第4章　S7-200可編程序控制器

1、第4章S7-200可編程序控制器 4.1S7-200 PLC系統(tǒng)基本組成 4.2 S7-200 PLC的主要性能 4.3 S7-200 PLC的存儲(chǔ)區(qū)域 4.4 S7-200 PLC的尋址方式本章學(xué)習(xí)目的本章以西門子公司生產(chǎn)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(nèi)容包括：lS7-200 可編程序控制器的系統(tǒng)組成l編程元件及程序知識(shí)l存儲(chǔ)區(qū)域l尋址方式返回本章首頁4.1 S7-200 PLC系統(tǒng)基本組成4.1.1基本單元4.1.2個(gè)人計(jì)算機(jī)或編程器4.1.3 STEP7-Micro/WIN32編程軟件4.1.4通信電纜4.1.5人機(jī)界面4.1.6擴(kuò)展模塊以及功能模塊 返

2、回本章首頁4.1 S7-200 PLC系統(tǒng)基本組成 德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的SIMATIC S3系列的控制系統(tǒng)。 在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世紀(jì)末又推出了S7系列產(chǎn)品。最新的SIMATIC產(chǎn)品為SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。 返回本章首頁從CPU模塊的功能來看，SIMATIC S7-200系列小型可編程序控制器發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：第一代產(chǎn)品其CPU模塊

3、為CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，對第一代PLC產(chǎn)品不再作具體介紹。第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU 22X，是在21世紀(jì)初投放市場的，速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。4. 1系統(tǒng)基本構(gòu)成 SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，如圖3.1所示。圖4.1S7-200 PLC系統(tǒng)組成系統(tǒng)基本構(gòu)成1. 硬件（1）基本單元 （2）擴(kuò)展單元 （3

4、）特殊功能模塊 （4）相關(guān)設(shè)備 2. 工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。返回本節(jié)4.1.1基本單元 1. 各CPU介紹及I/O系統(tǒng)（1）主機(jī)外形SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖3.2所示：圖4.2S7-200主機(jī)外形（2）基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輸出信號類型電源輸出 基本I/O 存儲(chǔ)安全 高速反應(yīng) 模擬電位器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 輸入輸出可擴(kuò)展性 4種CPU各有晶體管輸出和8繼電器輸出兩種類型，具有不同電源電壓和控制電壓。各類型的型號如表3.1所示

5、。 表4.1CPU型號SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表3.2所示。表4.2主機(jī)及I/O特性4.1.2 個(gè)人計(jì)算機(jī)或編程器 個(gè)人計(jì)算機(jī)或編程器裝上STEP7-Micro/WIN32編程軟件后，即可供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)控。 要求個(gè)人計(jì)算機(jī)的最低配置：Windows 95、Windows98、Windows ME或者Windows2000等操作系統(tǒng)；IBM 486以上兼容機(jī)，內(nèi)存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間，Windows支持的鼠標(biāo)。4.1.3STEP7-Micro/WIN32編程軟件STEP7-Micro/WIN32

6、編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，它支持32位Windows 95、Windows 98和Windows ME或者Windows2000等使用環(huán)境。它的基本功能是創(chuàng)建、編輯、調(diào)試用戶程序、系統(tǒng)組態(tài)等。4.1.4 通信電纜 通信電纜是PLC用來與個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信的，它可以用PC/PPI電纜；使用通信處理器時(shí)，可用多點(diǎn)接口電纜（MPI）電纜；使用MPI卡時(shí)，可以用MPI卡專用的通信電纜。 4.1.5人機(jī)界面人機(jī)界面主要指的是專用操作界面，例如操作員面板、觸摸屏、文本顯示器等，這些設(shè)備可以使用戶通過友好的操作界面輕松地完成各種調(diào)整和控制的任務(wù)。操作員面板和觸摸屏的基本功能是過程狀態(tài)和過程控制

7、的可視化。文本顯示器的基本功能是文本信息顯示和實(shí)施操作，在操作系統(tǒng)中可以設(shè)定和修改參數(shù)?？删幊痰?個(gè)功能鍵可以作為控制鍵，文本顯示器還能擴(kuò)展PLC的輸入和輸出端子數(shù)。4.1.6擴(kuò)展模塊以及功能模塊 功能模塊擴(kuò)展 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制系統(tǒng)，CPU主機(jī)可以擴(kuò)展特殊功能模塊，一般的特殊功能模塊有SM253 位置控制模塊，EM241調(diào)制解調(diào)器模塊等。I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展 S7-200 PLC的CPU所提供的本機(jī)I/O點(diǎn)和I/O地址是固定的，進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以在CPU右邊連接多個(gè)擴(kuò)展模塊，每個(gè)擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。編制方法就是同種類型輸入或輸出點(diǎn)的模塊在

8、鏈中按與主機(jī)的位置而遞增，其他類型模塊的有無及所處的位置不影響本類型模塊的編號。 4.2 S7-200系列PLC的主要技術(shù)性能4.2.1一般性能4.2.2輸入特性4.2.3輸出特性4.2.4擴(kuò)展單元的主要技術(shù)特性4.2.1一般性能表4-3 S7-200 CPU224一般性能電源電壓 DC 24V，AC 100230V 環(huán)境溫度、濕度 水平安裝0550C，垂直安裝0450C，595% 大氣壓 8601080hPa 保護(hù)等級 IP20到IEC529 輸出給傳感器的電壓 DC 24V （20.4-28.8V） 輸出給傳感器的電流 280mA，電子式短路保護(hù)（600mA） 4.2.2輸入特性 表4-4

