【文章內(nèi)容簡介】 0、 LOGO、 HMI 人機界面 、 工業(yè)網(wǎng)絡 、 工業(yè) 軟件等。 S7 系列 PLC 具有體積小 、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高的優(yōu)點。 S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（ S7200） 、小規(guī)模性能要求的 PLC（ S7300） 和中高規(guī)模性能要求的 PLC（ S7400） 等。其中 S7200 系列的 PLC 的出色主要表現(xiàn)在以下幾個方面 [3]： 1. 極高的可靠性 2. 極豐富的指令集 3. 易于掌握 4. 便捷的操作 5. 豐富的內(nèi)置集成功能 6. 實時特性 7. 強勁的通信能力 8. 豐富的擴展模塊 S7200 系列 PLC 主要由下面幾個部分組成。 1. 基本單元 基本單元又稱為 CPU 模塊，有的也稱為 主機或本機。它包括 CPU、存儲器、基本輸入/輸出點和電源等，是 PLC 的主要部分。實際上它就是個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的任務。 2. 擴展單元 S7200 CPU22*系列 PLC 具有 2 到 7 個擴展模塊，用戶可以根據(jù)需要擴展各種 I/O 模塊。 3. 特殊功能模塊 當需要完成某些特殊功能的控任務時，需要擴展模塊和功能模塊。它是完成某種特殊控制任務的一些裝置。 4. 相關設備 為了充分利用系統(tǒng)硬件和軟件資源而開發(fā)的相關設備，主要包括編輯設備 、網(wǎng)絡設備和人機操作界面等。 5. 為了能夠更好地使用以上 設備開發(fā)的配套程序。它主要由標準工具、工程工具、運行軟件和人機接口軟件等幾大類構成。 主機 S7200 CPU22*系列的 CPU 模塊主要包括一個中央處理器 、電源、通信口及 I/O 接口。它的主要作用有：執(zhí)行程序；從現(xiàn)場設備中采集信號；輸出控制信號；驅動外部負載。 S7200 CPU22*系列的 PLC 具有以下 5 種不同的結構配置： (1)CPU221 具有 6 個輸入點和 4 個輸出點，共計 10 個 I/O 點。無擴展能力。有 4 路高速計數(shù)器（ 30KHZ）， 2 路高速脈沖輸出， 1 個 RS485 通信 /編程口， 2 個獨立的輸入端，可同時作 加 、 減計數(shù)，可連接 2 個相位差為 90 度的 A/B 相增量編碼器。程序和數(shù)據(jù)存儲容量較小，適用于少點的控制系統(tǒng)。 (2)CPU222 具有 8 個輸入點和 6 個輸出點，共計 14 個 I/O 點。 1 個模擬量電位器，最多可擴展 10AI/AO 點。 4KB 用戶程序區(qū)和 2KB 數(shù)據(jù)存儲區(qū)。有 4 路高速計數(shù)器（ 30KHZ）， 2路高速脈沖輸出， 1 個 RS485 通信 /編程口， 2 個獨立的輸入端可同時作加 、 減計數(shù)，可連接 7 2 個相位差為 90 度的 A/B 相增量編碼器?？梢赃M行一定模擬量的控制和 2 個模塊的擴展，因此是應用更廣泛全功能控制器。 (3)CPU224 具有 14 個輸入點和 10 個輸出點，共計 24 個 I/O 點。 2 個模擬量電位器，最多可擴展 35AI/AO 點。 8KB 用戶程序區(qū)和 5KB 數(shù)據(jù)存儲區(qū)。有 6 路高速計數(shù)器（ 30KHZ），2 路高速脈沖輸出， 1 個 RS485 通信 /編程口，有 7 個擴展模塊。它具有更強的模擬量處理能力，是 S7200 系列產(chǎn)品中使用最多的。 (4)CPU226。具有 24 個輸入點和 16 個輸出點，共計 40 個 I/O 點。 2 個模擬量電位器，最多可擴展 35AI/AO 點。 8KB 用戶程序區(qū)和 5KB 數(shù)據(jù)存儲區(qū)。有 6 路高速計數(shù)器（ 30KHZ），2 路高速脈沖輸出， 2 個 RS485 通信 /編程口。它主要用于點數(shù)較多 、 要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 (5)CPU226XM。這是西門子公司推出的一種增強型主機。它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進行了擴展，其他指標和 CPU226 相同。 CPU 的主要特點 1. 內(nèi)部集成的具有強勁的通信能力的 PPI 接口是 S7200 的用戶口， CPU 接口物理特性為 RS485，可在三種方式下工作。 (1)PPI 方式：通過 PPI 方式， S7200 系列 PLC 與計算機之間或者是 PLC 相互之間可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進行聯(lián)網(wǎng)。 (2)MPI 方式：通過 MPI 方式， S7200 可以通過內(nèi)置接口連接到 MPI 網(wǎng)絡上，它可以與S7300/S7400CPU 進行通信。 (3)自由口通信方式；通過自由口通信方式， S7200 系列 PLC 可以與任何通信協(xié)議公開的其他設備 、 控制器進行通信。 2. 豐富的內(nèi)置集成功能 (1)集成的 24V 負載電源，可直接連接到傳感器和變送器 (2)對于不同的設備類型，其 CPU 各有 2 個類型，具有不同的電源電壓和控制電壓。 (3)中斷輸入，允許以極高的速度對過程信號的上升沿作出響應。 (4)具有 4 到 6 個高數(shù)計數(shù)器（ 30KHZ）。 (5)2 路脈沖輸出由于控制步進電機， 或伺服電機的運動，從而實現(xiàn)對目標的定位任務。 3. 豐富的擴展模塊對數(shù)字量和模擬量擴展模塊可方便選用。 4. 具有易于掌握，便捷的操作以及豐富的指令集。 存儲系統(tǒng) S7200 系列 PLC 的存儲系統(tǒng)由 RAM 和 EEPROM 兩種類型的存儲器構成， CPU 模塊內(nèi)部配備了一定容量的 RAM 和 EEPROM。同時， S7200 系列 PLC 的 CPU 模塊支持可選的EEPROM 存儲器卡。在 CPU 模塊內(nèi)部的超級電容和電池模塊用于長時間的保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可通過主機的超級電容存儲若干天。 擴展單元 當 CPU 需要進行某種特殊的功能控制或其 I/O 的擴展，通常 I/O 擴展包括 I/O 的點數(shù)擴展和功能模塊的擴展兩類。 1. I/O 擴展模塊 S7200 系列 PLC 提供了五大類擴展模塊： (1)數(shù)字量輸入擴展模板 EM221（ 8 路擴展輸入）。 8 (2)數(shù)字量輸出擴展模板 EM222（ 8 路擴展輸出）。 (3)數(shù)字量輸入和輸出混合擴展模板 EM223（ 8I/O， 16I/O， 24I/O）。 (4)模擬量輸入擴展模塊 EM231，每個 EM231 可擴展 3 路模擬量輸入通道， A/D 轉換時間 25uS，分辨率為 12 位 。 (5)模擬量輸入擴展模塊 EM235，每個 EM235 可同時擴展 3 路模擬輸入和 1 路模擬量輸出通道，其中 A/D 轉換時間 25uS， D/A 轉換時間 100uS，分辨率均為 12 位 。 2. 熱電偶 /熱電阻擴展模塊 3. 通信擴展模塊 表 1 S7200 I/O 編址 信息類型 CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 I_數(shù)字量 輸入 ~ ~ ~ ~ Q_數(shù)字量 輸出 ~ ~ ~ ~ M_中間標志位 ~ ~ ~ ~ C_計數(shù)器 0~255 0~255 0~255 0~255 T_計時器 0~255 0~255 0~255 0~255 AIW_模擬輸入字 —— 0~30 0~30 0~30 AQW_模擬輸出字 —— 0~30 0~30 0~30 特殊功能模塊 S7200 系列 PLC 的特殊功能模塊有數(shù)字量擴展模板 、 模擬量擴展模塊 、 熱電偶 /熱電阻擴展模塊 、 通信擴展模塊和現(xiàn)場設備接口模塊。 1. 數(shù)字量擴展模板 (1)EM221 數(shù)字量輸入模板， 24V， 8 輸入。 (2)EM222 數(shù)字量輸出模板， 24V， 8 輸出。 (3)EM223 數(shù)字量混合模板， 24V。 2. 模擬量擴展模塊 (1)EM231 4 模擬輸入點， 2W， 12 位。 (2)EM232 2 模擬輸入點， 2W， 12 位。 9 (3)EM235 4 模擬輸入點， 1 模擬輸出點， 2W， 12 位。 3. 熱電偶 /熱電阻擴展模塊 EM231 為常用的熱電偶 /熱電阻擴展模塊。其功率損失為 ， 15 位加符號位， WM231 AI4 熱電偶有 4 模擬量輸入點， EM231 AI2 熱電阻有 2 模擬量輸入點。 4. 通信擴展模塊 EM277 JPROFIBUDP 模塊是常用的通信擴展模塊，它用于 PLC 現(xiàn)場總線通信連接。其波特變化范圍為 9600~11500 波特。 5. 現(xiàn)場設備接口模塊 CPU2432 通信處理器是 ASI 主站連接部分，專用于 S7200 CPU22*，連接的同時顯著增加了 S7200 可利用的 I/O 點數(shù)。 內(nèi)部軟元件 用戶使用的 PLC 中的每一個 I/O、 內(nèi)部存儲單元 、 定時器和計數(shù)器都稱為軟元件。各個軟元件的功能不同，都有其固定的地址。軟元件是 PLC 內(nèi)部具有一定功能的器件，這些器件實際上都是由電子電路 、 寄存器及存儲單元等組成的。它 的特點是；它具有繼電器的特性，但它沒有機械性的特點，它的最大的優(yōu)點是其觸點可以無限次使用，并且它們的壽命長。編程時，用戶只要記住軟元件的地址就可以了。