1--S7-200 PLC系统构成
S7-200指令总结
I、Q、M、 Sbit
或操作，用于单一个动合触点与前面触点（或电路块） 并联
ON bit
或非操作，用于单一个动断触点与前面触点（或电路 块）并联
⒉ 立即触点指令
梯形图 bit
I
指令表 LDI bit LDNI bit
功能说明
立即装载，电路开始的动合触点
操作数
bit
⒉ 梯形图（LAD）：由触点、线圈或功能块组成。梯形图左边一条竖线称 为左母线，右边一条称为右母线（在S7-200中省略）。触点代表逻辑输入 条件，线圈代表逻辑输出结果，功能块用来表示定时器、计数器或数学运 算等附加指令。梯形图中编程元件的“动合”或“动断”其本质是PLC内 部某一存储器数据“位”的状态；线圈代表CPU对存储器的写操作；连线 代表指令处理的顺序关系（从左到右，从上到下）。梯形图流向清楚、简 单、直观、易懂，很适合电气工程人员是由。是第一用户语言。
LDN bit
动断触点逻辑运算的开始，LAD中在左侧母线或电路 块分支处装载一个动断触点；STL中读入逻辑行或电 路块的第一个动断触点
bit
A bit
与操作，用于单一个动合触点与前面触点（或电路块） 串联，串联的次数不受限制，即该指令可多次重复使 用
bit
AN bit
与非操作，用于单一个动断触点与前面触点（或电路 块）串联，串联的次数不受限制，即该指令可多次重 复使用
操作数位置：指明了操作数在此存储区的确切位置，用数字来指明，以字 节为单位计数。 位 寻址： I 0
●
1 位号 分隔符 字节地址 区域标识符 MSB 7 I0.1 LSB 0
字节 寻址：
V B 10 首字节地址 访问一个字节 区域标识符 MSB 7 VB10 LSB 0
西门子s7200-PLC-工作方式和结构
通信口
图3.2
S7-200主机外形
S7-200 CPU型号及特点
其中CPU224XP及CPU224XPsi自带2路模拟量输入和1路模拟量输出
S7-200 CPU的硬件特点
S7-200 CPU的各部件功能
S7-200的扩展I/O模块
S7-200的扩展特殊功能模块
S7-200还具有其他特殊模块，如称重模块，GPRS模块等
输出端 子
送 出
输出过程 映象区Q
PLC工作过程举例
Q0.0 ( I 0.1 Q0.0) I 0.2
第二部分：CPU的接线及I/O分配
本章重点： •理解并掌握S7-200的输入及输出的接线 •掌握S7-200的I/O分配
S7-200 CPU输入点接线
上图中，M为输入信号的公共端， 对于输入信号，正负极性都可以接
BUS
传感器
输 入 单 元
系统程序存储器
RAM
输 出 单 元
接触器 电磁阀
PLC
+ -
指示灯
电源O N
上电 处理
§2.2 PLC的工作原理
内部处理
输入处理（输入传送、远程I / O ） 执行自诊断
通信服务（外设、C P U 、总线服务）
P L C 正常？
S7-200PLC-培训资料
Q
FU KM FR
M 3~
I0.0 SB2 I0.1 ST I0.2
1M
线圈断电
KM
Q0.0
PLC
1L
~ KM通断电
接点断开
KM
触点断开
~
第一部分：S7-200可编程序控制器
1.1 S系列PLC发展概述 1.2 S7-200 PLC系统组成 1.3 编程元件及程序知识 1.4 相关设备 1.5 工业软件
PLC最主要的工作方式是循环扫描（周期扫描）
扫描工作一般分为：读输入、执行程序、处理通 信请求、自诊断检查和写输出等过程，CPU反复不停 地分阶段处理上述各种不同的任务，这种周而复始的 循环工作方式称为循环扫描。
执行用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用 户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期 中去除了执行用户程序和读输入、写输出的内容。
PLC的软件系统
1.3.2 用户程序
用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任 务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序是线 性地存储在系统程序制定的存储区内。
