06SIMATICS7-200系列PLC系统特性及硬件构成精编版.pptx

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1、1.1第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.1第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成 返回总目录返回总目录返回总目录返回总目录 1.2第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.2德国西门子公司是世界上最大的电气和电子公司之一，其自动化与驱动德国西门子公司是世界上最大的电气和电子公司之一，其自动化与驱动(A&D)集团是工业自动化的中坚力量，并在中国集团是工业自动化的中坚力量，并在中国PLC和大型传动市场上处于领先和大型传动市场上处于领先地位。该集团核

2、心产品地位。该集团核心产品SIMATICS7已经成功地被应用于几乎所有的自动化领域。已经成功地被应用于几乎所有的自动化领域。根据根据2004年调查结果表明，国内应用西门子产品的用户达年调查结果表明，国内应用西门子产品的用户达65%。作为国内。作为国内PLC市场的领导者，西门子工控产品在几乎所有应用行业内都保持着强大的竞争力。市场的领导者，西门子工控产品在几乎所有应用行业内都保持着强大的竞争力。1.3第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.3本章内容本章内容6.1SIMATICS7-200系列系列PLC的硬件系统的硬件系统6.2SIMATICS7

3、-200系列系列PLC模块性能简介模块性能简介思考题与习题思考题与习题1.4第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.46.1 SIMATIC S7-2006.1 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC的硬件系统的硬件系统6.1.1概述概述S7系列可编程控制器包括系列可编程控制器包括S7-200系列、系列、S7-300系列和系列和S7-400系列，其功能系列，其功能强大，分别应用于小型、中型和大型自动化系统。强大，分别应用于小型、中型和大型自动化系统。S7-200系列系列PLC是西门子公司生产的一种小型整体式结构可编程控制器，是西门子公

4、司生产的一种小型整体式结构可编程控制器，出现于出现于20世纪世纪90年代，到目前已经历了两代，年代，到目前已经历了两代，S7-21*系列是第一代产品，系列是第一代产品，S7-22*系列是第二代产品。系列是第二代产品。S7系列系列PLC凭借其强大的组网能力、功能完善的编程软凭借其强大的组网能力、功能完善的编程软件、种类齐全的功能模块和良好的人机界面，成为众多用户首选的件、种类齐全的功能模块和良好的人机界面，成为众多用户首选的PLC产品。产品。S7-200系列系列PLC广泛用于集散自动化系统，使用范围覆盖机床、机械、电力设广泛用于集散自动化系统，使用范围覆盖机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护

5、设备等自动化控制领域，既可用于继电器简单控制的更施、民用设施、环境保护设备等自动化控制领域，既可用于继电器简单控制的更新换代，又可实现复杂的自动化控制。新换代，又可实现复杂的自动化控制。S7-300系列系列PLC是模块化小型是模块化小型PLC系统，通过分布式的主机架系统，通过分布式的主机架(CR)和和3个个扩展机架扩展机架(ER)，可以对多达，可以对多达32个模块进行操作，各种单独的模块之间可进行广个模块进行操作，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展，能满足中等性能要求的应用。泛组合以用于扩展，能满足中等性能要求的应用。1.5第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬

6、件构成系统特性及硬件构成1.5S7-400系列系列PLC采用模块化无风扇的设计，坚固耐用，易于扩展，通信能采用模块化无风扇的设计，坚固耐用，易于扩展，通信能力强大，容易实现分布式结构。该系列具有多种级别力强大，容易实现分布式结构。该系列具有多种级别(功能逐步升级功能逐步升级)的的CPU，种类齐全的通用功能模板，使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制种类齐全的通用功能模板，使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或变得更加复杂时，只要适当的增加一些模板，就能够实现系统系统规模扩大或变得更加复杂时，只要适当的增加一些模板，就能够实现系统升级。升级。由于由于S7-200系列系列

