第4章-S7-200系列PLC基础知识课件

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

S7-200系列PLC系统特性

S7-200系列PLC扩展模块简介

S7-200系列PLC系统供电S7-200系列PLC的I/O地址分配4S7-200系列PLCCPUI/O接线51S7-200系统结构与产品特性2概述11S7-200系列PLC的内部资源3PLC精品课程建设

S7-200系列PLC系统特性第4章S7-200PLC基础知识概述

S7-200系列PLC是西门子公司推出的一种小型PLC。它适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识传送带生产线控制灌装及包装机械木材加工电梯控制空调控制纺织机械印刷机械PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识S7-200系列PLC系统结构与产品特性CPU221:数字量10点CPU222:40入/38出=78数字量模拟量8入或4出或8入/2出CPU224:94入/74出=168数字量模拟量28入或14出或28入/7出最大7个模块最大7个模块最大2个模块无扩展能力CPU226(XM):128入/120出=248数字量模拟量28入或14出或28入/7出

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识这几种CPU模块的外部结构大体相同，其外部结构如图所示，CPU224XP和CPU226有两个通信口。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识S7-200PLC主机简介S7-200CPU22X系列产品：

CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU224XP模块、CPU226模块、CUP226XM模块。

CPU226模块本机集成24入/16出数字点，最多可扩展7个模块。最大数字I/O点数达248点，最大模拟I/O达35路。程序、数据存储空间达26K字；内置高速计数器，具有PID控制的功能；有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口；具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识表1

S7-200系列PLC各CPU模块基本特性

CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226本机数字量I/O6入/4出8入/6出14入/10出14入/10出24入/16出本机数字量输入地址I0.0～I0.5I0.0～I0.7I0.0～I1.5I0.0～I1.5I0.0～I2.7本机数字量输出地址Q0.0～Q0.3Q0.0～Q0.5Q0.0～Q1.1Q0.0～Q1.1Q0.0～Q1.7最大数字量I/O6入/4出40入/38出168路168路248路PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识本机模拟量I/O———2入/1出—本机模拟量I/O地址———AIW0、AIW2/AQW0—最大模拟量I/O—10路35路38路35路扩展模块—2个7个7个7个数字量I/O映像区128入/128出128入/128出128入/128出128入/128出128入/128出模拟量I/O映像区—16入/16出32入/32出32入/32出32入/32出CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226程序、数据存储空间/KB66162226PID控制器—有有有有脉冲捕捉输入6个8个14个14个14个高速计数器4个4个6个6个6个脉冲输出2个2个2个2个2个RS-485接口1个1个1个2个2个模拟电位器1个8位分辨率1个8位分辨率2个8位分辨率2个8位分辨率2个8位分辨率布尔量运算执行速度0.22μs/指令0.22μs/指令0.22μs/指令0.22μs/指令0.22μs/指令PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识S7-200系列PLC的内部资源

PLC中的每一个输入/输出、内部存储单元、定时器和计数器等都称为软元件。

各软元件有其不同的功能，有固定的地址。

软元件的数量决定了PLC的规模和数据处理能力，每一种PLC的软元件是有限的。

编程时，用户只需记住软元件的地址即可。每一个软元件都有一个地址与之相对应，软元件的地址编排采用区域号加区域内编号的方式。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识PLC内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域：输入继电器（I）输出继电器（Q）内部位存储器（M）特殊存储器（SM）变量存储器（V）局部变量存储器（L）

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识定时器（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）高速计数器（HC）累加器（AC）顺序控制继电器（S）

