西门子S7-200系列可编程控制器介绍

 

西门子S7-200系列可编程控制器介绍

 

本章要点

 

l 西门子S7-200 CPU224可编程控制器的结构、性能指标

 

l 西门子S7-200 CPU224可编程控制器工作方式

 

l 扩展模块介绍

 

l S7-200系列可编程控制器编址、寻址方式

 

l 可编程控制器元件功能及地址分配

 

2.1 S7-200系列PLC概述

 

西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。

 

小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：

 

（1）集成的24V电源

 

可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。

 

（2）高速脉冲输出

 

具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。

 

（3）通信口

 

CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。

 

（4）模拟电位器

 

CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。

 

（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。

 

（6）EEPROM 存储器模块（选件）

 

可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。

 

（7）电池模块

 

用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。

 

（8）不同的设备类型

 

CPU 221~226 各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。

 

（9）数字量输入/输出点

 

CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224 具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。

 

（10）高速计数器

 

CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快的脉冲信号。

 

各型号PLC功能见表2-1。

 

2.2 S7-200系列CPU224型PLC的结构

 

2.2.1 CPU224型PLC外型及端子介绍

 

1. CPU224型PLC外型

 

CPU224型PLC外型如图2-1所示，其输入、输出、CPU、电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元连接。

 

图2-1 S7-200 PLC外型

 

底部端子盖下是输入量的接线端子和为传感器提供的24V直流电源端子。

 

基本单元前盖下有工作模式选择开关、电位器和扩展I/O连接器，通过扁平电缆可以连接扩展I/O模块。西门子整体式PLC配有许多扩展模块，如数字量的I/O扩展模块、模拟量的I/O扩展模块、热电偶模块、通信模块等，用户可以根据需要选用，让PLC的功能更强大。

 

2. CPU224型PLC端子介绍

 

（1）基本输入端子

 

CPU224的主机共有14个输入点（I0.0～I0.7、I1.0～I1.5）和10个输出点（Q0.0～Q0.7，Q1.0～Q1.1），在编写端子代码时采用八进制，没有0.8和0.9。CPU224输入电路参见图2-2，它采用了双向光电耦合器，24V直流极性可任意选择，系统设置1M为输入端子（I0.0～I0.7）的公共端，2M为（I1.0～I1.5）输入端子的公共端。

 

 

 

图2-2 PLC输入端子

 

（2）基本输出端子

 

CPU224的10个输出端参见图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，在公共端上需要用户连接适当的电源，为PLC的负载服务。

 

CPU224的输出电路有晶体管输出电路和继电器输出两种供用户选用。在晶体管输出电路中（型号为6ES7 214-1AD21-0XB0）中，PLC由24V直流供电，负载采用了MOSFET功率驱动器件，所以只能用直流为负载供电。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，可接入不同电压等级的负载电源。在继电器输出电路中（型号为6ES7 212-1BB21-0XB0），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为负载供电，也可以采用交流为负载供电。在继电器输出电路中，数字量输出分为三组，每组的公共端为本组的电源供给端，Q0.0～Q0.3共用1L，Q0.4～Q0.6共用2L，Q0.7～Q1.1共用3L，各组之间可接入不同电压等级、不同电压性质的负载电源。如图2-4所示。

 

 

 

图2-3 PLC晶体管输出输出端子

 

 

 

图2-4 继电器输出形式PLC输出端子

 

（3）高速反应性

 

CPU224 PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0～I0.5），最快的响应速度为30KHz用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号.

