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可编程序控制器的发展趋势

在短短的二十几年中，可编程序控制器得到了飞速的发展，并在各行各业得到广泛应用，这些事实说明，可编程序控制器具有强大的生命力。可编程序控制器将在工业控制领域发挥越来越大的作用，并将成为工业控制领域的主要控制设备。

可编程序控制器将向两个方面发展：一方面，可编程序控制器向着大型化的方向发展，另一方面则向着小型化的方向发展。

可编程序控制器向大型化方向的发展主要表现在下列几方面。

（1）与DCS、SCADA的相互渗透，出现你中有我、我中有你的情况。为了在工业过程控制领域有较大的应用市场，各制造厂商纷纷学习其他厂商产品的优点，取长补短，从而使产品的适用范围扩大，应用的规模也从几十点扩展到成百上千点，功能的扩展上从单一的逻辑运算扩展到几乎能满足所有的用户需求。此外，采用通信和开放的策略，使优化、计划、调度等功能也能够在可编程序控制器内实现，不同产品通信的实施也使应用的范围趋向多元化。

计算机技术、通信技术、网络技术、半导体集成技术、控制技术等高新技术的发展，为可编程序控制器的发展创造了条件，同时可编程序控制器的发展反过来影响了这些高新技术的发展，以便适应可编程序控制器发展的需要。

（2）向CIMS、CIPS发展，成为它们的一个分支，制造业的发展离不开可编程序控制器的发展，CIMS和CIPS、机器人和柔性制造系统等的实施也离不开可编程序控制器的发展。因此，对可编程序控制器提出了功能、速度、通信、管理等方面的要求，这为可编程序控制器向大型化方向发展提供了用武之地。

（3）向大型化方向发展的另一标志是产品硬件性能的发展，可编程序控制器产品的处理器已从早期的1位机，向8位、16位，到32位、64位发展。运算速度也大大提高，它的晶振频率从几兆赫兹向几十兆赫兹发展。随着计算机技术的发展，晶振频率已可达到几百兆赫兹。从单CPU的处理向多CPU的并行处理发展等。模块化的结构使得产品的适应性得到改善。存储器的容量也成倍增加，从几千字节发展到几几百千字节，直到几兆字节、几十兆字节等。硬件性能的提高使可编程序控制器向大型化方向有了很大的发展。

（4）软件功能的发展是可编程序控制器向大型化方向发展的重要标志。一些国外的可编程序控制器制造厂商不仅对硬件制造进行投资，而且从两个方面对软件进行投资。一方面是收购或兼并软件厂商，另一方面是在公司内部成立软件开发部。对软件的大量投资使用户在不增加投资费用的前提下能得到更多、更好、更实用的功能。近期推出的可编程序控制器产品大多数已采用Windows 95或Windows NT作为编程和操作平台，使用户可以很方便地学会使用和操作

由于S7-200系列PLC具有紧凑的设计、丰富的扩展能力、极高的可靠性、便捷的操作性、强大的指令系统和低廉的价格，使得它能够近乎完美地满足小规模的控制要求，覆盖所有与自动检测、控制相关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备，等等。S7-200系列PLC的强大功能使其无论在独立运行中还是相连网络中，皆能实现复杂的控制功能

SIMATIC S7-200系列PLC是一类小型PLC，其外观如图1-1所示。S7-200系列PLC的基本构成包括CPU、人机界面、编程设备和根据实际需要增加的扩展模块等。CPU包含一定数量的I/O接口，同时还可以扩展各种I/O模块和功能模块。因此S7-200系列PLC既可以单独CPU运行，也可以连接扩展模块运行。

通信模块包括PROFIBUS-DP模块EM277、AS-i接口主站模块CP243-2、调制解调模块EM241、以太网模块CP243-1和因特网模块CP243-1 IT等。

（1）EM277是PROFIBUS-BUS从站模块，通过EM277可将S7-200 CPU作为PROFIBUS-DP的从站连接到PROFIBUS-DP网络。EM277通过S7-200 PLC的扩展接口，实现与CPU间通信控制。EM277有一个RS-485接口，支持PROFIBUS-DP从站和MPI从站协议，传输速率从9.6kb/s到12Mb/s并可自适应。站地址由旋转开关设定，范围是0～99。

