1、3 S7-200的组成和系统配置的组成和系统配置3 S7-200的组成和系统配置的组成和系统配置 本章以西门子公司生产的本章以西门子公司生产的S7-200系列小型可系列小型可编程序控制器为例，介绍具体型号的编程序控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容，内容包括：包括：l l S系列系列PLC发展概述发展概述l l S7-200 可编程序控制器的主机结构组成可编程序控制器的主机结构组成l l 扩展模块简介扩展模块简介l l S7-200 可编程序控制器系统配置可编程序控制器系统配置3.1S系列系列PLC发展概述发展概述n德国的西门子（德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最）公司是欧洲最大的电
2、子和电气设备制造商。其第一代可大的电子和电气设备制造商。其第一代可编程序控制器是编程序控制器是1975年投放市场的年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。系列的控制系统。 n在在1979年，微处理器技术被应用到可编程年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了序控制器中，产生了SIMATIC S5系列，系列，取代了取代了S3系列，之后在系列，之后在20世纪末又推出了世纪末又推出了S7系列产品。系列产品。n最新的最新的SIMATIC产品为产品为SIMATIC S7、M7和和C7等几大系列。等几大系列。 3.2S7-200 PLC系统组成系统组成nSIMATIC S7-200系列属小型
3、可编程序系列属小型可编程序控制器，发展至今，大致经历了两代：控制器，发展至今，大致经历了两代：n第一代产品其第一代产品其CPU模块为模块为CPU 21X，主，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的配置的CPU单元：单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和和CPU 216，对第一代，对第一代PLC产产品不再作具体介绍。品不再作具体介绍。n第二代产品其第二代产品其CPU模块为模块为CPU 22X，是，是在在21世纪初投放市场的，速度快，具有世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的配置
4、的CPU单元：单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和和CPU 226，除，除CPU 221之之外，其他都可加扩展模块。外，其他都可加扩展模块。3.2.1系统基本构成 nSIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两系统由硬件和工业软件两大部分构成，如图大部分构成，如图3.1所示。所示。EM1扩展模块EM2扩展模块EMn扩展模块TD200文本显示器TP系列触摸屏通信及网络设备计算机工业软件CPU主 机其他设备图图3.1S7-200 PLC系统组成系统组成基本基本单元单元扩展单扩展单元元特殊功特殊功能模块能模块外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部
5、件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/220V市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图n系统基本构成系统基本构成n1. 硬件硬件n（1）基本单元）基本单元 n（2）扩展单元）扩展单元 n（3）特殊功能模块）特殊功能模块 n（4）相关设备）相关设备 n2. 工业软件工业软件 n工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，发的与之相配套的程序、文档及其规则
6、的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。机接口等几大类构成。返回本节返回本节3.2.2主机结构 n1. 各CPU介绍及I/O系统n（1）主机外形nSIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图3.2所示：图图3.2S7-200主机外形主机外形状态显示通信口顶部端子盖电 源及输出端子前盖 方式开关、电位器、扩展I/O连接底部端子盖输入端子、传感器电源存储器卡组成nCPU模块的顶部端子盖内模块的顶部端子盖内 ：电源及输出端子：电源及输出端子n底部端子盖内底部端子盖内 ：输入端子及传感器电源：输
7、入端子及传感器电源 n中部右侧前盖内中部右侧前盖内 ：CPU工作方式开关工作方式开关 （RUN/STOP）、模拟调）、模拟调 节电位器和扩展节电位器和扩展I/O接口接口 n左侧左侧 ：状态指示灯：状态指示灯LED、存储卡、及通讯口、存储卡、及通讯口 n状态指示灯状态指示灯 显示显示CPU的工作方式、本机的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态。存储卡的状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以存储卡）可以存储CPU程序。程序。nRS-485的串行通讯端口的串行通讯端口 PLC主机实主机实现人一机对话、机现人一机对话、机机对话的通道。实现机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现与
8、上位计算机的连接，实现PLC与与PLC、编程、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。连接。 n扩展接口扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。（主机与扩展模块）（主机与扩展模块） (a) 面板安装 (b) 标准导轨安装 2. 个人计算机（个人计算机（PC）或编程器）或编程器 个人计算机（个人计算机（PC）或编程器需装上）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才
