S7-200PLC的系统配置与开发环境
第3章+S7-200系列PLC硬件资源及编址方式
节、字或双字来存取位存储器区。格式为
位：M[字节地址].[位地址]，如M26.7 字节，字，双字：M[长度][起始字节地址]，如MB6， MW16，MD20 取值范围M0.0~M31.7共32个字节
18
5.顺序控制继电器（S）存储器区编址
顺序控制继电器位（S）用于组织机器操作或进入等效程 序段的步控制。顺序控制继电器（SCR）提供控制程序的逻 辑分段，可以按位、字或双字来存取S位。 格式：
储器作为间接编址的指针，但不能作为间接编址的存储器区。
格式：
位
字节，字，双字
L[字节地址].[位地址]
L[长度][起始字节地址]
L1.1
LB5,LW4,LD10
30
8.定时器（T）存储器区编址
S7-200 CPU中，定时器是累计时间增量的设备。S7-200定时 器精度（时基增量）有1ms，10ms，100ms三种。有两个相关的 变量： （1）当前值。是一个16位符号整数，存取定时器所累计的时
（BCD码形式存放）； 双字DW（Double Word）—四字节数据，占存储 器中的32位。
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•数据类型及数据范围
S7-200系列PLC的数据类型可以是字符串、布尔型（0或
1）、整数型和实数型（浮点数）。如表所示。
数据类型、长度及数据范围 无符号整数范围 十进制 0～255 0～65 535 0～4 294 967 295 十六进制 0～FF 0～FFFF 0～FFFFFFFF 符号整数范围 十进制 -128～127 -32 768～32 767 -2 147 483 648～ 2 147 483 647 十六进制 80～7F 8000～7FFF 80000000～7FFFFFFF
字节地址 字节3（第4个字节） 存储器标识符
S7200系列PLC硬件系统及内部资源文档资料
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第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
2. CPU的主要特点和技术规范
几种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电 压和控制电压。各类型的型号如表4.1所示。
软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电 子电路和输入/输出映像寄存器构成。它们具有继电器的特性，但没有 机械性的触点。
编程时用户只需记住软元件的地址即可。软元件的地址编排采用区 域号加区域内编号的方式。即PLC根据软元件功能不同，分成许多区域， 如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，分别 用I、Q、T、C、SM等来表示。
X 1位 2
1
模块4
EM 223 D I4/D Q 4 X D C24V /继 电 器
模 块 5
EM 235
A I4/A Q X 1位 2
图4.5 扩展连接图
15
第四章 S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
4.2.4 主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表4.7所示。
25
输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序 使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作 为控制外部负载的开关信号，同时在程序中其常开触点闭合，常 闭触点断开。
（3）通用辅助继电器 M(M0.0∼M31.7共256个)
通用辅助继电器的作用和继电接触器控制系统中的中间继电器相 同,在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外 部负载。这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。
第二章S7-200PLC硬件结构和工作原理
系统基本构成
1. 硬件 （1）基本单元 （2）扩展单元 （3）特殊功能模块 （4）相关设备 2. 工业软件 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，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。
主机结构
1. 各CPU介绍及I/O系统 （1）主机外形 SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如 图所示：
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。
R1 内 部 电 路 (AC SSR) VL 压 敏 U 电 阻 C
OUT R2负载Fra bibliotekCOM
第12页图2-9中:
Q0.0最小滞后SB1按钮几个扫描周期？ 最大滞后几个扫描周期？
思考：
M100(上) Y1
X2
M100
M100(下)
Y2
Y1最小、最大滞后X2按钮几个扫描周期？
3.5 S7-200系列PLC程序概念
3.4.1 梯形图编辑器（LAD） 3.4.2 语句表编辑器（STL） 3.4.3 功能块图编辑器（FBD）
