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西門(mén)子PLC高速計(jì)數(shù)器的控制字和狀態(tài)字介紹

. 控制字節(jié)

定義了計(jì)數(shù)器和工作模式之后，還要設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的有關(guān)控制字節(jié)。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器均有一個(gè)控制字節(jié)，它決定了計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)允許或禁用，方向控制（僅限模式0、1和2）或?qū)λ衅渌Ｊ降某跏蓟?jì)數(shù)方向，裝入當(dāng)前值和預(yù)置值。控制字節(jié)每個(gè)控制位的說(shuō)明如表7所示。

2. 狀態(tài)字節(jié)

每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有一個(gè)狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)位表示當(dāng)前計(jì)數(shù)方向以及當(dāng)前值是否大于或等于預(yù)置值。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位如表8所示。狀態(tài)字節(jié)的0-4位不用。監(jiān)控高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)的目的是使外部事件產(chǎn)生中斷，以完成重要的操作。

表7   HSC的控制字節(jié)

表8  高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位

西門(mén)子S7-200 CPU的類(lèi)型

從CPU模塊的功能來(lái)看，SIMATIC S7-200系列小型PLC發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代：

     第一代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本書(shū)不介紹該產(chǎn)品。

     第二代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU 22X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有五種不同配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加擴(kuò)展模塊，是目前小型PLC的主流產(chǎn)品。本書(shū)將介紹CPU22X系列產(chǎn)品。

     對(duì)于每個(gè)型號(hào)，西門(mén)子廠家都提供有產(chǎn)品貨號(hào)，根據(jù)產(chǎn)品貨號(hào)可以購(gòu)買(mǎi)到指定類(lèi)型的PLC。

以下標(biāo)準(zhǔn) SIPLUS S7-300 CPU 可在惡劣環(huán)境條件下使用：

• SIPLUS S7-300 CPU 314 
  適用于在程序范圍和指令處理速度方面具有額外要求的工廠
• SIPLUS S7-300 CPU 315-2 DP 
  適用于在程序范圍和 PROFIBUS DP 配置方面具有中高要求的工廠
• SIPLUS S7-300 CPU 315-2 PN/DP
  適用于在程序范圍和 ROFIBUS DP 和 PROFINET IO 配置方面具有中高要求的工廠；可通過(guò) PROFINET 上基于組件的自動(dòng)化 (CBA) 中的分布式智能來(lái)實(shí)現(xiàn)
• SIPLUS S7-300 CPU 317-2 PN/DP
  適用于在程序范圍和 ROFIBUS DP 和 PROFINET IO 配置方面具有較高要求的裝置；可通過(guò) PROFINET 上基于組件的自動(dòng)化 (CBA) 中的分布式智能來(lái)實(shí)現(xiàn)

標(biāo)準(zhǔn) SIPLUS S7-300 CPU 可在以下惡劣環(huán)境條件下使用：

• 環(huán)境溫度范圍寬：-25°C 至 +60/+70 °C
• 在需要較高抗化學(xué)腐蝕性以及需能夠承受較高機(jī)械和生物負(fù)荷和鹽霧的場(chǎng)合
• 安裝海拔高度增加
• 可在高 相對(duì)濕度下使用
• 符合標(biāo)準(zhǔn) EN 50155

CPU 314 安裝有：

• 微處理器;
  處理器對(duì)每條二進(jìn)制指令的處理時(shí)間大約為 60 ns，每個(gè)浮點(diǎn)預(yù)算的時(shí)間為 0.59 μs。
• 擴(kuò)展存儲(chǔ)器;
  與執(zhí)行相關(guān)的程序段的 128 KB 高速 RAM（相當(dāng)于約 42 K 指令）可以為用戶(hù)程序提供足夠的空間；
  SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲(chǔ)器，還允許將項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋?zhuān)┐鎯?chǔ)在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 32 個(gè)模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI多點(diǎn)接口;
  集成的 MPI 接口多可以同時(shí)建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 12 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個(gè)連接。通過(guò)“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來(lái)建立多16個(gè)CPU組成的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。

