第二章

可編程序控制器的組成

和系統配置

2.1

組成和系統配置2.2

主機2.3

擴展模塊2.4地址分配2.1S7-200的組成和系統配置本章以西門子公司生產的S7-200系列小型可編程序控制器為例，介紹具體型號的PLC，內容包括：l

S系列PLC發展概述l

S7-200可編程序控制器的主機結構組成l

擴展模塊簡介l

S7-200可編程序控制器系統配置S7-200PLC的系統配置

S7-200PLC系統組成S7-200系列PLC其CPU模塊為CPU22X，是在21世紀初投放市場的，速度快，具有較強的通信能力。它具有四種不同結構配置的CPU單元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226。S7-200CPUCPU221

(10I/OPoints)CPU224XP(24I/O+2AI/1AO)CPU222

(14I/OPoints)CPU224

(24I/OPoints)CPU226(40I/OPoints)SIMATICS7-200CPU家族1).基本單元(S7-200CPU模塊)基本單元（S7-200CPU模塊）也稱為主機，它包括一個中央處理單元（CPU）、電源、數字量輸入輸出單元。基本單元可以構成一個獨立的控制系統。主機結構1.各CPU介紹及I/O系統（1）主機外形SIMATICS7-200系統CPU22X系列PLC主機（CPU模塊）的外形如圖2.2所示：圖2.2

S7-200主機外形S7-224

CPUMicroPLC面板圖PLC面板圖Q0.0.1.2.3.4.5.6.7Q1.0.1I

0.0.1.2.3.4.5.6.7I

1.0.1.2.3.4.5CPU224SIEMENSSFRUNSTOPSIEMENS

數字輸出狀態顯示RUN/STOP/TERM開關通訊口狀態指示存儲器卡數字輸入狀態顯示PLC硬件時鐘精度:2分種/月

25攝氏度

7分鐘/月55攝氏度

外插存儲器

全面備份您的程序、用戶數據和組態信息

外插電池

當內部保持電容耗盡時可保持您的數據和內置時鐘長達200天

外插日期/時鐘

作為CPU221和CPU222的可選部件，同時集成備份電池可保護您的數據長達200天

S7-200外部插件2).個人計算機（PC）或編程器個人計算機（PC）或編程器需裝上STEP7-Micro/WIN32編程軟件后，才可供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監視等。要求個人計算機CPU為80586或更高的處理器，16M內存（最低要求為：CPU80486，8M內存）。

編程設備編程設備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個人計算機。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTL

WLORR

WRANY

WYSTX

WXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTC

EVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的編程器3)．STEP7-Micro/WIN32編程軟件

STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是創建、編輯、調試用戶程序、組態系統等。編程軟件的使用環境：支持Windows的應用軟件。4)．通訊電纜通訊電纜是PLC用來與個人計算機（PC）實現通訊的。可以用PC/PPI電纜（RS232—RS485），也可用一個通訊處理器（CP）和多點接口（MP1）電纜，或者用一塊MPI卡及隨MP1卡提供的一根通訊電纜。PC/PPIUSB/PPI編程設備-編程電纜5)．人機界面

人機界面主要指專用操作員界面，例如操作員面板、觸摸屏、文本顯示器等，這些設備可以使用戶通過友好的操作界面輕松地完成各種調整和控制的任務。2.2S7-200PLC主機簡介

S7-200CPU22X系列產品：

CPU221模塊、CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模塊、CUP226XM模塊。

CPU226模塊I/O總點數為40點（24/16點），可帶7個擴展模塊；用戶程序存儲器容量為6.6K字；內置高速計數器，具有PID控制的功能；有2個高速脈沖輸出端和2個RS-485通訊口；具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由口協議的通訊能力。

CPU221:數字量10點CPU222:40入/38出=78數字量模擬量8入或4出或8入/2出CPU224:94入/74出=168數字量模擬量28入或14出或28入/7出CPU226(XM):128入/120出=248數字量模擬量28入或14出或28入/7出

強大靈活的擴展能力最大7個模塊最大7個模塊最大2個模塊無擴展能力CPU224模塊、CPU226模塊、CPU226XM模塊最多可帶7個擴展模塊，且7個擴展模塊中最多只能帶2個智能擴展模塊。CPU224XP擁有附加的集成模擬輸入/輸出。此外CPU224XP以及CPU226還附帶第二個通訊連接點。