I/O模块
输出模块 ：第8页图2-3 输出模块：分晶体管、晶闸管、继电器三种方式 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（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继 电器线圈，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， 输出电路把CPU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。PLC的输出 端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。
第10章西门子S7-200PLC
四、工业通信网络
1．工业以太网 2．PROFIBUS现场总线 3．MPI多点接口通信 4．AS-i现场级通信 5．PPI通信 6．点对点自由通信
图10-1 SIMATIC S7通信网络
五、人机界面（HMI）硬件 六、SIMATIC S7工业软件 1．编程和工程工具 2．基于PC的控制软件 3．人机界面软件
某种意义上说，SIMATICＳ７ 系列ＰＬＣ代表了现代可编程序控 制器的方向。
第二节 S7-200 PLC的系统组成
S7-200系列可编程控制器作为西门子 SIMATIC PLC家族中的最小成员，以其 超小体积，灵活的配置，强大的内置功能， 在各个领域得到广泛的应用。S7-200可 提供四个不同配置的CPU：CPU221、 CPU222、CPU224、CPU226，外形见 图10-2，各CPU功能和技术参数见表101。
I0.3
M0.1
图中的最后3条指令结构的输出 形式，称为连续输出。
3) 触点并联指令O(Or)，ON(Or Not) O：常开触点并联连接。 ON：常闭触点并联连接。 O，ON指令应用于并联单个触点，紧接 在LD、LDN之后使用，可以连续使用。 O，ON指令的操作数为：I、Q、M、SM、 T、C、V、S。
这就是用图形符号表示的指令，它包括 三个基本形式以及一些连线。 (1)触点 代表逻辑“输入”条件，例如开 关、按钮、内部条件等。能量流仅在常开触点 闭合时通过。 (2)线圈 （ ）通常代表逻辑“输出”结果， 例如灯、接触器、中间寄存器、内部输出条件 等。当有能量流输入时才会有输出。 (3)盒(方框) 代表附加指令，例如定时器、 计数器或者数学运算指令等。当能量流 到 此框，就能执行一定的功能。
S7-200 SMART PLC硬件系统组成
S7-200 SMART PLC硬件系统组成S7-200 SMART PLC控制系统硬件由CPU模块、数字量扩展模块、模拟量扩展模块、热电偶与热电阻模块和相关设备组成。
CPU模块、扩展模块及信号板，如图1-1所示。
图1-1 S7-200 SMART PLC、信号板及扩展模块1、CPU模块CPU模块又称基本模块，它由CPU单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。
CPU模块（这里说的CPU模块指的是S7-200 SMART PLC基本模块的型号，不是中央微处理器CPU的型号）是一个完整的控制系统，它可以单独完成一定控制任务，主要功能是采集输入信号、执行程序、发出输出信号和驱动外部负载。
CPU模块有经济型和标准型两种。
经济型CPU模块有两种，分别为CPU CR40和CPU CR60，经济型CPU价格便宜，但不具有扩展能力；标准型CPU模块有8种，分别为CPU SR20、CPU ST20、CPU SR30、CPU ST30、CPU SR40、CPU ST40、CPU SR60和CPU ST60，具有扩展能力。
CPU模块具体技术参数，如表1-1所示。
表1-1 CPU模块技术参数2、数字量扩展模块当CPU模块数字量I/O点数不能满足控制系统的需要时，用户可根据实际的需要对数字量I/O点数进行扩展。
数字量扩展模块不能单独使用，需要通过自带的连接器插在CPU模块上。
数字量扩展模块通常有3类，分别为数字量输入模块，数字量输出模块和数字量输入输出混合模块。
数字量输入模块有1个，型号为EM DI08，8点输入；数字量输出模块有2个，型号有EM DR08和EM DT08，EM DR08模块为8点继电器输出型，每点额定电流2A；EM DT08模块为8点晶体管输出型，每点额定电流0.75A；数字量输入/输出模块有4个，型号有EM DR16、EM DT16、EM DR32和EM DT32，EM DR16/DT16模块为8点输/8点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A；EM DR32/DT32模块为16点输/16点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A。
S7-200 PLC硬件构成
5、 I/O扩展接口 ：
可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元 与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元 的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩 展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的 I/O端子 .
