2.1 S7-200 PLC基礎知識

2.1.1 西門子S7-200 PLC硬件基礎

CPU單元設計

西門子S7-200系列小型PLC適用于各行各業、各種場合中的檢測、監測及控制的自動化，它的強大功能使其無論在獨立運行中或相連成網絡都能實現復雜的控制功能。S7-200CPU將一個微處理器、一個集成電源和數字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強大的小型PLC。如圖2-1所示為其中一種型號——CPU222的CPU單元設計。

圖2-1 CPU222的CPU單元設計

S7-200 PLC提供了多種類型的CPU以適應各種應用。S7-200 PLC的各種CPU特性比較見表2-1。

表2-1 S7-200 PLC的各種CPU特性比較

（續）

S7-200 CPU的種類比較多，但根據輸出結構來說，大體為兩類：即輸出為晶體管的和輸出為繼電器的。圖2-2a和圖2-2b是晶體管輸出、繼電器輸出的基本接線圖示意（以CPU224為例）。

2.1.2 編程軟件的安裝

安裝編程軟件的計算機應使用Windows操作系統，為了實現PLC與計算機的通信，必須使用編程電纜，包括采用COM口的PC/PPI電纜（見圖2-3a）、USB口的USB-PPI電纜（見圖2-3b）、PPI多主站電纜或MPI電纜加安裝在電腦中的通信處理器。

西門子S7-200 PLC的編程軟件為STEP7-Micro/WIN，它與第5講介紹的S7-300/400系列PLC為不同的編程環境。

STEP7-Micro/WIN可以從西門子公司官方網站下載（V4.0版本以上），安裝中文編程環境的步驟如下：

第一步：關閉所有應用程序，包括Microsoft Office快捷工具欄，在Windows資源管理器中打開安裝文件所在區域（光盤、U盤或硬盤），雙擊“Setup.exe”文件。

第二步：運行Setup程序，選擇安裝程序界面語言，并默認使用英語（見圖2-4），選擇安裝目的地文件夾。

第三步：在安裝過程中，會出現“設置PG/PC接口”窗口，按照編程電纜型號進行選擇，一般選擇“PC/PPI cable”（見圖2-5）。

第四步：安裝完成后，單擊對話框上的完成按鈕重新啟動計算機，重啟后在Windows的“開始”菜單找到相應的快捷方式，運行“STEP7-Micro/WIN軟件”，如圖2-6所示。

第五步：在STEP7-Micro/WIN編程環境中，選擇菜單Tools→Options（見圖2-7），選擇General選項卡，并設置為Chinese（見圖2-8），改變設置后，推出編程環境，再次啟動后即進入全中文編程界面。

2.1.3 編程環境的項目組成

圖2-9所示為V4.0版本編程軟件的界面。

圖2-2 S7-200 CPU的接線圖

a）晶體管輸出 b）繼電器輸出

圖2-3 編程電纜

a）PC/PPI電纜 b）USB-PPI電纜

圖2-4 選擇設置語言

圖2-5 設置PG/PC接口

圖2-6 快捷方式運行STEP 7-Micro/WIN軟件

圖2-7 菜單Tools→Options選項

圖2-8 中文界面轉換語言選擇

圖2-9 編程軟件界面

1.操作欄

顯示編程特性的按鈕控制群組：

“視圖”——選擇該類別，為程序塊、符號表、狀態圖、數據塊、系統塊、交叉參考及通信顯示按鈕控制。

“工具”——選擇該類別，顯示指令向導、文本顯示向導、位置控制向導、EM 253控制面板和調制解調器擴展向導的按鈕控制。

當操作欄包含的對象因為當前窗口大小無法顯示時，操作欄顯示滾動按鈕，使用戶能向上或向下移動至其他對象。

2.指令樹

提供所有項目對象和為當前程序編輯器（LAD、FBD或STL）提供的所有指令的樹型視圖。

用戶可以用鼠標右鍵點擊樹中“項目”部分的文件夾，插入附加程序組織單元（POU）；也可以用鼠標右鍵點擊單個“POU”，打開、刪除、編輯其屬性表，用密碼保護或重命名子程序及中斷例行程序。

用戶還可以用鼠標右鍵點擊樹中“指令”部分的一個文件夾或單個指令，以便隱藏整個樹。一旦打開指令文件夾，就可以拖放單個指令或雙擊，按照需要自動將所選指令插入程序編輯器窗口中的光標位置。當然用戶還可以將指令拖放在“偏好”文件夾中，排列經常使用的指令。

3.交叉參考

允許檢視程序的交叉參考和組件使用信息。

4.數據塊

允許顯示和編輯數據塊內容。

5.狀態圖

窗口允許將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，以便追蹤其狀態。用戶可以建立多個狀態圖，以便從程序的不同部分檢視組件。每個狀態圖在狀態圖窗口中有自己的標簽。

