S7-200 PLC系統(tǒng)構(gòu)成

S7-200系列PLC將一個(gè)微處理器CPU、若干I/O點(diǎn)和電源集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，統(tǒng)稱CPU模塊，其外形如下圖所示。

 

 

S7-200系列PLC可提供4種不同的CPU模塊和6種型號(hào)的擴(kuò)展模塊。其系統(tǒng)構(gòu)成包括CPU模塊、各種擴(kuò)展模塊、編程器、存儲(chǔ)卡，寫入器及文本顯示器等。

S7-200 port0、port1區(qū)別為：站點(diǎn)不同、設(shè)備通信不同、用途不同。

一、站點(diǎn)不同

1、S7-200 port0：s7200 port0既可以設(shè)為MODBUS主站，也可以設(shè)為MODBUS從站。

2、S7-200 port1：s7200 port1只能設(shè)為MODBUS主站。

二、設(shè)備通信不同

1、S7-200 port0：s7200 port0用于與其他串行通信設(shè)備通信。

2、S7-200 port1：s7200 port1用于與支持Modbus RTU主站協(xié)議的設(shè)備通信。

 

1.CPU模塊型號(hào)和技術(shù)指標(biāo)

第一代產(chǎn)品：其CPU模塊為CPU21X，主機(jī)都可以進(jìn)行擴(kuò)展。主要有CPU212、CPU214、CPU215和CPU216等幾種型號(hào)。

第二代產(chǎn)品:其CPU模塊為CPU22X，其速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和CPU224XP等，除CPU221外，其他都可加擴(kuò)展模塊。 2004年，西門子推出了S7-200 CN系列PLC，專門針對(duì)中國(guó)的市場(chǎng)產(chǎn)品。對(duì)于每個(gè)型號(hào)，有直流24V和交流120~220V兩種電源供電的CPU類型。

DC/DC/DC：CPU是直流供電，直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是晶體管直流電路類型。 AC/DC/RELAY：說(shuō)明CPU是交流供電，直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是繼電器觸點(diǎn)類型。

2.S7-200 CPU的主要技術(shù)指標(biāo)（S7-200 CPU的主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示）

 

3.接線方式

S7-200系列CPU模塊接線端子基本相同，例如CPU222端子接線如下圖所示。CPU226 DC/DC/DC型PLC的接線圖，它與CPU222 DC/DC/DC型PLC的接線方法基本相同，區(qū)別在于CPU226 DC/DC/DC采用兩組直流電源，第一組直流電源正極接1L+端，負(fù)極接1M端，第二組直流電源正極接2L+端，負(fù)極接2M端。

 

 

AC/AC/繼電器接線：圖a所示為CPU221 AC/DC繼電器型PLC的接線圖。該型號(hào)的工作電源采用120或者240V交流電源，該電源電壓允許范圍為85~264V，交流電源接在L1、N端子上。輸出端子分為兩組，采用兩組電源，由于采用繼電器輸出形式，故輸出端電源即可為交流電源，也可以是直流電源。當(dāng)采用直流電源時(shí)，電源的正極分別接1L、2L端，采用交流電源時(shí)不分極性。輸入端子也分為二組，采用兩組直流電源，電源的負(fù)極分別接1M、

 

2M端。如果使用的端子較少，也可讓PLC輸出的24V直流電壓為輸入端子供電。在接線時(shí)，將1M、M端接在一起，L+與輸入設(shè)備的一端連接，具體如圖b所示。

 

 

4. S7-200 PLC的工作模式

S7-200系列PLC有三種工作模式，在STOP位置時(shí)，將停止用戶程序的運(yùn)行；在RUN位置時(shí)，將啟動(dòng)用戶的運(yùn)行模式開關(guān)在STOP或TERM位置時(shí)，電源接通后CPU自動(dòng)進(jìn)入TOP模式；在RUN位置時(shí)，電源接通后自動(dòng)進(jìn)入RUN模式。

RUN模式：CPU在RUN狀態(tài)下執(zhí)行完整的掃描過程，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。此時(shí)，在CPU模式的LED顯示板上用“RUN”顯示當(dāng)前的工作模式。在此模式時(shí)，不能向PLC裝入程序。

STOP模式：PLC處于停止方式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可用STEP 7WIN 編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置PLC的硬件功能，向PLC裝入用戶程序和硬件設(shè)置信息。

如果有致命錯(cuò)誤，在錯(cuò)誤消除之前不允許從STOP模式進(jìn)入RUN模式。PLC操作系統(tǒng)存儲(chǔ)非致命錯(cuò)誤供用戶檢查，但不會(huì)從RUN模式自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。