6、外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形 编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成 PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用 MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现 编程、监控、连网等功能。
输出接口、通信接口、电源等 PLC的软件：系统程序和用户程序
一、PLC的硬件构成
中央处理单元（CPU）—— 控制器的核心 存储器—— 存放用户程序和系统程序。
输入部件 输出部件 （I/O部件）
连接现场设备与CPU 之间的接口电路
外设接口 —— 连接编程器，进行编程，联网等功能。
电源部件 —— 为PLC内部电路提供能源
PS
CPU
IM
SM: SM: SM:
(电源模块)
(接口模块) DI DO AI
SM: CP: AO - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
～110V/220V市电 现场用户输入设备
现场信号 按钮、开关
传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等
PLC硬件系统组成
PLC基本单元
电源变换器
◆ 小型PLC: 8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：16位通用微处理器或单片微处理器 大型PLC：采用高速位片式微处理器（32位）
小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC则大多为双CPU 或多CPU系统。
◆CPU的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条 不紊地户程序或数据
第1讲_S7-200PLC的基础知识
1.3.2软元件介绍
输入继电器I 输出继电器Q
通用辅助继电器M 特殊继电器SM 定时器T
PLC用户数据存储器编程资源
S7-200软元件列表(12个)
变量存储器V 局部变量存储器L
顺序控制继电器S 模拟量输入/输映像寄存 器AI、AQ 高速计数器HC
计数器C
累加器AC
25
一、输入继电器I（Input Relay）
定义掉电保持存储器的个数:一次最多可以定义六个掉电保持区. 可定义掉电保持的存储单元:V、M、T、C
11
开机后数据的恢复 开机后，S7-200从EEPROM 中恢复程序块和系统块；同时， CPU检查RAM存储器，确认 超级电容器是否成功保存了 RAM存储器中的数据，若成 功保存，则RAM存储器保持 区域将保持不变。 V存储器中的保持区和非保持区，从 EEPROM中的相应区域恢复。若 RAM存储器的内容没有保持，CPU 会清除RAM存储器（包括保持区和 非保持区），并在上电后的第一个 扫描周期置保持数据丢失标志位 （SM0.2）为“1”，将EEPROM中 的数据恢复到RAM中。
21
编址举例： • 例如：某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入 输出点数各为： 数字量输 入24点、数字量输出20点、 模拟量输入6点和模拟量输出2点。
①连接模块
0
主机 CPU224 模块 EM221 DI8 DC24V
1
模块 EM222 DO8 DC24V
2
模块 EM235 AI4/AQ1
• 通用辅助继电器（M）：也是一位存储器，但是它不与输入 点对应，也不与输出点相对应，它用来存储PLC内部的中间 变量，相当于继电器控制系统中的中间继电器。 • 辅助继电器的线圈、常开触点、常闭触点：在梯形图上的图 形符号与I/O继电器相同，只是标号字母名称不同。通用辅 助继电器的线圈和触点的关系和输出继电器的一样，但只有
第4章 S7-200 PLC的系统配置
现场用户输出设备 执行器
微处理器（ 微处理器（CPU） ）
输 出 部 件
中间继电器 电磁阀
微处理器（CPU） 微处理器（CPU）
系 统 存 储 器 户 储 扩 接
扩展设备
扩展单元 诊断--电源、PLC工作状态及程序的语法错误； --电源 I/O 工作状态及程序的语法错误 诊断用 电源、PLC工作状态及程序的语法错误； --
PLC系统结构示意图 系统结构示意图
用户存储器—— 用户存储器——功能模块 RAM/EPROM/E2PROM 存放用户工作程序； 存放用户工作程序； 存放工作数据。 存放工作数据。
PLC硬件系统结构组成 PLC硬件系统结构组成
PLC基本单元 基本单元
～110V/220V市电 市电 现场用户输入设备 现场信号 按钮、 按钮、开关 传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 输 入 部 件 电源变换器 电 池
PLC基本单元 基本单元
～110V/220V市电 市电 现场用户输入设备 现场信号 按钮、 按钮、开关 传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 输 入 部 件 电源变换器 电 池
现场用户输出设备
微处理器（ 微处理器（CPU） ）
返回
4.1.1 基本单元
基本单元（ 模块） 基本单元（S7-200 CPU模块）也称为主机。由中央处理单 模块 也称为主机。 元（CPU）、存储器、数字量输入、输出单元、通信口、 ） 存储器、数字量输入、输出单元、通信口、 以及电源等部分组成。 电源等部分组成 以及电源等部分组成。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。 装置中。基本单元可以构成一个独立的控制系统。
西门子S7-200PLC 2
2. 存储器 在PLC中，存储器主要用来存放系统程序、 用户程序以及工作数据。常用的存储器主要有 两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM， 另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。 3. 输入 输出单元 输入/输出单元 输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块， 是PLC与工业生产现场之间连接的部件。PLC 通过输入单元可以检测被控对象的各种数据， 将这些数据作为PLC对控制对象进行控制的依 据，同时PLC也可通过输出单元将处理结果送 给被控制对象，以实现控制的目的。
