S7-200PLC基础及应用
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PLC基础与应用-S7-200
连接SIMATIC现场总线PROFIBUS-DP从站通信模块，
使用EM227可将S7-200 CPU作为现场总线PROFIBUS-DP
的从站街道网络中。
2､以太网通信处理器CP243-1 （选型手册72页）
二､S7-200的编程元件的寻址及CPU组态 (一)数据在存储器中的存取方式 1､用一位二进制数表示开关量
②、用户程序存储器：存放用户编写的程序。分两个区：
（3）输入单元 用于接收和采集输入信号 （4）输出单元
向被控对象的各种执行元件输出控制信号。PLC一
般采用继电器输出或可控硅和晶体管输出。
（5）电源部件
大都采用开关式稳压电源供电，用锂电池做停
电时的后备电源。
（二） PLC的基本工作原理 有两个显著的特点：一个是周期性顺序扫描；一个是集 中批处理。
。它
辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令
，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型
的机械或生产过程。
(一)､分类： 1､根据控制规模分类
（1）小型机
I/O点数在256点以下。
一般只有逻辑运算､定时､计数功能。适用于小规模的
开关量控制，有的还具有算术运算和模拟量处理功能。
第二部分
S7-200 PLC
S7-200概述 从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200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CPU 21X，主机可进行扩展。
它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放 市场的，速度快，具有较强的通信能力。
第5章S7-200 PLC的基本指令及应用
2) 访问方式指出操作数是按位、字节、字或双字 访问的。当按位访问时，可用操作数位置形式 加以区分。访问方式按如下符号表示： X：位 B：字节 W：字 D：双字 3) 操作数的位置指明了操作数在此存储区的确切 位置，操作数的位置用数字来指明，以字节为 单位计数。
2．梯形图指令格式
梯形图是一种图形语言，不仅支持对存储区域 的按位、字节、字、双字的访问方式，同时也支 持整数、实数、字符串、表格等高级数据类型。 指令用三种图形风格进行描述。 (1)位指令和逻辑运算比较指令的格式
(2)位寻址格式
按位寻址时的格式为：Ax．y，使用时必须指定 元件名称 A、字节地址x和位号y。
可以进行位寻址的编程元件： 输入继电器（I）、输出继电器(Q)、通用辅助继电 器(M)、特殊继电器(SM)、局部变量存储器(L)、变 量存储器(V)和顺序控制继电器 (S)。
图5-6 CPU存储器中位数据表示方法举例（位寻址）
4）定时器位：与其他继电器的输出相似。当定 时器的当前值达到设定值PT时，定时器的触点 动作。 5）定时器当前值：存储定时器当前所累积的时 间，它用16位符号整数来表示，最大计数值为 32767。 6）定时器的分辨率和编号如表5-9所列。通过 该表可知定时器的编号一旦确定，其对应的分 辨率也就随之确定。
定时器定时时间T 的计算：T=PT×S。式中：T 为实际定时时间，PT为设定值，S为分辨率。例 如：TON指令使用T33（为10ms的定时器），设 定值为100 ，则实际定时时间为 T= 100×10ms=1000ms 定时器的设定值PT的数据类型为INT型。操作数 可为：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T 、C、AC、*VD、*AC、*LD或常数，其中常数最 为常用。 3）定时器的编号。定时器的编号用定时器的名 称和数字（0~255）来表示，即T***，如T37。 定时器的编号包含定时器位和定时器当前值两 方面的信息。
第1讲_S7-200PLC的基础知识要点
图1-4上载程序
10
掉电后保存M存储区
若将M存储区的前14个字节 （MB0到MB13）定义为掉电保 持，则当S7-200CPU掉电时，这 些字节将会被永久保存在 EEPROM中。 M存储区的前14个字节的缺省设 置为不保持，即CPU掉电时，这 14个字节数据无法保存到 EEPROM中。
