1、可編程控制器可編程控制器(PLC) Programmable Logic Controller教材：可編程控制器教程（基礎篇）第3章 S7-200概述第3章 S7-200概述本章要點本章要點S7-200的系統(tǒng)基本構成的系統(tǒng)基本構成S7-200的性能指標的性能指標S7-200的基本功能及特點的基本功能及特點S7-200的的CPU組態(tài)及尋址組態(tài)及尋址S7-200的編程語言及工業(yè)軟件的編程語言及工業(yè)軟件3.1 S7-200系列PLC概述 西門子西門子S7系列可編程控制器分為系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個系列，分別為三個系列，分別為S7系列系列的大、中、小型可編程控制

2、器系統(tǒng)。的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。S7-200系列可編程控制器有系列可編程控制器有CPU21X系列，系列，CPU22X系列，其中系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了型可編程控制器提供了4個不同的基本型號，常見的有個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和和CPU226四種基本型號四種基本型號。 （1）主機單元（CPU226）24輸入輸入/16輸出共輸出共40個數(shù)字量。個數(shù)字量。可連接可連接7個擴展模版單元，最大可擴展至個擴展模版單元，最大可擴展至248個個數(shù)字量數(shù)字量I/O點或點或35路模擬量路模擬量I/O。13KB的程序和數(shù)字存儲空間。的程序和數(shù)字存儲空

3、間。6個獨立的個獨立的30kHz的高速計數(shù)器，的高速計數(shù)器，2路獨立的路獨立的20kHz的高速脈沖輸出。的高速脈沖輸出。具有具有PID控制器。控制器。2個個RS-485通信通信/編程口。編程口。（2）數(shù)字量擴展模版S7-200系列目前可以提供三大類共系列目前可以提供三大類共9種數(shù)字量種數(shù)字量輸入輸出擴展模板。輸入輸出擴展模板。EM221，數(shù)字量輸入擴展模板，具有，數(shù)字量輸入擴展模板，具有8點點DC輸輸入，光電耦合隔離。入，光電耦合隔離。EM222，數(shù)字量輸出擴展模板，有，數(shù)字量輸出擴展模板，有2種輸出類種輸出類型。型。EM223，數(shù)字量混合輸入，數(shù)字量混合輸入/輸出擴展模板，有輸出擴展模板，有

4、6種輸出類型。種輸出類型。（3）模擬量擴展單元模板EM231，4路路12位模擬量輸入模板。位模擬量輸入模板。EM232，2路路12位模擬量輸出模板。位模擬量輸出模板。EM235，模擬量混合輸入，模擬量混合輸入/輸出模板，提供模輸出模板，提供模擬量輸入擬量輸入4路，模擬量輸出路，模擬量輸出1路。路。（4）智能模板通信處理器通信處理器EM277，是連接，是連接SIMATIC現(xiàn)場總現(xiàn)場總線線PROFIBUS-DP從站的通信模板。從站的通信模板。通信處理器通信處理器CP243-2 。（5）其它設備編程設備（編程設備（PG）人機操作界面人機操作界面HMI，包括文本顯示器和觸摸屏，包括文本顯示器和觸摸屏。

5、實驗系統(tǒng)網(wǎng)絡結構實驗系統(tǒng)網(wǎng)絡結構 實驗網(wǎng)絡系統(tǒng)由實驗網(wǎng)絡系統(tǒng)由20臺西門子可編程控制器組成，包含了臺西門子可編程控制器組成，包含了工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、MPI網(wǎng)、網(wǎng)、PPI網(wǎng)、網(wǎng)、USS通信等多種先進的網(wǎng)絡通信技術、采用通信等多種先進的網(wǎng)絡通信技術、采用WINCC、MCGS工控組態(tài)軟件，作為現(xiàn)場采集工控組態(tài)軟件，作為現(xiàn)場采集/現(xiàn)場監(jiān)控現(xiàn)場監(jiān)控/遠程網(wǎng)絡監(jiān)控等部分的系統(tǒng)軟件。遠程網(wǎng)絡監(jiān)控等部分的系統(tǒng)軟件。3.2 S7-200的基本功能及特點CPU類類 型型電電 源源 電電 壓壓輸輸 出出 電電 壓壓輸輸 出出 點點 數(shù)數(shù)每每 組組 點點 數(shù)數(shù)輸

