第2章s7-200概述

第2章S7-200可编程序控制器第2章西门子S7-200系列PLC2.1S系列PLC发展概述2.2S7-200系列CPU224型PLC的结构2.3S7-200系列PLC内部元件第2章S7-200可编程序控制器2.1S系列PLC发展概述德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC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1975年投放市场的SIMATICS3系列的控制系统。在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATICS7、M7和C7等几大系列。返回本章首页第2章S7-200可编程序控制器从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：第一代产品其CPU模块为CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216，对第一代PLC产品不再作具体介绍。第二代产品其CPU模块为CPU22X，是在21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配置的CPU单元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加扩展模块。2.1S系列PLC发展概述第2章S7-200可编程序控制器小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。2.1S系列PLC发展概述第2章S7-200可编程序控制器四种型号的PLC具有下列特点：（1）集成的24V电源可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU226、CPU226XM输出400mA可用作负载电源。（2）高速脉冲输出具有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。（3）通信口CPU221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU226、CPU226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。第2章S7-200可编程序控制器（4）模拟电位器CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。（6）EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。第2章S7-200可编程序控制器（8）不同的设备类型CPU221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。（9）数字量输入/输出点CPU221具有6个输入点和4个输出点；CPU222具有8个输入点和6个输出点；CPU224具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。（10）高速计数器CPU221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快的脉冲信号。第2章S7-200可编程序控制器SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机及I/O特性如表2.1所示。表2.1主机及I/O特性第2章S7-200可编程序控制器2.2S7-200系列CPU226型PLC的结构2.2.1CPU226型PLC外型及端子介绍2.2.2CPU226型PLC的结构2.2.3PLC的CPU的工作方式返回本章首页第2章S7-200可编程序控制器2.2.1CPU226型PLC外型及端子介绍1.CPU226型PLC外型第2章S7-200可编程序控制器返回本节①输出接线端；②输出端口状态指示；③输入接线端；④输入端口状态指示；⑤主机状态指示及可选卡插槽；有三个指示灯SF/DIAG：系统错误，当出现错误时点亮（红色）；RUN：运行，绿色，连续点亮；STOP:停止，橙色，连续点亮；可选卡插槽有：EEPROM卡，时钟卡，电池卡；⑥模式选择开关（运行、停止）、模拟电位器、I/O扩展端口；启东市东疆计算机有限公司PLC实验指导书（SIMATICS7-200-CPU226）3⑦通讯口1；⑧通讯口0；①输出接线端；②输出端口状态指示；③输入接线端；④输入端口状态指示；⑤主机状态指示及可选卡插槽；有三个指示灯SF/DIAG：系统错误，当出现错误时点亮（红色）；RUN：运行，绿色，连续点亮；STOP:停止，橙色，连续点亮；可选卡插槽有：EEPROM卡，时钟卡，电池卡；⑥模式选择开关（运行、停止）、模拟电位器、I/O扩展端口；启东市东疆计算机有限公司PLC实验指导书（SIMATICS7-200-CPU226）3⑦通讯口1；⑧通讯口0；①输出接线端；②输出端口状态指示；③输入接线端；④输入端口状态指示；⑤主机状态指示及可选卡插槽；⑥模式选择开关（运行、停止）、模拟电位器、I/O扩展端口；⑦通讯口1；⑧通讯口0；第2章S7-200可编程序控制器2.2.1CPU226型PLC外型及端子介绍2.CPU224型PLC端子介绍（1）基本输入端子CPU224的主机共有24个输入点（I0.0～I0.7、I1.0～I1.7、I2.0～I2.7）和16个输出点（Q0.0～Q0.7，Q1.0～Q1.7），系统设置1M为输入端子（I0.0～I1.4）的公共端，2M为（I1.5～I2.7）输入端子的公共端。（2）基本输出端子CPU226的16个输出端参Q0.0～Q0.7共用1M和1L公共端，Q1.0～Q1.7共用2M和2L公共端，在公共端上需要用户连接适当的电源，为PLC的负载服务。第2章S7-200可编程序控制器2.2.1CPU226型PLC外型及端子介绍2.CPU224型PLC端子介绍（3）高速反应性CPU226PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0～I0.5），最快的响应速度为30KHz用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号.CPU226PLC有2个高速脉冲输出端（Q0.0，Q0.1），输出频率可达20KHz，用于PTO（高速脉冲束）和PWM（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。