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2S7200硬件基础

第2章S7-200硬件基础

2.1S7-200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６点，数字量输出点数有４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７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-lS7-200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2-1S7-200CPU的技术参数

技术指标

CPU221

CPU222

CPU224

CPU226

程序存储器

2048字

4096字

用户数据存储器

1024字

2560字

存储器类型

EEPROM

存储卡

EEPROM

数据后备（电容）

50小时

190小时

编程语言

LAD/FBD/STL

程序组织

一个组织块

本机I/O

６入／４出

8入／6出

14入／10出

24入／16出

扩展模块数量

无

２个模块

７个模块

数字量I/O映像区

128／128

数字量I/O物理区

６／４

40／38

94／74

128／120

模拟量I/O映像区

无

16／16

32／/32

32／32

模拟量I/O物理区

无

８／２或４

28／7或14

1条指令执行速度

０.37µｓ

计数器／定时器

256／256

顺序控制继电器

256

基本运算指令

11项

增强功能指令

８项

FOR/NEXT循环

有

整数运算

有

实数运算

有

内置高速计数器

４个

６个

内置模拟电位器

１个（８位）

2个（８位）

脉冲输出

２个

通讯中断

１发／２收

定时中断

２个

输入中断

４个

实时时钟

有时钟卡

内置

口令保护

３级保护

RS-485通讯接口

１个

2个

提供5VDC电流

无

340ｍＡ

660ｍＡ

1000ｍＡ

2.2S7-200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EM221

EM221模块具有８点DC输入，隔离。

具体技术指标见表2-2。

表2-2EM221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：

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30am

2数字量输出模块EM222

数字量输入模块EM222有２种类型。

一种为８点24V直流输出型，另一种为８点继电器输出型。

２种类型均有隔离，技术指标见表2-3和表2-4。

表2-3EM222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：

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：

20.4～28.8VDC，标准24VDC

输出电流：

0.75A/点

电缆长度：

不屏蔽150m，屏蔽500m

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电50mA

表2-4EM222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*62mm功耗：

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：

5～30VDC，5～250VAC

输出电流：

2.0A/点

电缆长度：

不屏蔽150m，屏蔽500m

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电40mA

3数字量混合模块EM223

输入/输出扩展模块EM223有６种类型，包括24VDC４入/４出，24VDC４入/继电器４出。

24VDC８入/８出，24VDC８入/继电器８出。

24VDC16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2-5EM223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*62mm功耗：

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：

20.4～28.8VDC，标准24VDC

输出电流：

0.75A/点

电缆长度：

不屏蔽150m，屏蔽500m

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电40/80/160mA

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40ｍＡ、80ｍＡ和160ｍＡ。

表2-6EM223模块技术参数2

型号

EM223数字量DC输入/继电器输出

总体特性

外形尺寸：

71.2*80*62mm功耗：

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：

5～30VDC，5～250VAC

输出电流：

2.0A/点

电缆长度：

不屏蔽150m，屏蔽500m

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电40/80/150mA

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40ｍＡ、80ｍＡ和150ｍＡ。

2.3S7-200的模拟量模块

模拟量扩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EM231

EM231具有４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2-7EM231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：

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：

0～10V、0～5V、±5V、±2.5V、0～20mA

分辨率：

12bit

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电10mA

开关设置

SW1SW2SW3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1～4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EM232

EM232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2-8EM232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：

输出特性

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、0～20mA

分辨率：

12bit

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电10mA

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1～2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EM235

EM235具有４路模拟量输入和１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１路模拟量输出，其输出可以是电压也可以是电流。

EM235的技术指标见表2-9。

表2-9EM235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：

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：

0～50mV、0～100mV、0～500mV、0～1V、0～5V、0～10V、0～20Ma

±25mV、±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、0～20mA

分辨率：

12bit

耗电

从5VDC（I/O总线）耗电10mA

开关设置

SW1SW2SW3SW4SW5SW6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1～4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。

2.4S7-200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。

1EM277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S7-300／400连接。

使用MPI协议或PROFIBUS协议的STEP7-Micro／WIN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６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，MPI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2-2EM277模块

EM277PROFIBUS-DP模块部分技术数据如下。

通信特性:

