第 3章 S7-200可编程序控制器
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.1 S系列 PLC发展概述
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.3 编程元件及程序知识
3.4 相关设备
3.5 工业软件
第 3章 S7-200可编程序控制器
本章学习目的
本章以西门子公司生产的 S7-200系列小型可编程序
控制器为例, 介绍具体型号的 PLC,内容包括：
l S系列 PLC发展概述
l S7-200 可编程序控制器的系统组成
l 编程元件及程序知识
l 相关设备
l 常用工业软件
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.1 S系列 PLC发展概述
德国的西门子（ SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和
电气设备制造商，生产的 SIMATIC可编程序控制器在
欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是 1975年
投放市场的 SIMATIC S3系列的控制系统。
在 1979年, 微处理器技术被应用到可编程序控制器中,
产生了 SIMATIC S5系列, 取代了 S3系列, 之后在 20世
纪末又推出了 S7系列产品 。
最新的 SIMATIC产品为 SIMATIC S7,M7和 C7等几大
系列。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.2.1 系统基本构成
3.2.2 主机结构
3.2.3 扫描周期及工作方式
3.2.4 输入输出扩展
3.2.5 主机性能指标
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第 3章 S7-200可编程序控制器
从 CPU模块的功能来看, SIMATIC S7-200系列小型可
编程序控制器发展至今, 大致经历了两代：
第一代产品其 CPU模块为 CPU 21X,主机都可进行扩展,
它具有四种不同结构配置的 CPU单元,CPU 212,CPU
214,CPU 215和 CPU 216,对第一代 PLC产品不再作具
体介绍 。
第二代产品其 CPU模块为 CPU 22X,是在 21世纪初投放
市场的, 速度快, 具有较强的通信能力 。 它具有四种不
同结构配置的 CPU单元,CPU 221,CPU 222,CPU
224和 CPU 226,除 CPU 221之外, 其他都可加扩展模块 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成,
如图 3.1所示 。
E M 1
扩展
模块
E M 2
扩展
模块
E M n
扩展
模块
T D 2 0 0
文本
显示器
TP 系列
触摸屏
通信
及网络设备
计算机
工业软件
CP U
主机
其他
设备
图
3.
1
S
7-
20
0P
LC
系
统
组
成
第 3章 S7-200可编程序控制器
系统基本构成
1,硬件
（ 1）基本单元
（ 2）扩展单元
（ 3）特殊功能模块
（ 4）相关设备
2,工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之
相配套的程序, 文档及其规则的总和, 它主要由标准工
具, 工程工具, 运行软件和人机接口等几大类构成 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.2 主机结构
1,各 CPU介绍及 I/O系统
（ 1） 主机外形
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机 （ CPU模块 ） 的外形
如图 3.2所示：
图 3.2 S7-200主机外形
状态显示
通信口
顶部端子盖
电 源及输出端子
前盖 方式开关,
电位器、扩展I / O 连接
底部端子盖
输入端子、传感器电源
存储器卡
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2）基本结构特点
?输出信号类型
?电源输出
?基本 I/O
?存储安全
?高速反应
?模拟电位器
?实时时钟
?输入输出可扩展性
第 3章 S7-200可编程序控制器
4种 CPU各有晶体管输出和 8继电器输出两种类型，具有不同电源
电压和控制电压。各类型的型号如表 3.1所示。
表 3.1 CPU型号
第 3章 S7-200可编程序控制器
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机及 I/O特性
如表 3.2所示 。
表 3.2 主机及 I/O特性
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,存储系统
（ 1） 存储系统
（ 2） 存储器及使用
（ 3） 存储安全
第 3章 S7-200可编程序控制器
图 3.3 存储系统
个人计算机
存储器卡
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
定时器和计
数器当前值
C P U
R A M
E P R O M
第 3章 S7-200可编程序控制器
表 3.3 存储容量
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2） 存储器及使用
上装和下装用户程序
定义存储器保持范围
用程序永久保存数据
存储器卡的使用
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3） 存储安全
1） 主机 CPU模块内部配备的 EEPROM,上装程序时, 可自动装入
并永久保存用户程序, 数据和 CPU的组态数据 。
2） 用户可以用程序将存储在 RAM中的数据备份到 EEPROM存储
器 。
3） 主机 CPU提供一个超级电容器, 可使 RAM中的程序和数据在断
电后保持几天之久 。
4） CPU提供一个可选的电池卡, 可在断电后超级电容器中的电量
完全耗尽时, 继续为内部 RAM存储器供电, 以延长数据所存的时
间 。
5） 可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份
和装载程序和数据 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.3 扫描周期及工作方式
1,扫描周期
2,工作方式
3,改变 CPU工作方式的方法
图 3.4 CPU的扫描周期
一个扫描周期
读输入
执行程序
处理通信请求
写输出
执行 CP U 自诊断
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,扫描周期
