「零基础入门PLC」S7-200 SMART 编程技巧及实例分享

S7-200 SMART在编程中常见问题解析

工欲善其事必先利其器，在日常的程序编辑和调试过程中，可能会遇到各种各样的问题，比如编辑好的逻辑程序执行结果不正确，编译正常的程序下载到不同的CPU中，有些可以下载，而有些提示非致命错误等等，此时如何快速的排查和分析错误发生原因就非常重要，而排查和分析的前提就需要对S7-200 SMART从软件和硬件上有更加深入的了解，下面我们就通过几个典型的案例来进行问题的分析。

案例 1

首先看图1这段程序，编译无任何问题，如果下载到不同类型的CPU中，表现就会不同，我们可以尝试下载到ST60和CR60两种类型的CPU中。

图1 主程序

下载到ST60中，程序运行正常，如果下载到CR60中，程序运行就会报非致命错误：操作数非法（错误码：0090），图2为具体的非致命错误信息：

图2 PLC信息

根据程序分析错误出现的原因和中断有关，可以查询S7-200 SMART系统手册中断章节可以找到对应答案，如表1所示，24号中断事件CR60不支持，所以在运行时会报错非致命错误。

表1

综上，当需要程序在多个不同类型CPU之间下载或者移植时，就需要提前了解各个CPU的程序容量大小、支持的数据区的大小，断电保持区域大小，是否使用到了CPU不支持的功能或者CPU固件版本是否支持等因素，只有了解了这些，才能做到有的放矢。

案例 2

在日常编程过程中，我们可能需要各种标准库，有时需要子程序和中断程序有多重调用关系，例如下面这个案例，程序想使用格雷码转换库在定时中断中每隔100ms进行一次数据的格雷码转换，请看图3：

图3 主程序

图4 子程序

程序的调用关系为：中断子程序INT0调用子程序SBR1，SBR1中调用子程序SBR2，SBR2中的程序如图4所示，下载到CPU中，通过状态图表监视程序状态，发现没有结果输出，如图5所示：

图5 状态图标监控无输出

进一步监控PLC信息，可以看到图6的非致命错误报警：超出最大用户子例程嵌套级别（错误码：0008）

图6 PLC信息

S7-200 SMART手册中规定：从主程序调用子例程的嵌套深度是 8 级，从中断例程调用嵌套深度是 4 级。

现在来看上述程序的调用关系：

INT0→SBR1→SBR2→GRAY_BIN_DW，表面上也仅仅嵌套了3级，满足中断嵌套深度要求，但是仔细查看GRAY_BIN_DW功能库可以发现，该库也嵌套了几层，嵌套关系如下：

GRAY_BIN_DW→GRAY_BIN→XOR，这样下来，嵌套关系就变成如下：

INT0→SBR1→SBR2→GRAY_BIN_DW

→GRAY_BIN→XOR，总共5层嵌套关系，超过了CPU支持的最大嵌套深度，导致CPU 无法运行，知道了原因，我们可以减少调用嵌套为4层以内，则程序就可以正常执行了。

通过以上描述就可以明白，有些看似不可理解的问题其实有其发生的原因，只有深入了解对应产品的技术细节，才能抽茧剥丝，找到问题的根源所在。

S7-200 SMART如何快速提高编程效率

在日常的编程过程中，我们可能需要不少的逻辑运算和算术运算，如果这种运算很多，有可能会导致程序量很大，CPU的扫描周期加长，在这种情况下，找到其中的规律，可以大大简化程序。

假设一个场景，现场有16台设备，需要控制16台泵的启停，IO地址如下表所示：

表2

一般的编程思路是单独写出每个泵的启动停止控制逻辑，如图7所示，需要编写16组控制逻辑：

图7 单个泵的启停控制

其实针对这种编程，我们可以变换一种思路，将上面的梯形图变换成图8所示的逻辑，也可以完成对应的控制功能：

图8 字逻辑运算

这样变换完成后，编程就显得特别简洁，因此编程思路很重要。

在另外一些应用场景中,有时需要记录现场设备的运行时间，一般情况下我们可以使用定时器来实现计时的功能，但S7-200 SMART定时器有数量限制（最大256个），并且最大时基为100ms的定时器其所能达到的最大计时长度为3276.7S，若想实现小时或者天的计时就需要定时器加计数器来实现，而计数器也有数量限制（最大256个），当需要类似的功能很多时，计数器和定时器数量就不够用了，此时可以使用系统特殊存储器 SM0.4（周期为60S的时钟脉冲）和SM0.5（周期为1S的时钟脉冲）来实现计时功能。