1．用户环境 用户环境是由系统程序生成的，它包括 用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用 户参数、文件存储区等。
2．用户程序结构 用户程序结构大致可以分为三种： （1）线性程序（2）分块程序（3）结构化程序 3．用户程序语言 PLC的编程语言有多种，其中梯形图、
(1) PLC扫描工作各环节的功能
① PLC上电后，首先检查硬件是否正常。
若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。
② 按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。
对输入的数据进行处理， 将结果存入元件映象寄存器。
③ 计算扫描周期。
S7200 PLC的系统配置与接口模块
8192 122888192 来自0012288 16384
10240
16384 24576
6入/4出
8入/6出
2
128入/128出 16入/16出
6
8
4
14入/10出
7
32入/32出 14 6
2入/1出
24入/16出 24
表4-1 S7-200 CPU22*的主要技术指标
高速脉冲输出/个
(1)直流输入模块
图4-7 直流输入电路
(2)交流输入模块
图4-8 交流输入模块的端子接线图
图4-9 交流输入电路
2.数字量输出模块
4.2 S7-200 PLC的输入/输出接口模块
4.2.1 数字量模块 4.2.2 模拟量模块 4.2.3 S7-200 PLC的智能模块
4.2.1 数字量模块
1.数字量输入模块 2.数字量输出模块 3.数字量输入输出模块
表4-2 S7-200 PLC数字量扩展模块一览表
模块名称 数字量输入模块
EM223 DI16/DO16×DC24V 160
EM223 DI16/DO16×DC24V/ 150 继电器
EM223 DI32/DO32×DC24V 240
EM223 DI32/DO32×DC24V/ 205 继电器
1.数字量输入模块
(1)直流输入模块 (2)交流输入模块
图4-6 直流输入模块 的端子接线图
指标 程序存储器/B 在线程序编辑时 非在线程序编辑时
数据存储器/B 掉电保持 （超级电容）/h
本机数字量I/O 本机模拟量I/O
扩展模块数量
数字量I/O映像区 模拟量I/O映像区
脉冲捕捉输入/个 高速计数器/个
S7-200 PLC存储器结构
如输出映像寄存器Q0.4 →输出端子Q0.4
◆ I/O映像区每个位都映像I/O单元上的每个端子状态 ◆ PLC通过I/O映像区的各个位与外部物理设备建立 联系 ◆I/O映像区实际上就是外部I/O设备状态的映像区
I/O映像区
I/O映像区的每一位
I/O继电器
在程序执行期间 ◇ 程序对输入/出的存取是通过I/O映像区，而不是实际的I/O端子。使 程序与外界隔开，提高了系统抗干扰能力。 ◇ 用户程序存取I/O映像寄存器的数据要比存取I/O端子的速度要快，提 高了系统运行速度
只读区域
*SM0.0 *SM0.1 *┇
~~ 可读写区域
只能用其触点
●只读区 (SMB0~SMB29)
PLC在RUN状态时，SM0.0总为1
初始脉冲，PLC由STOP→RUN时，
SM0.1 接通一个扫描周期
●可读写区(SMB30~SMB179)
*SMB30 *SMB34/SMB35 *┇
特殊控制功能
V0 V1 V2
-( )-| |-| / |-
V3 V4
2．字节、字、双字地址格式
MSB LSB 6 5 4 3 2 1 0 最高有效字节 最低有效字节
VB100
区 域 标 识 符
7
V100 V101 V102
7 0
VB100 VW100 VD100
• • •
数 据 长 度
起 始 字 节 地 址
VB100
顺序控制继电器存储器（S）的 地址格式
• 位地址： S[字节地址] . [位地址] 例S4.1 • 字节、字、双字地址： S[长度][起始字节地址] 例SB4
7
SB4
西门子S7-200编程PLC简单介绍
3．中断程序
中断程序用来及时处理与用户程序的 执行时序无关的操作，或者不能事先预测 何时发生的中断事件。中断程序不是由用 户程序调用，而是在中断事件发生时由操 作系统调用。中断程序是用户编写的。
