二、第2章 PLC的硬件與工作原理

第2章

PLC的硬件、原理、系統(tǒng)選型與接線規(guī)范2.1

S7-200的系統(tǒng)構(gòu)成2.2PLC的工作原理2.3模塊間I/O地址的分配2.4S7-200系統(tǒng)選型2.5PLC接線規(guī)范LOGO!S7-300S7-400S7-300C中/大型High-endrange/mediumrangeS7-400中/小型Low-endrangeS7-300通用邏輯模塊S7-200微型PLCS7-2002.1.1S7家族：2.1

S7-200的系統(tǒng)構(gòu)成CPU221(10I/O點)CPU222(14I/O點)CPU226(40I/O點))CPU224(24I/O點)CPU224XP(24I/O點)升級版

2004新

2004升級版

2004升級版

2004升級版

20042.1.2S7－200有5個型號：尺寸不同：等高、等深、不等寬。等高（80mm）、等深（62mm）－－便于電氣控制柜的設(shè)計；不等寬－－由其不同的I/O點數(shù)決定。CPU221—寬90mm－－6DI/4DO;CPU222－90mm－－8DI/6DO;CPU224---120.5mm---14DI/10DO;CPU224XP—140mm---14DI/10DO+2AI/1AO;CPU226---196mm---24DI/16DO;電氣控制柜

CPU2268K字節(jié)5K字節(jié)24/1632/320.37us256256256256內(nèi)置標準標準6路30Khz2路20Khz2個

RS485用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)存儲區(qū)

CPU內(nèi)置DI/DO點數(shù)可擴展AI/AO點數(shù)掃描時間/1條指令最大DI/DO點數(shù)位存儲區(qū)計數(shù)器計時器時鐘功能數(shù)字量輸入濾波模擬量輸入濾波高速計數(shù)器脈沖輸出通訊口

CPU2224K字節(jié)2K字節(jié)8/616/160.37us256256256256

可選標準標準

4路30Khz2路20Khz

1個

RS485

CPU2214K字節(jié)2K字節(jié)6/4無0.37us256256256256可選標準

N/A

4路30Khz2路20Khz

1個

RS485

CPU224

8K字節(jié)5K字節(jié)14/1032/320.37us256256256256

內(nèi)置標準標準

6路30Khz2路20Khz

1個RS485CPU226XM16K字節(jié)10K字節(jié)24/1632/320.37us256256256256內(nèi)置標準標準6路30Khz2路20Khz2個RS485全系列CPU--性能參數(shù)可插拔DI接線端子(224,226)通訊口24V傳感器電源輸出Panel安裝固定孔安裝于標準DIN導(dǎo)軌上的夾子

可選卡插槽內(nèi)部:

-電源

-超級電容

-時鐘(224(XP),226)I/O點

狀態(tài)

LED可插拔模擬量終端CPU狀態(tài)LEDCPU及擴展模塊CPU電源（入）可插拔DO接線端子(224,226)2.1.3S7－200CPU結(jié)構(gòu)（以CPU224XP為例）運行/停止開關(guān)

擴展I/O連接口外部電位器(SMB28,SMB290-255)RUNTERMSTOP接線端子可自由拆卸給您的設(shè)備更新與維護帶來極大的方便集成功能可插拔接線端子(224(XP),226)通訊口24V傳感器電源輸出平面安裝固定孔

安裝于標準DIN導(dǎo)軌上的夾子

可選卡插槽CPU狀態(tài)LED內(nèi)部:

-電源

-超級電容

-時鐘(224(XP),226)I/O點

狀態(tài)

LEDCPU及擴展模塊安裝方式墻面安裝導(dǎo)軌安裝

2.1.4簡單而實用的安裝方式CPU和擴展模塊2.1.5S7-200系統(tǒng)構(gòu)成及擴展方式要實現(xiàn)一定控制功能，需要一個S7-200系統(tǒng)，這個系統(tǒng)至少需要一個CPU基本單元。但很多情況下，功能不夠或I/O點數(shù)不夠，需要擴展模塊，即：一個S7-200系統(tǒng)包括兩部分：CPU基本單元、擴展模塊。擴展方式：扁平電纜插入擴展槽。擴展方式的優(yōu)點：電纜為軟線，提高抗震動性能擴展簡單可靠；擴展模塊無槽位限制；提供總線可延長電纜0.8m。如果電氣控制柜不夠?qū)?，而擴展模塊較多，可用雙機架安裝。但是，S7-200的擴展能力不是無限的1、CPU221－－無擴展能力；2、CPU222－－最大可擴展2個模塊；3、CPU224及以上－－最大可擴展7個模塊，S7-200的最大系統(tǒng)。擴展模塊再多，就需要選擇S7-300、或S7-40CPU基本單元