如图9所示，其中值VD0的单位为秒，在实际应用中，可以对这个数值进行再次转换，得到分钟、小时或者天的时间值（本例中VD4的单位为小时），同时这些地址也可以按需设置在S7-200 SMART断电保持区域中，实现不同时间长度的定时以及断电保持功能，非常方便。

图9 使用SM0.5实现计时功能

实际编程时对于一些功能重复的地方，我们可以考虑做成子程序多次调用，一些需要重复计算的功能，可以使用FOR NEXT循环来完成，也可以考虑使用间接寻址的方式来提高程序的灵活性，而对一些流程方面的控制可以使用顺序控制继电器来完成，这样可以大大提高编程的效率。

关于西门子PLC S7-200初学中的一些总结，入门收藏

S7-200

S7-1500

一说到西门子S7-200PLC，懂行的可能都感觉它已经很过时了，现在都已经发展到了具有小编程屏幕的1500系列，其实S7-200在实际应用中的稳定性还是很不错的，更主要的是价格相对便宜一点，我们在做一些小型设备改造时，仍然可以使用。当然国产的很多PLC也已经具备了不错的兼容性，价格上便宜很多，想自学的朋友可以入手一款。今天分享一些概括性总结S7-200的知识，希望能够帮助到PLC初学者.

一、初学者常见疑问

1、为什么要用PC/PPI接口？

因S7-200CPU使用的是RS485，而PC机的COM口采用的是RS232，两者的电气规范并不相容，需要用中间电路进行匹配。PC/PPI其实就是一根RS485/RS232的匹配电缆。

2、晶体管输出与继电器输出各自的优点如何?

晶体管不能带AC220V的交流负载，只能带低压的直流。对抗过载和过压的能力差。但可以高频输出，适合高频率输出的场合，例如脉冲控制。

继电器可以带AC220V和直流的负载。但由于继电器本身的特性决定了它不能高频输出。同时继电器通断的寿命一般在10万次左右。所以在频繁通断的场合也适合用晶体管的

3、S7-200 CPU上的通讯口，通讯距离究竟有多远？

《S7-200系统手册》上给出的数据是一个网段50m，这是在符合规范的网络条件下，能够保证的通讯距离。凡超出50m的距离，应当加中继器。加一个中继器可以延长通讯网络50米。如果加一对中继器，并且它们之间没有S7-200 CPU站存在（可以有EM277），则中继器之间的距离可以达到1000米。符合上述要求就可以做到非常可靠的通讯。

实际上，有用户做到了超过50m距离而不加中继器的通讯。西门子不能保证这样的通讯一定成功。

4、通讯口参数如何设置？

缺省情况下，S7-200 CPU的通讯口处于PPI从站模式，地址为2，通讯速率为9.6K，要更改通讯口的地址或通讯速率，必须在系统块中的通讯端口选项卡中设置，然后将系统块下载到CPU中，新的设置才能起作用。

5、M区域地址不够用怎么办？

有些用户习惯使用M 区作为中间地址，但S7-200CPU中M区地址空间很小，只有32个字节，往往不够用。而S7-200CPU中提供了大量的V 区存储空间，即用户数据空间。V存储区相对很大，其用法与M 区相似，可以按位、字节、字或双字来存取V 区数据。例：V10.1， VB20， VW100， VD200等等。

6、S7-200的远距离通讯有哪些方式？

RS-485网络通讯：PPI、MPI、PROFIBUS-DP协议都可以在RS-485网络上通讯，通过加中继，最远可以达到9600米。光纤通讯：光纤通讯除了抗干扰、速率高之外，通讯距离远也是一大优点。S7-200产品不直接支持光纤通讯，需要附加光纤转换模块才可以。 电话网：S7-200通过EM241音频调制解调器模块支持电话网通讯。EM241要求通讯的末端为标准的音频电话线，而不论局间的通信方式。通过EM241可以进行全球通讯。 无线通讯：S7-200通过无线电台的通讯距离取决于电台的频率、功率、天线等因素；S7-200通过GSM网络的通讯距离取决于网络服务的范围 ；S7-200通过红外设备的通讯也取决于它们的规格。