（ 1）输入处理
（ 2）执行程序
（ 3）处理通信请求
（ 4）执行 CPU自诊断测试
（ 5）写数字输出
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,工作方式
（ 1） STOP方式
（ 2） RUN方式
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,改变 CPU工作方式的方法
1）用 PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有 3个挡
位 。
2） 用 STEP 7-Micro/Win32编程软件, 应首先把主机的
方式开关置于 TERM或 RUN位置, 然后在此软件平台用
鼠标单击 STOP和 RUN方式按钮即可 。
3） 在用户程序中用指令由 RUN方式转换到 STOP方式,
前提是程序逻辑允许中断程序的执行 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.4 输入输出扩展
1,设备连接
2,最大 I/O配置的预算
3,输入输出及 CPU组态
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,设备连接
图 3.5 I/O扩展示意图
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,最大 I/O配置的预算
（ 1） 映像寄存器数量
（ 2） 电流提供
（ 3） 模块电流
（ 4） 电流预算规则
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2）电流提供
各 CPU所能提供的最大 5VDC电流如表 3.4所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3）模块电流
CPU 22X可连接的各扩展模块消耗 5VDC电流如表 3.5所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,输入输出及 CPU组态
（ 1） I/O点数扩展和编址
（ 2）设置输入滤波
（ 3）设置脉冲捕捉
（ 4）输出表配置
（ 5）定义存储器保持范围
第 3章 S7-200可编程序控制器
例如，某一控制系统选用 CPU 224，系统所需的输入输出
点数各为：数字量输入 24点、数字量输出 20点、模拟量输
入 6点、模拟量输出 2点。
本系统可有多种不同模块的选取组合，表 3.6所示为其中的
一种可行的系统输入输出组态状况。
第 3章 S7-200可编程序控制器
若按表 3.6的扩展方式, 各模块在 I/O链中的位置排列方
式也可以有多种, 图 3.6所示为其中的一种模块连接形
式 。
图 3.6 扩展连接图
主机
C P U 2 2 4
模块1
E M 2 2 1
D I 8 X
D C 2 4 V
模块2
E M 2 2 2
D O 8 X
D C 2 4 V
模块3
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
模块4
E M 2 2 3
D I 4 / D Q 4
X D C 2 4 V
/ 继电器
模块 5
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
第 3章 S7-200可编程序控制器
S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能, 它可以
使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲, 并将其保持到主机
读到这个信号, 但前提是只有通过滤波器后, 脉冲捕捉才有效 。
此外, 在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲, 则只有第
一个脉冲可以被捕捉到, 几种情况下的脉冲捕捉波形如图 3.7所示 。
图 3.7 脉冲捕捉波形图
C P U 扫描周 n C P U 扫描周期 n + 1
输入刷新 输入刷新
输入 1
输入 3
输入 2
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
第 3章 S7-200可编程序控制器
表 3.7 22X主机主要技术指标
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.5 主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表 3.7所示 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3 编程元件及程序知识
3.3.1 编程元件及寻址
3.3.2 指令系统
3.3.3 编程语言
3.3.4 程序结构
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.1 编程元件及寻址
1,数据类型
2,直接寻址方式
3,间接寻址方式
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,数据类型
（ 1） 数据类型及范围
SIMATIC S7-200系列 PLC数据类型可以是布尔型, 整型和实型
（ 浮点数 ） 。 实数采用 32位单精度数来表示, 其数值有较大的表
示 范 围, 正 数 为 +1.175495E-38 ～ +3.402823E+38 ； 负 数 为 -
1.175495E~38～ -3.402823E+38。 不同长度的整数所表示的数值范
如表 3.8所示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2） 常数
在编程中经常会使用常数 。 常数数据长度可为字节, 字和双字,
在机器内部的数据都以二进制存储, 但常数的书写可以用二进制,
十进制, 十六进制, ASCII码或浮点数 （ 实数 ） 等多种形式 。 几种
常数形式分别如表 3.9所示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,直接寻址方式
（ 1）编址形式
按位寻址的格式为,Ax.y
存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，
由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存
储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻
址格式为,Ay
数据寻址格式为,ATx
第 3章 S7-200可编程序控制器