6.符號表/全局變量表窗口

允許分配和編輯全局符號（即可在任何POU中使用的符號值，不只是建立符號的POU）。用戶可以建立多個符號表，也可在項目中增加一個S7-200系統符號預定義表。

7.輸出窗口

在編譯程序時提供信息。當輸出窗口列出程序錯誤時，可雙擊錯誤信息，會在程序編輯器窗口中顯示適當的網絡。當編譯程序或指令庫時，提供信息。當輸出窗口列出程序錯誤時，這時可以雙擊錯誤信息，會在程序編輯器窗口中顯示適當的網絡。

8.狀態條

提供在STEP 7-Micro/WIN中操作時的操作狀態信息。

9.程序編輯器窗口

包含用于該項目的編輯器（LAD、FBD或STL）的局部變量表和程序視圖。如果需要，可以拖動分割條，擴展程序視圖，并覆蓋局部變量表。當在主程序一節（OB1）之外建立子程序或中斷例行程序時，標記出現在程序編輯器窗口的底部。可點擊該標記，在子程序、中斷和OB1之間移動。

10.局部變量表

包含對局部變量所作的賦值（即子程序和中斷例行程序使用的變量）。在局部變量表中建立的變量使用暫時內存；地址賦值由系統處理；變量的使用僅限于建立此變量的POU。

11.菜單條

允許使用鼠標或鍵擊執行操作。用戶可以定制“工具”菜單，在該菜單中增加自己的工具。

12.工具條

為最常用的STEP 7-Micro/WIN操作提供便利的鼠標訪問。用戶可以定制每個工具條的內容和外觀。

2.1.4 S7-200 PLC的數據類型

STEP 7-Micro/WIN編程軟件在運行過程中執行簡單的數據類型檢查，這意味著在編程時的變量必須指定為一種合適的數據類型。表2-2所列為S7-200 PLC的基本數據類型。

表2-2 S7-200 PLC的基本數據類型

根據基本數據類型，S7-200 PLC的各數據存儲區尋址見表2-3。

表2-3 數據存儲區尋址

（續）

2.1.5 直接和間接編址

當用戶編程時，可以使用直接編址和間接編址為指令操作數編址。

1.直接編址

S7-200 PLC在具有獨特地址的不同內存位置存儲信息。用戶可以明確識別希望存取的內存地址，允許程序直接存取信息，并直接編址指定內存區、大小和位置。例如，VW790指內存區中的字位置790。

欲存取內存區中的一個位，用戶需要指定地址，包括內存區標識符、字節地址和前面帶一個句號的位數。圖2-10所示為存取位（亦稱為“字節位”編址）的一個范例。在該范例中，內存區和字節地址（I=輸入，2=字節2）后面是一個點號（“.”），用于分隔位址（位6）。

圖2-10 位直接尋址

用戶可以使用字節地址格式將大多數內存區（V、I、Q、M、S、L和SM）的數據存取為字節、字或雙字。如果存取內存中數據的字節、字或雙字，必須以與指定位址相似的方法指定地址。字節尋址舉例如圖2-11所示，這包括區域標識符、數據大小指定和字節、字或雙字的字節地址。

其他內存區中的數據（例如，T、C、HC和累加器）可使用地址格式存取，地址格式包括區域標識符和設備號碼。

2.間接編址

間接編址使用指針存取內存中的數據。指針是包含另一個內存位置地址的雙字內存位置。用戶只能將V內存位置、L內存位置或累加器寄存器（AC1、AC2、AC3）用作指針。如果要建立指針，用戶必須使用“移動雙字”指令，將間接編址內存位置移至指針位置。指針還可以作為參數傳遞至子程序。

S7-200 PLC允許指針存取以下內存區：I、Q、V、M、S、T（僅限當前值）和C（僅限當前值）。不能使用間接編址存取單個位或存取AI、AQ、HC、SM或內存區。

欲間接存取內存區數據，輸入一個“和”符號（＆）和需要編址的內存位置，建立一個該位置的指針。指令的輸入操作數前必須有一個“和”符號（＆），表示內存位置的地址（而并非內存位置的內容）將被移入在指令輸出操作數中識別的位置（指針）。

在指令操作數前面輸入一個星號（?）指定該操作數是一個指針。間接尋址如圖2-12所示，輸入?AC1指定AC1是“移動字”（MOVW）指令引用的字長度數值的指針。在該范例中，在VB200和VB201中存儲的數值被移至累加器AC0。

圖2-11 字節尋址舉例

圖2-12 間接尋址

如圖2-13所示，用戶可以改動指針數值。由于指針是32位數值，使用雙字指令修改指針數值。可使用簡單算術操作（例如加或遞增）修改指針數值。

圖2-13 改動指針數值

2.1.6 S7-200 PLC內存地址范圍

建立程序時，必須確保輸入的I/O和內存范圍對即將下載程序的CPU有效。如果用戶嘗試下載的程序存取的I/O或內存位置超出S7-200 CPU的允許范圍，就會收到一則錯誤信息。

表2-4所列為以位為單位進行標識的S7-200 PLC內存地址范圍，如果采用字節、字或雙字則可以根據數據類型進行轉換。

表2-4 S7-200 PLC內存地址范圍

注：XP表示CPU224XP型號；V1.22等表示版本號。