图1-5 掉电后保存M存储区
14
1.扩展模块
特殊功能扩展模块的类型：
调制解调器模块EM241
定位模块EM253
PROFIBUS-DP模块EM277 以太网模块CP243-1
AS-i接口模块CP243-2
SIWAREX MS承重模块
15
2. 设备连接
图1-7
I/O扩展示意图
16
3. 最大I/O配置的预算
（3）特殊功能模块
完成某种特殊控制任务的模块。例如：PID模块、定位控制模块等。扩 展单元和特殊功能模块不能单独完成一定的控制任必须和主机一起使用。
（4）人机界面
例如 ：编程器、文本显示器、操作员面板、触摸屏等。
（5）软件
STEP7-Micro/WIN，人机界面的组态软件 ProTool、WinCC 。
图1-6开机后数据的恢复
12
1.2.3 I/O的扩展及功能的扩展
扩展模块
设备连接
最大I/O配置的预算 I/O点数扩展和编址
13
1.扩展模块
扩展模块包括数字量、模拟量扩展模块和特殊功能扩 展模块。
数字量扩展模块的类型：
输入扩展模块EM221：8点和16点DC，8点AC 输出扩展模块EM222：8点DC、4点DC（5A）、8点AC、8点和4点继电器
供电电压:直流24V、交流220V 输出方式：晶体管（DC）、继电器输出（DC/AC） 高速计数：捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲，输入脉冲频率可达
第1讲_S7-200PLC的基础知识
24
1.3.2软元件介绍
输入继电器I 输出继电器Q
通用辅助继电器M 特殊继电器SM 定时器T
PLC用户数据存储器编程资源
S7-200软元件列表(12个)
变量存储器V 局部变量存储器L
顺序控制继电器S 模拟量输入/输映像寄存 器AI、AQ 高速计数器HC
计数器C
累加器AC
25
一、输入继电器I（Input Relay）
定义掉电保持存储器的个数:一次最多可以定义六个掉电保持区. 可定义掉电保持的存储单元:V、M、T、C
11
开机后数据的恢复 开机后，S7-200从EEPROM 中恢复程序块和系统块；同时， CPU检查RAM存储器，确认 超级电容器是否成功保存了 RAM存储器中的数据，若成 功保存，则RAM存储器保持 区域将保持不变。 V存储器中的保持区和非保持区，从 EEPROM中的相应区域恢复。若 RAM存储器的内容没有保持，CPU 会清除RAM存储器（包括保持区和 非保持区），并在上电后的第一个 扫描周期置保持数据丢失标志位 （SM0.2）为“1”，将EEPROM中 的数据恢复到RAM中。
21
编址举例： • 例如：某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入 输出点数各为： 数字量输 入24点、数字量输出20点、 模拟量输入6点和模拟量输出2点。
①连接模块
0
主机 CPU224 模块 EM221 DI8 DC24V
1
模块 EM222 DO8 DC24V
2
模块 EM235 AI4/AQ1
• 通用辅助继电器（M）：也是一位存储器，但是它不与输入 点对应，也不与输出点相对应，它用来存储PLC内部的中间 变量，相当于继电器控制系统中的中间继电器。 • 辅助继电器的线圈、常开触点、常闭触点：在梯形图上的图 形符号与I/O继电器相同，只是标号字母名称不同。通用辅 助继电器的线圈和触点的关系和输出继电器的一样，但只有
1.3.2软元件介绍
输入继电器I 输出继电器Q
通用辅助继电器M 特殊继电器SM 定时器T
PLC用户数据存储器编程资源
S7-200软元件列表(12个)
变量存储器V 局部变量存储器L
顺序控制继电器S 模拟量输入/输映像寄存 器AI、AQ 高速计数器HC
计数器C
累加器AC
25
一、输入继电器I（Input Relay）
定义掉电保持存储器的个数:一次最多可以定义六个掉电保持区. 可定义掉电保持的存储单元:V、M、T、C
11
开机后数据的恢复 开机后，S7-200从EEPROM 中恢复程序块和系统块；同时， CPU检查RAM存储器，确认 超级电容器是否成功保存了 RAM存储器中的数据，若成 功保存，则RAM存储器保持 区域将保持不变。 V存储器中的保持区和非保持区，从 EEPROM中的相应区域恢复。若 RAM存储器的内容没有保持，CPU 会清除RAM存储器（包括保持区和 非保持区），并在上电后的第一个 扫描周期置保持数据丢失标志位 （SM0.2）为“1”，将EEPROM中 的数据恢复到RAM中。
