其它考試S7-200可編

PLC著名品牌中國PLC市場的世界十大廠家：美國A－B公司（Allen－Bradley）德國西門子公司（Siemens）美國GE－Fanuc公司美國的莫迪康（Modicon）和法國的TE電器公司日本歐姆公司（OMRON）日本三菱電機(jī)株式會(huì)社（MITSUBISHI）日本富士電機(jī)株式會(huì)社（FujiElectric）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）韓國LG公司法國施耐德公司第3章S7-200可編程序控制器

3.1

S系列PLC發(fā)展概述3.2

S7-200PLC系統(tǒng)組成3.3編程元件及程序知識(shí)3.4相關(guān)設(shè)備3.5工業(yè)軟件本章學(xué)習(xí)目的本章以西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列小型可編程序控制器為例，介紹具體型號(hào)的PLC，內(nèi)容包括：l

S系列PLC發(fā)展概述l

S7-200可編程序控制器的系統(tǒng)組成l

編程元件及程序知識(shí)l

相關(guān)設(shè)備l

常用工業(yè)軟件返回本章首頁3.1

S系列PLC發(fā)展概述

德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的SIMATICS3系列的控制系統(tǒng)。在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了SIMATICS5系列，取代了S3系列，之后在20世紀(jì)末又推出了S7系列產(chǎn)品。最新的SIMATIC產(chǎn)品為SIMATICS7、M7和C7等幾大系列。返回本章首頁3.2

S7-200PLC系統(tǒng)組成

3.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)成3.2.2主機(jī)結(jié)構(gòu)3.2.3掃描周期及工作方式3.2.4輸入輸出擴(kuò)展3.2.5主機(jī)性能指標(biāo)返回本章首頁從CPU模塊的功能來看，SIMATICS7-200系列小型可編程序控制器發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：第一代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216，對第一代PLC產(chǎn)品不再作具體介紹。第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU22X，是在21世紀(jì)初投放市場的，速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。3.2.1系統(tǒng)基本構(gòu)成

SIMATICS7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，如圖3.1所示。圖3.1

S7-200PLC系統(tǒng)組成系統(tǒng)基本構(gòu)成1.硬件（1）基本單元（2）擴(kuò)展單元（3）特殊功能模塊（4）相關(guān)設(shè)備2.工業(yè)軟件工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。返回本節(jié)3.2.2主機(jī)結(jié)構(gòu)

1.各CPU介紹及I/O系統(tǒng)（1）主機(jī)外形SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖3.2所示：圖3.2

S7-200主機(jī)外形（2）基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輸出信號(hào)類型電源輸出基本I/O存儲(chǔ)安全高速反應(yīng)模擬電位器實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸入輸出可擴(kuò)展性SIMATICS7-200系統(tǒng)CPU22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表3.2所示。表3.2主機(jī)及I/O特性2.存儲(chǔ)系統(tǒng)（1）存儲(chǔ)系統(tǒng)（2）存儲(chǔ)器及使用（3）存儲(chǔ)安全圖3.3存儲(chǔ)系統(tǒng)表3.3存儲(chǔ)容量（2）存儲(chǔ)器及使用上裝和下裝用戶程序定義存儲(chǔ)器保持范圍用程序永久保存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器卡的使用（3）存儲(chǔ)安全1）主機(jī)CPU模塊內(nèi)部配備的EEPROM，上裝程序時(shí)，可自動(dòng)裝入并永久保存用戶程序、數(shù)據(jù)和CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。2）用戶可以用程序?qū)⒋鎯?chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)備份到EEPROM存儲(chǔ)器。3）主機(jī)CPU提供一個(gè)超級(jí)電容器，可使RAM中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后保持幾天之久。4）CPU提供一個(gè)可選的電池卡，可在斷電后超級(jí)電容器中的電量完全耗盡時(shí)，繼續(xù)為內(nèi)部RAM存儲(chǔ)器供電，以延長數(shù)據(jù)所存的時(shí)間。5）可選的存儲(chǔ)器卡可使用戶像使用計(jì)算機(jī)磁盤一樣來方便地備份和裝載程序和數(shù)據(jù)。返回本節(jié)3.2.3掃描周期及工作方式

