第一章5节可编程控制器PLC

1、可编程控制器可编程控制器PLC 原理及应用原理及应用 中国石油大学中国石油大学介绍介绍 以小型可编程控制器以小型可编程控制器S7-200系列系列PLC为例为例，介绍可编程控制器的基本结构，介绍可编程控制器的基本结构，以及工作原理，常用指令的格式和应以及工作原理，常用指令的格式和应用方法，掌握可编程控制器应用的基用方法，掌握可编程控制器应用的基本设计思想和设计方法。本设计思想和设计方法。可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用一一 概论概论二二 可编程控制器构成原理可编程控制器构成原理 三三 S7-200S7-200可编程控制器可编程控制器 四四 SIMATIC S7-200编程软件编程软件

2、 五五 S7-200 PLC基本指令基本指令 一、一、 概论概论n1.1 可编程控制器的产生及定义可编程控制器的产生及定义n1 1、PLCPLC的产生及定义的产生及定义n 19681968年由美国通用汽车公司（年由美国通用汽车公司（GEGE）提出，）提出，19691969年有美国数字设备公司年有美国数字设备公司（DECDEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLCPLC（programmable programmable logic controllerlogic controller）。）。n 8080年代，由于计算机技术的发展，年代，由于计

3、算机技术的发展，PLCPLC采用通用微处理器为核心，功能扩采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，展到各种算术运算，PLCPLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为被称为PCPC（programmable controllerprogrammable controller）即可编程控制器。）即可编程控制器。n2 2、PLCPLC的产生及定义的产生及定义n国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）19871987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：n “可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用

4、而设计的一种数字运算操作可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体

5、、易于扩展其功能的原则设计能的原则设计”。可编程控制器产生、定义及特点，分类和发展方向1.2 可编程控制器的工作特点可编程控制器的工作特点 1 1、使用于工业环境，抗干扰能力强。、使用于工业环境，抗干扰能力强。2 2、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多机冗、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多机冗余系统。余系统。3 3、控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、PIDPID运算、过程控运算、过程控制、通讯等。制、通讯等。4 4、使用、编程方便。（、使用、编程方便。（LADLAD）梯形图、语句表（）梯形图、语句表（STL

6、STL）、功能图）、功能图（FBDFBD）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。5 5、组成灵活。、组成灵活。小型小型PLCPLC为整体结构，并可外接为整体结构，并可外接I/OI/O扩展机箱构成扩展机箱构成PLCPLC控控制系统。中大型制系统。中大型PLCPLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能模采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制模块等）供选用和组合，由各种模块组成大

7、小和要求不同的控制系统。系统。所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。PLC的特点的特点可靠性高可靠性高,抗干扰能力强抗干扰能力强配套齐全配套齐全,功能完善功能完善,适用性强适用性强易学易用易学易用设计开发工作量小，维护方便设计开发工作量小，维护方便体积小、重量轻，功耗低体积小、重量轻，功耗低1.3 PLC的应用领域的应用领域开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制模拟量控制模拟量控制运动控制运动控制过程控制过程控制数据处理数据处理通信与联网通信与联网1.4 可编程控制器的分类和发展可编程控制器的分类和发展 1 1、 分类分类 按按I/OI/O点数可

8、分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为： 小型：小型：I/OI/O点数在点数在256256点以下；点以下； 中型：中型：I/OI/O点数在点数在25625610241024点之间；点之间； 大型：大型：I/OI/O点数在点数在10241024点以上。点以上。2 2、应用、应用 可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，用，PLC控制已成为工业控制的重要手段之一，与控制已成为工业控制的重要手段之一，与CAD/CAM，机器人技，机器人技术术一起成为实现现代自动化生产的三大

9、支柱。一起成为实现现代自动化生产的三大支柱。 通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。3 3、发展方向、发展方向 发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型小型PLC有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型大型化指的是大中型PLC向着向着大容量、智能化和网络化大容量、智能化和网络化发展，使之能与计发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合

10、性的自动控制。二、二、 可编程控制器构成原理可编程控制器构成原理 输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到控制器的标准输入信号，然后送到PLCPLC的输入端点。的输入端点。 运算控制部分（运算控制部分（CPUCPU）：由可编程控制器内部）：由可编程控制器内部CPUCPU按照用户程序的设定，按照用户程序的设定，完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。 输出部分：由输出部分：由PLCPLC输出接口及外围现场

