PLC的系统配置与接口模块

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1、第第4章章S7-200 PLC的系统配置与接口模块的系统配置与接口模块4.14.1S7-200 PLCS7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成4.24.2S7-200 PLCS7-200 PLC的输入的输入/ /输出接口模块输出接口模块4.34.3S7-200 PLCS7-200 PLC的系统配置的系统配置基本构成：基本构成： 1. 1.基本单元基本单元CPUCPU 2. 2.个人计算机或编程器个人计算机或编程器 3. 3.编程软件编程软件 4. 4.通信电缆通信电缆系统需要扩展时，系统需要扩展时，系统构成：系统构成：4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构

2、成1.1.基本单元基本单元 基本单元（基本单元（S7-200 CPUS7-200 CPU模块）也称为主机。由中央处理单模块）也称为主机。由中央处理单元（元（CPUCPU）、电源以及数字量输入输出单元组成。这些都被紧）、电源以及数字量输入输出单元组成。这些都被紧凑地安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成一个独立的凑地安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成一个独立的控制系统。控制系统。图图4 42 S7-200 CPU2 S7-200 CPU的外形结构的外形结构（1）S7-200 PLC的外形的外形v状态指示灯：指示状态指示灯：指示CPUCPU的的run,stoprun,stop工作方式、工作

3、方式、主机的主机的I/OI/O当前状态、系统错误状态；当前状态、系统错误状态；v存储器卡接口：可以插入存储卡；存储器卡接口：可以插入存储卡；v通信接口：通过通信电缆，连接通信接口：通过通信电缆，连接PCPC、编程器、编程器、显示器、其他显示器、其他PLCPLC等；等；状态状态指示灯指示灯通讯口通讯口v上面端子是电源和输出端子，输出端子的运行上面端子是电源和输出端子，输出端子的运行状态可以由指示灯显示，状态可以由指示灯显示，onon对应指示灯亮；对应指示灯亮；v下面端子是输入端子和传感器电源端子，运行下面端子是输入端子和传感器电源端子，运行状态也可以由指示灯显示；状态也可以由指示灯显示；电源及输

4、电源及输出端子出端子输入端子及输入端子及传感器电源传感器电源v盖子下面有盖子下面有run,stoprun,stop，termterm开关和扩展模块接口；开关和扩展模块接口；v扩展模块接口：连接扩展的模块。扩展模块接口：连接扩展的模块。v1 1、RUNRUN：上电就运行，可以由上位系统控制：上电就运行，可以由上位系统控制停止；停止；v2 2、termterm：上电不运行，可以由上位系统控制：上电不运行，可以由上位系统控制是否运行；上位机软件监控或调试，用到这是否运行；上位机软件监控或调试，用到这个端口个端口v 3 3、stopstop：上电不运行，可编写程序：上电不运行，可编写程序S7-200

5、CPU22XS7-200 CPU22X系列产品：系列产品： CPU221 模块（整体式）模块（整体式） CPU222 模块模块 CPU224 模块模块 CPU224XP 模块模块 CPU226 模块模块 CPU226XM 模块模块性能逐渐提高性能逐渐提高 （2 2）S7-200 PLCS7-200 PLC的性能参数的性能参数S7-200 CPU22S7-200 CPU22* *的主要技术指标：的主要技术指标：指标指标CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226程序存储器程序存储器/B在线程序编辑时在线程序编辑时非在线程序编辑时非在线程序编辑时4096409681921228

6、812288163841638424576数据存储器数据存储器/B2048819210240掉电保持掉电保持（超级电容）（超级电容）/h50100本机数字量本机数字量I/O6入入/4出出8入入/6出出14入入/10出出24入入/16出出本机模拟量本机模拟量I/O2入入/1出出扩展模块数量扩展模块数量27数字量数字量I/O映像区映像区128入入/128出出模拟量模拟量I/O映像区映像区16入入/16出出32入入/32出出脉冲捕捉输入脉冲捕捉输入/个个681424高速计数器高速计数器/个个46v在线程序编辑时，程序存储器在线程序编辑时，程序存储器16384B16384Bv非在线程序编辑：非在线程序

7、编辑：24576B24576BvPLCPLC运行时编程运行时编程需要占用一部分程序存储空间。需要占用一部分程序存储空间。如果要利用全部的程序存储区，对于特定的如果要利用全部的程序存储区，对于特定的一些一些CPUCPU型号，需要禁止型号，需要禁止“运行模式编程运行模式编程”功功能。在系统块中，增加存储区中勾选：禁止能。在系统块中，增加存储区中勾选：禁止“运行模式编辑运行模式编辑”以增加存储区以增加存储区 S7-200 CPU22S7-200 CPU22* *的主要技术指标的主要技术指标：（续）：（续）高速脉冲输出高速脉冲输出/个个2（20kHz,DC）2（100kHz,DC）2（20kHz,DC