?（ 2）各元件介绍
?输入继电器（ I）
?输出继电器（ Q）
?通用辅助继电器（ M）
?特殊标志继电器（ SM）
?变量存储器（ V）
?局部变量存储器（ L）
?顺序控制继电器（ S）
第 3章 S7-200可编程序控制器
?定时器（ T）
?计数器（ C）
?模拟量输入映像寄存器（ AI）、
模拟量输出映像寄存器（ AQ）
?高速计数器（ HC）
?累加器（ AC）
第 3章 S7-200可编程序控制器
S7-200将编程元件统一归为存储器单元, 存储单元按字节进行编址,
无论所寻址的是何种数据类型, 通常应指出它在所在存储区域和
在区域内的字节地址 。 每个单元都有惟一的地址, 地址用名称和
编号两部分组成, 元件名称 （ 区域地址符号 ） 如表 3.10所示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
按位寻址的格式为,Ax.y
必须指定元件名称, 字节地址和位号, 如图 3.8 所示 。
图 3.8中 MSB表示最高位, LSB表示最低位 。
图 3.8 位寻址格式
M S B
I0
L S B
0
I15
I4
I3
I2
I1
7 6 5 4 3 2 1
I 4, 5
I 1 4, 2
字节的位，即位号
元件名称 （ 区域标志 ）
字节地址
位地址与字节地址之间的间隔
第 3章 S7-200可编程序控制器
3．间接寻址方式
间接寻址方式是, 数据存放在存储器或寄存器中, 在指
令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址 。 存储
单元地址的地址又称为地址指针 。 这种间接寻址方式与
计算机的间接寻址方式相同 。 间接寻址在处理内存连续
地址中的数据时非常方便, 而且可以缩短程序所生成的
代码的长度, 使编程更加灵活 。
用间接寻址方式存取数据需要作的工作有 3种：建立指
针, 间接存取和修改指针 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 1）建立指针
建立指针必须用双字传送指令 （ MOVD）, 将存储器所
要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或
寄存器, 装入的是地址而不是数据本身, 格式如下：
例,MOVD &VB200,VD302
MOVD &MB10,AC2
MOVD &C2,LD14
注意,建立指针用 MOVD指令 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2）间接存取
指令中在操作数的前面加, *” 表示该操作数为一个指
针 。
下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：
MOVD &VB200,AC0
MOVW *AC0,AC1
若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示
执行过程如下：
第 3章 S7-200可编程序控制器
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3）修改指针
下面的两条指令可以修改指针的用法：
INCD AC0
INCD AC0
MOVW *AC0,AC1
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.2 指令系统
S7-200 系列 PLC主机中有两类基本指令集,SIMATIC
指令集和 IEC 1131-3指令集, 程序员可以任选一种 。 提
供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务 。
SIMATIC指令集：是为 S7-200系列 PLC设计的, 本指
令通常执行时间短, 而且可以用 LAD,STL和 FBD三种
编程语言 。
IEC 1131-3指令集是不同 PLC厂家的指令标准，它不能
使用 STL编程语言。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.3 编程语言
1,语句表
2,梯形图
3,功能块图
4,其他编程语言
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,语句表
语句表 （ STL） 语言类似于计算机的汇编语言, 特别适
合于来自计算机领域的工程人员 。 用指令助记符创建用
户程序, 属 于 面 向 机 器 硬 件 的 语 言, STEP 7
Micro/Win32的语句表如图 3.9所示 。
图
3.
9
语
句
表
举
例
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,梯形图
图 3.10 梯形图举例
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,功能块图
功能块图（ FBD）的图形结构与数字电子电路
的结构极为相似，如下图 3.11所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
4,其他编程语言
SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中
型 PLC提供了许多高级编程工具, 以下简要其
中的几种：
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
（ 2） S7-GRAPH
（ 3） S7-HiGraph
（ 4） CFC
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
图 3.12 SLC语言
S7-SLC的语言与 PASCAL非常相似，如图 3.12所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2） S7-GRAPH
S1
S2
S8
S3
T0
S
S
T8
T3
T2
T1
S
T9
图
3.
13
顺
序
流
程
图
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3） S7-HiGraph
它借助于状态图来描述异步过程 。 用于装
置和过程, 以及可能的转移状态的图形描
述 。
本工具可基于系统框图和流程图直接进行
编程，程序结构和过程清晰。 S7-HiGraph
如图 3.14所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
1A IN IT _ S D ;?
0I n i t
1
4
1
2
3
1
1
1
1
A T o p ; A I M _ L o w e r ;?
A Bo t t o m ;?A M _ R a i s e ;?
