工厂电气与PLC控制技术概述
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CPU 221
数字 I/O
6/4
模拟 I/O
无
可扩展模块 数
无
PID
RS-485
PPI/MPI
控制器 通信/编程 协议
无
1个
有
独立的高速计数器 独立高速脉冲输出
无
2个模块
4～30kHz高速计数
CPU 222 8/6 无 78数字I/O 有
1个
有
2～20kHz高速脉冲
10路模拟I/O
输出
CPU 224 14/1 无 0
德国西门子（SIEMENS）公司生产的SIMATIC 系列 的 PLC 在世界处于领先地位
本章系统地介绍 S7-200 系列小型 PLC 的发展、 硬件组成、指令系统、相关知识及应用举例。
第一节 S7-200型PLC的硬件组成
S7-200 是属于整体式结构，其将 CPU 模块、 I/O 模块和电源装在一个箱型机壳内，S7-200 型 PLC 外形结构如图6-1所示。图中的前盖下面有模 式选择开关、模拟量电位器和扩展模块连接器。
CPU 模块具有 DC 24V 可接负载的电源，可直接 连接到传感器和变送器（执行器）。为系统扩展需要， CPU 模块还为扩展模块提供 DC 5V 电源，以提供的最 大电流为限。CPU 模块可提供的最大电流见表6-2。
表6-2 CPU模块可提供的最大电流
3、存储器 基本单元内部 EEPROM 存储模器，RAM 存储器。
含有用户程序存储器、用户数据存储器。有掉电保 持型的和暂存型的。
各个 CPU 单元内部的存储器容量见表6-3。
表5-3 各个表CP6-U3模各块个的C存P储U模器块容的量存储器容量
4、计数器/定时器电路 5、中断电路 6、高速脉冲输入/输出电路 7、输入/输出信号类型
4 种 CPU 模块都有晶体管输出和继电器输 出类型，具有不同的电源电压和控制电压。各 种 CPU 模块的输出类型见表6-4。
7个模块 168数字I/O 有 35路模拟I/O
1个
有
6～30kHz高速计数
2～20kHz高速脉冲 输出
7个模块
自整定
6～100kHz高速计
CPU
14/1 2输入 168路数字 PID功
2个
有
数
224X
0 1输出
I/O
能
2～100kHz高速脉
P
38路模拟I/O
冲输出
CPU 226
7个模块
6～30kHz高速计数
表6-4 各种 CPU 模块的输出类型
8、通信接口电路 9、 LED指示电路
在图6-1中 S7-200 PLC 外形结构中可以看到 状态指示灯位置：即系统错误/诊断 SF/（DIAG）、 运行 RUN 和停止 STOP LED 指示灯指示相应的状 态。 10、 扩展接口电路
在图6-1中可以看到前盖标示有I/O 扩展端子、 模拟电位器接口。扩展电路是为扩展系统 I/O 口 和其他模块而设计的接口端子。
AI：
模拟量输入
AQ：
模拟量输出
每一类 I/O 分别排列地址。从 CPU 模块开
始算起，I/O 点地址从左到右按由大到小的规律
排列。扩展模块的类型和位置一旦确定，则它的
I/O 点地址也随之确定。
例6-1： 某一扩展系统采用 CPU 224 模块，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，模拟量 输出 2 点。
(CPU 226 24/1 无
248路数字
有
2个
有
2～20kHz高速脉冲
XM)
6
I/O
输出
35路模拟I/O
1、CPU模块内部输入/输出接口 CPU 内部输入输出电路是使 MPU 与 CPU 模块内
部电路及各种控制电路进行连接和控制所必备的电路。 如 MPU 内部数据总线、MPU 与 EEPROM、RAM 及外部 三总线连接等。 2、电源输出模块
扩展模块的输入/输出点数、输出类型和数 字量 I/O 模块基本性能指标见表Βιβλιοθήκη Baidu-5。
表6-5 数字量I/O模块基本性能指标
2、模拟量扩展模块 S7-200 有 3 种模拟量扩展模块即模拟量 I/O
模块 EM 231、EM 232、EM 235。 3、特殊功能模块
S7-200 系统还提供了一些特殊功能模块，用于 完成特定的任务。 4、通信模块
二、扩展模块 扩展单元（模块）主要有数字量扩展模块、
模拟量扩展模块、特殊功能模块和通信模块等。 1、数字量扩展模块