8、）布尔指令执行速度布尔指令执行速度022s/指令指令定时器定时器/计数器计数器256/256定时中断定时中断/个个2,1ms分辨率分辨率模拟量调节电位器模拟量调节电位器/个个1（8位分辨率）位分辨率）2（8位分辨率）位分辨率）实时时钟实时时钟有（时钟卡）有（时钟卡）内置内置RS 485通信口通信口/个个12供电能力供电能力/mADC5V03406601000DC24V180280400vI/OI/O总点数总点数为为4040点（点（2424入入/ 16/ 16出）出）v可带可带7 7个扩展模块个扩展模块 （其中包括（其中包括2 2个智能模块）个智能模块）v程序存储器程序存储器容量容量为为2457

9、6B24576Bv内置高速计数器内置高速计数器6 6个个v具有具有PIDPID控制的功能控制的功能v有有2 2个高速脉冲输出端（输出端产生高速脉冲，用来驱动负载个高速脉冲输出端（输出端产生高速脉冲，用来驱动负载实现精确控制，如步进电机）实现精确控制，如步进电机）v2 2个个RS-485RS-485通讯口通讯口v具有具有PPIPPI、MPIMPI和自由口通讯协议的通讯能力和自由口通讯协议的通讯能力 v速度快，功能强速度快，功能强(3) S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块的继电器模块的外部端子接线图：外部端子接线图： CPU226 AC/DC/CPU226 AC/DC/继电器模块：

10、继电器模块：vACAC：PLCPLC需要交流电源供电（需要交流电源供电（AC85AC85264V264V）vDCDC：输入模块是直流输入模块；：输入模块是直流输入模块；v继电器：继电器：PLCPLC输出方式是继电器输出方式（可输出方式是继电器输出方式（可以接直流负载和交流负载）以接直流负载和交流负载）v数字量输入点数字量输入点2424个：个：v分成分成2 2组，组，I0.0I0.0I1.4I1.4、I1.5I1.5I2.7I2.7vM M、1M1M、2M2M是公共端，一个开关信号对应一个是公共端，一个开关信号对应一个输入端子，经过直流电源，终止于公共端；输入端子，经过直流电源，终止于公共端；v

11、M M、L+L+两个端子还可以提供直流两个端子还可以提供直流24V24V的传感器电的传感器电源，作为传感器的电源；也可以作为输入端的源，作为传感器的电源；也可以作为输入端的检测电源。检测电源。实际接线：实际接线：v数字量输出点数字量输出点1616个，分成个，分成3 3组：组：Q0.0Q0.0Q0.3Q0.3、Q0.4Q0.41.01.0、Q1.1Q1.1Q1.7Q1.7；v每个负载一端和输出端子相连接，另一端经每个负载一端和输出端子相连接，另一端经电源和公共端连接；电源和公共端连接；v1L1L、2L2L、3L3L为公共端；为公共端；vN N、L1L1端子是电源的输入端（端子是电源的输入端（AC

12、120V/240VAC120V/240V）实验接线：实验接线：v1L1L、2L2L、3L3L连接至连接至L+L+（24V24V）；）；v上面的负载接至上面的负载接至COM0COM0，然后接至，然后接至M M（接地）（接地）2.2.编程设备编程设备 编程设备的功能是编制程序、修改程序、调试程序，并将调编程设备的功能是编制程序、修改程序、调试程序，并将调试合格的程序下载到试合格的程序下载到PLCPLC系统中。系统中。 目前广泛采用个人计算机作为编程设备，需配置西门子提供目前广泛采用个人计算机作为编程设备，需配置西门子提供的专用编程软件。的专用编程软件。 S7-200 PLC S7-200 PLC的

13、编程软件是的编程软件是STEP7-Micro/WINSTEP7-Micro/WIN，该软件系统在，该软件系统在WindowsWindows平台上运行；可以编程、调试程序、监控程序、通信、平台上运行；可以编程、调试程序、监控程序、通信、下载、上传程序等。下载、上传程序等。3.3.通信电缆通信电缆西门子西门子PLCPLC的通信电缆主要有三种：的通信电缆主要有三种： PC/PPIPC/PPI通信电缆通信电缆; ; （ PPIPPI协议主从协议，是协议主从协议，是S7-200CPUS7-200CPU最基本的通信最基本的通信方式，通过原来自身的端口（方式，通过原来自身的端口（PORT0PORT0或或PO

14、RT1PORT1）就可以实现通信，是）就可以实现通信，是S7-200 CPUS7-200 CPU默认的通信方式。）默认的通信方式。） RS-232CRS-232C串行接口串行接口/PPI/PPI多主站通信电缆多主站通信电缆; ; （PC/PPI Multi-Master PC/PPI Multi-Master Cable Cable 光电隔离型西门子光电隔离型西门子S7-200 PLCS7-200 PLC多主站多主站PPIPPI编程电缆，内置编程电缆，内置RS232C/RS485RS232C/RS485转转换，带换，带8 8个个DIPDIP开关，支持开关，支持PPIPPI协议协议 、多主站、多