7、PLC几乎包含了西门子几乎包含了西门子PLC所有的性能，而且在小型所有的性能，而且在小型PLC中具有较强的代表性，所以本章以中具有较强的代表性，所以本章以S7-200系列为例，详细介绍其系统基本构成系列为例，详细介绍其系统基本构成和各模块性能。和各模块性能。6.1 SIMATIC S7-2006.1 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC的硬件系统的硬件系统1.6第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.66.1.2SIMATICS7-200系列系列PLC系统基本构成系统基本构成SIMATICS7-200系列系列PLC属于小型整体式结构

8、的属于小型整体式结构的PLC,本机自带本机自带RS-485通通信接口、内置电源和信接口、内置电源和I/O接口。它结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其接口。它结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其丰富的指令系统和扩展模块，实时特性和通信能力强大，便于操作、易于掌握，丰富的指令系统和扩展模块，实时特性和通信能力强大，便于操作、易于掌握，性价比非常高，在各种行业中的应用越来越广，成为中小规模控制系统的理想性价比非常高，在各种行业中的应用越来越广，成为中小规模控制系统的理想控制设备。控制设备。SIMATICS7-200系列系列PLC的硬件配置灵活，既可用一个单独的的硬件配置灵活，既可用一个单独的

9、S7-200CPU构成一个简单数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量构成一个简单数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模模块、模拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。图拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。图6.1所示所示为一个完整的为一个完整的PLC系统。系统。6.1 SIMATIC S7-2006.1 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC的硬件系统的硬件系统1.7第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.7图图6.1S7-200系列系列PLC系统基本构成系统基本构成6

10、.1 SIMATIC S7-2006.1 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC的硬件系统的硬件系统1.8第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.8(1)CPU单元单元即即PLC主机，也可称为基本单元。它内部包括中央处理器主机，也可称为基本单元。它内部包括中央处理器CPU，存储单元、输入输出接口、内置，存储单元、输入输出接口、内置5V和和24V直流电源、直流电源、RS-485通信接口等，通信接口等，是是PLC的核心部分。其功能足以使它完成基本控制功能，所以的核心部分。其功能足以使它完成基本控制功能，所以CPU单元单独就是单元单独就是一

11、个完整的控制系统。一个完整的控制系统。(2)编程设备编程设备是对是对CPU单元进行编程、调试的设备。可用单元进行编程、调试的设备。可用PC/PPI编程电缆编程电缆与与CPU单元进行连接。常用设备为手持编程器和装有单元进行连接。常用设备为手持编程器和装有SIMATICS7系列系列PLC编程编程软件的微机。软件的微机。(3)数字量扩展单元数字量扩展单元I/O接口单元，用于对数字接口单元，用于对数字I/O的扩展。在工程应用中，的扩展。在工程应用中，CPU单元自带的单元自带的I/O接口往往不能满足控制系统要求，用户需要根据实际需要选接口往往不能满足控制系统要求，用户需要根据实际需要选用不同用不同I/O

12、模块进行扩展，以增加模块进行扩展，以增加I/O接口的数量。不同的接口的数量。不同的CPU单元可连接的最大单元可连接的最大I/O模块数不同，而且可使用的模块数不同，而且可使用的I/O点数也是由多种因素共同决定的。点数也是由多种因素共同决定的。(4)模拟量扩展单元模拟量扩展单元模拟量与数字量转换单元。控制领域中模拟量的使用十模拟量与数字量转换单元。控制领域中模拟量的使用十分广泛，模拟量扩展单元可十分方便地与分广泛，模拟量扩展单元可十分方便地与CPU单元连接，实现单元连接，实现A/D转换和转换和D/A转转换。换。(5)智能扩展模块智能扩展模块多为特殊功能模块，模块内含有多为特殊功能模块，模块内含有C

13、PU，能够进行独立运算，能够进行独立运算和功能设置，如定位模块、和功能设置，如定位模块、Modem模块、模块、PROFIBUS-DP模块等。模块等。6.1 SIMATIC S7-2006.1 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC的硬件系统的硬件系统1.9第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.9(6)TD200文本显示器文本显示器西门子提供的简单易用的人机界面。可使用西门子提供的简单易用的人机界面。可使用5种文种文字字(英文、德文、法文、意大利文、西班牙文英文、德文、法文、意大利文、西班牙文)中的任一种进行显示，为操作人中的任一种进