1.掃描周期2.工作方式3.改變CPU工作方式的方法圖3.4

CPU的掃描周期1.掃描周期

（1）輸入處理（2）執(zhí)行程序（3）處理通信請求（4）執(zhí)行CPU自診斷測試（5）寫數(shù)字輸出2.工作方式

（1）STOP方式（2）RUN方式3.改變CPU工作方式的方法

1）用PLC上的方式開關(guān)來手動(dòng)切換，方式開關(guān)有3個(gè)擋位。2）用STEP7-Micro/Win32編程軟件，應(yīng)首先把主機(jī)的方式開關(guān)置于TERM或RUN位置，然后在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊STOP和RUN方式按鈕即可。3）在用戶程序中用指令由RUN方式轉(zhuǎn)換到STOP方式，前提是程序邏輯允許中斷程序的執(zhí)行。返回本節(jié)

全系列CPU--滿足不同要求CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM

CPU221:數(shù)字量10點(diǎn)CPU222:40入/38出=78數(shù)字量模擬量8入或4出或8入/2出CPU224:94入/74出=168數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出CPU226(XM):128入/120出=248數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出

強(qiáng)大靈活的擴(kuò)展能力最大7個(gè)模塊最大7個(gè)模塊最大2個(gè)模塊無擴(kuò)展能力設(shè)備連接

圖3.5

I/O擴(kuò)展示意圖

扁平電纜的連接方式，提高抗震動(dòng)性能更簡單，更可靠

可擴(kuò)展多種模塊，無槽位限制簡單快速的模塊擴(kuò)展方式（3）模塊電流

CPU22X可連接的各擴(kuò)展模塊消耗5VDC電流如表3.5所示。例如，某一控制系統(tǒng)選用CPU224，系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)各為：數(shù)字量輸入24點(diǎn)、數(shù)字量輸出20點(diǎn)、模擬量輸入6點(diǎn)、模擬量輸出2點(diǎn)。本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合，表3.6所示為其中的一種可行的系統(tǒng)輸入輸出組態(tài)狀況。若按表3.6的擴(kuò)展方式，各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可以有多種，圖3.6所示為其中的一種模塊連接形式。圖3.6擴(kuò)展連接圖3.3編程元件及程序知識(shí)

3.3.1編程元件及尋址3.3.2指令系統(tǒng)3.3.3編程語言

3.3.4程序結(jié)構(gòu)返回本章首頁3.3.1編程元件及尋址

（1）各元件介紹輸入繼電器（I）輸出繼電器（Q）通用輔助繼電器（M）特殊標(biāo)志繼電器（SM）變量存儲(chǔ)器（V）局部變量存儲(chǔ)器（L）順序控制繼電器（S）定時(shí)器（T）計(jì)數(shù)器（C）模擬量輸入映像寄存器（AI）、模擬量輸出映像寄存器（AQ）高速計(jì)數(shù)器（HC）累加器（AC）3.3.2指令系統(tǒng)

S7-200系列PLC主機(jī)中有兩類基本指令集：SIMATIC指令集和IEC1131-3指令集，程序員可以任選一種。提供了許多類型的指令以完成廣泛的自動(dòng)化任務(wù)。SIMATIC指令集：是為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)的，本指令通常執(zhí)行時(shí)間短，而且可以用LAD、STL和FBD三種編程語言。IEC1131-3指令集是不同PLC廠家的指令標(biāo)準(zhǔn)，它不能使用STL編程語言。返回本節(jié)3.3.3編程語言

1.語句表2.梯形圖3.功能塊圖4.其他編程語言1.語句表

語句表（STL）語言類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，特別適合于來自計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程人員。用指令助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向機(jī)器硬件的語言，STEP7Micro/Win32的語句表如圖3.9所示。圖3.9語句表舉例2.梯形圖

圖3.10梯形圖舉例3.3.4程序結(jié)構(gòu)

1.用戶程序（1）主程序（2）子程序（3）中斷處理程序2.數(shù)據(jù)塊3.參數(shù)塊如果編程使用的是手編器，主程序應(yīng)安排到程序的最前面。其他部分的位置安排沒有嚴(yán)格的順序，但習(xí)慣上把子程序安排在中斷程序的前面。如圖3.16所示。圖3.16程序結(jié)構(gòu)返回本節(jié)3.4相關(guān)設(shè)備