下面對軟元件介紹一下。 1. 輸入繼電器（ I） 它是 PLC 用來接收用戶設備輸入信號的接口。當外部開關信號閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中的常開觸點閉合，常觸點斷開，這些觸點可以在編程時任意使用，不受次數(shù)限制。輸入繼電器位存取的地址編號范圍為 ~，輸入繼電器的數(shù)據(jù)存取可采用位 、 字節(jié) 、 字或雙字來存取。 2. 輸出繼電器（ Q）它是用來將輸出信號 傳送到負載的接口，每一個輸出繼電器線圈都與相應的 PLC 輸出端相連，并有無數(shù)對常開和常閉觸點供編程時使用。輸出繼電器位存取的地址編號范圍為 ~，輸出繼電器可采用位 、 字節(jié) 、 字或雙字來存取。 3. 通用輔助繼電器（ M）通用輔助繼電器又稱為內(nèi)部標志位存儲器，它的作用和繼電接觸器控制系統(tǒng)的中間繼電器相同，它是用來保存控制繼電器的中間操作狀態(tài)。內(nèi)部標志位存儲器可采用位 、 字節(jié) 、 字或雙字來存取。內(nèi)部標志位存儲器位存取的地址編號為~，共 32 個字節(jié)。 4. 特殊繼電器（ SM） 特殊繼電器是指用 來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量有關的控制參數(shù)和信息的具有特殊功能的輔助繼電器。特殊標志位存儲器能以位 、 字節(jié) 、 字或雙字來存取。 CPU224的 SM 的位地址編號范圍為 ~，共 180 個字節(jié)。常用的特殊存儲器的用途如下： (1) 運行監(jiān)視。 始終為 1 狀態(tài)。當 PLC 運行時可以利用其觸點驅動輸出繼電器，在外部顯示程序是否處于運行狀態(tài)。 (2) 初始化脈沖。 (3) 開機進入 RUN 時，接通一個掃描周期，可在啟動操作之前，給設備提前預熱。 (4) 、 占 空比為 50%的時鐘脈沖。當 PLC 處于運行狀態(tài)時， 產(chǎn)生周期為 1min 的時鐘脈沖， 產(chǎn)生周期為 1S 的時鐘脈沖。 (5) 掃描時鐘，一個掃描周期 ON，另一個為 OFF，循環(huán)交替。 (6) 改造方式開關位置指示，開關放置在 RUN 位置時為 1。 (7) 零標志位，運算結果 =0，該位置 1。 (8) 溢出標志位，結果溢出或為非法值時，該位置 1。 10 (9) 負數(shù)標志位，運算結果為負數(shù)時，該位置 1。 (10) 被 0 除標志位。 5. 變量存儲器 （ V）變量存儲器主要用于存儲變量。它可以存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結果，也可以使用變量存儲器來保存與工序或任務相關的其他數(shù)據(jù)。變量存儲器可以是位尋址，也可以是按字節(jié) 、 字 、 雙字為單位尋址，其位存取的編號范圍根據(jù) CPU的型號不同， CPU221/222 為 ~，共 2KB 存儲容量， CPU224/226 為 ~，共 5KB 存儲容量。 6. 局部變量存儲器（ L） 局部變量存儲器和變量存儲器十分相似，都是用來存儲變量的存儲器。區(qū)別在于局部變量存儲器用來存放局部變量，而不存儲全局 變量。局部變量存儲器位存取的地址編號范圍為 ~，它可以按位 、 字節(jié) 、 字 、 雙字直接尋址。 7. 順序控制繼電器（ S）通常用在順序控制或步進控制中，并與其指令一起使用以實現(xiàn)順序或步進控制功能流程圖的編程。順序控制繼電器的地址編號范圍為 ~。 8. 定時器（ T）它是累計時間增量的內(nèi)部器件，作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。其設定時間由程序設置。并且每個定時器可提供無數(shù)對常開觸點和常閉觸點供編程使用。定時器的定時精度分別為 1ms、 10ms 和 100ms 三種， CPU22 CPU224 及 CPU226 的定時器地址編號范圍為 T0~T255，它們的分辨率 、定時范圍并不相同，用戶根據(jù)所用 CPU 型號及時基，正確選用定時器的編號。 9. 計數(shù)器（ C）計數(shù)器用于累計計數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個數(shù)，主要用于對產(chǎn)品進行計數(shù)或進行特定功能的編程。計數(shù)器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點供編程使用，其設定值由程序賦予。計數(shù)器的 地址編號范圍為 C0~C255。 10. 模擬量輸入映像寄存器（ AI）和模擬量輸出映像寄存器（ AQ） 11. 高速計數(shù)器（ HC） 12. 累加器（ AC） 基本指令 S7200 系列 PLC 的基本指令包括常用指令、堆棧操作指令、計數(shù)指令、定時器指令、比較指令和程序控制指令等 [1]。 1.