14、行显示，为操作人员提供了一个方便简洁的操作员界面；通过编程设置能够显示最多员提供了一个方便简洁的操作员界面；通过编程设置能够显示最多80条信息，条信息，每条信息最多有每条信息最多有4种状态；具有种状态；具有8个可由用户自定义的功能键，每一个都由个可由用户自定义的功能键，每一个都由CPU单元分配了一个存储空间，能够在执行程序的过程中修正参数，或直接设置输单元分配了一个存储空间，能够在执行程序的过程中修正参数，或直接设置输入或输出量对程序进行调试。新一代入或输出量对程序进行调试。新一代TD200C(S7-200的文本显示界面的文本显示界面)提供了提供了非常灵活的键盘布置和面板设计，可选择多达非常灵

15、活的键盘布置和面板设计，可选择多达20种不同形状、颜色和字体的按种不同形状、颜色和字体的按键，背景图像也可任意变化。键，背景图像也可任意变化。(7)通信处理模块通信处理模块多多PLC通信模块。通信模块。CP243-2通信处理器是通信处理器是AS-接口主站接口主站连接部件，专门为连接部件，专门为S7-200CPU22X型型PLC设计，使设计，使AS-接口上能运行最多接口上能运行最多31个个数字从站，可显著增加系统中可利用的数字和模拟量数字从站，可显著增加系统中可利用的数字和模拟量I/O，便于，便于S7-200适应不适应不同的控制系统。同的控制系统。(8)可选扩展卡可选扩展卡可根据用户需求配置用户

16、存储卡、时钟卡、电池卡，通过可根据用户需求配置用户存储卡、时钟卡、电池卡，通过可选卡插槽进行连接。用户存储卡可与可选卡插槽进行连接。用户存储卡可与PLC主机双向联系，传输程序、数据或主机双向联系，传输程序、数据或组态结果，对这些重要内容进行备份，存储时间可延长到组态结果，对这些重要内容进行备份，存储时间可延长到200天。时钟卡可提天。时钟卡可提供误差为供误差为2分钟分钟/月的时钟信号。电池卡是重量小于月的时钟信号。电池卡是重量小于0.6g、容量为、容量为30mAh、输出、输出电压为电压为3V的锂电池，平均可使用的锂电池，平均可使用10年。年。6.1 SIMATIC S7-2006.1 SIMA

17、TIC S7-200系列系列PLCPLC的硬件系统的硬件系统1.10第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.106.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介6.2.1CPU模块模块S7-200系列可提供多种不同基本型号的系列可提供多种不同基本型号的PLC和可选功能模块，使系统配置和可选功能模块，使系统配置更加灵活。下面具体介绍各种模块的基本性能和技术规范。更加灵活。下面具体介绍各种模块的基本性能和技术规范。1.模块外形结构及各型号模块外形结构及各型号CPU模块的基本功能模块

18、的基本功能S7-200系列的系列的CPU模块外形结构如图模块外形结构如图6.2所示。所示。CPU模块结构紧凑，布局模块结构紧凑，布局合理，使用方便。上端子排包括输出和电源接口，下端子排为输入接口，在面合理，使用方便。上端子排包括输出和电源接口，下端子排为输入接口，在面板上有板上有I/O指示灯指示指示灯指示I/O的接通或关断状态。为接线方便，推出的较高型号的接通或关断状态。为接线方便，推出的较高型号CPU模块模块(CPU224以上以上)均采用可拔插整体端子。均采用可拔插整体端子。1.11第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.11图图6.2S7-

19、200系列的系列的CPU模块外形结构图模块外形结构图6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.12第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.12右部前盖下是模式选择开关右部前盖下是模式选择开关(RUN/TERM/STOP)、模拟电位器、扩展接口。、模拟电位器、扩展接口。通过拨动模式选择开关可分别使通过拨动模式选择开关可分别使PLC工作在运行工作在运行(RUN)或编程状态或编程状态(STOP)，若，若拨至拨至TERM位置，则可由编程软件来控制位置，则可由编程软件来控制PL

