1、第2章 西門子S7-200系列可編程控制器介紹本章要點西門子S7-200 CPU224可編程控制器的結構、性能指標西門子S7-200 CPU224可編程控制器工作方式擴展模塊介紹S7-200系列可編程控制器編址、尋址方式可編程控制器元件功能及地址分配 精選12.1 S7-200系列PLC概述 西門子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個系列，分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU2

2、26四種基本型號。 精選2（1）集成的24V電源 可直接連接到傳感器和變送器執行器，CPU 221和CPU222具有180mA 輸出。CPU224輸出280mA，CPU 226、CPU 226XM輸出400mA 可用作負載電源。精選3（2）高速脈沖輸出 具有2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達20KHz，用于控制步進電機或伺服電機，實現定位任務。精選4（3）通信口 CPU 221、CPU222和CPU224具有1個RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2個RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協議，有自由口通信能力。精選5（4）模擬電位器 CPU221/222有1個模

3、擬電位器，CPU224/226/226XM有2個模擬電位器。模擬電位器用來改變特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的數值，以改變程序運行時的參數。如定時器、計數器的預置值，過程量的控制參數。精選6（5）中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。 （6）EEPROM 存儲器模塊可作為修改與拷貝程序的快速工具，無需編程器并可進行輔助軟件歸檔工作 。精選7精選8（7）電池模塊 用戶數據（如標志位狀態、數據塊、定時器、計數器）可通過內部的超級電容存儲大約5 天。選用電池模塊能延長存儲時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。精選9（8）不同的設備類型 CPU 22122

4、6 各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。精選10（9）數字量輸入/輸出點CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點；CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點；CPU 224 具有14個輸入點和10個輸出點；CPU226/226XM 具有24個輸入點和16個輸出點。CPU22X主機的輸入點為24V直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（MOS型）兩種類型。精選11（10）高速計數器 CPU 221/222有4個30KHz高速計數器，CPU224/226/226XM有6個30KHz的高速計數器，用于捕捉比CPU掃描頻率更快的脈沖信號。精選122.2 S7-200系列CPU224型

5、PLC的結構 精選132.2.1 CPU224型PLC外型及端子介紹 CPU224型，其輸入、輸出、CPU、電源模塊均裝設在一個基本單元的機殼內，是典型的整體式結構。當系統需要擴展時，選用需要的擴展模塊與基本單元連接。如圖所示精選142. CPU224型PLC端子介紹（1）基本輸入端子CPU224輸入電路參見下圖 注：1實際元件值可能有變2可接受極性3接地可選精選15（2）基本輸出端子PLC晶體管輸出輸出端子 輸出端子24V直流電源精選16（3）高速反應性 （4）模擬電位器模擬電位器用來改變特殊寄存器（SM28，SM29）中的數值，以改變程序運行時的參數。如定時器、計數器的預置值，過程量的控制

6、參數。 （5）存儲卡該卡位可以選擇安裝擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡，電池和時鐘卡等模塊。存儲卡用于用戶程序的拷貝復制 精選172.2.2 CPU224型PLC的結構及性能指標 CPU224型可編程控制器主要由CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、編程裝置、電源等組成。精選182.2.3 PLC的CPU的工作方式1. CPU的工作方式 CPU前面板上用兩個發光二極管顯示當前工作方式，綠色指示燈亮，表示為運行狀態，紅色指示燈亮，表示為停止狀態，在標有SF指示燈亮時表示系統故障，PLC停止工作。 （1）STOP（停止） （2）RUN（運行） 精選19 （1）用工作方式開關改變工作方式