 

CPU224 PLC 有2个高速脉冲输出端（Q0.0，Q0.1），输出频率可达20KHz，用于PTO （高速脉冲束）和PWM（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。

 

（4）模拟电位器

 

模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM28，SM29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。

 

（5）存储卡

 

该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡，电池和时钟卡等模块。存储卡用于用户程序的拷贝复制。在PLC通电后插此卡，通过操作可将PLC中的程序装载到存储卡。当卡已经插在基本单元上，PLC通电后不需任何操作，卡上的用户程序数据会自动拷贝在PLC中。利用这一功能，可对无数台实现同样控制功能的CPU22X系列进行程序写入。

 

注意：每次通电就写入一次，所以在PLC运行时，不要插入此卡。

 

电池模块用于长时间保存数据，使用CPU224内部存储电容数据存储时间达190小时，而使用电池模块数据存储时间可达200天。

 

2.2.2 CPU224型PLC的结构及性能指标

 

CPU224型可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成（见图2-5）。

 

 

 

图2-5 可编程控制器结构

 

CPU224型可编程控制器有两种，一种是CPU 224 AC/DC/继电器，交流输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），继电器方式输出，14点输入，10点输出；一种是CPU 224 DC/DC/DC，直流24V输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），半导体元件直流方式输出，14点输入，10点输出。用户可根据需要选用。它们的主要技术参数参看表2-1～表2-4。

 

2.2.3 PLC的CPU的工作方式

 

1. CPU的工作方式

 

CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。

 

（1）STOP（停止）。CPU在停止工作方式时，不执行程序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。

 

（2）RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式运行用户程序。

 

2. 改变工作方式的方法

 

（1）用工作方式开关改变工作方式。

 

工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。

 

把方式开关切到STOP位，可以停止程序的执行。

 

把方式开关切到RUN位，可以起动程序的执行。

 

把方式开切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7- Micro/WIN32软件设置CPU工作状态。

 

如果工作方式开关设为STOP或TERM，电源上电时，CPU自动进入STOP工作状态。

 

设置为RUN时，电源上电时，CPU自动进入RUN工作状态。

 

（2）用编程软件改变工作方式。

 

把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP 7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。

 

（3）在程序中用指令改变工作方式。

 

在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。

 

2.3 扩展功能模块

 

2.3.1 扩展单元及电源模块

 

1. 扩展单元

 

扩展单元没有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。S7-200的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，PROFIBUS-DP通信模块。

 

用户选用具有不同功能的扩展模块，可以满足不同的控制需要，节约投资费用。连接时CPU模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。

 

2. 电源模块

 

外部提供给PLC的电源，有24VDC、220VAC两种，根据型号不同有所变化。S7-200的CPU单元有一个内部电源模块，S7-200小型PLC的电源模块与CPU封装在一起，通过连接总线为CPU模块、扩展模块提供5V的直流电源，如果容量许可，还可提供给外部24V直流的电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。应根据下面的原则来确定I/O电源的配置。

 

（1）有扩展模块连接时，如果扩展模块对5VDC电源的需求超过CPU的5V电源模块的容量，则必须减少扩展模块的数量。

 

（2）当+24V直流电源的容量不满足要求时，可以增加一个外部24V直流电源给扩展模块供电。此时外部电源不能与S7-200的传感器电源并联使用，但两个电源的公共端（M）应连接在一起。

 

I/O电源的具体参数可以参看表2-1～表2-4。

 

表2-1 CPU22X模块主要技术指标

 

型号

 CPU221

 CPU222

 CPU224

 CPU226

 CPU226MX

 

用户数据存储器类型

 EEPROM

 EEPROM

 EEPROM

 EEPROM

 EEPROM

 

程序空间（永久保存）

 2048字

 2048字

 4096

 4096字

 8192字

 

用户数据存储器

 1024字

 1024字

 2560字

 2560字

 5120字

 

数据后备（超级电容）典型值/H

 50

 50

 190

 190

 190

 

主机I/O点数

 6/4

 8/6

 14/10

 24/16

 24/16

 

可扩展模块

 无

 2

 7

 7

 7

 

24V传感器电源最大电流/电流限制(mA)

 180/600

 180/600

 280/600

 400/约1500

 400/约1500

 

最大模拟量输入/输出

 无

 16/16

 28/7或14

 32/32

 32/32

 

240V AC电源CPU输入电流/最大负载电流(mA)

 25/180

 25/180

 35/220

 40/160

 40/160

 

24V DC电源CPU输入电流/最大负载(mA)

