第四章s7200PLC的系统配置与接口模块

4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
（2）S7-200 CPU22* 的性能参数 五种规格中，性能依次提高，特别是用户程序存储器容量、
数字量/模拟量I/O点数、高速计数功能等方面有明显区别。 其中，CPU221是整体式固定I/O型结构，I/O点数固定为6
入/4出，处理器、存储器、电源、基本输入输出接口、通信接 口等都安装于模块上，I/O点数不能改，并且没有I/O扩展模块 接口。
在需要进行系统扩展时， 系统组成中还可包含数字量/模 拟量扩展模块、智能模块、通 信网络设备、人机界面及相应 的工业控制软件（MCGS）等， 如图所示。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
1.基本单元
基本单元（S7-200 CPU模块）也称为主机。由中央处理单 元（CPU）、电源以及数字量输入输出单元组成。这些都被紧 凑地安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成一个独立的 控制系统。
目前，S7-200 PLC 主要有CPU221（整体式PLC，I/O点数 不能扩展）、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226（叠装式 PLC，可以连接扩展I/O模块与功能模块）这五种规格。虽然外 形略有差别，但基本结构相同或类似。
（1）S7-200 CPU的外形 其处理器、存储器、电源、输入输出接口、通信接口等都 安装于基本单元上。
4.2.1 数字量模块
1.数字量输入模块 直流输入模块
交流输入模块
(1)直流输入模块
图中所示为 EM221 DI8×DC24V 模块的端子接线图。
图中，8个数字量输入点分 为2组，1M、2M分别是两组输入 点内部电路的公共端，每组需用 户提供一个DC24V电源。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
（1）S7-200 CPU的外形
顶部端子盖下面是输出端子和PLC供电电源端子。输出端子的运行状态 可由指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮。
底部端子盖下面是输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态 可由指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮。
前盖下面有运行、停止开关和扩展模块接口。将开关拨向STOP位置 时，PLC处于停止状态，此时可以对其编写程序；将开关拨向RUN位置时， PLC处于运行状态，此时不能对其编写程序；将开关拨向TERM位置时， 可以运行程序，同时还可以监控程序运行的状态。扩展模块接口用于实现 I/O扩展。
DC+5V电流 消耗 30mA 30mA 70mA 40mA 30mA 50mA 110mA 40mA 40mA 40mA 80mA 80mA
160mA 150mA 240mA 205mA
4.2.1 数字量模块
1.数字量输入模块 直流输入模块
交流输入模块
数字量输入模块的每一个输入点可接收来自用户设备 的开关信号，典型的输入设备有按钮、行程开关、选择开 关、继电器触点、接触器辅助触点等。每一个输入点与且 仅与一个输入电路相连，通过输入接口电路把现场开关信 号变成CPU所能接收的标准电信号。
4.2.1 数字量模块
1.数字量输入模块 2.数字量输出模块 3.数字量输入输出模块
表4-2 S7-200 PLC数字量扩展模块一览表
模块名称 数字量输入模块
数字量输出模块
数字量输入输出 模块
模块描述
EM221 DI8×24VDC EM221 DI8×120/230VAC
EM221 DI16×24VDC EM222 DO4×24VDC EM222 DO4×继电器 EM222 DO8×24VDC EM222 DO8×120/230VAC EM222 DO8×继电器 EM223 DI4/DO4×24VDC EM223 DI4/DO4×24VDC/继电器 EM223 DI8/DO8×24VDC EM223 DI8/DO8×24VDC/继电器 EM223 DI16/DO16×24VDC EM223 DI16/DO16×24VDC/继电器 EM223 DI32/DO32×24VDC EM223 DI32/DO32×24VDC/继电器
1（8位分辨率）
2（8位分辨率）
有（外插带电池时钟卡）内置
1
2
0
340
660
1000
DC24V 180
280
400
数字量I/O映像区就是输入/输出映像寄存器。128入/128出表示输入/ 输出映像寄存器各有128位，地址是I（0.0-15.7）和Q（0.0-15.7）。每 一个输入/输出模块的端子与输入/输出映像寄存器的相应位对应。这些位 不一定全被使用，若不使用，就将这些地址空着，不挪作他用。
S7-200 CPU22*的主要技术指标：
指标 程序存储器/B 在线程序编辑时 非在线程序编辑时
数据存储器/B 掉电保持 （超级电容）/h 本机数字量I/O 本机模拟量I/O
扩展模块数量
数字量I/O映像区 模拟量I/O映像区
脉冲捕捉输入/个 高速计数器/个
CPU221 CPU222 CPU224 CPU224XP CPU226
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
（3）S7-200 CPU外部端子接线图
图中为S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块的外部端子接线图。AC表示 PLC采用交流电源供电；DC表示输入模块为直流输入模块；继电器表示输出 采用继电器方式输出。
24个数字量输入点被分为2组。每个外部输入开关信号均由各输入端子接 入，经一个直流电源接至公共端1M、2M。由于是直流输入模块，采用直流电 源作为检测各输入点状态的电源。M、L+两个端子提供DC 24V/400mA 传感器 电源，可以作为传感器电源，也可以作为输入端的检测电源。
S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块的外部端子接线图
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
2.编程设备
编程设备的功能是编制程序、修改程序、测试程序，并将测 试合格的程序下载到PLC系统中。为了降低编程设备的成本，目 前广泛采用个人计算机作为编程设备，但需配置西门子提供的 专用编程软件。
4.2 S7-200 PLC的输入/输出接口模块
