西门子PLC S7-200的扩展

李学仁 赵海洲 尹树君

（北华大学 电气信息工程学院，吉林 吉林 132021）

0 引言

S7-200系列PLC是Siemens公司推出的一种小型PLC。7-200中的CPU226具有20k程序存储空间10k数据存储空间，6路独立的30kHz单相高速计算器，2路独立的20kHz高速脉冲输出（DC）,2个RS485通信接口，具有PPI通信协议﹑MPI通信协议和自由方式通信协议。其中，自由口通信方式是CPU226一个很有特色的功能，可以很好的与其他设备﹑控制器进行通信，（ASCII协议﹑Modbus协议等等）[1]。

研华ADAM4000系列远程I/O模块性能可靠，可广泛应用于多种工业控制场合。ADAM4000系列包括模拟量输入输出模块（4051）﹑数字量输入输出模块（4017+）。采用RS-485通信协议方式，支持Modbus通信协议，系统所有模块只需要一条通信线即可连接，具有高通信速率﹑高采样分辨率﹑智能化﹑光电隔离﹑强抗干扰等特点。软件开发也较容易。

S7-200PLC由一个独立的S7-200CPU和各种可选择的扩展模块组成。可以根据系统的复杂程度来组成不同的控制器。但一个CPU226最多只能扩展7个模块在使用中发现能采集的数字量I/O口数量偏少，模拟量I/O口数量最多为35路，在有些系统中不能满足需要，如果采用S7-300PLC系统则工程造价会成倍提高。因而我们采用了研华4000模块扩展西门子S7-200I/O模块的方法。以S7-200系列CPU226（单价1500左右）跟S7-300系列CPU314（单价3000左右）比较[2]，研华4000系列每路AI/DI的价格约为110元，在AI/AO、DI/DO点数较多的情况下，使用研华4000系列模块可显著降低成本。

1 硬件设计

采用 4017+、4051扩展 CPU-226的 AI、DI模块。 4017+是 16位A/D8通道的模拟量输入模块，可以采集电压、电流、温度等模拟量输入信号。ADAM模块支持Modbus协议。各通道可独立设置其输入范围，而且它的模拟量输入通道和模块之间还提供了3000V的电压隔离，这样就有效地防止模块在受到高压冲击时而损坏。4051是一款16路数字量输入模块，带有3000VDC光隔离保护，可用于一些严格的应用。与其它模块不同，4051可接受10～50V的输入电压，适用于各种数字量信号，如12VDC、24VDC或48VDC。因此将ADAM4000系列作为CPU226的扩展模块，具有可靠性高、抗干扰能力强、精度高，利用Modbus通信协议及RS-485总线连接简单等特点。因此系统的检测端口完全可以满足可靠性和实时性方面的要求，其与PC机连接方法如图 1所示，在本例中，用 PC 机将 4017+、4051模块的地址（2、3）、波特率（19.2kHz）、通信协议(Modbus)、模拟量检测信号类型(0～20mA)设置好。与CPU226连接方法如图2所示。

图1 PC机与ADAM4000连接

图2 CPU226与ADAM4000连接

2 软件编程

在硬件组态完成以后，主要工作就是PLC与4017+、4051通信程序的编程了。7-200编程软件中自带有Modbus通信协议的库程序MBUS_CTRL指令与MBUS_MSG指令。具体的主程序框图如图3所示。

图3 主程序框图

设置Port0的工作方式为自由工作方式，波特率19.2kHz。将所需用的寄存器清零，同时给定子程序使能信号端。根据实际情况设置好子程序模块参数。

MBUS_CTRL 指令[3]中 EN：指令使能位；Mode：模式参数；Baud：波特率参数；Parety：奇偶效验参数；Timeout：超时参数；Done：MBUS_CTRL指令成功完成时输出1，否则为0；Error：错误输出代码。MBUS_MSG 指令中 EN：指令使能位；First：首次参数；Slave：从站参数；RW：读写参数；Addr：地址参数，是起始的Modbus地址，00001至09999是离散输出（线圈）、10001至19999是离散输入（触点）、30001至39999是输入寄存器、40001至49999是保持寄存器；Count：计数参数；DataPtr：DataPtr参数；Done：完成输出；Error：错误输出。

在本例中MBUS_CTRL指令与MBUS_MSG指令设置如图4所示。

图4 指令参数设置

系统中如有多个扩展模块则每一个扩展模块都必须具备自己的模块地址，且具备有数据存放的指针地址，这些地址不能重复。模块与模块之间要有相对应的抑制关系，不能同时对两个数据进行读写。如图5所示。

图5 模块之间的关系

3 结束语

本文探讨了用研华ADAM4017+与4051扩展S7-226模拟量输入模块与数字量输入模块的方法。实践证明，本方式完全满足了此系统在实时性、可靠性、经济性、灵活性上的要求，节约了生产成本。PLC和研华ADAM4000模块硬件连接和软件编程的优点，可将4000模块与PLC集成应用于各中小型控制系统。

［1］黄芹,吕春华.跟我动手学西门子 S7-200 PLC[M].北京：中国电力出版社,2012,11.

［2］廖常初.跟我学 S7-300/400 PLC[M].北京：机械工业出版,2010,9.

［3］崔坚,李佳.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社,2004,9.