7、工作方式開關有3個擋位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。1把方式開關切到STOP位，可以停止程序的執行。2把方式開關切到RUN位，可以起動程序的執行。3把方式開切到TERM（暫態）或RUN位，允許STEP7- Micro/WIN32軟件設置CPU工作狀態。 如果工作方式開關設為STOP或TERM，電源上電時，CPU自動進入STOP工作狀態。設置為RUN時，電源上電時，CPU自動進入RUN工作狀態。2. 改變工作方式的方法 精選20（2）用編程軟件改變工作方式。把方式開關切換到TERM（暫態），可以使用STEP 7-Micro/WIN32編程軟件設置工作方式。精選21（3）在程序

8、中用指令改變工作方式在程序中插入一個STOP指令，CPU可由RUN方式進入STOP工作方式。精選222.3 擴展功能模塊 2.3.1 擴展單元及電源模塊精選231. 擴展單元 擴展單元沒有CPU，作為基本單元輸入/輸出點數的擴充，只能與基本單元連接使用。不能單獨使用。S7-200的擴展單元包括數字量擴展單元，模擬量擴展單元，熱電偶、熱電阻擴展模塊，PROFIBUS-DP通信模塊。精選242. 電源模塊 外部提供給PLC的電源，有24VDC、220VAC兩種，根據型號不同有所變化。 （1）有擴展模塊連接時，如果擴展模塊對5VDC電源的需求超過CPU的5V電源模塊的容量，則必須減少擴展模塊的數量。

9、（2）當+24V直流電源的容量不滿足要求時，可以增加一個外部24V直流電源。具體參數可以參看下表。精選25型號CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226MX用戶數據存儲器類型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROMEEPROM程序空間（永久保存）2048字2048字40964096字8192字用戶數據存儲器1024字1024字2560字2560字5120字數據后備（超級電容）典型值/H5050190190190主機I/O點數6/48/614/1024/1624/16可擴展模塊無277724V傳感器電源最大電流/電流限制(mA)180/600180/600280/600

10、400/約1500400/約1500最大模擬量輸入/輸出無16/1628/7或1432/3232/32240V AC電源CPU輸入電流/最大負載電流(mA)25/18025/180 35/220 40/16040/160 24V DC電源CPU輸入電流/最大負載(mA)70/600 70/600 120/900 150/1050150/1050 為擴展模塊提供的DC5V電源的輸出電流-最大340mA最大660mA最大1000mA最大1000mA內置高速計數器4（30KHz）4（30KHz）6（30KHz）6（30KHz）6（30KHz）高速脈沖輸出2（20KHz）2（20KHz）2（20KHz

11、）2（20KHz）2（20KHz）模擬量調節電位器1個1個2個2個2個實時時鐘有（時鐘卡）有（時鐘卡）有（內置）有（內置）有（內置）RS-485通信口11111各組輸入點數4,24,48,613,1113,11各組輸出點數4（DC電源）1,3（AC電源）6（DC電源）3,3（AC電源）5,5（DC電源）4,3,3（AC電源）8,8（DC電源）4,5,7（AC電源）8,8（DC電源）4,5,7（AC電源）精選26電源的技術指標特性24V電源AC電源電壓允許范圍20.428.8V85264V，4763Hz沖擊電流10A，28.8V20A，254V內部熔斷器（用戶不能更換）3A，250V慢速熔斷2A

12、，250V慢速熔斷 精選27數字量輸入技術指標項目指標輸入類型漏型/源型輸入電壓額定值24V DC“1”信號1535V，最大4mA“0”信號05V光電隔離500V AC，1min非屏蔽電纜長度300m屏蔽電纜長度500m精選28數字量輸出技術指標特性24V DC輸出繼電器型輸出電壓允許范圍20.428.8V邏輯1信號最大電流0.75A（電阻負載）2A（電阻負載）邏輯0信號最大電流10A0燈負載5W30W DC/200W AC非屏蔽電纜長度150m150m屏蔽電纜長度500m500m觸點機械壽命10 000 000次額定負載時觸點壽命100 000次精選292.3.2 常用擴展模塊介紹 1.數字

