plc__S7-200的组成和系统配置解读
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第四章s7200PLC的系统配置与接口模块
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
（2）S7-200 CPU22* 的性能参数 五种规格中，性能依次提高，特别是用户程序存储器容量、
数字量/模拟量I/O点数、高速计数功能等方面有明显区别。 其中，CPU221是整体式固定I/O型结构，I/O点数固定为6
入/4出，处理器、存储器、电源、基本输入输出接口、通信接 口等都安装于模块上，I/O点数不能改，并且没有I/O扩展模块 接口。
在需要进行系统扩展时， 系统组成中还可包含数字量/模 拟量扩展模块、智能模块、通 信网络设备、人机界面及相应 的工业控制软件（MCGS）等， 如图所示。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
1.基本单元
基本单元（S7-200 CPU模块）也称为主机。由中央处理单 元（CPU）、电源以及数字量输入输出单元组成。这些都被紧 凑地安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成一个独立的 控制系统。
目前，S7-200 PLC 主要有CPU221（整体式PLC，I/O点数 不能扩展）、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226（叠装式 PLC，可以连接扩展I/O模块与功能模块）这五种规格。虽然外 形略有差别，但基本结构相同或类似。
（1）S7-200 CPU的外形 其处理器、存储器、电源、输入输出接口、通信接口等都 安装于基本单元上。
4.2.1 数字量模块
1.数字量输入模块 直流输入模块
交流输入模块
(1)直流输入模块
图中所示为 EM221 DI8×DC24V 模块的端子接线图。
图中，8个数字量输入点分 为2组，1M、2M分别是两组输入 点内部电路的公共端，每组需用 户提供一个DC24V电源。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
S7-200系列PLC系统概述
4、位存储区 、 5、局部变量存储区 、 6、特殊存储器 、 7、定时器存储区 、 8、计数器存储区 、 9、累加器 、 10、高速计数器 、 11、模拟量输入 、 12、模拟量输出 、
2、功能扩展模块 、 ）、模拟量输入 （1）、模拟量输入 输出扩展模块 ）、模拟量输入/输出扩展模块 ）、特殊功能模块 （2）、特殊功能模块 ）、 3、I/O点数扩展和编址 、 点数扩展和编址
2.3 S7-200 PLC的寻址 的寻址
一、数据长度 二、寻址方式 1、直接寻址 、 2、间接寻址 、 三、各数据存储区寻址 1、输入过程映像寄存器 、 2、输出过程映像寄存器 、 3、变量存储区 、
系列PLC系统 第二章 S7-200系列 系列 系统 概述
1、掌握S7-200 PLC的结构及扩展模块 、掌握 的结构及扩展模块 2、了解 、了解S7-200 PLC的寻址 的寻址
2.1 系统功能概述
1、功能强大的指令集 、 2、丰富强大的通信指令功能 、 3、编程软件的易用性 、 4、不断的创新 、
2.2 S7-200 PLC的结构及扩展 的结构及扩展 模块
一、S7-200 PLC的结构 的结构 1、S7-200 CPU 、 2、S7-200 CPU规格 、 规格 （1）、 ）、CPU221：6输入 输出 ： 输入/4输出 ）、 输入 ）、CPU222：8输入 输出 输入/6输出 （2）、 ）、 ： 输入 输入/10输出 （3） 、CPU224：14输入 输出 ） ： 输入 输入/16输出 （4） 、CPU226：24输入 输出 ） ： 输入
（5） 、CPU226XM：其在用户程序存储 ） ： 容量和数据存储容量上进行了扩展， 容量和数据存储容量上进行了扩展，其 它同、 它同、CPU226。 。 3展模块 、 扩展模块 ）、输入扩展模块 有两种： 点 （1）、输入扩展模块 ）、输入扩展模块EM221有两种：8点 有两种 DC输入，8点AC输入 输入， 点 输入 输入 ）、输出扩展模块 有三种： 点 （2）、输出扩展模块 ）、输出扩展模块EM222有三种：8点 有三种 DC晶体管输出 8点AC输出 8点DC输 DC晶体管输出，8点AC输出、8点DC输 晶体管输出， 输出、 出 ）、输入 输出混合扩展模块EM223有 （3）、输入 输出混合扩展模块 ）、输入/输出混合扩展模块 有 六种： 点 输入/4点 六种：4点（8点、16点）DC输入 点（8 点 点 输入 输出， 点 点、16点）DC输出， 4点（8点、16点） 点 输出 点 点 DC输入 点（8点、16点）继电器输出 输入/4点 点 点 输入
plc__S7-200的组成和系统配置
有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口；
具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议 的通讯能力。
CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图
16点输出
120/240 VAC
1 L 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3
2 L 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 3 L 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 1 .7
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。它具有四种不同结构 配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222， CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外， 其他都可加扩展模块。
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两 大部分构成，如图3.1所示。
120/240 VAC
1 L 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 2 L 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 3 L 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 1 .7
N L1 AC
1 M 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 2 M 1 .5 1 .6 1 .7 2 .0 2 .1 2 .2 2 .3 2 .4 2 .5 2 .6 2 .7 M L + 24VDC