CPU模塊主要由CPU芯片和存儲器組成。相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。

1．CPU芯片

PLC使用以下幾類CPU芯片：

(1)通用微處理器，如Intel公司的8086，80186到Pentium系列芯片；

(2)單片微處理器(單片機)，如Intel公司的MCS51／96系列單片機；

(3)位片式微處理器，如AMD2900系列位片式微處理器

2、

CPU模塊中的存儲器：存儲器分類與特點：RAM、ROM、EPROM、EEPROM

PLC的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序相當于PC機的操作系統(tǒng)，它使PLC具有基本的智能，能夠完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各種工作。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接讀取。

PLC的用戶程序由用戶設(shè)計，它決定了PLC的輸入信號與輸出信號之間的具體關(guān)系。用戶程序存儲器的容量一般以字(每個字由16位二進制數(shù)組成)為單位，小型PLC的用戶程序存儲器容量在lK字左右，大型PLC的用戶程序存儲器容量可達數(shù)M(兆)字。

(1)隨機存取存儲器：(RAM)

用戶可以用編程器讀出RAM中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭隦AM，因此RAM又叫讀／寫存儲器。它是易失性的存儲器，將它的電源斷開后，儲存的信息將會丟失。

RAM的工作速度高，價格低，改寫方便。為了在關(guān)斷PLC外部電源后，保存RAM中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)(如計數(shù)器的計數(shù)值)，為RAM配備了一個鋰電池?，F(xiàn)在有的PLC仍用RAM來儲存用戶程序。

鋰電池可用2~5年，需要更換鋰電池時，PLC面板上的“電池電壓過低”發(fā)光二極管亮，同時有一個內(nèi)部標志位變?yōu)閘狀態(tài)，可以用它的常開觸點來接通控制屏面板上的指示燈或聲光報警器，通知用戶及時更換鋰電池。

(2)只讀存儲器(ROM)

ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。它是非易失的，它的電源消失后，仍能保存儲存的內(nèi)容。ROM—般用來存放PLC的系統(tǒng)程序。

(3)可電擦除的(EEPROM或E2PROM)

它是非易失性的，但是可以用編程器對它編程，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機存取優(yōu)點。但是寫入信息所需的時間比RAM長得多，EEPROM用來存放用戶程序。有的PLC將EEPROM作為基本配置，有的作為可選件。開機后，S7-200從EEPROM中恢復(fù)程序塊和系統(tǒng)塊,同時，CPU檢查RAM存儲器，確認超級電容器是否成功保存了RAM存儲器中的數(shù)據(jù)。如果成功保存，則RAM存儲器的保持區(qū)域?qū)⒈３植蛔?，V存儲器中的保持區(qū)和非保持區(qū)，從EEPROM中的相應(yīng)區(qū)域恢復(fù)回來。

如果RAM存儲器的內(nèi)容沒有保持下來（例如較長時間的斷電）。CPU會清除RAM存儲器（包括保持區(qū)和非保持區(qū)），并在上電后的第一個掃描周期置保持數(shù)據(jù)丟失標志位（SM0.2）為“1”。然后，將EEPROM中的數(shù)據(jù)恢復(fù)到RAM中。MB0~MB13共14個字節(jié)可以掉電后永久保持(可選)數(shù)據(jù)保持和恢復(fù)的過程:CPU及擴展模塊3、I/O模塊圖2-3輸入電路

PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的機架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。PLC輸入模塊用來接收生產(chǎn)過程的各個參數(shù)。（啟動、停止、保護、檢測等信號）1）輸入模塊2）輸出模塊輸出電流的典型值為0.3～2A，負載電源由外部現(xiàn)場提供。輸出類型大致分為三種，繼電器輸出，晶體管輸出和可控硅輸出。1)繼電器輸出型：可以驅(qū)動交流、直流都負載；2)晶體管輸出型：可驅(qū)動直流負載，常見有5VDC和24VDC輸出；3)可控硅輸出型：可交流負載，比較少，只有特殊輸出型號才有。特點：通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、導(dǎo)通壓降小，承受瞬時電壓和過電流的能力較強，但壽命短、響應(yīng)時間較長、動作速度較慢等。

晶體管輸出模塊適用于直流負載，開關(guān)頻繁，反應(yīng)速度快，壽命長，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。3、I/O模塊

圖2-4是繼電器輸出電路。內(nèi)部電路使繼電器的線圈通電，它的常開觸點閉合，使外部負載得電工作。繼電器同時起隔離和功率放大作用，每一路只給用戶提供一對常開觸點。與觸點并聯(lián)的RC電路和壓敏電阻用來消除觸點斷開時產(chǎn)生的電弧，以減輕它對CPU的干擾。

圖2.5是晶體管集電極輸出電路。輸出信號送給內(nèi)部電路中的輸出鎖存器，再經(jīng)光電耦合器送給輸出晶體管，后者的飽和導(dǎo)通狀態(tài)和截止狀態(tài)相當于觸點的接通和斷開。穩(wěn)壓管用來抑制關(guān)斷過電壓和外部的浪涌電壓，以保護晶體管。晶體管輸出電路的延遲時間<1ms。場效應(yīng)管輸出電路的結(jié)構(gòu)與晶體管輸出電路基本上相同。圖2-4繼電器輸出電路

圖2-5場效應(yīng)管輸出電路

高速處理能力(每條二進制指令執(zhí)行速度0.37μS)強大靈活的通訊功能(PPI,MPI,自由口,以太網(wǎng)，Modem,

Profibus-DP,和As-I)CPU內(nèi)置最多六路高速計數(shù)器(30KHz)CPU內(nèi)置兩路高速脈沖輸出(20KHz)CPU內(nèi)置脈沖捕捉功能立即輸入/輸出功能高速中斷響應(yīng)(中斷觸發(fā)后200μS)8路PID回路控制

總：強大CPU功能強大的CPU功能NEW靈活存儲卡模塊

電池模塊時鐘和電池模塊

實時時鐘和日歷

(for221,222CPU內(nèi)部無時鐘，可以用該模塊擴展時鐘，應(yīng)用：報警的時間信息)

可選電池—200天/典型值

內(nèi)部數(shù)據(jù)的備份(數(shù)據(jù)塊)

可選電池—200天/典型值

用于常規(guī)程序的傳送和備份

數(shù)據(jù)記錄文件,配方文件和

常規(guī)文件存儲可選擇容量：32KB,64KB,256KB,可根據(jù)需要選擇。CPU及擴展模塊2.1.7S7-200的擴展模塊1、擴展卡時鐘精度:2分種/月

25攝氏度 7分鐘/月55攝氏度

外插電池

內(nèi)部的EEPROM可以永久保存用戶程序和系統(tǒng)信息、程序數(shù)據(jù)及組態(tài)數(shù)據(jù)不丟失.超級電容可以掉電保護RAM數(shù)據(jù)50~190小時.外插電池卡在內(nèi)部保持電容耗盡時可保持您的數(shù)據(jù)和內(nèi)置時鐘長達200天。

外插日期/時鐘作為CPU221和CPU222的可選部件，同時集成備份電池可保護您的數(shù)據(jù)長達200天

S7-200外部插件－時鐘電池模塊CPU和擴展模塊外插存儲器

全面?zhèn)浞菽某绦?、用戶?shù)據(jù)和組態(tài)信息

1、應(yīng)用程序復(fù)制到存儲卡中：安裝好存儲卡將S7-200CPU置于停止模式如果程序尚未下載到S7-200CPU中，先下載程序，然后使用菜單命令PLC＞ProgramMemoryCartridge向存儲卡中復(fù)制程序。

