上海西门子S7-1500中国授权一级供应商

s7-200cpu又称为plc系统的主机或主单元，其外形如图1-1所示。它将一个微处理器、一个集成电源和数字量i/o点集成一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微型plc，在下载了程序之后，s7-200将保留所需的逻辑，用于监控应用程序中的输入输出设备。

cpu负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制。在图1-1中，盖板下的工作模式选择开关用于选择plc的run、term和工作模式。plc的工作状态由状态led显示，其中sf/diag状态led亮表示为系统故障指示，run状态led亮表示系统处于运行工作模式，stop状态led亮表示系统处于停止工作模式。

盖板下还有模拟电位器和扩展端口。s7-200 cpu221、cpu222有一个模拟电位器，s7-200cpu224、cpu226有两个模拟电位器0和1，用小型旋具调节模拟电位器，可将0～255之间的数值分别存入特殊存储器字节smb28和smb29中。模拟电位器多在调试中使用，可以作为如定时器、计数器的预置值，以及过程量的控制参数。扩展端口通过扁平电缆连接plc的各种扩展模块。

通信端口允许将s7-200 cpu同编程器或其他一些设备连接起来。s7-200cpu221、cpu222、cpu224只有一个rs-485通信口，s7-200cpu226有两个rs-485通信口，分别为port0、port1。

输入和输出是系统的控制点，输入部分从现场设备（例如传感器或开关）中采集信号，输出部分则控制泵、电动机以及工业过程中的其他设备。各输入/输出点的状态由输入/输出状态led显示，外部接线在输入/输出接线端子板上进行。

cpu提供了一个可选卡插槽，可根据需要插入e2prom卡、电池卡、时钟产中的一种。

（2）s7-200 cpu技术指标　西门子s7-200plc提供多种类型的cpu，以适应各种应用的要求。不同类型的cpu具有不同的数字量i/o点数和内存容量等技术参数。目前s7-200系列plc的cpu有cpu221、cpu222、cpu224、cpu224xp和cpu226。

每种型号的cpu有直流24v和交流120～220v两种供电方式，其型号中的dc/dc/dc表示cpu直流供电，直流数字量输入，数字量输出点是晶体管直流电路类型；ac/dc/rly表示cpu交流供电，直流数字量输入，数字量输出点是继电器触点类型。

（3）s7-200 cpu226输入输出端子

①基本输入端子。cpu226型plc共有24个输入点（i0.0～i0.7、i1.0～i1.7、i2.0～i2.7），其接线图如图1-2所示，输入端子的编号采用八进制进行编号。其输入电路采用双向光耦合器，24v直流极性可以任意选择，系统设置1m为输入端子（i0.0～i1.4）的公共端，2m为输入端子（i1.5～i2.7）的分共端。

②基本输出端子。cpu226型plc共有16个输出点（q0.0～q0.7、q1.0～q1.7）。cpu226的输出电路有晶体管输出电路和继电器输出电路可供选择。

在晶体管输出电路中，plc由24v直流供电，负载采用了mosfet功率驱动器件，所以只能用直流电源给负载供电。输出端将数字量输出分为两组，每组有一个公共端，共有1l、2l两个公共端，可以接入不同等级的负载电源，如图1-2（a）所示。

在继电器输出电路中，plc由220v交流电源供电，负载采用了继电器驱动，所以既可以选用直流电源，也可以用交流电源给负载供电。在继电器输出电路中，数字量输出分为3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～q1.0共用2l，q1.1～q1.7共用3l，各组之间可以接入不同等级、不同性质的负载电源

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s7-200cpu的基本功能就是监视现场的输入信号，根据用户的控制逻辑进行控制运算，输出信号去控制现场设备的运行。在s7-200系统中，控制逻辑由用户编程实现，并下载到s7-200cpu中执行，s7-200cpu按照循环扫描的方式完成各项任务，整个工作过程包括读输入、执行用户控制逻辑、处理通信任务、执行cpu自诊断调试、写输出等

①读输入。每次扫描周期开始时，先读数字输入点的当前值，然后把这些值写到输入映像寄存器中。

②执行用户控制逻辑。在扫描周期的执行程序阶段里，cpu执行程序是从条指令开始，直到后一条指令结束。一般情况下用户程序从输入映像寄存器获得外部控制和状态信号，把运算的结果写到输出映像寄存器中，或存到不同的数据保存区。

