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西門子PLC S7-400系列可編程控制器

• 用于構(gòu)建故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，提高工廠的安全性
• 滿足中等規(guī)模要求中有較高要求的CPU
• 可應(yīng)用在對(duì)程序和處理速度又額外要求的應(yīng)用中．
• 安全等級(jí)可達(dá) SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 通過一個(gè) CPU 即可勝任標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)和安全任務(wù)
• CPU 414F-3 PN/DP 中的集成 PROFINET 功能
• 允許多處理器模式
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 或 PROFINET IO 與分布式 I/O 設(shè)備進(jìn)行安全通信
• 故障安全 I/O 模塊可通過集成接口（帶 CPU 416F-3 PN/DP 的 DP 和 PN）和/或通過通信模塊（CP 443-5 Extended 和 CP 443-1 Adv.）進(jìn)行分布式連接
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊的集中式和分布式使用，可滿足非故障安全的應(yīng)用

CPU 414F-3 PN/DP 是可滿足中等性能范圍中有較高要求的 CPU。他們可以滿足對(duì)程序容量和處理速度有較高要求的應(yīng)用．故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可提高工廠的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能夠作為主站或從站直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。

可通過 IF 964-DP 接口模塊連接一個(gè)附加的 DP 主站系統(tǒng)。

對(duì)于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交換機(jī)功能允許外部訪問兩個(gè) PROFINET 端口。除分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，還可以在新型 S7-400 控制器中創(chuàng)建總線形結(jié)構(gòu)。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能強(qiáng)大的處理器： 
  CPU 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時(shí)間僅為 0.045 μs。
• 4 MB RAM（其中程序和數(shù)據(jù)各使用 2 MB）；
  用于執(zhí)行用戶程序的快速 RAM。
• 靈活擴(kuò)展：
  多達(dá) 131072 點(diǎn)數(shù)字量和 81932 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點(diǎn)接口： 
  通過 MPI，可在高達(dá) 12 Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含多 32 個(gè)站的簡單網(wǎng)絡(luò)。 CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立多 32 個(gè)連接。
• 模式選擇開關(guān)：
  撥動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的故障和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖器中，用于進(jìn)行診斷?？梢詫?duì)輸入數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘： 
  日期和時(shí)間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲(chǔ)卡：
  用于對(duì)集成的裝載存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展。存儲(chǔ)在裝載存儲(chǔ)器中的信息包括 S7-400 參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要 2 倍的存儲(chǔ)空間。其結(jié)果是：
  
  • 內(nèi)置的裝載存儲(chǔ)器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲(chǔ)卡?？墒褂?RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)用戶來說,分布式I/O單元可作為一個(gè)集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
  混合組態(tài)：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50170規(guī)范。
• 附加模塊插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板進(jìn)行連接到一個(gè)附加的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。
• PROFINET 接口，帶 2 個(gè)端口（交換機(jī)）：
  
  • PROFINET I/O，可連接 256 個(gè) IO 設(shè)備
  • PROFINET CBA（基于組件的自動(dòng)化）

S7-200系列PLC其它常用指令

1.脈沖產(chǎn)生指令EU/ED的應(yīng)用

EU指令在EU指令前的邏輯運(yùn)算結(jié)果由OFF到ON時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖，驅(qū)動(dòng)其后面的輸出線圈。

2．邏輯堆棧的操作

LPS為進(jìn)棧操作，LRD為讀棧操作，LPP為出棧操作。

   S7-200系列PLC中有一個(gè)9層堆棧，用于處理邏輯運(yùn)算結(jié)果，稱為邏輯堆棧。

3．NOT、NOP和MEND指令

NOT、NOP及MEND指令的形式及功能如表4-19所示。

表4-19  NOT、NOP及MEND指令的形式及功能

NOT為邏輯結(jié)果取反指令，在復(fù)雜邏輯結(jié)果取反時(shí)為用戶提供方便。NOP為空操作，對(duì)程序沒有實(shí)質(zhì)影響。MEND為無條件結(jié)束指令，在編程結(jié)束時(shí)一定要寫上該指令，否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。調(diào)試程序時(shí)，在程序的適當(dāng)位置插入MEND指令可以實(shí)現(xiàn)程序的分段調(diào)試。

4．比較指令

比較指令是將兩個(gè)操作數(shù)按規(guī)定的條件作比較，條件成立時(shí)，觸點(diǎn)就閉合。比較運(yùn)算符有：=、>=、<=、>、<和<>。

（1）字節(jié)比較  字節(jié)比較用于比較兩個(gè)字節(jié)型整數(shù)值INl和IN2的大小，字節(jié)比較是無符號(hào)的。比較式可以是LDB、AB或OB后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDB=、AB<>、OB>=等。

