第4章-S7-200系列PLC基础知识课件.ppt

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1、u S7-200S7-200系列系列PLCPLC系统特性系统特性u S7-200S7-200系列系列PLCPLC扩展模块简介扩展模块简介u S7-200S7-200系列系列PLCPLC系统供电系统供电S7-200系列系列PLC的的I/O地址分配地址分配4S7-200系列系列PLC CPU I/O接线接线51S7-200系统结构与产品特性系统结构与产品特性2概述1 1S7-200系列系列PLC的内部资源的内部资源3 S7-200系列系列PLC系统特性系统特性概述概述 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。传送带生产线控制传

2、送带生产线控制灌装及包装机械灌装及包装机械木材加工木材加工电梯控制电梯控制空调控制空调控制纺织机械纺织机械印刷机械印刷机械S7-200系列系列PLC系统结构与产品特性系统结构与产品特性CPU221CPU221:数字量数字量数字量数字量 1010点点点点 CPU222CPU222:40:40入入入入/38/38出出出出=78=78数字量数字量数字量数字量 模拟量模拟量模拟量模拟量 8 8入或入或入或入或4 4出或出或出或出或 8 8入入入入/2/2出出出出CPU224 CPU224:94:94入入入入/74/74出出出出=168=168 数字量数字量数字量数字量模拟量模拟量模拟量模拟量 2828

3、入或入或入或入或1414出或出或出或出或 2828入入入入/7/7出出出出最大最大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CPU226(XM)CPU226(XM):128:128入入入入/120/120出出出出=248=248数字量数字量数字量数字量模拟量模拟量模拟量模拟量 2828入或入或入或入或1414出或出或出或出或 2828入入入入/7/7出出出出 这几种这几种CPUCPU模块的外部结构大体相同，其外部结构如图所示，模块的外部结构大体相同，其外部结构如图所示，CPU224XPCPU224XP和和CPU226CPU226有两个通信口。有两

4、个通信口。S7-200PLC主机简介主机简介nS7-200 CPU22X系列产品：系列产品：CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU224XP模块、CPU226模块、CUP226XM模块。nCPU226模块本机集成24入/16出数字点，最多可扩展7个模块。最大数字最大数字I/O点数达点数达248点，点，最大模拟最大模拟I/O达达35路。路。n程序、数据存储空间达26K字；n内置高速计数器，具有PID控制的功能；n有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口；n具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。表表1S7-200系列系列PLC各各CPU模块基本特性模块

5、基本特性CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226本本 机机 数数 字字 量量I/O6入入/4出出8入入/6出出14入入/10出出14入入/10出出24入入/16出出本本机机数数字字量量输输入地址入地址I0.0I0.5I0.0I0.7I0.0I1.5I0.0I1.5I0.0I2.7本本机机数数字字量量输输出地址出地址Q0.0Q0.3Q0.0Q0.5Q0.0Q1.1Q0.0Q1.1Q0.0Q1.7最最 大大 数数 字字 量量I/O6入入/4出出40入入/38出出168路路168路路248路路本本机机模模拟拟量量I/O2入入/1出出本本机机模模拟拟量量I/O地址地址AIW0、

6、AIW2/AQW0最最大大模模拟拟量量I/O10路路35路路38路路35路路扩展模块扩展模块2个个7个个7个个7个个数数字字量量I/O映映像区像区128入入/128出出128入入/128出出128入入/128出出128入入/128出出128入入/128出出模模拟拟量量I/O映映像区像区16入入/16出出32入入/32出出32入入/32出出32入入/32出出CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226程程序序、数数据据存存储空间储空间/KB66162226PID控制器控制器有有有有有有有有脉冲捕捉输入脉冲捕捉输入

7、6个个8个个14个个14个个14个个高速计数器高速计数器4个个4个个6个个6个个6个个脉冲输出脉冲输出2个个2个个2个个2个个2个个RS-485接口接口1个个1个个1个个2个个2个个模拟电位器模拟电位器1个个8位分位分辨率辨率1个个8位分位分辨率辨率2个个8位分位分辨率辨率2个个8位分位分辨率辨率2个个8位分位分辨率辨率布布尔尔量量运运算算执执行速度行速度0.22s/指令指令0.22s/指令指令0.22s/指令指令0.22s/指令指令0.22s/指令指令S7-200系列系列PLC的内部资源的内部资源 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软元件。各软元件有其不同

