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1、第第3章章S7-200可编程序控制器可编程序控制器3.1S系列系列PLC发展概述发展概述3.2S7-200PLC系统组成系统组成3.3编程元件编程元件3.4相关设备相关设备3.5工业软件工业软件本章本章学习目的学习目的本本章章以以西西门门子子公公司司生生产产的的S7-200系系列列小小型型可可编编程程序序控制器为例，介绍具体型号的控制器为例，介绍具体型号的PLC，内容包括：内容包括：l lS系列系列PLC发展概述发展概述l lS7-200可编程序控制器的系统组成可编程序控制器的系统组成l l编程元件及程序知识编程元件及程序知识l l相关设备相关设备l l常用工业软件常用工业软件返回本章首页返回
2、本章首页3.1S系列系列PLC发展概述发展概述 德国的西门子（德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的年投放市场的SIMATICS3系列的控制系统。系列的控制系统。在在1979年年，微微处处理理器器技技术术被被应应用用到到可可编编程程序序控控制制器器中中，产产生生了了SIMATICS5系系列列，取取代代了了S3系系列列，之之后后在在20世纪末又推出了世纪末又推出了S7系
3、列产品。系列产品。最新的最新的SIMATIC产品为产品为SIMATICS7、S7-300S7-300和和S7-400S7-400等几大系列。等几大系列。返回本章首页返回本章首页 S7-200 S7-200 可编程控制器可编程控制器返回本章首页返回本章首页 S7-300 S7-300 可编程控制器可编程控制器 S7-300PLC采用紧凑的、无槽位限制的模板结构。主要组成采用紧凑的、无槽位限制的模板结构。主要组成部分：导轨（部分：导轨（RACK）、电源模板（）、电源模板（PS）、中央处理单元）、中央处理单元（CPU）、信号模板（）、信号模板（SM）、模板功能（）、模板功能（FM）。还可加）。还可加
4、上接口模板（上接口模板（IM）和通讯处理器（）和通讯处理器（CP）返回本章首页返回本章首页S7-400可编程控制器可编程控制器SIMATICS7-400可编程控制器采用模块式结构，无风扇设可编程控制器采用模块式结构，无风扇设计。可将各种模板装在一个模板基架上，组成所需要的系统。计。可将各种模板装在一个模板基架上，组成所需要的系统。各种基架都带有集成的背板总线，用户安装只要简单地插入各种基架都带有集成的背板总线，用户安装只要简单地插入模板并用螺钉固定即可。模板并用螺钉固定即可。返回本章首页返回本章首页 西门子可编程序控制器的网络西门子可编程序控制器的网络 SINECS1SINECL1SINECL
5、2SINECH1SINECH3 S7300的MPI网与通讯模板 S7S7系列系列PLCPLC与计算机设备的通信与计算机设备的通信 PROFIBUSPROFIBUS现场总线现场总线 PLCPLC的操作与监视系统的操作与监视系统 SIEMENSSIEMENS公公司司的的设设备备操操作作与监视系统与监视系统OP5OP5、OP15OP15 实时画面监视实时画面监视 3.2S7-200PLC系统组成系统组成 3.2.1系统基本构成系统基本构成3.2.2主机结构主机结构3.2.3扫描周期及工作方式扫描周期及工作方式3.2.4输入输出扩展输入输出扩展3.2.5主机性能指标主机性能指标返回本章首页返回本章首页