S7-200外部插件－存儲卡CPU和擴展模塊2、從存儲卡中恢復(fù)程序：先插入存儲卡，然后給CPU上電。如果存儲卡中的內(nèi)容與EEPROM中不同，S7-200會清除RAM區(qū)。然后將存儲卡中的內(nèi)容復(fù)制到RAM中。S7-200將程序塊、系統(tǒng)塊和數(shù)據(jù)塊復(fù)制到EEPROM中。雖然S7-200是小型系統(tǒng)，但是其功能、網(wǎng)絡(luò)、模塊都很全。常用擴展模塊：數(shù)字量I/O模塊模擬量I/O模塊工藝模塊（定位模塊）通訊模塊2、擴展模塊EM2314AI標準信號2AI熱電阻4AI熱電偶EM2322AOEM2354AI/1AO

2AIor4AIThermocouplesRTDmodules

PROFIBUSDPAS-i-Master

ModemEthernetTeleservice

Communi-cation

MessagingPositionmoduleforsteppersolution豐富的擴展模塊模擬量I/O模塊測溫模塊通訊擴展模塊Modem模塊定位模塊以太網(wǎng)模塊(IT)EthernetmoduleNEWNEWNEWEM2218DIDC/AC4mA/6-9mA16DIDC4mAEM2228DODC/relay/AC0.75A/2A/0.5A4DODC/relay5A/10AEM2234DI/4DODC/relay8DI/8DODC/relay16DI/16DODC/ready數(shù)字量I/O模塊1)數(shù)字量I/O模塊

按模塊類型分：數(shù)字量輸入模塊－EM221;

數(shù)字量輸出模塊－EM222;數(shù)字量輸入/出模塊－EM223;按I/O點數(shù)分：8DI;16DI;4DO;8DO;4DI/4DO;8DI/8DO;16DI/16DO;32DI/32DO(最新最大）按輸入類型分：24VDC輸入模塊；120/230VAC輸入模塊；按輸出類型分：晶體管輸出模塊；

繼電器輸出模塊；

可控硅輸出模塊。按模塊類型分：模擬量輸入模塊－EM231;熱電阻模塊－EM231;

熱電偶模塊－EM231;模擬量輸出模塊－EM232;

模擬量輸入/輸出模塊－EM235;按I/O點數(shù)分:4AI;8AI(只有2路支持電流輸入，其他都是電壓輸入）;2AO;4AO;4AI/1AO;2RTD;4RTD;4TC;8TC---（輸入）按信號類型分：電壓輸入；電流輸入；

熱電阻輸入；熱電偶輸入；

電壓輸出；電流輸出。2)模擬量I/O模塊EM253是單軸、開環(huán)位置控制模塊，最高頻率為200KHZ.支持絕對定位、相對定位、會參考點等定位控制；通過MicroWin軟件向?qū)Э梢院芊奖愕剡M行EM253的參數(shù)化和調(diào)試；集成了一些I/O點，可以作急停、限位開關(guān)、參考點開關(guān)等。3)工藝模塊－－－主要指定位模塊

驅(qū)動器步進電機調(diào)制解調(diào)器模塊（Modem）－EM241PROFIBUSDP從站－EM277以太網(wǎng)AS－i主站4)通訊模塊Modem模塊－EM241的應(yīng)用：（1)遠程服務(wù)。通過電話線撥號上網(wǎng)，實現(xiàn)PLC與電腦間程序的遠程上傳與下載，遠程監(jiān)控維護。

您只需要:

PC,PG,筆記本電腦+modemSiemensMicro/WIN(V3.2.1)以上版本

S7-200CPU222-226XM連接至CPU的EM241模塊電話線參數(shù)化的通訊設(shè)置(由V3.2版軟件的Modem向?qū)瓿?觀察程序、I/O點和變量的狀態(tài)上載/下載程序修改系統(tǒng)設(shè)置(SystemBlock)

修改數(shù)據(jù)塊中數(shù)據(jù)(DataBlock)可以進行以下工作：（2)遠程數(shù)據(jù)交換。多個PLC之間通過PPI或Modbus實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。通過Modbus協(xié)議(Master/Slave)orPPI實現(xiàn)CPUtoCPU數(shù)據(jù)交換通過Modbus協(xié)議實現(xiàn)CPUtoPC(如:操作員站)的數(shù)據(jù)交換您可以:

