示是正值数据。（4） 电压输出数据格式电压输出数据格式 2个字节的存储单元的低个字节的存储单元的低4位均为位均为0，数据值的，数据值的12位位是存放在第是存放在第415位区域。电压输出数据格式为位区域。电压输出数据格式为-32000 +32000。模拟量输出模块的分辨率通常以。模拟量输出模块的分辨率通常以D/A转换前转换前待转换的二进制数数字量的位

52、数表示。待转换的二进制数数字量的位数表示。3模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块EM235EM235具有具有4个模拟量输入通道、个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道个模拟量输出通道 。模拟量输入功能同模拟量输入功能同EM231，技术参数基本相同，技术参数基本相同 。电压输入范围有所不同，单极性为电压输入范围有所不同，单极性为010V、05V、01V、0500mv、0100mv、050mv。双极性为。双极性为10V、5V、2.5V、1V、500mV、250mv、100mv、50mv、25mv。该模块的模拟量输出功能同该模块的模拟量输出功能同EM232，技术参数也基本相同。，技术参数也基本相同。该

53、模块需要直流该模块需要直流24V供电。可由供电。可由CPU模块的传感器电源模块的传感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。供电。也可由用户提供外部电源。第四节第四节 S7-200PLC扩展应用扩展应用扩展时要考虑以下几个因素：扩展时要考虑以下几个因素：（1）主机模板所能连接的扩展模数量；）主机模板所能连接的扩展模数量；（2）主机模板的映像寄存器的数量；）主机模板的映像寄存器的数量；（3）主机模板在）主机模板在5VDC下提供的最大扩展电流；下提供的最大扩展电流；一主机允许带扩展模块的数量一主机允许带扩展模块的数量各类主机可带扩展模块的数量是不同的：各类主机可带扩展模块的数量是

54、不同的：CPU221模块不允许带扩展模块；模块不允许带扩展模块；CPU222模块最多可带模块最多可带2个扩展模块；个扩展模块；CPU224模块、模块、CPU226模块、模块、CPU226XM模块最多可模块最多可带带7个扩展模块，且个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带个扩展模块中最多只能带2个智个智能扩展模块。能扩展模块。二二 CPU输入输出映象寄存器的限制输入输出映象寄存器的限制 PLC系统配置时，要对各模块的输入、输出点进行系统配置时，要对各模块的输入、输出点进行编址。主机提供的编址。主机提供的I/O具有固定的具有固定的I/O地址。扩展模块的地地址。扩展模块的地址由址由I/O模块类型及模块

55、在模块类型及模块在I/O链中的位置决定。编址时，链中的位置决定。编址时，按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。 数字量输入、输出映象区的逻辑空间是以数字量输入、输出映象区的逻辑空间是以8位（位（1个字个字节）为递增的。编址时，对数字量模块物理点的分配也是节）为递增的。编址时，对数字量模块物理点的分配也是按按8点来分配地址的。即使有些模块的端子数不是点来分配地址的。即使有些模块的端子数不是8的整数的整数倍，但仍以倍，但仍以8点来分配地址。例如点来分配地址。例如4入入/4出模块占用出模块占用8个输入个输入点和点和8个输出点的地址。个输出点的地址

56、。 那些未用的物理点地址不能分配给那些未用的物理点地址不能分配给I/O链中的后续模块。链中的后续模块。那些与未用物理点相对应的那些与未用物理点相对应的I/O映象区的空间就会丢失。对映象区的空间就会丢失。对于输出模块，这些丢失的空间可用来作内部标志位存储器于输出模块，这些丢失的空间可用来作内部标志位存储器（内部线圈）；对于输入模块却不可，因为每次输入更新（内部线圈）；对于输入模块却不可，因为每次输入更新时，时，CPU都对这些空间清零。都对这些空间清零。 主机提供的模拟量主机提供的模拟量I/O映象区区域为：映象区区域为：CPU222模块，模块，16输入通道输入通道/16输出通道；输出通道；CPU2

57、24模块、模块、CPU226模块、模块、CPU226XM模块，模块，32入入/32出。出。 模拟量的最大模拟量的最大I/O配置不能超出此区域。模拟量扩展配置不能超出此区域。模拟量扩展模块总是以模块总是以2个字节递增方式来分配空间。个字节递增方式来分配空间。三三 PLC内部内部5VDC电源的负载能力电源的负载能力 主机和扩展模块正常工作时，需要主机和扩展模块正常工作时，需要5VDC工作电源。工作电源。主机内部电源单元提供的主机内部电源单元提供的5VDC电源为主机和扩展模块提电源为主机和扩展模块提供了工作电源。供了工作电源。 系统配置后，必须对主机内部的系统配置后，必须对主机内部的5VDC电源的负