6、輸 出出 電電 流流CPU221晶體管晶體管24VDC24VDC440.75A繼電器繼電器85264VAC24VDC，24230VAC41/32ACPU222晶體管晶體管24VDC24VDC660.75A繼電器繼電器85264VAC24VDC，24230VAC63/32ACPU224晶體管晶體管24VDC24VDC105/50.75A繼電器繼電器85264VAC24VDC，24230VAC104/3/32ACPU226晶體管晶體管24VDC24VDC168/80.75A繼電器繼電器85264VAC24VDC，24230VAC164/5/72A（1 1）輸出特性）輸出特性（2）輸入特性在在S7-

7、200中，對直流數(shù)字量輸入信號的電壓要求均為中，對直流數(shù)字量輸入信號的電壓要求均為24VDC，“1”信號為信號為1535V，“0”信號為信號為05V，經(jīng)過，經(jīng)過光電耦合器隔離后進入到光電耦合器隔離后進入到PLC中。中。CPUCPU輸輸 入入 濾濾 波波中中 斷斷 輸輸 入入高速計數(shù)器高速計數(shù)器輸入輸入每每 組組 點點 數(shù)數(shù)電電 纜纜 長長 度度CPU221CPU2210.20.212.8ms12.8msI0.0I0.0I0.3I0.3I0.0I0.0I0.5I0.52 2，4 4非屏蔽輸入非屏蔽輸入300 m300 m，屏，屏蔽輸入蔽輸入500m500m屏蔽中斷輸入及高速屏蔽中斷輸入及高速計數(shù)

8、器計數(shù)器50 m 50 m CPU222CPU2224 4，4 4CPU224CPU2248 8，6 6CPU226CPU2261313，1111（3）輸入/輸出擴展能力當主機單元模板上的當主機單元模板上的I/O點數(shù)不夠時，或者點數(shù)不夠時，或者涉及到模擬量空置時，除了涉及到模擬量空置時，除了CPU221外，可外，可以通過增加擴展單元的方法，對輸入以通過增加擴展單元的方法，對輸入/輸出輸出點數(shù)進行擴展。在進行擴展時，要考慮以下點數(shù)進行擴展。在進行擴展時，要考慮以下幾個因素：幾個因素：CPU主機模板所能連接的擴展模板數(shù)。主機模板所能連接的擴展模板數(shù)。CPU主機模板的映像寄存器的數(shù)量。主機模板的映像

9、寄存器的數(shù)量。CPU主機模板在主機模板在5VDC下所能提供的最大擴下所能提供的最大擴展電流。展電流。表表3-4 S7-2003-4 S7-200的擴展能力的擴展能力CPU最多擴展模板最多擴展模板數(shù)數(shù)映像寄存器的數(shù)量映像寄存器的數(shù)量最大擴展電流最大擴展電流CPU221無無數(shù)字量：數(shù)字量：256，模擬量：無，模擬量：無0CPU2222數(shù)字量：數(shù)字量：256，模擬量：，模擬量：16入入/16出出340 mACPU2247數(shù)字量：數(shù)字量：256，模擬量：，模擬量：32入入/32出出660 mACPU2267數(shù)字量：數(shù)字量：256，模擬量：，模擬量：32入入/32出出1000 mA序序 號號型型 號號功

10、功 能能消耗電流（消耗電流（mA）1EM221數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：8點，晶體管輸出點，晶體管輸出302EM222數(shù)字量輸出：數(shù)字量輸出：8點，晶體管輸出點，晶體管輸出503EM222數(shù)字量輸出：數(shù)字量輸出：8點，繼電器輸出點，繼電器輸出404EM223數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：4點、輸出：點、輸出：4點，晶體管輸點，晶體管輸出出405EM223數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：4點、輸出：點、輸出：4點，繼電器輸點，繼電器輸出出406EM223數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：8點、輸出：點、輸出：8點，晶體管輸點，晶體管輸出出807EM223數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：8點、輸出：點、輸出：8點，繼電器輸點，繼電