15、主站PPIPPI协议、高级协议、高级PPIPPI协议，及协议，及187.5Kb187.5Kbpsps高速通讯。）高速通讯。） USBUSB接口接口/PPI/PPI多主站通信电缆。多主站通信电缆。 通信电缆将通信电缆将S7-200 PLCS7-200 PLC与计算机连接后，用与计算机连接后，用STEP7-Micro/WINSTEP7-Micro/WIN编程软件设置即可实现计算机与编程软件设置即可实现计算机与PLCPLC之间的通信和数据传输。之间的通信和数据传输。v RS-232RS-232：计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行：计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用

16、串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。连接起来进行通讯。RS-232RS-232是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在19701970年由美国电子工业协会（年由美国电子工业协会（EIAEIA）联

17、合贝尔系统、调制解调器厂家及计）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是 数据终数据终端设备（端设备（DTEDTE）和数据通讯设备（）和数据通讯设备（DCEDCE）之间串行二进制数据交换接口技术）之间串行二进制数据交换接口技术标准标准 该标准规定采用一个该标准规定采用一个2525个脚的连接器，对连接器的每个引脚的信号个脚的连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。一般只使用内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。一般只使用3-93-9条引线。条引线。 4.4

18、.人机界面（人机界面（HMIHMI）(1)(1)文本显示器文本显示器 应用于应用于S7-200 PLCS7-200 PLC的文本显示器有的文本显示器有TD200CTD200C、TD400CTD400C等。等。通过它们，可以通过它们，可以查看、监控和改变应用程序中的过程变量查看、监控和改变应用程序中的过程变量。 (2)(2)触摸屏触摸屏 西门子西门子S7-200 PLCS7-200 PLC系统有多种触摸屏，如系统有多种触摸屏，如TPTP070070、TP170ATP170A、TP170BTP170B、TP177microTP177micro等。等。K-TP178microK-TP178micro

19、为中国用户量身定做；为中国用户量身定做； 可以可以显示图形、变量和操作按钮显示图形、变量和操作按钮，为用户提供一个友好的人机，为用户提供一个友好的人机界面。界面。5.WinCC 5.WinCC V7V7组态软件组态软件 WinCC flexible为为SIMATIC HMI 操作员提供工程软操作员提供工程软件，从而达到件，从而达到控制和监视设备控制和监视设备的目的；的目的； 为基于为基于Windows 2000/XP的单个用户提供运行版可视的单个用户提供运行版可视化软件。化软件。 可将项目传输到不同的可将项目传输到不同的HMI平台，并在其上运行而无平台，并在其上运行而无需转变。需转变。 可使监

20、控人员在办公室看到生产流程的动态画面，是可使监控人员在办公室看到生产流程的动态画面，是生产实时数据平台软件。生产实时数据平台软件。 例子例子4.2S7-200 PLC的输入的输入/输出接口模块输出接口模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块4.2.24.2.2模拟量模块模拟量模块4.2.34.2.3智能模块智能模块4.2.1数字量模块数字量模块1.1.数字量输入模块数字量输入模块2.2.数字量输出模块数字量输出模块3.3.数字量输入输出模块数字量输入输出模块模块名称模块名称模块描述模块描述DC+5V电流电流消耗消耗数字量输入模块数字量输入模块EM221 DI824VDC30mAEM221

21、DI8120/230VAC30mAEM221 DI1624VDC70mA数字量输出模块数字量输出模块EM222 DO424VDC40mAEM222 DO4继电器继电器30mAEM222 DO824VDC50mAEM222 DO8120/230VAC110mAEM222 DO8继电器继电器40mA数字量输入输出数字量输入输出模块模块EM223 DI4/DO424VDC40mAEM223 DI4/DO424VDC/继电器继电器40mAEM223 DI8/DO824VDC80mAEM223 DI8/DO824VDC/继电器继电器80mAEM223 DI16/DO1624VDC160mAEM223 D

22、I16/DO1624VDC/继电器继电器150mAEM223 DI32/DO3224VDC240mAEM223 DI32/DO3224VDC/继电器继电器205mA1.1.数字量输入模块数字量输入模块直流输入模块直流输入模块交流输入模块交流输入模块(1)(1)直流输入模块（直流输入模块（EM221 DI8EM221 DI8DC24VDC24V）端子接线图端子接线图 输入电路输入电路v直流输入模块（直流输入模块（EM221 DI824VDC）v表示：表示：8个数字量输入端子个数字量输入端子v需提供一个需提供一个24VDC电源电源* *直流电源检测输入点的状态直流电源检测输入点的状态vR1R1限流

