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(gòu)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(shù)的分配見表4-11:
表4-11 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元
型 號 |
輸入點 |
輸出點 |
可帶擴展模塊數(shù) |
S7-200CPU221 |
6 |
4 |
— |
S7-200CPU222 |
8 |
6 |
2個擴展模塊 78路數(shù)字量I/O點或10路模擬量I/O點 |
S7-200CPU224 |
14 |
10 |
7個擴展模塊 168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點 |
S7-200CPU226 |
24 |
16 |
2個擴展模塊 248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點 |
S7-200CPU226XM |
24 |
16 |
2個擴展模塊 248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點 |
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(shù),S7-200系列PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)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(shù)
類 型 |
型 號 |
輸入點 |
輸出點 |
數(shù)字量擴展模塊 |
EM221 |
8 |
無 |
EM222 |
無 |
8 |
|
EM223 |
4/8/16 |
4/8/16 |
|
模擬量擴展模塊 |
EM231 |
3 |
無 |
EM232 |
無 |
2 |
|
EM235 |
3 |
1 |
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(diào)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(xiàn)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(nèi),可直接采用梯形圖語言編程,實現(xiàn)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
為了程序及重要參數(shù)的安全,一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口,通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC,也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)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(xiàn)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?qū)?/span>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(shè)備,還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改,或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法,多可顯示80條信息,每條信息多4個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)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(shù)設(shè)置和診斷。
西門子S7-200系列PLC數(shù)字量I/O擴展模塊
常用的數(shù)字量輸入/輸出擴展模塊有三類,即輸入擴展模塊、輸出擴展模塊、輸入/輸出擴展模塊。S7-200系列PLC數(shù)字量I/O擴展模塊如表1所列。
表1 S7-200系列PLC數(shù)字量I/O擴展模塊
類型 |
型號 |
輸入點數(shù)/類型 |
輸出點數(shù)/類型 |
輸入擴展模塊 |
EM 221 |
8輸入/24VDC光電隔離 |
|
EM 221 |
8輸入/120/230VAC |
||
輸出擴展模塊 |
EM 222 |
|
8輸出/24 VDC晶體管型 |
EM 222 |
8輸出/繼電器型 |
||
EM 222 |
8輸出/120/230VAC晶閘管型 |
||
輸入/輸出 |
EM 223 |
4輸入/24VDC光電隔離 |
4輸出/24VDC晶體管型 |
EM 223 |
4輸入/24VDC光電隔離 |
4輸出/繼電器型、 |
|
EM 223 |
8輸入/24VDC光電隔離 |
8輸出/24VDC晶體管型 |
|
EM 223 |
8輸入/24VDC光電隔離 |
8輸出/繼電器型 |
|
EM 223 |
16輸入/24VDC光電隔離 |
16輸出/24VDC晶體管型 |
|
EM 223 |
16輸/2入4VDC光電隔離 |
16輸出/繼電器型 |
HART 模塊
有關(guān) HART 模塊的詳細信息,請參見 "ET 200M 分布式 I/O 站"。
模擬量輸入/輸出模塊用于處理自動化系統(tǒng)中的模擬量輸入/輸出任務(wù)。模擬傳感器和執(zhí)行器可以通過這些模塊連接到自動化系統(tǒng)。
使用模擬量輸入/輸出模塊給用戶提供以下優(yōu)點:
模擬量輸入模塊具有下列機械特性:
緊湊型設(shè)計
堅固的塑料機殼里包括:
安裝方便
模塊安裝在 DIN 導軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。沒有插槽規(guī)則;輸入地址由插槽決定。
當在 ET 200M 分布式 I/O 系統(tǒng)中與有源總線模塊一起使用時,可以對數(shù)字量輸入/輸出模塊進行熱插拔,而不會有任何反應(yīng)。其它模塊繼續(xù)工作。
方便用戶接線
裝置單元通過前置連接器連接。當連接模塊時,編碼設(shè)備鎖定在連接器中,這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時,對于新的同類型模塊,可原封不動保持前連接器的接線狀態(tài)。這樣可以避免在更換模塊的過程中將已接線的前連接器插入到錯誤模塊中。
西門子6ES7-952-1AY00-0AA0
市場決定形勢 - 當前,更加明顯:
其解決方案為:縮短加工和生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整時間、實現(xiàn)成本小化、積極創(chuàng)新并實現(xiàn)更高產(chǎn)能。借助 “源于西門子” 的自動化技術(shù),即使復(fù)雜的需求,也可輕松滿足!
