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S7-200可编程控制器这里以S7-200系列PLC为例，叙述小型PLC系统的构成，编程用的元器件，I/O扩展等PLC应用的基础知识。一.S7-200PLC的系统配置1.基本单元CPU226CN主机的结构外形组成•CPU模块的顶部端子盖内：电源及输出端子•底部端子盖内：输入端子及传感器电源•中部右侧前盖内：CPU工作方式开关（RUN/STOP）、模拟调节电位器和扩展I/O接口•左侧：状态指示灯LED、存储卡、及通讯口•状态指示灯——显示CPU的工作方式、本机I/O的状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以存储CPU程序。•RS-485的串行通讯端口——PLC主机实现人一机对话、机—机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。•扩展接口——PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。2.个人计算机（PC）或编程器个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存（最低要求：CPU80486，8M内存）。3．STEP7-Micro/WIN32编程软件STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。编程软件的使用环境：支持Windows的应用软件。4．通讯电缆通讯电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆（RS232—RS485），也可用一个通讯处理器（CP）和多点接口（MPI）电缆，或者用一块MPI卡及随MPI卡提供的一根通讯电缆。S7-226CNPLC主机简介CPU226CN外部接线电路图1、CPU226CNDC/DC/DC14个数字量输入点分成二组：1.第一组由输入端子I0.0~I1.4共13个输入点组成，每个外部输入的开关信号均由各输入端子接出，经一个直流电源终至公共端1M。2.第二组由输入端子I1.5~I2.7共11个输入点组成，各输入端子的接线与第一组类似，公共端为2M。16个数字量输出点分成两组：1.由输出端子Q0.0~Q0.7共8个输出点与公共端1L组成1L0.00.10.60.50.40.30.20.71.02L3L1.11.2N1.71.41.3L1AC1.51.61M0.00.10.60.50.40.30.20.71.01.11.21.41.32M1.51.62.32.22.12.01.72.42.52.62.7LM+24VDC120/240VAC2.第二组由输出端子Q1.0~Q1.7共8个输出点与公共端2L组成4.2S7-200PLC的接口模块S7-200PLC的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。（扩展规模、功能）1.一.数字量模块数字量模块有：数字量输入模块数字量输出模块数字量输入、输出模块1.直流输入模块1）外部接线图：.2.3.6.71M.0.12M.4.5..++直流输入模块（EM2218×24VDC）有8个数字量输入端子。接线图中，8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个24VDC电源。2）直流输入电路：内部电路INCOMR1R2VL光电耦合CSB124VDC-++-现场开关通/断状态，对应输入映象寄存器的1/0状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为“1”状态；当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0”状态。当输入端的发光二极管VL点亮，即指示现场开关闭合。外部直流电源用于检测输入点的状态。(二)数字量输出模块分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。1.直流输出模块1）外部接线图：.1M1L+.0.1.2.32M2L+.4.5.6.7++直流输出模块（EM2228×24VDC），有8个数字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。2）直流输出电路：内部电路负载DC24VCOMOUTO映像区—O端子•输出映象寄存器为“1”状态时——负载在外部电源激励下通电工作•输出映象寄存器为“0”状态时——外部负载断电，停止工作2．交流输出模块1）外部接线图：NL1OLL1N.0.44-11OL4L1L1L.I2L2L.23L5L5L.56L6L.67L交流输出模块（EM2228×120V/230VAC），有8个分隔式数字量输出点，接线图中每个输出点占用二个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。2）交流输出电路：交流输出模块是可控硅(晶闸管)输出方式。其特点是输出启动电流大。当PLC有信号输出时，光电二极管导通，通过光电耦合使双向可控硅(晶闸管)导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。发光二极管VL点亮，指示输出有效。内部电路OUTCOMUCR2R1负载压敏电阻VL(ACSSR)3.交、直流输出模块（继电器输出方式）1）外部接线图：交直流输出模块（EM2228×继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。M.3.7.2.6L(+)N(-).1L.0.1L+2L.4.5L(+)N(-)2）继电器输出电路：1.接有阻容熄弧电路——消除继电器触点的火花2.继电器的触点两端接有金属氧化膜压敏电阻——不使继电器触点在断开时出现两端电压过高的现象，从而保护了该触点4-14KAR1LEDCCOMOUT负载内部电路R2U压敏电阻-+3.