 70/600

 70/600

 120/900

 150/1050

 150/1050

 

为扩展模块提供的DC5V电源的输出电流

 -

 最大340mA

 最大660mA

 最大1000mA

 最大1000mA

 

内置高速计数器

 4（30KHz）

 4（30KHz）

 6（30KHz）

 6（30KHz）

 6（30KHz）

 

高速脉冲输出

 2（20KHz）

 2（20KHz）

 2（20KHz）

 2（20KHz）

 2（20KHz）

 

模拟量调节电位器

 1个

 1个

 2个

 2个

 2个

 

实时时钟

 有（时钟卡）

 有（时钟卡）

 有（内置）

 有（内置）

 有（内置）

 

RS-485通信口

 1

 1

 1

 1

 1

 

各组输入点数

 4,2

 4,4

 8,6

 13,11

 13,11

 

各组输出点数

 4（DC电源）

 

1,3（AC电源）

 6（DC电源）

 

3,3（AC电源）

 5,5（DC电源）

 

4,3,3（AC电源）

 8,8（DC电源）

 

4,5,7（AC电源）

 8,8（DC电源）

 

4,5,7（AC电源）

 

表2-2 电源的技术指标

 

特性

 24V电源

 AC电源

 

电压允许范围

 20.4～28.8V

 85～264V，47～63Hz

 

冲击电流

 10A，28.8V

 20A，254V

 

内部熔断器（用户不能更换）

 3A，250V慢速熔断

 2A，250V慢速熔断

 

 

　

 

表2-3 数字量输入技术指标

 

项目

 指标

 

输入类型

 漏型/源型

 

输入电压额定值

 24V DC

 

“1”信号

 15～35V，最大4mA

 

“0”信号

 0～5V

 

光电隔离

 500V AC，1min

 

非屏蔽电缆长度

 300m

 

屏蔽电缆长度

 500m

 

 

　

 

表2-4 数字量输出技术指标

 

特性

 24V DC输出

 继电器型输出

 

电压允许范围

 20.4～28.8V

 棗

 

逻辑1信号最大电流

 0.75A（电阻负载）

 2A（电阻负载）

 

逻辑0信号最大电流

 10μA

 0

 

灯负载

 5W

 30W DC/200W AC

 

非屏蔽电缆长度

 150m

 150m

 

屏蔽电缆长度

 500m

 500m

 

触点机械寿命

 棗

 10 000 000次

 

额定负载时触点寿命

 棗

 100 000次

 

 

2.3.2 常用扩展模块介绍

 

1. 数字量扩展模块

 

当需要本机集成的数字量输入/输出点外更多的数字量的输入/输出时，可选用数字量扩展模块。用户选择具有不同I/O点数的数字量扩展模块，可以满足应用的实际要求，同时节约不必要的投资费用，可选择8、16 和32 点输入/输出模块。

 

S7-200PLC系列目前总共可以提供3大类共9种数字量输入输出扩展模块，见表2-5。

 

表2-5 数字量扩展模块

 

 

类型

 型号

 各组输入点数

 各组输出点数

 

输入扩展模块

 

EM221

 EM221 24V DC输入

 4，4

 棗

 

EM221 230V AC输入

 8点相互独立

 棗

 

输出扩展模块

 

EM222

 EM222 24V DC输出

 棗

 4，4

 

EM222 继电器输出

 棗

 4，4

 

EM222 230V AC双向晶闸管输出

 棗

 8点相互独立

 

输入/输出

 

扩展模块

 

EM223

 EM223 24V DC输入/继电器输出

 4

 4

 

EM223 24V DC输入/24VDC输出

 4，4

 4，4

 

EM223 24V DC输入/24VDC输出

 8，8

 4，4，8

 

EM223 24V DC输入/继电器输出

 8，8

 4，4，4，4

 

 

2. 模拟量扩展模块

 

