西门子s7-200学习必备

1、2021-11-25机械工业出版社Page 12021-11-25机械工业出版社Page 1【学习目标】uS7-200系列系列PLC的硬件组成的硬件组成uS7-200系列系列PLC的程序开发过程的程序开发过程uS7-200系列系列PLC的工作原理的工作原理2021-11-25机械工业出版社Page 22021-11-25机械工业出版社Page 2 S7-200系列系列PLC的基本构成包括的基本构成包括PLC主机、编主机、编程设备、人机界面和根据实际需要增加的扩展模程设备、人机界面和根据实际需要增加的扩展模块。块。PLC本身包含一定数量的本身包含一定数量的I/O端口，同时还端口，同时还可以扩展各

2、种功能模块。故可以扩展各种功能模块。故S7-200系列系列PLC可以可以单机运行，也可以输入单机运行，也可以输入/输出扩展，还可以连接输出扩展，还可以连接功能扩展模块。功能扩展模块。I/O LED指示灯I/O LED指示灯SFRUNSTOP可选卡插槽EEPROM时钟卡电池卡前盖：STOP模拟电位器I/O 扩展端子接线端子（CPU224，CPU226和CPU226XM上可插拔）在标准35mm DIN导轨上安装夹子通讯口图1-1 S7-200系列PLC主机外观图1-2 S7-200系列PLC的基本构成例例1-1 单输入单输出控制，实现指示灯的控制单输入单输出控制，实现指示灯的控制，通过本实例，认识

3、，通过本实例，认识PLC主要实现的功能。主要实现的功能。 设计过程设计过程 由一个按钮，一个指示灯，一台由一个按钮，一个指示灯，一台PLC主机模块主机模块组成。当按下按钮，指示灯亮，松开按钮，指组成。当按下按钮，指示灯亮，松开按钮，指示灯灭。示灯灭。 图1-3 PLC接线图1.1.1 PLC主机 PLC主机可以单独完成一定的控制任务，它包括主机可以单独完成一定的控制任务，它包括CPU模块、基本输入输出和电源模块、基本输入输出和电源3部分，其中部分，其中CPU模块是模块是PLC主机的主要部分。主机的主要部分。CPU模块包括中央处模块包括中央处理单元、电源和数字理单元、电源和数字I/O点，这点，这

4、3部分都被集成在一部分都被集成在一个紧凑、独立的设备中。个紧凑、独立的设备中。 S7-200的的CPU模块共有两个系列：模块共有两个系列：CPU21X和和CPU22X。CPU21X系列包括系列包括CPU212、CPU214、CPU215和和CPU216；CPU22X系列包括系列包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和和CPU226XM。1.1.2 扩展模块 为了扩展为了扩展I/O点和执行特殊的功能，点和执行特殊的功能，S7-200系列系列PLC可以连接扩展模块（可以连接扩展模块（CPU221除外）。除外）。扩展模块主要有四类：数字量输入扩展模块主要有四类：数字量输入/输出（

5、输出（DI/DO）模块、模拟量输入模块、模拟量输入/输出（输出（AI/AO）模块、通讯模）模块、通讯模块和特殊功能模块。块和特殊功能模块。（1）数字量输入）数字量输入/输出（输出（DI/DO）模块）模块EM221数字量输入（数字量输入（DI）模块：）模块：8点点24V DC输入，光输入，光电耦合器隔离。电耦合器隔离。EM222数字量输出（数字量输出（DO）模块，它具有）模块，它具有8点点24V DC输输出型和出型和8点继电器输出型两种输出类型。点继电器输出型两种输出类型。EM223数字量混合输入数字量混合输入/输出（输出（DI/DO）模块，它具有）模块，它具有6种输出类型。种输出类型。（2）模

6、拟量输入模拟量输入/输出（输出（AI/AO）模块）模块EM231：4路路12位模拟量输入（位模拟量输入（AI）模块）模块EM232：2路路12位模拟量输出（位模拟量输出（AO）模块。）模块。EM235：模拟量混合输入：模拟量混合输入/输出（输出（AI/AO）模）模块块（3）通讯）通讯模块模块通信处理器通信处理器EM277通信处理器通信处理器EM241通信处理器通信处理器CP243-1通信处理器通信处理器CP243-21.1.3 相关设备 （1） 编程设备（编程设备（PG） 编程设备是任何一台编程设备是任何一台PLC不可缺少的设备，不可缺少的设备，S7-200系列系列PLC的编程器的编程器可以是