SIMATIC 是可解決各行業(yè)自動化任務(wù)的可靠基本自動化系統(tǒng),包括標準硬件和軟件組件,并將用于定制擴展的所有選件完全公開。
SIMATIC 系列產(chǎn)品包括以下組件,彼此之間可相互補充:
SIMATIC 控制器有多種多樣,包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器,到基于 PC 的控制器,無論什么要求,它都能滿足要求。
這些控制器的共同特點是,在小的空間里壓縮了大處理能力,能滿足苛刻的機械和氣候條件、高速及可擴展性等要求。
這種分級的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在。
西門子S7系列PLC的主要種類及應(yīng)用軟件
德國西門子(SIEMENS)公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當廣泛,在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO,S7-200,S7-300,S7-400,工業(yè)網(wǎng)絡(luò),HMI人機界面,工業(yè)軟件等。
西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網(wǎng)絡(luò)通信能力,功能更強,可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC(如S7-200),小規(guī)模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
1.SIMATIC S7-200 PLC
S7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業(yè),各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行,或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。
S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。
2.SIMATIC S7-300 PLC
S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu),具備高速(0.6~0.1μs)的指令運算速度;用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算;一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值;方便的人機界面已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi),人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù),S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送;CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時,模塊更換,等等);多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密,防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改;S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān),操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出,當鑰匙拔出時,就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能,S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能,這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng);串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng);多點接口(MPI)集成在CPU中,用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。
3. SIMATIC S7-400 PLC
S7-400 PLC是用于中、性能范圍的可編程序控制器。
S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設(shè)計,可靠耐用,同時可以選用多種級別(功能逐步升級)的CPU,并配有多種通用功能的模板,這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時,只要適當?shù)卦黾右恍┠0澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。
4. 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)
通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱,西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊,“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱,他們能在工廠的不同部門,在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù),有標準的接口并且相互之間完全兼容。
5. 人機界面(HMI)硬件
HMI硬件配合PLC使用,為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示,主要有文本操作面板TD200(可顯示中文),OP3,OP7,OP17等;圖形/文本操作面板OP27,OP37等,觸摸屏操作面板TP7,TP27/37,TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。個人計算機(PC)也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件(如ProTool)組態(tài)才能配合PLC使用。
6. SIMATIC S7工業(yè)軟件
西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類:
(1)編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具,STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。
(2)基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器(PLC)運行用戶的程序,運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC,一種是軟件PLC,在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。另一種是插槽PLC(在用戶計算機上安裝一個PC卡),它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容,其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具(如STEP 7),編制的程序既可運行在WinAC上,也可運行在S7系列處理器上。
(3)人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面(HMI)或SCADA系統(tǒng),支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種,一種是應(yīng)用于機器級的ProTool,另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的WinCC。
ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài),從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài),如:OP3,OP7,OP17,TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產(chǎn)品,ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件,其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。
WinCC是一個真正開放的,面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)軟件,可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單,系統(tǒng)可靠性高,與STEP 7功能集成,可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng),節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設(shè)計適合于廣泛的應(yīng)用,可以連接到已存在的自動化環(huán)境中,有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力,其新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。