SM 1234 模擬量輸入/輸出允許使用模擬量輸入/輸出。

這為用戶(hù)提供了下列優(yōu)勢(shì)：

• 佳適應(yīng)性：
  使用模擬和數(shù)字?jǐn)U展模塊，用戶(hù)可以使其控制器佳地滿(mǎn)足更加復(fù)雜的任務(wù)要求
• 傳感器和執(zhí)行器的直接連接
  高達(dá) 14 位的分辨率加符號(hào)位和不同的輸入/輸出范圍允許在沒(méi)有附加放大器的情況下連接傳感器和執(zhí)行器
• 靈活性：
  如果任務(wù)后續(xù)有所擴(kuò)展，可以升級(jí)控制器。更新用戶(hù)程序非常簡(jiǎn)單。

SM 1234 模擬量輸入/輸出信號(hào)模塊具有與基本設(shè)備相同的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

• 安裝在 DIN 導(dǎo)軌上：
  模塊安裝在右側(cè) CPU 旁邊的導(dǎo)軌上，相互電氣、機(jī)械地連接，并且通過(guò)滑塊機(jī)構(gòu)連接到 CPU。
• 直接安裝：
  水平或垂直安裝在 DIN 導(dǎo)軌上或使用集成插片直接安裝在控制柜中。

• 溫度記錄方便，精確度高
• 可以使用 7 種通用型號(hào)的熱電偶
• 另外，也可測(cè)量低電平模擬信號(hào) (±80 mV)。
• 對(duì)現(xiàn)有裝置改裝非常容易

熱電偶模塊 SM 1231 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其他 S7-1200 系列模塊的相同：

• 安裝在 DIN 導(dǎo)軌上：
  將模塊卡裝到 CPU 右側(cè)的導(dǎo)軌上，互相連接以后再通過(guò)集成背板總線連接到 CPU 12xx。
• 直接安裝：
  通過(guò)鉆孔，可將模塊直接螺栓安裝到墻壁上。在易受劇烈振動(dòng)的場(chǎng)合建議采用這種安裝方式。
• 熱電偶：
  可以使用 4 種類(lèi)型的 J、K、T、E、R、S 和 N 型熱電偶。無(wú)需放大器即可直接連接到模塊上。
• 安裝位置：
  為了實(shí)現(xiàn)大的測(cè)量和重復(fù)精度，應(yīng)將熱電偶模塊安裝在溫度變化較小的位置。

不同的量程:
J、K、T、E、R、S 和 N 型熱電偶；模擬量信號(hào)記錄 ±80mV。

開(kāi)路檢查。

冷端補(bǔ)償：
避免了熱電偶和模之間連接處由于接觸電壓導(dǎo)致的故障；記錄模擬信號(hào) (±80 mV) 時(shí)將自動(dòng)禁止補(bǔ)償。

溫度單位：
溫度測(cè)量單位可以用 ℃ 或 ℉。

• 數(shù)字量輸入和輸出（DI 和 DQ）在外形尺寸上與標(biāo)準(zhǔn)模塊相當(dāng)。
• 功能安全性按照 IEC 61158 進(jìn)行了認(rèn)證。
• 適合安全等級(jí)高達(dá) SIL 3（根據(jù) IEC 62061）和 PL（根據(jù) ISO 13849）的應(yīng)用。
• 無(wú)縫嵌入到 Safety Integrated 設(shè)計(jì)中
• 調(diào)試期間，可借助于有關(guān)模塊的中央背板總線上插槽的性標(biāo)識(shí)，從系統(tǒng)自動(dòng)分配 F 地址。無(wú)需使用模塊上的 DIP 開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。
• 更換模塊時(shí)自動(dòng)傳輸 F 地址，無(wú)需重新分配。

全集成自動(dòng)化 (TIA)

安全技術(shù) (Safety Integrated) 是全集成自動(dòng)化的組件，它將安全自動(dòng)化與標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化進(jìn)行全面集成。

當(dāng)今，標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化（傳統(tǒng)的 PLC）和安全自動(dòng)化（機(jī)電結(jié)構(gòu)）仍彼此分開(kāi)的，這兩種自動(dòng)化正合并為一個(gè)統(tǒng)一的集成系統(tǒng)。西門(mén)子是自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中的全面供應(yīng)商，可將安全技術(shù)融入標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)中，并進(jìn)行系統(tǒng)范圍內(nèi)的集成。

