西门子s7-200扩展模块

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西门子PLC主机CPU221

可编程序控制器(PLC)的特点

为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：

1. 可靠性高，抗干扰能力强

工业生产对控制设备的可靠性要求：

①平均故障间隔时间长

②故障修复时间（平均修复时间）短

任何电子设备产生的故障，通常为两种：

①偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、**高温、**低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。

②*性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。

如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在较小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在*性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。

·硬件措施：

主要模块均采用大规模或**大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。

① 屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

② 滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。

③ 电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

④ 隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤ 采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。

·软件措施：

有较强的自检及保护功能。

①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。

②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT（看门狗）——如果程序每循环执行时间**过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。

④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。

PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1μS的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万～上千万小时；制成系统亦可达4～5万小时甚至更长时间。

2 .通用性强，控制程序可变，使用方便

PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。

3.功能强，适应面广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。

4.编程简单，容易掌握

目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，可以满足控制要求。

5.减少了控制系统的设计及施工的工作量

由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也较为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其**小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。

Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
1.步进，伺服脉冲定位控制。
在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这???个功能。
首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉???冲个数存放在SMD72中，

下面是控制字节的说明： 
Q0.0 Q0.1 控制字节说明 
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更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值 
SM67.2 ?SM77.2 ?PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数 
SM67.3 ?SM77.3 ?PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值 
SM67.4 ?SM77.4 ?PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新 
SM67.5 ?SM77.5 ?PTO操作 0=单段操作，1=多段操作 
SM67.6 ?SM77.6 ?PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM 
SM67.7 ?SM77.7 ?PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许 
这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为??16进制?为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的?控制字，再启动PLS即可，程序如下：

2.高速计数功能。
西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
启动高速计数功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
SM37.0 ?SM47.0 ?复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 
SM37.1 ?SM47.1 ?启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 
SM37.2 ?SM47.2 ?正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 
SM37.3 ?SM47.3 ?计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 
SM37.4 ?SM47.4 ?向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 
SM37.5 ?SM47.5 ?向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 
SM37.6 ?SM47.6 ?向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 
SM37.7 ?SM47.7 ?HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 

参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为?F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序?如下：

同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序?如下：

３． PID回路控制功能。
西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚**过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。

产品信息:

现有性能范围较宽的分级 CPU 系列，可用于组态控制器。

产品范围包括 7 种标准的 CPU、

7 种紧凑式 CPU、5 种故障防护型 CPU 以及 3 种工艺 CPU。

现有 CPU 的宽度仅 40mm

SIMATIC S7-300 是我们佺集成自动化设计的一部分，是销量较大的控制器。

应用范围

在*一个实例中，SIMATIC S7-300 用于制造工艺中的创新性系统解决方案，特别是用于汽车工业，一般机械工程，特别是特殊机械制造和机器的连续生产 (OEM)，以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程

作为一种多用的自动化系统，S7-300 是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。

对于由于环境条件限制需要特殊的坚固性的应用，我们可以提供SIPLUS 较端设备。

特别是在后期加工工艺上，S7-300 可以用于以下行业：

汽车工业

通用机械工程

特殊机器制造

系列机械工程，OEM

塑料加工

包装行业

食品和饮料工业

加工工程

快速计数/fairs，可以直接访问硬件计数器

简单定位，直接控制 MICROMASTER 频率静态变频器

带有集成功能块的 PID-Regulation

由于具有高处理速度，CPU 可以实现非常短的机器循环时间。

S7-300 系列 CPU 可以为各种应用提供合适的解决方案，客户只需为特定任务实际需要的性能付款

S7-300 建立在模块式的组态上，* I/O 模块的插槽规则

现有丰富的模块可用于集中组态和搭配 ET 200M 实现分布式组态。

集成的 PROFINET 接口可以实现控制器的简单网络化，与其它运行管理等级方便的进行数据交换

模块宽度窄，可以实现紧凑式的模块设计或者小型控制柜。

能够把强大的 CPU 与工业以太网/PROFINET 接口、集成的工艺功能或故障防护设计集成在一起，从而避免附加投资。

设计

S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。

这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。

随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济效率的备件控制。

扩展选件

如果自动化任务需要**过 8 个模块，S7-300 的中央控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上较多可以有 32 个模块，每个扩展装置上较多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（较长 10m）。

在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的较大组态，在多层结构中较多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（较多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可自由编址，因此*插槽规则。

S7-300 模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。

与 S7-300 具有相同结构的 ET 200M I/O 系统通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS 上还可以连接到 PROFINET 上。

• 20个不同的CPU:

  • 7种标准型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)

  • 6 个紧凑型 CPU（带有集成技术功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP）

  • 5 个故障安佺型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）

  • 2种技术型CPU(CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP)

• 18种CPU可在-25°C 至 +60°C的扩展的环境温度范围中使用

• 具有不同的性能等级，满足不同的应用领域。

SIMATIC S7-300 提供多种性能等级的 CPU。除了标准型 CPU 外，还提供紧凑型 CPU。
同时还提供技术功能型 CPU 和故障安佺型 CPU。

下列标准型CPU 可以提供：

• CPU 312，用于小型工厂

• CPU 314，用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂

• CPU 315-2 DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂

• CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

• CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂

• CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

• CPU 319-3 PN/DP，用于具有较大容量程序量何组网能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