23、电阻；限流电阻； R1R1、C C低通滤波；低通滤波；R2R2泄放泄放C C电荷的电阻；电荷的电阻； VL:VL:状状态指示灯态指示灯vSB1SB1闭合外部直流电压经过闭合外部直流电压经过R1R1、C C滤波至光耦合器的滤波至光耦合器的发光二极管光敏晶体管接受光信号变成内部电路能发光二极管光敏晶体管接受光信号变成内部电路能接受的标准电信号，将信号送入内部电路。接受的标准电信号，将信号送入内部电路。v现场开关通断对应输入映象寄存器的现场开关通断对应输入映象寄存器的1 1和和0 0v外部电源只是用于检测输入点的状态，其极性可以任意接入外部电源只是用于检测输入点的状态，其极性可以任意接入I/O端子状

24、态端子状态*输入映象寄存器状态输入映象寄存器状态(2)(2)交流输入模块交流输入模块端子接线图端子接线图 输入电路输入电路R1R1：取样电阻，吸收浪涌；：取样电阻，吸收浪涌；C C：隔离直流，接通交流；：隔离直流，接通交流；R2,R3R2,R3：对交流电压分压。：对交流电压分压。2.2.数字量输出模块数字量输出模块(1)(1)直流输出模块直流输出模块( (晶体管输出方式晶体管输出方式) ) 特点：响应速度快特点：响应速度快(2)(2)交流输出模块交流输出模块( (双向晶闸管输出方式双向晶闸管输出方式) ) 特点：启动电流大特点：启动电流大(3)(3)交直流输出模块交直流输出模块( (继电器输出

25、方式继电器输出方式) ) 特点：输出电流大，可带交、直流负载，适应性强，但响应特点：输出电流大，可带交、直流负载，适应性强，但响应速度慢速度慢它的作用是把它的作用是把PLCPLC的内部信号转换成现场执行机构的的内部信号转换成现场执行机构的大功率开关信号。大功率开关信号。EM222 DO4继电器继电器EM222 DO824VDCEM222 DO8120/230VAC(1)(1)直流输出模块直流输出模块( (晶体管输出方式晶体管输出方式) )端子接线图端子接线图 输出电路输出电路每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连。v晶体管输出电路形式相比于继电器输出

26、响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；v由于晶体管是无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长 v晶体管输出驱动能力要小于继电器输出 (2)(2)交流输出模块交流输出模块( (双向晶闸管输出方式双向晶闸管输出方式) )端子接线图端子接线图交流输出电路交流输出电路 双向晶闸管输出电路只能驱动交流负载，响应速度双向晶闸管输出电路只能驱动交流负载，响应速度也比继电器输出电路形式要快，寿命要长。也比继电器输出电路形式要快，寿命要长。双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出的要小双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出的要小 (3)(3)交直流输出模块交直流输出模块( (继电器输出方式

27、继电器输出方式) )端子接线图端子接线图 输出电路输出电路 原理：输出映像寄存器输出为原理：输出映像寄存器输出为1，输出接口电路使，输出接口电路使得继电器线圈得继电器线圈KA得电，触点闭合，接通负载回路，发得电，触点闭合，接通负载回路，发光二极管光二极管VL点亮；点亮； 输出为输出为0，继电器线圈没电，触点断开，负载和电，继电器线圈没电，触点断开，负载和电源不能形成回路，没电。源不能形成回路，没电。vR2,C：高频滤波电路；：高频滤波电路；vRV：压敏电阻，起过压保护作用；：压敏电阻，起过压保护作用； v由于由于继电器模式继电器模式具有实际断点，可以从物理上切断所控制的具有实际断点，可以从物理

28、上切断所控制的回路，输出电流大，既适合于直流情况又适合于交流情况；回路，输出电流大，既适合于直流情况又适合于交流情况；v缺点：继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继缺点：继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的（一般数十万次左右电器的寿命决定的（一般数十万次左右 ）；）；v响应时间较长，响应时间较长，10ms10ms左右。左右。3.3.数字量输入输出模块数字量输入输出模块 S7-200 PLC配有数字量输入输出模块配有数字量输入输出模块(EM223模块模块)(见表见表4-2)。在一个模块上既有数字量输入点又有数字量输出点，这种。在一个模块上既有数字量输入点又有数字

29、量输出点，这种模块称为组合模块或输入输出模块。模块称为组合模块或输入输出模块。数字量输入输出模块数字量输入输出模块EM223 DI4/DO424VDC40mAEM223 DI4/DO424VDC/继电器继电器40mAEM223 DI8/DO824VDC80mAEM223 DI8/DO824VDC/继电器继电器80mAEM223 DI16/DO1624VDC160mAEM223 DI16/DO1624VDC/继电器继电器150mAEM223 DI32/DO3224VDC240mAEM223 DI32/DO3224VDC/继电器继电器205mA 数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与数字量