11、设备构成。输出接口及外围现场设备构成。CPUCPU的运算结果通过的运算结果通过PLCPLC的输出电路，提供给被控制装置。的输出电路，提供给被控制装置。可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。部分和输出部分组成。2.1 可编程控制器的基本组成可编程控制器的基本组成可编程控制器主机的硬件电路：可编程控制器主机的硬件电路： 由由中央处理单元中央处理单元CPU、输入、输入/输出接口、输出接口、I0扩展接口、扩展接口、存储器、电源存储器、电源等五大部分组成。等五大部分组成。（1）中央处理单元（）中央处理单元（

12、CPU）nPLC的控制中枢，其性能决定了的控制中枢，其性能决定了PLC的性能，它按的性能，它按PLC中程序赋予的功能，中程序赋予的功能，有条不紊地进行工作。有条不紊地进行工作。（2）存储器）存储器RAM/ROM n主要用来存放系统程序、用户程序和工作数据等。存储器是衡量主要用来存放系统程序、用户程序和工作数据等。存储器是衡量PLC性能性能的一个重要指标。的一个重要指标。（3）I/O接口接口n输入接口输入接口 ：接收来自现场检测部件如限位开关、操作按钮、选择开关、：接收来自现场检测部件如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量行程开关以及其它一些传感器输出的开

13、关量或模拟量(要通过模数变换进要通过模数变换进入机内入机内)等各种状态控制信号，并存入输入映像寄存器。等各种状态控制信号，并存入输入映像寄存器。n输出接口模块是输出接口模块是PLC与现场设备之间的连接部件，用来将输出信号送给控与现场设备之间的连接部件，用来将输出信号送给控制对象的输出接口。其作用是将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成制对象的输出接口。其作用是将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。行元件。n输入接口电路通常有两类，一类为直流输入型，如图输入接口

14、电路通常有两类，一类为直流输入型，如图1-6a所示；另一类是交流输入型，如图所示；另一类是交流输入型，如图1-6b所示所示 b) 交流输入接口电路示意图内部电路输入LED IN IN COMa) 直流输入接口电路示意图内部电路输入LED IN IN COM图1-6 输入接口电路示意图nPLCPLC的输出接口类型有三种：继电器输出型、双向晶闸管输的输出接口类型有三种：继电器输出型、双向晶闸管输出型和晶体管输出型出型和晶体管输出型图1-6继电器输出接口电路示意图内部电路输出LED OUT OUT COMLL图1-7 双向晶闸管输出接口电路示意图输出LED OUT OUT COMLL内部电路图1-8

15、 晶体管输出接口电路示意图 L+OUTOUTCOMLL输出LED内部电路（4）I/O扩展接口扩展接口n小型的小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的，为了制造在一起的，为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等；转换模块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。的。（5）

16、通讯接口）通讯接口n用于用于PLC与编程器、计算机、与编程器、计算机、PLC、变频器、触摸屏等智能设备之间的、变频器、触摸屏等智能设备之间的连接，以实现连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。与智能设备之间的数据传送。（6）编程器）编程器n编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与中央的一些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与中央处理器单元联系，完成人机对话操作。处理器单元联系，完成人机对话操作。（7）电源）电源n电源部件将交流电源转换成

17、供电源部件将交流电源转换成供PLC内部需要的直流电源，它的好坏直接内部需要的直流电源，它的好坏直接影响影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用开关式稳压电源均采用开关式稳压电源供电，同时还向各种扩展模块提供供电，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。直流电源。2.2 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理PLCPLC采用循环顺序扫描方式工作采用循环顺序扫描方式工作。 可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务，制任务，CPUCPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块

18、的信号状态，并将其状态送在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。输出模块。1. PLC的扫描工作模式n其工作过程一般分为五个阶段，即其工作过程一般分为五个阶段，即输入采样、执行用户程序、处理通讯请求、CPU自诊断和和输出刷新五个阶段。完成上述五个阶段称作一五个阶段。完成上述五个阶段称作一个扫描周期。在整个运行

19、期间，个扫描周期。在整个运行期间，PLC的的CPU以一定的扫描速度重复执以一定的扫描速度重复执行上述五个阶段。行上述五个阶段。2. PLC的工作原理nS7-200在循环扫描中完成控制任务，在一个扫描周期中，执行读输在循环扫描中完成控制任务，在一个扫描周期中，执行读输入、执行用户程序、处理通讯请求、执行入、执行用户程序、处理通讯请求、执行CPU自诊断、写输出等阶段自诊断、写输出等阶段。2.3 PLC的软件的软件1 PLC的软件构成nPLC的软件系统可分为系统程序和用户程序两大类的软件系统可分为系统程序和用户程序两大类2PLC的编程语言nPLC的用户程序由根据现场控制要求，使用厂家提供的编程语言自

