• 20个不同的CPU:
  • 7种标准型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)
  • 6 个紧凑型 CPU（带有集成技术功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP）
  • 5 个故障安全型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）
  • 2种技术型CPU(CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP)
• 18种CPU可在-25°C 至 +60°C的扩展的环境温度范围中使用
• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域。

SIMATIC S7-300 提供多种性能等级的 CPU。除了标准型 CPU 外，还提供紧凑型 CPU。
同时还提供技术功能型 CPU 和故障安全型 CPU。

下列标准型CPU 可以提供：

• CPU 312，用于小型工厂
• CPU 314，用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂
• CPU 315-2 DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
• CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
• CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 319-3 PN/DP，用于具有极大容量程序量何组网能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
  

下列紧凑型CPU 可以提供：

• CPU 312C，具有集成数字量 I/O 以及集成计数器功能的紧凑型 CPU
• CPU 313C，具有集成数字量和模拟量 I/O 的紧凑型 CPU
• CPU 313C-2 PtP，具有集成数字量 I/O 、2个串口和集成计数器功能的紧凑型 CPU
• CPU 313C-2 DP，具有集成数字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成计数器功能的紧凑型 CPU
• CPU 314C-2 PtP，具有集成数字量和模拟量 I/O 、2个串口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
• CPU 314C-2 DP，具有集成数字量和模拟量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
  

下列技术型CPU 可以提供：

• CPU 315T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有中/高要求、同时需要对8个轴进行常规运动控制的工厂。
• CPU 317T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有高要求、又必须同时能够处理运动控制任务的工厂
  

下列故障安全型CPU 可以提供：

• CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安全型工厂
• CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安全工厂
• CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

• CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• 
  

西门子S7-200 CPU的类型

从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型PLC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，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本书不介绍该产品。

     第二代产品，其CPU模块为CPU 22X，主机都可进行扩展，它具有五种不同配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主流产品。本书将介绍CPU22X系列产品。

     对于每个型号，西门子厂家都提供有产品货号，根据产品货号可以购买到指定类型的PLC。

S7-200PLC的数据区

（一）数字量输入和输出映象区

1．输入映象寄存器（数字量输入映象区）（I）

数字量输入映象区是S7-200CPU为输入端信号状态开辟的一个存储区。输入映像寄存器的标识符为I，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。

输入映像寄存器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从I0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从IB0~IB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从IW0~IW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从ID0~ID12，共有4个双字

2．输出映像寄存器（Q）

数字量输出映象区是S7-200CPU为输出端信号状态开辟的一个存储区。输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0~Q15.7，共有128点），在每个扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从Q0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从QB0~QB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从QW0~QW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从QD0~QD12，共有4个双字

说明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元可以作中间继电器用。

（二）模拟量输入映象区和输出映象区

1．模拟量输入映象区（AI区）

模拟量输入映象区是S7-200CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量（如温度、压力）转换成1个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。

从AIW0~AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。

说明：模拟量输入值为只读数据。

2．模拟量输出映象区（AQ区）

模拟量输出映象区是S7-200CPU为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200将1个字长（2个字节，16位）的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。

从AQW0~AQW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。

（三）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）

PLC执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区，用V表示。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从V0.0~I5119.7，共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位。

（2）按“字节”方式：从VB0~VB5119，共有5120个字节

（3）按“字”方式：从VW0~VW5118，共有2560个字

（4）按“双字”方式：从VD0~VD5116，共有1280个双字

（四）位存储器（M）区

PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来寄存。位存储器就是根据这个要求设计的。位存储器是S7-200CPU为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示。该区虽然叫位存储器，但是其中的数据不仅可以是位、还可以是字节、字或双字。

（1）按“位”方式：从M0.0~M31.7，共有256点。

（2）按“字节”方式：从MB0~MB31，共有32个字节

（3）按“字”方式：从MW0~MW30，共有16个字

（4）按“双字”方式：从MD0~MD28，共有8个双字

（五）顺序控制继电器区（S）

PLC执行程序过程中，可能会用到顺序控制。顺序控制继电器就是根据顺序控制的特点和要求设计的。顺序控制继电器区是S7-200CPU为顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区，用S表示。在顺序控制过程中，用于组织步进过程的控制。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从S0.0~S31.7，共有256点。

（2）按“字节”方式：从SB0~SB31，共有32个字节

（3）按“字”方式：从SW0~SW30，共有16个字

（4）按“双字”方式：从SD0~SD28，共有8个双字

（六）局部存储器区（L）（相当于内辅继电器）

S7-200PLC有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。

局部存储器和变量存储器很相似，主要区别是变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（例如，主程序、子程序或中断程序）。局部是指导存储器区和特定的程序相关联。