9、可编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。视等。 要求个人计算机要求个人计算机CPU为为80586或更高的或更高的处理器，处理器，16M内存（最低要求为：内存（最低要求为：CPU80486，8M内存）。内存）。手编器 n工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信设备，使PLC和计算机相连，用编程软件可直接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是用小型和微型PLC实现的小规模系统。 返回
10、本节返回本节3STEP7-Micro/WIN32编程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本基本功能功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。 编程软件的使用环境使用环境：支持Windows的应用软件。4通讯电缆通讯电缆 通讯电缆是通讯电缆是PLC用来与个人计算机用来与个人计算机（PC）实现通讯的。可以用）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆电缆（RS232RS485），也可用一个通讯处），也可用一个通讯处理器（理器（CP）和多点接口（）和多点接口（MP1）电缆，或）电缆，或者用一块者用一块MPI卡及随卡及随MPI卡提供的一根通卡提供的一根通讯电缆。讯电缆。5人机界面人机界面 人
11、机界面人机界面主要指专用操作员界面，例主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。轻松地完成各种调整和控制的任务。文本显示器 n1. 构造特点 文本显示区：可显示两行信息（每行20个字符）的液晶显示LCD 。按键：共有9个键 。通信：通过TD/CPU电缆（通用RS232接口）可以提供可编程序控制器与TD 200的通信，同时可以提供TD的电源，而不必再另接电源。 电源：如果不用TD/CPU通信电缆，可以通过面板右侧的电源接口连接外部电源。n2
12、. 主要功能n可以显示从CPU主机读出的信息（如读取指令、数据、当前值及状态）；n可以调整运行中选定的程序变量；n可以提供对输入输出点的强制功能；n可以为实时时钟设置日期和时间；n支持多种语言形式的菜单和提示并支持中文。返回本节返回本节3.2.3 S7-200PLC主机性能主机性能nS7-200 CPU22X系列产品：系列产品： CPU221模块、模块、CPU222模块、模块、CPU224模块、模块、CPU226模模块、块、CUP226XM模块。模块。nS7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下各主机的主要技术性能指标如下表所示。表所示。n n CPU226模块模块I/O总点数总点数为为
13、40点（点（24/ 16 点），可带点），可带7个扩展模块个扩展模块；n 用户程序存储器用户程序存储器容量容量为为6.6K字；字；n 内置内置6个个高速计数器高速计数器，具有，具有PID控制的功能；控制的功能；n 有有2个高速脉冲输出个高速脉冲输出端和端和2个个RS-485通讯口；通讯口；n 具有具有PPI通讯协议、通讯协议、MPI通讯协议和通讯协议和自由口自由口协议协议的通讯能力。的通讯能力。 CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0
14、0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC24点输入16点输出24个数字量输入点个数字量输入点 分成二组 ：1.第一组由输入端子I0.0I0.7、I1.0I1.4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，经一个直流电源终至公共端1M； 1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7
15、1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC2. 第二组第二组由输入端子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。 1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC1
16、20/240 VAC 由于是直流输入模块，所以采用直流电源作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）。为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。M、L+两个端子提供两个端子提供24VDC/400mA传感器电源，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。测电源使用。1L0. 00. 10. 60. 50. 40. 30. 20. 71. 02L3L1. 11. 2N1. 71. 41. 3L1AC1. 51. 61M0. 00. 10. 60. 50. 40. 30. 20. 71. 01. 11
17、. 21. 41. 32M1. 51. 62. 32. 22. 12. 01. 72. 42. 52. 62. 7LM+24VDC120/240 VAC16个数字量输出点 分成三组 ：1.由输出端子Q0.0Q0.3共四个输出点与公共端1L组成 1L0.00.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L1.11.2N1.71.41.3L1AC1.51.61M0.00.10.60.50.40.30.20.7 1.01.11.21.41.32M1.51.62.32.22.12.01.72.4 2.52.62.7LM+24VDC120/240 VAC 2. 第二组由输出端子Q0.4Q0.7、
