1、2S7200硬件基础第2章S7-200硬件基础2.1 S7-200的中央处理单元目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种。档次最低的是CPU221，其数字量输入点数有点，数字量输出点数有点，是控制规模最小的PLC。档次最高的应属CPU226，CPU226集成了24点输入16点输出，共有40个数字量I/O。可连接个扩展模块，最大扩展至248点数字量I/O点或35路模拟量I/O。S7-200系列PLC的四种CPU的外部结构大体相同，见图2- l。图2-l S7-200的中央处理单元S7-200系列PLC的CPU的具体技术指标见表2-1。表2-1 S
2、7-200 CPU的技术参数技术指标CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器2048字2048字4096字4096字用户数据存储器1024字1024字2560字2560字存储器类型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM存储卡EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM数据后备（电容）50小时50小时190小时190小时编程语言LAD/FBD/STLLAD/FBD/STLLAD/FBD/STLLAD/FBD/STL程序组织一个组织块一个组织块一个组织块一个组织块本机I/O入出8入6出14入10出24入16出扩展模块数量无个模块个模块个模块数字量I/O映像区1281
3、28128128128128128128数字量I/O物理区40389474128120模拟量I/O映像区无161632/323232模拟量I/O物理区无或287或14287或141条指令执行速度.37.37.37.37计数器定时器256256256256256256256256顺序控制继电器256256256256基本运算指令11项11项11项11项增强功能指令项项项项FOR/NEXT循环有有有有整数运算有有有有实数运算有有有有内置高速计数器个个个个内置模拟电位器个（位）个（位）2个（位）2个（位）脉冲输出个个个个通讯中断发收发收发收发收定时中断个个个个输入中断个个个个实时时钟有时钟卡有时钟卡
4、内置内置口令保护级保护级保护级保护级保护RS-485通讯接口个个个2个提供5VDC电流无34066010002.2 S7-200的数字量模块S7-200的接口模块主要有数字量I/O模块、模拟量I/O模块和通讯模块。1 数字量输入模块EM221EM221模块具有点DC输入，隔离。具体技术指标见表2-2。表2-2 EM221模块技术参数型号EM221数字量DC输入模块总体特性外形尺寸：46x80x62mm 功耗 ：2W输入特性输入点数：8点数字量输入, 4点/组，光电隔离。输入电压 ：最大30VDC，标准24VDC/4mA电缆长度 ：不屏蔽350m，屏蔽500m耗电从DC5V（I/O总线）耗电30
5、 am2 数字量输出模块EM222数字量输入模块EM222有种类型。一种为点24V直流输出型，另一种为点继电器输出型。种类型均有隔离，技术指标见表2-3和表2-4。表2-3 EM222模块技术参数1型号EM222数字量DC输出模块总体特性外形尺寸：46*80*62mm 功耗 ：2W输出特性输出点数：8点数字量输出，光电隔离，4点/组。输出电压 ：20.428.8VDC，标准24VDC输出电流 ：0.75A/点电缆长度 ：不屏蔽150m，屏蔽500m耗电从5V DC（I/O总线）耗电50 mA表2-4 EM222模块技术参数2型号EM222数字量继电器输出模块总体特性外形尺寸：46*80*62m
6、m 功耗 ：2W输出特性输出点数：8点数字量输出，光电隔离，4点/组。输出电压 ：530VDC，5250VAC输出电流 ：2.0A/点电缆长度 ：不屏蔽150m，屏蔽500m耗电从5V DC（I/O总线）耗电40 mA3 数字量混合模块EM223输入/输出扩展模块EM223有种类型，包括24V DC入/出，24V DC入/继电器出。24V DC入/出，24V DC入/继电器出。24V DC16入/16出，24VDC16入/继电器16出。6种类型均有隔离，技术指标见表2-5和表2-6。表2-5 EM223模块技术参数1型号EM223数字量DC输入/ DC输出总体特性外形尺寸：71.2*80*62
