第4章硬件系统及内部资源教学案例.ppt

本章内容 4.1 概述4.2 硬件系统4.3 内部资源4.4 寻址方式4.5 指令系统4.6 程序结构4.7 S7-200 PLC的几个特性 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.1 概述 学习PLC时，对对象的选择n绝大多数PLC是相似的；n为以后学习IEC61131-3打下基础为什么要讲S7-200 PLC?n市场占有率高n和现场总线的发展方向一致S7-200 PLC的发展 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，对第一代PLC产品不再作具体介绍第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21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配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。

S7-200 PLC的发展*龙岩学院物理与机电学院PLC教学组 S7-200 PLC基础知识 4.2 基本单元 (S7-200 CPU模块) 基本单元（S7-200CPU模块）也称为主机，它包括一个中央处理单元（CPU）、电源、数字量输入输出单元基本单元可以构成一个独立的控制系统1. 主机外形CPU模块的顶部端子盖内 ：电源及输出端子底部端子盖内 ：输入端子及传感器电源 中部右侧前盖内 ：CPU工作方式开关 （RUN/STOP）、模拟调 节电位器和扩展I/O接口 左侧 ：状态指示灯LED、存储卡、及通讯口 状态指示灯 显示CPU的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态RS-485的串行通讯端口 PLC主机实现人一机对话、机机对话的通道实现PLC与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接 扩展接口 PLC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之间由导轨固定，并用扩展电缆连接 存储卡（存储卡（EEPOMEEPOM卡卡）：可以存储可以存储CPUCPU程序程序该卡位也可安装时钟卡和电池卡（可使用户该卡位也可安装时钟卡和电池卡（可使用户数据的存储时间延长至数据的存储时间延长至200200天）。

天） 模拟电位器：模拟电位器：可以及时更改程序运行中的可以及时更改程序运行中的一些参数，如定时和计数的设定值、过程量的一些参数，如定时和计数的设定值、过程量的控制等控制等 RUN/STOPRUN/STOP开关：开关：用改变用改变PLCPLC的工作方式的工作方式（RUNRUN，STOPSTOP，TERMTERM） 最简单的系统构成*龙岩学院物理与机电学院PLC教学组CPU 224外部电路接线电路图CPU 224外部电路接线电路图 输入电路采用了双向光电耦合器，24V DC极性可任意选择， 1M、2M为输入端子的公共端1L、2L为输出公共端 CPU224另有24V、280mA电源供PLC输入点使用4.2 S7-200 PLC的硬件系统 4.2.2主机结构及性能特点 1、主机模块 编程软件STEP7-Micro/WIN,新的CPU模块才支持新的STEP7-Micro/WIN4.0 CPU型号nCPU221：6+4 无扩展有一定高速计算和通信功能nCPU222：8+6 可扩展2个模块，有一定高速计算和通信功能nCPU224 14+10可扩展7个模块，有更强的模拟量处理及高速计算能力，使用最多 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.2 S7-200 PLC的硬件系统 4.2.2主机结构及性能特点 1、主机模块nCPU224XP 同CPU224一样 14+10 可扩展7个模块，有更强的模拟量处理及高速计算能力，增加了2输入/1输出怕模拟量单元和一个通信口nCPU226 24+16 可扩展7个模块，有两个通信口 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组S7-200 CPU*龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.2 S7-200 PLC的硬件系统 2.主机结构及性能特点nCPU的主要特点和技术规范l供电电压：直流24V和交流220V两种供电电源电压l输出方式：主是晶体管（DC）和继电器（DC/AC）l集成电源：集成24V直流电源，可直接供电给传感器和执行机构l高速计数：200KHZ（CPU224XP）l脉冲输出：2路可达100KHZ（CPU224XP）高频脉冲输出，可以驱动步进电机和伺服电机以实现定位任务。

l集成模拟电位器：实现实时更改运行中的一些参数l实时时钟n存储系统l保持型数据存储器：对变量V、中间继电器M、定时器T、计数器C的存储器进行了组态成掉电保持型的存储器，掉电时电容可保存50100小时，电池永久型存储器：可维持200天l注意组态M存储器（MB0MB13）为永久型存储器要慎用l存储卡 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.2 S7-200 PLC的硬件系统 3.I/O的扩展和功能的扩展n为什么要进行I/O扩展？nI/O扩展模块：开关输入型EM221、开关输出型EM222、开关输入输出型EM223；模拟量输入型EM231、模拟量输出型EM232、模拟量输入输出型EM235 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组1. 数字量扩展模块数字量扩展模块主要有： EM221 数字量输入模块，24V，8输入 EM222数字量输出模块，24V，8输出 EM223数字量混合模块，24V如DI4/DO4直流24V) 2. 模拟量扩展模块模拟量扩展模块主要有：EM231：4模拟输入点，2W，12位EM232：2模拟输出点，2W，12位EM235：4模拟输入点，1模拟量输出点，2W，12位。

