西門子S7-200CPU222CN 西門子S7-200CPU222CN
上海詩幕自動化設(shè)備有限公司
主營：數(shù)控系統(tǒng),S7-200PLC S7-300PLC S7-400PLC S7-1200PLC 6ES5 ET200 人機(jī)界面,觸摸屏變頻器,
DP總線,MM420 變頻器MM430 變頻器MM440 6SE70交流工程調(diào)速變頻器
能進(jìn)行MPI通訊的設(shè)備
PG/PC
OP/TP
帶有MPI的S7-300/S7-400
S7-200（僅19.2kbps）
（2）通過PROFIBUS-DP接口通訊
CPU至少配有一個DP X2接口。315-2PN/DP和317 CPU配有一個MPI/DP X1接口。帶有MPI/DP接口的CPU帶有缺省的MPI組態(tài)。如果要使用DP接口，則需要在STEP7中設(shè)置DP模式。
PROFIBUS DP接口主要用于連接分布式I/O。例如，PROFIBUS DP允許您創(chuàng)建大型子網(wǎng)。可將PROFIBUS DP接口設(shè)置為在主站或從站模式下運(yùn)行，支持的傳輸率高可達(dá)12Mbps。
能進(jìn)行PROFIBUS DP通訊的設(shè)備
PG/PC
OP/TP
DP從站
DP主站
執(zhí)行器/傳感器
帶有PROFIBUS DP接口的S7-300/S7-400
（3）通過PROFINET（PN）通訊
帶有“PN”名稱后綴的CPU配有一個PN X2接口。連接到工業(yè)以太網(wǎng)可以使用CPU的集成PROFINET接口與“工業(yè)以太網(wǎng)”建立連接。可通過MPI或PROFINET組態(tài)CPU的集成PROFINET接口。
能進(jìn)行PROFINET(PN)通訊的設(shè)備
PROFINET IO組件（如，ET 200S中的接口模塊IM 151-3 PN）
帶有PROFINET接口的S7-300/S7-400（如，CPU 317-2PN/DP或CPU 343-1 PN）
激活的網(wǎng)絡(luò)組件（如開關(guān)）
帶有網(wǎng)卡的PG/PC
（4）通過點(diǎn)對點(diǎn)（PtP）通訊
帶有“PtP”名稱后綴的CPU配有一個PtP X2接口。使用CPU的PtP接口，可使用串行接口連接外部設(shè)備?？梢栽谌p工模式下以高達(dá)19.2kbps的傳輸率(RS 422)，或半雙工模式下以高達(dá)38.4kbps的傳輸率(RS 485)來運(yùn)行此類系統(tǒng)。
使用PtP通訊可以通過串行端交換數(shù)據(jù)。PtP通訊可用于自動化設(shè)備、計(jì)算機(jī)或由其它廠商提供的具有通訊功能的系統(tǒng)之間的互連。該功能還允許使用通訊伙伴的協(xié)議。
可連接下列設(shè)備：
S7 PLC和S5 PLC及第三方系統(tǒng)
打印機(jī)
機(jī)器人控制
掃描儀、條碼閱讀器等
五、模板的診斷及過程監(jiān)視
S7-300有多種輸入/輸出模板具有智能功能：
對信號進(jìn)行監(jiān)視(診斷)
對過程信號進(jìn)行監(jiān)視(過程中斷)
1、診斷
通過診斷可以確定模板所獲取的信號(例如數(shù)字量模板)或模擬量處理(例如模擬量模板)是否正確。在診斷評估中，可參數(shù)化的診斷信息與不可參數(shù)化的診斷信息有區(qū)別。
可參數(shù)化的診斷信息：通過相應(yīng)的參數(shù)始能診斷信息的發(fā)送
不可參數(shù)化的診斷信息：不管是否參數(shù)化均可發(fā)送診斷信息
如果發(fā)送診斷信息(例如無編碼器電源)，則模板執(zhí)行一個診斷中斷。此時(shí)CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB82)。
模塊的類型決定了診斷信息的種類：
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數(shù)字量輸入/輸出模板 |
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診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
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| 無編碼器電源 |
編碼器電源過載編碼器 電源與M短路 |
看門狗故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 無外部輔助電壓 | 模板L+無電壓 | EPROM故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 無內(nèi)部輔助電壓 |
模板L+無電壓內(nèi)部模板 熔斷器損壞 |
RAM故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 熔斷器熔斷 | 內(nèi)部模板熔斷器損壞 | 過程提示丟失 |
過程中斷到達(dá)時(shí)間快于 CPU處理時(shí)間 |
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| 模板參數(shù)錯誤 | 傳向模板的參數(shù)錯誤 | |||
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模擬量輸入模板 |
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診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
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| 無外部電壓 | 模板L+無電壓 | 測量范圍下溢 |
輸入值低壓下限 ?測量范圍4至20mA 1至5V -傳感器極性接反 -測量范圍選擇錯誤 |
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| 組態(tài)/參數(shù)錯誤 | 傳向模板的參數(shù)錯誤 | |||
| 共模故障 |
輸入(M)與測量電路的參考 電勢差UCM太高 |
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| 斷線 |
編碼器連接阻抗太高模板 和傳感器之間斷線通道開 路 |
測量范圍上溢 | 輸入值超過上限 | |
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模擬量輸出模板 |
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診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
