项目2PLC的硬件和软件730.docx

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项目2PLC的硬件和软件730

项目2PLC的硬件和软件

1．S7-200CPU

S7-200CPU外行如图所示

图1S7-200CPU

S7-200CPU规格

S7-200CPU将一个微处理器、一个集成的电源和若干数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，组成一个功能强大的PLC。

不同类型的CPU具有不同数字量I/O点数、内存容量等规格参数。

目前提供的S7-200CPU有：

CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等。

表1S7-200CPU规格表

对于每个型号，西门子提供DC（24V）和AC（120~220V）两种电源供电的CPU类型。

如CPU224DC/DC/DC和CPU224AC/DC/Relay。

每个类型都有各自的订货号，可以单独订货。

DC/DC/DC：

说明CPU是直流供电，直流数字量输入，数字量输出点是晶体管直流低电路的类型。

AC/DC/Relay：

说明CPU是交流供电，直流数字量输入，数字量输出点是继电器触点的类型。

表2CPU通用规范

图2S7-200CPU和扩展模块

2．扩展模块

S7-200CPU为了扩展I/O点和执行特殊的功能，可以连接扩展模块（CPU221除外）。

扩展模块主要有如下几类：

（1）数字量I/O模块

（2）模拟量I/O模块

（3）通讯模块

（4）特殊功能模块

1）数字量I/O模块

EM221：

数字量输入扩展模块。

有3种类型：

1、8点24VDC输入；

2、8点AC120/230V输入；

3、16点24VDC输入；

EM222：

数字量输出扩展模块，有5种类型：

1、8点24VDC（晶体管）输出；

2、8点继电器输出；

3、8点AC120/230V输出；

4、4点24VDC输出，每点5A；

5、4点继电器输出，每点10A；

EM223：

数字量输入/输出扩展模块，有6种类型

1、4点24VDC输入/4VDC输出；

2、4点24VDC输入/4V继电器输出；

3、8点24VDC输入/8VDC输出；

4、8点24VDC输入/8V继电器输出；

5、16点24VDC输入/16VDC输出；

6、16点24VDC输入/16V继电器输出；

表3数字量扩展模块

2）模拟量I/O扩展模块

EM231：

模拟量输入模块，4通道电流/电压输入；

EM232：

模拟量输入模块，2通道电流/电压输入；

EM235：

模拟量输入/输出模块，4通道电流/电压输入；1通道电流/电压输出；

表4模拟量扩展模块

3）温度测量扩展模块

温度测量模块是模拟量模块的特殊形式。

EM231TC：

热电偶输入模块，4输入通道；

EM231RTD：

热电阻输入模块，2输入通道；

表5温度模块

4）特殊功能模块

EM253：

定位控制模块。

它能产生脉冲，用于步进电机和伺服电机的速度和位置的开环控制。

表6EM253位控模块

5）通讯模块

S7-200系统提供以下几种通讯模块，以适应不同的通讯方式。

EM277：

Profibus-DP从站通讯模块，同时也支持MPI从站通讯；

EM241：

调制解调器（Modem）通讯模块；

CP243-1：

工业以太网通讯模块；

CP243-1IT：

工业以太网通讯模块，同时提供Web/E-mail等IT应用；

CP243-2：

AS-i主站模块，可连接最多62个AS-I从站。

3．总线延长电缆

如果S7-200CPU和扩展模块不能安装在一条导轨上，可以选用总线延长电缆，以适应灵活安装的需求。

电缆长度0.8M，一个S7-200系统只能安装一条总线延长电缆。

图4S7-200系统的总线延长电缆

4．电源计算

所有的S7-200CPU都有内部电源，为CPU自身、扩展模块和其他用电设备提供5V、24V直流电源。

扩展模块通过与CPU连接的总线电缆取得5V直流电源（5VDC）。

CPU还向外提供一个24VDC电源，从电源输出点（L+，M）引出。

此电源可为CPU和扩展模块上的I/O点供电，也为一些特殊和智能模块提供电源。

此电源还从S7-200CPU上的通讯口输出，提供给PC/PPI编程电缆或TD200文本显示器操作界面等设备。