• 作為 CPU 的 集成 I/O 補(bǔ)充的繼電器輸入
• 集成到整體自動(dòng)化系統(tǒng)中以滿(mǎn)足安全方面的要求
• 具有集成安全功能
• 通過(guò) PROFIsafe 機(jī)制與故障安全 CPU 通信
• 用于根據(jù)相應(yīng)任務(wù)的要求靈活調(diào)整控制器
• 用于使用附加輸入對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)擴(kuò)展
• 可以?xún)H在集中式系統(tǒng)中運(yùn)行

• 16 點(diǎn)輸入 (SIL 2/Cat 3/PL d)，8 點(diǎn)輸入（SIL 3/Cat 3 或 Cat 4/PL e）或混合
• 額定輸入電壓 24V DC
• 適用于開(kāi)關(guān)和 3/4 四線制接近開(kāi)關(guān) (BERO)
• 兩個(gè)防短路傳感器電源，各用于 8 點(diǎn)輸入；可提供外部傳感器電源
• 模塊故障指示燈（DIAG；綠色和紅色指示燈）
• 每個(gè)輸入的狀態(tài)指示燈（綠色 LED）
• 每個(gè)輸入的故障指示燈（紅色 LED）
• 模塊類(lèi)型和功能類(lèi)別用普通文本標(biāo)識(shí)
  • 二維矩陣碼（產(chǎn)品編號(hào)和序列號(hào)）
  • 模塊類(lèi)型 DI 的彩色編碼：白色
  • 硬件和固件版本
  • 完整訂貨號(hào)

不同性能級(jí)別的 2 種標(biāo)準(zhǔn) CPU：

• SIPLUS CPU 1510SP-1 PN
• SIPLUS CPU 1512SP-1 PN

• SIPLUS CPU 1510SP-1 PN 的 SIPLUS ET 200SP 基于SIPLUS-S7-1500 CPU 1511-1 PN
• 用于采用 ET 200SP 的高性能控制解決方案
• 增強(qiáng)了系統(tǒng)和設(shè)備的可用性
• 用于多 64 個(gè) IO 設(shè)備的 PROFINET IO 控制器
• PROFINET I-Device，用于連接作為智能 PROFINET 設(shè)備、帶 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器的 CPU
• 適用于 4 個(gè)控制器的 PROFINET 共享智能設(shè)備
• PROFINET IO IRT 接口，帶 3 個(gè)端口集成交換機(jī)
• 經(jīng)由 PROFINET 的等時(shí)同步模式
• 具有多種通信功能：
  PG/OP 通信、PROFINET IO 通信、開(kāi)放式 IE 通信（TCP、ISO-on-TCP 和 UDP）、Web 器和 S7 通信（帶可裝載的函數(shù)塊）
• 可選 PROFIBUS DP 主站，用于 125 個(gè) PROFIBUS DP 從站（帶 CM DP 模塊 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 可選 PROFIBUS DP 從站（帶 CM DP 模塊 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 組態(tài)控制（選項(xiàng)處理）
• 集成運(yùn)動(dòng)控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器

CPU 1510SP-1 PN 是經(jīng)濟(jì)型入門(mén)級(jí) CPU，用于不連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)中對(duì)處理速度和響應(yīng)速度要求不高的應(yīng)用。CPU 1510SP-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系統(tǒng)（PROFINET 智能設(shè)備）。集成式 PROFINET IO IRT 接口的設(shè)計(jì)形式為 3 端口交換機(jī)，這樣就可以在系統(tǒng)中通過(guò)端口 1 和 2 建立總線型拓?fù)?，并且也可通過(guò)端口 3 來(lái)連接編程設(shè)備/PC 或 HMI 設(shè)備。

作為智能設(shè)備使用時(shí)，CPU 1510SP-1 PN 可實(shí)現(xiàn)在本地對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式預(yù)處理，并且僅將實(shí)際需要的信息傳輸?shù)缴衔豢刂破?。這樣做有以下優(yōu)勢(shì)：

• 減輕中央控制器的工作負(fù)荷
• 縮短對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間
• 數(shù)據(jù)量減少，總線系統(tǒng)上的負(fù)荷降低
• 各單元經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)試并進(jìn)行平行調(diào)試，設(shè)置更快速
• 由于自帶機(jī)械裝置,增加了可用性和靈活性
• 組態(tài)清晰明了

CPU 1510SP-1 PN 完全獨(dú)立于中央控制器運(yùn)行。如果其發(fā)生故障，CPU 1510SP-1 PN 仍繼續(xù)運(yùn)行。