8. I/O点数扩展和编址 点数扩展和编址
CPU 22x系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O 地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多 个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各 模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。编址时同 种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置递 增，其它类型模块的有无以及所处的位置不影响本类 型模块的编号。
第2章 可编程控制器的硬件组成 及工作原理
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 可编程控制器的硬件组成 可编程控制器的工作原理 S7-200系列可编程控制器的性能简介 S7-200系列PLC的内部资源 S7-200存储器的数据类型与寻址方式
2.1 可编程控制器的硬件组成 PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、 存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩 展接口、电源等几部分组成。 1. 中央处理单元（CPU） 中央处理单元（ ） 和计算机一样，CPU是PLC的核心。PLC中 所配置的CPU随机型不同而不同，常用的CPU 有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286 等）、单片机（如8031、8096等）和位片式微 处理器（如AMD29W等）。
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
（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。
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。
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。
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。 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。
西门子S7-200系列PLC及其基本指令
第1单元 物流运输市场分析
（２）物流运输市场的参与者。 物流运输市场是多层次、多要素的集合体。物流运输市场的
参与者可分为以下４方面。 ①物流运输服务需求方。 物流运输服务需求方是指物流运输服务的需求者，例如居民、
生产企业、销售企业等。
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第1单元 物流运输市场分析
（４）按竞争形态和程度分，可分为竞争性物流运输市场、 垄断性物流运输市场。
（５）按供求状况分，可分为买方物流运输市场和卖方物流 运输市场。
通常用于提供常数、设置初始值等。
（2） 直接寻址
指直接给出操作数地址的寻址方式。用于位、字节、字
或双字数据存取。包括对寄存器和存储器的直接寻址。
如：A I 0.0 //对输入位I 0.0进行“与”逻辑操作
（3） 存储器间接寻址
在间接寻址方式中，操作数指的是操作对象所存放的
地址， 间接寻址需要通过“地址指针”才能进行。
第二章 物运流输市场分析与市场开拓
第1单元 第2单元 第3单元
握
物流运输市场分析 物流运输市场开拓 物流运输市场商业分析与把
第1单元 物流运输市场分析
学习情景 某一家运输公司为了制订公司未来的物流运输市场发展战略，
想要研究现在物流运输市场的状况，并对物流运输市场的竞 争情况进行了解，以便企业能合理地制订市场发展战略，占 据主动地位，所以要求市场部员工小李对物流运输市场的现 状做一份详细的分析报告，小李该如何做呢？ 学习目标 一、掌握物流运输市场的构成、特征、功能 二、能够进行物流运输市场竞争的分析
（3）其它地址格式
定时器、计数器地址格式为：编程元件+元件号；
如T37表示某定时器的地址。
参考论文-基于西门子S7-200PLC的温度控制系统设计毕业论文
基于西门子S7-200 PLC的温度控制系统设计毕业论文第一章前言1.1 课题研究背景温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。
在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。
温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。
它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用[2]。
目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。
但就其控制策略而言，占统治地位的仍然是常规的PID控制。
PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型[3]。
PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。
编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。
组态软件的出现，解决了这个问题。
对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成.组态王是国内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，报警窗口，生产报表等功能，已经在多个领域被应用[4]。
基于S7-200PLC和组态王的组态仿真控制系统研究与开发
基于S7-200PLC和组态王的组态仿真控制系统研究与开发1. 引言1.1 背景介绍本研究将基于S7-200PLC和组态王软件，结合组态仿真技术，旨在研究和开发一种高性能的组态仿真控制系统。
通过对S7-200PLC的基本原理介绍、组态王软件特点分析以及系统的设计与开发流程等方面的深入研究，将实现对工业控制系统的技术创新和性能提升，为工业自动化领域的发展贡献一份力量。
1.2 研究意义本研究旨在结合S7-200PLC和组态王软件，研究并开发一种基于组态仿真的控制系统。