20、C工作在运行或编程状态。每一个工作在运行或编程状态。每一个模拟电位器均与一个内部特殊存储器相关，电位器的旋转可改变内部特殊存储模拟电位器均与一个内部特殊存储器相关，电位器的旋转可改变内部特殊存储器中的值，从而对程序运行产生影响。扩展接口用于模块的扩展连接。器中的值，从而对程序运行产生影响。扩展接口用于模块的扩展连接。左上部为状态指示灯和可选卡插槽位置。左下部为一个或两个通信接口，左上部为状态指示灯和可选卡插槽位置。左下部为一个或两个通信接口，可与编程器、计算机或其他通信设备连接，进行数据交换。可与编程器、计算机或其他通信设备连接，进行数据交换。目前市场上目前市场上S7-22*系列系列PLC已基

21、本取代了第一代已基本取代了第一代S7-21*系列系列PLC，并成，并成为市场中的主流产品，为市场中的主流产品，S7-22*系列有系列有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XM等等6种不同型号，其外观结构基本相同。种不同型号，其外观结构基本相同。(1)CPU221主机集成主机集成6输入输入/4输出共输出共10个数字量个数字量I/O点。无点。无I/O扩展能力。扩展能力。6KB程序和数据存储空间。程序和数据存储空间。4个独立的个独立的30kHz高速计数器，高速计数器，2路独立的路独立的20kHz高高速脉冲输出。速脉冲输出。1个个RS-485通信通信/

22、编程接口，具有编程接口，具有PPI通信协议、通信协议、MPI通信协议和通信协议和自由方式通信能力，是极适合于小点数控制系统的微型控制器。自由方式通信能力，是极适合于小点数控制系统的微型控制器。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.13第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.13(2)CPU222主机集成主机集成8输入输入/6输出共输出共14个数字量个数字量I/O点。点。6KB程序和数据程序和数据存储空间。比存储空间。比CPU221增加了扩展能力，可连接增加了扩展能

23、力，可连接2个扩展模块，可扩展最多个扩展模块，可扩展最多64个个I/O点和点和8路模拟量。路模拟量。(3)CPU224在在CPU222的基础上，主机数字量的基础上，主机数字量I/O点增为点增为14输入输入/10输出共输出共24个。扩展能力大为加强，可连接个。扩展能力大为加强，可连接7个扩展模块，最大扩展至个扩展模块，最大扩展至168个数字量个数字量I/O点点或或35路模拟量路模拟量I/O点。点。13KB程序和数据存储空间。程序和数据存储空间。6个独立的个独立的30kHz高速计数器，高速计数器，2路独立的路独立的20kHz高速脉冲输出，具有高速脉冲输出，具有PID控制器。控制器。I/O端子排可很

24、容易地整体拆端子排可很容易地整体拆卸，是具有较强控制能力的控制器。卸，是具有较强控制能力的控制器。(4)CPU224XP除具有除具有CPU224的功能外，另集成的功能外，另集成2输入输入/1输出共输出共3个模拟个模拟量量I/O点，程序和数据存储空间扩展为点，程序和数据存储空间扩展为20KB，高速计数器与高速脉冲输出频率，高速计数器与高速脉冲输出频率达达100KHz。本机还新增位控特性，自整定。本机还新增位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等，是具有模拟量，数据记录及配方功能等，是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型和强大控制能

25、力的新型CPU。(5)CPU226在在CPU224的基础上功能进一步强大，主机增加到的基础上功能进一步强大，主机增加到40个数字个数字量量I/O点。最大扩展至点。最大扩展至248个数字量个数字量I/O点或点或35路模拟量路模拟量I/O点。增加了通信接口点。增加了通信接口数量，可以分别进行设置，同时与两个设备进行通信而互不干扰，通信功能大数量，可以分别进行设置，同时与两个设备进行通信而互不干扰，通信功能大大加强。大加强。CPU226可用于较高要求的控制系统，更多的可用于较高要求的控制系统，更多的I/O点，更强的模块扩展点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能使其完全适应

