擴(kuò)展模塊介紹l S7-200系列可編程控制器編址、尋址方式l 可編程控制器元件功能及地址分配2.1 S7-200系列PLC概述西門(mén)子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個(gè)系列，分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個(gè)不同的基本型號(hào)，常見(jiàn)的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號(hào)。小型PLC中，CPU221價(jià)格低廉能滿(mǎn)足多種集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的單元，通過(guò)可連接的擴(kuò)展模塊即可處理模擬量。CPU 224具有更多的輸入輸出點(diǎn)及更大的存儲(chǔ)器。CPU 226和226XM是功能蕞強(qiáng)的單元，可完全滿(mǎn)足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。四種型號(hào)的PLC具有下列特點(diǎn)：（1）集成的24V電源可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器，CPU 221和CPU222具有180mA 輸出。CPU224輸出280mA，CPU 226、CPU 226XM輸出400mA 可用作負(fù)載電源。（2）高速脈沖輸出具有2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達(dá)20KHz，用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1個(gè)RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2個(gè)RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協(xié)議，有自由口通信能力。（4）模擬電位器CPU221/222有1個(gè)模擬電位器，CPU224/226/226XM有2個(gè)模擬電位器。模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過(guò)程量的控制參數(shù)。（5）中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。（6）EEPROM 存儲(chǔ)器模塊（選件）可作為修改與拷貝程序的快速工具，無(wú)需編程器并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。（7）電池模塊用戶(hù)數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存儲(chǔ)大約5 天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。（8）不同的設(shè)備類(lèi)型CPU 221~226 各有2種類(lèi)型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。（9）數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)；CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)；CPU 224 具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)；CPU226/226XM 具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。CPU22X主機(jī)的輸入點(diǎn)為24V直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（MOS型）兩種類(lèi)型。（10）高速計(jì)數(shù)器CPU 221/222有4個(gè)30KHz高速計(jì)數(shù)器，CPU224/226/226XM有6個(gè)30KHz的高速計(jì)數(shù)器，用于捕捉比CPU掃描頻率更快的脈沖信號(hào)。各型號(hào)PLC功能見(jiàn)表2-1。2.2 S7-200系列CPU224型PLC的結(jié)構(gòu)2.2.1 CPU224型PLC外型及端子介紹1. CPU224型PLC外型CPU224型PLC外型如圖2-1所示，其輸入、輸出、CPU、電源模塊均裝設(shè)在一個(gè)基本單元的機(jī)殼內(nèi)，是典型的整體式結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)展時(shí)，選用需要的擴(kuò)展模塊與基本單元連接。S7-200 PLC外型底部端子蓋下是輸入量的接線(xiàn)端子和為傳感器提供的24V直流電源端子?；締卧吧w下有工作模式選擇開(kāi)關(guān)、電位器和擴(kuò)展I/O連接器，通過(guò)扁平電纜可以連接擴(kuò)展I/O模塊。西門(mén)子整體式PLC配有許多擴(kuò)展模塊，如數(shù)字量的I/O擴(kuò)展模塊、模擬量的I/O擴(kuò)展模塊、熱電偶模塊、通信模塊等，用戶(hù)可以根據(jù)需要選用，讓PLC的功能更強(qiáng)大。2. CPU224型PLC端子介紹（1）基本輸入端子CPU224的主機(jī)共有14個(gè)輸入點(diǎn)（I0.0～I(xiàn)0.7、I1.0～I(xiàn)1.5）和10個(gè)輸出點(diǎn)（Q0.0～Q0.7，Q1.0～Q1.1），在編寫(xiě)端子代碼時(shí)采用八進(jìn)制，沒(méi)有0.8和0.9。CPU224輸入電路參見(jiàn)，它采用了雙向光電耦合器，24V直流極性可任意選擇，系統(tǒng)設(shè)置1M為輸入端子（I0.0～I(xiàn)0.7）的公共端，2M為（I1.0～I(xiàn)1.5）輸入端子的公共端。 PLC輸入端子（2）基本輸出端子CPU224的10個(gè)輸出端參見(jiàn)圖2-3，Q0.0～Q0.4共用1M和1L公共端，Q0.5～Q1.1共用2M和2L公共端，在公共端上需要用戶(hù)連接適當(dāng)?shù)碾娫?，為PLC的負(fù)載服務(wù)。CPU224的輸出電路有晶體管輸出電路和繼電器輸出兩種供用戶(hù)選用。在晶體管輸出電路中（型號(hào)為6ES7 214-1AD21-0XB0）中，PLC由24V直流供電，負(fù)載采用了MOSFET功率驅(qū)動(dòng)器件，所以只能用直流為負(fù)載供電。輸出端將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個(gè)公共端，共有1L，2L兩個(gè)公共端，可接入不同電壓等級(jí)的負(fù)載電源。在繼電器輸出電路中（型號(hào)為6ES7 212-1BB21-0XB0），PLC由220V交流電源供電，負(fù)載采用了繼電器驅(qū)動(dòng)，所以既可以選用直流為負(fù)載供電，也可以采用交流為負(fù)載供電。在繼電器輸出電路中，數(shù)字量輸出分為三組，每組的公共端為本組的電源供給端，Q0.0～Q0.3共用1L，Q0.4～Q0.6共用2L，Q0.7～Q1.1共用3L，各組之間可接入不同電壓等級(jí)、不同電壓性質(zhì)的負(fù)載電源。