30、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。上述介绍的相同。 在同一个模块上，输入、输出电路类型的组合是多种在同一个模块上，输入、输出电路类型的组合是多种多样的，用户可根据控制需求选用。多样的，用户可根据控制需求选用。 有了数字量输入输出模块可使系统配置更加灵活。有了数字量输入输出模块可使系统配置更加灵活。EM223 DI4/DO424VDC/继电器继电器4.2.2模拟量模块模拟量模块1.PLC1.PLC对模拟量的处理对模拟量的处理2.2.模拟量输入模块模拟量输入模块3.3.模拟量输出模块模拟量输出模块4.4.模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块模块类型及名称模块类型及名称分辨率分

31、辨率电流消耗电流消耗(DC5V)/mA模拟量输入模块模拟量输入模块EM231 AI412位位20EM231 AI8模拟量输出模块模拟量输出模块EM232 AQ212位（电压输出）位（电压输出）11位（电流输出）位（电流输出）20EM232 AQ4模拟量输入输出模模拟量输入输出模块块EM235 AI4/AQ1输入同输入同EM231模块模块输出同输出同EM232模块模块301.PLC1.PLC对模拟量的处理对模拟量的处理 若输入是模拟量，则需先将模拟量转换为数字量，若输入是模拟量，则需先将模拟量转换为数字量，再让再让PLCPLC接受数据；接受数据； 若现场需要模拟量电压或电流作为信号或驱动信号，若

32、现场需要模拟量电压或电流作为信号或驱动信号，则利用模拟量输出模块将则利用模拟量输出模块将PLCPLC运算处理后的若干数字运算处理后的若干数字量信号转换成相应的模拟量信号输出。量信号转换成相应的模拟量信号输出。 采用采用A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器转换器如：恒温控制实验如：恒温控制实验v现场电热丝的温度用温度传感器检测，得到的现场电热丝的温度用温度传感器检测，得到的4 420mA20mA的标准电信号；的标准电信号；v送到送到PLCPLC的模拟量输入模块，经过的模拟量输入模块，经过A/DA/D转换，得转换，得到和温度成正比的数字量（放在到和温度成正比的数字量（放在AIW)AIW)

33、；vCPUCPU将此值和设定值相比较，用将此值和设定值相比较，用PIDPID算法对差值算法对差值进行运算，结果是数字量；进行运算，结果是数字量；v送给模拟量输出模块，通过送给模拟量输出模块，通过D/AD/A转换，得到转换，得到0 020mA20mA电信号，输出给晶闸管调功器，控制电热电信号，输出给晶闸管调功器，控制电热丝的加热功率，实现闭环控制。丝的加热功率，实现闭环控制。v产品名称：产品名称：QAE2164.010QAE2164.010品牌：西门子品牌：西门子SIEMENSSIEMENS技术参数：技术参数：测温温度范围：测温温度范围：-10-120-10-120度度时间常数：带保护套管时间常

34、数：带保护套管30s30s浸入套管材质：不锈钢浸入套管材质：不锈钢连接方式：螺丝端子连接方式：螺丝端子测量精度：测量精度：0-700-70度：度：+-1+-1、-40-120-40-120度：度：+-1.4+-1.4功率消耗：不大于功率消耗：不大于1VA1VA防护等级：防护等级：IP54IP54尺寸：尺寸：80-88-39mm80-88-39mm电源：电源：AC24V/DC13.5-35VAC24V/DC13.5-35V输出信号：输出信号：DC0-10VDC0-10V额定压力：额定压力：PN10PN10浸入式浸入式水温传感器水温传感器QAE2164.010v 模拟量输入电平大多是从传感器通过变

35、换后得模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信号为到的，模拟量的输入信号为4 420 20 mAmA的电流信号或的电流信号或1 15 V5 V、-10-1010 V10 V、0 010 V10 V的直流电压信号。的直流电压信号。v 模拟量输入单元的作用是把现场连续变化的模模拟量输入单元的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成拟量标准信号转换成PLCPLC内部处理的、由若干位表内部处理的、由若干位表示的数字信号。模拟量输入单元一般由滤波、示的数字信号。模拟量输入单元一般由滤波、A/DA/D转换器、光耦合器隔离等部分组成。转换器、光耦合器隔离等部分组成。2.2.模拟量输入模