这对于提高工业控制系统的设计调试效率、降低实际系统搭建成本具有重要意义。
通过实现仿真控制系统的设计与开发，不仅可以提高工程师的实践能力，还可以为控制系统的优化提供有效的手段。
1.3 研究目的本研究的目的是针对基于S7-200PLC和组态王的组态仿真控制系统进行深入研究与开发，旨在探讨如何利用现代化的PLC技术和先进的组态软件实现工业控制系统的仿真和优化。
具体目标包括：1. 深入了解S7-200PLC的基本原理和工作原理，掌握其在工业控制领域的应用特点和优势；2. 分析组态王软件的特点和功能，探讨其与PLC的协作方式，以及如何实现对PLC程序的组态和仿真；3. 设计和开发基于S7-200PLC和组态王的组态仿真控制系统，研究其在工业自动化控制中的应用效果和优势；4. 结合实际工程案例进行仿真实例分析，验证系统设计和开发的可行性和有效性；5. 对系统性能进行综合评估，包括响应速度、稳定性、可靠性等方面的指标，为今后工业控制系统的优化和发展提供参考和指导。
通过本研究的开展，旨在为工业控制系统的智能化和优化提供新的思路和方法，促进工业自动化技术的不断创新与发展。
2. 正文2.1 S7-200PLC的基本原理介绍S7-200PLC是西门子公司推出的一款高性能可编程逻辑控制器，具有快速响应、稳定可靠、易于编程等特点。
其基本原理是将输入信号根据设定的逻辑规则进行处理，并控制输出信号，实现自动化控制。
第4章 S7-200系列PLC系统配置《电气控制与PLC应用技术》习题参考答案
4-1 S7-200 PLC的硬件系统主要有哪些部分组成？答：S7-200 PLC的硬件系统有主机单元、扩展单元、特殊功能模块、相关设备（编程设备、人机操作界面和网络设备等）组成。
4-2 S7-200 PLC的存储系统提供了哪几种方式来保存数据？答：S7-200系列PLC提供了3种方式来保存用户程序、程序数据和组态数据，分别是：保持型数据存储器、永久存储器、存储卡。
4-3 常用的S7-200 的扩展模块有哪些？各适用于什么场合？答：S7-200 PLC的数字量扩展模块有：EM221，输入扩展模块；EM222，输出扩展模块；EM223，输入/输出混合扩展模块。
模拟量扩展模块有：（1）EM231，共有6种产品：4路（8路）AI、2路（4路）热电阻输入和4路（8路）热电偶输入。
前者是普通的模拟量模块，可以用来连接标准的电流和电压信号；后两种是专门为特定的物理量输入到PLC而设计的模块。
热电阻和热电偶可以直接连接到模块上而不需要使用变送器对其进行标准电流或电压信号的转换，模块上具有热电阻和热电偶型号选择开关，热电偶模块还具有冷端补偿功能。
（2）EM232，输出扩展模块。
（3）EM235，输入/输出扩展模块。
4-4 一个控制系统需要12点数字量输入、30点数字量输出、7点模拟量输入和2点模拟量输出。
试问：（1）选用哪种主机最合适？（2）如何选择扩展模块？（3）请画出主机和各模块连接图。
（4）主机和各模块的地址如何分配？答：（1）选择S7-200 PLC的CPU226为主机，它可以扩展7个模块，自带输入/输出点为40点（DI24/DO16）。
（2）数字量扩展模块选择2个8点的EM222；模拟量扩展模块选择2个EM235（AI4/AO1）。
此时，系统中的数字量输入点为24>12，数字量输出点为32>30，模拟量输入通道为8>7，模拟量输出通道为2=2，点数可以满足系统控制的要求。
（3）（4）CPU226的编址：I0.0~I0.7，I1.0~I1.3；Q0.0~Q0.7，Q1.0~Q1.7；模块1 EM222的编址：Q2.0~Q2.7；模块2 EM222的编址：Q3.0~Q3.5；模块3 EM235的编址：AIW0，AIW2，AIW4，AIW6；AQW0；模块4 EM235的编址：AIW8，AIW10，AIW12；AQW2。
第二章S7-200PLC内部资源及配置总结
存储系统的使用主要有以下几方面：
（1）设置保持数据的存储区 为防止系统运行时突然断电导致重要数据丢失，可 在设置CPU组态参数时定义要保持数据的存储区。包括 变量存储器、通用辅助继电器、计数器和定时器等。
（2）永久保存数据 通过对S7-200中的特殊标志存储器字节SMB31和存
储器字SMW32的设置，实现将存储在RAM中变量存储器
感器提供电源，也可以作为输入端的检
测电源使用。
二． CPU输入输出映象区
1． 数字量I/O映像区
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（I0.0~I15.7）和128个输出映象寄存器 （Q0.0-Q15.7），最大I/O配置不能超出此区域。
2． 模拟量I/O映像区
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 等，32入/32出。模拟量的最大I/O配置不能超出此区域。
0.2~12.8ms
2个，8位 2个 4个
0.2~12.8ms
2个，8位 2个 4个
0.2~12.8ms
输入滤波时间 0.2~12.8ms
CPU特性 程序存储器 数据存储器 扩展模板数 最大数字量(I/O) 最大模拟量(I/O)
CPU221 CPU222 4KB 4KB 2KB 2KB 无 6/4 2个 48/46 16/8
第二节 S7-200PLC主机资源介绍
S7-200 CPU22X系列产品：CPU221模块、CPU222模块、 CPU224模块、 CPU224XP模块、CPU226模块、CUP226XM模 块。 CPU226模块I/O总点数为40点（24/ 16点），可带7个 扩展模块。 内置6个30KHz高速计数器，具有PID控制的功能；
S7-200系列PLC的系统构成与配置
2．S7-200的扩展配置
S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元和扩展模块组成。其扩展模块 的数量受两个条件约束：一个是基本单元能带扩展模块的数量；另一个是基 本单元的电源承受扩展模块消耗DC5V总线电流的能力。
① CPU 221 无I/O扩展能力；6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速
计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出；1个RS485通讯／编程口，具 有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数 的控制系统。
② CPU 222 6K字节程序和数据存储空间；4个独立的30kHz高速计数器，2路独立
L+/L继电器隔离，3点和4点 “1信号”：2A “0信号”：0mA
