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1、S7-200的基本結(jié)構(gòu)

西門子S7-200系列屬于整體式小型

plc

，用于代替

繼電器

的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。

整體式PLC將CPU模塊、I/O模塊和

電源

裝在一個箱型機(jī)殼內(nèi)，S7-200稱為CPU模塊。圖1中的前蓋下面有RUN/STOP開關(guān)、模擬量電位器和擴(kuò)展I/O連接器。S7-200系列PLC提供多種具有不同I/O點數(shù)的CPU模塊和數(shù)字量、模擬量I.O擴(kuò)展模塊供用戶選用，CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。

整體PLC還配備有許多的特殊功能模塊，例如模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，使PLC得功能得到擴(kuò)展。

S7-200可以選用梯形圖、語句表（即指令表）和功能模塊語言來編程。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便。內(nèi)置有高速計數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS485通信/編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信功能。最多可以擴(kuò)展到248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。最多有26kB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。

2、S7-200的CPU模塊

S7-200有5種CPU模塊，CPU221無擴(kuò)展功能，適于做小點數(shù)的微型控制器；CPU222有擴(kuò)展功能；CPU224是具有較強(qiáng)控制功能的控制器；CPU226和CPU226 XM適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

S7-200系列PLC不同型號CPU的技術(shù)參數(shù)如表1所示

S7-200有傳送、比較、移位、循環(huán)、求補(bǔ)碼、調(diào)用子程序、脈沖寬度調(diào)制、脈沖序列輸出、跳轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、算數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、浮點運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)和PID控制指令等，采用主程序、最多8級子程序和中斷程序的程序結(jié)構(gòu)，用戶可以使用1-255ms的定時中斷。用戶程序可設(shè)3級口令保護(hù)，有監(jiān)控定時器（看門狗）功能。數(shù)字量輸入中有4個用作硬件中斷，6個用于高速功能。32位高速加/減計數(shù)器的最高計數(shù)頻率為30kHz，可以對增量式編碼器的兩個互差90的脈沖列計數(shù)，計數(shù)值等于設(shè)定值或計數(shù)方向改變時產(chǎn)生中斷，在中斷程序中可以及時地對輸出進(jìn)行操作。兩點高速輸出可以輸出頻率最高為20kHz頻率和寬度可調(diào)的脈沖列。 可選的存儲器卡可以保存程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息，可選的電池卡保存數(shù)據(jù)的典型事件值為200天。DC輸出型電路用場效應(yīng)晶體管（MOSFET）作為功率放大器元件，僅DV輸出型有高速脈沖輸出，最高輸出頻率為20kHz。3、S7-200的擴(kuò)展模塊不同信號的S7-200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點，若實際需要的I/O點數(shù)超過該CPU的I/O點數(shù)時，則通過增加輸入/輸出擴(kuò)展模塊來達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力。擴(kuò)展模塊有輸入/輸出擴(kuò)展、熱電偶/熱電阻輸入擴(kuò)展和通訊擴(kuò)展三種類型，通過總線連接器（插件）和CPU模塊連接。擴(kuò)展單元正常工作需要+5VDC工作電源，此電源由CPU通過總線連接器提供，擴(kuò)展單元的24VDC輸入點和輸出點電源，可由基本單元的24VDC電源供電，但要注意基本單元所提供的最大電流能力。CPU 221無I/O擴(kuò)展能力；CPU 222最多可連接2個擴(kuò)展模塊（數(shù)字量或模擬量）；CPU224和CPU226最多可連接7個擴(kuò)展模塊。 （1）輸入/輸出擴(kuò)展模塊 S7-200系列PLC目前提供如下擴(kuò)展模塊：①數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊                EM221（8DI）；②數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊                EM222（8DO）；③數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展模塊      EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；④模擬量輸入擴(kuò)展模塊                EM231（3AI，A/D轉(zhuǎn)換時間為25μs，12位）；⑤模擬量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板      EM235（3AI/1AO，其中A/D轉(zhuǎn)換時間為25μs，D/A轉(zhuǎn)換時間100μs，位數(shù)均為12位）（2）熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊   熱電偶、熱電阻模塊（EM231）與CPU222，CPU224，CPU226配套使用，多種分度號熱電偶（mV信號）和熱電阻（電阻信號）可通過EM231模塊將信號送入S7-200。用戶通過EM231上的DIP開關(guān)來選擇熱電偶或熱電阻的分度號、接線方式、測量單位和開路故障的方向。（3）通訊擴(kuò)展模塊  除了CPU集成通訊口外，S7-200還可以通過通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊：PROFIBUS-DP擴(kuò)展從站模塊EM277和AS-i接口擴(kuò)展模塊CP243-2。S7-200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能如表2所示

S7-200有傳送、比較、移位、循環(huán)、求補(bǔ)碼、調(diào)用子程序、脈沖寬度調(diào)制、脈沖序列輸出、跳轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、算數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、浮點運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)和PID控制指令等，采用主程序、最多8級子程序和中斷程序的程序結(jié)構(gòu)，用戶可以使用1-255ms的定時中斷。用戶程序可設(shè)3級口令保護(hù)，有監(jiān)控定時器（看門狗）功能。

數(shù)字量輸入中有4個用作硬件中斷，6個用于高速功能。32位高速加/減計數(shù)器的最高計數(shù)頻率為30kHz，可以對增量式編碼器的兩個互差90的脈沖列計數(shù)，計數(shù)值等于設(shè)定值或計數(shù)方向改變時產(chǎn)生中斷，在中斷程序中可以及時地對輸出進(jìn)行操作。兩點高速輸出可以輸出頻率最高為20kHz頻率和寬度可調(diào)的脈沖列。