21
编址举例： • 例如：某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入 输出点数各为： 数字量输 入24点、数字量输出20点、 模拟量输入6点和模拟量输出2点。
①连接模块
0
主机 CPU224 模块 EM221 DI8 DC24V
1
模块 EM222 DO8 DC24V
2
模块 EM235 AI4/AQ1
• 通用辅助继电器（M）：也是一位存储器，但是它不与输入 点对应，也不与输出点相对应，它用来存储PLC内部的中间 变量，相当于继电器控制系统中的中间继电器。 • 辅助继电器的线圈、常开触点、常闭触点：在梯形图上的图 形符号与I/O继电器相同，只是标号字母名称不同。通用辅 助继电器的线圈和触点的关系和输出继电器的一样，但只有
零基础学西门子S7 200 SMART PLC编程及应用
本书首先讲述了常用低压电器和电气控制电路基本知识，然后以S7-200 SMART PLC为例，通过实例介绍了 S7-200 SMART PLC的硬件组成、指令系统和编程软件的使用方法、通信与网络、控制系统的设计等内容。本书可 作为高等院校电气类及相关专业的教材，也可作为电工及电气技术人员培训及自学用书。
01
7.1 PLC控 制系统设计 的内容与步 骤
02
7.2 PLC控 制系统的硬 件配置
03
7.3 PLC控 制系统梯形 图程序的设 计
04
7.4顺序控 制梯形图的 设计方法
06
思考与练习
05
7.5 PLC在 工业控制系 统中的典型 应用实例
8.1通信网络的基础 知识
8.2 PLC以太网通信
8.3 RS485/RS232 端口自由通信
3.3 PLC的硬件结 构
3.5可编程序控制 器的发展及应用
3.4 PLC的工作原 理与编程语言
思考与练习
4.1软件安装及 硬件连接
4.2编程软件的 使用
5.2 PLC的编程语 言与程序结构
5.1西门子S7-200 SMART系列PLC
5.3数据类型与寻 址方式
5.5定时器指令与 计数器指令
5.4位逻辑指令
思考与练习
6.1数据传送指令 6.2数据比较指令
6.3四则运算指令 6.4逻辑运算指令
6.6移位与循环移 位指令
6.5递增、递减指 令
6.7数据转换指令
01
6.8表功能 指令
02
6.9时钟指 令
04
6.11中断 指令
06
思考与练习
03
6.10程序 控制类指令
05
6.12 PID 控制
01
7.1 PLC控 制系统设计 的内容与步 骤
02
7.2 PLC控 制系统的硬 件配置
03
7.3 PLC控 制系统梯形 图程序的设 计
04
7.4顺序控 制梯形图的 设计方法
06
思考与练习
05
7.5 PLC在 工业控制系 统中的典型 应用实例
8.1通信网络的基础 知识
8.2 PLC以太网通信
8.3 RS485/RS232 端口自由通信
3.3 PLC的硬件结 构
3.5可编程序控制 器的发展及应用
3.4 PLC的工作原 理与编程语言
思考与练习
4.1软件安装及 硬件连接
4.2编程软件的 使用
5.2 PLC的编程语 言与程序结构
5.1西门子S7-200 SMART系列PLC
5.3数据类型与寻 址方式
5.5定时器指令与 计数器指令
5.4位逻辑指令
思考与练习
6.1数据传送指令 6.2数据比较指令
6.3四则运算指令 6.4逻辑运算指令
6.6移位与循环移 位指令
6.5递增、递减指 令
6.7数据转换指令
01
6.8表功能 指令
02
6.9时钟指 令
04
6.11中断 指令
06
思考与练习
03
6.10程序 控制类指令
05
6.12 PID 控制
西门子PLC S7-200应用简介
全局是指同一个存储器可以被任何程序存取(主程 序,子程序或中断程序)
位地址 V[ 字 节 地 址 ] . [ 位 地 址 ] 10. V10.2 字节, 字节,字,双字地址 V[ 长 度 ][ 起 始 字 节 地 址 ] VW100 VW100
7 0
例
VW100
VB100
15 31 15
7 7
0 0
可扩展性
唯一不可扩 展模块
可扩展2个 模块
可连接7个扩展模块
CPU 222最多可以连接 两个模块 CPU 224,224XP 和 226 可以连接七个模块. CPU 221 是不可扩展 的.