S7-200CPU222-226XM連接至CPU的EM241模塊參數(shù)化的通訊設(shè)置(由V3.2版軟件的Modem向?qū)瓿?消息接受設(shè)備:移動電話或?qū)ず魴C您只需要:移動電話尋呼機（3)短信息服務(wù)。適用于需要緊急報警的場合，PLC與手機、尋呼機等終端之間，發(fā)送事件觸發(fā)報警短信息。PROFIBUSDP從站－EM277特點：支持從9.6K—12Mbps的通訊速率；

支持PPI、MPI、PROFIBUS三種協(xié)議；

帶有網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置旋鈕。4個LED狀態(tài)指示燈，大概地診斷網(wǎng)絡(luò)。

中繼器

供電單元AS-I主站模塊CP243-2

AS-i從站模塊

AS-I雙絞線

傳感器/執(zhí)行器

CP243-2特性:電源和數(shù)據(jù)用通過同一根雙絞線傳送；傳感器與導(dǎo)線之間無接口，為穿刺式連接。擴展簡單，靈活布線100米（無中繼器）循環(huán)周期短：最大5ms模擬量傳輸每模塊可擴展124DI/124DO輸出/輸入點

CP243-2AS－i主站模塊－－CP243-2AS－i網(wǎng)絡(luò)實際是傳感器、執(zhí)行器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

國內(nèi)應(yīng)用較少。例如：急停按鈕以太網(wǎng)模塊－－CP243-1CP243-1通訊處理器實現(xiàn)S7-200與以太網(wǎng)的連接；最多可同時連接8個控制器，8個可同時交換數(shù)據(jù)；適用于快速、數(shù)據(jù)量大的場合，基于S7協(xié)議，方便與西門子設(shè)備通訊，且只能與西門子的設(shè)備通訊?？赏瑫r發(fā)送32封電子郵件。電話線

+Email+HTML+FTPS7-200的網(wǎng)絡(luò)能力總結(jié)：S7-22xCP243-2EM277CP243-1EM241CP243-1IT以太網(wǎng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)AS接口現(xiàn)場總線PPI/MPI網(wǎng)絡(luò)ASCII協(xié)議(自由口)CPU及擴展模塊教材中，STEP7-Micro/WIN4.0，目前最新的：SP8，全面漢化；支持以下編程語言:LAD

梯形圖

STL

語句表FBD

功能塊國內(nèi)常用：LAD,STL；國外常用：STL,FBD；方便友好的在線幫助；有程序庫，可以直接使用庫中的子程序---高效省時；用戶的子程序可以加入庫中,并可提供程序加密；指令向?qū)?--輕松配置,無需編程；2.1.8編程軟件USB/PPI電纜

S7-200最常用RS-232/PPI電纜以太網(wǎng)/電話線編程前提：必須選用以太網(wǎng)模塊或Moderm模塊。USBPC適配器

一般用于S7-300、S7-400的編程電纜，也適用于S7-2002.1.9S7-200的編程工具2.1小結(jié)S7-200系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成：CPUCPU的擴展模塊電腦，帶編程軟件各種各樣的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)設(shè)備間的通訊人機界面（可以顯示程序運行結(jié)果）按鍵輸入I0.0Q0.3輸出控制繼電器2.2.1PLC的作用是什么？2.2PLC的工作原理例1例2：要求：2臺電機順序啟動，同時停止。傳統(tǒng)控制方式：KT是時間繼電器；KM1、KM2是兩個接觸器，分別控制電機M1、M2的運轉(zhuǎn)；SB1為起動按鈕，SB2為停止按鈕?？刂乒δ苋缦拢喊聪耂B1，電機M1開始運轉(zhuǎn)，過10ｓ后，電機M2開始運轉(zhuǎn)；按停止按鈕SB2，電機M1、M2同時停止。PLC控制PLC的作用：通過編程，處理這些輸入/輸出的邏輯關(guān)系及其變化，實現(xiàn)輸入對輸出的控制作用，另外還有計算、通訊等功能。2.2.2PLC的CPU是如何工作的？PLC從上至下周而復(fù)始地執(zhí)行一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。在一個掃描周期中，S7-200將執(zhí)行部分或全部下列操作：