6、从从CPU模模块块的的功功能能来来看看，SIMATICS7-200系系列列小小型型可可编编程程序序控制器发展至今，大致经历了两代：控制器发展至今，大致经历了两代：第第一一代代产产品品其其CPU模模块块为为CPU21X，主主机机都都可可进进行行扩扩展展，它它具具有有四四种种不不同同结结构构配配置置的的CPU单单元元：CPU212，CPU214，CPU215和和CPU216，对第一代对第一代PLC产品不再作具体介绍。产品不再作具体介绍。第第二二代代产产品品其其CPU模模块块为为CPU22X，是是在在21世世纪纪初初投投放放市市场场的的，速速度度快快，具具有有较较强强的的通通信信能能力力。它它具具有
7、有四四种种不不同同结结构构配配置置的的CPU单单元元：CPU221，CPU222，CPU224和和CPU226，除除CPU221之之外，其他都可加扩展模块。外，其他都可加扩展模块。返回本章首页返回本章首页3.2.1系统基本构成系统基本构成 SIMATICS7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成系统由硬件和工业软件两大部分构成S7-200PLC系统组成系统组成返回本章首页返回本章首页系统基本构成系统基本构成1.硬件硬件（1）基本单元）基本单元（2）扩展单元）扩展单元（3）特殊功能模块）特殊功能模块（4）相关设备）相关设备2.工业软件工业软件工工业业软软件件是是为为更更好好地地管管理理和和使使
8、用用这这些些设设备备而而开开发发的的与与之之相相配配套套的的程程序序、文文档档及及其其规规则则的的总总和和，它它主主要要由由标标准准工工具具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。返回本章首页返回本章首页3.2.2主机结构主机结构 1.CPU介绍介绍（1）主机外形）主机外形SIMATICS7-200系系统统CPU22X系系列列PLC主主机机（CPU模模块）的外形如图块）的外形如图所示：所示：返回本章首页返回本章首页（2）基本结构特点）基本结构特点输出信号类型输出信号类型电源输出电源输出基本基本I/O存储安全存储安全高速反应高速反应模拟电位器模拟电位
9、器实时时钟实时时钟输入输出可扩展性输入输出可扩展性返回本章首页返回本章首页4种种CPU各有晶体管输出和各有晶体管输出和8继电器输出两种类型，具有继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表所示。所示。返回本章首页返回本章首页SIMATICS7-200系系统统CPU22X系系列列PLC主主机机及及I/O特性如表特性如表所示。所示。返回本章首页返回本章首页2、存储系统、存储系统（1）存储系统）存储系统（2）存储器及使用）存储器及使用（3）存储安全）存储安全返回本章首页返回本章首页存储系统存储系统返回本章首页返回本章首页表表3.3存储容量存
10、储容量返回本章首页返回本章首页PLC5VCPU3、输入、输出接口电路（、输入、输出接口电路（P82）、输入接口电路、输入接口电路输入信号类型：开关量输入信号类型：开关量功能：开关量功能：开关量数字量数字量组成：输入端子、输入电路组成：输入端子、输入电路要求：信号隔离要求：信号隔离方法：光电耦合器方法：光电耦合器返回本章首页返回本章首页、输出接口电路、输出接口电路输出信号类型：开关量输出信号类型：开关量输出形式：继电器、晶体管、晶闸管输出形式：继电器、晶体管、晶闸管PLC220VAC要求：隔离要求：隔离输出电路举例：继电器输出输出电路举例：继电器输出返回本章首页返回本章首页3.2.3扫描周期及工
11、作方式扫描周期及工作方式 1、扫描周期、扫描周期2、工作方式工作方式返回本章首页返回本章首页3、工作过程、工作过程读入输入信号状态（输入处理）读入输入信号状态（输入处理）运算式操作处理（程序处理）运算式操作处理（程序处理）输出刷新输出刷新1）、读入所有端子输入信号状态、读入所有端子输入信号状态 功能：输入端子接通功能：输入端子接通/断开断开输出端子输出端子驱动外部元件驱动外部元件2）、程序处理阶段、程序处理阶段 逐行扫描用户程序、运算式操作逐行扫描用户程序、运算式操作3）、处理结果、处理结果输出映象寄存器输出映象寄存器输出端子输出端子驱动外部元件驱动外部元件 返回本章首页返回本章首页3.2.4