为了适应空间的要求,S7-200 可以组装成两排
EM221数字输入模块 EM221数字输入模块
EM222数字量输出模块 EM222数字量输出模块
S7-200 家族由五个不同的 CPU 型号组 S7成.不同型号主要通过以下特性来区分. * 集成的输入和输出点数量 * 程序和数据存储量 * 可扩展性
S7-200家族5种CPU S7-200家族 家族5
CPU 224XP 拥有附 加的集成模拟输入/ 输出.
此外 CPU 224XP 以 及 CPU 226 还附带 第二个通讯连接点.
西门子PLC 西门子PLC
S7-200 S7小型整体式 S7-300 S7模块化小型 S7-400 S7模块化无风扇设计,功能强大
S7-200 PLC系统组成 S7PLC系统组成
1 2 3 4 5 系统基本构成 主机结构 扫描周期及工作方式 输入输出扩展 主机性能指标
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从CPU模块的功能来看,SIMATIC S7-200系列 CPU模块的功能来看, 200系列 小型可编程序控制器发展至今, 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CPU 21X 第一代产品其 CPU模块为 CPU 21X , 主机都可 进行扩展, 它具有四种不同结构配置的CPU 单 进行扩展 , 它具有四种不同结构配置的 CPU单 元:CPU 212, 元:CPU 212,CPU 214,CPU 215和CPU 216, 214, 215和 216, 对第一代PLC产品不再作具体介绍. 对第一代PLC产品不再作具体介绍. 第二代产品其CPU 模块为CPU 22X 是在 21世 第二代产品其 CPU模块为 CPU 22X , 是在21世 纪初投放市场的,速度快, 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: 它具有四种不同结构配置的CPU 单元: CPU 221,CPU 222,CPU 224, CPU224XP和 221, 222, 224, CPU224XP和 221 之外, CPU 226, 除 CPU 221之外 , 其他都可加扩展 226 , 模块. 模块.
S7-200 SMART PLC编程及应用
1.1.6 I/O的地址分配与外部接线
用系统块组态硬件时，编程软件自动地分配各模块和信号板的地址。 硬件组态演示
1.2 PLC的工作原理
1.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算
用逻辑代数中的1和0来表示数字量控 制系统中变量的两种相反的工作状态。 线圈通电、常开触点接通、常闭触点断 开为1状态，反之为0状态。在波形图中， 用高、低电平分别表示1、0状态。
4．模拟量输出模块 EM AQ02有10V和0～20mA两种量程，对应的数字量分别为−27648～ +27648和0～27648。满量程时电压输出和电流输出的分辨率分别为10位 + 符 号位和10位。 5．热电阻扩展模块与热电偶扩展模块 温度测量的分辨率为0.1°C/0.1°F，电阻测量的分辨率为15位 + 符号位。
2．先进的程序结构 3．灵活方便的存储器结构，大多数存储区可以按位、字节、字和双字读写。 4．简化复杂编程任务的向导功能 5．强大的通信功能 6．支持文本显示器和三种系列的触摸屏。 7．强大的运动控制功能 1.1.3 CPU模块 1．CPU模块的技术规范 标准型CPU SR20/SR30/SR40/SR60、CPU ST20/ST30/ST40/ST60，可扩展6 个 扩 展 模 块 ， SR 和 ST 分 别 是 继 电 器 输 出 和 晶 体 管 输 出 。 经 济 型 的 CPU CR40/CR60价格便宜，不能扩展。定时器/计数器各256点。
图1-4 输入电路
2．数字量输出电路 继电器输出电路可以驱动直流负载和 交流负载，承受瞬时过电压和过电流的 能力较强，动作速度慢，动作次数有限。 场效应管输出电路只能驱动直流负载。 反应速度快、寿命长，过载能力稍差。
3. 信号板 SB AQ01：1点模拟量输出信号板。 SB DT04：2点数字量直流输入/2点数字量场效应管输出。 SB CM01：RS485/RS232信号板。 SB BA01：电池信号板，使用CR1025 纽扣电池，保持时间大约一年。
用系统块组态硬件时，编程软件自动地分配各模块和信号板的地址。 硬件组态演示
1.2 PLC的工作原理
1.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算
用逻辑代数中的1和0来表示数字量控 制系统中变量的两种相反的工作状态。 线圈通电、常开触点接通、常闭触点断 开为1状态，反之为0状态。在波形图中， 用高、低电平分别表示1、0状态。
4．模拟量输出模块 EM AQ02有10V和0～20mA两种量程，对应的数字量分别为−27648～ +27648和0～27648。满量程时电压输出和电流输出的分辨率分别为10位 + 符 号位和10位。 5．热电阻扩展模块与热电偶扩展模块 温度测量的分辨率为0.1°C/0.1°F，电阻测量的分辨率为15位 + 符号位。
2．先进的程序结构 3．灵活方便的存储器结构，大多数存储区可以按位、字节、字和双字读写。 4．简化复杂编程任务的向导功能 5．强大的通信功能 6．支持文本显示器和三种系列的触摸屏。 7．强大的运动控制功能 1.1.3 CPU模块 1．CPU模块的技术规范 标准型CPU SR20/SR30/SR40/SR60、CPU ST20/ST30/ST40/ST60，可扩展6 个 扩 展 模 块 ， SR 和 ST 分 别 是 继 电 器 输 出 和 晶 体 管 输 出 。 经 济 型 的 CPU CR40/CR60价格便宜，不能扩展。定时器/计数器各256点。
