第4章--S7-200系列的PLC构成

第4章S7-200系列的PLC构成,内容提要,学习要求,本章主要以西门子公司生产的S7-200系列小型PLC为例，对PLC系统的硬件及内部资源做一介绍。,了解S7-200系列PLC发展概述。掌握S7-200PLC的硬件系统。熟悉S7-200PLC编程元件及编程知识。重点掌握编程软元器件、编址方法和数据格式。学会分析PLC的技术指标。,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.1S7-200系列PLC的主机,PLC的主机即主机基本单元（CPU模块），也简称为本机。它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等，是PLC的主要部分。,图4.1系统的组成,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.1S7-200系列PLC的主机,1S7-200CPU外形,图4.2CPU22X系列PLC的CPU,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.1S7-200系列PLC的主机,2CPU22X的规格,CPU22X包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和CPU226XM。CPU22X是第二代产品，具有速度快，具通讯能力强等特点。它有四种不同结构配置的CPU单元。,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.1S7-200系列PLC的主机,3CPU22X的I/O点和特点,一般PLC的输出有晶体管、继电器和晶闸管三种方式，CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，而输出只有继电器和直流（MOS型）两种类型，且具有不同的电源电压和控制电压。,图4.3CPU224输入/输出端子图,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.1S7-200系列PLC的主机,4存储系统,S7-200CPU存储系统由RAM和EEPROM两种类型存储器构成,图4.4存储系统,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.1S7-200系列PLC的主机,5主机主要性能指标,PLC主机及其他模块的技术性能指标是设计和选用PLC应用系统的主要参考依据。S7-200的CPU22X系列的主要技术性能指标见表4.1所示。,S7-200系列的CPU单元有一个内部电源，它为CPU模块、扩展模块和24VDC用户供电。,6主机电源,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.2S7-200系列PLC的扩展模块,1数字量输入/输出扩展模块,典型的数字量输入/输出扩展模块有：（1）输入扩展模块EM221，具有8点24VDC输入。（2）输出扩展模块EM222有两种，分别为8点DC晶体管（固态MOSFET）输出，8点继电器输出。（3）输入/输出混合扩展模块IM223有六种，分别为4点数字量24VDC输入、4点数字量24VDC输出（固态），4点数字量24VDC输入、4点数字量继电器输出，8点数字量24VDC输入、8点数字量24VDC输出（固态），8点数字量24VDC输入、8点数字量继电器输出，16点数字量24VDC输入、16点数字量24VDC输出（固态），16点数字量24VDC输入、16点数字量继电器输出。,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.2S7-200系列PLC的扩展模块,2功能扩展模块,典型的特殊功能模块有：（1）模拟量输入扩展块EM231有三种：4路模拟量输入（12位的A/D转换），2路热电阻输入和4路热电偶输入。（2）模拟量输入扩展模块EM232具有两路模拟量输出。（3）模拟量输入/输出扩展模块EM235具有4路模拟量输入，1路模拟量输出（占用2路输入地址），12位的A/D转换。（4）特殊功能模板。特殊功能模块有EM253位置控制模板，EM277Profibus-DP通信模块，EM241调制解调器模块，CP243-1以太网模块。SIMATICNETCP243-2AS-I通信处理器模块等。,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.2S7-200系列PLC的扩展模块,3I/O点数扩展和编址,图4.5模块连接方式,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.3S7-200系列PLC的通信及常用网络,4.1.3.1S7-200PLC的通信协议和方式,S7-200系列PLC安装有串行通信口。CPU221、CPU222、CPU224为1个RS-485口，定义为PORT0，CPU226和CPU226XM为2个RS-485口，定义为PORT0及PORT1。S7-200系列PLC通信协议有PPI协议、MPI协议、自由口通信、PROFIBUSDP协议、AS-I接口协议等。