1. s7200系列plc系統(tǒng)基本構成
simatic s7—200硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的本機i／o，同時還可以擴展各種功能模塊。一個完整的plc系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 s7—200硬件系統(tǒng)組成
cpu模塊又稱為主機是系統(tǒng)的核心，它包括cpu、存儲器、基本輸入輸出點和電源等。它實際就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務。
主機i/o數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種i/o模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的i／o點數(shù)是由多種因素共同決定的。當需要完成某些特殊功能的控制任務時，可擴展特殊功能模塊，以完成某種特殊的控制任務。
利用網絡接口，可以充分和方便地利用為simatics7—200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設備，主要有編程設備、人機操作界面和網絡設備等。
所有以上這些硬件設備，都在一個統(tǒng)一的工業(yè)軟件平臺上編程和運行，為了更好地管理和使用這些設備，s7—200plc配備了許多功能強大的專用功能指令，方便地實現(xiàn)各種控制目的。
2. 主機（cpu）模塊
s7—200系統(tǒng)cpu 22*系列plc主機(cpu模塊)的外形如圖2所示。 s7—200cpu模塊包括一個中央處理單元、存儲器、電源以及數(shù)字i／o點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。cpu負責執(zhí)行程序，以便對工業(yè)自動化控制任務或過程進行控制。輸人部分從現(xiàn)場設備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，控制工業(yè)過程中的設備。
圖2 cpu 22*系列plc的cpu外形
從cpu模塊的功能來看，simatics7—200系列小型可編程序控制器發(fā)展至今，經歷了兩代：第一代產品的cpu模塊為cpu 21*，現(xiàn)已停產。第二代產品的cpu模塊為cpu 22*，是在21世紀初投放市場的。其速度快，具有極強的通訊能力。它具有四種不同結構配置的cpu單元。
(1)cpu 221 cpu 221具有6輸入／4輸出，共計10個點的i／o，無擴展能力，有6 kb程序和數(shù)據(jù)存儲空間。還具有4個獨立的30 khz高速計數(shù)器，2路獨立的20 khz高速脈沖輸出端，1個rs—485通訊／編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由通訊方式。非常適合于小點數(shù)的控制系統(tǒng)。
(2)cpu 222 cpu 222除了具有cpu 221的功能外，其不同點在于：它有8輸人／6輸出，共計14點i／o。可以帶兩個擴展模塊，最多擴展8路模擬量和64個i／o，因此是更廣泛的全功能控制器。
(3)cpu 224 它在cpu 222的基礎上使主機的輸入輸出點數(shù)增為24點，有14輸入／10輸出，可以帶7個擴展模塊，最大可擴展為168點數(shù)字量或者35點模擬量的輸入和輸出；存儲容量也進一步增加，有內置時鐘，還增加了一些數(shù)學指令和高速計數(shù)器的數(shù)量，具有較強的控制能力。
(4)cpu 226 這種模塊在cpu 224的基礎上功能又進一步增強，有24輸入／16輸出，主機輸入和輸出點數(shù)增到40點，最大可擴展為248點數(shù)字量或35點模擬量；增加了通訊口的數(shù)量，通訊能力大大增強；它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。
現(xiàn)在西門子公司新推出了一種增強型的cpu 226xm，它在用戶程序存儲容量上擴大到8k字，其他指標和cpu 226相同。
每一款主機模塊上都集成了24v直流電源，可以直接用于連接傳感器和執(zhí)行機構。利用eeprom存儲存儲程序和配置信息。用戶數(shù)據(jù)可通過主機的超級電容存儲若干天，電池模塊可選，可使數(shù)據(jù)的存儲時間延長到200天。可以用普通輸入端子捕捉比cpu掃描周期更快的脈沖信號，利用中斷輸入，允許以極快的速度對信號的上升沿做出響應。速度為30 khz的高速計數(shù)器可以編程，并具有復位輸入端，多個獨立的輸入端，可同時用作加減計數(shù)，可以連接相應數(shù)量的相位差為90度的a／b相增量編碼器。2路最大可達20khz的高頻脈沖輸出，可用以驅動步進電機和伺服電機以實現(xiàn)準確定位任務?？梢杂媚K上的電位器來改變它對應的特殊寄存器中的數(shù)值，可以即時更改程序運行中的一些參數(shù)，如定時／計數(shù)器的設定值、過程量的控制參數(shù)等。實時時鐘可用以對信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制。s7—22*各主機的主要技術性能指標如表所列。