图1-4 输入电路
2．数字量输出电路 继电器输出电路可以驱动直流负载和 交流负载，承受瞬时过电压和过电流的 能力较强，动作速度慢，动作次数有限。 场效应管输出电路只能驱动直流负载。 反应速度快、寿命长，过载能力稍差。
3. 信号板 SB AQ01：1点模拟量输出信号板。 SB DT04：2点数字量直流输入/2点数字量场效应管输出。 SB CM01：RS485/RS232信号板。 SB BA01：电池信号板，使用CR1025 纽扣电池，保持时间大约一年。
S7-200PLC基础知识
• SIMATIC指令集：是为S7-200系列PLC设计的， 本指令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL 和FBD三种编程语言。
• IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准， 它不能使用STL编程语言。
返回本节
1、编程语言
1. 梯形图 2.语句表 3. 功能块图 4. 其他编程语言
电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入 映像寄存器区域。
AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶 数字节地址，共有32个模拟量输入点。
S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区 域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。
AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址 也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点
前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以 累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态 位置1。
S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减 计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X）。
10 模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ） S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、
顶部端子盖 电源及输出端子
前盖 方式开关 电位器、扩展I/O连接
底部端子盖 输入端子、传感器电源
机型
机型 CPU221
主机输出类型 DC/继电器
主机输 入点数6ຫໍສະໝຸດ 主机输出 可扩展模块 点数
4
无
CPU222
DC/继电器
8
6
2
CPU224/XP DC/继电器
14/2AI 10/1AO 7
CPU226
DC/继电器
• IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准， 它不能使用STL编程语言。
返回本节
1、编程语言
1. 梯形图 2.语句表 3. 功能块图 4. 其他编程语言
电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入 映像寄存器区域。
AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶 数字节地址，共有32个模拟量输入点。
S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区 域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。
AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址 也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点
前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以 累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态 位置1。
S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减 计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X）。
10 模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ） S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、
顶部端子盖 电源及输出端子
前盖 方式开关 电位器、扩展I/O连接
底部端子盖 输入端子、传感器电源
机型
机型 CPU221
主机输出类型 DC/继电器
主机输 入点数6ຫໍສະໝຸດ 主机输出 可扩展模块 点数
4
无
CPU222
DC/继电器
8
6
2
CPU224/XP DC/继电器
14/2AI 10/1AO 7
CPU226
DC/继电器