7、mm 功耗 ：3W输入特性输入点数：4 /8 /16 点数字量输入，光电隔离，4点/组。输入电压 ：最大30VDC，标准24VDC/4mA电缆长度 ：不屏蔽300m，屏蔽500m输出特性输出点数：4 /8 /16 点数字量输出，光电隔离，4点/组。输出电压 ：20.428.8VDC，标准24VDC输出电流 ：0.75A/点电缆长度 ：不屏蔽150m，屏蔽500m耗电从5V DC（I/O总线）耗电40 /80 /160 mA注：一个EM223模块的I/O点是对等的，4/4、8/8和16/16。功耗电流分别为40、80和160。表2-6 EM223模块技术参数2型号EM223数字量DC输入/继电器
8、输出总体特性外形尺寸：71.2*80*62mm 功耗 ：3W输入特性输入点数：4 /8 /16 路数字量输入，光电隔离，4点/组。输入电压 ：最大30VDC，标准24VDC/4mA电缆长度 ：不屏蔽350m，屏蔽500m输出特性输出点数：4 /8 /16 点数字量输出，光电隔离，4点/组。输出电压 ：530VDC，5250VAC输出电流 ：2.0A/点电缆长度 ：不屏蔽150m，屏蔽500m耗电从5V DC（I/O总线）耗电40 /80 /150 mA注：一个EM223模块的I/O点是对等的，4/4、8/8和16/16。功耗电流分别为40、80和150。2.3 S7-200的模拟量模块模拟量扩
9、展模块提供了模拟量输入和模拟量输出功能。S7-200的模拟量扩展模块具有较大的适应性、可以直接与传感器相连，有很大的灵活性并且安装方便。1 模拟量输入模块EM231EM231具有路模拟量输入，输入信号可以是电压也可以是电流，其输入与PLC具有隔离。输入信号的范围可以由SW1、SW2和SW3设定。具体技术指标见表2-7。表2-7 EM231模块技术参数型号EM231模拟量输入模块总体特性外形尺寸：71.2*80*62mm 功耗 ：3W输入特性本机输入 ：4路模拟量输入，有隔离。电源电压 ：标准24VDC/4mA输入类型 ：010V、05V、5V、2.5V、020mA分辨率 ：12bit耗电从5V
10、DC（I/O总线）耗电10 mA开关设置SW1 SW2 SW3 输入类型接线端子M为24VDC电源负极端，L+ 为电源正极端RA、A+、A-；RB、B+、B-；RC、C+、C-；RD、D+、D-分别为第14路模拟量输入端。电压输入时，“+”为电压正端，“-”为电压负端。电流输入时，需将“R”与“+”短接后作为电流的进入端，“-”为电流流出端。2 模拟量输出模块EM232EM232具有2路模拟量输出，输出信号可以是电压也可以是电流，其输入与PLC具有隔离。具体技术指标见表2-8。表2-8 EM232模块技术参数型号EM232模拟量输出模块总体特性外形尺寸：71.2*80*62mm 功耗 ：3W输
11、出特性本机输出 ：2路模拟量输出，有隔离。电源电压 ：标准24VDC/4mA输出类型 ：10V、020mA分辨率 ：12bit耗电从5VDC（I/O总线）耗电10 mA接线端子M为24VDC电源负极端，L+ 为电源正极端M0、V0、I0；M1、V1、I1分别为第12路模拟量输出端。电压输出时，“V”为电压正端，“M”为电压负端。电流输出时，“I”为电流的进入端，“M”为电流流出端。3 模拟量混合模块EM235EM235具有路模拟量输入和路模拟量输出。它的输入信号可以是不同量程的电压或电流。其电压、电流的量程是由开关SW1、SW2到SW6设定。EM235有路模拟量输出，其输出可以是电压也可以是电
12、流。EM235的技术指标见表2-9。表2-9 EM235模块技术参数型号EM235模拟量混合模块总体特性外形尺寸：71.2*80*62mm功耗 ：3W输入特性本机输入 ：4路模拟量输入，有隔离。电源电压 ：标准24VDC/4mA输入类型 ：050mV、0100mV、0500mV、01V、05V、010V、020Ma25mV、50mV、100mV、250mV、500mV、1V、2.5V、5V、10V分辨率 ：12bit输出特性本机输出 ：1路模拟量输出，有隔离。电源电压 ：标准24VDC/4mA输出类型 ：10V、020mA分辨率 ：12bit耗电从5VDC（I/O总线）耗电10 mA开关设置S
13、W1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 输入类型接线端子M为24VDC电源负极端，L+ 为电源正极端M0、V0、I0为模拟量输出端。电压输出时，“V0”为电压正端，“M0”为电压负端。电流输出时，“I0”为电流的进入端，“M0”为电流流出端。RA、A+、A-；RB、B+、B-；RC、C+、C-；RD、D+、D-分别为第14路模拟量输入端。电压输入时，“+”为电压正端，“-”为电压负端。电流输入时，需将“R”与“+”短接后作为电流的进入端，“-”为电流流出端。2.4 S7-200的通信模块S7-200系列PLC除了CPU226本机集成了二个通信口以外，其它均在其内部集成了一个通信口，通信口