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识软元件什么是软元件？特点没有物理触点，且其触点可以无限次地使用；体积小、功耗低、寿命长。软元件介绍输入继电器（I）：特点，作用有外部输入端子输出继电器（O）：特点，作用有外部输出端子有触点、无触点输出中间继电器（M）：特点，作用特殊继电器（SM）：作用变量存储器（V）：作用局部变量存储器（L）顺序控制继电器（S）定时器（T）计数器（C）模拟量输入寄存器（AI）/模拟量输出寄存器（AO）高速计数器（HC）软元件累加器（AC）根据使用场合不同，可以作为字节、字和双字使用S7-200PLC的寻址方式数据类型数据类型及范围：见书中表格常数长度：字节、字、双字表示：二进制、十进制、十六进制、ASCII、浮点数等4.4S7-200PLC的寻址方式直接寻址直接寻址的编址格式4.4S7-200PLC的寻址方式CPU存储区域的直接寻址直接寻址直接寻址的编址格式A：元件名称，即该数据在数据存储器中的区域地址，可以是上表中的符号；T：数据类型，若为位寻址，则无该项；若为字节、字或双字寻址，则T的取值应分别为B、W和D；X：字节地址；Y：字节内的位地址，只有位寻址才有该项。CPU存储区域的直接寻址直接寻址位寻址：Ax.y

可以进行位寻址的编程元件有：I、Q、M、SM、L、V、S等。直接寻址特殊元件的寻址格式T、C、HC、AC等，直接写出其编号即可。T、C的地址编号有2个含义：位和当前值。AC的特殊性：字节、字、双字字节、字、双字的寻址格式CPU存储区域的间接寻址什么是间接寻址？间接寻址的步骤建立指针使用间接寻址对某个存储器单元读、写时，首先要建立地址指针。指针为双字长，是所要访问的存储单元的32位的物理地址。可作为指针的存储区有：变量存储器（V）、局部变量存储器（L）和累加器（AC1、AC2、AC3）。必须用双字传送指令（MOVD），将存储器所要访问单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下： 例：MOVD&VB100，VD204 MOVD&VB10，AC2 MOVD&C2，LD16其中：“&”为地址符号，它与单元编号结合使用表示所对应单元的32位物理地址；VB100只是一个直接地址编号，并不是它的物理地址。指令中的第二个地址数据长度必须是双字长，如：VD、LD和AC等。CPU存储区域的间接寻址间接寻址的步骤用指针来存取数据在操作数的前面加“*”表示该操作数为一个指针。修改指针连续存储数据时，可以通过修改指针很容易存取其紧挨的数据。CPU存储区域的间接寻址举例

大家想一想：开始对指针进行操作后，还用再操心具体的地址吗？编程语言新旧CPU版本的不同所造成的影响梯形图

语句表功能块图功能图IEC61131-3几个概念输出线圈和指令盒几个概念网络块什么是网络块？用户程序主程序子程序中断程序数据块参数块

第一是数字量和模拟量分别编址，数字量输入地址冠以字母“I”，数字量输出地址冠以字母“Q”，输出/输入字节可以重号。模拟量输入地址冠以字母“AI”，模拟量输出地址冠以字母“AQ”，输出/输入字可以重号。第二是数字量模块的编址是以字节为单位，如：IB0、Q0.1，模拟量模块的编址是以字为单位（即以双字节为单位）如：AIW0，AQW2。PLC精品课程建设S7-200系列PLC地址分配原则S7-200系列PLC的I/O地址分配第4章S7-200PLC基础知识

数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始在本机数字量地址的基础上从左到右按字节连续递增，本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块。

模拟量扩展模块的地址从最靠近CPU模块的模拟量模块开始在本机模拟量地址的基础上从左到右地址按字递增。

例如CPU224扩展一个4入/4出数字量混合模块、一个8入数字量模块和一个4入/1出的模拟量混合模块共三个扩展模块，则第一个扩展模块输入地址为I2.0～I2.3，输出地址为Q2.0～Q2.3，第二个扩展模块输入地址为I3.0～I3.7；第三个扩展模块输入地址为AIW0、AIW2、AIW4、AIW6，输出地址为AQW0。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识地址分配示例CPU2244入/4出EM2238入EM2214入/1出EM235I0.0～I1.5Q0.0～Q1.1I2.0～I2.3Q2.0～Q2.3I3.0～I3.7AIW0~AIW6AQW0扩展1扩展2扩展3CPUPLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