20、行的用户程序由根据现场控制要求，使用厂家提供的编程语言自行编写的程序。不同的厂家的编写的程序。不同的厂家的PLC有不同的编程语言。有不同的编程语言。n（1）顺序功能图（）顺序功能图（SFC)n（2）梯形图（）梯形图（LAD）n（3）语句表（）语句表（STL）n（4）功能块图（）功能块图（FBD）n（5）结构化文本（）结构化文本（ST）在西门子S7-200系列PLC的编程软件STEP7-Micro/WIN的软件中，主要使用LAD、STL、FBD三种方式编写用户程序。三、三、 S7-200S7-200可编程控制器可编程控制器 西门子西门子S7系列系列PLC分为分为S7-400、S7-300和和S7

21、-200等等大、中、小（微）三个子系列。大、中、小（微）三个子系列。 本章以本章以S7-200系列系列PLC为例，叙述小型为例，叙述小型PLC系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，I/O扩展，编程语言等扩展，编程语言等PLC应用的基础知识。应用的基础知识。 S7-200 PLC 德国西门子公司德国西门子公司2S7-200硬件结构（1） S7-200的外部结构及各部件的作用的外部结构及各部件的作用(b) S7-22X系列(a) S7-21X系列 图2-2 SIMATIC S7-200系列PLC外部结构实物图输出接线端子CPU状态指示输出状态指示输出接线端子扩

22、展接口输出状态指示输入状态指示CPU状态指示通讯端口通讯端口输入接线端子扩展接口输入状态指示输入接线端子存储器卡（3）输入输出接线）输入输出接线n1）输入接线）输入接线:CPU224的主机共有的主机共有14个输入点（个输入点（I0.0I0.7、I1.0I1.5）和）和10个输出点（个输出点（Q0.0Q0.7，Q1.0Q1.1）。）。CPU224输入电路接线图如图输入电路接线图如图2-6所示。系统设置所示。系统设置1M为输入端子为输入端子I0.0I0.7的公共端，的公共端，2M为为I1.0I1.5输入端子的公共端。输入端子的公共端。2）输出接线）输出接线: CPU224的输出电路有晶体管输出电路

23、和继电器输出两的输出电路有晶体管输出电路和继电器输出两种供用户选用。在晶体管输出电路中，种供用户选用。在晶体管输出电路中，PLC由由24V直流供电，直流供电，负载采用了负载采用了MOSFET功率驱动器件，所以只能用直流为负载功率驱动器件，所以只能用直流为负载供电。输出端将数字量输出分为两组，每组有一个公共端，供电。输出端将数字量输出分为两组，每组有一个公共端，共有共有1L，2L两个公共端，可接入不同电压等级的负载电源。两个公共端，可接入不同电压等级的负载电源。 在继电器输出电路中，在继电器输出电路中，PLC由由220V交流电源供电，负载采用了交流电源供电，负载采用了继电器驱动，所以既可以选用直

24、流为负载供电，也可以采用交流为负载继电器驱动，所以既可以选用直流为负载供电，也可以采用交流为负载供电。在继电器输出电路中，数字量输出分为三组，每组的公共端为本供电。在继电器输出电路中，数字量输出分为三组，每组的公共端为本组的电源供给端，组的电源供给端，Q0.0Q0.3共用共用1L，Q0.4Q0.6共用共用2L，Q0.7Q1.1共用共用3L，各组之间可接入不同电压等级、不同电压性质的，各组之间可接入不同电压等级、不同电压性质的负载电源。负载电源。图2-8 CPU224继电器输出电路的接线图（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（4）扩展模块）扩展模块n1）输入）输入/输出扩展模块输出扩

25、展模块: CPU221无无I/O扩展能力，扩展能力，CPU 222最多可连接最多可连接2个扩展模块（数个扩展模块（数字量或模拟量），而字量或模拟量），而CPU224和和CPU226最多可连接最多可连接7个扩展模块。个扩展模块。 5类：EM221、EM222、EM223、EM231、 EM235n2）通讯扩展模块）通讯扩展模块: S7-200系列目前有五种通讯扩展模块：系列目前有五种通讯扩展模块：n调制解调器调制解调器 EM 241 将将 S7-200 与电话网络连接起来与电话网络连接起来; nPROFIBUS DP 从站模块从站模块 EM 277 将将S7-200 与与 DP 网络连接网络连接