14、采用了RS-485总线。除此以外各PLC还可以接入通信模块，以扩大其接口的数量和联网能力。1 EM277模块EM277模块是PROFIBUS-DP从站模块。该模块可以作为PROFIBUS-DP从站和MPI从站。EM277可以用作与其他MPI主站通信的通讯口，S7-200可以通过该模块与S7-300400连接。使用MPI协议或PROFIBUS协议的STEP7-MicroWIN软件和PROFIBUS卡，以及OP操作面板或文本显示器TD200，均可通过EM277模块与S7-200通信。最多可将台设备连接到EM277模块，其中为编程器和OP操作面板各保留一个连接。当EM277模块用作MPI通信时，MP
15、I主站必须使用DP模块的站址向S7-200发送信息，发送到EM277模块的MPI信息，将会被传送到S7-200上。EM277模块是从站模块，EM277模块如图2-2所示。图2-2 EM277模块EM277 PROFIBUS-DP模块部分技术数据如下。 通信特性: 通讯口数量个，接口类型为RS-485，外部信号与PLC间隔离(500VAC)，波特率为9.6、19.2、500kpbs，协议为PROFIBUS-DP从站和MPI从站，电缆长度为100到1200。 网络能力: 站地址从099（由旋转开关设定），每个段最多站数为32个，每个网络最多站数为126个，最大到99个EM277站，MPI方式可连接
16、6个站，其中2个预留（1个为PG，另1个为OP）。 电源损耗: +5V DC（从I/O总线）150Ma。 通信口电源: 5VDC电源：每个口最大电流90，隔离500VAC，分钟。24VDC电源：每个口最大电流120，非隔离。2 CP 243-2通信处理器CP243-2是S7-200（CPU22X）的AS-I主站。AS-I接口是执行器传感器接口。CP243-2模块如图2-3所示。图2-3 CP 243-2通讯处理器每个CP 243-2的AS-I上最大可以达到248点输入和186点输出。内置模拟量处理系统最多可以连接31个模拟量从站，每个从站可以为个开关元件提供地址。S7-200同时可以处理最多个
17、CP 243-2通信处理器。通过连接AS-I可以显著地增加S7-200的数字量输入和输出的点数。CP 243-2与S7-200的连接方法同扩展模块相同。它具有2个端子可与AS-I接口电缆相连。其前面板的LED显示所有连接的和激活的从站状态与准备状态。两个按钮可以切换运行状态，并可以设定当前组态。CP 243-2支持扩展AS-I特性的所有特殊功能。CP243-2有2种工作模式，标准模式可以访问AS-I从站的I/O数据、扩展模式为主站调用（如写参数）方式。CP243-2可以在AS-I上处理62个数字量或31个模拟量。2.5 S7-200的硬件配置1S7-200的基本配置因为S7-200 PLC有4
18、种CPU，所以S7-200有4种基本配置。S7-200基本配置CPU221基本单元CPU222基本单元CPU224基本单元CPU226基本单元I0.0-I0.5I0.0-I0.7I0.0-I0.7I1.0-I1.5I0.0-I0.7I1.0-I1.7I2.0I2.7Q0.0-Q0.3Q0.0-Q0.5Q0.0-Q0.7Q1.0、Q1.1Q0.0-Q0.7Q1.0-Q1.72S7-200的扩展配置S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元（CPU222、CPU224和CPU226）和7-200的扩展模块组成，最多可以扩展7个模块，如图2-4所示。其扩展模块的数量受两个条件约束。一个条件是基
19、本单元能带扩展模块的数量，另一个条件是基本单元的电源承受扩展模块消耗5V DC总线电流的能力。图2-4 S7-200的扩展配置S7-200的扩展配置的地址分配原则有两点。第一是数字量扩展模块和模拟量模块分别编址。数字量输入模块的地址要冠以字母“I”，数字量输出模块的地址要冠以字母“Q”，模拟量模块的地址要冠以字母“AI”，模拟量模块的地址要冠以字母“AQ”。 第二是数字量模块的编址是以字节为单位，模拟量模块的编址是以字为单位(即以双字节为单位)。数字量地址分配是从最靠近CPU模块的模块开始从左到右按字节递增。输入地址按字节连续递增，输入字节和输出字节可以重号。模拟量地址从最靠近CPU模块的模拟
20、量模块开始从左到右地址按字递增，模拟量输入和模拟量输出字可以重号。1) 由CPU222组成的扩展配置由CPU222组成的扩展配置可以由CPU222基本单元和最多2个扩展模块组成，CPU222可以问扩展单元提供的5V DC电流为340mA。 例2-1 如果扩展单元是由1个16点数字量输入/16点数字量输出的EM223模块构成。CPU222可以提供5VDC电流340mA，而EM223模块耗5VDC总线电流150 mA /160 mA。扩展模块消耗的5V DC总电流小于CPU222可以提供5VDC电流，所以这种配置(组态)是可行的。CPU222的扩展配置CPU222基本单元扩展单元EM223I0.0
