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S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點數的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

2．擴展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展I/O點數，S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數

3．編程器

PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內，可直接采用梯形圖語言編程，實現在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲卡

為了保證程序及重要參數的安全，一般小型PLC設有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內容寫入PLC，也可將PLC內的程序及重要參數傳到外接EEPROM卡盒內作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實現PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或將PLC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數值進行修改，或直接設置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個變量的狀態(tài)。過程參數可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數設置和診斷。

標準 CPU

• 用于 SIMATIC S7-1500 的標準 CPU：
  CPU 1511-1 PN、CPU 1513-1 PN、CPU 1515-2 PN、CPU 1516-3 PN/DP、CPU 1517-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP
• 用于 SIMATIC S7-1500 的故障安全 CPU：
  CPU 1511F-1 PN、CPU 1513F-1 PN、CPU 1515F-2 PN、CPU 1516F-3 PN/DP、CPU 1517F-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP

• 具有不同的性能等級，滿足不同的應用領域
• 

  標準 CPU

  功能	CPU 1511-1 PN	CPU 1513-1 PN	CPU 1515-2 PN	CPU 1516-3 PN/DP	CPU 1517-3 PN/DP	CPU 1518-4 PN/DP
  程序用工作存儲器，集成	150 KB	300 KB	500 KB	1 MB	2 MB	4 MB
  數據用工作存儲器，集成	1 MB	1.5 MB	3 MB	5 MB	8 MB	20 MB
  裝載存儲器	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入	通過 SIMATIC 存儲卡插入
  顯示屏對角尺寸	3.45 cm	3.45 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm
  命令執(zhí)行時間
  位運算	0.06 μs	0.04 μs	0.03 μs	0.01 μs	0.002 μs	0.001 μs
  字運算	0.072 μs	0.048 μs	0.036 μs	0.012 μs	0.003 μs	0.002 μs
  定點運算	0.096 μs	0.064 μs	0.048 μs	0.016 μs	0.003 μs	0.002 μs
  浮點運算	0.384 μs	0.256 μs	0.192 μs	0.064 μs	0.012 μs	0.006 μs
  位存儲器、定時器、計數器
  S7 計數器/定時器	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048
  IEC 計數器	無限制（僅受工作存儲器限制）
  IEC 定時器	無限制（僅受工作存儲器限制）
  位存儲器	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB
  I/O 地址范圍
  輸入	32 kB；（所有輸入都在過程映像中）
  輸出	32 kB；（所有輸入都在過程映像中）
  運動
  軸數	最多 6 臺	最多 6 臺	最多 30 臺	最多 30 臺	最多 96 臺	最多 128 臺
  通信
  PtP	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）
  PROFINET	√（通過 CM）	√（通過 CM）	1x PN（并通過 CM）	1x PN（并通過 CM）	1x PN（并通過 CM）	2 x PN（并通過 CM）
  PROFINET IO IRT	1 x PN IO IRT （2 端口交換機）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機）	1 x PN IO IRT（2 端口交換機）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機）	1 x PN IO IRT（2 端口交換機）
  PROFIBUS	√（通過 CM）	√（通過 CM）	√（通過 CM）	1 x DP（并通過 CM）	1 x DP（并通過 CM）	1 x DP（并通過 CM）
  Web 器	√	√	√	√	√	√

  
  

S7-200系列PLC編程器的使用示例

Siemens編程器S7-200系列用在中小型設備上的自動系統(tǒng)的控制單元，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測，監(jiān)測及控制。
   在這里，和大家一起來討論S7-200幾個使用方面的情況。
 1.步進，伺服脈沖定位控制。
  在設備的控制系統(tǒng)中，有關運動控制是很重要的，下面我們來看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來實現這   個功能。
  首先，確定使用哪個端口來發(fā)脈沖，如采用Q0.0發(fā)脈沖，則它的控制字為SMB67，脈沖同期為SMW68，脈   沖個數存放在SMD72中，
  
  下面是控制字節(jié)的說明： 
Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說明 
 SM67.0  SM77.0  PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值 
 SM67.1  SM77.1  PWM更新脈沖寬度值 0=不更新，1=脈沖寬度值 
 SM67.2  SM77.2  PTO更新脈沖數 0=不更新，1=更新脈沖數 
 SM67.3  SM77.3  PTO/PWM時間基準選擇 0=1微秒值，1=1毫秒值 
 SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=異步更新，1=同步更新 
 SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=單段操作，1=多段操作 
 SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式選擇 0=選擇PTO，1=選擇PWM 
 SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允許 0=禁止PTO/PWM，1=允許 
  這樣根據以上表格，我們得出Q0.0控制字：SMB67為：10000101
采用PTO輸出，微妙級周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個數都要重新輸入。10000101轉化為  16進制 為85，有了控制字以后，我們來寫這一段程序：

根據上面這段程序，我們知道了控制字的使用，同時也知道步進電機的脈沖周期與沖個數的存放位置（對  Q0.0來說是SMW68與SMD72）。當然，VW100與VD102內的數據不同的話，步進電機的轉速和轉動圈數就不一樣。
   還有一點需要說明得是：M0.0導通---PLC捕捉到上升沿發(fā)動脈沖輸出后，想停止的話，只須改變端口脈沖的 控制字，再啟動PLS即可，程序如下：