18、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成 1 L0 .00 .10 .60 .50 .40 .30 .20 .71 .02 L3 L1 .11 .2N1 .71 .41 .3L 1A C1 .51 .61 M0 .00 .10 .60 .50 .40 .30 .20 .71 .01 .11 .21 .41 .32 M1 .51 .62 .32 .22 .12 .01 .72 .42 .52 .62 .7LM+2 4 V D C1 2 0 / 2 4 0 V A C 3. 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，另一端经电源与公共端相连。1L0.0
19、0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M1.5 1.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC 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端子是供电电源120/240VAC输入端。该电源电压允许范围为85264VAC。1L0.00.10.60.50.40.30.20.71.02L3L1.11.2N1.71.41
20、.3L1AC1.51.61M0.00.10.60.50.40.30.20.71.01.11.21.41.32M1.51.62.32.22.12.01.72.42.52.62.7LM+24VDC120/ 240 VAC3.3 S7-200 PLC的接口模块的接口模块 S7-200 PLC的接口模块有的接口模块有数字量数字量模块、模拟量模块、智能模块等模块、模拟量模块、智能模块等。（扩。（扩展规模、功能）展规模、功能）3.3.1数字量模块数字量模块数字量数字量输出模块输出模块数字量数字量输入输出模块输入输出模块数字量数字量输入模块输入模块数字量扩展模块EM222EM221EM223（一）数字量输入
21、模块EM221 分为直流输入模块和交流输入模块。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离每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（散信号（ON/OFF）。）。 输入设备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、：按钮、限位开关、选择开关、 继电器触点等。继电器触点等。 1.直流输入模块 EM2211）外部接线图：.2 .3.6 .71M .0 .12M .4 .5.+ 直流输入模块直流输入模块（EM221 824VDC）有）有8个数字量输入端子。接线个数字量输入端子。接线图中，图中，8个数字量输入点分个数字量输入点分成成2组。组。1M、2M分别是分别是2组输入点内
22、部电路的公共组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个端，每组需用户提供一个24VDC电源。电源。2）直流输入电路：内部电路INCOMR1R2VL光电耦合CSB124VDC-+- 现场开关通现场开关通/断状态，对应输入映象寄断状态，对应输入映象寄存器的存器的1/0状态，即当现场开关闭合时，对状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为应的输入映象寄存器为“1”状态状态；当现场；当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0”状态状态。当输入端的发光二极管。当输入端的发光二极管VL点亮，即点亮，即指示现场开关闭合。，外部直流电源用于指示现场开关闭合。，外部直
23、流电源用于检测输入点的状态，其极性可以任意接入。检测输入点的状态，其极性可以任意接入。电阻电阻R2和电容和电容C 的作用？的作用？双向光电耦合器双向光电耦合器 的作用？的作用？ 2交流输入模块1）外部接线图：ON 0N4NNL1NL1.0 1N 1N .1 2N 2N .2 3N 3N .3.4 5N 5N .5 6N 6N .6 7N 7N .7有8个分隔式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）2）交流输入电路：SB1 INR1内部电路CR2R3VLCOM光电耦合 交流输入模块的输入
24、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。(二二) 数字量输出模块数字量输出模块 EM222 分为分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。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（的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电）负载。典型的负载包括：继电
25、器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。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，每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场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。执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子的输出端子是是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。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 1）外部接线图：. .1M 1L+ .0 .1 .2 .32M 2L+ .4 .5 .6 .7+ + + 直流输出模块（EM222 824VDC），