12、输入输出扩展输入输出扩展 1、扩展单元、扩展单元 数字量输入数字量输入/输出模块输出模块模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块通信模块通信模块返回本章首页返回本章首页2、设备连接设备连接 I/O扩展示意图扩展示意图返回本章首页返回本章首页3、电流提供电流提供各各CPU所能提供的最大所能提供的最大5VDC电流如表电流如表3.4所示。所示。返回本章首页返回本章首页模块电流模块电流CPU22X可连接的各扩展模块消耗可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表所示。电流如表所示。若若按按表表的的扩扩展展方方式式，各各模模块块在在I/O链链中中的的位位置置排排列列方方式式也可以有多种，图示为其中的一种模块连接
13、形式也可以有多种，图示为其中的一种模块连接形式。扩展连接图扩展连接图返回本章首页返回本章首页4、22X主机主要技术指标主机主要技术指标（P96）返回本节返回本节一、硬件指标一、硬件指标 例：点数二、软件指标二、软件指标 例：用户程序容量：KB3.3编程元件编程元件返回本章首页返回本章首页1、数据类型数据类型2、寻址方式寻址方式3、编程软元件编程软元件1、数据类型数据类型（1）数据类型及范围）数据类型及范围S7-200系系列列PLC数数据据类类型型可可以以是是布布尔尔型型、整整型型和和实实型型（浮浮点点数数）。实实数数采采用用32位位单单精精度度数数来来表表示示，其其数数值值有有较较大大的的表表
14、示示范范围围：正正数数为为+1.175495E-38+3.402823E+38；负负数数为为-1.175495E38-3.402823E+38。（2）常数）常数在在编编程程中中经经常常会会使使用用常常数数。常常数数数数据据长长度度可可为为字字节节、字字和和双双字字，在在机机器器内内部部的的数数据据都都以以二二进进制制存存储储，但但常常数数的的书书写写可可以以用用二二进进制制、十十进进制制、十十六六进进制制、ASCII码码或或浮浮点点数数（实实数数）等等多多种形式。种形式。返回本章首页返回本章首页2、寻址方式寻址方式（1）位寻址）位寻址编址形式编址形式按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y
15、存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻址格式为：址格式为：Ay返回本章首页返回本章首页（2）可位寻址元件）可位寻址元件输入继电器（输入继电器（I）输出继电器（输出继电器（Q）通用辅助继电器通用辅助继电器（M）特殊标志继电器（特殊标志继电器（SM）变量存储器（变量存储器（V）局部变量存储器（局部变量存储器（L）顺序控制继电器顺序控制继电器（S）返回本章首页返回本章首页定时器（定时器（T）计数器
16、（计数器（C）模拟量输入映像寄存器（模拟量输入映像寄存器（AI）、）、模拟量输出映像寄存器（模拟量输出映像寄存器（AQ）高速计数器（高速计数器（HC）累加器（累加器（AC）返回本章首页返回本章首页S7-200将将编编程程元元件件统统一一归归为为存存储储器器单单元元，存存储储单单元元按按字字节节进进行行编编址址，无无论论所所寻寻址址的的是是何何种种数数据据类类型型，通通常常应应指指出出它它在在所所在在存存储储区区域域和和在在区区域域内内的的字字节节地地址址。每每个个单单元元都都有有惟惟一一的的地地址址，地地址址用用名名称称和和编编号号两两部部分分组组成成，元元件件名名称称（区区域域地地址址符符号