26、于复杂的能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能使其完全适应于复杂的中小型控制系统。中小型控制系统。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.14第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.14(6)CPU226XM在原有的在原有的CPU226的基础上将程序存储空间和数据存储空的基础上将程序存储空间和数据存储空间扩大了一倍，其他指标未变。间扩大了一倍，其他指标未变。2.CPU模块的主要特点模块的主要特点S7-22各型号各型号CPU的基本配置如表的基本配置如表6-1

27、所示。从表中可看出，所示。从表中可看出，S7-200系列系列PLC功能强大，有着鲜明的特点。功能强大，有着鲜明的特点。(1)自带高速计数器，有多个接口可以接受最高达自带高速计数器，有多个接口可以接受最高达30kHz的高速脉冲输入。的高速脉冲输入。可以同时做加减计数，连接两相相位差为可以同时做加减计数，连接两相相位差为90的的A/B相增量编码器，可通过编程相增量编码器，可通过编程对高速计数功能相关状态字进行设置，得到多种对高速脉冲的计数模式。对高速计数功能相关状态字进行设置，得到多种对高速脉冲的计数模式。(2)具有高速脉冲输出接口，最大脉冲频率可达具有高速脉冲输出接口，最大脉冲频率可达20kHz

28、，能够直接用于定位，能够直接用于定位控制。控制。(3)存储空间大，并可由超级电容对数据进行长达存储空间大，并可由超级电容对数据进行长达190分钟的掉电保护，分钟的掉电保护，若选用存储卡，则可保存若选用存储卡，则可保存200天。天。(4)运算指令丰富，并具有实数运算功能，可实现复杂的计算和控制策略。运算指令丰富，并具有实数运算功能，可实现复杂的计算和控制策略。并允许在程序中立即读写并允许在程序中立即读写I/O接口，在一些需要立即响应的场合应用非常方便。接口，在一些需要立即响应的场合应用非常方便。(5)可为模拟量和数字量输入设置滤波器，输入接口可以捕捉比可为模拟量和数字量输入设置滤波器，输入接口可

29、以捕捉比CPU扫描扫描速度更快的窄脉冲信号，便于适应复杂的工业环境。速度更快的窄脉冲信号，便于适应复杂的工业环境。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.15第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.15(6)内部配有内部配有+5VDC扩展电源，输出电流可达扩展电源，输出电流可达1000mA；+24VDC传感器传感器电源或负载驱动电源，输出电流可达电源或负载驱动电源，输出电流可达400mA。(7)具有具有RS-485通信接口，可与计算机、变频器、文本显示器、手持编程通

30、信接口，可与计算机、变频器、文本显示器、手持编程器等进行通信，交换数据、完成控制功能。器等进行通信，交换数据、完成控制功能。表表6-1S7-22*系列系列CPU的基本配置的基本配置特特性性CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226外形尺寸外形尺寸/mm908062908062120.5806214080621908062功耗功耗/W4W4W8W8W11W本机数字量本机数字量I/O数量数量6/48/614/1014/1024/16本机模拟量本机模拟量I/O数量数量0002/10允许扩展模块数量允许扩展模块数量02777允许扩展智能模块允许扩展智能模块数量数量027776.2

31、 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.16第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.16高速计数器数量高速计数器数量单相频率单相频率两相频率两相频率44个个30kHz2个个20kHz44个个30kHz2个个20kHz66个个30kHz4个个20kHz64个个30kHz2个个200kHz3个个20kHz1个个100kHz66个个30kHz4个个20kHz脉冲输出频率脉冲输出频率2个个20kHz(DC)2个个20kHz(DC)2个个20kHz(DC)2个个100kHz(DC)

32、2个个20kHz(DC)模拟电位器个数模拟电位器个数1个个8位分辨位分辨率率1个个8位分辨位分辨率率1个个8位分辨位分辨率率2个个8位分辨位分辨率率2个个8位分辨位分辨率率脉冲捕捉输入脉冲捕捉输入/个个68141424程序空间程序空间/B20482048409661444096数据空间数据空间/B10241024256051202560RS-485通信接口数通信接口数/个个1112个个2每网络最大连接站每网络最大连接站数数/个个1261261261261266.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.17第第6章章SI