13、量擴展模塊 S7-200PLC系列目前總共可以提供3大類共9種數字量輸入輸出擴展模塊，見下表。 數字量擴展模塊類型型號各組輸入點數各組輸出點數輸入擴展模塊EM221EM221 24V DC輸入4，4EM221 230V AC輸入8點相互獨立輸出擴展模塊EM222EM222 24V DC輸出4，4EM222 繼電器輸出4，4EM222 230V AC雙向晶閘管輸出8點相互獨立輸入/輸出擴展模塊EM223EM223 24V DC輸入/繼電器輸出44EM223 24V DC輸入/24VDC輸出4，44，4EM223 24V DC輸入/24VDC輸出8，84，4，8EM223 24V DC輸入/繼電器

14、輸出8，84，4，4，4精選302. 模擬量擴展模塊模擬量擴展模塊提供了模擬量輸入/輸出的功能 1最佳適應性 2靈活性模擬量擴展模塊的數據如表所示。模擬量擴展模塊模塊EM231EM232EM235點數4路模擬量輸入2路模擬量輸出4路輸入，1路輸出精選313. 熱電偶、熱電阻擴展模塊 EM231熱電偶模塊用于七種熱電偶類型J 、K、 E、N、 S、 T 和R 型。用戶必須用DIP 開關來選擇熱電偶的類型，連到同模塊上的熱電偶必須是相同類型。外型如圖所示。 精選324. PROFIBUS-DP通信模塊精選332.4 S7-200系列PLC內部元器件 2.4.1 數據存儲類型 精選341. 數據的長

15、度在計算機中使用的都是二進制數，其最基本的存儲單位是位(bit)，8位二進制數組成1個字節(Byte)，其中的第0位為最低位(LSB)，第7位為最高位(MSB)，如圖2-7所示。兩個字節（16位）組成1個字(Word)，兩個字（32位）組成1個雙字（Double word），如圖2-7所示。把位、字節、字和雙字占用的連續位數稱為長度。如圖所示 精選35精選362. 數據類型及數據范圍 S7-200系列PLC的數據類型可以是字符串、布爾型（0或1）、整數型和實數型（浮點數）。布爾型數據指字節型無符號整數；整數型數包括16位符號整數（INT）和32位符號整數（DINT）。實數型數據采用32位單精度

16、數來表示。數據類型、長度及數據范圍如下表所示。精選37 數據類型、長度及數據范圍數據的長度、類型無符號整數范圍符號整數范圍十進制十六進制十進制十六進制字節B（8位）02550FF-128127807F字W（16位）065 5350FFFF-32 76832 76780007FFF雙字D（32位）04 294 967 2950FFFFFFFF-2 147 483 6482 147 483 647800000007FFFFFFF位（BOOL）0、1實數-10381038字符串每個字符串以字節形式存儲，最大長度為255個字節，第一個字節中定義該字符串的長度精選383. 常數 S7-200的許多指令中

17、常會使用常數。常數的數據長度可以是字節、字和雙字。CPU以二進制的形式存儲常數，書寫常數可以用二進制、十進制、十六進制、ASCII碼或實數等多種形式。書寫格式如下： 十進制常數：1234 ； 十六進制常數：16#3AC6 ；二進制常數：2#1010 0001 1110 0000 ASCII碼：“Show”；實數（浮點數）：+1.175495E-38（正數）， -1.175495E-38（負數） 精選392.4.2 編址方式 1. 位編址位編址的指定方式為：（區域標志符）字節號位號，如I0.0；Q0.0；I1.2。2. 字節編址字節編址的指定方式為：（區域標志符）B（字節號），如IB0表示由I0

