工业软件平台上编程和运行的S7 200系列PLC系统基本构成
SIMATIC S7—200硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的本机I／O，同时还可以扩展各种功能模块。一个完整的PLC系统如图1所示。
图1 S7—200硬件系统组成
CPU模块又称为主机是系统的核心，它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。主机I/O数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I／O点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可扩展特殊功能模块，以完成某种特殊的控制任务。利用网络接口，可以充分和方便地利用为SIMATICS7—200系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。
所有以上这些硬件设备，都在一个统一的工业软件平台上编程和运行，为了更好地管理和使用这些设备，S7—200PLC配备了许多功能强大的专用功能指令，方便地实现各种控制目的。
SIMOTION 系统由三个部分组成：
依托强大的创新能力、行业内的专有技术以及客户借助自动化解决方案获得的显著收益，西门子成为全球范围内的运动控制系统供应商之一。因此，我们能够提供不同领域的成功案例供您参考。
Siemens 运动控制系统能够达到非常高的要求：所有产品通过使用新的技术，具有强大的功能和极高的质量。此外，各个系统和产品以佳方式相互搭配，因此始终可以轻松自如地组合到经济型机器解决方案中。
下文将以运动控制系统 SIMOTION 和驱动系统 SINAMICS 为例。这些产品构成了一个创新型系统平台，利用该平台，可对机器设备进行佳调整以满足特定要求。因此，对于各种不同的行业，例如包装、塑料和玻璃、木材和金属、纺织和印刷等，均可找到佳的可满足未来需要的经济型运动控制解决方案，这些解决方案可根据不断出现的新要求而轻松进行扩展，并且可以与我们的高性能伺服电机、直线电机、转矩电机和标准电机配合使用。
此外，在机器的整个生命周期内 Siemens 都为客户提供支持，例如在全球 130 个/地区的超过 295 个点提供售前和售后，或者针对运动控制解决方案提供诸如应用咨询和机电支持等专项。
设在中国、法国、德国、意大利、土耳其和美国的多个应用中心都提供现场专家和应用顾问，他们会为客户的项目提供全程指导，从规划到启动，从初的构想到机器真正运转。
应用咨询包括：
在此合作期间，Siemens 不但为客户提供支持，而且将其作为系统和组件开发过程中的技术合作伙伴，终获得实用的并能满足未来需要的自动化解决方案。
Siemens 通过这种方式帮助客户提高生产率，竞争力和长期盈利能力。
S7-200 CPU22X 系列PLC I/O 点数扩展和编址
S7-200 CPU22X 系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。如图所示，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。
编址方法是同样类型输入或输出点的模块在链中按所处的位置而递增，这种递增是按字节进行的，如果CPU或模块在为物理I/0点分配地址时未用完一个字节，那些未用的位也不能分配给I/O链中的后续模块。
例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入／输出点数为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。
本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图2所示为其中的一种模块连接形式。表1所示为其对应的各模块的编址情况。
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图2 模块连接形式 |
表1 各模块的编址
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主机 |
模块 1 |
模块 2 I/O |
模块 3 |
模块 4 |
模块 5 |
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I0．0 Q0．0 |
I2．0
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Q2．0
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AIW0 AQW0
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I3．0 Q3．0
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AIW8 AQW4
AIW10
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● 同类型输入或输出的模块按顺序进行编制。
● 数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的过程映象寄存器空间。如果模块没有给保留字节中每一位提供相应的物理点，那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。对于输入模块，这些保留字节中未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。
● 模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。
S7-400F/FH 满足下列安全要求：
CPU的F程序和故障安全信号模板中包含有S7-400F/FH的安全功能。
使用差异分析和测试信号，信号模板可以监视输出和输入信号。
CPU通过常规的自检、监测和逻辑命令以及程序定时检测，检查运行的正确性。 此外，通过申请信号进行检测。
当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。
F 运行版授权
CPU 417-4H必须装在F运行授权才能运行S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 系统需要 1 个授权。
S7-400F/FH 的编程方法同其他 SIMATIC S7 编程方法相同。 通过诸如STEP 7编程工具编写非故障安全用户程序。
S7 F 系统选件包
"S7 F Systems" 软件包用来编写故障安全程序。 软件包包含生成F程序所需的所有功能和部件。 S7 F系统运行必须将下列软件包装载到PG或PC：
特殊功能块通过CFC从F库中进行调用，并为包含安全功能的F程序互连。
S7-200系列 PLC的存储器空间
S7-200 PLC的存储器空间大致分为三个空间，即程序空间、数据空间和参数空间。
1．程序空间
该空间主要用于存放用户应用程序，程序空间容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU中的RAM区与内置EEPROM上都有程序存储器，但它们互为映像，且空间大小一样。
2．数据空间
该空间的主要部分用于存放工作数据称为数据存储器，另外有一部分作寄存器使用称为数据对象。
（1）数据存储器 它包括变量存储器（V），输入信号缓存区（输入映象存储器I），输出信号缓冲区（输出映象存储区Q），内部标志位存储器（M）又称内部辅助继电器，特殊标志位存储器（SM）。除特殊标志位外，其他部分都能以位、字节、和双字的格式自由读取或写入。