7、S7-200支持的通讯协议哪些是公开的，哪些是不公开的？

PPI协议：西门子内部协议，不公开 MPI协议：西门子内部协议，不公开 S7协议：西门子内部协议，不公开 PROFIBUS-DP协议：标准协议，公开 USS协议：西门子传动装置的通用串行通讯协议，公开详情请参考相应传动装置的手册 MODBUS-RTU（从站）：公开

8、S7-200的高速输入、输出如何使用？

S7-200 CPU上的高速输入、输出端子，其接线与普通数字量I/O相同。但高速脉冲输出必须使用直流晶体管输出型的CPU（即DC/DC/DC型）。

9、NPN/PNP输出的旋转编码器（和其他传感器），能否接到S7-200 CPU上？

都可以。S7-200 CPU和扩展模块上的数字量输入可以连接源型或漏型的传感器输出，连接时只要相应地改变公共端子的接法。

10、NPN和PNP传感器混接进S7-200 PLC的方法

大家都知道一般日系PLC如三菱、OMRON等一般公共端是 信号接入的时候通常是选用NPN传感器。欧系PLC的公共端一般是-，大多选用PNP的传感器接入信号。如S7-200/300等那么当S7-200 PLC做系统时候，提供的传感器有PNP和NPN两种那么问题怎么解决呢？

方法一 ：NPN传感器利用中间继电器转接

方法二 ：大家在设计的时候一般把200PLC的输入端[M]统一接24V-，其实，200PLC同样可以引入-信号输入，把1M的接24V ，I0.0-0.7统一接NPN传感器，把2M接24V-，把PNP传感器统一接I1.0-1.7这样就能达到NPN＆PNP传感器混接进PLC的目的。原因很简单，200PLC支持两种信号接入，内部是双向二极管采用光电隔离进行信号传输的。

11、高速计数器怎样占用输出点？

高速计数器根据被定义的工作模式，按需要占用CPU上的数字量输入点。每一个计数器都按其工作模式占用固定的输入点。在某个模式下没有用到的输入点，仍然可以用作普通输入点；被计数器占用的输入点（如外部复位），在用户程序中仍然访问到。

12、为什么高速计数器不能正常工作?

在程序中要使用初次扫描存储器位SM0.1来调用HDEF指令，而且只能调用一次。如果用SM0.0调用或者第二次执行HDEF指令会引起运行错误，而且不能改变第一次执行HDEF指令时对计数器的设定

13、高速计数器如何寻址? 为什么从SMDx中读不出当前的计数值？

可以直接用HC0；HC1；HC2；HC3；HC4；HC5对不同的高速计数器进行寻址读取当前值，也可以在状态表中输入上述地址直接监视高速计数器的当前值。SMDx不存储当前值。高速计数器的计数值是一个32位的有符号整数。

14、高速计数器如何复位到0？

选用带外部复位模式的高速计数器，当外部复位输入点信号有效时，高速计数器复位为0， 也可使用内部程序复位，即将高速计数器设定为可更新初始值，并将初始值设为0，执行HSC指令后，高数计数器即复位为0 。

15、为何给高速计数器赋初始值和预置值时不起作用，或效果出乎意料?

高速计数器可以在初始化或者运行中更改设置，如初始值、预置值。其操作步骤应当是：

设置控制字节的更新选项。需要更新哪个设置数据，就把控制字节中相应的控制位置位（设置为“1”）；不需要改变的设置，相应的控制位就不能设置。然后将所需 的值送入初始值和预置值控制寄存器。执行HSC指令

二、系统认识S7-200

1、S7-200的基本结构

西门子S7-200系列属于整体式小型plc，用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。

整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱型机壳内，S7-200称为CPU模块。前盖下面有RUN/STOP开关、模拟量电位器和扩展I/O连接器。S7-200系列PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数字量、模拟量I.O扩展模块供用户选用，CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。

整体PLC还配备有许多专用的特殊功能模块，例如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等，使PLC得功能得到扩展。