2.4 S7-200系列PLC的内存结构 及寻址方式
2.4.1 内存结构
S7-200系列PLC的数据存储区按存储 器存储数据的长短可划分为字节存储器、 字存储器和双字存储器3类。
输入映像寄存器地址的编号范围为 I0.0～I15.7。
I、Q、V、M、SM、L均可以按字节、 字、双字存取。
2．输出映像寄存器
输出映像寄存器用来存放CPU执行程 序的数据结果，并在输出扫描阶段，将输 出映像寄存器的数据结果传送给输出模块， 再由输出模块驱动外部的负载，如图2-6 （b）所示。
若梯形图中Q0.0的线圈通电，对应的 硬件继电器的常开触点闭合，使接在标号 Q0.0端子的外部负载通电，反之则外部负 载断电。
输出端分成两组，每一组有1个公共端， 共有1L、2L两个公共端，可接入不同电压 等级的负载电源。输入/输出接线图如图22所示。
图2-2 CPU 224输入/输出接线图
2.2 S7-200系列PLC的性能
2.2.1 CPU模块性能
PLC的CPU性能主要描述PLC的存储 器能力、指令运行时间、各种特殊功能等。 这些技术性指标是选用PLC的依据，S7200 PLC的CPU的主要技术指标如表2-1所 示。
定时器的地址编号范围为T0～T255， 它们的分辨率和定时范围各不相同，用户 应根据所用CPU型号及时基，正确选用定 时器编号。
9．计数器
计数器主要用来累计输入脉冲个数，
其结构与定时器相似，其设定值在程序中 赋予。CPU提供了3种类型的计数器，各为 加计数器、减计数器和加/减计数器。计数 器的当前值为16位有符号整数，用来存放 累计的脉冲数（1～32 767）。计数器的地 址编号范围为C0～C255。
西门子S7-200PLC指令系统手册
（二）输出指令 梯形图（LAD）中，“（）”表示线圈，“能 流”到线圈端，则线圈被激励，其Q寄存器的相 应位为1，反之为0； 语句表（STL）中，输出指令为“＝”，把栈 顶值复制到操作数地址指定的存储器位（bit）, 堆栈各级栈值不变。 （三）置位和复位指令－把从操作数（bit）指定 的地址开始的N个点都被置位或复位，其中N＝1 －255
3. 修改指针：用自增或自减指令修改指针，则可 连续存取存储单元中的数据
五、用户程序的结构 用户程序可分为三个区：主程序、子程序和 中断程序； 主程序（OB1）：是用户程序的主体，CPU 在每一个扫描周期都要执行一次主程序指令； 子程序：可选部分，只有主程序调用时才执 行； 中断程序：可选部分，只有当发生中断事件 时，才执行中断程序，可在扫描周期的任意点执 行。
（二）直接寻址－指令中直接给出操作数的地址 的寻址方式 例： 位寻址 AND Q5.5
字节寻址 ORB VB33 , LB21 字寻址 双字寻址 MOVW MOVD AC0 , AQW200 AC1 , VD200
（三）间接寻址－指令中给出了存放操作数地 址的存储单元的地址的寻址方式 1. 建立指针
S7-200 PLC 的SIMATIC指令集不支持完全 数据类型检查； 使用局部变量时，执行简单数据类型检查； 使用全局变量时，指令操作数为地址而不是 可选的数据类型时，执行无数据类型检查。 （二）数据长度和数值范围 数据长度：用字节型（B）、字型（W）、 双字型（D）分别表示8位、16位、32位数据； 不同的数据长度对应的数据范围如表5－4所示
在语句表（STL）中，没有EN允许输入端， 但允许执行指令的条件是栈顶的值必须为1。 功能框的ENO端是允许输出端，即允许功能 框的布尔量输出，用于指令的级联 ； 语句表（STL）中，用AENO(ANDENO)指 令产生允许输出。 （四）条件输入、无条件输入 条件输入：在梯形图（LAD）、功能块图 （FBD）中，与“能流”有关的功能框或线圈不直 接与左母线连接；
电气控制与PLC应用技术课后习题答案(第四章)
习题与思考题1. 简述S7-200 SMART 控制系统的基本构成答：一个最基本的S7-200 SMART PLC 控制系统由基本单元（S7-200 SMART CPU 模块）、个人计算机、STEP7-Micro/WIN 编程软件及通信网络设备构成。
2. S7-200 SMART 标准型CPU 有哪些型号？各型号之间有什么差异？答：标准型CPU 有SR20/ST20、SR30/ST30、SR40/ST40、SR60/ST60。