17、号）。返回本章首页返回本章首页按位寻址的格式为：按位寻址的格式为：Ax.y必必须须指指定定元元件件名名称称、字字节节地地址址和和位位号号，如如图图所所示示。图图中中MSB表示最高位，表示最高位，LSB表示最低位。表示最低位。位寻址方式位寻址方式返回本章首页返回本章首页例：例：CPU224：I0.0I15.7 基本单元基本单元:输入输入14点点,最多最多128点点例例:Q0.4例：例：CPU224：Q0.0Q1.1基本单元基本单元:输入输入10点点,最多最多128点点7 6 52014 3Q0Q1例例:M1.3共共256点点:M0.0M31.7只能位寻址元件只能位寻址元件定时器（定时器（T）计数
18、器（）计数器（C）的状态位，状态元件（）的状态位，状态元件（S）表示方式：表示方式：T0T255C0C255返回本章首页返回本章首页字节寻址字节寻址输入继电器输入继电器(I)输出继电器输出继电器(Q)辅助继电器（辅助继电器（M）状态状态（S）表示方式：表示方式：IB0，IB1，QB0，QB1，MB0，MB1，说明：说明：字节标识字节标识字节编号字节编号软元件标软元件标识识IB0注：位元件每注：位元件每8个组成一字节个组成一字节返回本章首页返回本章首页字寻址（字寻址（16位）位）基本字元件：基本字元件：变量存贮器变量存贮器V、L表示方式：表示方式：VW0，VW2说明：说明：字标识字标识字编号字编
19、号软元件标软元件标识识V W 2V W 2注：编号为低位字节号注：编号为低位字节号位元件组成字寻址位元件组成字寻址输入继电器（输入继电器（I），输出继电器（），输出继电器（Q）（特殊）辅助继电器（特殊）辅助继电器（M，SM）返回本章首页返回本章首页 状态状态 （S）表示方式：表示方式：IW0，IW2，QW0，QW2，MW0，MW2，定时器、计数器当前值寄存器定时器、计数器当前值寄存器表示方式：表示方式：T0，T1，T255，C0，C1，C255，说明：说明：元件号元件号软元件标识软元件标识T 15T 15注：定时器、计数器位寻址与字寻址的区别：由程序自动判别注：定时器、计数器位寻址与字寻址的区
20、别：由程序自动判别返回本章首页返回本章首页其他字寻址元件：其他字寻址元件：模拟量输入寄存器和输出寄存器模拟量输入寄存器和输出寄存器表示方式：表示方式：AIW0，AIW2，AQW0，AQW2，数量数量双字寻址（双字寻址（32位）位）说明：说明：累加器：本身累加器：本身32位位可字节寻址，字寻址，双字寻址，由运算关系决定可字节寻址，字寻址，双字寻址，由运算关系决定字节寻址、字寻址时分别读字节寻址、字寻址时分别读/写其低写其低8位、低位、低16位内容位内容返回本章首页返回本章首页常数常数表示方法：表示方法：10进制（进制（K）、）、16进制（进制（H）、）、二进制（二进制（B）、）、ASCII码、码
21、、“字符串字符串”返回本章首页返回本章首页 间接寻址方式间接寻址方式 间间接接寻寻址址方方式式是是，数数据据存存放放在在存存储储器器或或寄寄存存器器中中，在在指指令令中中只只出出现现所所需需数数据据所所在在单单元元的的内内存存地地址址的的地地址址。存存储储单单元元地地址址的的地地址址又又称称为为地地址址指指针针。这这种种间间接接寻寻址址方方式式与与计计算算机机的的间间接接寻寻址址方方式式相相同同。间间接接寻寻址址在在处处理理内内存存连连续续地地址址中中的的数数据据时时非非常常方方便便，而而且且可可以以缩缩短短程程序序所所生生成成的代码的长度，使编程更加灵活。的代码的长度，使编程更加灵活。用用间