CPU224xP簡介安裝方式墻面安裝導軌安裝

接線端子可自由拆卸給您的設備更新與維護帶來極大的方便扁平電纜連接

外部存儲卡運行/停止開關

擴展I/O連接口外部電位器(SMB28,SMB290-255)簡單而實用的安裝方式為了適應空間的要求，S7-200可以組裝成兩排扁平電纜的連接方式，提高抗震動性能更簡單，更可靠每套僅允許一套加長電纜2種電壓S7-200家族5中CPU都有2種供電類型：DC和AC。2種類型供電電壓分別為直流20.4至28.8V(典型的為24為)和交流85至264V(典型的為220V)數字量輸出為晶體管類型數字量輸出為繼電器輸出CPU224XP配置14個數字量輸入10個數字量輸出2個模擬量輸入1個模擬量輸出CPU224XPDC/DC/DC接線圖由于是直流輸入模塊，所以采用直流電源作為檢測各輸入接點狀態的電源（用戶提供）。M、L+兩個端子提供24VDC/400mA傳感器電源，可以為傳感器提供電源，也可以作為輸入端的檢測電源使用。傳感器電源PLC的供電對于繼電器輸出方式，既可帶直流負載，又可帶交流負載。負載的激勵源由負載性質確定Q0.3輸出控制繼電器按鍵輸入I0.0L+M2.3

S7-200PLC的擴展模塊

S7-200PLC的接口模塊有數字量模塊、模擬量模塊、智能模塊等。（擴展規模、功能）1)數字量模塊EM221數字輸入模塊

擴展模塊簡介EM222數字量輸出模塊EM223數字輸入輸出模塊.0.1.2.3.4.5.6.7EM222.0.1.2.3.4.5.6.7EM221數字量輸入擴展模塊.0.1.2.3.4.5.6.7EM223.0.1.2.3.4.5.6.7數字量輸出擴展模塊數字量輸入/輸出擴展模塊S7-200

PLC擴展模塊面板圖2）模擬量模塊模擬量模塊模擬量模塊有：

模擬量輸入模塊EM231：

4模擬輸入點，2W，12位模擬量輸出模塊EM232：

2模擬輸出點，2W，12位模擬量輸入輸出模塊。EM235：

4模擬輸入點，1模擬量輸出點，2W，12位1）模擬量輸入模塊（EM231）（A/D）

作用：將模擬信號轉換成PLC所能接受的數字信號。模擬量輸入模塊的功能就是實現模/數（A/D）轉換。組成

一般先用信號變送器把它們變換成統一的標準信號（如4-20mA的直流電流信號，1-5V的直流電壓信號等），然后再送入模擬量輸入模塊。使用

2）模擬量輸出模塊EM232

（D/A）模擬量輸出模塊由光電耦合器、數模轉換器D/A和信號驅動等環節組成。光電耦合器防止電磁干擾。外部接線圖：

左端起的每3個點為一組，共二組。每組可作為一路模擬量輸出（電壓或電流信號）。第一組V0端接電壓負載、I0端接電流負載，M0為公共端。第二組的接法與第一組類同。該模塊需要直流24V供電。3）模擬量輸入輸出模塊（EM235）EM235具有4個模擬量輸入通道、1個模擬量輸出通道。模擬量輸入功能同EM231模擬量輸入模塊，技術參數基本相同。電壓輸入范圍有所不同，單極性為0~10V、0~5V、0~1V、0~500mv、0~100mv、0~50mv。雙極性為±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±250mv、±100mv、±50mv、±25mv。該模塊的模擬量輸出功能同EM232模擬量輸出模塊。技術參數也基本相同。EM231、EM232和EM235模塊需要直流24V供電。模擬擴展模塊出3）5種通訊模塊自學

智能模塊

為了滿足更加復雜的控制功能的需要，PLC還配有多種智能模塊，以適應工業控制的多種需求。常見的智能模塊有：PID調節模塊；高速計數器模塊；溫度傳感器模塊等。

自學稱重模塊SIWAREXMS(微量秤)是一種多用途，靈活的稱重模塊。可用于電梯、料倉、軋鋼機、起重機等負荷測量(稱重)。通過稱重傳感器信號進入該模塊，能夠將處理后的重量值直接傳給s7-200PLC。自學定位模塊EM253EM253每秒可發出12至200000