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| 無外部電壓 | 模板L+無電壓 | 對地短路 |
輸出過載輸出QV與MANA 短路 |
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| 組態(tài)/參數(shù)錯誤 | 傳向模板的參數(shù)錯誤 | 斷線 |
執(zhí)行器阻抗太高模擬與執(zhí)行 器之間斷線通道開路 |
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2、過程中斷
通過過程中斷，可以對過程信號進(jìn)行監(jiān)視和響應(yīng)。
（1）數(shù)字量輸入模板
根據(jù)設(shè)置的參數(shù)，模板可以對每個通道組進(jìn)行過程中斷，可以選擇信號變化的上升沿、下降沿或兩個沿均可。CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB40)。信號模板可以對每個通道的一個中斷進(jìn)行暫存。
（2）模擬量輸入模板
通過上限值和下限值定義一個工作范圍。模板將對測量值與這些限制值進(jìn)行比較。如果超限，則執(zhí)行過程中斷。CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB40)。
六、S7-300PLC編程軟件和工具軟件
使用基本的STEP7或STEP7-Lite軟件包，以及的集成軟件包STEP7 Professional便可對S7-300進(jìn)行編程，并能以簡單，用戶友好的方式利用S7-300的全部功能。該工程軟件還包含自動化項(xiàng)目中所有階段(從項(xiàng)目組態(tài)到調(diào)試，測試以及服務(wù))的功能。
西門子PLC的SM322數(shù)字量輸出模塊
（1）DO模板的功能
3．輸入/輸出單元
輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。
由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。
PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。
常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。
數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機(jī)、燈和電動機(jī)啟動器等。
（2）DO模板的類型
按負(fù)載回路使用的電源不同分為：
直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。
按輸出開關(guān)器件的種類不同分為：
晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸點(diǎn)輸出方式。
（3）DI模板的特點(diǎn)
晶體管輸出模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；
晶閘管輸出方式屬于交流輸出模塊；
繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。
S7-300 CPU模板的運(yùn)行方式選擇和狀態(tài)指示
（1）CPU模板的運(yùn)行方式選擇
RUN-P：可編程運(yùn)行方式。 RUN：運(yùn)行方式。
STOP：停止方式。 MRES：存儲器，不能保持。
（2）CPU的LED狀態(tài)及故障指示燈
SF（紅色）：系統(tǒng)出錯/故障指示燈。
BATF（紅色）：電池故障指示燈（只有CPU313和314配備）。
DC5V（綠色）：＋5V電源指示燈。 FRCE（黃色）：強(qiáng)制有效指示燈。
RUN（綠色）：運(yùn)行狀態(tài)指示燈。 STOP（黃色）：停止?fàn)顟B(tài)指示燈。
（3）CPU315-2DP CPU的另外兩個狀態(tài)及故障指示燈
BUS DF（BF）（紅色）：總線出錯指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。
SF DP(紅色)：DP接口錯誤指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。
時(shí)鐘和電池模塊
√ 實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷
（對于 221/222 CN CPU）
√ 一般可備份 200 天
電池模塊
√ 內(nèi)部數(shù)據(jù)備份（數(shù)據(jù)塊）
√ 一般可備份 200 天
內(nèi)存模塊（存儲卡模塊）
√ 程序傳送和備份
√ 數(shù)據(jù)記錄文件，配方
文件和通用文件存儲
可選配件：
存儲卡模塊
實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊
電池模塊
盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對PLC主要組成各部分進(jìn)行簡單介紹。
1．中央處理單元（CPU）
同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。
目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8 個CPU。對于雙CPU系統(tǒng)，一般一個為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語言向機(jī)器語言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。
在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾個方面：
1） 接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。
2） 診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。
3） 通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。
4） 從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。
5） 根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。
2．存儲器