1.讀入輸入狀態(tài)；2.控制邏輯程序執(zhí)行；3.通訊處理（與其他設(shè)備）；4.CPU自診斷

（檢查CPU、模塊等是否正常）；5.寫出輸出狀態(tài)。

RUN模式執(zhí)行用戶程序，“RUN”LED亮。STOP模式不執(zhí)行用戶程序，可將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到PLC。TERM(終端)模式與通信有關(guān)。1、自診斷處理：PLC完成對自身硬件的自檢測，當發(fā)現(xiàn)自身硬件有問題或硬件配置與實際對不上時，PLC將產(chǎn)生錯誤指示。主機上的ERR錯誤指示燈閃爍指示。2、通訊服務(wù)：PLC處理與計算機、PLC、編程器及別的智能設(shè)備的通訊。3、讀入輸入狀態(tài)：PLC在輸入操作上采用定時采樣的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的開始）一次性集中采樣所有的外部輸入點，采樣結(jié)果用二進制的形式存入到RAM中一個區(qū)域（輸入映像寄存器區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。4、程序執(zhí)行：PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。在無跳轉(zhuǎn)指令的情況下，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束，執(zhí)行指令時，從元件映像存儲區(qū)中讀出元件的狀態(tài)及當前值，并據(jù)指令的需要進行相應(yīng)的邏輯運算及賦值操作，最后的運算結(jié)果寫入到輸出映像寄存區(qū)中。5、輸出處理：PLC在輸出操作上采用定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的結(jié)束）先將它們存放在RAM中的一個區(qū)域（輸出映像寄存器區(qū)），掃描周期結(jié)束時再將輸出映像區(qū)中的控制信息集中輸出。500ms，超時報故障超時原因可能為：死循環(huán)、程序故障、程序過大、該款PLC不能滿足程序設(shè)計要求。循環(huán)程序執(zhí)行（掃描周期）執(zhí)行用戶程序(循環(huán)執(zhí)行)事件(日期時間中斷、硬件中斷等)處理通訊請求ＣＰＵ自診斷測試輸出

模塊AI0.1AI0.2=Q4.0塊OB1循環(huán)監(jiān)視時間的開始上電或停止到運行后執(zhí)行一次啟動塊

(OB100)系統(tǒng)位：SM0.1/SM0.3系統(tǒng)初始化從輸入模塊讀信號狀態(tài)，并保存到過程映象區(qū)(PII)輸出結(jié)果寫出到輸出映象區(qū)，再把過程映象輸出表(PIQ)寫到實際的輸出模塊CPU循環(huán)輸入

模塊在程序的循環(huán)處理過程中，CPU需要一致的過程映像信號，為此在程序執(zhí)行之前讀取/寫入過程信號。在隨后的程序處理中，CPU在對輸入（I）和輸出（Q）地址區(qū)尋址時不直接訪問信號I/O模塊，而是訪問保含I/O過程映像的CPU系統(tǒng)存儲區(qū)。2.2.3什么是過程映像區(qū)？過程映象區(qū)（數(shù)據(jù)存儲）字節(jié)0字節(jié)1字節(jié)2:::

CPU存儲器區(qū)字節(jié)0字節(jié)1字節(jié)2:::