36、块模拟量输入模块(1)(1)模拟量输入模块的输入数据格式模拟量输入模块的输入数据格式如：水位（为正）如：水位（为正）如：电流如：电流单极性数据：单极性数据：数据是数据是1212位，位，LSBLSB是最低有效位，是最低有效位，MSBMSB是最高有效位；是最高有效位；前面的前面的0 0表示正数，后面的表示正数，后面的3 3个个0 0确定；确定；最大值是最大值是全量程输入范围对应的数字量为全量程输入范围对应的数字量为0 03200032000；剩下的剩下的760760用于偏置用于偏置/ /增益，由系统完成；增益，由系统完成；327608215v双极性数据：双极性数据：最高位是符号位，最高位是符号位，

37、0 0表示正值，表示正值，1 1表示负值表示负值v最低位是连续的最低位是连续的4 4个个0 0v全量程输入范围（如全量程输入范围（如5V5V+5V+5V）对应的数字）对应的数字量是量是32000320003200032000 （2）二进制数和实际物理量之间的关系，）二进制数和实际物理量之间的关系，例题例题41v浊度仪的量程：浊度仪的量程：0 010NTU10NTUv输出信号：输出信号：4 420mA20mAv模拟量输入模块将模拟量输入模块将0 020mA20mA转换成转换成0 03200032000v则则4 420mA20mA转换成转换成 640064003200032000v横坐标横坐标64

38、0064003200032000v纵坐标纵坐标0 010NTU10NTUv二进制二进制x,x,对应的浊度多少？对应的浊度多少？（3 3）模拟量输入模块的端子接线图）模拟量输入模块的端子接线图v模块上部分为模块上部分为4 4组：组：RARA、A+A+、A Av电压信号接电压信号接2 2个端子个端子v电流信号接电流信号接3 3个端子（个端子（RCRC和和C+C+短接；短接；v未用的输入通道短接（如：未用的输入通道短接（如：B+B+、B-B-）v模块下部模块下部M M、L+L+两端接入两端接入直流直流24V24V电源。电源。v 作用是把作用是把PLCPLC运算处理后的若干位数字量信号转运算处理后的若

39、干位数字量信号转换成相应的模拟量信号然后输出，以满足生产过程换成相应的模拟量信号然后输出，以满足生产过程现场连续信号的控制要求。现场连续信号的控制要求。v 模拟量输出单元一般由光耦合器隔离、模拟量输出单元一般由光耦合器隔离、D/AD/A转换转换器和信号转换等部分组成。器和信号转换等部分组成。v 模拟量输出模块是将中央处理器的二进制数字模拟量输出模块是将中央处理器的二进制数字信号转换成信号转换成4 420 20 mAmA的电流输出信号或的电流输出信号或0 010 V10 V、1 15 V5 V的电压输出信号，以提供给执行机构的电压输出信号，以提供给执行机构( (晶闸管晶闸管调功器、变频器等）调功

40、器、变频器等）3.3.模拟量输出模块模拟量输出模块(1)(1)模拟量输出模块的输出数据格式模拟量输出模块的输出数据格式(2)(2)模拟量输出模块模拟量输出模块 的端子接线图的端子接线图: :4.4.模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块模拟量输入模拟量输入输出模块输出模块EM235 AI4/AQ1输入同输入同EM231模块模块输出同输出同EM232模块模块电流消电流消耗耗 304个模拟量输入通道个模拟量输入通道1个模拟量输出通道个模拟量输出通道该模块的模拟量输入功能等同模拟量输入模块该模块的模拟量输入功能等同模拟量输入模块EM231；模拟量输出功能等同模拟量输出模块模拟量输出功能等同模拟量输出模

41、块EM232端子接线图：端子接线图： 有自身的处理器有自身的处理器, ,不依赖于主机而独立运行不依赖于主机而独立运行, ,主主机只要每个扫描周期与智能模块交换信息机只要每个扫描周期与智能模块交换信息, ,然后综然后综合处理就可以了合处理就可以了. .4.2.3S7-200 PLC的智能模块的智能模块l如如: :温度传感器模块温度传感器模块由信号处理由信号处理,A/D,A/D转换转换, ,光耦合等组成光耦合等组成 温度温度( (模拟量模拟量) ) 电流或电压信号电流或电压信号 A/DA/D转换转换( (数字信号数字信号) ) 给给PLCPLC处理处理1.EM2311.EM231测温模块测温模块E

42、M231EM231热电偶热电偶/ /热电阻模块的热电阻模块的DIPDIP开关开关是模拟量模块的特殊形式；是模拟量模块的特殊形式；可以直接连接热电偶和热电阻来测量温度；可以直接连接热电偶和热电阻来测量温度；用户可直接访问，读取温度值；用户可直接访问，读取温度值； S7-200 PLC提供提供PROFIBUS-DP模块、模块、AS-i接口模块接口模块和工业以太网卡供用户选择，以适应不同的通信方式，详见和工业以太网卡供用户选择，以适应不同的通信方式，详见8.1节节.2.2.通信模块通信模块其他：其他：vPIDPID调节模块调节模块v高速计数器模块高速计数器模块v高速脉冲输出模块高速脉冲输出模块v位置