存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲器RAM，另一種是只讀存儲器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。
用戶程序是隨PLC的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。
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CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 224XPsi 與 CPU 226 相同技術(shù)參數(shù) |
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特點(diǎn) |
CPU 221, 222, 224, 224 XP, 226 |
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32 位浮點(diǎn)計(jì)算，符合 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) |
√ |
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可完全組態(tài)的全集成 PID 控制器 |
√，最多可集成 8 個單獨(dú)的 PID 控制器 |
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位處理速度 |
0.22 μs |
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時(shí)間控制中斷 |
2（循環(huán)時(shí)間為 1 到 255 ms 之間，分辨率為 1 ms） |
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硬件中斷（輸入處進(jìn)行邊沿檢測） |
最多 4 個輸入 |
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標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 |
每個 256 |
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高速計(jì)數(shù)器 |
4–6（取決于 CPU），最多 30 kHz，CPU 224 XP 為 200 kHz |
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脈沖輸出（脈寬或調(diào)頻） |
2 個輸出，每個為 20 kHz（對于 DC），CPU 224 XP 為 100 kHz |
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程序和數(shù)據(jù)存儲器 |
掉電保護(hù)（非易失） |
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掉電時(shí)動態(tài)數(shù)據(jù)的儲存 |
掉電保護(hù)：內(nèi)部高性能電容和/或附加電池模塊保證了非易失性：使用 STEP 7-Micro/WIN、TD200C 或用戶程序向集成的 EEPROM 裝載數(shù)據(jù) |
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使用電池模塊對動態(tài)數(shù)據(jù)的掉電保護(hù) |
一般 200 天 |
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集成通信接口 |
√，RS 485 接口支持下列工 作模式：PPI 主站或從站/MPI 從站/自由口（自由組態(tài)的 ASCII 協(xié)議） |
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波特率 |
187.5 kbaud (PPI/MPI) 或 115.2 kbaud（自由口） |
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編程軟件 |
STEP 7-Micro/WIN 支持所有標(biāo)準(zhǔn)，如 STL、CSF 或 LAD |
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可選的程序存儲模塊 |
√，CPU 中編程，用于程序傳輸、數(shù)據(jù)記錄、配方、文檔記錄 |
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DC/DC/DC |
√ |
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電源電壓 |
24 V DC |
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數(shù)字量輸入 |
24 V DC |
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數(shù)字量輸出 |
24 V DC， 0.75 A，并聯(lián)，具有更高的切換能力 |
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AC/DC/繼電器 |
√ |
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電源電壓 |
85 – 264 V AC |
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數(shù)字量輸入 |
24 V DC |
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數(shù)字量輸出 |
5 – 30 V DC 或 5–250 V AC， 2 A（繼電器）
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西門子PLC模塊CPU222CN中央處理單元
PLC的硬件組成
PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。
對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖1所示；對于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖2所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。