22、间接接寻寻址址方方式式存存取取数数据据需需要要作作的的工工作作有有3种：建立指针、间接存取和修改指针。种：建立指针、间接存取和修改指针。返回本章首页返回本章首页3、S7200PLC的编程软元件（的编程软元件（P97）概述：软元件：编程对象，存贮器的存贮单元（位、字节、概述：软元件：编程对象，存贮器的存贮单元（位、字节、字）字）-虚拟元件虚拟元件输入继电器（输入继电器（I）组成：输入继电器线圈组成：输入继电器线圈+触点触点实质：一个输入继电器实质：一个输入继电器输入映象寄存器一个对应位输入映象寄存器一个对应位作用：接收输入信号状态作用：接收输入信号状态输入节点通输入节点通/断断对应位对应位“1”
23、/“0”返回本章首页返回本章首页表示方式：表示方式：常开触点常开触点 常闭触点常闭触点I0.1I0.0编号：八进制编号：八进制说明：一个输入节点说明：一个输入节点一个输入继电器一个输入继电器继电器输入触点次数不限继电器输入触点次数不限输入继电器线圈由外部输入信号驱动，但编程不可使用输入继电器线圈由外部输入信号驱动，但编程不可使用输出继电器（输出继电器（Q）组成：软线圈、软触点（组成：软线圈、软触点（+实际输出触点）实际输出触点）实质：一个输出继电器实质：一个输出继电器输出映象寄存器一个对应位输出映象寄存器一个对应位返回本章首页返回本章首页作用：驱动实际输出触点作用：驱动实际输出触点 输出继电器
24、线圈接通输出继电器线圈接通实际输出触点闭合实际输出触点闭合表示方式：表示方式：线圈线圈常开触点常开触点 常闭触点常闭触点Q0.3Q0.3Q0.3说明：一个输出继电器说明：一个输出继电器一个实际输出触点一个实际输出触点软触点使用次数不限软触点使用次数不限线圈必须由触点驱动线圈必须由触点驱动内部标志位（内部标志位（M）作用：暂存是间信息或控制信息作用：暂存是间信息或控制信息辅助继电器辅助继电器返回本章首页返回本章首页组成：线圈组成：线圈+触点触点实质：内部标志存贮器对应位实质：内部标志存贮器对应位表示方式：表示方式：M14.5M14.5M14.5说明：不能驱动实际输出触点说明：不能驱动实际输出触点
25、触点可使用次数不限触点可使用次数不限线圈须由触点驱动线圈须由触点驱动编号为十进制和八进制结合编号为十进制和八进制结合返回本章首页返回本章首页特殊标志位（特殊标志位（SM）作用：系统与用户界面作用：系统与用户界面 提供系统状态信息提供系统状态信息 用户选择控制有关功能用户选择控制有关功能表示方式：表示方式：SM0.0SM0.0SM36.5=0 01 1减减计数计数加加计数计数类型：只读、读类型：只读、读/写写说明：只读：触点状态系统修改、用户只能利用其触点说明：只读：触点状态系统修改、用户只能利用其触点读读/写：用于特殊控制功能写：用于特殊控制功能作用举例：作用举例：SM36：高速计数器用：高速
26、计数器用返回本章首页返回本章首页变量寄存器（变量寄存器（V）作用：存贮变量，如数据运算操作数、结果、模拟量输入等作用：存贮变量，如数据运算操作数、结果、模拟量输入等表示方式：位、字节、字、双字等表示方式：位、字节、字、双字等累加器（累加器（AC）数量：数量：4个，个，32位位表示：表示：ACCOACC3局部存贮器（局部存贮器（L）作用：类似作用：类似V，作暂时存贮器或给子程序传递参数作暂时存贮器或给子程序传递参数说明：只能由特定的程序段访问说明：只能由特定的程序段访问返回本章首页返回本章首页状态元件（状态元件（S）作用：用于顺序控制编程作用：用于顺序控制编程顺序控制继电器顺序控制继电器表示方式
