1. s7200系列plc系统基本构成
simatic s7—200硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的本机i／o，同时还可以扩展各种功能模块。一个完整的plc系统如图1所示。
图1 s7—200硬件系统组成
cpu模块又称为主机是系统的核心，它包括cpu、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。
主机i/o数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种i/o模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的i／o点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可扩展特殊功能模块，以完成某种特殊的控制任务。
利用网络接口，可以充分和方便地利用为simatics7—200系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。
所有以上这些硬件设备，都在一个统一的工业软件平台上编程和运行，为了更好地管理和使用这些设备，s7—200plc配备了许多功能强大的专用功能指令，方便地实现各种控制目的。
2. 主机（cpu）模块
s7—200系统cpu 22*系列plc主机(cpu模块)的外形如图2所示。 s7—200cpu模块包括一个中央处理单元、存储器、电源以及数字i／o点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。cpu负责执行程序，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。输人部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，控制工业过程中的设备。
图2 cpu 22*系列plc的cpu外形
从cpu模块的功能来看，simatics7—200系列小型可编程序控制器发展至今，经历了两代：第一代产品的cpu模块为cpu 21*，现已停产。第二代产品的cpu模块为cpu 22*，是在21世纪初投放市场的。其速度快，具有极强的通讯能力。它具有四种不同结构配置的cpu单元。
(1)cpu 221 cpu 221具有6输入／4输出，共计10个点的i／o，无扩展能力，有6 kb程序和数据存储空间。还具有4个独立的30 khz高速计数器，2路独立的20 khz高速脉冲输出端，1个rs—485通讯／编程口，具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由通讯方式。非常适合于小点数的控制系统。
(2)cpu 222 cpu 222除了具有cpu 221的功能外，其不同点在于：它有8输人／6输出，共计14点i／o。可以带两个扩展模块，最多扩展8路模拟量和64个i／o，因此是更广泛的全功能控制器。
(3)cpu 224 它在cpu 222的基础上使主机的输入输出点数增为24点，有14输入／10输出，可以带7个扩展模块，最大可扩展为168点数字量或者35点模拟量的输入和输出；存储容量也进一步增加，有内置时钟，还增加了一些数学指令和高速计数器的数量，具有较强的控制能力。
(4)cpu 226 这种模块在cpu 224的基础上功能又进一步增强，有24输入／16输出，主机输入和输出点数增到40点，最大可扩展为248点数字量或35点模拟量；增加了通讯口的数量，通讯能力大大增强；它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。
现在西门子公司新推出了一种增强型的cpu 226xm，它在用户程序存储容量上扩大到8k字，其他指标和cpu 226相同。
每一款主机模块上都集成了24v直流电源，可以直接用于连接传感器和执行机构。利用eeprom存储存储程序和配置信息。用户数据可通过主机的超级电容存储若干天，电池模块可选，可使数据的存储时间延长到200天。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。速度为30 khz的高速计数器可以编程，并具有复位输入端，多个独立的输入端，可同时用作加减计数，可以连接相应数量的相位差为90度的a／b相增量编码器。2路最大可达20khz的高频脉冲输出，可用以驱动步进电机和伺服电机以实现准确定位任务。可以用模块上的电位器来改变它对应的特殊寄存器中的数值，可以即时更改程序运行中的一些参数，如定时／计数器的设定值、过程量的控制参数等。实时时钟可用以对信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。s7—22*各主机的主要技术性能指标如表所列。