通常数字量（开关量）模块分为 3 种类型: 1） 输入扩展模块EM 221，包括 3 种类型。 2） 输出扩展模块EM 222，包括 5 种类型。 3） 输入/输出扩展模块EM 223，6 种类型。
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
工厂电气与PLC控制技
第五版
术 张振国 编著
机械工业出版社
第六章 西门子（SIEMENS） 电气 S7 系列 PLC
不同厂家 PLC 的语法标准、功能结构和指令系统 都是不同的。可以通过具体型号的 PLC 熟悉一般 PLC 的程序结构和程序数据、编程思想和使用方法。
图6-1 S7-200 PLC外形结构
S7-200 还可配备许多专用的特殊功 能模块，例如模拟量输入/输出模块、热 电偶和热电阻模块、通信模块等，从而扩 展 PLC 的功能。
S7-200型PLC系统组成如图6-2所示
图6-2 S7-200 型 PLC 系统组成
一．基本单元 的构成 称 CPU 模块，又称主机或本机。 包括 CPU（中央处理器）、程序/数据存储
器、基本输入/输出端子、电源等。本身是一 个完整的控制系统。
CPU 221、CPU 222、CPU 224、 CPU 224XP、CPU 226 和 CPU 226XM S7-200 型 PLC 及扩展模块外形如下图所示 CPU 模块特性功能见表 6-1 所示
表6-1 CPU模块特性功能
功能 型号
系统组合可以由多种方式，组合模块编址 见表6-6。
表6-6 组合模块编址
注： S7-200 系统扩展时，其输入输出的地址
组态规则为： 1） 同类型输入或输出点的模块进行顺序编址 2） 对于数字量，输入输出映像寄存器单位 长度为 8 位（一个字节），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。 3） 对于模拟量，输入输出以 16 位（2 字 节，一个字）递增方式来分配空间。
EM277：Profibus-DP 从站通信模块； EM241：调制解调器 Modem 通信模块； CP243-1:工业以太网通信模块； CP243-2：AS-i 主站模块。
三、CPU模块与扩展I/O模块地址编排方法
按照 I/O 的类型排列地址，共有 4 类：
I（DI）： 数字量输入
Q（DO）： 数字量输出
数字 I/O
6/4
模拟 I/O
无
可扩展模块 数
无
PID
RS-485
PPI/MPI
控制器 通信/编程 协议
无
1个
有
独立的高速计数器 独立高速脉冲输出
无
2个模块
4～30kHz高速计数
CPU 222 8/6 无 78数字I/O 有
1个
有
2～20kHz高速脉冲
10路模拟I/O
输出
CPU 224 14/1 无 0
德国西门子（SIEMENS）公司生产的SIMATIC 系列 的 PLC 在世界处于领先地位
本章系统地介绍 S7-200 系列小型 PLC 的发展、 硬件组成、指令系统、相关知识及应用举例。
第一节 S7-200型PLC的硬件组成
S7-200 是属于整体式结构，其将 CPU 模块、 I/O 模块和电源装在一个箱型机壳内，S7-200 型 PLC 外形结构如图6-1所示。图中的前盖下面有模 式选择开关、模拟量电位器和扩展模块连接器。
CPU 模块具有 DC 24V 可接负载的电源，可直接 连接到传感器和变送器（执行器）。为系统扩展需要， CPU 模块还为扩展模块提供 DC 5V 电源，以提供的最 大电流为限。CPU 模块可提供的最大电流见表6-2。
表6-2 CPU模块可提供的最大电流
3、存储器 基本单元内部 EEPROM 存储模器，RAM 存储器。
含有用户程序存储器、用户数据存储器。有掉电保 持型的和暂存型的。
各个 CPU 单元内部的存储器容量见表6-3。
表5-3 各个表CP6-U3模各块个的C存P储U模器块容的量存储器容量
4、计数器/定时器电路 5、中断电路 6、高速脉冲输入/输出电路 7、输入/输出信号类型
4 种 CPU 模块都有晶体管输出和继电器输 出类型，具有不同的电源电压和控制电压。各 种 CPU 模块的输出类型见表6-4。
7个模块 168数字I/O 有 35路模拟I/O
1个
有
6～30kHz高速计数
2～20kHz高速脉冲 输出
7个模块
自整定
6～100kHz高速计
CPU
14/1 2输入 168路数字 PID功
2个
有
数
224X
0 1输出
I/O
能
2～100kHz高速脉
P