26、起来起来;nAS 接口模块接口模块 CP 243-2 使使 S7-200 成为成为 AS 接口上的主站。接口上的主站。;n通过以太网模块通过以太网模块 CP 243-1 您可将您可将S7-200 连接到工业以太网连接到工业以太网上上 nIT 模块模块 CP 243-1 IT 提供了与以太网模块一样的网络功能。提供了与以太网模块一样的网络功能。 n3）特殊扩展模块）特殊扩展模块n定位模块定位模块 EM 253 为步进电机提供控制服务。为步进电机提供控制服务。 n温度测量模块存在于测量带阻抗温度的温度测量模块存在于测量带阻抗温度的 RTD 模块或测量温差电偶模块或测量温差电偶的的 TC 模块中，温

27、度以模块中，温度以 0.1 摄氏度为单位显示。摄氏度为单位显示。CPU扩展能力扩展能力三、三、 S7-200S7-200可编程控制器可编程控制器 3.1 S7-200 系列系列PLC的构成的构成 S7-200小型可编程控制系统由小型可编程控制系统由主机（基本单元）、主机（基本单元）、I/O扩展单元、功能扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本图形显单元（模块）和外部设备（文本图形显示器、编程器）等组成。示器、编程器）等组成。 Automation and Drives page 30SIMATIC S7-22x. 极高的性价比极高的性价比p 可用于各种自动化系统中可用于各种自动化系统中p 紧

28、凑的结构紧凑的结构p 低廉的成本低廉的成本p 强大的功能强大的功能具有极高的性价比具有极高的性价比在中国在中国,S7-200在同类小型在同类小型PLC中中,以以绝对的优势占据着最大的市场份额。绝对的优势占据着最大的市场份额。Automation and Drives page 31SIMATIC - S7家族家族 LOGO! S7-300 S7-400 S7-300C中中/ / 大大 型型 High-end range/medium rangeS7- 400中中/ / 小小 型型Low-end rangeS7- 300通用逻辑通用逻辑模块模块 S7-200微微 型型 PLCS7- 200Aut

29、omation and Drives page 32（1）小型机，I / O 点数在128 点以下，内存容童在几KB 左右，具有逻辑运算、定时、计数等功能，适用开关量控制的场合；( 2 ）中型机，l / O点数在128 一512 点，内存容量在几十KB 左右，除具有小型机的功能外还增加了数据处理功能，并可配置模拟量输人输出模块，适用于小规模控制系统；( 3 ）大型机 ，I /O 点数在512 一896 点，内存容址在儿百KB。( 4 ）超大型机，I/O点数在896 点以上，内存容量在1 000 KB 以上。Automation and Drives page 33新一代新一代S7-200 CP

30、U概述概述CPU 221(10 I/O 点点)CPU 222(14 I/O 点点)CPU 226(40 I/O 点点) CPU 224(24 I/O 点点)CPU 224XP(24 I/O 点点)升级版升级版2004新新2004升级版升级版2004升级版升级版2004升级版升级版2004Automation and Drives page 34 CPU 226 8K 字节字节 5K 字节字节 24/16 32/32 0.37 us 256 256 256 256 内置内置 标准标准 标准标准 6个个 30Khz 2个个 20Khz 2 x RS485n 用户程序区用户程序区n 数据存储区数据存

31、储区n CPU 内置内置DI / DO点数点数n AI / AO点数点数 n 扫描时间扫描时间/ 1 条指令条指令n 最大最大DI/DO点数点数 n 位存储区位存储区 n 计数器计数器n 计时器计时器 n 时钟功能时钟功能n 数字量输入滤波数字量输入滤波n 模拟量输入滤波模拟量输入滤波n 高速计数器高速计数器n 脉冲输出脉冲输出n 通讯口通讯口 CPU 222 4 K字节字节 2 K字节字节 8/6 16/16 0.37 us 256 256 256 256 可选可选 标准标准 标准标准 4个个 30Khz 2个个 20Khz 1 x RS485 CPU 221 4 K字节字节 2 K字节字节

32、 6/4 无无 0.37 us 256 256 256 256 可选可选 标准标准 N/A 4个个30Khz 2个个20Khz 1x RS485 CPU 224 8 K字节字节 5 K字节字节 14/10 32/32 0.37 us 256 256 256 256 内置内置 标准标准 标准标准 6个个 30Khz 2个个 20Khz 1 x RS 485CPU 226XM 16K 字节字节 10K 字节字节 24/16 32/32 0.37 us 256 256 256 256 内置内置 标准标准 标准标准 6个个30Khz 2个个20Khz 2 x RS485全全 系系 列列 CPU-性性