M o v e m e n t d o w n
C = D o w n ;
M o v e m e n t u p
C = Up ;
T o p
C = O M _ T o p ;
Bo t t o m
C = O M _ B o t t o m ;
图 3.14 状态图
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 4） CFC
CFC（ 连续功能图 ） 是在原来的 CSF（ 控制
系统流程图 ） 的基础上发展起来的, 它通过
绘制过程控制流程图, 将各程序块在版面上
布置, 然后将它们相互连接即可 。
控制系统流程图如图 3.15所示 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
P r o c e s s
S A M P _ A V E
S l i d i n g a v e ra g
O B 3 5
2/ -
BO BN
R IN
I N
E N O B O
O U T R
C o n t r o l l e r
C O N T _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
1/ -
R P V _ IN
R S P _ I N T
BO M A N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R M A N
T I T V
T I T V
C o n t r o l l e r
C O N T _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
7/ -
R P V _ IN
R S P _ I N T
BO M A N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R M A N
T I T V
R D E A D B_ W
1
30
2 0, 0
0
0, 0
2, 0
2 0 S
1 0 S
0, 0
0, 0
2, 0
2 0 S
1 0 S
0, 0
0
图 3.15 连续功能图
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.4 程序结构
1,用户程序
（ 1）主程序
（ 2）子程序
（ 3）中断处理程序
2,数据块
3,参数块
第 3章 S7-200可编程序控制器
如果编程使用
的是手编器,
主程序应安排
到程序的最前
面 。 其他部分
的位置安排没
有严格的顺序,
但习惯上把子
程序安排在中
断程序的前面 。
如图 3.16所示 。
图 3.16 程序结构
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程序
中断程序2
子程序2
主程序
中断程序1
子程序m
子程序1
中断程序n
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4 相关设备
3.4.1 手编器
3.4.2 计算机
3.4.3 人机界面
3.4.4 特殊功能模块
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.1 手编器
工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，
手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输
入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信
设备，使 PLC和计算机相连，用编程软件可直
接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕
较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即
使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是
用小型和微型 PLC实现的小规模系统。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.2 计算机
计算机包括个人计算机和工业计算机, 在可编
程序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重
要的作用, 几乎 PLC系统从工程项目开发, 编
程, 调试到系统的运行和维护, 计算机越来越
成了不可缺少的工具 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.3 人机界面
1,构造特点
文本显示区：可显示两行信息（每行 20个字符）的液
晶显示 LCD 。
按键：共有 9个键 。
通信：通过 TD/CPU电缆（通用 RS232接口）可以提供
可编程序控制器与 TD 200的通信，同时可以提供 TD的
电源，而不必再另接电源。
电源：如果不用 TD/CPU通信电缆，可以通过面板右
侧的电源接口连接外部电源。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,主要功能
可以显示从 CPU主机读出的信息 （ 如读取指令,
数据, 当前值及状态 ） ；可以调整运行中选定
的程序变量；可以提供对输入输出点的强制功
能；可以为实时时钟设置日期和时间；支持多
种语言形式的菜单和提示并支持中文 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.4 特殊功能模块
1,数字量扩展模块
2,模拟量扩展模块
3,热电偶、热电阻模块
4,通信扩展模块
5,现场设备接口模块
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,数字量扩展模块
数字量扩展模块主要有：
EM221 数字量输入模块, 24V,8输入 。
EM222 数字量输出模块,24V,8输出。
EM223 数字量混合模块,24V。
2,模拟量扩展模块
模拟量扩展模块主要有：
EM231,4模拟输入点, 2W,12位 。
EM232,2模拟输出点, 2W,12位 。
EM235,4模拟输入点, 1模拟量输出点, 2W,12位 。
3,热电偶, 热电阻模块
EM231为 1.8W,15位，模拟量输入。
第 3章 S7-200可编程序控制器
4,通信扩展模块
EM277 PROFIBUS-DP模块用于 PLC现场总线
通信连接 。 波特率可从 9600~12M波特 。
5,现场设备接口模块
CP 243-2通信处理器是 AS-I主站连接部件, 专
门用于 S7-200 CPU 22x,连接的同时显著增加
了 S7-200可利用的 I/O点数 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.5 工业软件
3.5.1 应用和特点
3.5.2 工业软件的类型
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.5.1 应用和特点
1,应用
它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便
使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数