26、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。2）直流输出电路：）直流输出电路：内部电路负 载DC24VCOMOUTn 输出映象寄存器为输出映象寄存器为“1”状态时状态时 负载在外部电源负载在外部电源 激励下通电工作激励下通电工作 n输出映象寄存器为输出映象寄存器为 “0”状态时状态时 外部负载断电，停止外部负载断电，停止 工作工作 2交流输出模块交流输出模块1）外部接线图：NL1OLL1N.0.44-11OL4L1L1L.I2L2L.23L5L5L.56L6L.67L 交流输出模块交流输出模块（EM2
27、22 8120V/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。2）交流输出电路：）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。 内部电路OUTCOMUCR2R1负 载压敏电阻VL(AC SSR) 3. 交、直流输出模块（继电器输出方式） 1）外部接线图： 交直流输出模块（EM222 8继电器）有8个输出点，分成2组
28、，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）。M.3.7.2.6L(+)N(-). .1L.0.1L+2L.4.5L(+)N(-)2）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 4-14KAR1LEDCCOMOUT负 载内部电路R2U压敏电阻-+3.电阻R1和发光二极管VL 输出状态显示电路 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。n晶体管输出方式晶体管输出方式 -高速小功率高速小功率高速脉冲输出用高速
29、脉冲输出用n场效应管输出方式场效应管输出方式较大功率较大功率 n固体继电器输出方式固体继电器输出方式-高速大功率高速大功率n有触点继电器输出方式有触点继电器输出方式-低速大功率低速大功率-高速脉冲输高速脉冲输出不能用，易烧。出不能用，易烧。(三) 数字量输入输出模块EM223n组合模块或输入输出模块组合模块或输入输出模块 ：在一块模块上：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点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：使系统配置更加灵活n例如例如：若有：若有CPU 226：主机：主机I/O 24/16； 欲扩展至欲扩展至27/19； 缺缺 3/3； 配配 I/O
30、4/4。 数字量输入输出模块的输入电路及输出电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，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。根据控制需求选用。3.3.2模拟量模块模拟量模块 模拟量模块有：模拟量模块有： 模拟量输入模块模拟量输入模块 EM231： 4模拟输入点，2W，12位 模拟量输出模块模拟量输出模块 EM232： 2模拟输出点，2W，12位 模拟量输入输出模块。模拟量输入输出模块。EM235： 4模拟输入点，1模拟量输出点，2W，12位(一一) 模
31、拟量输入模块（模拟量输入模块（A/D） 作用作用：PLC只能接收数字量信号，模拟只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模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拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（数（A/D）转换，将模拟信号转换成转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（数（A/D）转换。）转换。组成组成 滤波内部电路A/D光电耦合n由滤波、模数转换由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组，光电耦合等部分组成成 。n光电耦合器起防止电磁干扰的作用光电耦合
32、器起防止电磁干扰的作用 。n对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路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，且在输出端设置转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。信号寄存器。使用及特性使用及特性 n一般先用信号变送器把它们变换成统一的一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如标准信号（如4-20mA的直流电流信号，的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块拟量输入模块 。n模拟量输入模块（模拟量输入模块（EM231）具有）具有4个模拟个模拟量输入通道。量输入通道。 1）外部接线图：）外部接线图： 模块
33、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/400mA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。 2）模拟量输入模块的特性）模拟量输入模块的特性nEM231的电压输入范围：n单极性010V，05V；（数字量：0+32000 ）n双极性5V，2.5V （-32000+32000）n电流输入范围 ：020mA
34、 0+32000n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（模拟量输入模块（EM231）的输入信）的输入信号经模数（号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是）转换后的数字量数据值是12位二进制数。数据值的位二进制数。数据值的12位在位在CPU中存中存放格式如图所示。放格式如图所示。 单极性数据格式（010V、05V） 2个字节的存储单元的个字节的存储单元的低低3位均为位均为0，数据值数据值12位（单极性数据）是存放在第位（单极性数据）是存放在第3 14位位区域。这区域。这12位数据的最大值应为位数据的最大值应