18、.0I0.7這8位組成的字節。3. 字編址字編址的指定方式為：（區域標志符）W（起始字節號），且最高有效字節為起始字節。例如VW0表示由VB0和VB1這2字節組成的字。 4. 雙字編址雙字編址的指定方式為：（區域標志符）D（起始字節號），且最高有效字節為起始字節。例如VD0表示由VB0到VB3這4字節組成的雙字。精選402.4.3 尋址方式 1. 直接尋址直接尋址是在指令中直接使用存儲器或寄存器的元件名稱（區域標志）和地址編號，直接到指定的區域讀取或寫入數據。有按位、字節、字、雙字的尋址方式，如下圖所示 數據類型、長度及數據范圍數據的長度、類型無符號整數范圍符號整數范圍十進制十六進制十進制十六

19、進制字節B（8位）02550FF-128127807F字W（16位）065 5350FFFF-32 76832 76780007FFF雙字D（32位）04 294 967 2950FFFFFFFF-2 147 483 6482 147 483 647800000007FFFFFFF位（BOOL）0、1實數-10381038字符串每個字符串以字節形式存儲，最大長度為255個字節，第一個字節中定義該字符串的長度精選412. 間接尋址間接尋址時操作數并不提供直接數據位置，而是通過使用地址指針來存取存儲器中的數據。在S7-200中允許使用指針對I、Q、M、V、S、T、C（僅當前值）存儲區進行間接尋址（

20、1）使用間接尋址前，要先創建一指向該位置的指針。 （2）指針建立好后，利用指針存取數據。如圖所示。精選42精選432.4.4 元件功能及地址分配 精選441. 輸入映像寄存器（輸入繼電器） （1）輸入映像寄存器的工作原理輸入繼電器是PLC用來接收用戶設備輸入信號的接口。PLC中的“繼電器”與繼電器控制系統中的繼電器有本質性的差別，是“軟繼電器”，它實質是存儲單元 （2）輸入映像寄存器的地址分配S7-200輸入映像寄存器區域有IB0IB15共16個字節的存儲單元。系統對輸入映像寄存器是以字節（8位）為單位進行地址分配的 精選452. 輸出映像寄存器（輸出繼電器） （1）輸出映像寄存器的工作原理

21、,“輸出繼電器”是用來將輸出信號傳送到負載的接口，每一個“輸出繼電器”線圈都與相應的PLC輸出相連，并有無數對常開和常閉觸點供編程時使用 （2）輸出映像寄存器的地址分配,S7-200輸出映像寄存器區域有QB0QB15共16個字節的存儲單元。系統對輸出映像寄存器也是以字節（8位）為單位進行地址分配的 精選463. 變量存儲器V 變量存儲器主要用于存儲變量。可以存放數據運算的中間運算結果或設置參數，在進行數據處理時，變量存儲器會被經常使用。變量存儲器可以是位尋址，也可按字節、字、雙字為單位尋址，其位存取的編號范圍根據CPU的型號有所不同，CPU221/222為V0.0V2047.7共2KB存儲容量

22、，CPU224/226為V0.0V5119.7共5KB存儲容量。精選474. 內部標志位存儲器（中間繼電器）M內部標志位存儲器，用來保存控制繼電器的中間操作狀態，其作用相當于繼電器控制中的中間繼電器，內部標志位存儲器在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應，其線圈的通斷狀態只能在程序內部用指令驅動，其觸點不能直接驅動外部負載，只能在程序內部驅動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點去驅動外部負載。精選485. 特殊標志位存儲器SMPLC中還有若干特殊標志位存儲器, 特殊標志位存儲器位提供大量的狀態和控制功能，用來在CPU和用戶程序之間交換信息，特殊標志位存儲器能以位、字節、字或雙字來存取，CPU224的SM的位地址編號范圍為SM0.0SM179.7共180個字節。其中SM0.0SM29.7的30個字節為只讀型區域。精選496. 局部變量存儲器L 局部變量存儲器L用來存放局部變量，局部變量存儲器L和變量存儲器V十分相似，主要區別在于全局變量是全局有效，即同一個變量可以被任何程序（主程序、子程序和中斷程序）訪問。而局部變量只是局部有效，即變