第4章硬件系统及内部资源.ppt

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1、2023-11-15本章内容本章内容 4.1 概述概述4.2 硬件系统硬件系统4.3 内部资源内部资源4.4 寻址方式寻址方式4.5 指令系统指令系统4.6 程序结构程序结构4.7 S7-200 PLC的几个特性的几个特性 S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.1 概述概述 1.学习学习PLC时，对对象的选择时，对对象的选择n绝大多数绝大多数PLC是相似的；是相似的；n为以后学习为以后学习IEC61131-3打下基础。打下基础。2.为什么要讲为什么要讲S7-200 PLC?n市场占有率高市场占有率高n和现场总线的发展方向一致和现场总线的发展方向一致3.S7-200 PL

2、C的发展的发展 S7-200 PLC基础知识基础知识 1.从从CPU模块的功能来看，模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型可系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代：编程序控制器发展至今，大致经历了两代：2.第一代产品其第一代产品其CPU模块为模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的它具有四种不同结构配置的CPU单元：单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和和CPU 216，对第一代对第一代PLC产品不再作具产品不再作具体介绍。体介绍。3.第二代产品其第二代产品其CPU模块为模块为CPU 22X，是在是在21世纪初投放

3、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结构配置的CPU单元：单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和和CPU 226，除除CPU 221之外，其他都可加扩展模块之外，其他都可加扩展模块。S7-200 PLC的发展的发展2023-11-15 S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 1.硬件系统的基本构成硬件系统的基本构成n基本单元：基本单元或基本单元：基本单元或CPU模块模块n扩展单元扩展单元n特殊功能模块特殊功能模块n相关设备相关设

4、备n软件软件 S7-200 PLC基础知识基础知识 4.2 基本单元基本单元(S7-200 CPU模块模块)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。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1.主机外形主机外形1.CPU模块的顶部端子盖内模块的顶部端子盖内：电源及输出端：电源及输出端子子2.底部端子盖内底部端子盖内：输入端子及传感器电源：输入端子及传感器电源 3.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

5、 （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 1.左侧左侧：状态指示灯：状态指示灯LED、存储卡、及通讯存储卡、及通讯口口 1.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、的状态、系统错误状态。系统错误状态。2.RS-485的串行通讯端口的串行通讯端口 PLC主机实现人一机对话、主机实现人一机对话、机机机对话的通道。实现机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现与上位计算机的连接，实现PLC与与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。备的连接。1.扩展接口

6、扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作主机与输入、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。展电缆连接。最简单的系统构成最简单的系统构成2023-11-15CPU 224外部电路接线电路图外部电路接线电路图CPU 224外部电路接线电路图外部电路接线电路图1.1.输入电路采用了双向光电耦合器，输入电路采用了双向光电耦合器，24V DC极性可任意极性可任意选择，选择，1M、2M为输入端子的公共端。为输入端子的公共端。1L、2L为输出公为输出公共端。共端。2.CPU224另另有有2424V、28

7、0mA电源供电源供PLC输入点使用。输入点使用。2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 4.2.2主机结构及性能特点主机结构及性能特点 1、主机模块主机模块 编程软件编程软件STEP7-Micro/WIN,新的新的CPU模块才支持新的模块才支持新的STEP7-Micro/WIN4.0 CPU型号型号nCPU221：6+4 无扩展。有一定高速计算和通信功能无扩展。有一定高速计算和通信功能nCPU222：8+6 可扩展可扩展2个模块，有一定高速计算和通信功能个模块，有一定高速计算和通信功能nCPU224 14+10可扩展可扩展7个模块，有更强的模拟量处理及高速计算个模

8、块，有更强的模拟量处理及高速计算能力，使用最多。能力，使用最多。S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 4.2.2主机结构及性能特点主机结构及性能特点 1、主机模块主机模块nCPU224XP 同同CPU224一样一样 14+10 可扩展可扩展7个模块，有更强的模个模块，有更强的模拟量处理及高速计算能力，增加了拟量处理及高速计算能力，增加了2输入输入/1输出怕模拟量单元和一个输出怕模拟量单元和一个通信口通信口nCPU226 24+16 可扩展可扩展7个模块，有两个通信口个模块，有两个通信口 S7-200 PLC基础知识基础知识

9、S7-200 CPU2023-11-152023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 2.主机结构及性能特点主机结构及性能特点nCPU的主要特点和技术规范的主要特点和技术规范l供电电压：供电电压：直流直流24V和交流和交流220V两种供电电源电压两种供电电源电压l输出方式：输出方式：主是晶体管（主是晶体管（DC）和继电器（和继电器（DC/AC）l集成电源：集成电源：集成集成24V直流电源，可直接供电给传感器和执行机构直流电源，可直接供电给传感器和执行机构l高速计数：高速计数：200KHZ（CPU224XP）l脉冲输出：脉冲输出：2路可达路可达100KHZ（CPU224X