阻性负载：2A 灯负载：DC30W，AC200W
4．扩展单元的主要技术特性
S7-200系列PLC是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展 功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。
⑴输入/输出扩展模块 S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，但如用户需要多于 SC7P-U20单0元PIL/CO系点列时目，前必总须共对提系供统共做5必大要类的扩扩展展模。块C：PU221无I/O扩展能力， 数CP字U量2输22入最扩多展可板连E接M2个21扩；展模块（数字量或模拟量），而CPU224和 数CP字U量2输26出最扩多展可板连E接M72个22扩；展模块。 数字量输入和输出混合扩展板EM223； 模拟量输入扩展板EM231：
4/8/16 3 无 3
输出点 无 8
4/8/16 无 2 1
⑶编程器
S7-200 SAMRT PLC 规格与技术数据
S I M A T I C S7-200S M A R T P L C S7-200P L C主要性能参数CPU 参数C P U S R20A C/D C/R e l a yC P U S T40D C/D C/D CC P U S R40A C/D C/R e l a yC P U C R40A C/D C/R e l a yC P U S T60D C/D C/D CC P U S R60A C/D C/R e l a y外形尺寸（m m）90x100x81125x100x81175x100x81用户 存储区程序存储区数据存储区保持存储区12K字节8K字节10K字节24K字节16K字节10K字节12K字节8K字节--30K字节20K字节10K字节本机数字量I/O12输入/8输出24输入/16输出36输入/24输出过程映像区大小256位输入(I)/256位输出(Q)256位输入(I)/256位输出(Q)256位输入(I)/256位输出(Q)位存储区大小32字节32字节 32字节信号板扩展11--1信号模块扩展44--4高速计数器4（全部）4（全部）4（全部）4（全部）——单相4@60K H z4@60K H z4@30K H z4@60K H z——A/B相2@40K H z2@40K H z2@20K H z2@40K H z高速脉冲输出--3@100K H z----3@100K H z--定时器非保持（T O N,T O F）：192保持（T O N R）：64计数器256循环中断2（1m s精度）脉冲捕捉输入12（加信号板 14）14（加信号板 16）1414电池卡--存储卡m i c r o S D卡（可选）m i c r o S D卡（可选）--m i c r o S D卡（可选）实时时钟精度± 120秒 /月120秒 /月--120秒 /月实时时钟保持时间7天 典型值 /6天最小在25摄氏度靠超级电容保持7天 典型值 /6天 最小 在25摄氏度靠超级电容保持--7天 典型值 /6天 最小在25摄氏度靠超级电容保持P I D回路 8路8路8路8路供电能力（m A）最大 740m A(5V D C)最大 740m A(5V D C)--最大 740m A(5V D C)最大 300m A(传感器电源)最大 300m A(传感器电源)最大 300m A(传感器电源)最大 300m A(传感器电源)工作环境要求0°-55°，水平安装 0°-55°，水平安装 相对湿度95%，不结露C P U性能C P U S R20A C/D C/R e l a yC P U S T40D C/D C/D CC P U S R40A C/D C/R e l a yC P U C R40A C/D C/R e l a yC P U S T60D C/D C/D CC P U S R60A C/D C/R e l a y布尔执行速度0.15μs/指令 M o v e W o r d执行速度 1.2μs/指令R e a l M a t h执行速度3.6μs/指令C P U通信/连接S R20C P U S T40D C/D C/D CC P U S R40A C/D C/R e l a yC P U C R40A C/D C/R e l a yC P U S T60D C/D C/D CC P U S R60A C/D C/R e l a y通信口以太网：1串口：1（R S485）附加串口：1（在可选R S232/R S485信号板上）附加串口：1（在可选R S232/R S485信号板上）--附加串口：1（在可选R S232/R S485信号板上）速率以太网：10/100M b/sR S485系统协议： 9600,19200,187500b/s R S485自由口：1200到 115200b/sH M I设备4/口编程设备（P G）以太网：1CPU 外形结构及电源C P U 外形结构图1.C P U 外形结构电源在安装或拆卸任何电气设备之前，请确保已切断该设备的电源。
PLC西门子S7-200温度控制系统设计
-XX大学信息电子技术学院2012届实训题目：PLC西门子S7-200温度控制系统设计姓名：班级：学号：指导教师：2012年12月20日摘要在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。
温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。
它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。
关键字：温度控制PLC 组态目录第一章绪论1.1 温度控制系统的意义温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。
在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信息是十分重要的，近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。
1.2 温度控制系统背景自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都产生了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。
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SIMATIC - S7家族
S7-400 S7-300 S7-300C S7-200 LOGO!