电阻R1和发光二极管VL——输出状态显示电路继电器输出的特点：输出电流大（可达2A～4A），可带交流、直流负载，适应性强，但响应速度慢。(三)数字量输入输出模块•组合模块或输入输出模块：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点。•特点：使系统配置更加灵活•例如：若有CPU226：主机I/O24/16；欲扩展至27/19；缺3/3；配I/O4/4。数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。I/O扩展•基本单元的基础上，S7-200系统最多可扩展7个模块。S7-200系统的扩展模块有数字量、模拟量、通讯、现场设备接口等模块。主机I/O及扩展一．主机允许带扩展模块的数量各类主机可带扩展模块的数量是不同的。CPU221模块不允许带扩展模块；CPU222模块最多可带2个扩展模块；CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模块最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带2个智能扩展模块。二．CPU输入输出映象区的大小1.数字量I/O映象区的大小•主机提供的数字量I/O映象区区域为：128个输入映象寄存器（I0.0~I15.7）和128个输出映象寄存器（Q0.0-Q15.7）。最大I/O配置不能超出此区域。•PLC系统配置时，要对各模块的输入、输出点进行编址。主机提供的I/O具有固定的I/O地址。•扩展模块的地址由I/O模块类型及模块在I/O链中的位置决定。编址时，按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。•数字量输入、输出映象区的逻辑空间是以8位（1个字节）为递增的。编址时，对数字量模块物理点的分配也是按8点来分配地址的。即使有些模块的端子数不是8的整数倍，但仍以8点来分配地址。例如4入/4出模块占用8个输入点和8个输出点的地址。•那些未用的物理点地址不能分配给I/O链中的后续模块。那些与未用物理点相对应的I/O映象区的空间就会丢失。对于输出模块，这些丢失的空间可用来作内部标志位存储器（内部线圈）；对于输入模块却不可，因为每次输入更新时，CPU都对这些空间清零。S7-200CPU存储器系统•S7-200CPU存储器系统由RAM和EEPROM两种存储器构成。•系统掉电时，自动将RAM中M存储器的有关内容保存到EEPROM存储器。数据存储区及元件功能•变量存储器V用以存储运算的中间结果和其它数据。CPU224有VB0.0～VB5119.7的5K存储字节。可按位、字节、字或双字使用。•内部标志位（M）存储区M作为控制继电器（又称中间继电器），用来存储中间操作数或其它控制信息。S7-200PLC编址范围M0.0~M31.7，可以按位、字节、字或双字来存取存储区的数据。特殊标志位（SM）存储•SMB0为状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200CPU更新，定义如下：•SM0.0RUN状态监控，PLC在运行RUN状态，该位始终为1。•SM0.1首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。•SM0.2当RAM中数据丢失时，ON一个扫描周期，用于出错处理。•SM0.3PLC上电进入RUN方式，ON一个扫描周期。•SM0.4分脉冲，该位输出一个占空比为50％的分时钟脉冲。用作时间基准或简易延时。•SM0.5秒脉冲，该位输出一个占空比为50％的秒时钟脉冲。可用作时间基准。•SM0.6扫描时钟，一个扫描周期为ON（高电平），另一为OFF（低电平）循环交替。•SM0.7工作方式开关位置指示，0为TERM位置，1为RUN位置。为1时，使自由端口通讯方式有效。数据存储区及元件功能•6.局部存储器（L）S7-200有64个字节的局部存储器，编址范围LB0.0~LB63.7，其中60个字节可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数，最后4个字节为系统保留字节。•7.定时器（相当于时间继电器）S7-200CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设备，用于时间控制。编址范围T0～T255（22X）；T0～T127(21X)。•8.计数器计数器主要用来累计输入脉冲个数。有16位预置值和当前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1。S7-200CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X），C0～C127（21X）。数据存储区及元件功能•9.模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ）S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域。AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共有32个模拟量输入点。S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点•10.累加器（AC）累加器是用来暂存数据，S7-200PLC提供了4个32位累加器AC0～AC3。累加器支持以字节（B）、字（W）和双字（D）的存取。。•11.高速计数器（HC）CPU22X提供了6个高速计数器HC0、HC1……HC5（每个计数器最高频率为30KHz）用来累计比CPU扫描速率更快的事件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数。