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3．STEP7-Micro/WIN32编程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本
功能是创建、编辑、调试用户程序、组态
系统等。
编程软件的使用环境：支持Windows
的应用软件。
具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议 的通讯能力。
CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图
16点输出
120/240 VAC
1 L 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3
2 L 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 3 L 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 1 .7
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。它具有四种不同结构 配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222， CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外， 其他都可加扩展模块。
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两 大部分构成，如图3.1所示。
120/240 VAC
1 L 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 2 L 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 3 L 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 1 .7
N L1 AC
1 M 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 2 M 1 .5 1 .6 1 .7 2 .0 2 .1 2 .2 2 .3 2 .4 2 .5 2 .6 2 .7 M L + 24VDC
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3．STEP7-Micro/WIN32编程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本
功能是创建、编辑、调试用户程序、组态
系统等。
编程软件的使用环境：支持Windows
的应用软件。
1--S7-200 PLC系统构成
S7-200 PLC系统构成S7-200系列PLC将一个微处理器CPU、若干I/O点和电源集成在一个机壳内，统称CPU 模块，其外形如下图所示。
S7-200系列PLC可提供4种不同的CPU模块和6种型号的扩展模块。
其系统构成包括CPU模块、各种扩展模块、编程器、存储卡，写入器及文本显示器等。
1.CPU模块型号和技术指标第一代产品：其CPU模块为CPU21X，主机都可以进行扩展。
主要有CPU212、CPU214、CPU215和CPU216等几种型号。
第二代产品:其CPU模块为CPU22X，其速度快，具有较强的通信能力。
主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和CPU224XP等，除CPU221外，其他都可加扩展模块。
2004年，西门子推出了S7-200 CN系列PLC，专门针对中国的市场产品。
对于每个型号，有直流24V和交流120~220V两种电源供电的CPU类型。
DC/DC/DC：CPU是直流供电，直流数字量输入，数字量输出点是晶体管直流电路类型。
AC/DC/RELAY：说明CPU是交流供电，直流数字量输入，数字量输出点是继电器触点类型。
2.S7-200 CPU的主要技术指标（S7-200 CPU的主要技术指标如下表所示）3.接线方式S7-200系列CPU模块接线端子基本相同，例如CPU222端子接线如下图所示。
CPU226 DC/DC/DC型PLC的接线图，它与CPU222 DC/DC/DC型PLC的接线方法基本相同，区别在于CPU226 DC/DC/DC采用两组直流电源，第一组直流电源正极接1L+端，负极接1M端，第二组直流电源正极接2L+端，负极接2M端。
AC/AC/继电器接线：图a所示为CPU221 AC/DC继电器型PLC的接线图。
该型号的工作电源采用120或者240V交流电源，该电源电压允许范围为85~264V，交流电源接在L1、N端子上。
输出端子分为两组，采用两组电源，由于采用继电器输出形式，故输出端电源即可为交流电源，也可以是直流电源。
第3部分 S7-200系列PLC系统特性及硬件构成 课件
S7-200系列PLC的I/O地址分配
S7-200系列PLC地址分配原则
第一是数字量和模拟量分别编址，数字量输入地址冠 以字母“I”，数字量输出地址冠以字母“Q”，输出/输入
字节可以重号。模拟量输入地址冠以字母“AI”，模拟 量输出地址冠以字母“AQ”，输出/输入字可以重号。
第二是数字量模块的编址是以字节为单位，如：IB0、
2．交流输入模块
L1 N
有8个分隔式数字
量输入端子，每个
ON 0N .0 1N 1N .1 2N 2N .2 3N 3N .3 4N .4 5N 5N .5 6N 6N .6 7N 7N .7
输入点都占用二个
接线端子。
N L1
它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这 些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）
1.直流输入模块
直流输入模块（EM221 8×24VDC）有8个数字量输 入端子。接线图中，8个数字 量输入点分成2组。1M、2M 分别是2组输入点内部电路的 公共端，每组需用户提供一 个24VDC电源。
+
. 1M .0 .1 .2 .3 . 2M .4 .5 .6 .7
+
直流输入电路：
SB1 IN C - + COM + 24VDC 路 R2 VL R1
表1
S7-200系列PLC各CPU模块基本特性
CPU221 CPU222 CPU224 CPU224 XP CPU226
本机数字量 I/O 本机数字量输 入地址 本机数字量输 出地址 最大数字量 I/O
6入/4出 I0.0～ I0.5 Q0.0～ Q0.3 6入/4出
8入/6出 I0.0～ I0.7 Q0.0～ Q0.5 40入/38 出
S7-200PLC的系统配置
0. 1
3 0. 2 0.