35、为215-8=32760。单极性数据格式的全量程范围。单极性数据格式的全量程范围设置为设置为032000。差值。差值32760-32000=760则用于偏置则用于偏置/增益，由系统完增益，由系统完成。由于第成。由于第15位为位为0，表示是正值数据。，表示是正值数据。符号位符号位12为数字量为数字量为为00 0 0 双极性数据格式（5V、2.5V） 2个字节存储单元的低个字节存储单元的低4位均为位均为0，数据值，数据值12位（双极性数据）是存放在第位（双极性数据）是存放在第415位区位区域。最高有效位是符号位，双极性数据格式域。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的全量程范围设置
36、为-32000+32000 模拟量输入模块的分辨率通常以模拟量输入模块的分辨率通常以A/D转转换后的二进制数数字量的位数来表示换后的二进制数数字量的位数来表示（12/11位）。位）。12为数字量为数字量为为00 0 0 0 (二) 模拟量输出模块（D/A） 模拟量输出模块由光电耦合器、数模模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器转换器D/A和信号驱动等环节组成。光电和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。耦合器防止电磁干扰。内部电路驱动信号光电耦合D/A1）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，
37、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。2）模拟量输出模块的特性n输出信号的范围：电压输出为输出信号的范围：电压输出为10V，电流，电流输出为输出为0-20mA。电压输出的设置时间为。电压输出的设置时间为100s，电流输出的设置时间为，电流输出的设置时间为2ms。每个。每个输出通道占用存储器输出通道占用存储器AQ区域区域2个字节。用户个字节。用户程序无法读取模拟量输出值。程序无法读取模拟量输出值。nPLC运算处理后的运算处理后的12位数字量信号（位数字量信号（BIN数）数）在在CPU中存放格式如图所示。最高有效位是中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：符号位：0
38、表示是正值，表示是正值，1表示是负值。表示是负值。符号位符号位12为数字量为数字量为为00 0 0 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。2电压输出的数据格式电压输出的数据格式n2个字节的存储单元的低个字节的存储单元的低4位均为位均为0，数据值，数据值的的12位是存放在第位是存放在第415位区域。电压输出位区域。电压输出数据格式为数据格式为-32000 +32000。n模拟量输出模块的分辨率通常以模拟量输出模块的分辨率通常以D/A转换前转换前待转换的二进制数数字量的位数表示。
39、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） nEM235具有具有4个模拟量输入通道、个模拟量输入通道、1个模拟量输出通个模拟量输出通道道 。n模拟量输入功能同模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参模拟量输入模块，技术参数基本相同数基本相同 。n电压输入范围有所不同，单极性为电压输入范围有所不同，单极性为010V、05V、01V、0500mv、0100mv、050mv。双极。双极性为性为10V、5V、2.5V、1V、500mV、250mv、100mv、50mv、25mv。n该模块的模拟量输出功能同该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。模拟量输
40、出模块。技术参数也基本相同。技术参数也基本相同。n该模块需要直流该模块需要直流24V供电。可由供电。可由CPU模块的传感器模块的传感器电源电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电供电。也可由用户提供外部电源。源。3.3.3特殊功能模块n通信扩展模块nEM277 PROFIBUS-DP模块用于PLC现场总线通信连接。波特率可从960012M波特。用于分布式I/O（远程I/O ）的高速通信。n现场设备接口模块nCP 243-2通信处理器是AS-I（执行器/传感器接口）主站连接部件，专门用于S7-200 CPU 22x，连接的同时显著增加了S7-200可利用的I/O点数。Actuator
41、/sensor3.3.4 智能模块 u为了满足更加复杂的控制功能的需要，为了满足更加复杂的控制功能的需要，PLC还还配有多种智能模块，以适应工业控制的多种需配有多种智能模块，以适应工业控制的多种需求。求。常见的智能模块有：常见的智能模块有：vPID调节模块；调节模块；v高速计数器模块；高速计数器模块；v温度传感器模块等。温度传感器模块等。 3.4 S7-200 PLC的系统配置的系统配置 S7-200 PLC主机（基本配置），可构主机（基本配置），可构成一个独立的控制系统（基本配置）。基本成一个独立的控制系统（基本配置）。基本配置的配置的I/O配置是固定的，它们具有固定的配置是固定的，它们具有
42、固定的I/O地址。地址。 输入输入I0.0I*.* 输出输出Q0.0 Q*.* 主机配以扩展模块后，可扩展主机配以扩展模块后，可扩展PLC的系的系统。数字量模块或模拟量模块可扩展系统的统。数字量模块或模拟量模块可扩展系统的控制规模；智能模块可扩展系统的控制功能。控制规模；智能模块可扩展系统的控制功能。进行扩展配置时应考虑以下相关的因素：进行扩展配置时应考虑以下相关的因素：扩展配置时应考虑相关的因素：扩展配置时应考虑相关的因素：n主机允许带扩展模块的数量主机允许带扩展模块的数量nCPU输入输出映象区的大小输入输出映象区的大小nPLC内部电源的负载能力内部电源的负载能力3.4.1 主机允许带扩展模