33、MATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.17掉电保存时间掉电保存时间(超级电容超级电容)/小时小时5050100100100(续续)实实数运算数运算时间时间/指令指令/特特性性CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU2261004001004001004001004001004000.370.370.370.370.37+5V扩展扩展I/O模块模块电源电源/mA03406606601000指令执行速度指令执行速度/6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.18第第

34、6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.183.CPU模块不同输出结构及主要性能区别模块不同输出结构及主要性能区别S7-200系列系列PLC中，每种中，每种CPU有晶体管和继电器两种输出形式，其输出电有晶体管和继电器两种输出形式，其输出电路内部结构如图路内部结构如图6.3所示，在电源电压和输出特性方面也有较大区别，所以应用所示，在电源电压和输出特性方面也有较大区别，所以应用领域各有所长。具体区别见表领域各有所长。具体区别见表6-2。晶体管型输出所需电源为直流，具有最大。晶体管型输出所需电源为直流，具有最大20kHz的高速脉冲输出功能，可直接驱动步进

35、电机或对伺服电机控制器发送控的高速脉冲输出功能，可直接驱动步进电机或对伺服电机控制器发送控制脉冲进行准确定位，但其驱动能力不足。继电器型输出电源为范围较宽的交制脉冲进行准确定位，但其驱动能力不足。继电器型输出电源为范围较宽的交流，单口驱动能力达到流，单口驱动能力达到2A，但不能输出高速脉冲，而且输出有，但不能输出高速脉冲，而且输出有10ms的延迟，的延迟，所以多用于直接驱动。所以多用于直接驱动。图图6.3晶体管型和继电器型晶体管型和继电器型CPU模块输出电路结构图模块输出电路结构图6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简

36、介1.19第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.19表表6-2晶体管型和继电器型晶体管型和继电器型CPU主要区别主要区别输出类型输出类型晶体管型晶体管型继电器型继电器型电源电压电源电压20.4V28.8VDC85V264VAC输出电压输出电压20.4V28.8VDC5V30VDC或或5V250VAC输出电流输出电流0.75A2A开关频率开关频率(脉冲串输出脉冲串输出)20kHz(最大最大)1Hz继电器开关延时继电器开关延时10ms6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简

37、介1.20第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.206.2.2数字量模块数字量模块S7-200系列系列PLC的的CPU模块上均集成了一定数量的模块上均集成了一定数量的I/O接口，能够方便地构接口，能够方便地构成控制系统。但在使用中，实际需要的成控制系统。但在使用中，实际需要的I/O接口数量往往较多，接口数量往往较多，CPU模块的接口模块的接口不能够满足要求。例如，在一些流水线上，所需动作多为顺序控制，控制规律不不能够满足要求。例如，在一些流水线上，所需动作多为顺序控制，控制规律不太复杂，但传感器输入较多，所需控制的电机或继电器也多，若使用高性

38、能的太复杂，但传感器输入较多，所需控制的电机或继电器也多，若使用高性能的PLC则成本太高。这种情况下，就应考虑则成本太高。这种情况下，就应考虑CPU主机模块附加数字量扩展模块的形主机模块附加数字量扩展模块的形式，以增加数字量接口为主要目的。式，以增加数字量接口为主要目的。1.数字量模块的主要特点数字量模块的主要特点(1)数字量扩展模块内部没有中央控制器，所以必须与数字量扩展模块内部没有中央控制器，所以必须与CPU模块相连，使用模块相连，使用CPU模块的寻址功能，对模块上的模块的寻址功能，对模块上的I/O接口进行控制。接口进行控制。(2)数字量扩展模块须由数字量扩展模块须由CPU模块通过扩展接口