变量存储器（V）是保存程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，所有的V存储器都可以存储在存储器区内，其内容可在与EEPROM或编程设备双向传送。
输入映象存储器（I）是以字节为单位的寄存器，它的每一位对应于一个数字量输入结点。在每个扫描周期开始，PLC依次对各个输入结点采样，并把采样结果送入输入映象存储器。PLC在执行用户程序过程中，不再理会输入结点的状态，它所处理的数据为输入映象存储器中的值。
输出映象存储器（Q）是以字节为单位的寄存器，它的每一位对应于一个数字输出量结点。PLC在执行用户程序的过程中，并不把输出信号随时送到输出结点，而是送到输出映象存储器，只有到了每个扫描周期的末尾，才将输出映象寄存器的输出信号几乎同时送到各输出结点。使用映象寄存器优点：①同步地在扫描周期开始采样所有输入点，并在扫描的执行阶段冻结所有输入值；②在程序执行完后再从映象寄存器刷新所有输出点，使被控系统能获得更好稳定性；⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度，使程序执行的更快；④I/O点只能以位为单位存取，但映象寄存器则能以位、字节、双字进行存取。因此，映象寄存器提供了更高的灵活性。另外对控制系统中个别I/O点要求实时性较高的情况下，可用直接I/O指令直接存取输入/输出点。
内部标志位（M）又称内部线圈（内部继电器等），它一般以位为单位使用，但也能以字、双字为单位使用。内部标志位容量根据CPU型号不同而不同。
特殊标志位（SM）用来存储系统的状态变量和有关控制信息，特殊标志位分为只读区和可写区，具体划分随CPU不同而不同。
（2）数据对象 数据对象包括定时器、计数器、高速计数器、累加器、模拟量输入/输出。
定时器类似于继电器电路中的时间继电器，但它的精度更高，定时精度分为lms，10ms和100ms三种，根据精度需要由编程者选用。定时器的数量根据CPU型号不同。
计数器的计数脉冲由外部输入，计数脉冲的有效沿是输入脉冲的上升沿或下降沿，计数的方式有累加1和累减1两种方式。计数器的个数同各CPU的定时器个数。
高速计数器与一般计数器不同之处在于，计数脉冲频率更高可达2kHz/7kHz，计数容量大，一般计数器为16位，而高速计数器为32位，一般计数器可读可写，而高速计数器一般只能作读操作。
在S7-200CPU中有4个32位累加器，即AC0～AC3，用它可把参数传给子程序或任何带参数的指令和指令块。此外，PLC在响应外部或内部的中断请求而调用中断程序时，累加器中的数据是不会丢失的，即PLC会将其中的内容压入堆栈。因此，用户在中断程序中仍可使用这些累加器，待中断程序执行完返回时，将自动从堆栈中弹出原先的内容，以恢复中断前累加器的内容。但应注意，不能利用累加器作主程序和中断子程序之间的参数传递。
模拟量输入/输出可实现模拟量的A/D和D/A转换，而PLC所处理的是其中的数字量。
3．参数空间
用于存放有关PLC组态参数的区域，如保护口令、PLC站地址、停电记忆保持区、软件滤波、强制操作的设定信息等，存贮器为EEPROM。
6SN1123-1AA00-0AA2电源模块产品描述
SIMODRIVE 611 POWER MODULE, 1 AXIS, 15 A, INTERNAL COOLING, MOTOR RATED CURRENT: FEED = 5 A MAIN SPINDEL = 5 A
SIMODRIVE 611电源模块,1轴,15一个,内部冷却,电机额定电流:喂= 5主斯宾德尔= 5
| General Data | |
| product name | power module |
| Unit type | power module |
| Function status | 1 |
| Cooling | external |
| cooling b | separate cooling |
| degree of protection | IP 20 for the electronics area and IP 54 for the heatsink in the heat dissipation area |
| weight / approx. | 6.5 kg |
| dimension / b | 50 mm |
| dimension / height | 480 mm |
| dimension / depth | 300 mm |
| Number / axes | 1 |
| connection / power connection | 6 mm2 |
| Connection / line connection / cross-section / max. | 6 mm2 |
| Electrical Data | |
| Input voltage | 600 VDC / 625 VDC / 680 VDC |
| Output voltage | 0 to 430 V 3-phase AC |
| Efficiency eta | 0.98 |
| rated current In / output / for 1FN/1FK/1FT motors | 5 A |
| rated current In / output / peak current / for 1FN/1FK/1FT motors | 10 A |
| rated current In / output / for 1PH/1FE motors and asynchronous motors | 5 A |
| rated current In / output / for 1PH/1FE motors and asynchronous motors / S6-40% | 5 A |
| rated current In / output / peak current / for 1PH/1FE motors and asynchronous motors | 8 A |
| DC b capacitance | 75 μF |
| Ambient Conditions | |
| ambient temperature on operation / min. | 0 °C |
| ambient temperature / during operation / max. | 40 °C |
| ambient temperature / during operation / max. / with power reduction | 55 °C |
| ambient temperature / when stored / min. | -40 °C |
| ambient temperature / when stored / max. | 70 °C |
| ambient temperature / when transported / min. | -40 °C |
| ambient temperature / when transported / max. | 70 °C |
TB30 端子模板
通过 TB30 端子扩展板，可以向控制单元添加数字量输入/数字量输出以及模拟量输入/模拟量输出。
TB30 端子板上有以下接口：
信号电缆屏蔽的屏蔽接口位于控制器上。
TB30 端子板插在控制器的选件 CU320?2 插槽内。
以下 SIPLUS S7-300 F 数字量/模拟量模块可在恶劣环境条件下使用：
SIPLUS S7-300 F 数字量/模拟量模块可在以下恶劣环境条件下使用：
防爆型模块可作为自动化系统的相关部件在化工厂中使用。 它们可用于检测仪表及设备控制。
应用领域：
这些模块不可以在有爆炸危险的区域使用，除非有其他保护装置保护（例如密封机壳）。
该模块被认证为可以连接在有爆炸危险的 1 区和 2 区里设置的本质安全传感器和执行器。
该模块可用于：
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