整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDB=  VBl0，VBl2

（2）整數(shù)比較  整數(shù)比較用于比較兩個(gè)一字長整數(shù)值INl和IN2的大小，整數(shù)比較是有符號(hào)的（整數(shù)范圍為16#8000和16#7FFF之間）。比較式可以是LDW、AW或OW后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDW=、AW<>。OW>=等。

整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDW=  VWl0，VWl2

（3）雙字整數(shù)比較  雙字整數(shù)比較用于比較兩個(gè)雙字長整數(shù)值INl和IN2的大小，雙字整數(shù)比較是有符號(hào)的(雙字整數(shù)范圍為16#80000000和16#7FFFFFFF之間)。比較式可以是LDD、AD或OD后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDD=、AD<>、OD>=等。

雙字整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDD=  VDl0，VDl2

（4）實(shí)數(shù)比較  實(shí)數(shù)比較用于比較兩個(gè)雙字長實(shí)數(shù)值INl和IN2的大小，實(shí)數(shù)比較是有符號(hào)的（負(fù)實(shí)數(shù)范圍為-1.175495E-38和-3.402823E+38，正實(shí)數(shù)范圍為+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比較式可以是LDR、AR或OR后直接加比較運(yùn)算符構(gòu)成。如：LDR=、AR<>、OR>=等。

實(shí)數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。

指令格式例如： LDR=  VDl0，VDl2

MicroMaster440變頻器

MicroMaster440變頻器是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能西門子標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。 
主要特征： 
200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW； 
380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 
矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制； 
高過載能力，內(nèi)置制動(dòng)單元； 
三組參數(shù)切換功能。
控制功能： 
線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控制模式； 
標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件； 
數(shù)字量輸入6個(gè)，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸出2個(gè)，繼電器輸出3個(gè)； 
獨(dú)立I/O端子板，方便維護(hù)； 
采用BiCo技術(shù)，實(shí)現(xiàn)I/O端口自由連接； 
內(nèi)置PID控制器，參數(shù)自整定； 
集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊； 
具有15個(gè)固定頻率，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率，可編程； 
可實(shí)現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式； 
在電源消失或故障時(shí)具有"自動(dòng)再起動(dòng)"功能； 
靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性； 
快速電流限制（FCL），防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘； 
有直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。
保護(hù)功能： 
過載能力為200％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間3秒和150％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60秒； 
過電壓、欠電壓保護(hù)； 
變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)； 
接地故障保護(hù)，短路保護(hù)； 
閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)； 
采用PIN編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖。 

模塊化設(shè)計(jì)，可靈活擴(kuò)展 
面向未來的驅(qū)動(dòng)理念，用戶可以在同一變頻器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不斷的創(chuàng)新。出眾的維護(hù)和維修友好性。 應(yīng)用：靈活驅(qū)動(dòng)，適用于各種應(yīng)用完全集成的安全保護(hù)功能，全球具有SS1和SLS功能的產(chǎn)品。 
基于集成化的安全保護(hù)技術(shù)，設(shè)備運(yùn)行更安全，操作更簡便。
由于集成了安全保護(hù)功能，使具有安全保護(hù)的自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的購建費(fèi)用大大降低。也有效的了人機(jī)安全。應(yīng)用：生產(chǎn)機(jī)械（包裝機(jī)、紡織機(jī)），材料運(yùn)輸機(jī)械等。
PROFIBUS和PROFINET總線標(biāo)準(zhǔn)——全球?qū)⑦@兩種總線通訊直接集成在變頻器中。 
更多節(jié)點(diǎn)，多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌哂懈叩男阅躊ROFIBUS和PROFINET的優(yōu)點(diǎn)不見在于它是被眾多用戶廣泛使用的總線，而且表現(xiàn)在其的工程和組態(tài)結(jié)構(gòu)。它們使成熟的IT技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，并使辦公工具應(yīng)用在工業(yè)控制中。 
應(yīng)用：遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)機(jī)線和傳動(dòng)設(shè)備（例如汽車工業(yè)）。 
再生能量回饋能力：該輸出功率范圍內(nèi)全球。 
節(jié)能，節(jié)省空間，無需制動(dòng)電阻。采用創(chuàng)新的功率模塊，可實(shí)現(xiàn)的能量回饋。全功率段都能實(shí)現(xiàn)換相整流，不產(chǎn)生任何系統(tǒng)干擾。而且所需線電流小，與常規(guī)變頻器相比，降低到80%。 
應(yīng)用：適用于車輛運(yùn)輸、離心機(jī)以及其它具有高慣性矩的生產(chǎn)機(jī)器的驅(qū)動(dòng)。
采用全新冷卻概念，魯棒性大大增強(qiáng)。 
通過外部散熱片冷卻功率模塊，散熱效率高。 
功率部分的散熱全部由外部散熱片來完成，電子部分的冷卻則通過系統(tǒng)對(duì)流，這使其可用于更加苛刻的氣候環(huán)境。電子部分增加了牢固的涂層。 
應(yīng)用：可用于氣候條件苛刻、具有空氣污染的應(yīng)用場合（例如紡織工業(yè)）
提供690V可選型 
應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)的輸入電壓適合基本工業(yè)和過程工業(yè)的應(yīng)用
下篇推薦：MM430變頻器