39、提供正常工作所需的模块通过扩展接口提供正常工作所需的+5VDC电源，其外部不再提供工作电源。电源，其外部不再提供工作电源。(3)数字量扩展模块数字量扩展模块I/O接口所需接口所需+24VDC电源可以由电源可以由CPU模块的传感器电模块的传感器电源提供，但受到最大电流的限制，只能为部分接口提供电源，所以常用外部源提供，但受到最大电流的限制，只能为部分接口提供电源，所以常用外部DC+24V开关电源为开关电源为I/O接口供电。接口供电。(4)扩展模块秉承了整体式扩展模块秉承了整体式PLC的结构特点，也吸收了模块式的结构特点，也吸收了模块式PLC便于扩展便于扩展的优势，其结构紧凑，与的优势，其结构紧凑

40、，与CPU模块同宽同高而长度不同，扩展后与模块同宽同高而长度不同，扩展后与CPU形成一形成一个整齐的长方体结构，十分方便在控制柜内整体安装。图个整齐的长方体结构，十分方便在控制柜内整体安装。图6.4为扩展模块连接示为扩展模块连接示意图。意图。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.21第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.21图图6.4扩展模块连接示意图扩展模块连接示意图2.数字量模块的型号与性能数字量模块的型号与性能S7-200系列系列PLC为方便工程使用，提供

41、了种类丰富的数字量扩展模块，有为方便工程使用，提供了种类丰富的数字量扩展模块，有单独的输入模块单独的输入模块EM221(8路扩展输入路扩展输入)；有单独的输出模块；有单独的输出模块EM222(8路扩展输出路扩展输出)；有；有I/O混合模块混合模块EM223(具有具有8I/O、16I/O、32I/O等多种配置等多种配置)。各不同数字量模块的性能见表各不同数字量模块的性能见表6-3。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.22第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.22

42、表表6-3数字量模块性能一览表数字量模块性能一览表数字量模块型号数字量模块型号EM221EM222EM223输入点数输入点数8点点无无4/8/16点点输出点数输出点数无无8点点4/8/16点点隔离组点数隔离组点数4点点4点点4点点输入电压输入电压24VDC30VDC(最大最大)输出电压输出电压20.4V28.8VDC或或20V250VAC20.4V28.8VDC或或5V30VDC、5V250VAC电缆长度电缆长度(隔离隔离/不隔离不隔离)300/500m150/500m300/500m数字量模块型号数字量模块型号EM221EM222EM223输出类型输出类型DC输出输出/继电器输出继电器输出D

43、C输出输出/继电器输出继电器输出电能消耗电能消耗(+5VDC)30mA50mA40mA/100mA/160mA6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.23第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.233.限制数字量模块扩展数量的几个因素限制数字量模块扩展数量的几个因素(1)不同的主机最大可扩展模块数量有限，不同的主机最大可扩展模块数量有限，CPU221不能扩展，不能扩展，CPU222只只能扩展两个模块，能扩展两个模块，CPU224、CPU226能够扩展能够扩展7个模块

44、。个模块。(2)扩展模块消耗的总电流不能超过扩展模块消耗的总电流不能超过CPU模块能够提供的最大电流。模块能够提供的最大电流。(3)扩展总点数不能大于扩展总点数不能大于I/O映像寄存器的总数。因为映像寄存器的总数。因为CPU模块对数字量的模块对数字量的寻址都是以寻址都是以8位寄存器为一个单位的，对数字量扩展模块也是相同的。若某一模位寄存器为一个单位的，对数字量扩展模块也是相同的。若某一模块的数字量块的数字量I/O不是不是8的整倍数，则余下的空地址也不会分配给其他模块。例如的整倍数，则余下的空地址也不会分配给其他模块。例如对于对于CPU224模块，本机输入地址为模块，本机输入地址为I0.0I0.