8、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。PLCPLC内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域 ：输入继电器（输入继电器（I）输出继电器（输出继电器（Q）内部位存储器（内部位存储器（M）特殊存储器（特殊存储器（SM）变量存储器（变量存储器（V）局部变量存储器（局部变量存储器（L）定时器（定时器（T）计数器（计数器（C）模拟量输入映像寄存器（模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输出映像

9、寄存器（模拟量输出映像寄存器（AQ）高速计数器（高速计数器（HC）累加器（累加器（AC）顺序控制继电器（顺序控制继电器（S）n软元件p什么是软元件？p特点u没有物理触点，且其触点可以无限次地使用；u体积小、功耗低、寿命长。p软元件介绍u输入继电器（I）：特点，作用有外部输入端子u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u中间继电器（M）：特点，作用u特殊继电器（SM）：作用u变量存储器（V）：作用u局部变量存储器（L）u顺序控制继电器（S）u定时器（T）u计数器（C）u模拟量输入寄存器（AI）/模拟量输出寄存器（AO）u高速计数器（HC）n软元件u累加器（AC）根据使用场合

10、不同，可以作为字节、字和双字使用S7-200PLC的寻址方式n数据类型p数据类型及范围：见书中表格p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n直接寻址u直接寻址的编址格式4.4S7-200PLC的寻址方式nCPU存储区域的直接寻址p直接寻址u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。nCPU存储区域的直接寻址p直接寻址u位寻址：Ax.y可以

11、进行位寻址的编程元件有：I、Q、M、SM、L、V、S等。n直接寻址u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u字节、字、双字的寻址格式nCPU存储区域的间接寻址p什么是间接寻址？p间接寻址的步骤u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

12、的是地址而不是数据本身，格式如下：例：MOVD&VB100，VD204MOVD&VB10，AC2MOVD&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。nCPU存储区域的间接寻址p间接寻址的步骤u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。u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。nCPU存储区域的间接寻址p举例p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？n编程语言p新旧CPU版

13、本的不同所造成的影响p梯形图p语句表p功能块图p功能图pIEC61131-3n几个概念p输出线圈和指令盒n几个概念p网络块u什么是网络块？n用户程序p主程序p子程序p中断程序n数据块n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。S7-200系列系列PLC地址分配原则地址分配原则S7-200系列系列PLC

14、的的I/O地址分配地址分配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I2.0I2.3，输出地址为Q2.0Q2.3，第二个扩展模块输入地址为I3.0I3.7；第三个扩展模块输入地址为AIW0、AIW2、AIW4、AIW6，输出地

15、址为AQW0。地址分配示例CPU2244入/4出EM2238入EM2214入/1出EM235I0.0I1.5Q0.0Q1.1I2.0I2.3Q2.0Q2.3I3.0I3.7AIW0AIW6AQW0扩展1扩展2扩展3CPU S7-200系列系列PLC CPU I/O接线接线 CPU221的的DC输入输入DC输出接线图输出接线图CPU221的的DC输入级电器输出接线图输入级电器输出接线图CPU226 AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图继电器模块输入、输出单元的接线图CPU226 24个数字量输入点个数字量输入点分成二组分成二组：第一组由输入端子I0.0I0.7、I1.0I1.4共13个输

16、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I1.5I1.7、I2.0I2.7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。分成三组：第一组 由输出端子Q0.0Q0.3共四个输出点与公共端1L组成。第二组由输出端子Q0.4Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成。第三组由输出端子Q1.1Q1.7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

17、电源与公共端相连。CPU226 16个数字量输出点个数字量输出点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85264VAC。调制解调器模块4位控模块51模拟量模块2数字量模块1 1通信模块3 S7-200系列系列PLC扩展模块简介扩展模块简介数字量模块数字量模块 数字量输出模块数字量输入输出模块数字量输入模块数字量扩展模块（一）（一）数字量输入模块数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。n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）。n输入设

18、备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。1.直流输入模块直流输入模块（EM221824VDC）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。直流输入电路：n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。n电阻R2和电容C 的作用？n双向光电耦合器 的作用？2交流输入模块有8个分隔式数字

19、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）交流输入电路：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。（二）数字量输出模块（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）。n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，