（4）模拟电位器模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM28，SM29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。第2章S7-200可编程序控制器2.2.1CPU226型PLC外型及端子介绍2.CPU224型PLC端子介绍（5）存储卡该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡，电池和时钟卡等模块。存储卡用于用户程序的拷贝复制。在PLC通电后插此卡，通过操作可将PLC中的程序装载到存储卡。当卡已经插在基本单元上，PLC通电后不需任何操作，卡上的用户程序数据会自动拷贝在PLC中。利用这一功能，可对无数台实现同样控制功能的CPU22X系列进行程序写入。注意：每次通电就写入一次，所以在PLC运行时，不要插入此卡。电池模块用于长时间保存数据，使用CPU226内部存储电容数据存储时间达190小时，而使用电池模块数据存储时间可达200天。第2章S7-200可编程序控制器2.2.2CPU226型PLC的结构CPU226型可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。是典型的整体式结构。4种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表2.2所示。表2.2CPU型号第2章S7-200可编程序控制器2.2.3PLC的CPU的工作方式1.CPU的工作方式CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。（1）STOP（停止）。CPU在停止工作方式时，不执行程序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。（2）RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式运行用户程序。第2章S7-200可编程序控制器2.2.3PLC的CPU的工作方式2.改变工作方式的方法工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。（1）用工作方式开关改变工作方式。（2）用编程软件改变工作方式。把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。（3）在程序中用指令改变工作方式。在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。第2章S7-200可编程序控制器2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.1数据存储类型2.3.2编址方式2.3.3寻址方式2.3.4元器件功能及地址分配第2章S7-200可编程序控制器2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.1数据存储类型1.数据的长度把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。二进制数的“位”只有0和1两种的取值，开关量(或数字量)也只有两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的失电和得电等。在S7-200梯型图中，可用“位”描述它们，如果该位为1则表示对应的线圈为得电状态，触点为转换状态(常开触点闭合、常闭触点断开)；如果该位为0，则表示对应线圈，触点的状态与前者相反。第2章S7-200可编程序控制器2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.1数据存储类型2.数据类型及数据范围SIMATICS7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为+1.175495E-38～+3.402823E+38；负数为-1.175495E~38～-3.402823E+38。不同长度的整数所表示的数值范如表所示。第2章S7-200可编程序控制器2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.1数据存储类型3.常数S7-200的许多指令中常会使用常数。常数的数据长度可以是字节、字和双字。CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。书写格式如下：第2章S7-200可编程序控制器返回本章首页2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.2编址方式可编程控制器的编址就是对PLC内部的元件进行编码，以便程序执行时可以唯一地识别每个元件。PLC内部在数据存储区为每一种元件分配一个存储区域，并用字母作为区域标志符，同时表示元件的类型。存储区域分配如下：第2章S7-200可编程序控制器返回本章首页2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.2编址方式数字量输入写入输入映象寄存器（区标志符为I）数字量输出写入输出映象寄存器（区标志符为Q）模拟量输入写入模拟量输入映象寄存器（区标志符为AI）模拟量输出写入模拟量输出映象寄存器（区标志符为AQ）V表示变量存储器M表示内部标志位存储器SM表示特殊标志位存储器L表示局部存储器T表示定时器C表示计数器HC表示高速计数器S表示顺序控制存储器AC表示累加器第2章S7-200可编程序控制器2.3S7-200系列PLC内部元器件2.3.2编址方式1.位编址位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号·位号，如I0.0；Q0.0；I1.2。2.字节编址字节编址的指定方式为：（区域标志符）B