PLC晶體管輸出輸出端子繼電器輸出形式PLC輸出端子（3）高速反應(yīng)性CPU224 PLC有6個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端（I0.0～I(xiàn)0.5），快的響應(yīng)速度為30KHz用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào).CPU224 PLC 有2個(gè)高速脈沖輸出端（Q0.0，Q0.1），輸出頻率可達(dá)20KHz，用于PTO （高速脈沖束）和PWM（寬度可變脈沖輸出）高速脈沖輸出。（4）模擬電位器模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器（SM28，SM29）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過(guò)程量的控制參數(shù)。（5）存儲(chǔ)卡該卡位可以選擇安裝擴(kuò)展卡。擴(kuò)展卡有EEPROM存儲(chǔ)卡，電池和時(shí)鐘卡等模塊。存儲(chǔ)卡用于用戶(hù)程序的拷貝復(fù)制。在PLC通電后插此卡，通過(guò)操作可將PLC中的程序裝載到存儲(chǔ)卡。當(dāng)卡已經(jīng)插在基本單元上，PLC通電后不需任何操作，卡上的用戶(hù)程序數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)拷貝在PLC中。利用這一功能，可對(duì)無(wú)數(shù)臺(tái)實(shí)現(xiàn)同樣控制功能的CPU22X系列進(jìn)行程序?qū)懭搿Ｗ⒁猓好看瓮娋蛯?xiě)入一次，所以在PLC運(yùn)行時(shí)，不要插入此卡。電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)，使用CPU224內(nèi)部存儲(chǔ)電容數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)190小時(shí)，而使用電池模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)200天。2.2.2 CPU224型PLC的結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)CPU224型可編程控制器主要由CPU、存儲(chǔ)器、基本I/O接口電路、外設(shè)接口、編程裝置、電源等組成（見(jiàn)圖2-5）。 可編程控制器結(jié)構(gòu)CPU224型可編程控制器有兩種，一種是CPU 224 AC/DC/繼電器，交流輸入電源，提供24V直流給外部元件（如傳感器等），繼電器方式輸出，14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出；一種是CPU 224 DC/DC/DC，直流24V輸入電源，提供24V直流給外部元件（如傳感器等），半導(dǎo)體元件直流方式輸出，14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出。用戶(hù)可根據(jù)需要選用。它們的主要技術(shù)參數(shù)參。2.2.3 PLC的CPU的工作方式1. CPU的工作方式CPU前面板上用兩個(gè)發(fā)光二極管顯示當(dāng)前工作方式，綠色指示燈亮，表示為運(yùn)行狀態(tài)，紅色指示燈亮，表示為停止?fàn)顟B(tài)，在標(biāo)有SF指示燈亮?xí)r表示系統(tǒng)故障，PLC停止工作。（1）STOP（停止）。CPU在停止工作方式時(shí)，不執(zhí)行程序，此時(shí)可以通過(guò)編程裝置向PLC裝載程序或進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，在程序編輯、上下載等處理過(guò)程中，必須把CPU置于STOP方式。（2）RUN（運(yùn)行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式運(yùn)行用戶(hù)程序。2. 改變工作方式的方法（1）用工作方式開(kāi)關(guān)改變工作方式。工作方式開(kāi)關(guān)有3個(gè)擋位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。把方式開(kāi)關(guān)切到STOP位，可以停止程序的執(zhí)行。把方式開(kāi)關(guān)切到RUN位，可以起動(dòng)程序的執(zhí)行。把方式開(kāi)切到TERM（暫態(tài)）或RUN位，允許STEP7- Micro/WIN32軟件設(shè)置CPU工作狀態(tài)。如果工作方式開(kāi)關(guān)設(shè)為STOP或TERM，電源上電時(shí)，CPU自動(dòng)進(jìn)入STOP工作狀態(tài)。設(shè)置為RUN時(shí)，電源上電時(shí)，CPU自動(dòng)進(jìn)入RUN工作狀態(tài)。（2）用編程軟件改變工作方式。把方式開(kāi)關(guān)切換到TERM（暫態(tài)），可以使用STEP 7-Micro/WIN32編程軟件設(shè)置工作方式。（3）在程序中用指令改變工作方式。在程序中插入一個(gè)STOP指令，CPU可由RUN方式進(jìn)入STOP工作方式。2.3 擴(kuò)展功能模塊2.3.1 擴(kuò)展單元及電源模塊1. 擴(kuò)展單元 擴(kuò)展單元沒(méi)有CPU，作為基本單元輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充，只能與基本單元連接使用。不能單獨(dú)使用。S7-200的擴(kuò)展單元包括數(shù)字量擴(kuò)展單元，模擬量擴(kuò)展單元，熱電偶、熱電阻擴(kuò)展模塊，PROFIBUS-DP通信模塊。 用戶(hù)選用具有不同功能的擴(kuò)展模塊，可以滿(mǎn)足不同的控制需要，節(jié)約投資費(fèi)用。連接時(shí)CPU模塊放在左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊相連。 2. 電源模塊外部提供給PLC的電源，有24VDC、220VAC兩種，根據(jù)型號(hào)不同有所變化。S7-200的CPU單元有一個(gè)內(nèi)部電源模塊，S7-200小型PLC的電源模塊與CPU封裝在一起，通過(guò)連接總線(xiàn)為CPU模塊、擴(kuò)展模塊提供5V的直流電源，如果容量許可，還可提供給外部24V直流的電源，供本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線(xiàn)圈使用。應(yīng)根據(jù)下面的原則來(lái)確定I/O電源的配置。（1）有擴(kuò)展模塊連接時(shí)，如果擴(kuò)展模塊對(duì)5VDC電源的需求超過(guò)CPU的5V電源模塊的容量，則必須減少擴(kuò)展模塊的數(shù)量。

　?。?）當(dāng)+24V直流電源的容量不滿(mǎn)足要求時(shí)，可以增加一個(gè)外部24V直流電源給擴(kuò)展模塊供電。此時(shí)外部電源不能與S7-200的傳感器電源并聯(lián)使用，但兩個(gè)電源的公共端（M）應(yīng)連接在一起。