11、器輸出出808EM223數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：16點、輸出：點、輸出：16點，晶體管點，晶體管輸出輸出1609EM223數(shù)字量輸入：數(shù)字量輸入：16點、輸出：點、輸出：16點，繼電器點，繼電器輸出輸出15010EM231模擬量輸入：模擬量輸入：4路，路，12位位20表表3-5 S7-200擴展模板的消耗擴展模板的消耗電流序序 號號型型 號號功功 能能消耗電流（消耗電流（mA）11EM231模擬量輸入：熱電偶，模擬量輸入：熱電偶，4路路6012EM231模擬量輸入：熱電阻，模擬量輸入：熱電阻，4路路6013EM232 模擬量輸出：模擬量輸出：2路，路，12位位2014EM235 模擬量輸入：模

12、擬量輸入：4路、輸出路、輸出1路，路，12位位3015EM277連接連接PROFIBUS-DP150擴展方案（以CPU224擴展為例）4個個EM223，DI16/DO16繼電器模板和繼電器模板和2個個EM221 DI8晶體管模板，消耗電流為晶體管模板，消耗電流為4150230660mA。4個個EM223，DI16/DO16繼電器輸出模板，繼電器輸出模板，1個個EM222 DO8繼電器模板，消耗的電流為繼電器模板，消耗的電流為4150140640mA。4個個EM223，DI16/DO16晶體管輸出模板，晶體管輸出模板，消耗的電流為消耗的電流為4160640mA。（4）快速響應功能脈沖捕捉功能脈沖

13、捕捉功能中斷輸入中斷輸入高速計數(shù)器高速計數(shù)器高脈沖輸出高脈沖輸出模擬電位器模擬電位器（5）存儲系統(tǒng) 系統(tǒng)存儲區(qū)：操作數(shù)據(jù) 工作存儲區(qū)：程序的復制件 程序存儲區(qū)：用戶程序 累加器: 4個32位 地址寄存器：存放指針CPU類類型型用戶程序存儲用戶程序存儲區(qū)容量區(qū)容量用戶數(shù)據(jù)存儲用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)容量區(qū)容量用戶存儲器用戶存儲器類型類型CPU2212048字字1024字字EEPROMCPU2222048字字1024字字EEPROMCPU2244096字字2560字字EEPROMCPU2264096字字2560字字EEPROM表3-6 S7-200的存儲容量（6）CPU的工作方式及掃描周期 CPU前面板上用

14、兩個發(fā)光二極管顯示當前工前面板上用兩個發(fā)光二極管顯示當前工作方式，綠色指示燈亮，表示為運行狀態(tài)，作方式，綠色指示燈亮，表示為運行狀態(tài)，紅色指示燈亮，表示為停止狀態(tài)，在標有紅色指示燈亮，表示為停止狀態(tài)，在標有SF指示燈亮時表示系統(tǒng)故障，指示燈亮時表示系統(tǒng)故障，PLC停止工作停止工作。 （1）STOP（停止）停止）（2）TERM（3）RUN（運行）運行） 3.3 S7-200編程元件的尋址及CPU組態(tài)可編程控制器在其系統(tǒng)軟件的管理下，將用戶程序存可編程控制器在其系統(tǒng)軟件的管理下，將用戶程序存儲器劃分出若干個區(qū)，并將這些區(qū)賦予不同的功能，儲器劃分出若干個區(qū)，并將這些區(qū)賦予不同的功能，由此組成了各種內

15、部器件。由此組成了各種內部器件。這些內部器件就是這些內部器件就是PLC的編程元件，分別稱為輸入繼的編程元件，分別稱為輸入繼電器、輸出繼電器、變量寄存器、輔助繼電器、特殊電器、輸出繼電器、變量寄存器、輔助繼電器、特殊繼電器、定時器、計數(shù)器等。繼電器、定時器、計數(shù)器等。在在PLC內部，并不真正存在這些實際的物理器件，與內部，并不真正存在這些實際的物理器件，與其對應的只是存儲器中的某些存儲單元。其對應的只是存儲器中的某些存儲單元。1.輸入繼電器（輸入映像寄存器） （1）輸入繼電器的工作原理）輸入繼電器的工作原理：是：是PLC用來接收用來接收用戶設備輸入信號的接口。用戶設備輸入信號的接口。PLC中的中