主要差异在于用户程序存储器容量、I/O （数字量与模拟量）数量、最大脉冲输出频率、脉冲捕获输入点数。
3. 画出CPU SR40 AC/DC/继电器模块的外部端子接线图。
答：见教材图4-3。
4. S7-200 SMART 数字量输出有哪两种类型？分别画出它们的外部端子接线图。
答：晶体管输出和继电器输出两种类型，外部端子接线图见教材图4-5。
5. S7-200 SMART 模拟量扩展模块的性能指标有哪些？画出模拟量输入与输出模块的外部端子接线图。
答：S7-200 SMART 模拟量扩展模块的性能指标包括输入/输出类型与端口数量、输入/输出的电压/电流范围、模拟量与数字量之间的转换时间、分辨率、对DC 5V 与传感器电源的消耗电流值等。
外部端子接线图见教材图4-14。
6. 用于测量温度（0~99℃）的变送器输出信号为4~20mA ，模拟量输入模块将0~20mA 转换为数字0~27648，试求当温度为40℃时，转换后得到的二进制数N ？ 答：14467553040099553027648=+×−−=N7. S7-200 SMART 的信号板有哪几种类型？答： SB DT04，SB AE01，SB AQ01，SB CM01，SB BA01。
8. S7-200 SMART 标准型CPU 扩展配置时，应考虑哪些因素？I/O 是如何编址的？答：要考虑主机能够扩展的模块数量、数字量输入/输出映像区的大小、模拟量输入/输出映像区的大小、内部电源的负载能力。
第1章 西门子S7-200系列PLC基础知识1
（AT兼容计算机功能） S7-300PLC+操作面板
WINAC
PC上安装通讯处理器和软件控 制器 通过总线连接远程I/O 形成
其中S7系列PLC中包括： S7-400 大型 S7-300 中型
CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 224XP CPU 226 CPU 226XM
S7-200 小型
§1-2
S7-200系列PLC的硬件系统
开关量I/O 模拟量I/O
CPU 221
CPU 222
CPU 224 CPU 226 CPU 226XM
CPU 224XP
DC24V 电源
源型开关(接近或光电开关）与PLC连接
开关动作时，源型开关输出OUT端为高电平， 常用于要求高电平有效的PLC 。负载接在信号 线和电源地之间。
单端共点源型输入接线 内部公共端接24V-，外部公共端接24V+
为正
漏型开关与PLC的连接
开关动作时，漏型开关输出端OUT为低电平， 用于要求低电平有效的PLC，负载接在电源正极 和信号线之间。
解：① 选择开关量扩展模块 系统需要的开关量I/O点数为： 数字量输入24点， 开关量输入14点， 数字量输出20点； 开关量输出10点; CPU224 模块自带的I/O点数为：
DC24V
RLY
RLY
③ 检验最大I/O扩展能力：
● CPU连接了5个扩展模块＜允许连接的数量7。
④ 按照上述原则为各模块分配地址：
单端共点漏型输入接线 内部公共端接24V+，外部公共端接24V-
西门子S7-200PLC 2
2. 存储器 在PLC中，存储器主要用来存放系统程序、 用户程序以及工作数据。常用的存储器主要有 两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM， 另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。 3. 输入 输出单元 输入/输出单元 输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块， 是PLC与工业生产现场之间连接的部件。PLC 通过输入单元可以检测被控对象的各种数据， 将这些数据作为PLC对控制对象进行控制的依 据，同时PLC也可通过输出单元将处理结果送 给被控制对象，以实现控制的目的。
8. I/O点数扩展和编址 点数扩展和编址