9、 S7-200 CPU224輸入特性 類型 源型或匯型 輸入電壓 DC 24V，“1信號”：14-35A，“0信號”：0-5A， 隔離 光耦隔離，6點(diǎn)和8點(diǎn) 輸入電流 “1信號”：最大4mA 輸入延遲（額定輸入電壓） 所有標(biāo)準(zhǔn)輸入：全部0.2-12.8ms（可調(diào)節(jié)）中斷輸入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可調(diào)節(jié)）高速計(jì)數(shù)器：（I0.0-0.5）最大30kHz 4.2.3輸出特性表4-6 S7-200 CPU224的輸出特性類型 晶體管輸出型 繼電器輸出型 額定負(fù)載電壓 DC 24V（20.4-28.8V） DC 24V（4-30V）AC24-230V（20-250V） 輸出電壓 “

10、1信號”：最小DC 20V L+/L- 隔離 光耦隔離，5點(diǎn) 繼電器隔離，3點(diǎn)和4點(diǎn) 最大輸出電流 “1信號”：0.75A “1信號”：2A 最小輸出電流 “0信號”：10sA “0信號”：0mA 輸出開關(guān)容量 阻性負(fù)載：0.75A燈負(fù)載：5W 阻性負(fù)載：2A燈負(fù)載：DC30W，AC200W 4.2.4擴(kuò)展單元的主要技術(shù)特性（1）輸入/輸出擴(kuò)展模塊 S7-200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點(diǎn)，但如用戶需要多于CPU單元I/O點(diǎn)時(shí)，必須對系統(tǒng)做必要的擴(kuò)展。CPU221無I/O擴(kuò)展能力，CPU 222最多可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊（數(shù)字量或模擬量），而CPU224和CPU226最多可連接7個(gè)

11、擴(kuò)展模塊。4.2.4擴(kuò)展單元的主要技術(shù)特性（2）熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊 熱電偶、熱電阻模塊（EM231）是為CPU222，CPU224，CPU226設(shè)計(jì)的，S7-200與多種熱電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。用戶通過模塊上的DIP開關(guān)來選擇熱電偶或熱電阻的類型，接線方式，測量單位和開路故障的方向。4.2.4擴(kuò)展單元的主要技術(shù)特性（3）通訊擴(kuò)展模塊 除了CPU集成通訊口外，S7-200還可以通過通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊：PROFIBUS-DP擴(kuò)展從站模塊（EM277）和AS-i接口擴(kuò)展模塊（CP243-2）。 4.3 S7-200系列PLC的存儲(chǔ)器區(qū)域

12、4.3.1 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器的地址表示格式4.3.2 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器區(qū)域4.3.1 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器的地址表示格式 1. 位地址格式數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器區(qū)域的某一位的地址格式是由存儲(chǔ)器區(qū)域標(biāo)志符、字節(jié)地址及位號構(gòu)成。如圖4-5所示，V5.4表示圖中黑色標(biāo)記的位地址，V是變量存儲(chǔ)器的區(qū)域標(biāo)志符，5是字節(jié)地址，4是位號，在字節(jié)地址5和位號4之間用點(diǎn)號“.”隔開。4.3.1 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器的地址表示格式2. 字節(jié)、字和雙字地址格式 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器區(qū)域的字節(jié)、字和雙字地址格式由區(qū)域標(biāo)志符、數(shù)據(jù)長度以及該字節(jié)、字或者雙字的起始字節(jié)地址構(gòu)成。圖4-6 中，用VB100，VW100，VD100分別表示字節(jié)

13、、字和雙字的地址。VW100由VB100VB103四個(gè)字節(jié)組成。3. 其他地址格式數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器區(qū)域中，還包括定時(shí)器存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器、累加器、高速計(jì)數(shù)器等。它們是模擬相關(guān)的電器元件的，它們的地址格式為：區(qū)域標(biāo)志符和元件號， 例T24 表示某定時(shí)器的地址，T是定時(shí)器的區(qū)域標(biāo)志符，24是定時(shí)器號。4.3.2 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器區(qū)域1.輸入映像寄存器（I）2.輸出映像寄存器（Q）3.內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器（M）4.變量存儲(chǔ)器（V）5.局部存儲(chǔ)器（L）6.順序控制繼電器存儲(chǔ)器（S）4.3.2 數(shù)據(jù)區(qū)空間存儲(chǔ)器區(qū)域7.定時(shí)器存儲(chǔ)器（T）8.計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器（C）9.模擬量輸入映像寄存器（AI）10模擬量輸出映

14、像存儲(chǔ)器（AQ）11.累加器（AC）12.高速計(jì)數(shù)器（HC）13.特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器（SM）4.4 S7-200系列PLC的尋址方式4.4.1立即尋址指令直接給出操作數(shù)，操作數(shù)緊跟著操作碼，在取出指令的同時(shí)也就取出了操作數(shù)，立即有操作數(shù)可以用，所以稱為立即操作數(shù)或者立即尋址。立即尋址方式可用來提供常數(shù)，設(shè)置初始值等。指令中常常使用常數(shù)。常數(shù)值可分為字節(jié)、字和雙字型數(shù)據(jù)。CPU以二進(jìn)制方式存儲(chǔ)所有常數(shù)。指令中可用十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼或浮點(diǎn)數(shù)形式來表示。十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII碼及浮點(diǎn)數(shù)的表示格式距離如下：十進(jìn)制常數(shù)：30112十六進(jìn)制常數(shù)：16#42FASCII碼或者浮點(diǎn)常數(shù)：+1.112234E-10（正數(shù)） -1.328465E-10（負(fù)數(shù)）二進(jìn)制常數(shù)：2#0101_1110 4.4 S7-200系列PLC的尋址方式4.4.2直接尋址指令直接給出操作上的地址的尋址方式稱為直接尋址。操