10、P）高频脉冲输出，可以驱动步高频脉冲输出，可以驱动步进电机和伺服电机以实现定位任务。进电机和伺服电机以实现定位任务。l集成模拟电位器：集成模拟电位器：实现实时更改运行中的一些参数实现实时更改运行中的一些参数l实时时钟实时时钟n存储系统存储系统l保持型数据存储器：保持型数据存储器：对变量对变量V、中间继电器、中间继电器M、定时器定时器T、计数器计数器C的存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小小时，电池时，电池永久型存储器：永久型存储器：可维持可维持200天。天。l注意组态注意组态M存储器（存储器（MB0MB13）

11、为永久型存储器要慎用为永久型存储器要慎用l存储卡存储卡 S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 3.I/O的扩展和功能的扩展的扩展和功能的扩展n为什么要进行为什么要进行I/O扩展？扩展？nI/O扩展模块：扩展模块：开关输入型开关输入型EM221、开关输出型、开关输出型EM222、开关输入输、开关输入输出型出型EM223；模拟量输入型模拟量输入型EM231、模拟量输出型模拟量输出型EM232、模拟量模拟量输入输出型输入输出型EM235 S7-200 PLC基础知识基础知识 1.1.数字量扩展模块数字量扩展模块2.数字量扩展模块主

12、要有：数字量扩展模块主要有：3.EM221 数字量输入模块，数字量输入模块，24V，8输入。输入。4.EM222数字量输出模块，数字量输出模块，24V，8输出。输出。5.EM223数字量混合模块，数字量混合模块，24V。(如如DI4/DO4直流直流24V)6.2.模拟量扩展模块模拟量扩展模块7.模拟量扩展模块主要有：模拟量扩展模块主要有：8.EM231：4模拟输入点，模拟输入点，2W，12位。位。9.EM232：2模拟输出点，模拟输出点，2W，12位。位。10.EM235：4模拟输入点，模拟输入点，1模拟量输出点，模拟量输出点，2W，12位。位。11.3.热电偶、热电阻模块热电偶、热电阻模块1

13、2.EM231为为1.8W，15位，模拟量输入。位，模拟量输入。2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 3.I/O的扩展和功能的扩展的扩展和功能的扩展n功能扩展模块功能扩展模块：P128nI/O点的扩展点的扩展l 编址原则编址原则同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。对于数字量，输入对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为输出映像寄存器的单位长度为8位（位（1个字节），个字节），本模块高位实际位数未满本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块。链的后续模块。对于模拟量，输入对于模

14、拟量，输入/输出以输出以2个字节（个字节（1个字）递增方式来分配空间。个字）递增方式来分配空间。nHMI S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 3.I/O的扩展的扩展nI/O点的扩展点的扩展l举例举例 S7-200 PLC基础知识基础知识 主机CPU224模块1EM221DI8XDC24V模块2EM222DO8XDC24V模块3EM235AI4/AQ1X12 位模块4EM223DI4/DQ4XDC24V/继电器模块 5EM235AI4/AQ1X12 位2023-11-154.2 S7-200 PLC的的硬件系统硬件系统 3.

15、I/O的扩展的扩展nI/O点的扩展点的扩展l举例举例 S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.3 S7-200 PLC的的内部资源内部资源1.软元件软元件n什么是软元件？什么是软元件？n特点特点l没有物理触点，且其触点可以无限次地使用；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。体积小、功耗低、寿命长。n软元件介绍软元件介绍l输入继电器（输入继电器（I）：）：输入映像寄存器输入映像寄存器,又称输入继电器（该区域可又称输入继电器（该区域可以按位操作）以按位操作）.输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触

16、点供用户编程使用触点供用户编程使用 有外部输入端子，有外部输入端子，各各1616B B S7-200 PLC输入映像寄存器输入映像寄存器编址范围编址范围:I0.0I15.7。或或:IB0IB15，或或:IW0IW14，或或:ID0ID12。l输出继电器（输出继电器（O）：）：输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将将PLCPLC的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。有外部输出端子有外部输出端子 编址范围编址范围（Q0.0Q15.7）PLC的每一个的每一个I/O点点都是一个确定的都是一个确定的物理点。物理点。CPU 224主机有主机有I0.0I0.7，I1.0I1.5共共14个数字量输入端点，个数字量输入端点，Q0.0Q0.7、Q1.0、Q1.1共共10个数字量输出端点。个数字量输出端点。S7-200 PLC基础知识基础知识 2023-11-154.3 S7-200 PLC的的内部资源内部资源1.软元件软元件n通用辅助继电器（中间继电器（通用辅助继电器（中间继电器（M）：）：M作为控制继电作为控制继电器（