33、能能 卓卓 越越Automation and Drives page 35EM2218DI DC/AC 4mA /6-9mA16DI DC 4mAEM222 8DO DC/relay/AC 0.75A/2A /0.5A4DO DC/relay 5A/10AEM2234DI/4DO DC/relay8DI/8DO DC/relay16DI/16DO DC/readyEM2314 AI 标准信号2AI 热电阻4AI 热电偶EM2322AOEM2354 AI / 1AO 2 AI or 4 AI Thermo couples RTD modules PROFIBUS DP AS-i-Master M

34、odem EthernetTeleserviceCommuni-cationMessagingPosition module for stepper solution丰富的扩展模块丰富的扩展模块数字量I/O模块模拟量I/O模块测温模块通讯扩展模块Modem模块定位模块以太网模块(IT)EthernetmoduleAutomation and Drives 强强 大大 灵灵 活活 的的 扩扩 展展 能能 力力最大最大7 7个模块个模块最大最大7 7个模块个模块最大最大2 2个模块个模块无扩展能力无扩展能力Automation and Drives page 37 q 扁平电缆的连接方式，提高抗震

35、动性能 更简单，更可靠q 可扩展多种模块，无槽位限制简简 单单 快快 速速 的的 模模 块块 扩扩 展展 方方 式式Automation and Drives page 38电话线电话线 + Email+ HTML+ FTPS7-200 的网络能力的网络能力: 概述概述S7-22xCP243-2EM 277CP243-1EM 241CP243-1 IT以太网以太网PROFIBUS 网络网络AS 接口现场总线接口现场总线PPI/MPI 网络网络ASCII 协议协议 (自由口)Automation and Drives page 39集成功能集成功能可插拔接线端子可插拔接线端子 (224(XP),

36、226)通讯口通讯口24V 传感器传感器 电源输出电源输出平面安装固定孔平面安装固定孔 安装于标准安装于标准DIN导轨上导轨上 的夹子的夹子 可选卡可选卡插槽插槽CPU 状态状态 LED内部内部:- 电源电源- 超级电容超级电容- 时钟时钟(224(XP),226)I/O 点点 状态状态 LEDAutomation and Drives page 40224XP 集成功能集成功能可插拔接线端可插拔接线端子子(224,226)通讯口通讯口24V 传感器传感器 电源输出电源输出Panel安装安装固定孔固定孔安装于标准安装于标准DIN导导轨上轨上 的夹子的夹子 可选卡可选卡插槽插槽内部内部:- 电源

37、电源- 超级电容超级电容- 时钟时钟(224(XP),226)I/O 点点状态状态 LED可插拔模拟量终可插拔模拟量终端端CPU 状态状态 LEDAutomation and Drives page 41SIMATIC S7-200 详细介绍详细介绍 .灵活存储卡模块灵活存储卡模块 电池模块电池模块时钟和电池模块时钟和电池模块n 实时时钟和日历实时时钟和日历 (for 221, 222 CPU)n 可选电池可选电池 200天天/典型值典型值n 内部数据的备份内部数据的备份(数据块)n 可选电池可选电池200天天/典型值典型值 n 用于常规程序的传送和备份用于常规程序的传送和备份 n 数据记录文

38、件数据记录文件, 配方文件配方文件 和和 常规文件存储常规文件存储Automation and Drives page 42n安装方式安装方式墙面安装导轨安装 接线端子可自由拆卸给接线端子可自由拆卸给 您的设备更新与维护带您的设备更新与维护带 来极大的方便来极大的方便.扁平电缆连接扁平电缆连接 外部存储外部存储卡卡运行运行/ /停止开关停止开关 扩展扩展I/OI/O连接口连接口外部电位器外部电位器(SMB28,SMB29 0-255)简简 单单 而而 实实 用用 的的 安安 装装 方方 式式RUNTERMSTOPAutomation and Drives page 43 外插存储器外插存储器全

39、面备份您的程序、用户数据和组态信息全面备份您的程序、用户数据和组态信息 1、应用程序复制到存储卡中：、应用程序复制到存储卡中：p安装好存储卡安装好存储卡p将将S7-200 CPU置于停止模式置于停止模式p如果程序尚未下载到如果程序尚未下载到S7-200 CPU中，中，先下载程序，然后使用菜单命令先下载程序，然后使用菜单命令PLCProgram Memory Cartridge来向存储来向存储卡中复制程序。卡中复制程序。 S7-200 S7-200 外外 部部 插插 件件2、从存储卡中恢复程序：、从存储卡中恢复程序：p先插入存储卡，然后给先插入存储卡，然后给CPU上电。上电。p如果存储卡中的内容