S7-200系列PLCCPUI/O接线

CPU221的DC输入DC输出接线图PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识CPU221的DC输入级电器输出接线图PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识CPU226

24个数字量输入点

分成二组：第一组由输入端子I0.0~I0.7、I1.0~I1.4共13个输入点组成，每个外部输入的开关信号均由各输入端子接出，使用公共端1M；第二组由输入端子I1.5~I1.7、I2.0~I2.7共11个输入点组成，各输入端子的接线与第一组类似，公共端为2M。

由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。

M、L+两个端子提供24VDC传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识分成三组：第一组由输出端子Q0.0~Q0.3共四个输出点与公共端1L组成。第二组由输出端子Q0.4~Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成。第三组由输出端子Q1.1~Q1.7共7个输出点与公共端3L组成。每个负载的一端与输出点相连，另一端经电源与公共端相连。CPU22616个数字量输出点

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对于继电器输出方式，既可带直流负载，也可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定。输出端子排的右端N、L1端子是CPU供电电源120/240VAC输入端。该电源电压允许范围为85~264VAC。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识调制解调器模块4位控模块51模拟量模块2数字量模块11通信模块3PLC精品课程建设

S7-200系列PLC扩展模块简介

第4章S7-200PLC基础知识数字量模块

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识（一）数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。每一个输入点可接收一个来自用户设备的开关量信号（ON/OFF）。输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识1.直流输入模块直流输入模块（EM2218×24VDC）有8个数字量输入端子。接线图中，8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个24VDC电源。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识直流输入电路：PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识现场开关通/断状态，对应输入映象寄存器的I/O状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为“1”状态；当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0”状态。当输入端的发光二极管点亮，即指示现场开关闭合。外部直流电源用于检测输入点的状态，其极性可以任意接入。电阻R2和电容C的作用？双向光电耦合器的作用？PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

2．交流输入模块有8个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端子。它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识交流输入电路：PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

交流输入模块的输入电路中，当现场开关闭合后，交流电源经C、R2、双向光电耦合器的发光二极管，使发光二极管发光，经光电耦合，光电三极管接收光信号，并将该信号送至PLC内部电路，供CPU处理。双向发光二极管VL指示输入状态。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识（二）数字量输出模块

分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。

数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。

每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识1.直流输出模块直流输出模块（EM2228×24VDC），有8个数字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识直流输出电路：输出映象寄存器为“1”状态时——负载在外部电源激励下通电工作输出映象寄存器为“0”状态时——外部负载断电，停止工作PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识2．交流输出模块

交流输出模块（EM2228×120V/230VAC），有8个分隔式数字量输出点，接线图中每个输出点占用二个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识交流输出电路：

交流输出模块是可控硅(晶闸管)输出方式。其特点是输出启动电流大。当PLC有信号输出时，光电二极管导通，通过光电耦合使双向可控硅(晶闸管)导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。发光二极管VL点亮，指示输出有效。

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识3.交、直流输出模块（继电器输出方式）

交直流输出模块（EM2228×继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识继电器输出电路：1.接有阻容熄弧电路—消除继电器触点的火花2.继电器的触点两端接有金属氧化膜压敏电阻——不使继电器触点在断开时出现两端电压过高的现象，从而保护了该触点PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

输出电流大（可达2A～4A），可带交流、直流负载，适应性强，但响应速度慢。继电器输出方式的特点PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识(三)数字量输入输出模块组合模块或输入/输出模块：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点。特点：使系统配置更加灵活例如：若有CPU226：主机I/O24/16；欲扩展至27/19；缺3/3；配I/O4/4。数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识模拟量模块

模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入/输出模块。(一)模拟量输入模块（A/D）作用：PLC只能接收数字信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识组成

由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成。光电耦合器起防止电磁干扰的作用。对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识使用及特性

一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如4-20mA的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块。模拟量输入模块（EM231）具有4个模拟量输入通道。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识外部接线图：PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