43、块的数量主机允许带扩展模块的数量 各类主机可带扩展模块的数量是不同的。各类主机可带扩展模块的数量是不同的。 CPU221模块不允许带扩展模块；模块不允许带扩展模块； CPU222模块最多可带模块最多可带2个扩展模块；个扩展模块； CPU224模块、模块、CPU226模块、模块、CPU226XM模块最多可带模块最多可带7个扩展模块，个扩展模块，且且7个扩展模块中最多只能带个扩展模块中最多只能带2个智能扩展个智能扩展模块。模块。3.4.2 CPU输入输出映象区的大小输入输出映象区的大小1.数字量数字量I/O映象区的大小映象区的大小n主机提供的数字量I/O映象区区域为： 128个输入映象寄存器（I0
44、.0I15.7）和128个输出映象寄存器（Q0.0-Q15.7），见表4-1。最大I/O配置不能超出此区域。nPLC系统配置时，要对各模块的输入、输出点进行编址。主机提供的主机提供的I/O具有固定的具有固定的I/O地址地址。n扩展模块的地址由I/O模块类型及模块在I/O链中的位置决定。编址时，按同类型的模块对各输入按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。点（或输出点）顺序编址。n 数字量输入、输出映象区的逻辑空间是以数字量输入、输出映象区的逻辑空间是以8位（位（1个字节）为递增的。编址时，对数字量模块个字节）为递增的。编址时，对数字量模块物理点的分配也是按物理点的分配也是按8点来分配地址
45、的。即使有些点来分配地址的。即使有些模块的端子数不是模块的端子数不是8的整数倍，但仍以的整数倍，但仍以8点来分配点来分配地址。例如地址。例如4入入/4出模块占用出模块占用8个输入点和个输入点和8个输个输出点的地址。出点的地址。n 那些未用的物理点地址不能分配给那些未用的物理点地址不能分配给I/O链中链中的后续模块。那些与未用物理点相对应的的后续模块。那些与未用物理点相对应的I/O映象映象区的空间就会丢失。对于输出模块，这些丢失的区的空间就会丢失。对于输出模块，这些丢失的空间可用来作内部标志位存储器（内部线圈）；空间可用来作内部标志位存储器（内部线圈）；对于输入模块却不可，因为每次输入更新时，对
46、于输入模块却不可，因为每次输入更新时，CPU都对这些空间清零。都对这些空间清零。2. 模拟量模拟量I/O映象区的大小映象区的大小 主机提供的模拟量I/O映象区区域为：CPU222模块，16输入通道/16输出通道；CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模块，32入/32出。模拟量的最大I/O配置不能超出此区域。模拟量扩展模块总是以2个字节递增方式来分配空间。（有效地址） 16路输入地址 AIW0、AIW2、AIW4. AIW30 16路输出地址 AQW0、AQW2、AQW4. AQW30n例如：以例如：以CPU224扩展两块扩展两块EM223(4I/4O)n主机地址：主机地址：14
47、I/10O I0.0、I0.1 . I0.7, I1.0、I1.1 I1.5 Q0.0、Q0.1 Q0.7, Q1.0、Q1.1 n扩展单元扩展单元1地址地址 I2.0、I2.1 、I2.2 、 I2.3 Q2.0、Q2.1 、Q2.2 、Q2.3n扩展单元扩展单元2地址地址 I3.0、I3.1 、I3.2 、 I3.3 Q3.0、Q3.1 、Q3.2 、Q3.33.4.3 PLC内部电源的负载能力内部电源的负载能力 PLC内部5VDC电源的负载能力 主机和扩展模块正常工作时，需要5VDC工作电源。主机内部电源单元提供的5VDC电源为主机和扩展模块提供了工作电源。 系统配置后，必须对主机内部的
48、5VDC电源的负载能力进行校验。校验举例：CPU226模块扩展nCPU226提供5VDC电源的最大电流为1000mA。n各扩展模块对5VDC电源的电流消耗：EM221 DI8DC24V 30 mAnEM223 DI4/DO4DC24V/继电器 40 mAnEM235 AI4/AQ112位 30 mA2=60 mAn共计 30+40+60=130 mA1000mA 。 发电厂煤场有四部皮带运输机，拖动电动机发电厂煤场有四部皮带运输机，拖动电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动机顺序启动和顺序，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。启动时的顺序为停车。启动时的顺序为M1M2M3M4，时间，时间间隔
49、为间隔为1分钟。停车时的顺序为分钟。停车时的顺序为M4M3M2M1，时间间隔为，时间间隔为30秒。秒。分析：分析：输入输入-启动按钮，停止按钮启动按钮，停止按钮-2个输入点个输入点输出输出-每个电机的起停由接触器控制每个电机的起停由接触器控制-4个输出点个输出点可选用可选用S7-200PLC进行控制。进行控制。CPU221可用，但无备用点，可选可用，但无备用点，可选CPU222例：四台电动机顺序启、停控制例：四台电动机顺序启、停控制输入输出分配表输入输出分配表 输入信号停止按钮SB1I 0.0启动按钮SB2I 0.1输出信号接触器KM1Q 0.0接触器KM2Q 0.1接触器KM3Q 0.2接触
50、器KM4Q 0.3I/O接线图接线图 FR41LQ0.0Q0.1 Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2 I0.3SB1SB2KM2KM3KM4KM1FR1FR2FR3例如，某一控制系统选用例如，某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入数各为：数字量输入24点、数字量输出点、数字量输出20点、模拟量输入点、模拟量输入6点、模拟量输出点、模拟量输出2点。点。本系统可有多种不同模块的选取组合，表本系统可有多种不同模块的选取组合，表3.6所示为其中的所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。一种可行的系统输入输出组态状况。n若按表3.6的扩