38路模拟I/O
冲输出
CPU 226
7个模块
6～30kHz高速计数
表6-4 各种 CPU 模块的输出类型
8、通信接口电路 9、 LED指示电路
在图6-1中 S7-200 PLC 外形结构中可以看到 状态指示灯位置：即系统错误/诊断 SF/（DIAG）、 运行 RUN 和停止 STOP LED 指示灯指示相应的状 态。 10、 扩展接口电路
在图6-1中可以看到前盖标示有I/O 扩展端子、 模拟电位器接口。扩展电路是为扩展系统 I/O 口 和其他模块而设计的接口端子。
AI：
模拟量输入
AQ：
模拟量输出
每一类 I/O 分别排列地址。从 CPU 模块开
始算起，I/O 点地址从左到右按由大到小的规律
排列。扩展模块的类型和位置一旦确定，则它的
I/O 点地址也随之确定。
例6-1： 某一扩展系统采用 CPU 224 模块，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，模拟量 输出 2 点。
(CPU 226 24/1 无
248路数字
有
2个
有
2～20kHz高速脉冲
XM)
6
I/O
输出
35路模拟I/O
1、CPU模块内部输入/输出接口 CPU 内部输入输出电路是使 MPU 与 CPU 模块内
部电路及各种控制电路进行连接和控制所必备的电路。 如 MPU 内部数据总线、MPU 与 EEPROM、RAM 及外部 三总线连接等。 2、电源输出模块
扩展模块的输入/输出点数、输出类型和数 字量 I/O 模块基本性能指标见表Βιβλιοθήκη Baidu-5。
表6-5 数字量I/O模块基本性能指标
2、模拟量扩展模块 S7-200 有 3 种模拟量扩展模块即模拟量 I/O
模块 EM 231、EM 232、EM 235。 3、特殊功能模块
S7-200 系统还提供了一些特殊功能模块，用于 完成特定的任务。 4、通信模块
二、扩展模块 扩展单元（模块）主要有数字量扩展模块、
模拟量扩展模块、特殊功能模块和通信模块等。 1、数字量扩展模块
通常数字量（开关量）模块分为 3 种类型: 1） 输入扩展模块EM 221，包括 3 种类型。 2） 输出扩展模块EM 222，包括 5 种类型。 3） 输入/输出扩展模块EM 223，6 种类型。
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
工厂电气与PLC控制技
第五版
术 张振国 编著
机械工业出版社
第六章 西门子（SIEMENS） 电气 S7 系列 PLC
不同厂家 PLC 的语法标准、功能结构和指令系统 都是不同的。可以通过具体型号的 PLC 熟悉一般 PLC 的程序结构和程序数据、编程思想和使用方法。
图6-1 S7-200 PLC外形结构
S7-200 还可配备许多专用的特殊功 能模块，例如模拟量输入/输出模块、热 电偶和热电阻模块、通信模块等，从而扩 展 PLC 的功能。
S7-200型PLC系统组成如图6-2所示
图6-2 S7-200 型 PLC 系统组成
一．基本单元 的构成 称 CPU 模块，又称主机或本机。 包括 CPU（中央处理器）、程序/数据存储
器、基本输入/输出端子、电源等。本身是一 个完整的控制系统。
CPU 221、CPU 222、CPU 224、 CPU 224XP、CPU 226 和 CPU 226XM S7-200 型 PLC 及扩展模块外形如下图所示 CPU 模块特性功能见表 6-1 所示
表6-1 CPU模块特性功能
功能 型号
系统组合可以由多种方式，组合模块编址 见表6-6。
表6-6 组合模块编址
注： S7-200 系统扩展时，其输入输出的地址
组态规则为： 1） 同类型输入或输出点的模块进行顺序编址 2） 对于数字量，输入输出映像寄存器单位 长度为 8 位（一个字节），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。 3） 对于模拟量，输入输出以 16 位（2 字 节，一个字）递增方式来分配空间。
EM277：Profibus-DP 从站通信模块； EM241：调制解调器 Modem 通信模块； CP243-1:工业以太网通信模块； CP243-2：AS-i 主站模块。
三、CPU模块与扩展I/O模块地址编排方法
按照 I/O 的类型排列地址，共有 4 类：
I（DI）： 数字量输入
Q（DO）： 数字量输出