27、：表示方式：模拟量输入模拟量输入/输出（输出（AIW/AQW）映象区映象区作用：暂存模拟量输入作用：暂存模拟量输入/输出数值输出数值表示方式：表示方式：AIW0，AIW2，AQW0，AQW2，说明：一个字对应一路模拟量说明：一个字对应一路模拟量定时器（定时器（T）（）（P99）作用：定时，类似时间继电器延时作用：定时，类似时间继电器延时定时长度设定：程序（相当于可预置计数器）定时长度设定：程序（相当于可预置计数器）返回本章首页返回本章首页组成：组成：16位当前值寄存器位当前值寄存器+一个状态位一个状态位表示方式表示方式状态位取值状态位取值计数器（计数器（C）作用：对外部脉冲计数，类似数字计数器
28、作用：对外部脉冲计数，类似数字计数器计数方式：脉冲上升沿或下降沿，加计数或减计数计数方式：脉冲上升沿或下降沿，加计数或减计数组成：组成：16位当前值寄存器位当前值寄存器+状态位状态位计数多少：由程序指定计数多少：由程序指定状态位表示方式：状态位表示方式：状态位取值：状态位取值：T Ti i=1 10 0(ON)当前值当前值预置值预置值(off)当前值预置值当前值预置值Ci=1 10 0当前值当前值预置值预置值当前值预置值当前值预置值T3T3状态位状态位状态位状态位C3C3返回本章首页返回本章首页定时器（定时器（T）作用：定时、类似继电器延时作用：定时、类似继电器延时定时设定：程序（相当于可预置
29、计数器）定时设定：程序（相当于可预置计数器）时间单位：时间单位：1ms、10ms、100ms150T0T1T2定时器当前值REGT0T1T2T3状态位对字或位操作的选择：自动确定对字或位操作的选择：自动确定数量：例数量：例CPU212：T0T63，64个个 状态位表示方法状态位表示方法 T=T=1 10 0(ON)(ON)当前值当前值预置值预置值(off)(off)当前值预置值当前值预置值T3T3状态位状态位设备号（或位地址）设备号（或位地址）元件符号元件符号T 3T 3表示方式：表示方式：位状态取值：位状态取值：构成：构成：16位当前值寄存器、一个状态位（触点）位当前值寄存器、一个状态位（触
30、点）返回本章首页返回本章首页计数器（计数器（C）作用：对外部脉冲计数作用：对外部脉冲计数计数方式：脉冲上升沿或下降沿，加或减计数。计数方式：脉冲上升沿或下降沿，加或减计数。构成：构成：16位当前位当前REG和状态位和状态位状态位取值：由当前值与预置值比较结果决定。状态位取值：由当前值与预置值比较结果决定。数量：数量：CPU212：C0C63 当前值寄存器值（计数值的读当前值寄存器值（计数值的读/写）写）状态位状态位C2C2表示方式：表示方式：返回本章首页返回本章首页累加器（累加器（AC）32位，位，4个，个，ACC0ACC3操作方式：字节、字、双字操作方式：字节、字、双字字节操作：最低字节操作
31、：最低8位，其他字节则无法使用位，其他字节则无法使用字操作：最低字操作：最低16位，其他字节则无法使用位，其他字节则无法使用模拟量输入模拟量输入/输出（输出（AIW/AQW）（）（P15）模拟量输入：模拟量输入：模拟量模拟量A/D转换转换数字量数字量读入模拟量经读入模拟量经A/D转换的数据转换的数据 模拟量输出：模拟量输出：CPU处理数字量处理数字量数字量数字量D/A转换转换模拟量模拟量数据送到数据送到D/A转换中去转换中去返回本章首页返回本章首页数据形式：数据形式：16位，带符号位，带符号编址方式：序号从编址方式：序号从0开始，以开始，以2递增递增AIB087AIB1AIB2AIB3AIB30AIB3115AIW0AIW2AIW30AIWAQB087AQB1AQB2AQB3AQB30AQB31150AQW0AQW2AQW30AQW0数据类型字(字节地址）元件符号AI W nAI W n说明：说明：AIWn只能读，只能读，AQWn只能写只能写表示方式：表示方式：返回本章首页返回本章首页