40、与如果存储卡中的内容与EEPROM中不同，中不同，S7-200会清除会清除RAM区。区。然后将存储卡中的内容复制到然后将存储卡中的内容复制到RAM中。中。pS7-200将程序块、系统块和数将程序块、系统块和数据块复制到据块复制到EEPROM中。中。Automation and Drives page 44时钟精度时钟精度: 2 分种分种/月月 25 摄氏度摄氏度 7分钟分钟/月月 55 摄氏度摄氏度外插电池外插电池 p内部的内部的EEPROM可以永久保存用户程可以永久保存用户程序和系统信息、程序数据及组态数据不序和系统信息、程序数据及组态数据不丢失丢失.p超级电容可以掉电保护超级电容可以掉电保

41、护RAM数据数据50190小时小时.p外插电池卡在外插电池卡在内部保持电容耗尽时可保内部保持电容耗尽时可保持您的数据和内置时钟长达持您的数据和内置时钟长达200天。天。外插日期外插日期/时钟时钟p 作为作为CPU 221和和CPU222的可选部件，同时集成的可选部件，同时集成备份电池可保护您的数据长达备份电池可保护您的数据长达200天天 S7-200 S7-200 外外 部部 插插 件件Automation and Drives page 45 开机后，开机后，S7-200从从EEPROM中恢复程序块和系统块中恢复程序块和系统块,同时，同时，CPU检查检查RAM存储器，确认超级电容器是否成功保

42、存了存储器，确认超级电容器是否成功保存了RAM存储器中存储器中的数据。如果成功保存，则的数据。如果成功保存，则RAM存储器的保持区域将保持不变。存储器的保持区域将保持不变。 V存储器中的保持区和非保持区，从存储器中的保持区和非保持区，从EEPROM中的相应区域恢复中的相应区域恢复回来。如果回来。如果RAM存储器的内容没有保持下来（例如较长时间的断电）。存储器的内容没有保持下来（例如较长时间的断电）。CPU会清除会清除RAM存储器（包括保持区和非保持区），并在上电后的第一存储器（包括保持区和非保持区），并在上电后的第一个扫描周期置保持数据丢失标志位（个扫描周期置保持数据丢失标志位（SM0.2）为

43、为“1”。然后，将。然后，将EEPROM中的数据恢复到中的数据恢复到RAM中。中。MB0MB13共共14个字节可以掉电后永久保持个字节可以掉电后永久保持(可选可选)数据保持和恢复的过程数据保持和恢复的过程:Automation and Drives page 46q高速处理能力高速处理能力(每条二进制指令执行速度每条二进制指令执行速度0.37 S)q强大灵活的通讯功能强大灵活的通讯功能(PPI,MPI,自由口自由口,以太网以太网， Modem, Profibus-DP, 和和As-I)qCPU内置最多六路高速计数器内置最多六路高速计数器(30KHz)qCPU内置两内置两 路高速脉冲输出路高速脉

44、冲输出(20KHz)qCPU内置脉冲捕捉功能内置脉冲捕捉功能q立即输入立即输入/输出功能输出功能q高速中断响应高速中断响应(中断触发后中断触发后200 S)q8路路 PID回回 路控制路控制 强大强大CPUCPU功能功能 循环程序执行（扫描周期）循环程序执行（扫描周期）执行程序 (循环执行)事件 (日期时间中断、硬件中断等) 处理通讯请求自诊断测试输出模块A I 0.1A I 0.2= Q4.0块OB 1循环监视时间的开始启动块 (OB 100)上电后执行一次从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)把过程映象输出表(PIQ) 写到输出模块CPU 循环循环输入模块过程映象（数据存储）过程

45、映象（数据存储）字节 0字节 1字节 2: CPU 存储器区字节 0字节 1字节 2: PIIPIQ 用户程序 CPU 存储器区 : :A I2.0= Q4.3 : : : :11存储区的数据可以是位（存储区的数据可以是位（bit)、字节（、字节（8bit)、字（字（16bit)、或者双字（、或者双字（32bit)。用位表示：用用位表示：用V0.0、V0.1、V0.2.用字节表示：用字节表示：VB0、VB1、VB2、VB3.用字表示：用字表示：VW0、VW2、VW4.用双字表示：用双字表示：VD0、VD4、VD8.Automation and Drives 每个每个CPUCPU内置内置的数字量