3.4.1手編器3.4.2計(jì)算機(jī)3.4.3人機(jī)界面3.4.4特殊功能模塊返回本章首頁3.4.1手編器

工業(yè)上用的各廠商的可編程序控制器的使用中，手編器曾是主要編程設(shè)備，后來出現(xiàn)了圖形輸入設(shè)備，又出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程軟件。通過通信設(shè)備，使PLC和計(jì)算機(jī)相連，用編程軟件可直接在計(jì)算機(jī)上編程，由于計(jì)算機(jī)的顯示器屏幕較大，對程序的編制和修更加方便高效。但即使是現(xiàn)在，手編器的使用仍十分廣泛，特別是用小型和微型PLC實(shí)現(xiàn)的小規(guī)模系統(tǒng)。返回本節(jié)3.4.2計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)包括個(gè)人計(jì)算機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)，在可編程序控制器系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用，幾乎PLC系統(tǒng)從工程項(xiàng)目開發(fā)、編程、調(diào)試到系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)，計(jì)算機(jī)越來越成了不可缺少的工具。返回本節(jié)3.4.3人機(jī)界面

1.構(gòu)造特點(diǎn)文本顯示區(qū)：可顯示兩行信息（每行20個(gè)字符）的液晶顯示LCD。按鍵：共有9個(gè)鍵。通信：通過TD/CPU電纜（通用RS232接口）可以提供可編程序控制器與TD200的通信，同時(shí)可以提供TD的電源，而不必再另接電源。電源：如果不用TD/CPU通信電纜，可以通過面板右側(cè)的電源接口連接外部電源。2.主要功能可以顯示從CPU主機(jī)讀出的信息（如讀取指令、數(shù)據(jù)、當(dāng)前值及狀態(tài)）；可以調(diào)整運(yùn)行中選定的程序變量；可以提供對輸入輸出點(diǎn)的強(qiáng)制功能；可以為實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置日期和時(shí)間；支持多種語言形式的菜單和提示并支持中文。返回本節(jié)3.4.4特殊功能模塊

1.數(shù)字量擴(kuò)展模塊2.模擬量擴(kuò)展模塊3.熱電偶、熱電阻模塊4.通信擴(kuò)展模塊5.現(xiàn)場設(shè)備接口模塊1.數(shù)字量擴(kuò)展模塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊主要有：EM221數(shù)字量輸入模塊，24V，8輸入。

EM222

數(shù)字量輸出模塊，24V，8輸出。

EM223

數(shù)字量混合模塊，24V。2.模擬量擴(kuò)展模塊模擬量擴(kuò)展模塊主要有：EM231：4模擬輸入點(diǎn)，2W，12位。EM232：2模擬輸出點(diǎn)，2W，12位。EM235：4模擬輸入點(diǎn)，1模擬量輸出點(diǎn)，2W，12位。3.熱電偶、熱電阻模塊

EM231為1.8W，15位，模擬量輸入。4.通信擴(kuò)展模塊EM277PROFIBUS-DP模塊用于PLC現(xiàn)場總線通信連接。波特率可從9600~12M波特。5.現(xiàn)場設(shè)備接口模塊CP243-2通信處理器是AS-I主站連接部件，專門用于S7-200CPU22x，連接的同時(shí)顯著增加了S7-200可利用的I/O點(diǎn)數(shù)。返回本節(jié)3.5工業(yè)軟件

3.5.1應(yīng)用和特點(diǎn)3.5.2工業(yè)軟件的類型返回本章首頁3.5.1應(yīng)用和特點(diǎn)

1.應(yīng)用它為自動(dòng)化工程項(xiàng)目的所有階段提供如下方便使用的功能：硬件和通信的規(guī)劃、配置和參數(shù)的賦值；用戶編程；文件編制；系統(tǒng)測試、起動(dòng)、服務(wù)；過程控制；歸檔。2.特點(diǎn)采用多種標(biāo)準(zhǔn)共享數(shù)據(jù)管理工具系統(tǒng)集成化開放化的系統(tǒng)可重用的程序段集成的診斷功能返回本節(jié)3.5.2工業(yè)軟件的類型

1.標(biāo)準(zhǔn)工具標(biāo)準(zhǔn)工具是SIMATICS7/M7/C7自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行編程的基礎(chǔ)，SIMATIC系列標(biāo)準(zhǔn)工具及其適用范圍如表3.12所示。2.工程工具工程工具主要包括：編程員用的高級(jí)語言；技術(shù)專家用的圖形語言；診斷、仿真、遠(yuǎn)程維護(hù)和工廠文件編制等用的輔助軟件。3.運(yùn)行軟件

運(yùn)行軟