表7S7-200CPU供电能力（mA）

由表可见，不同规格的CPU提供的5VDC和24VDC电源的容量不同。

每个实际应用项目都要就电源容量进行规划计算。

每个扩展模块都需要5VDC电源，应当检查所有扩展模块的5VDC电源需求是否超出CPU的供电能力，如果超出，就必须减少或改变模块配置。

有些扩展模块需要24VDC电源供电，I/O点也可能需要24VDC电源，TD200等也需要24VDC电源。

这些电源也要根据CPU的供电能力进行计算。

如果所需电源超出电源的供电容量，需要增加外接24VDC电源。

S7-200CPU上提供的电源不能和外接电源并联，但它们必须共地。

举例说明：

表8电源计算

5．I/O地址分配规则

S7-200按照I/O的类型为其分配不同的地址，共有4类：

1）DI：

数字量输入；

2）DO：

数字量输出；

3）AI：

模拟量输入；

4）AO：

模拟量输出；

每一类I/O分别排列地址。

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。

最大I/O

S7-200CPU具有相同的I/O映象区，但不同CPU的最大I/O，实际上取决于它们所能带的扩展模块数目。

CPU221：

0个扩展模块

CPU222：

2个扩展模块

CPU224：

7个扩展模块

CPU226：

7个扩展模块

表9S7-200最大I/O

最大I/O数目不但取决于CPU所能扩展的模块数量，还取决于CPU内部电源所能提供的5VDC电源容量。

5．通讯和网络功能

1）PPI网络通讯

PPI（点对点接口）是西门子为S7-200系统开发的通讯协议。

PPI是一种主-从协议：

主站设备发送要求到从站设备，从站设备响应。

从站不主动发送信息，只是等待主站的要求和对要求作出响应。

PPI网络中可以有多个主站。

PPI并不限制与任意一个主站通讯的主站数量，但是在一个网段中，通讯站的个数不能超过32。

带中继器的网络结构如图所示。

图5PPI网络

图6带中继器的网络结构

S7-200CPU上集成的通讯口支持PPI通讯。

标准PPI通讯距离为50M，如果使用一对RS-485中继器，标准通讯距离1200M。

PPI支持的通讯速率为9.6K波特、19.2K波特、187.5K波特。

其他设备，如TD200文本显示器，HMI，也可以通过PPI协议和S7-200CPU连接。

2）Profibus-DP网络通讯

在S7-200系列的CPU中，CPU222、CPU224、CPU226都可以通过EM277Profibus-DP网络协议。

EM277通过模块扩展电缆连接到S7-200CPU。

EM277模块的端口可运行于9600K波特和12M波特之间的任何PROFIBUS波特率。

作为DP主站，EM277模块接受从主站来的多种不同的I/O配置，向主站发送和接受不同数量的数据。

EM277能读写S7-200CPU中在主站方面定义地址的变量数据块（V存储区）。

这样，使用户能与主站交换任何类型的数据。

图7S7-200的PROFIBUS-DP网络

3）自由口通讯

S7-200支持自由口通讯模式。

自由口模式使S7-200PLC可以与许多协议公开的其他设备、控制器进行通讯。

自由口模式的数据字节格式总是有一个起始位、一个停止位，可以选择7位或8位数据，也可以选择是否有校验位，以及奇校验还是偶校验。

在自由口模式下，使用XMT（发送）和RCV（接受）指令，为所有的通讯活动编程。

CPU的通讯工作在自由口模式下时，此通讯口不能同时工作于其他的通讯模式下，例如PPI编程状态。

CPU的通讯口是RS-485标准，如果通讯对象是RS-232设备，则需要RS-232/PPI电缆。

图8自由口模式

4）USS和ModbusRTU从站指令库

编程软件提供了USS和ModbusRTU从站指令库。

USS指令库可以对西门子公司生产的MM420、MM430、MM440变频器进行串行通讯控制；ModbusRTU指令库为S7-200CPU提供了ModbusRTU从站功能。

USS和MODBUS指令库都使用S7-200CPU的自由口通讯模式编程实现。

5）以太网通讯

S7-200CPU加装CP243-1（CP243-1IT）扩展模块可以支持工业以太网通讯。

CP243-1（CP243-1IT）模块提供了一个标准的RJ45网络接口，完全支持TCP/IP协议。

，支持标准的网络设备。

图9EM243-1模块通过RJ-45接口连接工业以太网电缆