模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能。在工业控制中，被控对象常常是模拟量，如温度、压力、流量等。PLC内部执行的是数字量，模拟量扩展模块可以将PLC外部的模拟量转换为数字量送入PLC内，经PLC处理后，再由模拟量扩展模块将PLC输出的数字量转换为模拟量送给控制对象。模拟量扩展模块优点如下：

 

最佳适应性。可适用于复杂的控制场合，直接与传感器和执行器相连，例如EM235 模块可直接与PT100 热电阻相连。

 

灵活性。当实际应用变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可非常容易的调整用户程序。

 

模拟量扩展模块的数据如表2-6所示。

 

表2-6模拟量扩展模块

 

 

模块

 EM231

 EM232

 EM235

 

点数

 4路模拟量输入

 2路模拟量输出

 4路输入，1路输出

 

 

3. 热电偶、热电阻扩展模块

 

EM231热电偶、热电阻扩展模块是为S7-200 CPU222 CPU224和CPU226/226XM设计的模拟量扩展模块，EM231热电偶模块具有特殊的冷端补偿电路，该电路测量模块连接器上的温度，并适当改变测量值，以补偿参考温度与模块温度之间的温度差，如果在EM231热电偶模块安装区域的环境温度迅速地变化，则会产生额外的误差，要想达到最大的精度和重复性，热电阻和热电偶模块应安装在稳定的环境温度中。

 

EM231热电偶模块用于七种热电偶类型J 、K、 E、N、 S、 T 和R 型。用户必须用DIP 开关来选择热电偶的类型，连到同模块上的热电偶必须是相同类型。外型如图2-6所示。

 

 

 

图2-6热电偶、热电阻扩展模块

 

4. PROFIBUS-DP通信模块

 

通过EM 277 PROFIBUS-DP扩展从站模块，可将S7-200CPU连接到PROFIBUS-DP网络。EM 277 经过串行I/O总线连接到S7-200 CPU，PROFIBUS 网络经过其DP通信端口，连接到EM 277 PROFIBUS-DP 模块。EM 277 PROFIBUS-DP模块的DP端口可连接到网络上的一个DP主站上，但仍能作为一个MPI从站，与同一网络上如SIMATIC编程器或S7-300/S7-400 CPU等其它主站进行通信。

 

2.4 S7-200系列PLC内部元器件

 

2.4.1 数据存储类型

 

1. 数据的长度

 

在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位(bit)，8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)，第7位为最高位(MSB)，如图2-7所示。两个字节（16位）组成1个字(Word)，两个字（32位）组成1个双字（Double word），如图2-7所示。把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。

 

二进制数的“位”只有 0和1两种的取值，开关量(或数字量)也只有两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的失电和得电等。在S7-200梯型图中，可用“位”描述它们，如果该位为1则表示对应的线圈为得电状态，触点为转换状态(常开触点闭合、常闭触点断开)；如果该位为0，则表示对应线圈，触点的状态与前者相反。

 

 

 

图2-7 位，字节，字和双字

 

2. 数据类型及数据范围

 

S7-200系列PLC的数据类型可以是字符串、布尔型（0或1）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括16位符号整数（INT）和32位符号整数（DINT）。实数型数据采用32位单精度数来表示。数据类型、长度及数据范围如表2-7所示。

 

表2-7 数据类型、长度及数据范围

 

 

数据的长度、类型

 无符号整数范围

 符号整数范围

 

十进制

 十六进制

 十进制

 十六进制

 

字节B（8位）

 0～255

 0～FF

 -128～127

 80～7F

 

字W（16位）

 0～65 535

 0～FFFF

 -32 768～32 767

 8000～7FFF

 

双字D（32位）

 0～4 294 967 295

 0～FFFFFFFF

 -2 147 483 648～

 

2 147 483 647

 80000000～7FFFFFFF

 

位（BOOL）

 0、1

 

实数

 -1038～1038

 

字符串

 每个字符串以字节形式存储，最大长度为255个字节，第一个字节中定义该字符串的长度

 

 

3. 常数

 

S7-200的许多指令中常会使用常数。常数的数据长度可以是字节、字和双字。CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。书写格式如下：