几种程序之间不能互访。

局部存储器区是S7-200CPU为局部变量数据建立的一个存储区，用L表示。该区域的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从L0.0~L63.7，共有512点。

（2）按“字节”方式：从LB0~LB63，共有64个字节

（3）按“字”方式：从LW0~LW62，共有32个字

（4）按“双字”方式：从LD0~LD60，共有16个双字

（七）定时器存储器区（T）

PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：

T0、T1、……、T255

S7-200有256个定时器。

（八）计数器存储器区（C）

PLC在工作中有时不仅需要计时，还可能需要计数功能。计数器就是PLC具有计数功能的计数设备。

计数器的编号：

C0、C1、……、C255

（九）高速计数器区（HSC）

高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。S7-200各个高速计数器不仅计数频率高达30kHz。

S7-200各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则必须给出高速计数器的地址，即高速计数器的编号。

高速计数器的编号为：HSC0、HSC1、……、HSC5。

S7-200有6个高速计数器。其中CPU221和CPU222仅有4个高速计数器（HSC0、HSC3、HSC4、HSC5）

（十）累加器区（AC）

累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。例如，可以用累加器向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间数据。

S7-200CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。

可以按字节、字或双字来存取累加器数据中的数据。但是，以字节形式读/写累加器中的数据时，只能读/写累加器32位数据中的低8位数据。如果是以字的形式读/写累加器中的数据，只能读/写累加器32位数据中的低16位数据。只有采取双字的形式读/写累加器中的数据时，才能一次读写全部32位数据。

因为PLC的运算功能是离不开累加器的。因此不有像占用其他存储器那样占用累加器。

（十一）特殊存储器区（SM）

特殊存储器是S7-200PLC为CPU和用户程序之间传递信息的媒介。它们可以反映CPU在运行中的各种状态信息，用户可以根据这些信息来判断机器工作状态，从而确定用户程序该做什么，不该做什么。这些特殊信息也需要用存储器来寄存。特殊存储器就是根据这个要求设计的。

1．特殊存储器区

它是S7-200PLC为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。特殊存储器区的数据有些是可读可写的，有一些是只读的。特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。

（1）按“位”方式：从SM0.0~SM179.7，共有1440点。

（2）按“字节”方式：从SM0~SM179，共有180个字节

（3）按“字”方式：从SMW0~SMW178，共有90个字

（4）按“双字”方式：从SMD0~SMD176，共有45个双字

说明：特殊存储器区的头30个字节为只读区。

2．常用的特殊继电器及其功能

特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息，例如SM0.0一直为“1”状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为“1”状态。SM0.4和SM0.5分别提供

西门子6SN1146-1AB00-0BA1模块

CPU 417-4 具有：

• 功能强大的处理器： 
  CPU 执行每条二进制指令时间仅为 0.018μs 。
• 30 MB RAM（其中程序和数据各使用 15 MB）；
  用于执行用户程序的快速 RAM。
• 灵活扩展： 
  多达 262144 点数字量和 16384 点模拟量输入/输出。
• MPI 多点接口： 
  通过 MPI，可在高达 12 Mbit/s 的数据传输速率下，建立包含多 32 个站的简单网络。CPU 可与通信总线（C 总线）和 MPI 的站建立多 44 个连接。
  注意：
  如果同时使用 PROFIBUS DP 接口和 MPI 接口，则只能将以下总线连接器与 MPI 接口相连：
  
  • 带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不带插口：6ES7 972-0BA42-0XA0
• 模式选择开关： 
  拨动开关设计。
• 诊断缓冲区： 
  后的 120 个故障和中断事件保存在一个环形缓冲区中，用于进行诊断（可扩展）。
• 实时时钟： 
  在 CPU 的诊断消息后面附加日期和时间。
• 存储卡： 
  用于对集成的装载存储器进行扩展。存储在装载存储器中的信息包括 S7-400 参数数据以及程序，因此需要 2 倍的存储空间。 其结果是：
  
  • 内置的装载存储器不能满足大程序量的要求，因此需要存储卡。 
    可使用 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 卡用于保持性存储）。
• PROFIBUS DP 接口： 
  通过 PROFIBUS DP 主站接口，可以实现分布式自动化组态，从而提高了速度，便于使用。对用户来说,分布式 I/O 单元可作为一个集中式单元来处理（相同的组态、编址和编程）。 
  混合组态： SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作为符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。
  注意：
  如果同时使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口，则只能将以下总线连接器连接至 MPI 接口：
  
  • 带插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不带插口：6ES7 972-0BA42-0XA0
• 两个附加插槽： 
  可用 IF 964-DP 接口子模块连接两个附加的 PROFIBUS DP 主站系统。

• 3 个故障安全 CPU（CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2、CPU 416F-3 PN/DP）
• 具有不同性能等级，满足不同的应用要求。