2L
5 0. 6 0. 0 0. 4 0. 7 1.
3L
1. 1
4 1. 2 1. 3 1.
3. 第三组由输出端子Q1.1~Q1.7共7个输 出点与公共端3L组成。每个负载的一端与输 出点相连，另一端经电源与公共端相连。
120/240 VAC
5 0. 6 0. 0 2L 0. 4 0. 7 1.
2.2 S7-200PLC主机简介
S7-200 CPU22X系列产品： CPU221模块、 CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、 CUP226XM模块。 CPU226模块I/O总点数为40点（24/ 16 点）， 可带7个扩展模块； 用户程序存储器容量为6.6K字； 内置高速计数器，具有PID控制的功能； 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口； 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协 议的通讯能力。
7 6 1. 5 1. 4 1. 1 1. 2 1. 3 1. 3L 1.
N
L1
AC
对于继电器输出 120/240 VAC 方式，既可带直流负 载，也可带交流负载。 负载的激励源由负载 性质确定。输出端子 排的右端N、L1端子 是供电电源 120/240VAC输入端。 L1 N 7 6 1. 5 1. 4 1. . 2 1. 3 1. 该电源电压允许范围 为85~264VAC。
第2章
PLC硬件基础知识
2.1 S7-200PLC的系统 配置
S7-200 CPU
1.基本单元 (S7-200 CPU模块)
基本单元（S7200CPU模块）也称为主 机，它包括一个中央处 理单元（CPU）、电源、 数字量输入输出单元。 基本单元可以构成一个 独立的控制系统。
S7-200 SMART PLC硬件系统组成
S7-200 SMART PLC硬件系统组成S7-200 SMART PLC控制系统硬件由CPU模块、数字量扩展模块、模拟量扩展模块、热电偶与热电阻模块和相关设备组成。
CPU模块、扩展模块及信号板，如图1-1所示。
图1-1 S7-200 SMART PLC、信号板及扩展模块1、CPU模块CPU模块又称基本模块，它由CPU单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。
CPU模块（这里说的CPU模块指的是S7-200 SMART PLC基本模块的型号，不是中央微处理器CPU的型号）是一个完整的控制系统，它可以单独完成一定控制任务，主要功能是采集输入信号、执行程序、发出输出信号和驱动外部负载。
CPU模块有经济型和标准型两种。
经济型CPU模块有两种，分别为CPU CR40和CPU CR60，经济型CPU价格便宜，但不具有扩展能力；标准型CPU模块有8种，分别为CPU SR20、CPU ST20、CPU SR30、CPU ST30、CPU SR40、CPU ST40、CPU SR60和CPU ST60，具有扩展能力。
CPU模块具体技术参数，如表1-1所示。
表1-1 CPU模块技术参数2、数字量扩展模块当CPU模块数字量I/O点数不能满足控制系统的需要时，用户可根据实际的需要对数字量I/O点数进行扩展。
数字量扩展模块不能单独使用，需要通过自带的连接器插在CPU模块上。
数字量扩展模块通常有3类，分别为数字量输入模块，数字量输出模块和数字量输入输出混合模块。
数字量输入模块有1个，型号为EM DI08，8点输入；数字量输出模块有2个，型号有EM DR08和EM DT08，EM DR08模块为8点继电器输出型，每点额定电流2A；EM DT08模块为8点晶体管输出型，每点额定电流0.75A；数字量输入/输出模块有4个，型号有EM DR16、EM DT16、EM DR32和EM DT32，EM DR16/DT16模块为8点输/8点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A；EM DR32/DT32模块为16点输/16点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A。
S7-200 PLC硬件构成
5、 I/O扩展接口 ：
可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元 与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元 的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩 展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的 I/O端子 .