TERM模式：是一種暫態(tài)，可以用程序?qū)�TERM轉(zhuǎn)換為RUN或STOP狀態(tài)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)式程序時(shí)很有用處。TERM狀態(tài)還和機(jī)器的SM0.7有關(guān)，可用于自由通信時(shí)的控制。

5.通信接口

S7-200 CPU模塊機(jī)身的左下部有RS-485的串行通信接口，該接口與PROFIBUS接口兼容。是PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，PLC與PLC、編程器，彩色圖形顯示器，打印機(jī)等外部

設(shè)備的連接。接口引腳如圖，端口0或端口1的引腳

與PROFIBUS的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。

S7-200 CPU主機(jī)上的通訊口支持PPI、MPI、

PROFI-BUS DP和自由口協(xié)議（CPU221不支持

PROFI-BUS DP協(xié)議）。圖形接口可以用于與編程軟

件的計(jì)算機(jī)通信，與文本顯示器TD200和操作員界

面OP的通信，以及S7-200 CPU之間的通信；通過

自由口通信協(xié)議和MOD-BUS協(xié)議，可以與其他設(shè)備

進(jìn)行串行通信；通過AS-I通信接口模塊，可以接入

496個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)字量輸入/輸出。

 

 

6.CPU模塊的安裝與拆卸

S7-200可以安裝在控制背板上，也可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌上；及可以水平安裝，也可以垂直安裝，可以很容易地把CPU模塊和擴(kuò)展模塊連接在一起。需要連接的擴(kuò)展模塊較多時(shí)，模塊連接起來(lái)會(huì)過長(zhǎng)，兩組模塊之間可以使用擴(kuò)展連接電纜，如圖所示，將模塊安裝成兩排。安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

 

 

·S7-200在安裝時(shí)，把產(chǎn)生高電壓和高電子噪聲的設(shè)備與其分隔開。

·在控制板上安裝時(shí)，安裝S7-200時(shí)，應(yīng)安排在控制柜中溫度較低的區(qū)域。

·避免將低壓信號(hào)線和通訊電纜與供電線和高能量、高頻率的線路布置在同一個(gè)線槽。 ·在安排S7-200時(shí)，應(yīng)留出接線和連接通訊電纜的空間，及使用I/O擴(kuò)展電纜。

·S7-200設(shè)計(jì)應(yīng)采用自然對(duì)流散熱方式，在器件的上方和下方都必須留有至少25mm的空間，以便于散熱。CPU模塊應(yīng)安裝在擴(kuò)展模塊的下方。如果安裝在垂直的導(dǎo)軌上，應(yīng)使用DIN導(dǎo)軌固定夾子。有劇烈震動(dòng)的情況下，應(yīng)在板上用M4螺釘固定模塊。

拆卸模塊之前應(yīng)切斷PLC的電源，拆卸與模塊相連的所有接線和電纜后，松開固定螺絲或DIN夾子，然后取下模塊。

采用可選的現(xiàn)場(chǎng)接線端子排時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)接線固定在端子排上，后者固定在模塊的接線端子上。更換S7-200的模塊時(shí)，可以將端子排整體取下來(lái)，這樣可以減少更換模塊的時(shí)間，還可以保證在拆卸和重裝模塊時(shí)現(xiàn)場(chǎng)接線固定不變。

7.電源連接

所有S7-200 CPU都有內(nèi)部電源，可為CPU模塊自身。擴(kuò)展模塊和其他用電設(shè)備提供5V、24V直流電源。擴(kuò)展模塊通過與CPU連接的總線連接電纜取得5V直流電源。每個(gè)CPU模塊和擴(kuò)展模塊上的輸入、輸出點(diǎn)供電，也為一些特殊或智能模塊提供電源。此電源還從S7-200 CPU模塊上的通訊口輸出，提供給PC/PPI編程電纜，或TD文本顯示操作界面等設(shè)備。

S7-200 CPU供電能力如下表所列。

由表可見，不同規(guī)格的CPU模塊提供5V和

24V直流電源的容量不同。每個(gè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目都

應(yīng)對(duì)電源容量進(jìn)行規(guī)劃計(jì)算。

每個(gè)擴(kuò)展模塊都需要5V直流電源，應(yīng)當(dāng)檢

查所有擴(kuò)展模塊5V直流電源是否CPU模塊的供電能力，如果超出，就必須減少或改變模塊配置。

有些模塊需要24V直流電源，I/O點(diǎn)也可能需要24V直流供電，TD200等也需要24V直流電源。這些電源也要根據(jù)CPU的供電能力進(jìn)行計(jì)算。如果所需電源容量超出CPU電源的額定容量，就需要增加外接24V直流電源。