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全型自动化系统可使用在对安全要求很高设备中。 它控制着各种过程，如果直接停机，这些过程也不会对人员或环境构成威胁。 S7–400 F/FH 有两种基本型号：

• S7-400F: 
  故障安全型自动化系统。 如果在控制系统中发生出错，生产过程就转移到安全状态，并中断。
• S7-400FH: 
  故障安全型和故障容错型自动化系统。 如果在某个控制系统中发生出错，则冗余控制机构被激活，使得生产过程继续下去。

使用其它的标准模块，可是使其建立一个对故障安全和非故障安全都能进行控制的全集成控制系统。 使用相同的标准应用程序对整个系统进行组态和编程。

S7-400F/FH 故障安全自动化系统可以根据需要进行不同的组态：

S7-400F的单通道单侧I/O

此系统需要一个故障安全的 PLC。 但是不一定是容错的。 需要下列部件：

• 1 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行授权
• 1 条 PROFIBUS-DP 线路
• ET 200M ，带 IM 153-2
• 无冗余设计的故障安全信号模块

当发生故障时，可以访问 I/O。 故障安全信号模块钝化。

单通道，S7-400FH 有可切换的 I/O

此系统需要一个故障安全的 PLC。 对于 CPU 需要容错。 需要下列部件：

• 2 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行授权
• 2 条 PROFIBUS-DP 线路
• 1 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。
• 无冗余设计的故障安全信号模块

当一个 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS-DP 发生故障时，PLC 可继续工作。 当故障安全信号模块或者 ET 200M 发生故障时，I/O 不再使用。 故障安全信号模块钝化。

S7-400FH 有冗余切换的 I/O

此系统需要一个故障安全的 PLC。 CPU 和 I/O 需要是容错的。需要下列部件：

• 2 个 CPU 414-4H/417-4H，带 F 运行授权
• 2 条 PROFIBUS-DP 线路
• 2 个 ET 200M ，带 2 个 IM 153-2 (冗余)。
• 冗余设计的故障安全信号模块

如果CPU、IM 153-2、PROFIBUS-DP、故障安全信号模块或 ET 200M 发生故障，此 PLC 继续可用。

在S7-400F/FH自动化系统中也可以使用标准模板。 但是不能与ET 200M一起使用。

通讯

中央控制器和ET200M之间通过PROFIBUS DP进行故障安全通讯和标准通讯。 经过特殊开发，PROFISafe PROFIBUS 可以在标准数据报文桢中进行安全功能的数据通讯。 需要诸如特殊安全总线的其它硬件组件。 所需的软件既可以作为操作系统的一个扩展软件集成在硬件组件中，也可以作为一个认证的软件块装载到CPU中。

带隔离模板的安全等级

在ET200M中使用隔离模板具有以下优势：

• PROFIBUS DP组态使用铜总线电缆。 不需要光纤电缆。
• 可使用任何 IM 153-X
• 在安全模式中故障安全信号模块的混合运行，以及在一个ET 200M中S7-300标准模块的混合运行

如果达到SIL2安全等级，则不需要隔离模块。

• 用于向 Ex 区输出数字量信号
• 用于在防爆区域中连接本质安全数字量设备
• 4 DI NAMUR
• 4 通道模块中的 4 点数字量输入（单通道隔离）
• 符合 DIN EN 60947-5-6 和 NAMUR 的可连接编码器，可带有已接线或未接线机械触点
• 诊断和诊断报警可编程

下列本安型设备可以连接到 EX 数字量输入模板：

Ex 数字量输入模块具有以下机械特点：

• 设计紧凑;
  坚固的塑料机壳里包括：
  • 绿色 LED ，用于指示“1”信号 （触点闭合或 I>2,1mA 带符合DIN 19234 的NAMUR 编码器）
  • 红色 LED 用于指示断线或短路
  • 前连接器插槽和电缆槽，通过前盖板保护
  • 前盖上的标签区。
• 安装方便：
  模块安装在 DIN 导轨上并通过总线连接器连接到相邻模块。
  没有插槽规则；输入地址由插槽决定。
• 用户友好的接线：
  通过插入式前连接器来对模块接线。 第一次插入时，有一个编码元件与之啮合，这样，该连接器只能插入同类型的模块。 前连接器里有专门的保护装置，用于保护模块的 24V 电源。 更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。

  以下 SIPLUS S7-300 防爆数字量模块可在恶劣环境条件下使用：

  • SIPLUS S7-300 SM321 4DI NAMUR；
    数字量输入

  SIPLUS S7-300 防爆数字量模块可在以下恶劣环境条件下使用：

  • 环境温度范围宽：0 °C 到 +60 °C
  • 在需要较高抗化学腐蚀性以及需能够承受较高机械和生物负荷和盐雾的场合
  • 相对湿度