1、s7-200的基本结构
西门子s7-200系列属于整体式小型plc,用于代替继电器的简单控制场合,也可以用于复杂的自动化控制系统。
整体式plc将cpu模块、i/o模块和电源装在一个箱型机壳内,s7-200称为cpu模块。图1中的前盖下面有run/stop开关、模拟量电位器和扩展i/o连接器。s7-200系列plc提供多种具有不同i/o点数的cpu模块和数字量、模拟量i.o扩展模块供用户选用,cpu模块和扩展模块用扁平电缆连接。
整体plc还配备有许多专用的特殊功能模块,例如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等,使plc得功能得到扩展。
s7-200可以选用梯形图、语句表(即指令表)和功能模块语言来编程。它的指令丰富,指令功能强,易于掌握,操作方便。内置有高速计数器、高速输出、pid控制器、rs485通信/编程接口、ppi通信协议、mpi通信协议和自由方式通信功能。最多可以扩展到248点数字量i/o或35路模拟量i/o。最多有26kb程序和数据存储空间。
2、s7-200的cpu模块
s7-200有5种cpu模块,cpu221无扩展功能,适于做小点数的微型控制器;cpu222有扩展功能;cpu224是具有较强控制功能的控制器;cpu226和cpu226 xm适用于复杂的中小型控制系统。
s7-200系列plc不同型号cpu的技术参数如表1所示
s7-200有传送、比较、移位、循环、求补码、调用子程序、脉冲宽度调制、脉冲序列输出、跳转、数据转换、算数运算、字逻辑运算、浮点运算、开平方、三角函数和pid控制指令等,采用主程序、最多8级子程序和中断程序的程序结构,用户可以使用1-255ms的定时中断。用户程序可设3级口令保护,有监控定时器(看门狗)功能。
数字量输入中有4个用作硬件中断,6个用于高速功能。32位高速加/减计数器的最高计数频率为30khz,可以对增量式编码器的两个互差90的脉冲列计数,计数值等于设定值或计数方向改变时产生中断,在中断程序中可以及时地对输出进行操作。两点高速输出可以输出频率最高为20khz频率和宽度可调的脉冲列。
可选的存储器卡可以永久保存程序、数据和组态信息,可选的电池卡保存数据的典型事件值为200天。dc输出型电路用场效应晶体管(mosfet)作为功率放大器元件,仅dv输出型有高速脉冲输出,最高输出频率为20khz。
3、s7-200的扩展模块
不同信号的s7-200 cpu上已经集成了一定数量的数字量i/o点,若实际需要的i/o点数超过该cpu的i/o点数时,则通过增加输入/输出扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力。扩展模块有输入/输出扩展、热电偶/热电阻输入扩展和通讯扩展三种类型,通过总线连接器(插件)和cpu模块连接。
扩展单元正常工作需要+5vdc工作电源,此电源由cpu通过总线连接器提供,扩展单元的24vdc输入点和输出点电源,可由基本单元的24vdc电源供电,但要注意基本单元所提供的最大电流能力。
cpu 221无i/o扩展能力;cpu 222最多可连接2个扩展模块(数字量或模拟量);cpu224和cpu226最多可连接7个扩展模块。
(1)输入/输出扩展模块
s7-200系列plc目前提供如下扩展模块:
①数字量输入扩展模块 em221(8di);
②数字量输出扩展模块 em222(8do);
③数字量输入和输出混合扩展模块 em223(8i/o,16i/o,32i/o);
④模拟量输入扩展模块 em231(3ai,a/d转换时间为25μs,12位);
⑤模拟量输入和输出混合扩展模板 em235(3ai/1ao,其中a/d转换时间为25μs,d/a转换时间100μs,位数均为12位)
(2)热电偶/热电阻扩展模块
热电偶、热电阻模块(em231)与cpu222,cpu224,cpu226配套使用,多种分度号热电偶(mv信号)和热电阻(电阻信号)可通过em231模块将信号送入s7-200。用户通过em231上的dip开关来选择热电偶或热电阻的分度号、接线方式、测量单位和开路故障的方向。
(3)通讯扩展模块
除了cpu集成通讯口外,s7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。s7-200系列目前有两种通讯扩展模块:profibus-dp扩展从站模块em277和as-i接口扩展模块cp243-2。
s7-200系列plc输入/输出扩展模块的主要技术性能如表2所示。
4、s7-200的通信功能
s7-200的cpu模块自带的rs485串行通信支持ppi、dp/t、自由通信口协议和profibus点对点协议。每个网络最多126个站,最多32个主站。通信接口可以实现与下列设备的通信:运行编程软件的计算机、文本显示器td200、op(操作员面板)、以及s7-200 cpu之间的通信;通过自由通信口协议,可以与其他厂家的设备进行串行通信。