S7-200可以选用梯形图、语句表（即指令表）和功能模块语言来编程。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便。内置有高速计数器、高速输出、PID控制器、RS485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信功能。最多可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O。最多有26kB程序和数据存储空间。

2、S7-200的CPU模块

S7-200有5种CPU模块，CPU221无扩展功能，适于做小点数的微型控制器；CPU222有扩展功能；CPU224是具有较强控制功能的控制器；CPU226和CPU226 XM适用于复杂的中小型控制系统。

S7-200系列PLC不同型号CPU的技术参数如表1所示

S7-200有传送、比较、移位、循环、求补码、调用子程序、脉冲宽度调制、脉冲序列输出、跳转、数据转换、算数运算、字逻辑运算、浮点运算、开平方、三角函数和PID控制指令等，采用主程序、最多8级子程序和中断程序的程序结构，用户可以使用1-255ms的定时中断。用户程序可设3级口令保护，有监控定时器（看门狗）功能。

数字量输入中有4个用作硬件中断，6个用于高速功能。32位高速加/减计数器的最高计数频率为30kHz，可以对增量式编码器的两个互差90的脉冲列计数，计数值等于设定值或计数方向改变时产生中断，在中断程序中可以及时地对输出进行操作。两点高速输出可以输出频率最高为20kHz频率和宽度可调的脉冲列。

可选的存储器卡可以永久保存程序、数据和组态信息，可选的电池卡保存数据的典型事件值为200天。DC输出型电路用场效应晶体管（MOSFET）作为功率放大器元件，仅DV输出型有高速脉冲输出，最高输出频率为20kHz。

3、S7-200的扩展模块

不同信号的S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，若实际需要的I/O点数超过该CPU的I/O点数时，则通过增加输入/输出扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力。扩展模块有输入/输出扩展、热电偶/热电阻输入扩展和通讯扩展三种类型，通过总线连接器（插件）和CPU模块连接。

扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源，此电源由CPU通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电，但要注意基本单元所提供的最大电流能力。

CPU 221无I/O扩展能力；CPU 222最多可连接2个扩展模块（数字量或模拟量）；CPU224和CPU226最多可连接7个扩展模块。

（1）输入/输出扩展模块

S7-200系列PLC目前提供如下扩展模块：

①数字量输入扩展模块_EM221（8DI）；

②数字量输出扩展模块_EM222（8DO）；

③数字量输入和输出混合扩展模块_EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；

④模拟量输入扩展模块_EM231（3AI，A/D转换时间为25μs，12位）；

⑤模拟量输入和输出混合扩展模板_EM235（3AI/1AO，其中A/D转换时间为25μs，D/A转换时间100μs，位数均为12位）

（2）热电偶/热电阻扩展模块

热电偶、热电阻模块（EM231）与CPU222，CPU224，CPU226配套使用，多种分度号热电偶（mV信号）和热电阻（电阻信号）可通过EM231模块将信号送入S7-200。用户通过EM231上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的分度号、接线方式、测量单位和开路故障的方向。

（3）通讯扩展模块

除了CPU集成通讯口外，S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块：PROFIBUS-DP扩展从站模块EM277和AS-i接口扩展模块CP243-2。

S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能如表2所示。

4、S7-200的通信功能

S7-200的CPU模块自带的RS485串行通信支持PPI、DP/T、自由通信口协议和PROFIBUS点对点协议。每个网络最多126个站，最多32个主站。通信接口可以实现与下列设备的通信：运行编程软件的计算机、文本显示器TD200、OP（操作员面板）、以及S7-200 CPU之间的通信；通过自由通信口协议，可以与其他厂家的设备进行串行通信。

EM277 PROFIBUS-DP从站模块用于将S7-200 CPU连接到PROFIBUS-DP网络。通信速率为9600-12Mbit/s。

工业以太网通讯模块CP243-1的通信速率为10Mbit/s或100Mbit/s，半双工/全双工通信，RJ-45接口使用TCP/IP协议。可用STEP 7-Micro/WIN软件实现通过工业以太网配置和远程编程服务（上载、下载程序，监视状态），通过工业以太网连接其他的CPU，通过S7-OPC在计算机上处理数据。

EM241 Modem(调制解调器)模块支持远程维护或远传诊断、PLC之间的通信、PLC与PC的通信、给手机发送短消息等，EM241参数化向导集成在Micro/WIN V3.2中。