個脈沖。它可以支持直線加速和直線減速。模塊還支持許多有用、必要的附加功能，如參照點運行的不同可能性。自學8DI16DI8DO(DC,ACor

relay)4DO5A4DO10A4AI4AI/1AO2AO

2AIor4AIThermocouplesRTDmodules

PROFIBUSDPAS-i-Master

ModemEthernet4DI/4DO8DI/8DO16DI/16DOTeleservice

Communi-cation

MessagingPositionmoduleforsteppersolution豐富的擴展模塊數字量I/O模塊模擬量I/O模塊測溫模塊通訊擴展模塊Modem模塊定位模塊以太網模塊(IT)EthernetmoduleNEWNEWNEWS7-200通訊網絡2.4S7-200PLC的系統配置及地址分配

S7-200PLC主機（基本配置），可構成一個獨立的控制系統（基本配置）。基本配置的I/O配置是固定的，它們具有固定的I/O地址。輸入I0.0~I*.*輸出Q0.0~Q*.*

主機配以擴展模塊后，可擴展PLC的系統。數字量模塊或模擬量模塊可擴展系統的控制規模；智能模塊可擴展系統的控制功能。進行擴展配置時應考慮以下相關的因素：擴展配置時應考慮相關的因素：主機允許帶擴展模塊的數量CPU輸入輸出映象區的大小PLC內部電源的負載能力

CPU221模塊（整體型PLC）不允許帶擴展模塊；CPU222模塊最多可帶2個擴展模塊；CPU224模塊、CPU224XP模塊、CPU226模塊最多可帶7個擴展模塊，且7個擴展模塊中最多只能帶2個智能擴展模塊。允許主機所帶擴展模塊的數量

S7-200PLC各類主機提供的數字量I/O映像區為：

128個輸入映像寄存器（I0.0～I15.7）

128個輸出映像寄存器（Q0.0～Q15.7）數字量的最大配置不能超過此區域。

S7-200PLC各類主機提供的模擬量I/O映像區為：

CPU222模塊為16入/16出

CPU224模塊、CPU224XP模塊、CPU226模塊為32入/32出模擬量的最大配置不能超過此區域。

1）數字量輸入/輸出映像寄存器區的大小2）模擬量輸入/輸出映像寄存器區的大小CPU輸入輸出映象區的大小

．

PLC內部5VDC電源的負載能力主機和擴展模塊正常工作時，需要5VDC工作電源。主機內部電源單元提供的5VDC電源為主機和擴展模塊提供了工作電源。系統配置后，必須對主機內部的5VDC電源的負載能力進行校驗。PLC內部電源的負載能力PLC提供的DC5V電流校驗舉例CPU226提供5VDC電源的最大電流為1000mA。各擴展模塊對5VDC電源的電流消耗：EM221DI8×DC24V30mAEM223DI4/DO4×DC24V/繼電器40mAEM235AI4/AQ1×12位

30

mA×2=60

mA共計30+40+60=130

mA<1000mA。PLC系統配置時，要對各模塊的輸入、輸出點進行編址。主機提供的I/O具有固定的I/O地址。擴展模塊的地址由I/O模塊類型及模塊在I/O鏈中的位置決定。編址時，按同類型的模塊對各輸入點（或輸出點）順序編址。

I/O點數的擴展與編址數字量輸入地址都是以8位為1組。若一個模塊I/O不是8的整數，余下的不會分配給下一模塊。

I0.0，I0.1，……I1.0，……模擬量以16位存儲，所以要從偶數號字節開始。如AIW0，AIW2，AIW4……AQW0，AQW2，AQW4，……例如：以CPU224擴展兩塊EM223(4I/4O)主機地址：14I/10OI0.0、I0.1...I0.7,I1.0、I1.1…I1.5Q0.0、Q0.1…Q0.7,Q1.0、Q1.1擴展單元1地址

I2.0、I2.1、I2.2、

I2.3Q2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3擴展單元2地址

I3.0、I3.1、I3.2、

I3.3Q3.0、Q3.1、Q3.2、Q3.3I/O點數擴展和編址例如，某一控制系統選用CPU224，系統所需的輸入輸出點數各為：數字量輸入24點、數字量輸出20點、模擬量輸入6點和模擬量輸出2點。本系統可有多種不同模塊的選取組合，并且各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可能有多種，圖所示為其中的一種模塊連接形式。表所列為其對應的各模塊的編址情況。主機I/O模塊1I/O模塊2I/O模塊3I/O模塊4I/O模塊5I/OI0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7AIW0AQW0AIW2AIW4AIW6I3.0Q3.0I3.1Q3.1I3.2Q3.2I3.3Q3.3AIW8AQW2AIW10AIW12