的赋值；用户编程；文件编制；系统测试、起
动、服务；过程控制；归档。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,特点
采用多种标准
共享数据管理
工具系统集成化
开放化的系统
可重用的程序段
集成的诊断功能
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.5.2 工业软件的类型
1,标准工具
标准工具是 SIMATIC S7/M7/C7自动化系统进行编程的
基础, SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表 3.12所
示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,工程工具
工程工具主要包括：
编程员用的高级语言；
技术专家用的图形语言；
诊断, 仿真, 远程维护和工厂文件编制等用的
辅助软件 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,运行软件
运行软件种类很多, 以下是几个常用的运行软
件：
1） SIMATIC S7的控制, 例如：标准控制, 模
块化和模糊控制系列软件；
2） 将自动化系统连接到 Windows应用程序的程
序接口工具；
3） SIMATIC M7的实时操作系统 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
4,人机接口
人机接口包括：
操作员面板和系统组态用的软件, 如 Protool和
Protool/Life等；
用于过程诊断的可选软件包 ProAgent；
Windows 95/NT用的高性能可视化工具系统
WinCC。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束，
谢谢您的光临！
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.1 S系列 PLC发展概述
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.3 编程元件及程序知识
3.4 相关设备
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第 3章 S7-200可编程序控制器
本章学习目的
本章以西门子公司生产的 S7-200系列小型可编程序
控制器为例, 介绍具体型号的 PLC,内容包括：
l S系列 PLC发展概述
l S7-200 可编程序控制器的系统组成
l 编程元件及程序知识
l 相关设备
l 常用工业软件
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.1 S系列 PLC发展概述
德国的西门子（ SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和
电气设备制造商，生产的 SIMATIC可编程序控制器在
欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是 1975年
投放市场的 SIMATIC S3系列的控制系统。
在 1979年, 微处理器技术被应用到可编程序控制器中,
产生了 SIMATIC S5系列, 取代了 S3系列, 之后在 20世
纪末又推出了 S7系列产品 。
最新的 SIMATIC产品为 SIMATIC S7,M7和 C7等几大
系列。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2 S7-200 PLC系统组成
3.2.1 系统基本构成
3.2.2 主机结构
3.2.3 扫描周期及工作方式
3.2.4 输入输出扩展
3.2.5 主机性能指标
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第 3章 S7-200可编程序控制器
从 CPU模块的功能来看, SIMATIC S7-200系列小型可
编程序控制器发展至今, 大致经历了两代：
第一代产品其 CPU模块为 CPU 21X,主机都可进行扩展,
它具有四种不同结构配置的 CPU单元,CPU 212,CPU
214,CPU 215和 CPU 216,对第一代 PLC产品不再作具
体介绍 。
第二代产品其 CPU模块为 CPU 22X,是在 21世纪初投放
市场的, 速度快, 具有较强的通信能力 。 它具有四种不
同结构配置的 CPU单元,CPU 221,CPU 222,CPU
224和 CPU 226,除 CPU 221之外, 其他都可加扩展模块 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.1 系统基本构成
SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成,
如图 3.1所示 。
E M 1
扩展
模块
E M 2
扩展
模块
E M n
扩展
模块
T D 2 0 0
文本
显示器
TP 系列
触摸屏
通信
及网络设备
计算机
工业软件
CP U
主机
其他
设备
图
3.
1
S
7-
20
0P
LC
系
统
组
成
第 3章 S7-200可编程序控制器
系统基本构成
1,硬件
（ 1）基本单元
（ 2）扩展单元
（ 3）特殊功能模块
（ 4）相关设备
2,工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之
相配套的程序, 文档及其规则的总和, 它主要由标准工
具, 工程工具, 运行软件和人机接口等几大类构成 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.2 主机结构
1,各 CPU介绍及 I/O系统
（ 1） 主机外形
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机 （ CPU模块 ） 的外形
如图 3.2所示：
图 3.2 S7-200主机外形
状态显示
通信口
顶部端子盖
电 源及输出端子
前盖 方式开关,
电位器、扩展I / O 连接
底部端子盖
输入端子、传感器电源
存储器卡
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2）基本结构特点
?输出信号类型
?电源输出
?基本 I/O
?存储安全
?高速反应
?模拟电位器
?实时时钟
?输入输出可扩展性
第 3章 S7-200可编程序控制器
4种 CPU各有晶体管输出和 8继电器输出两种类型，具有不同电源
电压和控制电压。各类型的型号如表 3.1所示。
表 3.1 CPU型号
第 3章 S7-200可编程序控制器
SIMATIC S7-200系统 CPU 22X系列 PLC主机及 I/O特性
如表 3.2所示 。
表 3.2 主机及 I/O特性
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,存储系统
（ 1） 存储系统
（ 2） 存储器及使用
（ 3） 存储安全
第 3章 S7-200可编程序控制器
图 3.3 存储系统
个人计算机
存储器卡
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