46、的数字量 输入点均可输入点均可独立独立地设置地设置 脉冲捕捉功能脉冲捕捉功能 可识别宽度很小可识别宽度很小的脉冲的脉冲 脉冲捕捉功能脉冲捕捉功能 Automation and Drives page 50221 or222 CPU224 CPU2个双相编个双相编码器码器4个双相编个双相编码器码器q S7-200提供的先进的计数功能提供的先进的计数功能 加计数加计数 减计数减计数 加加/减计数减计数q 221/222 CPU 有有4个高速计数器个高速计数器（HSC0、 HSC3、 HSC4、 HSC5）q 224 /226CPU 有有6个高速计数器个高速计数器（HSC0HSC5）q 使用单相编码

47、器时使用单相编码器时221/222/224/226 CPU 最高计数频率为最高计数频率为30KHZ q 使用双相编码器时使用双相编码器时221/222/224/226 CPU 最高计数最高计数频率为频率为20KHZ 高速计数功能高速计数功能 Automation and Drivesq 221,222,221,222,224224和和226226CPUCPU都具都具有有2 2个高速脉冲输出个高速脉冲输出q 脉冲输出频率为脉冲输出频率为2020KHZKHZq 具有脉宽调制（具有脉宽调制（PWMPWM）和脉和脉冲序列输出（冲序列输出（PTOPTO）两种模式两种模式q 高速脉冲输出对高速脉冲输出对C

48、PUCPU扫描速扫描速度没有影响度没有影响脉冲输出用于控制步进电机脉冲输出用于控制加热器驱动驱动加热器加热器仅限于DC 输出仅限于DC 输出高速脉冲输出功能高速脉冲输出功能 Automation and Drives page 52 通过通过Q0.0和和Q0.1来来实现实现PTO输出输出 q脉冲占空比为脉冲占空比为50 q脉冲周期可以毫秒脉冲周期可以毫秒或微秒为单位或微秒为单位qS7200的的PTO具有具有强大的强大的PROFILE功功能能,即多序列脉冲输即多序列脉冲输出功能出功能q不同频率的曲线段不同频率的曲线段多达多达255段段频率时间多段脉冲序列输出 高速脉冲输出高速脉冲输出PTOPTO

49、功能功能 Automation and Drivesq CPU内置的数字量输入点内置的数字量输入点设置设置 0.2ms 12.8ms的滤波的滤波时间，降低噪音干扰时间，降低噪音干扰 q 对于对于CPU222,CPU224和和226您可为所有的模拟量您可为所有的模拟量 输入输入点设置滤波功能点设置滤波功能 数字量数字量, ,模拟量滤波功能模拟量滤波功能 Automation and Drives S7200 完全符合以下工业标准完全符合以下工业标准qUnderwriters Laboratories, Inc. UL508 工业控制设备工业控制设备q加拿大标准局加拿大标准局: CSA C22.2

50、 Number 142 Certified 过程过程控制设备控制设备q Factory Mutual Research: FM Class I, Division 2, Groups A, B, C, & D 危险场合危险场合, T4Aq VDE 0160: 用于电力系统中的电器设备用于电力系统中的电器设备q European Community (CE) Low Voltage Directive 73/23/EECEN 61131-2: 可编程控制器及设备要求可编程控制器及设备要求q European Community (CE) EMC Directive 89/336/EECq 电磁辐

51、射标准电磁辐射标准:EN 50081-1: 居住居住, 商业和轻工业商业和轻工业 EN 50081-2: 工业环境工业环境q Electromagnetic immunity standards:q EN 50082-2: 工业环境工业环境 S7-200符合最权威的工业标准符合最权威的工业标准 Automation and Drives page 55 PG/OPPROFIBUS以太网以太网MPI505S7-300S7-400S7-400S5-115US5-135US5-155U505S7-400管理计算机S5-115US7-300PG/PCPG/PCS7-200 LOGO!Actuators

52、Sensors数据通讯满足您今天与明天的需要数据通讯满足您今天与明天的需要Automation and Drives page 56q PPI 协议PPI 是主从协议S722X既可作主站又可作从站通讯速率为9.6K，19.2K和187.5K 波特率 q MPI 协议用于S7300和S7400与S7200之间的通讯 通讯速率为19.2和187.5K波特率 q 自由口通讯自由口通讯通讯速率从 1.2kbps to 9.6k, 19.2k 或 115.2 Kbps用户可使用自定义的通讯协议与所用的智能设备通讯q Profibus DP协议q AS-I 接口协议q Modem通讯-PPI或Modbus