模块上部共有12个端子，每3个点为一组，共4组。每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用两个端子（A+、A—），电流信号用3个端子（RC，C+，C—），其中RC与C+端子短接。未用的输入通道应短接（B+、B—）。该模块需要直流24V供电（M、L+端）。可由CPU模块的传感器电源24VDC供电，也可由用户提供外部电源。右端分别是校准电位器和配置DIP设定开关。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识模拟量输入模块的特性

EM231的电压输入范围：单极性0~10V，0~5V；双极性±5V，±2.5V

电流输入范围：0～20mA

模拟量到数字量的最大转换时间：250μs

每个通道占用存储器AI区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。模拟量输入模块（EM231）的输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是12位二进制数。数据值的最高有效位是符号位：0表示正值数据，1表示负值数据。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识①单极性数据格式（0~10V、0~5V）

2个字节的存储单元的低3位均为0，数据值12位（单极性数据）是存放在第3~14位区域。这12位数据的最大值应为2＾15-8=32760。单极性数据格式的全量程范围设置为0~32000。差值32760-32000=760则用于偏置/增益，由系统完成。由于第15位为0，表示是正值数据。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识②双极性数据格式（±5V、±2.5V）

2个字节存储单元的低4位均为0，数据值12位（双极性数据）是存放在第4~15位区域。最高有效位是符号位，双极性数据格式的全量程范围设置为－32000~+32000。模拟量输入模块的分辨率通常以A/D转换后的二进制数数字量的位数来表示（12/11位）。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识

(二)模拟量输出模块（D/A）

模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。PLC精品课程建设输出模块外部接线图：

左端起的每3个点为一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压或电流信号）。第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端。第二组的接法与第一组类同。该模块需要直流24V供电。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识模拟量输出模块的特性输出信号的范围：电压输出为±10V，电流输出为0-20mA。电压输出的设置时间为100μs，电流输出的设置时间为2ms。每个输出通道占用存储器AQ区域2个字节。用户程序无法读取模拟量输出值。

PLC运算处理后的12位数字量信号（BIN数）在CPU中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：0表示是正值，1表示是负值。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识①电流输出数据格式

2个字节的存储单元的低3位均为0，数据值12位数据是存放在第3~14位区域。电流输出数据字格式为0~+32000。第15位为0，表示是正值数据。②电压输出数据格式

2个字节的存储单元的低4位均为0，数据值的12位是存放在第4~15位区域。电压输出数据格式为-32000~+32000。模拟量输出模块的分辨率通常以D/A转换前待转换的二进制数数字量的位数表示。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识(三)模拟量输入/输出模块（EM235）

EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道。模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参数基本相同。电压输入范围有所不同，单极性为0~10V、0~5V、0~1V、0~500mv、0~100mv、0~50mv。双极性为±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±250mv、±100mv、±50mv、±25mv。该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。技术参数也基本相同。该模块需要直流24V供电。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识通信模块

1.EM277模块

EM277模块是PROFIBUS-DP从站模块。通过该模块，可将S7-200连接到PROFIBUS-DP网络。EM277可用作与其它MPI主站通讯的通讯口，S7-200可以通过该模块与S7-300/400连接。使用MPI协议或PROFIBUS协议的STEP7-Micro/WIN软件和PROFIBUS卡，以及OP面板或TD200(TD200C),均可通过EM277模块与S7-200通讯。

PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识2.CP243-2通信处理器

CP243-2是S7-200(CPU22x)的AS-i主站。AS-i接口是执行器/传感器接口。该通讯处理器最多可连接31个AS-i从站。

S7-200同时可以处理最多2个CP243-2，每个CP243-2的AS-i网络上最大有124点开关量输入（DI）和124点开关量输出（DO），通过连接AS-i可显著地增加S7-200的数字量输入和输出点数。PLC精品课程建设第4章S7-200PLC基础知识３．CP243-1通信处理器

CP243-1通信处理器用于将S7-200连接到工业以太网中

CP243-1通信