位模塊化設(shè)計(jì)的 ET 200SP I/O 系統(tǒng)和 CPU 1510SP-1 PN 可實(shí)現(xiàn)面向功能的站設(shè)計(jì)。

另外，CPU 通過(guò)易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動(dòng)器的能力。

CPU 1510SP-1 PN CPU 直接卡裝到 DIN 導(dǎo)軌上，并具有：

• A powerful processor:
  The CPU achieves command execution times as low as 72 ns per binary instruction.
• 大容量工作存儲(chǔ)器：
  100 KB 用于程序，750 KB 用于數(shù)據(jù)
• SIMATIC 存儲(chǔ)卡作為裝載存儲(chǔ)器；
  允許附加固件更新、數(shù)據(jù)日志和歸檔等功能
• 位模塊化擴(kuò)展性，靈活性好；
  任意組合達(dá) 64 個(gè) I/O 模塊（I/O 模塊、工藝模塊和通信模塊）。大 1 m 的站寬度。
• PROFINET IO IRT 接口，帶集成 3 端口交換機(jī)：
  • 端口 1 和 2 通過(guò)總線適配器來(lái)連接（CPU 1510SP-1 PN 未提供總線適配器，不使用該適配器也可運(yùn)行）。
    如果需要，相應(yīng)的總線適配器（BA 2xRJ45 或 BA 2xFC）需單獨(dú)訂購(gòu)。）
  • 端口 3 通過(guò)集成式 RJ45 接口來(lái)連接
• 集成通信功能：
  • 編程器/OP 通信
  • PROFINET IO
  • 開(kāi)放式 IE 通訊（TCP，ISO-on-TCP 和 UDP）
  • Web 器
  • S7 通信
  • S7 路由
  • 數(shù)據(jù)集路由
• 免維護(hù)數(shù)據(jù)備份（無(wú)電池）
• 用于錯(cuò)誤 (Error)、運(yùn)行狀況 (RUN/Stop)、維護(hù) (MT)、電源 (PWR) 以及每個(gè)端口一個(gè)鏈路 LED 的診斷顯示
• 可選標(biāo)簽采用淺灰色或黃色標(biāo)簽條。有兩種材料可供選擇：
  • 標(biāo)簽箔和帶有 500 個(gè)標(biāo)簽條的標(biāo)簽卷，用于熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)
  • 標(biāo)簽紙 (280 g/m²)，規(guī)格 DIN A4，每張 100 個(gè)標(biāo)簽條，適用于激光打印機(jī)
• ET 200SP CPU 可帶有一個(gè)參考 ID 標(biāo)簽
• 借助于總線適配器，可實(shí)現(xiàn)不同的 PROFINET 連接類(lèi)型
  • 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，BA 2xRJ45 用于通過(guò) RJ45 插頭進(jìn)行連接
  • 對(duì)于運(yùn)行期間的機(jī)械負(fù)荷和/或更高的 EMC 要求，可使用 BA 2xFC 來(lái)直接連接 PROFINET 電纜
• 在將 AC I/O 模塊或 AI Energy Meter ST 用作第一個(gè) I/O 模塊時(shí)，應(yīng)將深色的基本單元用作 ET 200SP CPU 后面的第一個(gè)基本單元

• 數(shù)字量輸出作為 CPU 的集成 I/O 的補(bǔ)充
• 集成到整體自動(dòng)化系統(tǒng)中以滿(mǎn)足安全方面的要求
• 具有集成安全功能
• 通過(guò) PROFIsafe 機(jī)制與故障安全 CPU 通信
• 用于根據(jù)相應(yīng)任務(wù)的要求靈活調(diào)整控制器
• 用于使用附加輸出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)擴(kuò)展
• 可以?xún)H在集中式系統(tǒng)中運(yùn)行

通過(guò) SIMATIC S7-1200 的故障安全模塊，可集成到整體自動(dòng)化系統(tǒng)中以滿(mǎn)足安全方面的應(yīng)用要求。模塊中中集成有故障安全運(yùn)行所需的安全功能。通過(guò) PROFIsafe 機(jī)制與故障安全 SIMATIC S7 CPU 通信。