中/ 小 型Low-end range S7- 300 中/ 大 型 High-end range/ medium range S7- 400
通用逻辑 模块
4.2 S7-200 PLC系统的基本组成
4个模拟量输入通道 1个模拟量输出通道 模拟量输入功能同EM231模拟量输入 模块 模拟量输出功能同EM232模拟量输出 模块
三、智能模块
智能模块由处理器、存储器、输入输出单元、 外部设备接口等组成； 智能模块都有自身的处理器，它是一个独立 的自治系统，不依赖于主机的运行方式而独 立运行； 智能模块在自身系统程序的管理下，对输入 的控制信号进行检测、处理和控制，并通过 外部设备接口与PLC主机实现通信； 智能模块用来完成特定的功能，而PLC只 是对智能模块的信息进行综合处理。
* 每个输出通道占用存储器AQ区域2个字节 * PLC运算处理后的12位数字量信号在CPU 中存放格式：
D /A转换前
MSB 15 0 14 数据值 12 位 电流输出数据格式 3 2 0 1 0 LSB 0 0
MSB 15 数据值 12 位 电压输出的数据格式 4 3 0 0 0
LSB 0 0
(三) 模拟量输入输出模块EM235
4
有(时钟卡) 有
4
有(内置) 有
4
有(内置) 有
通信
型号 通信口数量 (个 )
CPU221 1 (RS485)
CPU222 1 (RS485)
CPU224 1 (RS485)
CPU226 2 (RS485)
CPU224模块
数字量I/O总数为24点（14入/10出）
可带7个扩展模块
用户存储器容量为(4K+2.5K)字
直流输出模块（晶体管输出） 数字量输 出模块 交流输出模块（晶闸管输出） 交直流输出模块（继电器输出） * 每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连 * 作用：将CPU发出的控制信号转换成能够驱动现场 执行机构的大功率开关信号
1. 直流输出模块
外部接线图：
（EM222 8×24VDC） 每组需提供一DC24V的 电流
※ 输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值 是12位二进制数 ※ 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 ※ CPU中存放格式：
符号位： 0正
MSB 15 0 14 数据值 12 位 单极性数据 MSB 15 数据值 12 位 双极性数据 LSB 0 0 2 0 1 0 LSB 0 0
有 有
有 有
有 有
实数运算
有
有
有
有
主要内部继电器
型号
内部通用继 电器/bit 计数器/个 定时器/个 顺序控制继 电器/ bit
CPU221
256 256 256 256
CPU222
256 256 256 256
CPU224
256 256 256 256
CPU226
256 256 256 256
附加功能 型号 内部高速计 数器/个 模拟量调节 电位器/个 CPU221 4 (30kHz) 1 CPU222 4 (30kHz) 1 CPU224 6 (30kHz) 2 CPU226 6 (30kHz) 2
一、S7-200
PLC系统的基本构成
②
④
③ ①
最小的PLC系统
1.基本单元 (S7-200 CPU模块)
基本单元（主机）为整体式结构： 中央处理单元 + 数字量 I/O 点 +存储器 +电源
I/O 状态 LED 顶部端子盖： 电源及输出端子 前盖： RUN/STOP开关 电位器及扩展I/O口 低部端子盖： 输入端子及 传感器电源独立 电源L1 N
2．交流输出模块
R2、C高频滤波 压敏电阻过电压 保护
3. 交、直流输出模块
N(-)
外部接线图： 交直流输出模块 （EM222 8×继电器） 每组需用户提供一个 外部电源（直流或 交流电源）
L(+)
. M L+
1L
.0
.1 .5
.2 .6
.3 .7
2L .4
L(+) N(-)
CPU222
90×80 ×62
CPU224
120.5×80 ×62
CPU226
190×80 ×62
存储器
用户程序 /字 用户数据 /字 用户存储器 类型 数据后备 (超级电容) 典型值h 2048 1024 EEPROM 50 2048 1024 EEPROM 50 4096 2560 EEPROM 190 4096 2560 EEPROM 190