16、的“繼電器繼電器”與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質性的差別，與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質性的差別，是是“軟繼電器軟繼電器”，它實質是存儲單元，它實質是存儲單元。（2）輸入繼電器的地址分配：）輸入繼電器的地址分配：S7-200的的輸入映輸入映像寄存器是以字節(jié)為單位的寄存器，像寄存器是以字節(jié)為單位的寄存器，CPUCPU一般按一般按“字節(jié)字節(jié). .位位”的編址方式來讀取一個繼電器的狀的編址方式來讀取一個繼電器的狀態(tài)。態(tài)。2.輸出繼電器（輸出映像寄存器） （1）輸出映像寄存器的工作原理）輸出映像寄存器的工作原理 ：“輸出繼電輸出繼電器器”是用來將輸出信號傳送到負載的接口，每一是用來將輸出信號傳送到

17、負載的接口，每一個個“輸出繼電器輸出繼電器”線圈都與相應的線圈都與相應的PLC輸出相連輸出相連，并有無數(shù)對常開和常閉觸點供編程時使用，但，并有無數(shù)對常開和常閉觸點供編程時使用，但有且僅有一個物理動合觸點，用來接通負載。有且僅有一個物理動合觸點，用來接通負載。 （2）輸出映像寄存器的地址分配：）輸出映像寄存器的地址分配：S7-200的輸?shù)妮敵隼^電器也是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一出繼電器也是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對應一個數(shù)字量輸出點，一般采用位對應一個數(shù)字量輸出點，一般采用“字節(jié)字節(jié). .位位” 的的編址方法。編址方法。3. 變量寄存器V 變量寄存器主要用于模擬量控制、數(shù)據(jù)運算、變量

18、寄存器主要用于模擬量控制、數(shù)據(jù)運算、參數(shù)設置及存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作參數(shù)設置及存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結果。變量寄存器可以是位尋址，也可的中間結果。變量寄存器可以是位尋址，也可按字節(jié)、字、雙字為單位尋址，其位存取的編按字節(jié)、字、雙字為單位尋址，其位存取的編號 范 圍 根 據(jù)號 范 圍 根 據(jù) C P U 的 型 號 有 所 不 同 ，的 型 號 有 所 不 同 ，CPU221/222為為V0.0V2047.7共共2KB存儲存儲容量，容量，CPU224/226為為V0.0V5119.7共共5KB存儲容量。存儲容量。4. 輔助繼電器（中間繼電器）M輔助繼電器，用來保存控制繼電器

19、的中間操作輔助繼電器，用來保存控制繼電器的中間操作狀態(tài)，其作用相當于繼電器控制中的中間繼電狀態(tài)，其作用相當于繼電器控制中的中間繼電器，在器，在PLC中沒有輸入中沒有輸入/輸出端與之對應，其輸出端與之對應，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內部用指令驅動，線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內部用指令驅動，其其觸點不能直接驅動外部負載觸點不能直接驅動外部負載，只能在程序內，只能在程序內部驅動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的部驅動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點去驅動外部負載。觸點去驅動外部負載。5. 特殊繼電器SMPLC中還有若干特殊繼電器中還有若干特殊繼電器, 特殊標志位存儲特殊標志位存儲器位提供大量的狀

20、態(tài)和控制功能，用來在器位提供大量的狀態(tài)和控制功能，用來在CPU和用戶程序之間交換信息，特殊標志位存儲器和用戶程序之間交換信息，特殊標志位存儲器能以位、字節(jié)、字或雙字來存取，能以位、字節(jié)、字或雙字來存取，CPU22X的的SM的位地址編號范圍為的位地址編號范圍為SM0.0SM299.7。6. 局部變量存儲器L 局部變量存儲器局部變量存儲器L用來存放局部變量，局部變用來存放局部變量，局部變量存儲器量存儲器L和變量存儲器和變量存儲器V十分相似，主要區(qū)別十分相似，主要區(qū)別在于全局變量是全局有效，即同一個變量可以在于全局變量是全局有效，即同一個變量可以被任何程序（主程序、子程序和中斷程序）訪被任何程序（主

21、程序、子程序和中斷程序）訪問。而局部變量只是局部有效，即變量只和特問。而局部變量只是局部有效，即變量只和特定的程序相關聯(lián)。定的程序相關聯(lián)。7. 定時器TPLC所提供的定時器作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間所提供的定時器作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。每個定時器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點供編程繼電器。每個定時器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點供編程使用，其時間由程序設置。使用，其時間由程序設置。定時器類型定時器類型定時精度（定時精度（ms）最大當前值（最大當前值（s）定時器號定時器號TOFF132.767T32，T9610327.67T33T36，T97T1001003276.7T37T63，