（2）CP234-2是AS-i主站模块，通过AS-i总线可扩展S7-200的I/O接口数。CP234-2 AS-i主站模块多可连接62个AS-i从站，每个从站多可以配置4DI/4DO或者4AI/4AO。

（3）EM241是调制解调（MODEM）通信模块，可将S7-200 PLC直接连到模拟电话线上。EM241通信模块支持Modbus RTU协议，支持数字和文本间的寻呼，支持SMS短消息，允许CPU到CPU或CPU到modbus的数据传送。通过EM241模块，STEP7-Micro/WIN软件可进行远程编程和诊断。

（4）CP243-1是以太网通信模块，可将S7-200系统连接到工业以太网中。它的传输速率为10Mb/s和100Mb/s并可自适应。有一个标准的RJ45接口，完全支持TCP/IP协议。CP243-1以太网模块允许S7-200 PLC与S7-300和S7-400设备间通信，并支持STEP7-Micro/WIN软件远程编程和诊断。

（5）CP243-1 IT是因特网通信模块，它不仅完全支持以太网模块CP243-1的功能，而且增加了IT功能。它提供用于S7-200 PLC系统诊断和过程变量访问的HTML界面，可以作为发送E-Mail的SMTP客户机，并可以组态为FTP服务器和客户机。

1.1.1　CPU模块

操作和触摸面板显示

OP73Micro和TP177Micro面板专门设计用于使用SIMATIC S7-200 PLC的应用，它们为小型机器和设备提供操作和监视功能。这些面板支持高达32种组态语言和5种在线语言，包括亚洲和西里尔字符集。3ft带图形显示器的操作面板OP73Micro的安装尺寸与TD200兼容。触摸面板TP177Micro可垂直安装，能容纳附加应用。该特征允许即使在空间有限时也能进行使用。

S7-200 PLC可采用水平或垂直方式安装。在安装元器件时，应把产生高电压和高电子噪声的设备与诸如S7-200这样的低压、逻辑型的设备分隔开。在控制柜背板上安排S7-200时，应区分发热装置，并把电子器件安排在控制柜中温度较低的区域内。电子器件在高温环境下工作会缩短其无故障时间。还要考虑面板中设备的布线，避免将低压信号线和通信电缆与交流供电线和高能量、开关频率很高的直流线路布置在一个线槽中。

所有的S7-200 CPU都有一个内部电源，为CPU自身、扩展模块和其他用电设备提供24V直流电源。此24V直流电源可以为输入点、扩展模块上的继电器线圈或者其他设备供电。如果设备用电量超过了传感器供电定额，必须为系统另配一个外部24V DC供电电源。对于特定的S7-200 CPU，可以在附录C中查询到其24V DC传感器供电电源定额。如果使用了外部24V DC供电电源，要确保该电源没有与S7-200 CPU上的传感器电源并联使用。为了加强电子噪声保护，建议将不同电源的公共端（M）连接在一起。

S7-200为系统中的所有扩展模块提供5V直流逻辑电源。必须确保CPU所提供的5V直流电源能够满足所选择的所有扩展模块的需要。如果配置要求超出了CPU的供电能力，只能去掉一些模块或者选择一个供电能力更强的CPU。可以在附录C中查询到到有关S7-200 CPU 5V DC逻辑电源的供电能力以及扩展模块对5V DC电源需求的信息。

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浔之漫智控技术（上海）有限公司

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S7-200的CPU模块共有两个系列：CPU21×和CPU22×。CPU21×系列包括CPU212、CPU214、CPU215和CPU216；CPU22×系列包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU224XPsi和CPU226。由于CPU21×系列属于S7-200的代产品，这里不再做具体介绍。2004年，西门子公司推出了S7-200CN系列PLC，是专门针对中国市场的产品。

为了扩展I/O接口和执行特殊的功能，S7-200系列PLC可以连接扩展模块（CPU221除外）。扩展模块主要有以下5类：数字量扩展模块、模拟量扩展模块、温度测量模块、特殊功能模块和通信模块，下面将分别介绍这5类扩展模块。

数字量扩展模块主要分为：数字量输入扩展模块（EM221）、数字量输出扩展模块（EM222）以及数字量输入/输出扩展模块（EM223）

数字量输入扩展模块根据输入信号不同，分为24V DC和120/230V AC。数字量输出扩展模块根据输出信号不同，分为晶体管输出和继电器输出。