43、控制模块位置控制模块v阀门控制模块等阀门控制模块等4.34.3S7-200 PLCS7-200 PLC的系统配置的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大主机加扩展模块的最大I/O配置配置4.3.2I/O点数的扩展与编址点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力内部电源的负载能力4.3.4PLC外部接线与电源要求外部接线与电源要求4.3.14.3.1主机加扩展模块的最大主机加扩展模块的最大I/OI/O配置配置1.1.允许主机所带扩展模块的数量允许主机所带扩展模块的数量 CPU221CPU221模块不允许带扩展模块；模块不允许带扩展模块； CPU222 CPU222模块最多可带模块最多可带2 2

44、个扩展模块；个扩展模块； CPU224 CPU224模块、模块、CPU224XPCPU224XP模块、模块、CPU226CPU226模块最多可带模块最多可带 7 7个扩展模块，且个扩展模块，且7 7个扩展模块中最多只能带个扩展模块中最多只能带2 2个智能个智能模块。模块。 128 128个输入映像寄存器（个输入映像寄存器（I0.0I0.0I15.7I15.7） 128 128个输出映像寄存器（个输出映像寄存器（Q0.0Q0.0Q15.7Q15.7） 数字量数字量I/OI/O映象区的逻辑空间是映象区的逻辑空间是以以8 8个位（个位（bit)bit)为递为递增的增的（0.0-0.7),0.0-0.

45、7),共共1616个字节个字节；配置：配置：CPUCPU提供的本机提供的本机I/OI/O具有固定的具有固定的I/OI/O地址，扩地址，扩展模块展模块I/OI/O接至接至CPUCPU右边以增加右边以增加I/OI/O点数，该模块地点数，该模块地址由址由I/OI/O模块类型及该模块在模块类型及该模块在I/OI/O链中的位置决定。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）编址时，按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。顺序编址。2.2.数字量输入数字量输入/ /输出映像寄存器区的大小输出映像寄存器区的大小v某个模块未用的物理点地址不能分配给某个模块未用的物理点地址不能分配给I/

46、OI/O链中的后链中的后续模块（续模块（4I/4O4I/4O），），I/OI/O映象区的空间丢失映象区的空间丢失v与未用物理点相对应的，对于输出模块，丢失的空与未用物理点相对应的，对于输出模块，丢失的空间可作内部标志位存储器，对于输入模块却不可间可作内部标志位存储器，对于输入模块却不可 CPU222模块为模块为16入入/16出出 CPU224模块、模块、224XP模块、模块、CPU226模块为模块为32入入/32出出3.3.模拟量输入模拟量输入/ /输出映像寄存器区的大小输出映像寄存器区的大小 模拟量扩展模块总是以模拟量扩展模块总是以2 2个字节递增方式来个字节递增方式来分配地址的：分配地址的

47、： AIW0 AIW0AIW62AIW62（偶数）（偶数） AQW0 AQW0AQW62AQW62（偶数）（偶数）4.3.2I/O点数的扩展与编址点数的扩展与编址1)S7-200 CPU1)S7-200 CPU有一定数量的本机有一定数量的本机I/OI/O，本机，本机I/OI/O有固定的地址。有固定的地址。2)2)数字量数字量I/OI/O点的编址是以字节长点的编址是以字节长(8(8位位) )为单位，采用存储器区域为单位，采用存储器区域标识符标识符(I(I或或Q)Q)、字节号、位号的组成形式，在字节号和位号之间、字节号、位号的组成形式，在字节号和位号之间以点分隔。以点分隔。3)3)数字量扩展模块是

48、以一个字节数字量扩展模块是以一个字节(8(8位位) )递增的方式来分配地址的，递增的方式来分配地址的，若本模块实际位数不满若本模块实际位数不满8 8位，未用位不能分配给位，未用位不能分配给I/OI/O链的后续模块。链的后续模块。4)4)模拟量模拟量I/OI/O点的编址是以字长点的编址是以字长(16(16位位) )为单位，在读为单位，在读/ /写模拟量信写模拟量信息时，模拟量息时，模拟量I/OI/O以字为单位读以字为单位读/ /写。如：指令写。如：指令MOVW AIW2,AC0MOVW AIW2,AC05)5)模拟量输出模块是以模拟量输出模块是以2 2个端口（个端口（4 4字节）递增的方字节）递

49、增的方式来分配地址的。式来分配地址的。v每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序，地址为每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序，地址为固定的，顺序向后排。固定的，顺序向后排。 例：例：AIW0 AIW2 AIW4 AIW6AIW0 AIW2 AIW4 AIW6v每个模拟量每个模拟量输出模块占两个通道输出模块占两个通道，即使第一个模块，即使第一个模块只有一个输出只有一个输出AQW0 (EM235AQW0 (EM235只有一个模拟量输出只有一个模拟量输出), ), 第二个模块模拟量输出地址也应从第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4AQW4开始寻址，开始寻址，依此类推。依此类推。 各模块的链接形式：各模