這些模塊只能在集中式系統(tǒng)中運(yùn)行。

• 4 點(diǎn)輸出，源/匯電流
• 經(jīng)認(rèn)證，達(dá)到 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849)
• 輸出電流 2 A
• 額定負(fù)載電壓 24 V DC
• 適用于電磁閥、直流接觸器和指示燈
• 模塊故障指示燈（DIAG；綠色和紅色指示燈）
• 每個(gè)輸出的狀態(tài)指示燈（綠色 LED）
• 每個(gè)輸出的故障指示燈（紅色 LED）
• 模塊類(lèi)型和功能類(lèi)別用普通文本標(biāo)識(shí)
  • 二維矩陣碼（產(chǎn)品編號(hào)和序列號(hào)）
  • 模塊類(lèi)型 DI 的彩色編碼：白色
  • 硬件和固件版本
  • 完整訂貨號(hào)

通過(guò) SIMATIC S7-1200 的故障安全模塊，可集成到整體自動(dòng)化系統(tǒng)中以滿(mǎn)足安全方面的應(yīng)用要求。模塊中中集成有故障安全運(yùn)行所需的安全功能。通過(guò) PROFIsafe 機(jī)制與故障安全 SIMATIC S7 CPU 通信。

這些模塊只能在集中式系統(tǒng)中運(yùn)行。

• 用于連接多層 SIMATIC S7-300配置中的機(jī)架
• IM 365： 用于中央控制器，多 1 個(gè)擴(kuò)展單元。
  擴(kuò)展單元中的模塊使用有限制(例如，沒(méi)有 CP 或 FM)
• IM 360/IM 361： 用于中央控制器，多 3 個(gè)擴(kuò)展單元。
  在擴(kuò)展單元中,沒(méi)有模塊的選擇限制

IM 360/IM 361 和 IM 365 允許多層配置 S7-300 自動(dòng)化系統(tǒng)（CPU 313C,314 以上），由中央控制器和多 3 個(gè)擴(kuò)展單元機(jī)架組成。

各個(gè)機(jī)架通過(guò)接口模塊互相連接。

• IM 365：
  中央控制器和一個(gè)帶多8個(gè)模塊擴(kuò)展機(jī)架；距離： 1 m
• IM 360/IM 361：
  中央控制器和三個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，每個(gè)機(jī)架多8個(gè)模塊；相鄰兩個(gè)機(jī)架間的距離： 4 cm 至 10 m

通用特性

所有接口都具有以下特點(diǎn)：

• 設(shè)計(jì)緊湊： 
  堅(jiān)固的塑料機(jī)殼內(nèi)包含連接電纜用的接口。
• 安裝簡(jiǎn)單： 
  接口模塊安裝在DIN導(dǎo)軌上（插槽3）并和其它模塊一樣經(jīng)過(guò)總線連接器連接到I/O模塊。
• 無(wú)故障組態(tài)： 
  接口模塊自組態(tài)。 無(wú)需地址分配。
• 狀態(tài)和故障 LED

IM 365

對(duì)于一個(gè)ER來(lái)說(shuō)，IM 365是經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)展辦法。 它有以下特點(diǎn)：

• 有兩個(gè)IM 365模塊，其中一個(gè)插入CC，另一個(gè)插入ER。 通過(guò)1m長(zhǎng)的固定連接電纜連接。
• 模塊的使用限制：
  ER不接到通信總線（C總線）。 因此C總線節(jié)點(diǎn)（例如CP和FM，見(jiàn)配置表）不能插入這個(gè)機(jī)架。
• 無(wú)單獨(dú)電源： 
  ER上的模塊由CPU電源供電。

IM 360/IM 361

對(duì)于較大型擴(kuò)展項(xiàng)目，IM 360 和 IM 361 都是理想解決方案。 它們有以下特點(diǎn)：

• IM 360 插入到 CC 中
• IM 361 插入到各個(gè) ER 中
• 單獨(dú)電源
  每個(gè) IM 361 需要一個(gè)外部 24VDC 電源。 然后它給擴(kuò)展機(jī)架上的所有模塊供電。 可通過(guò)電源連接器連接 PS 307 負(fù)載電源。
• 沒(méi)有模塊選擇限制：
  所有的 S7-300 模塊都可以使用在 ER 上。

• SIPLUS IM 365：用于配置 1 個(gè)中央控制器和多 1 個(gè)擴(kuò)展單元

注：

SIPLUS extreme 產(chǎn)品基于 SIMATIC 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。此處的內(nèi)容摘自相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。增加了與 SIPLUS extreme 相關(guān)的信息。