53、协议q EthernetS7-200的通讯能力的通讯能力:灵活而强大灵活而强大 PROCESS FIELD B USAutomation and Drives page 57实实 际际 应应 用用 的的 PPI 网网 络络 STEP7-Micro 编程软件监控软件 e.g.Protool/pro S7-200S7-200S7-200S7-200TD 200中文操作面板TD 200中文操作面板触摸屏TP270,TP070,TP7Automation and Drives page 58PPI 网网 络络 扩扩 展展 连连 接接 PPI 网 络:每个网段32个网络节点每个网段长50 米(不用中继器

54、)可通过中继器扩展网络最多9 个中继器网络可包含127节点网络可包含32个主站网络总长9600 米 一个网段一个网段 一个网段一个网段 一个网段一个网段 50米米 最多最多1000米米 50米米中继器中继器Automation and Drives page 59Pointer to the data remote nodeData byte 0.(I,Q,M, or V)ADEOError codeAddress of remote stationarea in the Data lengthData byte 1Data byte 15Byteoffset02207e.g.VB100 VB

55、101 : :70p p d b b b m mSMB30MSB LSB pp检验选择检验选择00 = 无奇偶校验无奇偶校验 01 = 奇校验奇校验 10 =无奇偶校验无奇偶校验 11 = 偶校验偶校验 d字符占用位数字符占用位数0 = 8 bits per character1 = 7 bits per character bbbBaud rate000 = 38400 bps (CPU 214) 19200 bps (CPU 212)001 = 19200 bps 010 = 9600 bps 011 = 4800 bps 100 = 2400 bps 101 = 1200 bps 110

56、 = 600 bps 111 = 300 bps mmProtocol00 = PP协议（协议（PPI/从站模式）从站模式）01 = 自由口通讯自由口通讯 10 = PPI（主站模式）（主站模式） (NETR / NETW) 11=保留（缺少保留（缺少PPI/从站模式）从站模式）PPI 通通 讯讯 数数 据据 交交 换换Automation and Drives page 6070p p d b b b m mSMB30MSB LSB2 0000001016#09 00001001 pp检验选择检验选择00 = 无奇偶校验无奇偶校验 01 = 奇校验奇校验 10 =无奇偶校验无奇偶校验 11

57、= 偶校验偶校验 d字符占用位数字符占用位数0 = 8 bits per character1 = 7 bits per character bbbBaud rate000 = 38400 bps (CPU 214) 19200 bps (CPU 212)001 = 19200 bps 010 = 9600 bps 011 = 4800 bps 100 = 2400 bps 101 = 1200 bps 110 = 600 bps 111 = 300 bps mmProtocol00 = PP协议（协议（PPI/从站模式）从站模式）01 = 自由口通讯自由口通讯 10 = PPI（主站模式）（

58、主站模式） (NETR / NETW) 11=保留（缺少保留（缺少PPI/从站模式）从站模式）ENINENOOUT2SMB30MOV-BAutomation and Drives page 61S7 200 PLC指令指令中断和通讯指令中断和通讯指令Automation and Drives page 63SIEMENSSIMATICS7-200CPU 214SFRUNSTOPI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5Q1.0Q1.1Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7 调制解调器调制解调器带用户

59、端软件的PC机条 形 码 阅 读 器串 口 打 印 机并 口 打 印 机S7-200S7-300 with CP 340非Siemens PLC调制解调器 自由自由口口通讯通讯协议协议 监监 控控 端端 软软 件件第三方第三方PLCS7-200打印机打印机 条条 码码 阅阅 读读 S7-200 可通过 自由口通讯协议访问下列设备 Automation and Drives page 64 特特 性性:用户定义通讯协议.传输波特率从1.2kbps t0 115.2Kbps. 传递数据格式为7 或8 位数据加1位可 选标志位 传送发送指令(XMT,RCV) 每次最多传 送 255 bytes 每个

60、网络节点均接收所有数据 Broadcast network 广播方式70p p d b b b m mSMB30MSB LSB ppParity00 = No parity 01 = Even parity 10 = No parity 11 = Odd parity dData bits per character0 = 8 bits per character1 = 7 bits per character bbbBaud rate000 = 38400 bps (CPU 214) 19200 bps (CPU 212)001 = 19200 bps 010 = 9600 bps 011