当S7-200 PLC主机的I/O点数不能满足控制要求时， 可以选配各种输入/输出接口模块来扩展。通常，I/O扩展 包括I/O点数扩展和功能扩展两类。S7-200 PLC可扩展的接 口模块有：
4.2.1 数字量模块 4.2.2 模拟量模块 4.2.3 S7-200 PLC的智能模块
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
5. WinCC flexible和WinCC V7组态软件
西门子视窗控制中心 WinCC是HMI/SCADA软件中的后起之 秀，1996年进入世界工控软件组态市场，以最短的时间发展成 第三个在世界范围内成功的SCADA系统。WinCC V7.0采用标准 的Microsoft SQI Server 2000数据库进行生产数据的归档，同时 具有Web浏览器功能，可使监控人员在办公室看到生产流程的 动态画面，从而更好地调度指挥生产，是工业企业中NES和ERP 系统首选的生产实时数据平台软件。WinCC可与SIMATIC S5、S7 PLC实现方便连接和高效通信；也可与STEP7软件紧密结合；并 可对SIMATIC PLC进行系统诊断。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
4.人机界面
人机界面（HMI）主要指专用操作员界面，如操作员面板、触 摸屏、文本显示器，这些设备可以使用户通过友好的操作界面完 成各种调试和控制任务。 (1)文本显示器
应用于S7-200 PLC的文本显示器有TD200C、TD400C等。通过它 们，可以查看、监控和改变应用程序中的过程变量。 (2)触摸屏
S7-200 CPU22*的主要技术指标：（续）
高速脉冲输出/个
2（20kHz,DC）
2（100kHz,DC） 2（20kHz,DC）
布尔指令执行速度 定时器/计数器 定时中断/个 模拟量调节电位器/个 实时时钟 RS⁃485通信口/个 供电能力 DC5V /mA
0．22μs/指令
256/256
2,1ms分辨率
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
（1）S7-200 CPU的外形
状态指示灯：指示CPU的工作方式（RUN、STOP）、系统错 误状态(SF/DIAG 故障/诊断)、主机I/O的当前状态。
存储器卡接口：可以插入存储器卡。 通信口：连接 RS-485 总线的通信电缆，是PLC主机实现 人-机对话、机-机对话的通道。通过它，PLC可以和编程器、 彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以和其他PLC 或上位机相连。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
（3）S7-200 CPU外部端子接线图
16个数字量输出点被分为3组。每个负载的一端与输出端相连，另一端经 电源与公共端相连。由于是继电器输出方式，所以既可带直流负载，也可带交 流负载，由负载性质决定。
输出端子排的右端N、L1端子是供电电源 AC120V/240V 输入端。电源电 压的允许范围是AC 85~264V。
第4章 S7-200 PLC的系统配置与接口模块
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成 4.2 S7-200 PLC的输入/输出接口模块 4.3 S7-200 PLC的系统配置
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
一个最基本的S7-200 PLC 控制系统由基本单元（S7-200 CPU 模块）、个人计算机或编 程器、STEP7-Micro/WIN编程 软件及通信电缆组成。
S7-200 PLC的编程软件是STEP7-Micro/WIN，该软件系统在W indows平台上运行；支持语句表、梯形图、功能块图这三种编 程语言；具有指令向导功能和密码保护功能；内置USS协议库、 Modbus从站协议指令、PID整定控制界面和数据归档等；使用P PI协议通信电缆或CP通信卡，实现PC与PLC之间进行通信、上传 和下载程序；支持TD400、TD400C等文本显示界面。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
5. WinCC flexible和WinCC V7组态软件
WinCC flexible为SIMATIC HMI 操作员提供工程软件，从而 达到控制和监视设备的目的；同时为基于Windows 2000/XP 的单个用户提供运行版可视化软件。在这种情况下，可将项 目传输到不同的HMI平台，并在其上运行而无需转变。基于 Windows-CE（另一种操作系统）的设备，WinCC flexible软件 完全兼容ProTool（西门子人机界面过去的组态软件）制作的 项目，即可通过WinCC flexible使用先前的工程。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
3.通信电缆 西门子PLC的通信电缆主要有三种：PC/PPI通信电缆、 RS-232C/PPI多主站通信电缆和USB/PPI多主站通信电缆。 这些通信电缆将S7-200 PLC与计算机连接后，用STEP7Micro/WIN编程软件设置即可实现计算机与S7-200 PLC间 的通信和数据传输。
其余的CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226均为 叠装式PLC（基本单元+扩展模块的结构）。PLC的处理器、 存储器、电源、基本输入输出接口、通信接口等都安装于基本 单元上，基本单元有集成的I/O点，可以通过扩展接口连接I/O 扩展模块和其他一些功能模块。
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成
西门子S7-200 PLC系统有多种触摸屏，如TP070、TP170A、TP1 70B、TP177micro、K-TP178micro等。K-TP178micro是为中国用户 量身定做的触摸屏。通过点对点连接(PPI或者MPI协议)完成和S7-2 00控制器的连接，可以显示图形、变量和操作按钮，为用户提供 一个友好的人机界面。除了TP070之外，这些触摸屏用西门子人机 界面组态软件WinCC flexible组态。
4096 4096
2048 50
8192 12288
8192 100
12288 16384
10240
16384 24576
6入/ 2入/1出
2
7
128入/128出 16入/16出 32入/32出
6
8
14
4
6
24入/16出
24
4.1 S7-200 PLC控制系统的基本构成