21、-I0.7I1.0-I1.7I2.0-I2.7Q0.0-Q0.5Q1.0-Q1.7Q2.0-Q2.7 例2-2 如果扩展单元是由1个16点数字量输入/16点数字量输出的EM223模块和1个4路模拟量输入/1路模拟量输出的EM235模块构成。CPU222可以提供5V DC电流340mA，EM223模块耗5V DC总线电流150 mA /160 mA，EM235模块耗5V DC总线电流10 mA。可见扩展模块消耗的5V DC总电流小于CPU222可以提供5VDC电流，这种配置(组态)也是可行的。此系统共有24点输入，22点输出，4路模拟量输入，1路模拟量输出。CPU222的扩展配置CPU222基本
22、单元扩展单元EM223扩展单元EM235I0.0-I0.7I1.0-I1.7I2.0I2.7AIW0、AIW2、AIW4、AIW6Q0.0-Q0.5Q1.0-Q1.7Q2.0-Q2.7AQW02) 由CPU224组成的扩展配置由CPU224组成的扩展配置可以由CPU224基本单元和最多7个扩展模块组成，CPU224可以问扩展单元提供的5V DC电流为660mA。例2-3 如果扩展单元是由4个16点数字量输入/16点数字量继电器输出的EM223模块和2个8点数字量输入的EM221模块构成。CPU224可以提供5VDC电流660mA。而4个EM223模块和2个EM221模块消耗5VDC总线电流为6
23、60 mA，可见扩展模块消耗的5VDC总电流等于CPU222可以提供5VDC电流。故这种组态还是可行的。此系统共有94点输入，74点输出。如果扩展模块的连接顺序是从CPU224开始分别为4个EM223模块，而第5个和第6个模块为EM221。表2-13 CPU224的扩展配置CPU224EM223-1EM223-2EM223-3EM223-4EM221-5EM221-6I0.0-I0.7I1.0-I1.5I2.0-I2.7I3.0-I3.7I4.0-I4.7I5.0-I5.7I6.0-I6.7I7.0-I7.7I8.0-I8.7I9.0-I9.7I10.0-I10.7I11.0-11.7Q0.0
24、-Q0.7Q1.0、Q1.1Q2.0-Q2.7Q3.0-Q3.7Q4.0-Q4.7Q5.0-Q5.7Q6.0-Q6.7Q7.0-Q7.7Q8.0-Q8.7Q9.0-Q9.73) 由CPU226组成的扩展配置由CPU226组成的扩展配置可以由CPU226基本单元和最多7个扩展模块组成，CPU224可以问扩展单元提供的5V DC电流为1000mA。例2-4 如果扩展单元是由6个16点数字量输入/16点数字量继电器输出的EM223模块和1个8点数字量输入/8点数字量输出的EM223模块构成。CPU226可以提供5VDC电流1000mA，6个16点数字量输入/16点数字量继电器输出的EM223模块和1
25、个8点数字量输入/8点数字量输出的EM223模块消耗5V DC总线电流980 mA。可见扩展模块消耗的5V DC总电流小于CPU222可以提供5V DC电流，故这种组态是可行的。此系统共有128点输入，120点输出。CPU226的扩展配置CPU226EM223-1EM223-2EM223-3EM223-4EM223-5EM223-6EM223-7II0.0-I0.7II1.0-I1.7II2.0-I2.7I3.0-I3.7I4.0-I4.7I5.0-I5.7I6.0-I6.7I7.0-I7.7I8.0-I8.7I9.0-I9.7I10.0-I10.7I11.0-I11.7I12.0-I12.7
26、I13.0-13.7I14.014.7I15.0=15.7Q0.0-Q0.7Q1.0Q1.1Q2.0-Q2.7Q3.0Q3.7Q4.0-Q4.7Q5.0Q5.7Q6.0-Q6.7Q7.0Q7.7Q8.0-Q8.7Q9.0Q9.7Q10.0-Q10.7Q11.0Q11.7Q12.0-Q12.7Q13.0Q13.7Q14.0=Q14.74) 由CPU222和EM235的扩展配置 CPU 222的编址:输入: 1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 , 2M I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 输出: 1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 , 2L Q0.3 Q0.4 Q0.5 DC24V: L+ M , AC220V: L1 N EM 235的编址:输入: RA A+ A- , RB B+ B- , RC C+ C- , RD D+ D-输出: M0 V0 I0DC24V: L+ M