 

十进制常数：1234 ； 十六进制常数：16#3AC6 ；二进制常数：2#1010 0001 1110 0000 ASCII码：“Show”；实数（浮点数）：+1.175495E-38（正数）， -1.175495E-38（负数）

 

　

 

2.4.2 编址方式

 

可编程控制器的编址就是对PLC内部的元件进行编码，以便程序执行时可以唯一地识别每个元件。PLC内部在数据存储区为每一种元件分配一个存储区域，并用字母作为区域标志符，同时表示元件的类型。如：数字量输入写入输入映象寄存器（区标志符为I），数字量输出写入输出映象寄存器（区标志符为Q），模拟量输入写入模拟量输入映象寄存器（区标志符为AI），模拟量输出写入模拟量输出映象寄存器（区标志符为AQ）。除了输入输出外，PLC还有其他元件，V表示变量存储器；M表示内部标志位存储器；SM表示特殊标志位存储器；L表示局部存储器；T表示定时器；C表示计数器；HC表示高速计数器；S表示顺序控制存储器；AC表示累加器。掌握各元件的功能和使用方法是编程的基础。下面将介绍元件的编址方式。

 

存储器的单位可以是位（bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（Double Word），那么编址方式也可以分为位、字节、字、双字编址。

 

1. 位编址

 

位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号·位号，如I0.0；Q0.0；I1.2。

 

2. 字节编址

 

字节编址的指定方式为：（区域标志符）B（字节号），如IB0表示由I0.0～I0.7这8位组成的字节。

 

3. 字编址

 

字编址的指定方式为：（区域标志符）W（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。

 

4. 双字编址

 

双字编址的指定方式为：（区域标志符）D（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。

 

2.4.3 寻址方式

 

1. 直接寻址

 

直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。有按位、字节、字、双字的寻址方式，如图2-8所示。

 

 

 

2. 间接寻址

 

间接寻址时操作数并不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在S7-200中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T、C（仅当前值）存储区进行间接寻址。

 

（1）使用间接寻址前，要先创建一指向该位置的指针。指针为双字（32位），存放的是另一存储器的地址，只能用V、L或累加器AC作指针。生成指针时，要使用双字传送指令（MOVD），将数据所在单元的内存地址送入指针，双字传送指令的输入操作数开始处加&符号，表示某存储器的地址，而不是存储器内部的值。指令输出操作数是指针地址。例如：MOVD &VB200，AC1指令就是将VB200的地址送入累加器AC1中。

 

（2）指针建立好后，利用指针存取数据。在使用地址指针存取数据的指令中，操作数前加“*”号表示该操作数为地址指针。例如：MOVW *AC1 AC0 //MOVW表示字传送指令，指令将AC1中的内容为起始地址的一个字长的数据（即VB200，VB201内部数据）送入AC0内。如图2-9所示。

 

 

 

图2-9 间接寻址

 

2.4.4 元件功能及地址分配

 

1. 输入映像寄存器（输入继电器）I

 

（1）输入映像寄存器的工作原理

 

输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口。PLC中的“继电器”与继电器控制系统中的继电器有本质性的差别，是“软继电器”，它实质是存储单元。每一个“输入继电器”线圈都与相应的PLC输入端相连（如“输入继电器” I0.0的线圈与PLC的输入端子0.0相连），当外部开关信号闭合，则“输入继电器的线圈”得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。由于存储单元可以无限次的读取，所以有无数对常开、常闭触点供编程时使用。编程时应注意，“输入继电器”的线圈只能有外部信号来驱动，不能在程序内部用指令来驱动，因此，在用户编制的梯形图中只应出现“输入继电器”的触点，而不应出现“输入继电器”的线圈。

 

（2）输入映像寄存器的地址分配

 

