第3章+S7-200系列PLC硬件资源及编址方式

第3章 S7-200系列PLC硬件资源及编址方式3.1 S7-200系列PLC的系统组成 SIMATIC S7系列可编程控制器是德国西门子公司于20 世纪末推出的，有三个子系列，即S7-200、S7-300和 S7-400,分别属于小型、中型和大型系列PLC。 S7-200系列PLC的硬件系统配置灵活，既可用单独的 CPU模块构成简单的开关量控制系统，也可通过I/O扩 展或通信联网功能构成中等规模的控制系统。S7-200 系列PLC系统的基本构成主要包括：1

(1)PLC基本单元(即CPU模块):是PLC的核心，包括

CPU、存储器系统、部分输入/输出接口，内置5V和24V、RS-485通信接口。 (2)扩展单元：用于PLC系统的I/O扩展，包括数字量 I/O模块、模拟量I/O模块。 (3)编程设备：手持编程器、装有SIMATICS7系列PLC编 程软件的计算机。 (4)人机界面：常用的有触摸屏和文本显示器，也可通

过装有工业组态软件的微机实现，通过人机界面可实现对工业控制过程的监控。2

(5)通信模块：可通过CPU模块自带的RS-485接口与上 位机或其他PLC通信，也可通过专用的通信模块与其他 网络设备组成各种通信网络以实现数据交换。如通信 处理器模块CP243-2或PROFIBUS-DP模块EM277等。

(6)其他设备：各种特殊功能模块，具有独立的运算能力，能实现特定的功能，如位置控制模块、高速计数 器模块、闭环控制模块、温度控制模块等。 3.1.1 CPU模块 S7-200系列PLC有CPU21X系列和CPU22X系列，其中CPU22X

型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221,CPU222,CPU224和CPU226四种基本型号。其 外形结构基本相同。3

1.CPU模块外形结构 S7-200 PLC外型如图所示，其输入、输出、CPU、电源 模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体 式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与

基本单元连接。

S7-200外型4

CPU224型PLC端子及其功能为： (1)基本输入端子：CPU224的主机共有14个输入点 (I0.0~I0.7、I1.0~I1.5)和10个输出点(Q0.0~ Q0.7,Q1.0~Q1.1),在编写端子代码时采用八进制，

没有0.8和0.9。系统设置1M为输入端子(I0.0~I0.7)的公共端，2M为(I1.0~I1.5)输入端子的公共端。 (2)基本输出端子：CPU224的10个输出端，Q0.0~Q0.4 共用1M和1L公共端，Q0.5~Q1.1共用2M和2L公共端， 在公共端上需要用户连接适当的电源，为PLC的负载服

务。5

CPU224的输出电路有晶体管输出型和继电器输出型两 种供用户选用。在继电器输出电路中，数字量输出分 为三组，每组的公共端为本组的电源供给端，Q0.0~ Q0.3共用1L,Q0.4~Q0.6共用2L,Q0.7~Q1.1共用3L,

各组之间可接入不同电压等级、不同电压性质的负载电源。 (3)高速脉冲：CPU224 PLC

有6个高速计数脉冲输入端 (I0.0~I0.5),最快的响应速度为30KHz,用于捕捉 比CPU扫描周期更快的脉冲信号。有2个高速脉冲输出 端(Q0.0,Q0.1),输出频率可达20KHz,用于PTO (高速脉冲束)和PWM(宽度可变脉冲输出)高速脉冲 输出。6

(4)模拟电位器：模拟电位器用来改变特殊寄存器 (SM28,SM29)中的数值，以改变程序运行时的参数。 如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。 (5)存储卡：用于用户程序的拷贝复制。在PLC通电后

插此卡，通过操作可将PLC中的程序装载到存储卡。当卡已经插在基本单元上，PLC通电后不需任何操作，卡 上的用户程序数据会自动拷贝在PLC中。利用这一功能， 可对无数台实现同样控制功能的CPU22X系列进行程序 写入。

2.CPU模块的工作方式 CPU模块前面板上用三个发光二极管显示当前工作方式： 绿色指示灯亮，表示为运行状态；红色指示灯亮，表 示为停止状态；标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC

停止工作。(1)STOP(停止)。CPU在停止工作方式时，不执行程 序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统 设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU 置于STOP方式。

(2)RUN(运行)。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式运行用户程序。8

3.CPU200系列模块型号描述 电源类型： DC-直流输入(24VDC);CPU22X / /输出类型 输入类型 电源类型 CPU型号

AC-交流输入(120-240VAC)。

输入类型：指输入端子的输入类型，一般为直流，用DC表示。

输出类型：输出端子(接口电路)的输出形式，DC-晶体 管输出型；Relay-继电器输出型。 如CPU224AC/DC/Relay表示型号为224(200系列，输入点 输出点之和为24),交流电源供电，继电器输出。 CPU226DC/DC/DC表示型号为226,直流电源供电，晶体 9 管输出。

3.1.2 扩展功能模块 扩展单元没有CPU,作为基本单元输入/输出点数的扩 充，只能与基本单元连接使用。不能单独使用。S7200的扩展单元包括数字量扩展单元、模拟量扩展单

元、热电偶、热电阻扩展模块、PROFIBUS-DP通信模块。

3.2 S7-200系列PLC的内部元件及其编址方式3.2.1 数据存储类型 数据长度 位(Bit)—占存储器中的1位，对应于一个“继电器” 状态“0”或“1”; 字节B(Byte)—占存储器中的8位；

字W(Word)—双字节数据，占存储器中的16位，(BCD码形式存放); 双字DW(Double Word)—四字节数据，占存储 器中的32位。11

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

数据的长度、类型 字节B(8位) 字W(16位) 双字D(32位)

位(BOOL)实数 字符串

0、1-1038~1038 每个字符串以字节形式存储，最大长度为255个字节，第一个字节中定义该字符串的长度

3.2.2 编址方式 S7-200采用分区结合字节序号编址，有4种编址形式：

I3.4

字节的位号 8位中标号为4的位 (0~7) 字节地址与位号之间的标识符字节地址 字节3(第4个字节) 存储器标识符

位地址(Bit)13

字节、字、双字编址14

3.2.3 内部元件及其地址分配内部元件也称内部软元件，为PLC的编程元件，S7-200

系列PLC的内部软元件有：1. 输入映像寄存器(I) 在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样 值存于输入映像寄存器中。可以按位、字节、字或双字的 形式存取输入映像寄存器。格式为

位：I[字节地址].[位地址];如I0.1字节、字、双字：I[长度][起始字节地址],如 IB4,IW5,ID10 取值范围为I0.0~I15.7。15

2.输出映像寄存器(Q)在每次扫描周期的结尾，CPU将输出映像寄存器的数值反 映到物理输出点上。可以按位、字节、字或双字来存取输 出映像寄存器。格式为 位：Q[字节地址].[位地址],如Q1.1

字节，字，双字：Q[长度][起始字节地址],如QB5,QW4,QD10 取值范围为Q0.0~Q15.7。