用户程序
C P U 组态
V 存储器
M 存储器
定时器和计
数器当前值
C P U
R A M
E P R O M
第 3章 S7-200可编程序控制器
表 3.3 存储容量
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2） 存储器及使用
上装和下装用户程序
定义存储器保持范围
用程序永久保存数据
存储器卡的使用
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3） 存储安全
1） 主机 CPU模块内部配备的 EEPROM,上装程序时, 可自动装入
并永久保存用户程序, 数据和 CPU的组态数据 。
2） 用户可以用程序将存储在 RAM中的数据备份到 EEPROM存储
器 。
3） 主机 CPU提供一个超级电容器, 可使 RAM中的程序和数据在断
电后保持几天之久 。
4） CPU提供一个可选的电池卡, 可在断电后超级电容器中的电量
完全耗尽时, 继续为内部 RAM存储器供电, 以延长数据所存的时
间 。
5） 可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来方便地备份
和装载程序和数据 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.3 扫描周期及工作方式
1,扫描周期
2,工作方式
3,改变 CPU工作方式的方法
图 3.4 CPU的扫描周期
一个扫描周期
读输入
执行程序
处理通信请求
写输出
执行 CP U 自诊断
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,扫描周期
（ 1）输入处理
（ 2）执行程序
（ 3）处理通信请求
（ 4）执行 CPU自诊断测试
（ 5）写数字输出
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,工作方式
（ 1） STOP方式
（ 2） RUN方式
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,改变 CPU工作方式的方法
1）用 PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有 3个挡
位 。
2） 用 STEP 7-Micro/Win32编程软件, 应首先把主机的
方式开关置于 TERM或 RUN位置, 然后在此软件平台用
鼠标单击 STOP和 RUN方式按钮即可 。
3） 在用户程序中用指令由 RUN方式转换到 STOP方式,
前提是程序逻辑允许中断程序的执行 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.4 输入输出扩展
1,设备连接
2,最大 I/O配置的预算
3,输入输出及 CPU组态
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,设备连接
图 3.5 I/O扩展示意图
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,最大 I/O配置的预算
（ 1） 映像寄存器数量
（ 2） 电流提供
（ 3） 模块电流
（ 4） 电流预算规则
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2）电流提供
各 CPU所能提供的最大 5VDC电流如表 3.4所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3）模块电流
CPU 22X可连接的各扩展模块消耗 5VDC电流如表 3.5所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,输入输出及 CPU组态
（ 1） I/O点数扩展和编址
（ 2）设置输入滤波
（ 3）设置脉冲捕捉
（ 4）输出表配置
（ 5）定义存储器保持范围
第 3章 S7-200可编程序控制器
例如，某一控制系统选用 CPU 224，系统所需的输入输出
点数各为：数字量输入 24点、数字量输出 20点、模拟量输
入 6点、模拟量输出 2点。
本系统可有多种不同模块的选取组合，表 3.6所示为其中的
一种可行的系统输入输出组态状况。
第 3章 S7-200可编程序控制器
若按表 3.6的扩展方式, 各模块在 I/O链中的位置排列方
式也可以有多种, 图 3.6所示为其中的一种模块连接形
式 。
图 3.6 扩展连接图
主机
C P U 2 2 4
模块1
E M 2 2 1
D I 8 X
D C 2 4 V
模块2
E M 2 2 2
D O 8 X
D C 2 4 V
模块3
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
模块4
E M 2 2 3
D I 4 / D Q 4
X D C 2 4 V
/ 继电器
模块 5
E M 2 3 5
A I 4 / A Q 1
X 1 2 位
第 3章 S7-200可编程序控制器
S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能, 它可以
使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲, 并将其保持到主机
读到这个信号, 但前提是只有通过滤波器后, 脉冲捕捉才有效 。
此外, 在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲, 则只有第
一个脉冲可以被捕捉到, 几种情况下的脉冲捕捉波形如图 3.7所示 。
图 3.7 脉冲捕捉波形图
C P U 扫描周 n C P U 扫描周期 n + 1
输入刷新 输入刷新
输入 1
输入 3
输入 2
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
允许脉冲捕捉
第 3章 S7-200可编程序控制器
表 3.7 22X主机主要技术指标
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.2.5 主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表 3.7所示 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3 编程元件及程序知识
3.3.1 编程元件及寻址
3.3.2 指令系统
3.3.3 编程语言
3.3.4 程序结构
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.1 编程元件及寻址
1,数据类型
2,直接寻址方式
3,间接寻址方式
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,数据类型
（ 1） 数据类型及范围
SIMATIC S7-200系列 PLC数据类型可以是布尔型, 整型和实型
（ 浮点数 ） 。 实数采用 32位单精度数来表示, 其数值有较大的表
示 范 围, 正 数 为 +1.175495E-38 ～ +3.402823E+38 ； 负 数 为 -
1.175495E~38～ -3.402823E+38。 不同长度的整数所表示的数值范
