S7-200系列PLC主机的优化

PLC的主机即主机基本单元（CPU模块），也简称为本机。它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等，是PLC的主要部分。目前S7-200CPU有CPU21X和CPU22X两个系列。CPU21X包括CPU 212、CPU 214、CPU 215和CPU 216，是第一代的产品，主机都可进行扩展。

1.S7-200 CPU外形

S7-200系统CPU 22X系列PLC主机的外形如图4-2所示。

图4-2 CPU 22X系列PLC主机的外形

2.CPU 22X的规格

CPU 22X包括CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 226和CPU 226XM。CPU 22X是第二代产品，具有速度快，通信能力强等特点。它有四种不同结构配置的CPU单元。

（1）CPU 221。CPU 221集成有6输入/4输出，共计10个点的I/O，无I/O扩展能力，有6KB程序和数据存储空间，4个独立的30k Hz高速计数器，2路独立的20k Hz高速脉冲输出端，1个RS-485通信/编程口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由通信方式，它非常适合于点数小的控制系统。

（2）CPU 222。CPU 222集成有8输入/6输出，共计14点I/O。可以连接2个扩展模块，最大扩展至78路数字量I/O或10路模拟量I/O点，因此是更广泛的全功能控制器。

（3）CPU 224。它集成有14输入/10输出点，共计24点的I/O。与前两者相比，存储容量扩大了一倍，它可以有7个扩展模块，最大可扩展为168点数字量或者35路模拟量的输入和输出点，有内置时钟，它有更强的模拟量和高速计数的处理能力，存储容量也进一步增加，是使用得更多的S7-200产品。CPU 224还有一种新型产品，型号为CPU 224XP。它的I/O点数、扩展能力与CPU 224相同，不同的是CPU 224XP集成有2路模拟量输入，1路模拟量输出，有2个RS-485通信/编程口，高速脉冲输出频率提高到100k Hz，两相高速计数器频率提高到100k Hz，有PID整定功能。

（4）CPU 226。CPU 226集成有24输入/16输出，共计40点的I/O。可以连接7个扩展模块，最大可扩展为248点数字量或者35路模拟量的输入和输出点。与CPU 224相比，增加了通信口的数量，通信能力大大增加。它可用于点数较多、要求更高的小型或中型控制系统。

（5）CPU 226XM。西门子公司新推出的一种增强型的CPU主机，它在用户程序存储容量上扩大到8KB字节，其他指标和CPU 226相同。

3.CPU 22X的I/O点和特点

一般PLC的输出有晶体管、继电器和晶闸管三种方式，CPU 22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，而输出只有继电器和直流（MOS型）两种类型，且具有不同的电源电压和控制电压。比如CPU 224，主机共有I0.0～I0.7、11.0～11.514个输入点和Q0.0～Q0.7、Q 1.0～Q 1.110个输出点。CPU 224输入/输出端子图如图4-3所示，输入电路采用了双向光电耦合器，24V直流极性可任意选择，成组输入公共端为1M、2M。在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件，并将输出分为两组，成组输出公共端为1L、2L，负载可根据不同的需要接入不同的电源。

图4-3 CPU224输入/输出端子图

CPU 22X还具有30k Hz的高速计数器，可对增量式编码器的两个互差90°的脉冲列计数，计数值设定值或计数方向改变时产生中断，在中断程序中可及时对输出进行操作。两个20k Hz等于脉冲输出可用以驱动步进电机以实现准确定位任务。超级电容和电池模块用于长时间保存数据，用户数据可通过主机的超级电容存储190小时，使用电池模块数据存储时间可达200天。RS-485串行通信口的外部信号与逻辑电路之间不隔离，支持PPI、DP/T自由通信口协议和PROFIBUS点对点协议。通信接口可用于与运行编程软件的计算机通信，与人机接口TD200和OP通信，以及与S7-200 CPU之间的通信。它还可以用普通输入端子捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号，利用中断输入，允许以极快的速度对信号的上升沿做出响应。实时时钟可用以信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。CPU 222及以上CPU还具有PID控制和扩展的功能，内部资源及指令系统更加丰富，功能更加强大。

4.存储系统

S7-200 CPU存储系统由RAM和EEPROM两种类型存储器构成。在CPU模块内，配备了一定容量的RAM和EEPROM。当CPU主机单元模块的存储器容量不够时，可通过增加EEPROM卡的方法扩展系统的存储容量。存储系统如图4-4所示。

图4-4 存储系统

S7-200 PLC的程序一般由三部分组成：用户程序、数据块和参数块。用户程序是必不可少的，是程序的主体。数据块是用户程序在执行过程中所用到的和生成的数据。参数块是指CPU的组态数据。数据块和参数块是程序的可选部分。(www.xing528.com)

存储器用以存储用户程序、CPU组态、程序数据等。当执行下装用户程序时，用户程序数据和组态配置参数由上位机（个人计算机）送入主机的存储器RAM中，主机自动地把这些内容装入EEPROM以永久保存；当执行上装用户程序时，RAM中的用户程序、CPU组态和数据通过通信设备上装到上位机中，并可进行程序检查和修改；系统掉电时，自动将RAM中V和M存储器的内容保存到EEPROM；上电恢复时，用户程序、CPU组态、程序数据自动从EEPROM永久保存区送回到RAM中，如果V和M存储区内容丢失时，EEPROM永久保存区的数据会复制到RAM中。

S7-200 CPU模块还支持可逸的EEPROM存储器卡，它是扩展卡，还有电池和时钟卡等模块。EEPROM存储模块用于用户程序的拷贝复制。

5.主机主要性能指标

PLC主机及其他模块的技术性能指标是设计和选用PLC应用系统的主要参考依据。

S7-200的CPU 22X系列的主要技术性能指标见表4-1所示。

表4-1 S7-200 CPU 22X系列的主要技术性能指标

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6.主机电源

S7-200系列的CPU单元有一个内部电源，它为CPU模块、扩展模块和24V DC用户供电。CPU模块中24V DC传感器电源，它为本机的输入点或扩展模块的继电器线圈提供电源，如果要求的负载电流大于该电源的额定值，应增加一个24V DC电源为扩展模块供电，CPU模块中24V DC传感器电源不能与外部电源并联。CPU模块为扩展模块提供5V DC电源，如果扩展模块对5V DC电源的需求超过其额定值，必须减少扩展模块。主机电源的技术指标如表4-2所示。

表4-2 主机电源的技术指标

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