2.高速計數功能。
   西門子S7-200系列PLC具有高速計數的功能；舉一例子來談談高速計數的用途，我們采用普通電機來帶動絲桿轉動，我們想控制轉動距離，怎么來解決這個問題？那么我們可在電機另一頭與一編碼器聯接，電機轉一圈，編碼器也隨之轉一圈，同時根據規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數。當然，這些脈沖數的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計數來取得這些脈沖，只能通過高速計數功能了。
   啟動高速計數功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  復位有效電平控制位 0=高電平有效， 1=低電平有效 
 SM37.1  SM47.1  啟動有效電平控制位于 0=高電平有效， 1=低電平有效 
 SM37.2  SM47.2  正交計數器速率選擇 0=4X計數率， 1=1X計數率 
 SM37.3  SM47.3  計數方向控制位 0=減計數， 1=正計數 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中寫入計數方向 0=不更新， 1=更新計數方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中寫入預置值 0=不更新， 1=更新預置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中寫入當前值 0=不更新， 1=更新當前值 
 SM37.7  SM47.7  HSC允許 0=禁止HSC， 1=允許HSC 

  參照上面的表格，我們選擇HSC1高速計數器，控制字為SMB47，現在我們啟動高速計數器HSC1，選擇為增計數，更新計數方向，重新設置值，更新當前值：這樣的話，HSC1的啟動控制高為：11111000轉化為16進制為 F8，將啟動計數器時當前值存放在SMD48中，將預存置放在SMD52中，具體的程序 如下：

同樣的，如果計數器在工作狀態(tài)下想停止計數器，也必須改變它的控制字后，啟動HSC具體程序 如下：

３． PID回路控制功能。
  西門子S7-200系列PLC的PID控制相當的簡單，可以通過micro/win軟件的一個向導程序，按照提示,一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個參數的具體意義：P為增益項，Ｐ越大，響應起就快，在調節(jié)流量閥時：設定流量為50%，當目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會馬上會關閉，而不會控制在某一區(qū)域。這就是增益項太大引起。在調節(jié)的過程中應該先將P值調節(jié)比較適當了，再去調節(jié)I值，它為積分項，是在控制器回路中控制對當前值與設定值相等的偏差范圍。D為微分項，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。
  在現場的PID參數的調整過程中，針對西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數組，具體而言就是當目前距離設定值差距較大時，采用P值較大的一套PID參數，如果當前值快接近設定值范圍時，采用P值較小的一套PID參數。

SM 1231 模擬量輸入信號模塊允許將控制器與過程中的模擬信號連接。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 最佳適應性：
  使用模擬信號模塊，用戶可以使其控制器最佳地滿足更加復雜的任務要求
• 直接連接傳感器：
  高達 14 位的分辨率和不同的輸入范圍允許在沒有附加放大器的情況下連接傳感器
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

使用 SB 1231 信號板模擬量輸入模塊，可連接控制器與過程中的模擬信號。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 最佳適應性：
  使用模擬量信號板，用戶可以使其控制器最佳地滿足更加復雜的任務要求。
• 直接連接傳感器：
  高達 11 位的分辨率和不同的輸入范圍允許在沒有附加放大器的情況下連接傳感器
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。
• 在空間有限的場合使用：
  可將信號板直接插到 CPU 中，從而在不占用額外空間的情況下對控制器進行擴展。

SM 1232 模擬量輸出信號模塊允許使用模擬量輸出。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 最佳適應性：
  使用模擬信號模塊，用戶可以使其控制器最佳地滿足更加復雜的任務要求
• 直接連接執(zhí)行器：
  高達 14 位的分辨率允許在沒有附加放大器的情況下連接執(zhí)行器
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

• 數字量輸出作為 CPU 的集成 I/O 的補充
• 集成到整體自動化系統(tǒng)中以滿足安全方面的要求
• 具有集成安全功能
• 通過 PROFIsafe 機制與故障安全 CPU 通信
• 用于根據相應任務的要求靈活調整控制器
• 用于使用附加輸出對系統(tǒng)進行后續(xù)擴展
• 可以僅在集中式系統(tǒng)中運行

通過 SIMATIC S7-1200 的故障安全模塊，可集成到整體自動化系統(tǒng)中以滿足安全方面的應用要求。模塊中中集成有故障安全運行所需的安全功能。通過 PROFIsafe 機制與故障安全 SIMATIC S7 CPU 通信。

這些模塊只能在集中式系統(tǒng)中運行。

• 4 點輸出，源/匯電流
• 經，達到 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849)
• 輸出電流 2 A
• 額定負載電壓 24 V DC
• 適用于電磁閥、直流接觸器和指示燈
• 模塊故障指示燈（DIAG；綠色和紅色指示燈）
• 每個輸出的狀態(tài)指示燈（綠色 LED）
• 每個輸出的故障指示燈（紅色 LED）
• 模塊類型和功能類別用普通文本標識
  • 二維矩陣碼（產品編號和序列號）
  • 模塊類型 DI 的彩色編碼：白色
  • 硬件和固件版本
  • 完整訂貨號

通過 SIMATIC S7-1200 的故障安全模塊，可集成到整體自動化系統(tǒng)中以滿足安全方面的應用要求。模塊中中集成有故障安全運行所需的安全功能。通過 PROFIsafe 機制與故障安全 SIMATIC S7 CPU 通信。

這些模塊只能在集中式系統(tǒng)中運行。