技術指標
cpu221
cpu222
cpu224
cpu226
外型尺寸/mm
90*80*62
90*80*62
120.5*80*62
190*80*62
存儲器
用戶程序
2048字
2048字
4096字
4096字
用戶數(shù)據(jù)
1024字
1024字
2560字
2560字
用戶存儲器類型
eeprom
eeprom
eeprom
eeprom
數(shù)據(jù)后備（超級電容）
50小時
50小時
50小時
50小時
輸入/輸出
本機i/o
6入/4出
8入/6出
14入/10出
24入/16出
可擴展模塊數(shù)量
無
2
7
7
數(shù)字量i/o映像區(qū)
（128入/128出）
（128入/128出）
（128入/128出）
（128入/128出）
模擬量i/o映像區(qū)
無
16入/16出
32入/32出
32入/32出
布爾指令執(zhí)行速度
0.37 μs/指令
0.37 μs/指令
0.37 μs/指令
0.37 μs/指令
主要內部繼電器
i/o映像寄存器
128i和128q
128i和128q
128i和128q
128i和128q
內部通用繼電器
256
256
256
256
計數(shù)器/定時器
256/256
256/256
256/256
256/256
字入/字出
無
16/16
32/32
32/32
順序控制繼電器
256
256
256
256
附加功能
內置高速計數(shù)器
4h/2w(20khz)
4h/2w(20khz)
6h/4w(20khz)
6h/4w(20khz)
模擬量調節(jié)電位器
1
1
2
2
高速脈沖輸出
2(20 khz,dc)
2(20 khz,dc)
2(20 khz,dc)
2(20 khz,dc)
通訊中斷
1發(fā)送/2接受
1發(fā)送/2接受
1發(fā)送/2接受
1發(fā)送/2接受
硬件輸入中斷
4，輸入濾波器
4，輸入濾波器
4，輸入濾波器
4，輸入濾波器
定時中斷
2（1-255 ms）
2（1-255 ms）
2（1-255 ms）
2（1-255 ms）
實時時鐘
有（時鐘卡）
有（時鐘卡）
有（內置）
有（內置）
口令保護
有
有
有
有
通訊功能
通訊口數(shù)量
1（rs-485）
1（rs-485）
1（rs-485）
2（rs-485）
支持協(xié)議
0號口
1號口
ppi,dp/t
自由口
n/a
ppi,dp/t
自由口
n/a
ppi,dp/t
自由口
n/a
ppi,dp/t
自由口
（同0號口）
ppi主站點到點
netr/netw
netr/netw
netr/netw
netr/netw
表 s7—22*各主機的主要技術性能指標
3. 擴展模塊
輸入和輸出點是系統(tǒng)與被控制對象的連接點。用戶可以使用主機i／o和擴展i／o。s7—200系列cpu提供一定數(shù)量的主機數(shù)字量i／o點，但在主機點數(shù)不夠的情況下，就必須使用擴展模塊的i／o點。有時需要完成過程量控制時，可以擴展模擬量的輸入／輸出模塊。當需要完成某些特殊功能的控制任務時，s7—200主機可以擴展特殊功能模塊。所以s7—200擴展模塊包括數(shù)字量輸入／輸出擴展模塊、模擬量輸入／輸出擴展模塊和功能擴展模塊。典型的輸入／輸出模塊和特殊功能模塊有：
(1) 數(shù)字量i／o擴展模塊
s7—200plc系列目前總共可以提供幾類數(shù)字量輸入／輸出擴展模塊：
輸入擴展模塊em221有三種：8點dc24v輸入；16點dc24v輸入；8點光電隔離輸入，交直流通用，可直接輸入交流220v。
輸出擴展模塊em222有五種：4點dc24v輸出；4點繼電器輸出；8點dc24v輸出，8點繼電器輸出；8點光電隔離晶閘管輸出。
輸入／輸出混合擴展模塊em223有六種：分別為4點、8點、16點輸入／4點、8點、16點輸出的各種組合，三種為dc24v輸出，另三種為繼電器輸出。
(2) 模擬量i／o擴展模塊
模擬量輸入擴展模塊em231有3種：4路模擬量輸入，輸入量程可配置為4——20ma、0——5v、0——10v、±5v或±10v等；2路熱電阻輸入；4路熱電偶輸入。12位精度。
模擬量輸出擴展模塊em232：具有2路模擬量輸出。12位精度。
模擬量輸入／輸出擴展模塊em235：具有4路模擬量輸入和1路模擬量輸出（占用2路輸出地址）。12位精度。
(3)功能擴展模塊
功能擴展模塊有em253位置控制模塊、em277 profibus-dp模塊、em241調制解調器模塊、cp243-1以太網模塊和cp243-2 as-i接口模塊等。
擴展模塊時，通過cpu模塊和擴展模塊上的擴展電纜把各個擴展模塊依次串接起來，形成一個擴展鏈。在進行最大i／o配置的預算時要考慮以下幾個因素的限制：允許的擴展模塊數(shù)、映像寄存器的數(shù)量、cpu為擴展模塊所能提供的最大電流和每種擴展模塊消耗的電流。