22、T101T255TONR132.767T0，T6410327.67T1T4，T65T681003276.7T5T31，T69T95圖3-5 PLC中的定時器8. 計數(shù)器C計數(shù)器用于累計計數(shù)輸入端接收到的由斷開到計數(shù)器用于累計計數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個數(shù)。計數(shù)器可提供無數(shù)對常開和接通的脈沖個數(shù)。計數(shù)器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點供編程使用，其設定值由程序賦予。常閉觸點供編程使用，其設定值由程序賦予。9. 高速計數(shù)器HC一般計數(shù)器的計數(shù)頻率受掃描周期的影響，不一般計數(shù)器的計數(shù)頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計數(shù)器可用來累計比能太高。而高速計數(shù)器可用來累計比CPU 的的掃描速度更快的

23、事件。高速計數(shù)器的當前值是掃描速度更快的事件。高速計數(shù)器的當前值是一個雙字長（一個雙字長（32位）的整數(shù)，且為只讀值。位）的整數(shù)，且為只讀值。10. 累加器AC累加器是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來累加器是用來暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來存放運算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結果。存放運算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結果。CPU提供了提供了4個個 32位的累加器，其地址編號為位的累加器，其地址編號為AC0AC3。累加器的可用長度為累加器的可用長度為32位，可采用字節(jié)、字位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低器的低8位或低位或低16位，雙字可以存取累加器

24、全位，雙字可以存取累加器全部的部的32 位。位。11. 順序控制繼電器S（狀態(tài)元件）順序控制繼電器是使用步進順序控制指令編程順序控制繼電器是使用步進順序控制指令編程時的重要狀態(tài)元件，通常與步進指令一起使用時的重要狀態(tài)元件，通常與步進指令一起使用以實現(xiàn)順序功能流程圖的編程。以實現(xiàn)順序功能流程圖的編程。12. 模擬量輸入(AIW)/輸出(AQW)寄存器模擬量信號經(jīng)模擬量信號經(jīng)A/D轉換后變成數(shù)字量存儲在模轉換后變成數(shù)字量存儲在模擬量輸入寄存器中擬量輸入寄存器中,通過通過PLC處理后將要轉換成處理后將要轉換成模擬量的數(shù)字量寫入模擬量輸出寄存器模擬量的數(shù)字量寫入模擬量輸出寄存器,再經(jīng)再經(jīng)D/A轉換成模

25、擬量輸出。轉換成模擬量輸出。CPU組態(tài)配置配置I/O點數(shù)及模塊編址點數(shù)及模塊編址設置輸入濾波設置輸入濾波設備脈沖捕捉功能設備脈沖捕捉功能配置數(shù)字量輸出表配置數(shù)字量輸出表定義存儲器保持范圍定義存儲器保持范圍圖3-6 擴展模板I/O鏈圖尋址方式 1. 1. 直接尋址：直接尋址是在指令中直接使用存儲器或：直接尋址是在指令中直接使用存儲器或寄存器的元件名稱（區(qū)域標志）和地址編號，直接到指寄存器的元件名稱（區(qū)域標志）和地址編號，直接到指定的區(qū)域讀取或寫入數(shù)據(jù)。有按位、字節(jié)、字、雙字的定的區(qū)域讀取或寫入數(shù)據(jù)。有按位、字節(jié)、字、雙字的尋址方式尋址方式。2. 2. 間接尋址：間接尋址時操作數(shù)并不提供直接數(shù)據(jù)位：間接尋址時操作數(shù)并不提供直接數(shù)據(jù)位置，而是通過使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。在置，而是通過使用地址指針來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。在S7-200S7-200中允許使用指針對中允許使用指針對I I、Q Q、M M、V V、S S、T T、C C（僅當僅當前值）存儲區(qū)進行間接尋址（前值）存儲區(qū)進行間接尋址（1 1）使用間接尋址前，要）使用間接尋址前，要先創(chuàng)建一指向該位置的指針。先創(chuàng)建一指向該位置的指針。 （2 2