7、简易的手持编程器可以是简易的手持编程器PG7-2，也可以是昂贵，也可以是昂贵的图形编程器。的图形编程器。 （2）人机界面）人机界面HMI（Human Machine Interface）如文本显示器）如文本显示器TD200和触摸屏和触摸屏TP070、TP170A、TP170B及及TP7、TP27等。等。1.1.4 S7-200系列PLC的外部接线 S7-200的外部接线分为输入接线图和输出接的外部接线分为输入接线图和输出接线图，两种接线图分别介绍如下。线图，两种接线图分别介绍如下。1.输入接线图输入接线图图图1-7为为24V DC输入接线图。输入接线图。24V DC输入接线输入接线有两种方式：

8、一种是汇点输入一种是源输入有两种方式：一种是汇点输入一种是源输入（a）汇点输入 （b）源输入 图1-7 24V DC输入接线图 2.输出接线图图1-8为S7-200系列PLC输出接线图。S7-200系列PLC输出接线也有两种方式：一种是24V DC输出接线，一种是继电器输出接线。（a）24V DC输出接线 （b）继电器输出接线 图1-8 输出接线图（1）24V DC输出接线输出接线24V DC输出的电源端是（输出的电源端是（nM，nL），其中），其中n依依据输出隔离组决定。据输出隔离组决定。（2）继电器输出接线）继电器输出接线继电器输出采用的是交流电源，电源端子为（继电器输出采用的是交流电源，

9、电源端子为（Ln），其中），其中n依据输出隔离组决定依据输出隔离组决定。（a）CPU221 DC/DC/DC接线图 （b）CPU 221 AC/DC继电器接线图 图1-9 CPU221外部接线图1.1.5 S7-200系列PLC的电源计算 所有的所有的S7-200系列系列PLC不光有为它自身、扩不光有为它自身、扩展模块和其他用电设备供电的内部电源，它本身展模块和其他用电设备供电的内部电源，它本身还向外提供一个还向外提供一个24VDC电源，从电源输出点（电源，从电源输出点（L，M）引出。此电源可为）引出。此电源可为PLC和扩展模块上的和扩展模块上的I/O点供电，也为一些特殊功能模块供电。此电源点

10、供电，也为一些特殊功能模块供电。此电源还从还从S7-200系列系列PLC的通讯口输出，给的通讯口输出，给PC/PPI编程电缆，或编程电缆，或TD200文本操作界面等设备供电。文本操作界面等设备供电。可参考供电能力表。可参考供电能力表。1.1.6 S7-200系列PLC的最大I/O原则（1）I/O地址分配地址分配S7-200按照按照I/O类型为其分配不同的地址，共有类型为其分配不同的地址，共有4类。类。DI：数字量输入：数字量输入DO：数字量输出：数字量输出AI：模拟量输入：模拟量输入AO：模拟量输出：模拟量输出（2）最大）最大I/OS7-200系列系列PLC虽然具有相同的虽然具有相同的I/O映

11、像区，但不映像区，但不同型号同型号CPU的最大的最大I/O点实际上取决于它们所能带点实际上取决于它们所能带的扩展模块数目。的扩展模块数目。1.2 1.2 认识西门子认识西门子PLCPLC的程序开发过程的程序开发过程STEP7-Micro/WIN是西门子公司专为是西门子公司专为S7-200系列系列PLC研制开发的编程软件，它是基于研制开发的编程软件，它是基于Windows操作系统的应用软件，功能强大，既可用于开发操作系统的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。2021-11-25机械工业出版社Page 212021-1

12、1-25机械工业出版社Page 21 PLC的软件分为系统监控程序和用户程序两大部分。系的软件分为系统监控程序和用户程序两大部分。系统监控程序是由统监控程序是由PLC的制造厂商编造的，用于控制的制造厂商编造的，用于控制PLC本本身的运行。用户程序，是由身的运行。用户程序，是由PLC的用户编造的，用于控制的用户编造的，用于控制被控装置的运行。被控装置的运行。（1）系统监控程序）系统监控程序 系统监控程序是每一台系统监控程序是每一台PLC必须包括必须包括的部分，用来组织与特定控制任务无关而又不可缺少的功的部分，用来组织与特定控制任务无关而又不可缺少的功能，例如处理能，例如处理PLC的重启、更新的重

13、启、更新I/O过程影像表、调用用户过程影像表、调用用户程序、采集和处理中断、识别错误并进行错误处理、管理程序、采集和处理中断、识别错误并进行错误处理、管理存储区和处理通信等存储区和处理通信等1.2.1 PLC软件基础2021-11-25机械工业出版社Page 222021-11-25机械工业出版社Page 22 系统管理程序系统管理程序 用户指令解释程序和编辑程序用户指令解释程序和编辑程序 标准程序模块和系统调用标准程序模块和系统调用（2）用户程序）用户程序 用户程序是用户程序是PLC的使用者编制的针对的使用者编制的针对具体工程的应用程序，下载到具体工程的应用程序，下载到CPU中，具有处理特定