PIIPIQ用戶程序

CPU存儲器區(qū) : :A I

2.0= Q 4.3 : : : :11存儲區(qū)的數(shù)據(jù)可以是位（１bit)、字節(jié)（8bit)、字（16bit)、或者雙字（32bit)。用位表示：用V0.0、V0.1、V0.2...........用字節(jié)表示：VB0、VB1、VB2、VB3........用字表示：VW0、VW2、VW4.......用雙字表示：VD0、VD4、VD8......為什么設(shè)置映像區(qū)？如果用戶程序直接從輸入模塊獲取信息，程序中有多個I2.0，且輸入I2.0為變化的量，則引起程序執(zhí)行混亂，所以需設(shè)置PII，程序運行時在一個掃描周期中只用第一次的輸入值。如果用戶程序中有多個Q4.3，且狀態(tài)不同（0,1），如果用戶程序直接連接輸出模塊，則引起輸出信號頻繁的0,1變化，所以需設(shè)置PIQ，在一個掃描周期中，只取最后一個Q4.3的值輸出到輸出模塊。2.3模塊間I/O地址的分配2.3.1本機I/O與擴展I/O的地址分配S7-200的地址分配與模塊配置順序有關(guān)，第一個模塊一般為CPU,它的輸入與輸出從CPU的面板可直接識別，如果要再擴展一個數(shù)字量模塊，則要以緊接CPU的I/O字節(jié)的下一個字節(jié)的X.0開始，比如CPU有14數(shù)字量輸入，10數(shù)字量輸出，2個模擬量輸入（224），則下一個數(shù)字量輸入地址從I2.0開始，數(shù)字量輸出地址從Q2.0開始（如果該模塊沒有達到8的整數(shù)倍，及完整字節(jié)，則下一個擴展模塊，也不可緊接該模塊的結(jié)束地址，要把沒有用的位空出來，從下一個字節(jié)的0位開始，與緊接CPU的擴展模塊相同）。模擬量擴展比較簡單直接按模塊配置順序從前到后讀取即可。S7-200地址分配原則（由系統(tǒng)指定）；S7-200擴展模塊上的I/O地址按照離CPU的距離遞增排列。離CPU越近，地址號越小。在模塊之間，數(shù)字量信號的地址總是以8位（1個字節(jié)）為單位遞增。如果CPU上的物理輸入點沒有完全占據(jù)一個字節(jié)，其中剩余未用的位也不能分配給后續(xù)模塊的同類信號。模擬量輸出模塊總是要占據(jù)兩個通道的輸出地址。即便有些模塊（EM235）只有一個實際輸出通道，它也要占用兩個通道的地址。在編程計算機和CPU實際聯(lián)機時，使用Micro/WIN的菜單命令“PLC

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Information”，可以查看CPU和擴展模塊的實際I/O地址分配。S7-200系統(tǒng)中除了數(shù)字量和模擬量I/O擴展模塊占用輸入/輸出地址外，一些智能模塊（特殊功能模塊）也需要在地址范圍中占用地址。這些數(shù)據(jù)地址被模塊用來進行功能控制，一般不直接連接到外部信號。特殊功能模塊------圖2-12CPU224XP的I/O地址分配舉例

2.4S7-200系統(tǒng)選型選型條件：2.4.1控制系統(tǒng)的I/O數(shù)量和CPU類型；2.4.2系統(tǒng)復(fù)雜程度；2.4.3系統(tǒng)對通訊的要求；2.4.4環(huán)境要求；2.4.5功能要求；2.4.6其他要求。2.4.1、控制系統(tǒng)要求的I/O數(shù)量和CPU類型：由以下因素決定：1、CPU輸入輸出過程映像區(qū)大??；2、CPU本體的I/O數(shù)量；3、CPU能帶的擴展模塊數(shù)量；（CPU221不能帶，CPU222最多帶2個，其他最多帶7個）4、計算CPU5VDC電源的帶載能力；（CPU自帶兩個電源，24VDC電源用于給外部其他模塊供電，5VDC用于擴展模塊之間數(shù)據(jù)傳送的電源，即內(nèi)部通訊電源，注意：5VDC不能擴展）5、CPU所帶的智能模塊對I/O地址的占用情況。（例如：通訊模塊、定位模塊，模塊有自己的CPU)

CPU2268K字節(jié)5K字節(jié)24/1632/320.37us256256256256內(nèi)置77個

用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)存儲區(qū)

CPU本體DI/DO點數(shù)最大AI/AO點數(shù)掃描時間/1條指令最大DI/DO點數(shù)位存儲區(qū)計數(shù)器計時器時鐘功能最大可擴展模塊