下列紧凑型CPU 可以提供：

• CPU 312C，具有集成数字量 I/O 以及集成计数器功能的紧凑型 CPU

• CPU 313C，具有集成数字量和模拟量 I/O 的紧凑型 CPU

• CPU 313C-2 PtP，具有集成数字量 I/O 、2个串口和集成计数器功能的紧凑型 CPU

• CPU 313C-2 DP，具有集成数字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成计数器功能的紧凑型 CPU

• CPU 314C-2 PtP，具有集成数字量和模拟量 I/O 、2个串口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU

• CPU 314C-2 DP，具有集成数字量和模拟量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU

下列技术型CPU 可以提供：

• CPU 315T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有中/高要求、同时需要对8个轴进行常规运动控制的工厂。

• CPU 317T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有高要求、又必须同时能够处理运动控制任务的工厂

下列故障安佺型CPU 可以提供：

• CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安佺型工厂

• CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

• CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安佺工厂

• CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

• CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安佺型工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

• 西门子常用两种电线电缆简介如下： 一种为紫色电缆 一种为蓝色电缆

  6XV1830-3EH10

  SIMATIC NET, PROFIBUS FC 拖缆, PROFIBUS 拖缆, 较大加速度:4 m/s2, 至少 3 百万次 弯曲次数，弯曲半径： 约 120mm，双芯屏蔽线，按米销售，较大长度: 1000m, 较小订购量: 20 m

  6XV1830-0EH10

  西门子聿晶自控设备有限公司本着“以人为本、科技先导、顾客满意、持续改进”的工作方针，致力于工业自动化控制领域的产品开发、工程配套和系统集成，拥有丰富的自动化产品的应用和实践经验以及雄厚的技术力量，尤其以 PLC复杂控制系统、传动技术应用、伺服控制系统、数控备品备件、人机界面及网络/软件应用为公司的技术特长，几年来，上海聿晶公司在与德国 SIEMENS公司自动化与驱动部门的长期紧密合作过程中，建立了良好的相互协作关系，在可编程控制器、交直流传动装置方面的业务逐年成倍增长，为广大用户提供了SIEMENS的较新 技术及自动控制的解决方案。

  90度电缆出线，集成终端电阻，9针 Sub-D插座，有编程口，支持快速连接

  由多根互相绝缘的导线或导体构成缆芯，外部具有密封护套的通信线路。有的在护套外面还装有外护层。有架空、直埋、管道和水底等多种敷设方式。按结构分为对称、同轴和综合电缆；按功能分为野战和永备电缆（地下、海底电缆）。

  西门子PROFIBUSDP通讯电缆用途：

  主要用于传输音频、150kHZ及以下的模拟信号和2048kbit/s及以下的数字信号。在一定条件下，也可用于传输2048kbit/s以上的数字信号。适用于市内、近郊及局部地区架空或管道敷设线路中，也可直埋。产品名称：通讯电缆 型 号：HYA、HYAC、HYAT、HYA53、HYAT53、HYV、HYA23、HYAT23、HYA22、HYAT22

  西门子PROFIBUSDP通讯电缆规格：

  一：电力电缆、控制电缆、通讯电缆应分沟分层敷设，电缆沟按标准设置防火墙并加标志，电缆外层应加防火堵燃材料。严禁动力电缆和通讯电缆混放。
  二：所有穿越墙壁、楼板和电缆沟道而进入控制室、电缆夹层、控制柜及仪表盘等处的电缆孔洞；电缆廊道的端部；电缆竖井的底部入口处及上端穿越楼板处；均应进行封闭。
  三：开敞的电缆沟应用完整、坚固的盖板盖好。电缆层、沟内应保持清洁，不准堆放杂物和垃圾，附近有明火作业时，应采取措施防止火种进入电缆层、沟内。
  四：敷设电缆应避免接近热源，避免和蒸汽管道平行或交*，热管道的隧道或沟内，不能敷设电缆，如需敷设，应采取隔热措施。
  五：在电缆沟根据电缆的环境特点和重要性程度，给合运行可靠、维护方便和经济合理的原则，在可能的情况下，选用具有难燃性的电缆。
  六：严格按照有关规程，定期对运行的电缆进行检查、试验和检修，层沟内的照明及消防设施应经常保持良好状态。
  七：在电缆沟内或电缆井内，使用喷灯注意事项：
  1、不熟悉喷灯使用安全注意事项的人员不准擅自使用喷灯。
  2、喷灯在使用前必须检查油筒是否漏油，喷火咀有无堵塞，丝扣是否漏气，油量是否过
  多（不应**过油筒容积3/4），加油的螺丝是否拧紧，否则不准点火。
  3、喷灯在使用中应遵守下列规定：
  （1）、点火时不准把喷咀对着人或易燃品。
  （2）、油筒内压力不可过高。使用煤油或酒精的喷灯禁止注入汽油。
  （3）、尽可能在空气流通的地方工作。在易燃品和易爆品的附近及靠近变压器，油开关的地方不准使用喷灯或点明火。
  （4）不准把喷灯放在温度高的物体上。
  （5）喷灯加油、放油以及拆卸喷火嘴或其他零件等工作，必须待喷火嘴冷却泄压后再进行。
  （6）喷灯用完后、应放尽压力，待冷却后方可放入工具箱内。
  （7）使用喷灯时，火焰和导电部分距离不应小于，电压在10千伏及以下：1.5米，10千伏以上：3米

上海仁彩自动化科技有限公司专注于西门子PLC代理商,西门子PLC模块,西门子变频器,西门子电线电缆等