CPU 22x系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O 地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多 个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各 模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。编址时同 种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置递 增，其它类型模块的有无以及所处的位置不影响本类 型模块的编号。
第2章 可编程控制器的硬件组成 及工作原理
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 可编程控制器的硬件组成 可编程控制器的工作原理 S7-200系列可编程控制器的性能简介 S7-200系列PLC的内部资源 S7-200存储器的数据类型与寻址方式
2.1 可编程控制器的硬件组成 PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、 存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩 展接口、电源等几部分组成。 1. 中央处理单元（CPU） 中央处理单元（ ） 和计算机一样，CPU是PLC的核心。PLC中 所配置的CPU随机型不同而不同，常用的CPU 有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286 等）、单片机（如8031、8096等）和位片式微 处理器（如AMD29W等）。
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1--S7-200 PLC系统构成
S7-200是一种经典的PLC（可编程逻辑控制器）系统，广泛应用于方方面面的自动化
和控制领域。
该系统包含多个要素和组件，下面我们来详细了解一下。
1.主机CPU
主机CPU是S7-200系统的核心部件，负责整个控制系统的数据处理和指令运算。
在PLC系统中，CPU相当于“大脑”，它根据输入信号状态进行数据逻辑运算，然后再根据指令输出对应的控制信号，控制各种执行器、电机或器件的运转或停止。
S7-200的CPU类型有多种，如S7-222、S7-224、S7-226等，可以根据用户的不同需求来选择。
2.数字输入模块
数字输入模块可以获取数字或状态信号，并把它们送入S7-200 CPU进行处理。
它接收的信号可以是各种物理输入信号（例如按钮、传感器和开关等）。
数字输入模块具有高度
可靠性和超长的使用寿命。
S7-200的数字输入模块有多种型号，如EM221、EM222、EM223等。
数字输出模块可以控制各种电气与机械装置的动作，实现开关、保护等的自动化控制。
数字输出模块通常以可编程的形式编写指令，即S7-200 CPU将指定的控制信号发送到数字输出模块，以控制执行器或其他设备的操作。
S7-200的数字输出模块也有多种型号，如
EM223、EM232、EM235等。
5.模拟输出模块
模拟输出模块可以将后台计算出的模拟信号转换为相应的目标物理量，如电压、电流
或位置等，实现该量的控制或调节。
S7-200的模拟输出模块也有多种型号，如EM232、
EM235、EM237等。
6.通信模块
通信模块可以实现PLC系统与其他外部设备之间的数据交换和控制。
通常情况下，通
信模块可支持一些通信协议，如MPI、PROFIBUS-DP和MODBUS等，并以相应的速度进行通信。
S7-200的通信模块也有多种型号，如EM232、EM235等。
7.编程软件
编程软件是S7-200的编程工具，单独提供。
该软件是PLC编程语言的编辑器和调试器，可以帮助用户编写和测试PLC程序，并进行在线或离线的编程。
S7-200编程软件具有很强的功能性和极高的灵活性，可以满足各种不同的应用要求。
8.配套设备
除上述核心要素外，S7-200中还需要配套一些设备，如工业电缆、接口转换器、移动平台、装配带等，以适应不同的应用场景。
如果需要，还可以配备机柜、电源、电缆保护
管和维修工具等。
这些辅助设备可以大大简化PLC安装和调试，同时也有助于保护所使用的设备和文档。