通讯口数量１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100ｍ到1200ｍ。

网络能力:

站地址从0－99（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6个站，其中2个预留（1个为PG，另1个为OP）。

电源损耗:

+5VDC（从I/O总线）150Ma。

通信口电源:

5VDC电源：

每个口最大电流90ｍＡ，隔离500VAC，１分钟。

24VDC电源：

每个口最大电流120ｍＡ，非隔离。

2CP243-2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2-3CP243-2通讯处理器

每个CP243-2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４个开关元件提供地址。

S7-200同时可以处理最多２个CP243-2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。

CP243-2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。

CP243-2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。

2.5S7-200的硬件配置

1．S7-200的基本配置

因为S7-200PLC有4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-I0.5

I0.0-I0.7

I1.0-I1.5

I0.0-I0.7

I1.0-I1.7

I2.0~I2.7

Q0.0-Q0.3

Q0.0-Q0.5

Q0.0-Q0.7

Q1.0、Q1.1

Q0.0-Q0.7

Q1.0-Q1.7

2．S7-200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5VDC总线电流的能力。

图2-4S7-200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5VDC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150mA/160mA。

扩展模块消耗的5VDC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EM223

I0.0-I0.7

I1.0-I1.7

I2.0-I2.7

Q0.0-Q0.5

Q1.0-Q1.7

Q2.0-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5VDC电流340mA，EM223模块耗5VDC总线电流150mA/160mA，EM235模块耗5VDC总线电流10mA。

可见扩展模块消耗的5VDC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基本单元

扩展单元EM223

扩展单元EM235

I0.0-I0.7

I1.0-I1.7

I2.0~I2.7

AIW0、AIW2、AIW4、AIW6

Q0.0-Q0.5

Q1.0-Q1.7

Q2.0-Q2.7

AQW0

2）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5VDC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660mA，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2-13CPU224的扩展配置

CPU224

EM223-1

EM223-2

EM223-3

EM223-4

EM221-5

EM221-6

I0.0-I0.7

I1.0-I1.5

I2.0-I2.7

I3.0-I3.7

I4.0-I4.7

I5.0-I5.7

I6.0-I6.7

I7.0-I7.7

I8.0-I8.7

I9.0-I9.7

I10.0-I10.7

I11.0-11.7

Q0.0-Q0.7

Q1.0、Q1.1

Q2.0-Q2.7

Q3.0-Q3.7

Q4.0-Q4.7

Q5.0-Q5.7

Q6.0-Q6.7

Q7.0-Q7.7

Q8.0-Q8.7

Q9.0-Q9.7

3）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5VDC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个8点数字量输入/8点数字量输出的EM223模块消耗5VDC总线电流980mA。

可见扩展模块消耗的5VDC总电流小于CPU222可以提供5VDC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

CPU226

EM223-1

EM223-2

EM223-3

EM223-4

EM223-5

EM223-6

EM223-7

II0.0-I0.7

II1.0-I1.7

II2.0-I2.7

I3.0-I3.7

I4.0-I4.7

I5.0-I5.7

I6.0-I6.7

I7.0-I7.7

I8.0-I8.7

I9.0-I9.7

I10.0-I10.7

I11.0-I11.7

I12.0-I12.7

I13.0-13.7

I14.0~14.7

I15.0=15.7

Q0.0-Q0.7

Q1.0~Q1.1

Q2.0-Q2.7

Q3.0~Q3.7

Q4.0-Q4.7

Q5.0~Q5.7

Q6.0-Q6.7

Q7.0~Q7.7

Q8.0-Q8.7

Q9.0~Q9.7

Q10.0-Q10.7

Q11.0~Q11.7

Q12.0-Q12.7

Q13.0~Q13.7

Q14.0=Q14.7

4）由CPU222和EM235的扩展配置

CPU222的编址:

输入:

1MI0.0I0.1I0.2I0.3,2MI0.4I0.5I0.6I0.7

输出:

1LQ0.0Q0.1Q0.2,2LQ0.3Q0.4Q0.5

DC24V:

L+M,AC220V:

L1N

EM235的编址:

输入:

RAA+A-,RBB+B-,RCC+C-,RDD+D-

输出:

M0V0I0

DC24V:

L+M

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