,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.3S7-200系列PLC的通信及常用网络,4.1.3.2仅使用S7-200PLC的典型网络,1单主站PPI网络,图4.6单主站通信方式,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.3S7-200系列PLC的通信及常用网络,4.1.3.2仅使用S7-200PLC的典型网络,2多主站PPI网络,图4.7多主站方式示意图,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.3S7-200系列PLC的通信及常用网络,4.1.3.3S7-200PLC组网的部分硬件,1RS-485接口及电缆,图4.8通信口的物理连接口,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.3S7-200系列PLC的通信及常用网络,4.1.3.3S7-200PLC组网的部分硬件,表4.5STEP-Micro/WIN支持的硬件组态,4.1S7-200系列PLC系统结构,4.1.4其他设备,1编程设备（PG）,2人机操作界面（HumanMachineInterface,HMI）,（1）文本显示器TD200,（2）触摸屏TP070，TP170A，TP170B及TP7，TP27。TP070，TP170A，TP170B为具有较强功能且价格适中的触摸屏，其特点是：在Windows环境下工作。可通过MPI及PROFIBUS-DP与S7-200PLC连接。背光管寿命达50000h，可连续工作6年。利用STEP7-Micro/WIN(Pro)SIMATICProTool/LiteV5.2进行组态。,3工业软件,4.2S7-200系列PLC的内部元器件,4.2.1数据存储类型,1数据长度：计算机中使用的都是二进制数，在PLC中，通常使用位、字节、字、双字来表示数据，它们占用的连续位数称为数据长度。,2数据类型及范围,表4.6数据类型、长度及范围,4.2S7-200系列PLC的内部元器件,4.2.1数据存储类型,3常数,在编程中经常会使用常数。常数根据长度可分为字节、字和双字。,表4.7常数表示方法,4.2S7-200系列PLC的内部元器件,4.2.2数据的编址方式,数据存储器的编址方式主要是对位、字节、字、双字进行编址。,1位编址位编址的方式为：（区域标志符）字节地址.位地址，如I3.4、Q1.0、V3.3。I3.4，其中的区域标识符“I”表示输入，字节地址是3，位地址为4。2字节编址字节编址的方式为：（区域标志符）B字节编址，如IB1表示输入映像寄存器由I1.0I1.7这8位组成。3字编址字编址的方式为：（区域标志符）W起始字节地址，最高有效字节为起始字节，如VW100包括VB100和VB101，即表示由VB100和VB101这两个字节组成的字。4双字编址双字编址的方式为：（区域标志符）D起始字节地址，最高有效字节为起始字节，如VD100表示由VB100VB103这4个字节组成的双字。,4.2S7-200系列PLC的内部元器件,4.2.3PLC内部元器件及编址,在S7-200PLC的内部元器件包括输入映像寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、变量存储器（V）、位存储器（M）、顺序控制继电器（S）、特殊存储器（SM）、局部存储器（L）、定时器（T）、计数器（C）、模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）、累加器（AC）、高速计数器（HC）。,4.3S7-200CPU存储器区域的寻址方式,4.3.1CPU存储区域的立即数寻址,数据在指令中已常数形式出现，取出指令的同时也就取出了操作数，这种寻址方式称为立即数寻址方式。CPU以二进制方式存储常数，常数可分为字节、字双字数据，指令中还可用十进制、十六进制、ASCII码或浮点数来表示。,4.3S7-200CPU存储器区域的寻址方式,4.3.2CPU存储区域的直接寻址,在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称、地址编号来查找数据，这种寻址方式称为直接寻址,表4.8PLC寻址的内部元器件,4.3S7-200CPU存储器区域的寻址方式,4.3.2CPU存储区域的直接寻址,1位寻址方式,位寻址是指明存储器或寄存器的元件名称、字节地址和位号的一种直接寻址方式,图4.9CPU存储器中位数据表示方法和位寻址方式,4.3S7-200CPU存储器区域的寻址方式,4.3.2CPU存储区域的直接寻址,2字节、字和双字的寻址方式,CPU直接访问字节、字、双字数据时，必须指明数据存储区域、数据长度和存储区域的起始地址,图4.10字节、字、双字的寻址方式,4.3S7-200CPU存储器区域的寻址方式,4.3.2CPU存储区域的直接寻址,3特殊元器件的寻址方式,存储区内另有一些元件是有一定功能的器件，由于元件数量很少，所以不用指出它们的字节，而是直接写出其编号。这类元件包括：定时器（T）、计数器（C）、高速计数器（HC）和累加器（AC）。其中T、C和HC的地址编号中各包含两个相关变量信息，如T1，既表示T1定时器位状态，又表示此定时器的当前值。,4.3S7-200CPU存储器区域的寻址方式,4.3.3CPU存储器区域的间接寻址,1建立指针,2用指针来存取数据,3修改指针,图4.11建立指针、存取数据及修改指针,本章小结,（1）S7-200系列PLC有四种CPU型号，它们都是整体机，有的可以加载扩展模块和特殊模块。本系列PLC在许多方面，如输入/输出、存储系统、高速输出、实时时钟、网络通讯等方面具有自己的独特功能。（2）通过输入和输出扩展可增加实际应用的I/O点数，但输入/输出扩展或加载其他特殊功能模块时必须遵循一定的原则。通过CPU组态可以配置主机及相连的模块，使其在一定的方式下工作。（3）应学