20、接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。n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。1.直流输出模块直流输出模块（EM222824VDC），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。直流输出电路：n输出映象寄存器为“1”状态时n负载在外部电源激励下通电工作n输出映象寄存器为“0”状态时n外部负载断电，停止工作2交流输出模块交流输出模块交流输出模块（EM2228120V/23

21、0VAC），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。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。3.交、直流输出模块（继电器输出方式）交直流输出模块（EM222 8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）。继电器输出电路：n1.接有阻容熄弧电路n消除继电器

22、触点的火花 n2.继电器的触点两端接有金属氧化膜压敏电阻 n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 输出电流大（可达2A4A），可带交流、直流负载，适应性强，但响应速度慢。(三)数字量输入输出模块n组合模块或输入组合模块或输入/输出模块输出模块：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点。n特点特点：使系统配置更加灵活n例如例如：若有CPU 226：主机I/O 24/16；欲扩展至27/19；缺 3/3；配 I/O 4/4。n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。模拟量

23、模块模拟量模块 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。组成组成 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。使用及特性使用及特性 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

24、，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。外部接线图：外部接线图：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。模拟量输入模块的特性 EM231的电压输入范围：单极性010V，05V；双极性5V，2.5

25、V 电流输入范围：020mA 模拟量到数字量的最大转换时间：250s 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。单极性数据格式（单极性数据格式（010V010V、05V05V）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215-8=32760。单极性数据格式的全量程范围设置为032000。差值32760-32000=760则用于偏置/增益，由系统完成。由

26、于第15位为0，表示是正值数据。双极性数据格式（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415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）。(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。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

27、组的接法与第一组类同。该模块需要直流24V供电。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100s，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。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314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。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

28、是存放在第415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。(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010V、05V、01V、0500mv、0100mv、050mv。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

29、感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。通信模块通信模块 1.EM2771.EM277模块模块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。2.CP243-22.CP243-2通信处理器通信处理器 CP243-2是S7-200(CPU22

30、x)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。CP243-1通信处理器通信处理器 CP243-1通信处理器用于将S7-200连接到工业以太网中 CP243-1通信处理器还可用于实现S7低端性能产品的以太网通信 可以使用STEP 7-Micro/WIN对S7-200PLC进行远程组态、编程和诊断 一台S7-200PLC可通过以太网与其他S7-

31、200、S7-300、S7-400PLC进行通信 可与基于OPC的服务器进行通信调制解调器模块调制解调器模块EM241EM241调制解调器模块调制解调器模块EM241 MODEMEM241 MODEM模块支持如下功能：模块支持如下功能：Teleservice(远程维护或远程诊断)Communication(CPU-to-CPU、CPU-to-PC的通信)Message(发送短消息给手机或寻呼机)位控模块位控模块EM253EM253位控模块位控模块EM 253的控制范围从微型步进电机到智能伺服驱动器,运行快速而不受约束,集成的脉冲接口能够产生200kHz的脉冲信号，指定位置，速度和方向,集成的定

32、位开关输入能够脱离中央处理单元独立地完成位控任务。有5V直流脉冲或RS422输入接口，可以选择的“jerk”/S-curve功能可以减小在启动、停止和改变速度时产生的震荡和后座。S7-200S7-200系列系列PLCPLC系统供电系统供电交流电源系统的外部接线交流电源系统的外部接线直流电源系统的外部接线直流电源系统的外部接线PLCPLC内部电源内部电源S7-200的CPU单元有一个内部电源，它为CPU模块、扩展模块和24V DC用户供电。应根据下述的原则来确定电源的配置:每一个CPU模块都有一个24V DC传感器电源，它为本机的输入点或扩展模块的继电器线圈提供电源，如果要求的负载电流大于该电源的额定值，应增加一个24V DC电源为扩展模块供电；CPU模块为扩展模块提供5V DC电源，如果扩展模块对5V DC电源的需求超过其额定值，必须减少扩展模块。校验举例：CPU226提供5VDC电源的最大电流为1000mA。各扩展模块对5VDC电源的电流消耗：EM221 DI8DC24V 30 mA EM223 DI4/DO4DC24V/继电器 40 mA EM235 AI4/AQ112位 30 mA2=60 mA共计 30+40+60=130 mA1000mA。结束结束 谢谢！谢谢！