S7-200 CPU模塊的24V直流電源不能與外接的DC24V電源并聯(lián)，這種并聯(lián)可能會(huì)使一個(gè)或兩個(gè)電源失效，并使PLC產(chǎn)生不正確的操作，但上述兩電源必須共地。

SITOP直流電源型號(hào)為6EP 1332-1SH31，是S7-200專用外部直流電源擴(kuò)展模塊，其輸入電壓為AC120/230V（輸入電壓范圍：AC93~132V/AC187~264V），輸出電壓為24V DC（誤差范圍：±5％；可調(diào)范圍：（額定值±2％）），輸出額定電流3.5A，可以并聯(lián)使用，最多并聯(lián)5臺(tái)，以滿足PLC系統(tǒng)對(duì)電源的要求。

使用隔離電路時(shí)的接地與電路參考點(diǎn)，直流電源的0V是他的供電電路的參考點(diǎn)，有時(shí)將某些參考點(diǎn)接地。將相距較遠(yuǎn)的參考點(diǎn)連接在一起時(shí)，由于個(gè)參考點(diǎn)的電位不同，可能出現(xiàn)預(yù)想不到的電流，導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤或損壞設(shè)備。使用同一個(gè)電源，有同一個(gè)參考點(diǎn)的電路，其參考點(diǎn)只能有一個(gè)接地點(diǎn)。將傳感器供電的M端子接地可以提高抑制噪聲的能力。

S7-200產(chǎn)品內(nèi)裝有隔離電路，隔離電壓小于AC1500V時(shí)只能做功能隔離，不能做安全隔離。下面3組電路之間：AC電源線和零線與地、CPU邏輯電路及所有I/O之間。

將幾個(gè)具有不同地電位的CPU連到一個(gè)PPI通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)使用隔離的RS-485中繼器。

 

交流電源系統(tǒng)的外部接線：交流電源系統(tǒng)的外部電路如左圖所示，用單刀開關(guān)將電源與PLC隔離開。可以用過流保護(hù)設(shè)備（例空氣開關(guān)）保護(hù)CPU的電源和I/O電路，也可以為輸出點(diǎn)分組或分點(diǎn)設(shè)置熔斷器。所有的地線端子集中到一起后，在最近的接地點(diǎn)用1.4m㎡的導(dǎo)線一點(diǎn)接地。

以CPU222的模塊為例，它的8個(gè)輸入點(diǎn)I0.0~I0.7分為兩組，1M和2M分別是兩組輸入內(nèi)部電路的公共端。L+和M端子分別是模塊提供的DC24V電源的正極和負(fù)極。圖中用該電源作輸入電路的電源。6個(gè)輸出點(diǎn)Q0.0~Q0.5分兩組，1L和2L分別是兩組輸出點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端。

PLC的交流電源接在L1（相線）和N（零線）端，此外還有保護(hù)接地PE端子。

直流電源系統(tǒng)的外部接線：接線如右圖所示，用單刀開關(guān)將電源與PLC隔離開，過流保護(hù)設(shè)備、短路保護(hù)和接地的處理與交流電源相同。

 

在外部AC/DC電源的輸出端應(yīng)接大容量的電容器，當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，可以維持電壓穩(wěn)定，以確保DC電源有足夠的抗沖擊能力。把所有的DC電源接地可以獲得最佳的噪聲抑制效果。

未接地的DC電源的公共端M與保護(hù)

地PE之間用RC并聯(lián)電路連接，電阻和電

容的典型值為1MΩ和4.7PF。電阻提供了

靜電釋放通路，電容用來(lái)提供高頻噪聲通

路。

DC24V電源回路與設(shè)備之間、

AC220V電源與危險(xiǎn)環(huán)境之間，應(yīng)提供安

全電氣隔離。

對(duì)負(fù)載的處理：

1．輸出端接有直流感性負(fù)載時(shí)，應(yīng)在兩端并聯(lián)續(xù)流二極管和穩(wěn)壓管的串聯(lián)電路，二極管IN4001，直流輸出可以選8.2V/5W的穩(wěn)壓管，繼電器輸出可選36V的穩(wěn)壓管。

2．輸出端接有交流感性負(fù)載時(shí)，應(yīng)在他兩端并聯(lián)RC電路，電容可選0.1uF，電阻可選100~120Ω。也可以用壓敏電阻來(lái)限制尖峰電壓，其工作電壓應(yīng)比正常的電壓峰值高20％。