技术指标
cpu221
cpu222
cpu224
cpu226
外型尺寸/mm
90*80*62
90*80*62
120.5*80*62
190*80*62
存储器
用户程序
2048字
2048字
4096字
4096字
用户数据
1024字
1024字
2560字
2560字
用户存储器类型
eeprom
eeprom
eeprom
eeprom
数据后备（超级电容）
50小时
50小时
50小时
50小时
输入/输出
本机i/o
6入/4出
8入/6出
14入/10出
24入/16出
可扩展模块数量
无
2
7
7
数字量i/o映像区
（128入/128出）
（128入/128出）
（128入/128出）
（128入/128出）
模拟量i/o映像区
无
16入/16出
32入/32出
32入/32出
布尔指令执行速度
0.37 μs/指令
0.37 μs/指令
0.37 μs/指令
0.37 μs/指令
主要内部继电器
i/o映像寄存器
128i和128q
128i和128q
128i和128q
128i和128q
内部通用继电器
256
256
256
256
计数器/定时器
256/256
256/256
256/256
256/256
字入/字出
无
16/16
32/32
32/32
顺序控制继电器
256
256
256
256
附加功能
内置高速计数器
4h/2w(20khz)
4h/2w(20khz)
6h/4w(20khz)
6h/4w(20khz)
模拟量调节电位器
1
1
2
2
高速脉冲输出
2(20 khz,dc)
2(20 khz,dc)
2(20 khz,dc)
2(20 khz,dc)
通讯中断
1发送/2接受
1发送/2接受
1发送/2接受
1发送/2接受
硬件输入中断
4，输入滤波器
4，输入滤波器
4，输入滤波器
4，输入滤波器
定时中断
2（1-255 ms）
2（1-255 ms）
2（1-255 ms）
2（1-255 ms）
实时时钟
有（时钟卡）
有（时钟卡）
有（内置）
有（内置）
口令保护
有
有
有
有
通讯功能
通讯口数量
1（rs-485）
1（rs-485）
1（rs-485）
2（rs-485）
支持协议
0号口
1号口
ppi,dp/t
自由口
n/a
ppi,dp/t
自由口
n/a
ppi,dp/t
自由口
n/a
ppi,dp/t
自由口
（同0号口）
ppi主站点到点
netr/netw
netr/netw
netr/netw
netr/netw
表 s7—22*各主机的主要技术性能指标
3. 扩展模块
输入和输出点是系统与被控制对象的连接点。用户可以使用主机i／o和扩展i／o。s7—200系列cpu提供一定数量的主机数字量i／o点，但在主机点数不够的情况下，就必须使用扩展模块的i／o点。有时需要完成过程量控制时，可以扩展模拟量的输入／输出模块。当需要完成某些特殊功能的控制任务时，s7—200主机可以扩展特殊功能模块。所以s7—200扩展模块包括数字量输入／输出扩展模块、模拟量输入／输出扩展模块和功能扩展模块。典型的输入／输出模块和特殊功能模块有：
(1) 数字量i／o扩展模块
s7—200plc系列目前总共可以提供几类数字量输入／输出扩展模块：
输入扩展模块em221有三种：8点dc24v输入；16点dc24v输入；8点光电隔离输入，交直流通用，可直接输入交流220v。
输出扩展模块em222有五种：4点dc24v输出；4点继电器输出；8点dc24v输出，8点继电器输出；8点光电隔离晶闸管输出。
输入／输出混合扩展模块em223有六种：分别为4点、8点、16点输入／4点、8点、16点输出的各种组合，三种为dc24v输出，另三种为继电器输出。
(2) 模拟量i／o扩展模块
模拟量输入扩展模块em231有3种：4路模拟量输入，输入量程可配置为4——20ma、0——5v、0——10v、±5v或±10v等；2路热电阻输入；4路热电偶输入。12位精度。
模拟量输出扩展模块em232：具有2路模拟量输出。12位精度。
模拟量输入／输出扩展模块em235：具有4路模拟量输入和1路模拟量输出（占用2路输出地址）。12位精度。
(3)功能扩展模块
功能扩展模块有em253位置控制模块、em277 profibus-dp模块、em241调制解调器模块、cp243-1以太网模块和cp243-2 as-i接口模块等。
扩展模块时，通过cpu模块和扩展模块上的扩展电缆把各个扩展模块依次串接起来，形成一个扩展链。在进行最大i／o配置的预算时要考虑以下几个因素的限制：允许的扩展模块数、映像寄存器的数量、cpu为扩展模块所能提供的最大电流和每种扩展模块消耗的电流。