• 用于簡便、快捷地對(duì)S7-300模板進(jìn)行接線

可提供下列內(nèi)容：

• 前連接器，當(dāng)更換模板時(shí)無需重新接線
• SIMATIC TOP Connect, 用于快速、無故障地連接傳感器和執(zhí)行器，連接距離可達(dá)30m
• 可以快速、直接地將SIMATIC S7-300連接到控制柜中的各個(gè)控制單元上。

• 用于方便地將傳感器和執(zhí)行器連接到 S7-300 I/O 模塊
• 用于更換模塊時(shí)保持接線（“固定式接線”）
• 帶有用于防止更換模塊時(shí)出錯(cuò)的機(jī)械編碼

前連接器可方便地將傳感器和執(zhí)行器連接到I/O模塊上。

前連接器的使用：

• 數(shù)字量和模擬量 I/O 模塊
• S7-300 系列的緊湊型 CPU

分為 20 針和 40 針。

前連接器插入到模塊上并通過前門蓋好。更換模塊時(shí)，只需斷開前連接器，不需要耗時(shí)的重新更換所有接線。為了避免在更換模塊時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，在第一次插入時(shí)，前連接器要進(jìn)行機(jī)械編碼。之后，只能插入相同類型的模塊。例如，這樣可以避免將 230 V AC 輸入信號(hào)錯(cuò)誤地插入 24 V DC 模塊中。

另外，連接器有“預(yù)嚙合位置”。在此位置，可以在進(jìn)行電接觸前將連接器卡裝在模塊上。連接器被卡裝在模塊上，隨后可以方便地進(jìn)行接線。接線后，將連接器插牢以便接觸良好。

前連接器包括：

• 連線觸點(diǎn)。
• 導(dǎo)線松緊件。
• 更換模塊時(shí)用于復(fù)位前連接器的復(fù)位鍵。
• 用于對(duì)附屬元件編碼的進(jìn)口。不帶附件的模塊上有兩個(gè)編碼元件。連接前連接器時(shí)，附件會(huì)鎖入。

40 針前連接器還具有一個(gè)更換模塊時(shí)用于安裝和松開連接器的固定螺絲。

前連接器具有下列連接方式：

• 螺釘型接線端子
• 彈簧型端子

S7-200系列可編程控制器的特點(diǎn)分類及主要功能元件

西門子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個(gè)系列，分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個(gè)不同的基本型號(hào)，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號(hào)。

小型PLC中，CPU221價(jià)格低廉能滿足多種集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的單元，通過可連接的擴(kuò)展模塊即可處理模擬量。CPU 224具有更多的輸入輸出點(diǎn)及更大的存儲(chǔ)器。CPU 226和226XM是功能強(qiáng)的單元，可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。四種型號(hào)的PLC具有下列特點(diǎn)：

（1）集成的24V電源

可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器，CPU 221和CPU222具有180mA 輸出。CPU224輸出280mA，CPU 226、CPU 226XM輸出400mA 可用作負(fù)載電源。

（2）高速脈沖輸出

具有2 路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達(dá)20KHz，用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。

（3）通信口

CPU 221、CPU222和CPU224具有1個(gè)RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2個(gè)RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協(xié)議，有自由口通信能力。

（4）模擬電位器

CPU221/222有1個(gè)模擬電位器，CPU224/226/226XM有2個(gè)模擬電位器。模擬電位器用來改變特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，過程量的控制參數(shù)。

（5）中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。

（6）EEPROM 存儲(chǔ)器模塊（選件）

可作為修改與拷貝程序的快速工具，無需編程器并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。

（7）電池模塊

用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級(jí)電容存儲(chǔ)大約5 天。選用電池模塊能延長存儲(chǔ)時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。

（8）不同的設(shè)備類型

CPU 221~226 各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。

（9）數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)

CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)；CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)；CPU 224 具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)；CPU226/226XM 具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。CPU22X主機(jī)的輸入點(diǎn)為24V直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（MOS型）兩種類型。

（10）高速計(jì)數(shù)器

CPU 221/222有4個(gè)30KHz高速計(jì)數(shù)器，CPU224/226/226XM有6個(gè)30KHz的高速計(jì)數(shù)器，用于捕捉比CPU掃描頻率更快的脈沖信號(hào)。

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