可選的存儲器卡可以保存程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息，可選的電池卡保存數(shù)據(jù)的典型事件值為200天。DC輸出型電路用場效應(yīng)晶體管（MOSFET）作為功率放大器元件，僅DV輸出型有高速脈沖輸出，最高輸出頻率為20kHz。

3、S7-200的擴(kuò)展模塊

不同信號的S7-200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點，若實際需要的I/O點數(shù)超過該CPU的I/O點數(shù)時，則通過增加輸入/輸出擴(kuò)展模塊來達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力。擴(kuò)展模塊有輸入/輸出擴(kuò)展、熱電偶/熱電阻輸入擴(kuò)展和通訊擴(kuò)展三種類型，通過總線連接器（插件）和CPU模塊連接。

擴(kuò)展單元正常工作需要+5VDC工作電源，此電源由CPU通過總線連接器提供，擴(kuò)展單元的24VDC輸入點和輸出點電源，可由基本單元的24VDC電源供電，但要注意基本單元所提供的最大電流能力。

CPU 221無I/O擴(kuò)展能力；CPU 222最多可連接2個擴(kuò)展模塊（數(shù)字量或模擬量）；CPU224和CPU226最多可連接7個擴(kuò)展模塊。

（1）輸入/輸出擴(kuò)展模塊

S7-200系列PLC目前提供如下擴(kuò)展模塊：

①數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊                EM221（8DI）；

②數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊                EM222（8DO）；

③數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展模塊      EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；

④模擬量輸入擴(kuò)展模塊                EM231（3AI，A/D轉(zhuǎn)換時間為25μs，12位）；

⑤模擬量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板      EM235（3AI/1AO，其中A/D轉(zhuǎn)換時間為25μs，D/A轉(zhuǎn)換時間100μs，位數(shù)均為12位）

（2）熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊

熱電偶、熱電阻模塊（EM231）與CPU222，CPU224，CPU226配套使用，多種分度號熱電偶（mV信號）和熱電阻（電阻信號）可通過EM231模塊將信號送入S7-200。用戶通過EM231上的DIP開關(guān)來選擇熱電偶或熱電阻的分度號、接線方式、測量單位和開路故障的方向。

（3）通訊擴(kuò)展模塊

除了CPU集成通訊口外，S7-200還可以通過通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊：PROFIBUS-DP擴(kuò)展從站模塊EM277和AS-i接口擴(kuò)展模塊CP243-2。

S7-200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能如表2所示。

4、S7-200的通信功能S7-200的CPU模塊自帶的RS485串行通信支持PPI、DP/T、自由通信口協(xié)議和PROFIBUS點對點協(xié)議。每個網(wǎng)絡(luò)最多126個站，最多32個主站。通信接口可以實現(xiàn)與下列設(shè)備的通信：運(yùn)行編程軟件的計算機(jī)、文本顯示器TD200、OP（操作員面板）、以及S7-200 CPU之間的通信；通過自由通信口協(xié)議，可以與其他廠家的設(shè)備進(jìn)行串行通信。EM277 PROFIBUS-DP從站模塊用于將S7-200 CPU連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。通信速率為9600-12Mbit/s。工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊CP243-1的通信速率為10Mbit/s或100Mbit/s，半雙工/全雙工通信，RJ-45接口使用TCP/IP協(xié)議?？捎肧TEP 7-Micro/WIN軟件實現(xiàn)通過工業(yè)以太網(wǎng)配置和遠(yuǎn)程編程服務(wù)（上載、下載程序，監(jiān)視狀態(tài)），通過工業(yè)以太網(wǎng)連接其他的CPU，通過S7-OPC在計算機(jī)上處理數(shù)據(jù)。EM241 Modem(調(diào)制解調(diào)器)模塊支持遠(yuǎn)程維護(hù)或遠(yuǎn)傳診斷、PLC之間的通信、PLC與PC的通信、給手機(jī)發(fā)送短消息等，EM241參數(shù)化向?qū)Ъ稍贛icro/WIN V3.2中。通過CP243-2 AS-i通信處理器，S7-200 CPU可以作為AS-i的主站，最多可以連接62個AS-i從站，接入496個遠(yuǎn)程數(shù)字量輸入/輸出點。5、S7-200的編程軟件STEP 7-Micro/WIN 32是專門為S7-200設(shè)計的在個人計算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件。CPU通過PC/PPI電纜或插在計算機(jī)中CP 55111或CP 5611通信卡與計算機(jī)通信。通過PC/PPI電纜，可以在Windows下實現(xiàn)多主站通信方式。STEP 7-Micro/WIN 32的用戶程序機(jī)構(gòu)簡單清晰，通過一個主程序調(diào)用子程序或中斷程序，還可以通過數(shù)據(jù)塊進(jìn)行變量的初始化設(shè)置。用戶可以用語句表（STL）、梯形圖（LAD）和功能塊圖（FBD）編程，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換，可以用符號表來定義程序中使用的變量地址對應(yīng)的符號，是程序便于設(shè)計和理解。STEP 7-Micro/WIN 32為用戶提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-1）方式。通過調(diào)制解調(diào)器可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程，可以用單次掃描和強(qiáng)制輸出等方式來調(diào)試程序和進(jìn)行故障診斷。S7-200是在美國德州儀器公式的小型PLC的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，S7-300/400的前身是西門子公司的S5系列PLC，其編程軟件為STEP 7。S7-200和S7-300/300雖然有許多共同之處，但是在指令系統(tǒng)、程序結(jié)構(gòu)和編程軟件定方面均有相當(dāng)大的差異。

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