③处理通信请求。在扫描周期的信息处理阶段，cpu处理从通信端口接收到的任何信息。

④执行cpu自诊断测试。在扫描周期的这个阶段里，cpu检查其硬件及用户程序存储器（仅在run模式下），也检查所有的i/o模块的状态。

⑤写输出。在每个扫描周期的结尾，cpu把存在输出映像寄存器中的数据输给数字输出点。

1.2.3　输入/输出滞后时间

输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指从plc的外部输入信号发生变化到由它控制的有关外部输出信号发生变化的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和由于扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。

输入模块的rc滤波电路用来滤除输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，有的plc如s7-200的部分输入点的输入延迟时间可以进行设置。

输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右；双向晶闸管型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时的大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间小于1ms。

由扫描工作方式引起的滞后时间长可达两个多扫描周期。plc总的向应延迟时间一般只有几十毫秒，对于一般的系统没有什么影响，但是对于要求输入和输出信号之间挑逗后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的plc或采取相应的措施。

1.3　s7-200可编程控制器的安装与接线

1.3.1　plc的安装与拆卸

（1）plc的安装

①安装环境条件。plc是为适应工业现场而设计的，为了保证工作的可靠性，延长plc的使用寿命，安装时要注意以下周围环境条件：环境温度在0～55℃范围内；相对湿度在35%～85%范围内（无结霜）；周围无易燃或腐蚀性气体、过量的灰尘和金属颗粒；避免过度的振动和冲击；避免太阳光的直射和水的溅射。

②安装面板布置。s7-200plc既可以安装在控制柜背板上，也可以安装在标准din导轨上，既可以水平安装，也可以垂直安装。利用总线连接电缆，把cpu模块和扩展模块连接在一起。当要连接的扩展模块较多时，可将模块安装成两排

③安装s7-200 plc的空间要求。所有的电气产品在大负荷以及极限环境温度下连续工作，都会减少它们的使用寿命。因此s7-200cpu和扩展模块采用自然对流散热方式，在每个单元的上方和下方都必须留有25mm（lin）的空间，以便于正常的散热。如果垂直安装，cpu应该安装在其他模块的下方，如果要安装在垂直导轨上，应该使用din导轨固定端子。板间深度保持75mm，并留出足够的空间以便容纳i/o线以及通信电缆，如图1-7所示。

④s7-200plc及扩展单元的安装。

a.控制柜背板安装。按照plc的尺寸进行定位，钻安装孔，用合适的螺钉将模块固定在背后板上。若使用了扩展模块，将扩展模块的扁平电缆连到前盖下面的扩展口。如果系统处于高振动环境中，使用背板安装方式可以得到较高的振动保护等级。

b.din导轨安装。打开模块底部的din夹子，将模块背部卡在din导轨上，合上din夹子。仔细检查模块上din夹子与din导轨是否紧密固定好，如果使用了扩展模块，应放在cpu模块的右侧，固定好各模块后将扩展模块的扁平电缆连到前盖下面的扩展口。当s7-200的使用环境振动比较大或采用垂直安装方式时，应该使用din导轨挡块。

1.1.2　扩展功能模块

为扩展i/o点数和执行特殊的功能，可以连接扩展模块（cpu221除外）。扩展模块通常没有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。扩展模块主要有数字量i/o模块（em221、em222、em223）、模拟量i/o模块（em231、em232、em235）、通信模块（em277、em241）和特殊功能模块（em253）。

用户可以选用具有不同功能的扩展模块满足不同的控制要求，在连接时cpu模块放在左边，扩展模块通过扁平电缆与左侧的模块连接，其连接的方式如图1-3所示。扩展模块的数量受两个条件约束：一个是基本单元能带扩展模块的数量；另一个是基本单元的电源承受扩展模块消耗dc5v总线电流的能力。地址的分配从cpu开始算起，i/o点从左到右按由小到大的规律排列，扩展模块的类型和位置一旦确定，则它的i/o点地址也随之决定。s7-200cpu虽然具有相同的i/p映像区，但是不同的cpu的大i/o实际上取决于它们所能带的扩展模块的数量。