3. 热电偶、热电阻模块 EM231为1.8W，15位，模拟量输入 *4.2 S7-200 PLC的硬件系统 3.I/O的扩展和功能的扩展n功能扩展模块：P128nI/O点的扩展l 编址原则同类型输入或输出点的模块进行顺序编址对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为8位（1个字节），本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块对于模拟量，输入/输出以2个字节（1个字）递增方式来分配空间nHMI S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.2 S7-200 PLC的硬件系统 3.I/O的扩展nI/O点的扩展l举例 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.2 S7-200 PLC的硬件系统 3.I/O的扩展nI/O点的扩展l举例 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n什么是软元件？n特点l没有物理触点，且其触点可以无限次地使用；l体积小、功耗低、寿命长n软元件介绍l输入继电器（I）：输入映像寄存器,又称输入继电器（该区域可以按位操作）.输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用 有外部输入端子， 各16B S7-200 PLC输入映像寄存器编址范围:I0.0I15.7。

或:IB0IB15，或: IW0IW14，或: ID0ID12l输出继电器（O）：输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将PLC的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动 有外部输出端子 编址范围（Q0.0Q15.7）PLC的每一个I/O点都是一个确定的物理点 CPU 224主机有I0.0I0.7，I1.0I1.5共14个数字量输入端点，Q0.0Q0.7、Q1.0、Q1.1共10个数字量输出端点 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n通用辅助继电器（中间继电器（M）：M作为控制继电器（又称中间继电器），用来存储中间操作数或其它控制信息l S7-200 PLC编址范围M0.0M31.7，可以按位、字节、 字或双字来存取存储区的数据n特殊继电器（SM）：特殊标志位（SM）存储器：180B有特殊功能或用来系统的状态变量、有关信息的控制参数和信息l CPU 224编址范围SM0.0 SM179.7，共180个字节其中SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域n变量存储器（V）：用以存储运算的中间结果和其它数据l CPU 224有VB0.0VB5119.7的5K存储字节。

可以是“1”或“0”这样的位逻辑可按位、字节、字或双字使用V：5.2KB S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n 局部变量存储器（L）：局部变量L与变量V存储器相似，V 是全局有效的，而L是局部有效，即V是同一变量可以被任何程序（主程序、了程序、中断程序）访问，而L是和特定程序相关联lS7-200有64个字节的局部存储器，编址范围LB0.0LB63.7，其中60个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数，最后4个字节为系统保留字节l不同程序的局部存储器不能互相访问l使用局部变量存储器最多的场合是带参数的子程序调用过程中 n顺序控制继电器（S）存储区：32BlS又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制如果没有被顺序控制中，可以作为一般的中间继电器使用lS7-200 PLC编址范围S0.0S31.7，可以按位、字节、字或双字来存取数据 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n 定时器（T）l S7-200 CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设备，用于时间控制。

当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作编址范围T0T255（22X）；T0T127(21X)n 计数器（C）l 计数器主要用来累计输入脉冲个数有16位预置值和当前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1l S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减计数、增减计数编址范围C0C255（22X），C0C127（21X） S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n 模拟量输入寄存器（AI）/模拟量输出寄存（AO）l S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域l AI编址范围AIW0，AIW2，AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共有32个模拟量输入点l S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出l AQ编址范围AQW0，AQW2，AQW62，起始地址也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点。

S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n 高速计数器（HC）：6个l CPU与普通计数器相同，只不过用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲l 22X提供了6个高速计数器HC0、HC1HC5 （每个计数器最高频率为30KHz）用来累计比CPU扫描速率更快的事件高速计数器的当前值为双字长的符号整数 S7-200 PLC基础知识 龙岩学院物理与机电学院PLC教学组*4.3 S7-200 PLC的内部资源软元件n 累加器（AC）：l 可以用来存放数据如运算数据、中间数据和结果数据，也可用来向子程序传递参数，或从子程序返回参数l 可进行读、写两种操作提供了4个32位累加器A。