45、7和和I1.0I1.5，输出地址为，输出地址为Q0.0Q0.7和和Q1.0Q1.1。若扩展一个。若扩展一个4输入、输入、4输出的输出的EM223数字量扩展模块，则扩数字量扩展模块，则扩展模块输入地址为展模块输入地址为I2.0I2.3，输出地址为，输出地址为Q2.0Q2.3。地址。地址I1.6I1.7与与Q1.2Q1.7都不能与外部接口对应，即它们是未用位。对于输出寄存器中没有使用都不能与外部接口对应，即它们是未用位。对于输出寄存器中没有使用的位，可以像使用内部存储器标志位一样使用。但对于输入寄存器中没有使用的位，可以像使用内部存储器标志位一样使用。但对于输入寄存器中没有使用的位，由于每次输入更

46、新时都把未用位清的位，由于每次输入更新时都把未用位清0，所以不能作为内部存储器标志位使，所以不能作为内部存储器标志位使用。用。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.24第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.246.2.3模拟量模块模拟量模块在工业控制系统，尤其是过程控制系统中，以模拟量作为在工业控制系统，尤其是过程控制系统中，以模拟量作为I/O信号是常见的。信号是常见的。如变频恒压供水系统中，须采用压力变送器将压力信号转换为标准电压或电流如变频恒压供水系统中，须

47、采用压力变送器将压力信号转换为标准电压或电流信号送入信号送入PLC中，经过程序运算再由控制器输出模拟量信号到变频器以控制水中，经过程序运算再由控制器输出模拟量信号到变频器以控制水泵的转速，使供水系统稳定在某一设置压力。其他工业参数，如温度、液位、泵的转速，使供水系统稳定在某一设置压力。其他工业参数，如温度、液位、流量等的控制也必须通过传感器和变送器采集模拟量信号送入流量等的控制也必须通过传感器和变送器采集模拟量信号送入PLC，而驱动伺，而驱动伺服电机、电动调节阀等则需要服电机、电动调节阀等则需要PLC输出模拟量信号。输出模拟量信号。在在S7-200系列系列PLC中，除了中，除了CPU224XP

48、模块本身自带有模拟量模块本身自带有模拟量I/O接口，其他接口，其他CPU模块若要处理模拟量信号，均需扩展模拟量模块。模块若要处理模拟量信号，均需扩展模拟量模块。1.模拟量模块的外部接线方式模拟量模块的外部接线方式模拟量模块主要分为模拟量模块主要分为3种，即模拟量输入模块种，即模拟量输入模块EM231(4路模拟量输入路模拟量输入)、模、模拟量输出模块拟量输出模块EM232(2路模拟量输出路模拟量输出)和模拟量和模拟量I/O组合模块组合模块EM235(4路模拟量路模拟量输入、输入、1路模拟量输出路模拟量输出)。下面以组合模块。下面以组合模块EM235为例说明其模拟量为例说明其模拟量I/O接线方式。

49、接线方式。6.2 SIMATIC S7-2006.2 SIMATIC S7-200系列系列PLCPLC模块性能简介模块性能简介1.25第第6章章SIMATICS7-200系列系列PLC系统特性及硬件构成系统特性及硬件构成1.25如图如图6.5所示为所示为EM235模块模拟量模块模拟量I/O接线示意图。接线示意图。24VDC电源正极接入模电源正极接入模块左下方块左下方L+端子，负极接入端子，负极接入M端子。端子。EM235模块的上部端子排为标注模块的上部端子排为标注A、B、C、D的四路模拟量输入接口，可分别接入标准电压、电流信号。为电压输入时，的四路模拟量输入接口，可分别接入标准电压、电流信号。

50、为电压输入时，如如A口所示，电压信号正极接入口所示，电压信号正极接入A+端，负极接入端，负极接入A-端，端，RA端悬空。为电流输入端悬空。为电流输入时，如时，如B口所示，须将口所示，须将RB与与B+短接，然后与电流信号输出端相连，电流信号输短接，然后与电流信号输出端相连，电流信号输入端则接入入端则接入B-接口。若接口。若4个接口未能全部使用，如个接口未能全部使用，如C口所示，未用的接口要将口所示，未用的接口要将C+与与C-端用短路子短接，以免受到外部干扰。下部端子为一路模拟量输出端的端用短路子短接，以免受到外部干扰。下部端子为一路模拟量输出端的3个个接线端子接线端子MO、VO、IO，其中，其中