第3章 S7-200可编程序控制器
第3章 S7-200可编程序控制器
S系列PLC发展概述
S7-200 PLC系统组成
编程元件及程序知识
相关设备
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：
S系列PLC发展概述
S7-200 可编程序控制器的系统组成
编程元件及程序知识
相关设备
常用工业软件
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第3章 S7-200可编程序控制器
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
S7-200 PLC系统组成
系统基本构成
主机结构
扫描周期及工作方式
输入输出扩展
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
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，
如图所示。
图
S7-200 P
L
C
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
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
如图所示：
图 S7-200主机外形
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（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。各类型的型号如表所示。
表 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
如表所示。
表 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 存储系统
第3章 S7-200可编程序控制器
表 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
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 CPU的扫描周期
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
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 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，图所示为其中的一种模块连接形式。
图 扩展连接图
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所示。
图 脉冲捕捉波形图
第3章 S7-200可编程序控制器
表 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
主机性能指标
S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表所示。
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第3章 S7-200可编程序控制器
编程元件及程序知识
编程元件及寻址
指令系统
编程语言
程序结构
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第3章 S7-200可编程序控制器
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 +-38～ ++38； 负 数 为 -
~38～+38。不同长度的整数所表示的数值范
如表所示。
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：
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）如表所示。
第3章 S7-200可编程序控制器
按位寻址的格式为：
必须指定元件名称、字节地址和位号，如图 所示。
图中MSB表示最高位，LSB表示最低位。
图 位寻址格式
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。
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（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
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
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的语句表如图所示。
图
语
句
表
举
例
第3章 S7-200可编程序控制器
2. 梯形图
图 梯形图举例
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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 SLC语言
S7-SLC的语言与PASCAL非常相似，如图所示。
第3章 S7-200可编程序控制器
（2）S7-GRAPH
图
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
如图所示。
第3章 S7-200可编程序控制器
图 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所示。
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第3章 S7-200可编程序控制器
图 连续功能图
第3章 S7-200可编程序控制器
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。
如图所示。
图 程序结构
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第3章 S7-200可编程序控制器
相关设备
手编器
计算机
人机界面
特殊功能模块
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第3章 S7-200可编程序控制器
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
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
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
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，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
工业软件
应用和特点
工业软件的类型
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第3章 S7-200可编程序控制器
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
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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