用于 IM 151-7(F) CPU/IM 151-8(F) PN/DP CPU 接口模塊的 PROFIBUS DP 主站接口模塊
編程采用 STEP7,版本不低于 V5.2, SP(Service Pack 1)。
主站接口模塊給 IM 151-7(F) CPU/IM 151-8(F) PN/DP CPU 增加了一個 DP 主站接口。因此可以建立一個下位 PROFIBUS DP 線路。主站接口模塊具有以下優(yōu)點:
主站接口模塊具有一個 9 針 D 型連接器(插座)用于連接 PROFIBUS DP 總線。
安裝信息:
主站接口模塊給 IM 151-7(F) CPU/IM 151-8(F) PN/DP CPU 增加了一個 DP 主站接口。功能和數(shù)量結(jié)構(gòu)由 IM 151-7(F) CPU/IM 151-8(F) PN/DP CPU 定義。
主站接口模塊還使用戶可以利用它的接口連接編程器。如果運行在有源模式下,還可以實現(xiàn)路由到集成 CPU 接口上的可能具有的總線節(jié)點上。
主站接口模塊需要插入到 IM 151-7(F) CPU/IM 151-8(F) PN/DP CPU 的右側(cè)。
S7-300
提供有大量功能,支持用戶的S7-300編程、調(diào)試和維護等工作。
SIMATIC S7-300符合的標準和國際標準有:
SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型:
STEP 7的操作界面極為友好,顯著地簡化了用戶的通信功能組態(tài)工作。
數(shù)據(jù)通訊
SIMATIC S7-300擁有不同的數(shù)據(jù)通信機制:
全局數(shù)據(jù)
借助“全局數(shù)據(jù)通信”,聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)(多可達8 GD 數(shù)據(jù)包,每周期22個字節(jié))。據(jù)此,可以實現(xiàn),例如,某個CPU訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、位存儲單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進行全局數(shù)據(jù)交換。組態(tài)通過STEP 7的GD表完成。
通訊功能
使用系統(tǒng)已經(jīng)集成的塊,可以建立S7/C7伙伴之間的通信。
這些是:
使用reloadable塊,可以建立與S5伙伴和非西門子設(shè)備之間的通信。
這些是:
與全局數(shù)據(jù)不同的是,對于通信功能,必須為其建立通信連接。
集成到 IT 領(lǐng)域中
借助自動化工程組態(tài),使用S7-300,可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術(shù)世界。使用CP 343-1 Advanced,可以實現(xiàn)以下信息技術(shù)功能:
S7-300 PROFINET CPU集成有Web器。因此,標準Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息:
使用系統(tǒng)功能“同步模式”,可以同步耦合
總線周期時間的程序運行。
創(chuàng)建了自動化解決方案,可以以固定間隔時間(常量總線周期時間)捕捉并處理輸入和輸出信號。同時創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。
借助常量總線周期時間和分布式I/O同步信號處理技術(shù),S7-300確??梢跃_地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時間。
為同步模式系統(tǒng)功能提供了極為豐富的支持組件,可以處理運動控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。
在分布式自動化解決方案中,目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的高速加工處理應(yīng)用領(lǐng)域,并確??梢垣@得高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴大生產(chǎn)數(shù)量。
SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能:
診斷
診斷功能可以用來判斷模塊的信號采集(針對數(shù)字量模塊)或者模擬量處理(針對模擬模塊)是否工作于無故障狀態(tài)。在診斷分析中,必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息:
如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)(例如“無傳感器輸入”),則模塊會發(fā)起一個診斷中斷(若已經(jīng)為該診斷消息設(shè)置了參數(shù),則僅在相應(yīng)的參數(shù)化過程之后才會產(chǎn)生中斷)。CPU會中斷用戶程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行,并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊(OB 82)。
6ES7 972-0CB20-0XA0 | USB接口編程適配器(USB接口編程電纜) |
6ES7 972-0CB35-0XA0 | TS適配器II 用于調(diào)制解調(diào)器遠程 |
6ES7 972-0CC35-0XA0 | TS適配器II 用于ISDN 遠程 |
6GK1 561-1AA01 | CP5611網(wǎng)卡(PCI總線軟卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP) |
6GK1 562-1AA00 | CP5621網(wǎng)卡(PCIe總線軟卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP) |
6GK1 551-2AA00 | CP5512網(wǎng)卡(PCMCIA總線軟卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP,筆記本電腦用,32BIT) |
6GK1 561-3AA01 | CP5613網(wǎng)卡(PCI總線硬卡,支持PROFIBUS-DP主站) |
6GK1 561-3FA00 | CP5613光纖網(wǎng)卡(PCI總線硬卡,支持PROFIBUS-DP主站 |
6GK1 561-4AA01 | CP5614網(wǎng)卡(PCI總線硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/從站) |
6XV1 830-0EH10 | PROFIBUS通訊電纜 |
6XV1 820-5AH10 | 光纖電纜(米) |
6XV1 820-5BH50 | 光纖電纜 含BFOC (5米) |
6XV1 820-5BT10 | 光纖電纜 含BFOC (100米) |
6GK1 901-0DA20-0AA0 | BFOC接頭(每包20只) |
6ES7 901-0BF00-0AA0 | 5米MPI電纜 |
6ES7 901-1BF00-0XA0 | RS232電纜 |
西門子PLC S7-200的尋址方式
S7-200編程語言的基本單位是語句,而語句的構(gòu)成是指令,每條指令有兩部分:一部分是操作碼,另一部分是操作數(shù)。操作碼是指出這條指令的功能是什么,操作數(shù)則指明了操作碼所需要的數(shù)據(jù)所在。所謂尋址,就是尋找操作數(shù)的過程。S7-200 CPU的尋址分三種:立即尋址、直接尋址、間接尋址。
1.立即尋址
在一條指令中,如果操作碼后面的操作數(shù)就是操作碼所需要的具體數(shù)據(jù),這種指令的尋址方式就叫立即尋址。
如:在傳送指令中:MOV IN OUT——操作碼“MOV”指出該指令的功能把IN中的數(shù)據(jù)傳送到OUT中,其中IN——源操作數(shù),OUT——目標操作數(shù)。
若該指令為:MOVD 2505 VD500
功能:將十進制數(shù)2505傳送到VD500中,這里2505就是源操作數(shù)。因這個操作數(shù)的數(shù)值已經(jīng)在指令中了,不用再去尋找,這個操作數(shù)即立即數(shù)。這個尋址方式就是立即尋址方式。而目標操作數(shù)的數(shù)值在指令中并未給出,只給出了要傳送到的地址VD500,這個操作數(shù)的尋址方式就是直接尋址。
2.直接尋址
在一條指令中,如果操作碼后面的操作數(shù)是以操作數(shù)所在地址的形式出現(xiàn)的,這種指令的尋址方式就叫直接尋址。
如:MOVD VD400 VD500
功能:將VD400中的雙字數(shù)據(jù)傳給VD500
3.間接尋址
在一條指令中,如果操作碼后面的操作數(shù)是以操作數(shù)所在地址的地址形式出現(xiàn)的,這種指令的尋址方式就叫間接尋址。
如:MOVD 2505 *VD500
*VD500是指存放2505的地址的地址。
如VD500中存放的是VB0,則VD0則是存放2505的地址。
該指令的功能:將十進制數(shù)2505傳送給VD0地址中。