14、中，具有处理特定的自动化任务所需要的所有功能。的自动化任务所需要的所有功能。1.2.2 PLC的程序开发环境 STEP7-Micro/WIN窗口的首行主菜单包括窗口的首行主菜单包括“文件文件”、“编辑编辑”、“查看查看”、“PLC”、“调试调试”、“工工具具”、“窗口窗口”、“帮助帮助”等，主菜单下方两行为工等，主菜单下方两行为工具条快捷按钮，其他为窗口信息显示区，如图具条快捷按钮，其他为窗口信息显示区，如图1-9所所示。示。窗口信息显示区分别为程序数据显示区、浏览窗口信息显示区分别为程序数据显示区、浏览条、指令树和输出视窗显示区。当在条、指令树和输出视窗显示区。当在“查看查看”子目录项的工具

15、栏中选中浏览栏和指令树时可子目录项的工具栏中选中浏览栏和指令树时可在窗口左侧垂直地依次显示出浏览条和指令树在窗口左侧垂直地依次显示出浏览条和指令树窗口，选中工具栏的输出窗口时，可在窗口的窗口，选中工具栏的输出窗口时，可在窗口的下方横向显示输出窗口框。非选中时为隐藏方下方横向显示输出窗口框。非选中时为隐藏方式。输出窗口下方为状态条，提示式。输出窗口下方为状态条，提示STEP7-Micro/WIN的状态信息。的状态信息。1.2.3电动机启停控制程序的开发1、建立项目（用户程序）、建立项目（用户程序）2、梯形图编辑器、梯形图编辑器梯形图元素的工作原理梯形图元素的工作原理梯形图排布规则。梯形图排布规则

16、。在梯形图中输入指令（编程元件）。在梯形图中输入指令（编程元件）。程序的编辑及参数设定程序的编辑及参数设定程序注释程序注释程序的编译及上传、下载。程序的编译及上传、下载。3、程序的监视、运行、调试及其他、程序的监视、运行、调试及其他程序的运行程序的监控动态调试其他功能1.3理解西门子PLC的工作原理PLC有两种基本的工作状态，即运行有两种基本的工作状态，即运行(RUN)状态状态与停止与停止(STOP)状态。在运行状态，状态。在运行状态，PLC通过反通过反映控制要求的用户程序来实现控制功能。映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使为了使PLC的输出能及时地响应随时可能变化的的输出能及时地响应随

17、时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地电复执行，直至复不断地电复执行，直至PLC停机或切换到停机或切换到STOP工作状态。工作状态。1.3.1 PLC的工作原理小型小型PLC的工作过程有两个显著特点：一个是周的工作过程有两个显著特点：一个是周期性顺序扫描，一个是集中批处理。期性顺序扫描，一个是集中批处理。图1-20 小型plc工作流程作流程根据图根据图1-20，可将，可将PLC的工的工作分为作分为4个阶段个阶段 公共处理扫描阶段公共处理扫描阶段 输入采样扫描阶段输入采样扫描阶段 执行用户程序扫描阶段执行用户程序扫描阶段 输出刷新扫描

18、阶段输出刷新扫描阶段 S7-200存储系统由存储系统由RAM和和EEPROM两种类型存储器两种类型存储器构成。这两种类型的存储器均在构成。这两种类型的存储器均在CPU模块中，同时，模块中，同时，CPU模块支持可选的模块支持可选的EEPROM存储器卡。存储器卡。1.3.2 S7-200系列PLC的存储系统性能 1.3.3 S7-200系列PLC的工作方式S7-200S7-200存储系统的使用主要包括以下几个方面。上装存储系统的使用主要包括以下几个方面。上装和下载用户程序和定义存储器保持范围及数据保持和下载用户程序和定义存储器保持范围及数据保持RUNRUN模式：模式：PLCPLC执行用户程序。执行用户程序。STOPSTOP模式：模式：PLCPLC不能运行用户程序，可以向不能运行用户程序，可以向PLCPLC装载装载用户程序或进行用户程序或进行PLCPLC的设置。的设置。TERMTERM模式：允许使用工业编程软件模式：允许使用工业编程软件STEP7-STEP7-Micro/WIN32Micro/WIN32来控制来控制CPUCPU的工作方式。的工作方式。PLC的性能指标主要包括哪些的性能指标主要包括哪些PLC与继电器控制系统的区别与继电器控制系统的区别如