如表 3.8所示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2） 常数
在编程中经常会使用常数 。 常数数据长度可为字节, 字和双字,
在机器内部的数据都以二进制存储, 但常数的书写可以用二进制,
十进制, 十六进制, ASCII码或浮点数 （ 实数 ） 等多种形式 。 几种
常数形式分别如表 3.9所示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,直接寻址方式
（ 1）编址形式
按位寻址的格式为,Ax.y
存储区内另有一些元件是具有一定功能的硬件，
由于元件数量很少，所以不用指出元件所在存
储区域的字节，而是直接指出它的编号。其寻
址格式为,Ay
数据寻址格式为,ATx
第 3章 S7-200可编程序控制器
?（ 2）各元件介绍
?输入继电器（ I）
?输出继电器（ Q）
?通用辅助继电器（ M）
?特殊标志继电器（ SM）
?变量存储器（ V）
?局部变量存储器（ L）
?顺序控制继电器（ S）
第 3章 S7-200可编程序控制器
?定时器（ T）
?计数器（ C）
?模拟量输入映像寄存器（ AI）、
模拟量输出映像寄存器（ AQ）
?高速计数器（ HC）
?累加器（ AC）
第 3章 S7-200可编程序控制器
S7-200将编程元件统一归为存储器单元, 存储单元按字节进行编址,
无论所寻址的是何种数据类型, 通常应指出它在所在存储区域和
在区域内的字节地址 。 每个单元都有惟一的地址, 地址用名称和
编号两部分组成, 元件名称 （ 区域地址符号 ） 如表 3.10所示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
按位寻址的格式为,Ax.y
必须指定元件名称, 字节地址和位号, 如图 3.8 所示 。
图 3.8中 MSB表示最高位, LSB表示最低位 。
图 3.8 位寻址格式
M S B
I0
L S B
0
I15
I4
I3
I2
I1
7 6 5 4 3 2 1
I 4, 5
I 1 4, 2
字节的位，即位号
元件名称 （ 区域标志 ）
字节地址
位地址与字节地址之间的间隔
第 3章 S7-200可编程序控制器
3．间接寻址方式
间接寻址方式是, 数据存放在存储器或寄存器中, 在指
令中只出现所需数据所在单元的内存地址的地址 。 存储
单元地址的地址又称为地址指针 。 这种间接寻址方式与
计算机的间接寻址方式相同 。 间接寻址在处理内存连续
地址中的数据时非常方便, 而且可以缩短程序所生成的
代码的长度, 使编程更加灵活 。
用间接寻址方式存取数据需要作的工作有 3种：建立指
针, 间接存取和修改指针 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 1）建立指针
建立指针必须用双字传送指令 （ MOVD）, 将存储器所
要访问的单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或
寄存器, 装入的是地址而不是数据本身, 格式如下：
例,MOVD &VB200,VD302
MOVD &MB10,AC2
MOVD &C2,LD14
注意,建立指针用 MOVD指令 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2）间接存取
指令中在操作数的前面加, *” 表示该操作数为一个指
针 。
下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：
MOVD &VB200,AC0
MOVW *AC0,AC1
若存储区的地址及单元中所存的数据如下所示
执行过程如下：
第 3章 S7-200可编程序控制器
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3）修改指针
下面的两条指令可以修改指针的用法：
INCD AC0
INCD AC0
MOVW *AC0,AC1
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.2 指令系统
S7-200 系列 PLC主机中有两类基本指令集,SIMATIC
指令集和 IEC 1131-3指令集, 程序员可以任选一种 。 提
供了许多类型的指令以完成广泛的自动化任务 。
SIMATIC指令集：是为 S7-200系列 PLC设计的, 本指
令通常执行时间短, 而且可以用 LAD,STL和 FBD三种
编程语言 。
IEC 1131-3指令集是不同 PLC厂家的指令标准，它不能
使用 STL编程语言。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.3 编程语言
1,语句表
2,梯形图
3,功能块图
4,其他编程语言
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,语句表
语句表 （ STL） 语言类似于计算机的汇编语言, 特别适
合于来自计算机领域的工程人员 。 用指令助记符创建用
户程序, 属 于 面 向 机 器 硬 件 的 语 言, STEP 7
Micro/Win32的语句表如图 3.9所示 。
图
3.
9
语
句
表
举
例
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,梯形图
图 3.10 梯形图举例
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,功能块图
功能块图（ FBD）的图形结构与数字电子电路
的结构极为相似，如下图 3.11所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
4,其他编程语言
SIMATIC工业软件中的工程工具中为大型或中
型 PLC提供了许多高级编程工具, 以下简要其
中的几种：
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
（ 2） S7-GRAPH
（ 3） S7-HiGraph
（ 4） CFC
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 1） S7-SLC和 M7-Pro C/C++
图 3.12 SLC语言
S7-SLC的语言与 PASCAL非常相似，如图 3.12所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 2） S7-GRAPH
S1
S2
S8
S3
T0
S
S
T8
T3
T2
T1
S
T9
图
3.
13
顺
序
流
程
图
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 3） S7-HiGraph
它借助于状态图来描述异步过程 。 用于装
置和过程, 以及可能的转移状态的图形描
述 。
本工具可基于系统框图和流程图直接进行
编程，程序结构和过程清晰。 S7-HiGraph
如图 3.14所示。
第 3章 S7-200可编程序控制器
1A IN IT _ S D ;?
0I n i t
1
4
1
2
3
1
1
1
1
A T o p ; A I M _ L o w e r ;?
A Bo t t o m ;?A M _ R a i s e ;?
