S7-200 SMART PLC的硬件

S7-200 SMART PLC是西门子公司在S7-200的基础上发展起来的小型PLC。它具有紧凑的设计、良好的扩展性、灵活的组态及功能强大的指令系统，提供了控制各种设备以满足自动化需要的灵活性和强大功能，可为各种控制应用提供完美的解决方案。本节主要介绍S7-200 SMART PLC的硬件结构、CPU模块、信号板、信号模块及集成的PROFINET接口。

1.2.1　S7-200 SMART PLC简介

S7-200 SMART PLC主要由CPU模块、信号板、信号模块、通信扩展模块和编程软件组成，各种模块安装在标准DIN导轨上。

1．CPU模块

S7-200 SMART PLC的CPU模块将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个结构紧凑的外壳中，形成功能强大的控制器。

在图1-3中：

① I/O的LED：输入指示灯亮，表示有输入信号接入PLC；输出指示灯亮，表示有输出信号驱动外部设备。

② 端子连接器：外部信号与PLC连接的接线端子。

③ 以太网通信端口：用于程序下载和设备组态。

④ 标准DIN导轨夹片：用来将PLC固定在导轨上。

⑤ 以太网状态LED（保护盖下方）：link、RX/TX灯指示以太网工作状态。

⑥ 状态LED（RUN、STOP和ERROR）：RUN指示灯亮表示PLC处于运行状态；STOP指示灯亮表示PLC处于停止状态；ERROR指示灯亮表示系统出现故障，PLC停止工作。

⑦ RS485通信端口：用于连接以RS485方式与PLC进行通信的设备的接口。

⑧ 可选信号板安装区（标准型）：用于安装信号板或通信板。

⑨ 存储卡读卡器（保护盖下方，标准型）：可以插入Micro SD卡，用于下载程序以及PLC固件版本的更新。

CPU模块相当于PLC的大脑，能根据用户程序逻辑监视输入并更改输出。用户程序可以包含布尔运算、计数、定时、复杂数学运算以及与其他智能设备的通信。

2．信号板

每块CPU模块内可以安装1块信号板（Signal Board，SB），安装后不会改变CPU模块的外形和体积。可以选择添加具有1路模拟量输入或输出的信号板、具有2路开关量输入/2路开关量输出的信号板、提供RS485/RS232接口的通信扩展板或者用于实时时钟长期备份的电池板。

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组合式结构的PLC是把PLC系统的各个组成部分按功能分成若干模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等，将这些模块插在框架或基板上即可组成一套完整的控制系统。虽然各模块功能比较单一，但模块的种类却日趋丰富。例如，一些PLC除了基本的I/O模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通信模块等。组合式结构的PLC采用搭积木的方式，通过在一块基板上插上所需模块来组成系统。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块，模块尺寸统一，安装简便，I/O模块（按点数）选型自由，安装调试、扩展和维修方便。中型机和大型机多为组合式结构，例如，西门子公司的S7-300系列、S7-400系列以及日本三菱公司的Q系列PLC。组合式PLC的构成，模块之间通过底板上的总线相互联系。CPU与各扩展模块之间若通过电缆连接，距离一般不应超过10m。

PLC的技术指标包括硬件指标和软件指标。

1．硬件指标

硬件指标包括一般指标、输入特性和输出特性。

一般指标主要体现在环境温度、环境湿度、抗振、抗冲击、抗噪声、抗干扰和耐压等性能上。

输入特性主要体现在输入电路的隔离程度、输入灵敏度、响应时间和所需电源等性能上。

输出特性主要体现在回路构成（这里指的是继电器输出、晶体管输出或晶闸管输出）、回路隔离、大负载、小负载、响应时间和外部电源等性能上。

2．软件指标

软件指标主要包括程序容量、编程语言、通信功能、运行速度、指令类型、元件种类和数量等。

程序容量是指PLC的内存和外存的大小，一般从几千字节到几兆字节。存储器的类型一般为RAM、EPROM和EEPROM。

编程语言是指PLC用来编制用户程序的语言。PLC可以使用的编程语言很多，有梯形图、语句表、顺序功能图和功能块图等。每多一种编程语言都会使编制用户程序更快捷、更方便。

通信功能是指PLC是否具有通信能力以及具有何种通信能力。一般可分为远程I/O通信、计算机通信、点到点通信、高速总线、MAP网等。当前，通信能力是衡量PLC性能的一项主要指标。

运行速度是指操作处理时间的长短，可以用基本指令执行时间来衡量，时间越短越好，一般在微秒级以下。指令的功能越强，说明PLC的性能越佳。

元件种类和数量的多少不仅反映了PLC的性能，也说明了PLC的规模。I/O元件的数量说明了PLC的输入输出能力；I/O元件的种类（直流、交流、模拟量、高速计数、定位、PID）多少，说明了PLC性能的高低。

3．主要性能指标介绍

1）存储容量

这里的存储容量指用户程序存储器的容量。存储容量决定了PLC可以容纳的用户程序的大小，一般以字节为单位计算。每1024字节为1KB。中、小型PLC的存储容量一般在8KB以下，大型PLC的存储容量可达到256KB～2MB。也有的PLC用存放用户程序指令的条数来表示容量，一般中、小型的PLC存储指令的条数为2000条。

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按PLC的控制规模分类

PLC按控制规模可以分为小型PLC、中型PLC和大型PLC。

1）小型PLC

小型PLC一般指输入／输出点数（I/O点数）小于256点、采用单CPU（8位或16位）、用户程序存储器的容量在4KB以下的PLC，以开关量控制为主。由于受控制点数所限，其控制功能有一定的局限性。但是，小型PLC小巧、灵活，可以直接安装在电气控制柜内，很适合单机控制或小型系统的控制。德国西门子（SIEMENS）公司（以下简称西门子公司）的S7-200和S7-1200系列、日本三菱公司的FX系列等均属于小型PLC。

2）中型PLC

中型PLC一般指I/O点数为256～2048点、采用双CPU或多CPU、用户程序存储器的容量为2～8KB或更大的PLC，具有开关量和模拟量的控制功能以及更强的数字计算能力。由于中型PLC控制点数较多，控制功能很强，可用于对设备直接控制，还可以对多个下一级的PLC进行监控，适用于中型或大型控制系统的控制。西门子公司的S7-300系列、日本OMRON公司的C200H系列、日本三菱公司的Q系列的部分机型均属于中型PLC。