CPU 22X的型号及主要技术指标 型号：CPU 221、CPU 222、CPU 224 CPU 226、CPU 226 XM 供电电压：DC 24 V 、AC 85 ~ 264 V 种类：DC/DC/DC、AC/DC/Relay
CPU22X主要技术指标
型号
外型尺寸/mm
CPU221
90×80 ×62
了解 STEP 7-Wicro/WIN 开发环境
学习内容
教学内容包括：
l S系列PLC发展概述 l S7-200 PLC的系统的基本组成 l S7-200 PLC的扩展模块 l S7-200 PLC的系统配置 l Step 7-Micro/WIN 开发环境介绍（实 验、自学）
4.1 S系列PLC发展概述
3 0
2 0
1 0
(二) 模拟量输出模块（D/A）
作用：
将CPU发出的数字量控制信号转换成相应的模 拟量信号，以驱动执行器作相应的动作
内电 部路
光耦 电合
D/A
信驱 号动
1）外部接线图：
EM232
2个模拟量输出通道
2）模拟量输出模块的特性
EM232：
输出信号的范围：
电压输出为±10V 电流输出为0-20mA 电压输出的设置时间为100μs 电流输出的设置时间为2ms
4.3 S7-200 PLC的扩展模块
数字量模块 模拟量模块 智能模块
扩展规模 扩展功能
一、数字量模块
数字量输入模块
数字量扩展模块
数字量输出模块 数字量输入输出模块
常用数字量模块
（一）数字量输入模块 EM221
数字量输入模块 直流输入模块
交流输入模块
EM 221
* 每个输入点与一个且仅与一个输入电路相连 * 作用：把现场开关信号变成CPU能接收的标准 TTL信号
3. 交、直流输出模块
R2、C阻容吸收 压敏电阻过电压 保护
(三) 数字量输入输出模块 EM223
在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出 点 使系统配置更加灵活 类型的组合
例如： 现有CPU 224：主机I/O 欲扩展至17/13 缺 3/3 配 I/O 4/4 14/10
1.直流输入模块
外部接线图：
直流输入模块 （EM221 8×24VDC）
8个数字量输入端子 需提供一个24VDC电源
分组式
+
. 1M .0 .1 .2 .3 . 2M .4 .5 .6 .7
+
1.直流输入模块
R2、C滤波电路 双向光耦起整形 和隔离的作用 外部电源极性 任意
2．交流输入模块
第四章
S7-200 PLC的系统配 置与开发环境
学习目的
本章以西门子公司生产的 S7-200 系列小型可编程序控制 器为例，要求通过学习能根据需要配置S7-200 PLC的基 本单元与扩展模块，构成一个满足用户要求的控制系统。 熟练掌握S7-200 PLC的系统配置 掌握S7-200 PLC的接口模块 了解和会设置S7-200 PLC的网络参数
4．通讯电缆
实现PLC与个人计算机（PC）通讯
* PC/PPI电缆（RS232—RS485） * MPI电缆
电缆
5．人机界面(HMI)
实现操作人员与PLC控制系统之间的对话
专用操作员界面
* 操作员面板 （OP27，OP37） 过程状态和过程控制的 可视化，Protool * 触摸屏（TP27，TP37） 文本信息显示和实施操作 * 文本显示器（TD200） 通过通信接口（RS485）与PLC连接
+
1M 1L+ .0 .1 .2 .3 . 2M 2L+ .4 .5 .6 .7
+
1. 直流输出模块
场效应晶体管 稳压管防止输出 端过电压
2．交流输出模块
外部接线图：
隔 离 式
N L1
EM222 8×120V/230VAC
OL OL .0 1L 1L .I 2L 2L .2 3L 4L .4 5L 5L .5 6L 6L .6 7L
二、模拟量模块
模 拟 量 模 块
模拟量输入模块 模拟量输出模块 模拟量输入输出模块
常用模拟量模块
(一) 模拟量输入模块（A/D）
作用： 进行模/数（A/D）转换，将输入端的模拟信号转换 成若干位（如12位）数字量。
1.组成
滤 波 A/D 光耦 电合 内电 部路
光电耦合器防止电磁干扰 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
输入输出 型号 本机I/O点数 扩展模块数 量 CPU221 6入/4出 无 CPU222 8入/6出 2个 CPU224 14入/10出 7个 CPU226 24入/16出 7个
数字量I/O映 像区大小 /bit 模拟量I/O映 像区大小 /bit