6、外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形 编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成 PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用 MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现 编程、监控、连网等功能。
输出接口、通信接口、电源等 PLC的软件：系统程序和用户程序
一、PLC的硬件构成
中央处理单元（CPU）—— 控制器的核心 存储器—— 存放用户程序和系统程序。
输入部件 输出部件 （I/O部件）
连接现场设备与CPU 之间的接口电路
外设接口 —— 连接编程器，进行编程，联网等功能。
电源部件 —— 为PLC内部电路提供能源
PS
CPU
IM
SM: SM: SM:
(电源模块)
(接口模块) DI DO AI
SM: CP: AO - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
～110V/220V市电 现场用户输入设备
现场信号 按钮、开关
传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等
PLC硬件系统组成
PLC基本单元
电源变换器
◆ 小型PLC: 8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：16位通用微处理器或单片微处理器 大型PLC：采用高速位片式微处理器（32位）
小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC则大多为双CPU 或多CPU系统。
◆CPU的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条 不紊地户程序或数据
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工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用 中，手编器曾是主要编程设备，后来出现了 图形输入设备，又出现了计算机编程软件。 通过通信设备，使PLC和计算机相连，用编程 软件可直接在计算机上编程，由于计算机的 显示器屏幕较大，对程序的编制和修更加方 便高效。但即使是现在，手编器的使用仍十 分广泛，特别是用小型和微型PLC实现的小规 模系统。
5．人机界面
人机界面主要指专用操作员界面，例 如操作员面板、触摸屏、文本显示器等， 这些设备可以使用户通过友好的操作界面 轻松地完成各种调整和控制的任务。
文本显示器
1. 构造特点 文本显示区：可显示两行信息（每行20个字符） 的液晶显示LCD 。 按键：共有9个键 。 通信：通过TD/CPU电缆（通用RS232接口）可以 提供可编程序控制器与TD 200的通信，同时可以 提供TD的电源，而不必再另接电源。 电源：如果不用TD/CPU通信电缆，可以通过面板 右侧的电源接口连接外部电源。
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3．STEP7-Micro/WIN32编程软件
STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本 功能是创建、编辑、调试用户程序、组态 系统等。 编程软件的使用环境：支持Windows 的应用软件。
4．通讯电缆
通讯电缆是PLC用来与个人计算机 （PC）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆 （RS232—RS485），也可用一个通讯处 理器（CP）和多点接口（MP1）电缆，或 者用一块MPI卡及随MPI卡提供的一根通 讯电缆。
通信口
图3.2
S7-200主机外形
组成
CPU模块的顶部端子盖内 ：电源及输出端子 底部端子盖内 ：输入端子及传感器电源 中部右侧前盖内 ：CPU工作方式开关 （RUN/STOP）、模拟调 节电位器和扩展I/O接口 左侧 ：状态指示灯LED、存储卡、及通讯口
状态指示灯 ——显示CPU的工作方式、本机
3 S7-200的组成和系统配置
3 S7-200的组成和系统配置
• 本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可 编程序控制器为例，介绍具体型号的 PLC ，内容 包括： l S系列PLC发展概述 l S7-200 可编程序控制器的主机结构组成 l 扩展模块简介 l S7-200 可编程序控制器系统配置
TP 系列
触摸屏
通信 及网络设备
其他 设备
PLC基本单元
～110V/220V市电 现场用户输入设备 现场信号 按钮、开关 传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 电源变换器 现场用户输出设备 执行器
输 入 部 件
I/O的状态、系统错误状态。存储卡 （EEPOM卡）可以存储CPU程序。 RS-485的串行通讯端口 ——PLC主机实 现人一机对话、机—机对话的通道。实现PLC 与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程 器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连 接。 扩展接口 ——PLC主机与输入、输出扩展模 块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块 之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。
3.2 S7-200 PLC系统组成
SIMATIC S7-200系列属小型可编程序 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 机都可进行扩展，它具有四种不同结构 配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214， CPU 215和CPU 216，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：CPU 221，CPU 222， CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外， 其他都可加扩展模块。
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200 系统由硬件和工业软件两 大部分构成，如图3.1所示。
图 扩展单 3 元 1 . S 7 20 0 特殊功 -
计算机
工业软件
基本 单元
CP U 主机
EM1 扩展 模块
EM2 扩展 模块
EMn 扩展 模块
能模块
TD200 文本 显示器
PLC 系 统 组 成
（主机与扩展模块）
2. 个人计算机（PC）或编程器
个人计算机（PC）或编程器需装上 STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可 供用户进行程序的编制、编辑、调试和监 视等。 要求个人计算机CPU为80586或更高的 处理器，16M内存（最低要求为： CPU80486，8M内存）。
手编器
微处理器（CPU） 运算器 控制器
输 出 部 件
中间继电器 电磁阀 扩展设备 扩展单元 通讯模块
功能模块
PLC系统结构示意图
系统基本构成 1. 硬件
（1）基本单元
（2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 2. 工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开 发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和， 它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人 机接口等几大类构成。
2. 主要功能来自 可以显示从 CPU 主机读出的信息（如读取指令、 数据、当前值及状态）； 可以调整运行中选定的程序变量； 可以提供对输入输出点的强制功能； 可以为实时时钟设置日期和时间； 支持多种语言形式的菜单和提示并支持中文。
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3.2.2 主机结构
1. 各CPU介绍及I/O系统 （1）主机外形 SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块） 的外形如图3.2所示：
状态显示 存储器卡
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
3.1
S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。其第一代可 编程序控制器是1975年投放市场的 SIMATIC S3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SIMATIC S5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SIMATIC S7、 M7和C7等几大系列。