S7-200输入映像寄存器区域有IB0～IB15共16个字节的存储单元。系统对输入映像寄存器是以字节（8位）为单位进行地址分配的。输入映像寄存器可以按位进行操作，每一位对应一个数字量的输入点。如CPU224的基本单元输入为14点，需占用2×8=16位，即占用IB0和IB1两个字节。而I1.6、I1.7因没有实际输入而未使用，用户程序中不可使用。但如果整个字节未使用如IB3～IB15，则可作为内部标志位（M）使用。

 

输入继电器可采用位，字节，字或双字来存取。输入继电器位存取的地址编号范围为I0.0~I15.7。

 

2. 输出映像寄存器（输出继电器）

 

（1）输出映像寄存器的工作原理

 

“输出继电器”是用来将输出信号传送到负载的接口，每一个“输出继电器”线圈都与相应的PLC输出相连，并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。除此之外，还有一对常开触点与相应PLC输出端相连（如输出继电器Q0.0有一对常开触点与PLC输出端子0.0相连）用于驱动负载。输出继电器线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动。

 

（2）输出映像寄存器的地址分配

 

S7-200输出映像寄存器区域有QB0～QB15共16个字节的存储单元。系统对输出映像寄存器也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。输出映像寄存器可以按位进行操作，每一位对应一个数字量的输出点。如CPU224的基本单元输出为10点，需占用2×8=16位，即占用QB0和QB1两个字节。但未使用的位和字节均可在用户程序中作为内部标志位使用。

 

输出继电器可采用位，字节，字或双字来存取。输出继电器位存取的地址编号范围为Q0.0~Q15.7。

 

以上介绍的两种软继电器都是和用户有联系的 ，因而是PLC 与外部联系的窗口 。下面所介绍的则是与外部设备没有联系的内部软继电器。它们既不能用来接收用户信号，也不能用来驱动外部负载，只能用于编制程序，即线圈和接点都只能出现在梯形图中。

 

3. 变量存储器V

 

变量存储器主要用于存储变量。可以存放数据运算的中间运算结果或设置参数，在进行数据处理时，变量存储器会被经常使用。变量存储器可以是位寻址，也可按字节、字、双字为单位寻址，其位存取的编号范围根据CPU的型号有所不同，CPU221/222为V0.0~V2047.7共2KB存储容量，CPU224/226为V0.0~V5119.7共5KB存储容量。

 

4. 内部标志位存储器（中间继电器）M

 

内部标志位存储器，用来保存控制继电器的中间操作状态，其作用相当于继电器控制中的中间继电器，内部标志位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。

 

内部标志位存储器可采用位、字节、字或双字来存取。内部标志位存储器位存取的地址编号范围为M0.0~M31.7共32个字节。

 

5. 特殊标志位存储器SM

 

PLC中还有若干特殊标志位存储器, 特殊标志位存储器位提供大量的状态和控制功能，用来在CPU和用户程序之间交换信息，特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取，CPU224的SM的位地址编号范围为SM0.0~SM179.7共180个字节。其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。

 

常用的特殊存储器的用途如下：

 

SM0.0：运行监视。SM0.0始终为“1”状态。当PLC运行时可以利用其触点驱动输出继电器，在外部显示程序是否处于运行状态。

 

SM0.1：初始化脉冲。每当PLC的程序开始运行时，SM0.1线圈接通一个扫描周期，因此SM0.1的触点常用于调用初使化程序等。

 

SM0.3：开机进入RUN时，接通一个扫描周期，可用在启动操作之前，给设备提前预热。

 

SM0.4、SM0.5：占空比为50%的时钟脉冲。当PLC处于运行状态时，SM0.4产生周期为1min的时钟脉冲，SM0.5产生周期为1s的时钟脉冲。若将时钟脉冲信号送入计数器作为计数信号，可起到定时器的作用。

 

SM0.6：扫描时钟， 1个扫描周期闭合，另一个为OFF，循环交替。

 

SM0.7：工作方式开关位置指示，开关放置在RUN位置时为1。

 

SM1.0：零标志位，运算结果=0时，该位置1。

 

SM1.1：溢出标志位，结果溢出或非法值时，该位置1。

 

SM1.2：负数标志位，运算结果为负数时，该位置1。

 