58、载能电源的负载能力进行校验。力进行校验。S7-200 PLC主机扩展能力：主机扩展能力：CPU最多扩展模板最多扩展模板映像寄存器数量映像寄存器数量最大扩展电流最大扩展电流2210数字数字128/128模拟模拟0入入/0出出02222数字数字128/128模拟模拟16入入/16出出340mA2247数字数字128/128模拟模拟32入入/32出出660mA2267数字数字128/128模拟模拟32入入/32出出1000mAS7-200 PLC扩展模块消耗电流：扩展模块消耗电流：序序 号号型型 号号功功 能能耗电耗电(mA)1EM221数字量输入：数字量输入：8点，晶体管输入点，晶体管输入302E

59、M222数字量输出：数字量输出：8点，晶体管输出点，晶体管输出503EM222数字量输出：数字量输出：8点，继电器输出点，继电器输出404EM223数字量输入：数字量输入：4点；输出：点；输出：4点，晶体管输出点，晶体管输出405EM223数字量输入：数字量输入：4点；输出：点；输出：4点，继电器输出点，继电器输出406EM223数字量输入：数字量输入：8点；输出：点；输出：8点，晶体管输出点，晶体管输出807EM223数字量输入：数字量输入：8点；输出：点；输出：8点，继电器输出点，继电器输出808EM223数字量输入：数字量输入：16点；输出：点；输出：16点，晶体管输出点，晶体管输出16

60、09EM223数字量输入：数字量输入：16点；输出：点；输出：16点，继电器输出点，继电器输出15010EM231模拟量输入：模拟量输入：4路，路，12位位2011EM231模拟量输入：热电偶，模拟量输入：热电偶，4路路6012EM231模拟量输入：热电阻，模拟量输入：热电阻，4路路6013EM232模拟量输出：模拟量输出：2路，路，12位位2014EM235模拟量输入：模拟量输入：4路；输出：路；输出：1路，路，12位位3015EM277连接连接PROFIBUS-DP150例如：某一控制系统选用例如：某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入

61、数各为：数字量输入24点、数字量输出点、数字量输出20点、模拟量输入点、模拟量输入6点、模拟量输出点、模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，点。本系统可有多种不同模块的选取组合，下表为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。下表为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。 若若按按前前表表的的扩扩展展方方式式，各各模模块块在在I/O链链中中的的位位置置排排列列方方式也可以有多种，下图所示为其中的一种模块连接形式。式也可以有多种，下图所示为其中的一种模块连接形式。校验：校验：CPU224提供提供5VDC电源的最大电流为电源的最大电流为660mA。各扩展模块对各扩展模块对5VDC电源的电流消

62、耗：电源的电流消耗：EM221 DI8DC24V 30 mAEM222 DO8DC24V 50 mAEM223 DI4/DO4DC24V/继电器继电器 40 mAEM235 AI4/AQ112位位 30 mA2=60 mA共计共计 30+50+40+60=180 mA660mA ，故扩展可行。，故扩展可行。第五节第五节 S7-200PLC寻址方式寻址方式一一. 直接寻址方式直接寻址方式 （1）编址形式）编址形式按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y 存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字元

63、件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：Ay数据寻址格式为：数据寻址格式为：ATxT可为可为: B、W、D（2）各元件介绍）各元件介绍按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y必须指定元件名称、字节地址和位号，如下图所示。必须指定元件名称、字节地址和位号，如下图所示。图中图中MSB表示最高位，表示最高位，LSB表示最低位。表示最低位。 2间接寻址方式间接寻址方式 间间接接寻寻址址方方式式是是，数数据据存存放放在在存存储储器器或或寄寄存存器器中中，在在指指令令中中只只出出现现所所需需数数据据所所在在单单元元的的

64、内内存存地地址址的的地地址址。存存储储单单元元地地址址的的地地址址又又称称为为地地址址指指针针。这这种种间间接接寻寻址址方方式式与与计计算算机机的的间间接接寻寻址址方方式式相相同同。间间接接寻寻址址在在处处理理内内存存连连续续地地址址中中的的数数据据时时非非常常方方便便，而而且且可可以以缩缩短短程程序序所所生生成成的代码的长度，使编程更加灵活。的代码的长度，使编程更加灵活。用用间间接接寻寻址址方方式式存存取取数数据据需需要要作作的的工工作作有有3种种：建建立立指针、间接存取和修改指针。指针、间接存取和修改指针。 建立指针必须用双字传送指令（建立指针必须用双字传送指令（MOVD），将），将存储器

65、所要访问的单元的地址（存储器所要访问的单元的地址（32位）装入用位）装入用来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下：地址而不是数据本身，格式如下：例：例：MOVD&VB200,VD302MOVD&MB10,AC2MOVD&C2,LD14注意：建立指针用注意：建立指针用MOVD指令。指令。（1）建立指针）建立指针（2）间接存取）间接存取指令中在操作数的前面加指令中在操作数的前面加“*”表示该操作数为表示该操作数为一个指针。一个指针。下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：法：MOVD&VB200，AC0MOVW*AC0，AC1若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示 执行过程如下：执行过程如下：下面的两条指令可以修改指针的用法：下面的两条指令可以修改指针的用法：INCDAC0INCDAC0MOVW*AC0，AC1（3）修改指针）修改指针