50、块的链接形式：主机主机模块模块1模块模块2模块模块3模块模块4CPU2248IN4IN/4OUT4AI/1AQ4AI/1AQI0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7I3.0Q2.0I3.1Q2.1I3.2Q2.2I3.3Q2.3AIW0AQW0AIW2AIW4AIW6AIW8AQW4AIW10AIW12AIW14各模块的编址情况：各模块的编址情况：CPU224:14入入/10出出4

51、.3.3内部电源的负载能力内部电源的负载能力1.PLC1.PLC内部内部 DC5V DC5V 电源的负载能力电源的负载能力2.PLC2.PLC内部内部 DC24V DC24V 电源的负载能力电源的负载能力v 系统配置后，必须对主机内部的系统配置后，必须对主机内部的5VDC5VDC电源的负载能力进行电源的负载能力进行校验，各扩展模块消耗校验，各扩展模块消耗5VDC5VDC电源的电流总和不得超过主机所提电源的电流总和不得超过主机所提供的电流值供的电流值 CPU22x 为 扩 展 I/O 提 供 的 +5VDC 电 流 （ mA） 扩 展 模 块 +5VDC 电 流 消 耗 （ mA） CPU 22

52、2 340 EM221 DI8 DC24V 30 CPU 224 660 EM222 DO8 DC24V 50 CPU 226 1000 EM222 DO8 继 电 器 40 EM223 DI4/DO4 DC24V 40 EM223 DI4/DO4 DC24V/继 电 器 40 EM223 DI8/DO8 DC24V 80 EM223 DI8/DO8 DC24V/继 电 器 80 EM223 DI16/DO16 DC24V 160 EM223 DI16/DO16 DC24V/继 电 器 150 EM231 AI4 12 位 20 EM231 AI4 热 电 偶 60 EM231 AI4 RTD

53、 60 EM232 AQ2 12 位 20 EM235 AI4/AQ1 12 位 30 EM277 PROFIBUS-DP 150 *1. PLC1. PLC内部内部5VDC5VDC电源的负载能力电源的负载能力AI/AI/AQ：8/2I/I/O：36/20校验举例校验举例vCPU226提供的最大电流为提供的最大电流为1000mAv各扩展模块的电流消耗：各扩展模块的电流消耗：vEM221EM221 DI8DI8DC24V 30 DC24V 30 mAmAvEM223 DI4/DO4EM223 DI4/DO4DC24V/DC24V/继电器继电器 40 40 mAmAvEM235 AI4/AQ1EM

54、235 AI4/AQ11212位位 ， 2 2个个 30 mA2=60 mAv共计共计 30+40+60=130 mA1000mA a.扩展模块数扩展模块数7 , 智能模块智能模块24V24V），烧），烧坏设备坏设备( (如变频器，伺服控制器等如变频器，伺服控制器等) )； v共模电压的产生了高于共模电压的产生了高于2424伏特的电压，击穿了电容等伏特的电压，击穿了电容等v 有的型号有的型号PLCPLC的应用手册上也有外部电源并联使用的的应用手册上也有外部电源并联使用的例子，但是要按照手册的方法。例子，但是要按照手册的方法。 4.3.4PLC外部接线与电源要求外部接线与电源要求1.1.现场接线

55、的要求现场接线的要求2.2.使用隔离电路时的接地点与电路参考点使用隔离电路时的接地点与电路参考点3.3.交流电源系统的外部电路交流电源系统的外部电路4.4.直流电源系统的外部电路直流电源系统的外部电路5.5.对感性负载的处理对感性负载的处理6.6.电源的选择电源的选择 本章主要介绍西门子本章主要介绍西门子S7-200 PLCS7-200 PLC的硬件特点和系的硬件特点和系统配置。介绍统配置。介绍S7-200 PLCS7-200 PLC控制系统的基本构成，各控制系统的基本构成，各种扩展模块的功能、特点和使用，种扩展模块的功能、特点和使用，PLCPLC控制系统的配控制系统的配置等内容。置等内容。本章小结本章小结重点掌握：重点掌握： S7-200 S7-200各种各种CPUCPU模块的基本技术指标；模块的基本技术指标； 数字量扩展模块的接口电路及其特点；数字量扩展模块的接口电路及其特点； PLC PLC对模拟量信号的处理方式，模拟量扩展模块的对模拟量信号的处理方式，模拟量扩展模块的数据格式，并能正确对扩展模块的外部端子接线；数据格式，并能正确对扩展模块的外部端子接线； 掌握掌握S7-200 PLCS7-200 PLC系统配置的原则；系统配置的原则；