em277 profibus-dp从站模块用于将s7-200 cpu连接到profibus-dp网络。通信速率为9600-12mbit/s。
工业以太网通讯模块cp243-1的通信速率为10mbit/s或100mbit/s,半双工/全双工通信,rj-45接口使用tcp/ip协议。可用step 7-micro/win软件实现通过工业以太网配置和远程编程服务(上载、下载程序,监视状态),通过工业以太网连接其他的cpu,通过s7-opc在计算机上处理数据。
em241 modem(调制解调器)模块支持远程维护或远传诊断、plc之间的通信、plc与pc的通信、给手机发送短消息等,em241参数化向导集成在micro/win v3.2中。
通过cp243-2 as-i通信处理器,s7-200 cpu可以作为as-i的主站,最多可以连接62个as-i从站,接入496个远程数字量输入/输出点。
5、s7-200的编程软件
step 7-micro/win 32是专门为s7-200设计的在个人计算机windows操作系统下运行的编程软件。cpu通过pc/ppi电缆或插在计算机中cp 55111或cp 5611通信卡与计算机通信。通过pc/ppi电缆,可以在windows下实现多主站通信方式。
step 7-micro/win 32的用户程序机构简单清晰,通过一个主程序调用子程序或中断程序,还可以通过数据块进行变量的初始化设置。用户可以用语句表(stl)、梯形图(lad)和功能块图(fbd)编程,不同的编程语言编制的程序可以相互转换,可以用符号表来定义程序中使用的变量地址对应的符号,是程序便于设计和理解。
step 7-micro/win 32为用户提供两套指令集,即simatic指令集(s7-200方式)和国际标准指令集(iec1131-1)方式。通过调制解调器可以实现远程编程,可以用单次扫描和强制输出等方式来调试程序和进行故障诊断。
s7-200是在美国德州仪器公式的小型plc的基础上发展起来的,s7-300/400的前身是西门子公司的s5系列plc,其编程软件为step 7。s7-200和s7-300/300虽然有许多共同之处,但是在指令系统、程序结构和编程软件定方面均有相当大的差异。
simatic s7-200 smart订货数据
①中央处理单元cpu订货号
cpu sr20模块 主要参数:ac/dc/rly 12di/8do 订货号:6es7 288-1sr20-0aa0
cpu sr40模块 主要参数:ac/dc/rly 24di/16do 订货号:6es7 288-1sr40-0aa0
cpu st40模块 主要参数:dc/dc/dc 24di/16do 订货号:6es7 288-1st40-0aa0
cpu cr40模块 主要参数:ac/dc/rly 24di/16do 订货号:6es7 288-1cr40-0aa0
cpu sr60模块 主要参数:ac/dc/rly 36di/24do 订货号:6es7 288-1sr60-0aa0
cpu st60模块 主要参数:dc/dc/dc 36di/24do 订货号:6es7 288-1st60-0aa0
②i/o扩展模块em订货号
em di08数字量输入模块 主要参数:8×24vdc输入 订货号:6es7 288-2de08-0aa0
em dr08数字量输出模块 主要参数:8×继电器输出 订货号:6es7 288-2dr08-0aa0
em dr16数字量输入/输出模块 主要参数:8×24vdc输入/8×继电器输出 订货号:6es7 288-2dr16-0aa0
em dr32数字量输入/输出模块 主要参数:16×24vdc输入/8×继电器输出 订货号:6es7 288-2dr32-0aa0
em dt08数字量输入/输出模块 主要参数:8×24vdc输出 订货号:6es7 288-2dt08-0aa0
em dt16数字量输入/输出模块 主要参数:8×24vdc输入/8×24vdc输出 订货号:6es7 288-2dt16-0aa0
em dt32数字量输入/输出模块 主要参数:16×24vdc输入/16×24vdc输出 订货号:6es7 288-2dt32-0aa0
em ai04模拟量输入模块 主要参数:4路输入 订货号:6es7 288-3ae04-0aa0
em aq02模拟量输入模块 主要参数:2路输出 订货号:6es7 288-3aq02-0aa0
em am06模拟量输入/输出模块 主要参数:4路输入/2路输出 订货号:6es7 288-3am06-0aa0
em ar02热电阻输入模块 主要参数:2路通道 订货号:6es7 288-3ar02-0aa0
③通信扩展信号板sb订货号
sb cm01通信扩展信号板 主要参数:r485/r232 订货号:6es7 288-5cm01-0aa0
sb dt04数字量扩展信号板 主要参数:2×24vdc输入/2×24vdc输出 订货号:6es7 288-5dt04-0aa0
sb aq01模拟量扩展信号板 主要参数:1×12位模拟量输出 订货号:6es7 288-5aq01-0aa0