通过CP243-2 AS-i通信处理器，S7-200 CPU可以作为AS-i的主站，最多可以连接62个AS-i从站，接入496个远程数字量输入/输出点。

5、S7-200的编程软件

STEP 7-Micro/WIN 32是专门为S7-200设计的在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件。CPU通过PC/PPI电缆或插在计算机中CP 55111或CP 5611通信卡与计算机通信。通过PC/PPI电缆，可以在Windows下实现多主站通信方式。

STEP 7-Micro/WIN 32的用户程序机构简单清晰，通过一个主程序调用子程序或中断程序，还可以通过数据块进行变量的初始化设置。用户可以用语句表（STL）、梯形图（LAD）和功能块图（FBD）编程，不同的编程语言编制的程序可以相互转换，可以用符号表来定义程序中使用的变量地址对应的符号，是程序便于设计和理解。

STEP 7-Micro/WIN 32为用户提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-1）方式。通过调制解调器可以实现远程编程，可以用单次扫描和强制输出等方式来调试程序和进行故障诊断。

S7-200是在美国德州仪器公式的小型PLC的基础上发展起来的，S7-300/400的前身是西门子公司的S5系列PLC，其编程软件为STEP 7。S7-200和S7-300/300虽然有许多共同之处，但是在指令系统、程序结构和编程软件定方面均有相当大的差异。

SIMATIC S7-200 SMART订货数据

①中央处理单元CPU订货号

CPU SR20模块_主要参数：AC/DC/RLY 12DI/8DO_订货号：6ES7 288-1SR20-0AA0

CPU SR40模块_主要参数：AC/DC/RLY 24DI/16DO_订货号：6ES7 288-1SR40-0AA0

CPU ST40模块_主要参数：DC/DC/DC 24DI/16DO_订货号：6ES7 288-1ST40-0AA0

CPU CR40模块_主要参数：AC/DC/RLY 24DI/16DO_订货号：6ES7 288-1CR40-0AA0

CPU SR60模块_主要参数：AC/DC/RLY 36DI/24DO_订货号：6ES7 288-1SR60-0AA0

CPU ST60模块_主要参数：DC/DC/DC 36DI/24DO_订货号：6ES7 288-1ST60-0AA0

②I/O扩展模块EM订货号

EM DI08数字量输入模块_主要参数：8×24VDC输入_订货号：6ES7 288-2DE08-0AA0

EM DR08数字量输出模块_主要参数：8×继电器输出_订货号：6ES7 288-2DR08-0AA0

EM DR16数字量输入/输出模块_主要参数：8×24VDC输入/8×继电器输出_订货号：6ES7 288-2DR16-0AA0

EM DR32数字量输入/输出模块_主要参数：16×24VDC输入/8×继电器输出_订货号：6ES7 288-2DR32-0AA0

EM DT08数字量输入/输出模块_主要参数：8×24VDC输出_订货号：6ES7 288-2DT08-0AA0

EM DT16数字量输入/输出模块_主要参数：8×24VDC输入/8×24VDC输出_订货号：6ES7 288-2DT16-0AA0

EM DT32数字量输入/输出模块_主要参数：16×24VDC输入/16×24VDC输出_订货号：6ES7 288-2DT32-0AA0

EM AI04模拟量输入模块_主要参数：4路输入_订货号：6ES7 288-3AE04-0AA0

EM AQ02模拟量输入模块_主要参数：2路输出_订货号：6ES7 288-3AQ02-0AA0

EM AM06模拟量输入/输出模块_主要参数：4路输入/2路输出_订货号：6ES7 288-3AM06-0AA0

EM AR02热电阻输入模块_主要参数：2路通道_订货号：6ES7 288-3AR02-0AA0

③通信扩展信号板SB订货号

SB CM01通信扩展信号板_主要参数：R485/R232_订货号：6ES7 288-5CM01-0AA0

SB DT04数字量扩展信号板_主要参数：2×24VDC输入/2×24VDC输出_订货号：6ES7 288-5DT04-0AA0

SB AQ01模拟量扩展信号板_主要参数：1×12位模拟量输出_订货号：6ES7 288-5AQ01-0AA0

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