SM1.3：被0除标志位。

 

其他特殊存储器的用途可查阅相关手册。

 

6. 局部变量存储器L

 

　 局部变量存储器L用来存放局部变量，局部变量存储器L和变量存储器V十分相似，主要区别在于全局变量是全局有效，即同一个变量可以被任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的程序相关联。

 

S7-200有64个字节的局部变量存储器，其中60个字节可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。后4个字节作为系统的保留字节。PLC在运行时，根据需要动态地分配局部变量存储器，在执行主程序时，64个字节的局部变量存储器分配给主程序，当调用子程序或出现中断时，局部变量存储器分配给子程序或中断程序。

 

局部存储器可以按位、字节、字、双字直接寻址，其位存取的地址编号范围为L0.0~L63.7。

 

L可以作为地址指针。

 

7. 定时器T

 

PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器。每个定时器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用。其设定时间由程序设置。

 

每个定时器有一个16位的当前值寄存器，用于存储定时器累计的时基增量值(1~32767)，另有一个状态位表示定时器的状态。若当前值寄存器累计的时基增量值大于等于设定值时，定时器的状态位被置“1”，该定时器的常开触点闭合。

 

定时器的定时精度分别为1ms 、10ms和100ms三种，CPU222、CPU224及CPU226的定时器地址编号范围为T0~T225，它们分辨率、定时范围并不相同，用户应根据所用CPU型号及时基，正确选用定时器的编号。

 

8. 计数器C

 

计数器用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予。

 

计数器的结构与定时器基本相同，每个计数器有一个16位的当前值寄存器用于存储计数器累计的脉冲数，另有一个状态位表示计数器的状态，若当前值寄存器累计的脉冲数大于等于设定值时，计数器的状态位被置“1”，该计数器的常开触点闭合。计数器的地址编号范围为C0~C255。

 

9. 高速计数器HC

 

一般计数器的计数频率受扫描周期的影响，不能太高。而高速计数器可用来累计比CPU 的扫描速度更快的事件。高速计数器的当前值是一个双字长（32位）的整数，且为只读值。

 

高速计数器的地址编号范围根据CPU的型号有所不同，CPU221/222各有4个高速计数器，CPU224/226各有6个高速计数器，编号为HC0~HC5。

 

10. 累加器AC

 

累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结果。CPU提供了4个 32位的累加器，其地址编号为AC0~AC3。累加器的可用长度为32位，可采用字节、字、双字的存取方式，按字节、字只能存取累加器的低8位或低16位，双字可以存取累加器全部的32 位。

 

11. 顺序控制继电器S（状态元件）

 

顺序控制继电器是使用步进顺序控制指令编程时的重要状态元件，通常与步进指令一起使用以实现顺序功能流程图的编程。

 

顺序控制继电器的地址编号范围为S0.0~S31.7。

 

12. 模拟量输入/输出映像寄存器（AI/AQ）

 

S7-200的模拟量输入电路是将外部输入的模拟量信号转换成1个字长的数字量存入模拟量输入映像寄存器区域，区域标志符为AI。

 

模拟量输出电路是将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长（16位）数值转换为模拟电流或电压输出，区域标志符为AQ。

 

在PLC内的数字量字长为16位，即两个字节，故其地址均以偶数表示，如 AIW0、AIW2…..；AQW0、AQW2…..。

 

对模拟量输入/输出是以2个字（W）为单位分配地址，每路模拟量输入/输出占用1个字（2个字节）。如有3路模拟量输入，需分配4个字（AIW0、AIW2、AIW4、AIW6），其中没有被使用的字AIW6，不可被占用或分配给后续模块。如果有1路模拟量输出，需分配2个字（AQW0、AQW2），其中没有被使用的字AQW2，不可被占用或分配给后续模块。

 

模拟量输入/输出的地址编号范围根据CPU的型号的不同有所不同，CPU222为AIW0～AIW30/AQW0～AQW30；CPU224/226为AIW0～AIW62/AQW0～AQW62。