CPU2224K字節(jié)2K字節(jié)8/616/160.37us256256256256

可選2個

CPU2214K字節(jié)2K字節(jié)6/4無0.37us256256256256可選無

CPU224

8K字節(jié)5K字節(jié)14/1032/320.37us256256256256

內(nèi)置7個

CPU226XM16K字節(jié)10K字節(jié)24/1632/320.37us256256256256內(nèi)置7個

1、CPU集成的I/O數(shù)量，過程映像區(qū)大小和所能帶的擴展模塊數(shù)量：CPU所能連接智能模塊的數(shù)量：EM241EM253EM277CP243-1CP243-2SIWAREXMSCPU221------CPU222212112CPU224/XP734124CPU2267531272、CPU5VDC電源供應(yīng)能力需計算。3、對于智能模塊，還需考慮模塊自身對地址的占用情況：4、CPU有哪些型號可供選擇？CPU數(shù)字量直流和交流輸入的區(qū)別：直流：電壓低（24VDC），抗干擾性較差，響應(yīng)較快，一般用于環(huán)境較好、電磁干擾不大、對響應(yīng)要求較高的場合；交流：電壓高（220VAC），較為可靠，輸入電路中有限流、隔離和整流三個環(huán)節(jié)，因此，輸入信號的延遲時間要比直流輸入電路的長。一般用于有油污、粉塵等惡劣環(huán)境中，對響應(yīng)要求不高的場合。CPU數(shù)字量晶體管、繼電器、可控硅輸出的區(qū)別：晶體管：電子開關(guān)，開關(guān)頻率高，響應(yīng)快，壽命長，帶載能力最大5A(6ES72221BD220XA0)，帶直流負載；繼電器：機械開關(guān)，帶載能力最大10A(6ES72221HD220XA0)，開關(guān)頻率低（1HZ），響應(yīng)慢，壽命較短，噪聲大，可帶交直流負載；可控硅：電子開關(guān)，開關(guān)頻率較高（10HZ)，響應(yīng)較快，壽命長，帶載能力0.5A，帶交流負載。常用的是：晶體管輸出型、繼電器型2.4.2系統(tǒng)復(fù)雜程度關(guān)于系統(tǒng)復(fù)雜程度，一般關(guān)注CPU以下參數(shù)：2.4.3系統(tǒng)對通訊的要求S7-200所支持的協(xié)議：有關(guān)通訊選型的幾點推薦：一般對于多個S7-200PLC之間的通訊，選用PPI網(wǎng)絡(luò)；多個S7-200PLC通訊也可以選用以太網(wǎng)，速度快、數(shù)據(jù)量大，但需要選用CP243-1模塊，成本會增加；S7-200要與第三方設(shè)備通訊，如果設(shè)備協(xié)議是公開的，且為串行口，則可以使用自由口；S7-200與S7-300/400通訊，對于簡單、數(shù)據(jù)量不大的，可以選MPI網(wǎng)絡(luò)，對于要求高數(shù)據(jù)量大的，選擇Profibus網(wǎng)絡(luò)。也可選用以太網(wǎng)；S7-200與觸摸屏通訊，一般用PPI或MPI網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)通訊距離（50m以內(nèi)），站點數(shù)量等因素考慮是否需要增加中繼器/交換機/光電轉(zhuǎn)換；根據(jù)不同的協(xié)議類型，考慮通訊口的數(shù)量。2.4.4環(huán)境要求1、標準S7-200的工作環(huán)境要求：水平安裝時：0－55℃，（一般水平安裝）；垂直安裝時：0－45℃；相對濕度95％，不結(jié)露；2、對于工作在特殊環(huán)境下，可選寬溫型S7-200（SiPLUS)，部分擴展模塊也有寬溫型；工作溫度范圍－25℃～70℃；相對濕度55度時98％，70度時45%；其他參數(shù)同標準S7-200；不是所有模塊都有寬溫型號；寬溫產(chǎn)品一般國內(nèi)沒有現(xiàn)貨。2.4.5功能要求S7-200可以提供的常用功能，可以根據(jù)需求予以考慮：高速計數(shù)器：4-6個高速計數(shù)器，不能擴展；高速脈沖輸出：CPU集成2路脈沖輸出，不夠可以擴展EM253模塊；PID：有8路PID控制，支持自整定；不夠需自己編寫PI程序；支持數(shù)據(jù)記錄和配方功能，但需擴展存儲卡支持。2.4.6其他要求實時時鐘

CPU221、CPU222不帶時鐘，如果需要，可擴展時鐘卡。數(shù)據(jù)掉電長時間保持CPU自帶電容可保持數(shù)據(jù)100小時，如果需長時間保持，可擴展電池卡。

S7-200系統(tǒng)選型舉例：一個系統(tǒng)，需要三臺PLC控制，每臺36DI(24VDC),25DO（晶體管），8AI(4-20mA電流信號）2AO（4-20mA電流信號）