M o v e m e n t d o w n
C = D o w n ;
M o v e m e n t u p
C = Up ;
T o p
C = O M _ T o p ;
Bo t t o m
C = O M _ B o t t o m ;
图 3.14 状态图
第 3章 S7-200可编程序控制器
（ 4） CFC
CFC（ 连续功能图 ） 是在原来的 CSF（ 控制
系统流程图 ） 的基础上发展起来的, 它通过
绘制过程控制流程图, 将各程序块在版面上
布置, 然后将它们相互连接即可 。
控制系统流程图如图 3.15所示 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
P r o c e s s
S A M P _ A V E
S l i d i n g a v e ra g
O B 3 5
2/ -
BO BN
R IN
I N
E N O B O
O U T R
C o n t r o l l e r
C O N T _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
1/ -
R P V _ IN
R S P _ I N T
BO M A N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R M A N
T I T V
T I T V
C o n t r o l l e r
C O N T _ C
C o n t i n u o u s P I D
O B 3 5
7/ -
R P V _ IN
R S P _ I N T
BO M A N O N L M N R
T I T N
R G A I N
R M A N
T I T V
R D E A D B_ W
1
30
2 0, 0
0
0, 0
2, 0
2 0 S
1 0 S
0, 0
0, 0
2, 0
2 0 S
1 0 S
0, 0
0
图 3.15 连续功能图
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.3.4 程序结构
1,用户程序
（ 1）主程序
（ 2）子程序
（ 3）中断处理程序
2,数据块
3,参数块
第 3章 S7-200可编程序控制器
如果编程使用
的是手编器,
主程序应安排
到程序的最前
面 。 其他部分
的位置安排没
有严格的顺序,
但习惯上把子
程序安排在中
断程序的前面 。
如图 3.16所示 。
图 3.16 程序结构
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程序
中断程序2
子程序2
主程序
中断程序1
子程序m
子程序1
中断程序n
第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4 相关设备
3.4.1 手编器
3.4.2 计算机
3.4.3 人机界面
3.4.4 特殊功能模块
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.1 手编器
工业上用的各厂商的可编程序控制器的使用中，
手编器曾是主要编程设备，后来出现了图形输
入设备，又出现了计算机编程软件。通过通信
设备，使 PLC和计算机相连，用编程软件可直
接在计算机上编程，由于计算机的显示器屏幕
较大，对程序的编制和修更加方便高效。但即
使是现在，手编器的使用仍十分广泛，特别是
用小型和微型 PLC实现的小规模系统。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.2 计算机
计算机包括个人计算机和工业计算机, 在可编
程序控制器系统的工业应用中发挥着越来越重
要的作用, 几乎 PLC系统从工程项目开发, 编
程, 调试到系统的运行和维护, 计算机越来越
成了不可缺少的工具 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.3 人机界面
1,构造特点
文本显示区：可显示两行信息（每行 20个字符）的液
晶显示 LCD 。
按键：共有 9个键 。
通信：通过 TD/CPU电缆（通用 RS232接口）可以提供
可编程序控制器与 TD 200的通信，同时可以提供 TD的
电源，而不必再另接电源。
电源：如果不用 TD/CPU通信电缆，可以通过面板右
侧的电源接口连接外部电源。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,主要功能
可以显示从 CPU主机读出的信息 （ 如读取指令,
数据, 当前值及状态 ） ；可以调整运行中选定
的程序变量；可以提供对输入输出点的强制功
能；可以为实时时钟设置日期和时间；支持多
种语言形式的菜单和提示并支持中文 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.4.4 特殊功能模块
1,数字量扩展模块
2,模拟量扩展模块
3,热电偶、热电阻模块
4,通信扩展模块
5,现场设备接口模块
第 3章 S7-200可编程序控制器
1,数字量扩展模块
数字量扩展模块主要有：
EM221 数字量输入模块, 24V,8输入 。
EM222 数字量输出模块,24V,8输出。
EM223 数字量混合模块,24V。
2,模拟量扩展模块
模拟量扩展模块主要有：
EM231,4模拟输入点, 2W,12位 。
EM232,2模拟输出点, 2W,12位 。
EM235,4模拟输入点, 1模拟量输出点, 2W,12位 。
3,热电偶, 热电阻模块
EM231为 1.8W,15位，模拟量输入。
第 3章 S7-200可编程序控制器
4,通信扩展模块
EM277 PROFIBUS-DP模块用于 PLC现场总线
通信连接 。 波特率可从 9600~12M波特 。
5,现场设备接口模块
CP 243-2通信处理器是 AS-I主站连接部件, 专
门用于 S7-200 CPU 22x,连接的同时显著增加
了 S7-200可利用的 I/O点数 。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.5 工业软件
3.5.1 应用和特点
3.5.2 工业软件的类型
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.5.1 应用和特点
1,应用
它为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便
使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数
的赋值；用户编程；文件编制；系统测试、起
动、服务；过程控制；归档。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,特点
采用多种标准
共享数据管理
工具系统集成化
开放化的系统
可重用的程序段
集成的诊断功能
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第 3章 S7-200可编程序控制器
3.5.2 工业软件的类型
1,标准工具
标准工具是 SIMATIC S7/M7/C7自动化系统进行编程的
基础, SIMATIC系列标准工具及其适用范围如表 3.12所
示 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
2,工程工具
工程工具主要包括：
编程员用的高级语言；
技术专家用的图形语言；
诊断, 仿真, 远程维护和工厂文件编制等用的
辅助软件 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
3,运行软件
运行软件种类很多, 以下是几个常用的运行软
件：
1） SIMATIC S7的控制, 例如：标准控制, 模
块化和模糊控制系列软件；
2） 将自动化系统连接到 Windows应用程序的程
序接口工具；
3） SIMATIC M7的实时操作系统 。
第 3章 S7-200可编程序控制器
4,人机接口
人机接口包括：
操作员面板和系统组态用的软件, 如 Protool和
Protool/Life等；
用于过程诊断的可选软件包 ProAgent；
Windows 95/NT用的高性能可视化工具系统
WinCC。
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第 3章 S7-200可编程序控制器
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束，
谢谢您的光临！
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