S7-200的工作過(guò)程和CPU的工作模式
(1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。S7-200的工作過(guò)程如圖4所示。在一個(gè)掃描周期中,S7-200主要執(zhí)行下列五個(gè)部分的操作:
(Ⅰ)讀輸入:S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài),并存入輸入映像寄存器中。
(Ⅱ)執(zhí)行程序:CPU根據(jù)這些輸入信號(hào)控制相應(yīng)邏輯,當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后,S7-200將程序邏輯結(jié)果寫(xiě)到輸出映像寄存器中。
(Ⅲ)處理通訊請(qǐng)求:S7-200執(zhí)行通訊處理。
(Ⅳ)執(zhí)行CPU自診斷:S7-200檢查固件、程序存儲(chǔ)
器和擴(kuò)展模塊是否工作正常
(Ⅴ)寫(xiě)輸出:在程序結(jié)束時(shí),S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫(xiě)入把輸出鎖存器,最后復(fù)制到物理輸出點(diǎn),驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。
(2)、S7-200 CPU的工作模式
S7-200有兩種操作模式:停止模式和運(yùn)行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。
在停止模式下,S7--200不執(zhí)行程序,您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運(yùn)行模式下,S7-200將運(yùn)行程序。
S7-200提供一個(gè)方式開(kāi)關(guān)來(lái)改變操作模式。您可以用方式開(kāi)關(guān)(位于S7-200前蓋下面)手動(dòng)選擇操作模式:當(dāng)方式開(kāi)關(guān)撥在停止模式,停止程序執(zhí)行;當(dāng)方式開(kāi)關(guān)撥在運(yùn)行模式,啟動(dòng)程序的執(zhí)行;也可以將方式開(kāi)關(guān)撥在TERM(終端)(暫態(tài))模式,允許通過(guò)編程軟件來(lái)切換CPU的工作模式,即停止模式或運(yùn)行模式。
如果方式開(kāi)關(guān)打在STOP或者TERM模式,且電源狀態(tài)發(fā)生變化,則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí),CPU會(huì)自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。如果方式開(kāi)關(guān)打在RUN模式,且電源狀態(tài)發(fā)生變化,則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí),CPU會(huì)進(jìn)入RUN模式。
S7-200系列PLC的主要技術(shù)性能
下面以S7-200 CPU224為例說(shuō)明S7系列PLC的主要技術(shù)性能。
1.一般性能
S7-200 CPU224的一般性能如表4-13所示。
表4-13 S7-200 CPU224一般性能
電源電壓 |
DC 24V,AC 100~230V |
電源電壓波動(dòng) |
DC 20.4-28.8V,AC 84-264V(47-63Hz) |
環(huán)境溫度、濕度 |
水平安裝0~550C,垂直安裝0~450C,5~95% |
大氣壓 |
860~1080hPa |
保護(hù)等級(jí) |
IP20到IEC529 |
輸出給傳感器的電壓 |
DC 24V (20.4-28.8V) |
輸出給傳感器的電流 |
280mA,電子式短路保護(hù)(600mA) |
為擴(kuò)展模塊提供的輸出電流 |
660mA |
程序存儲(chǔ)器 |
8K字節(jié)/典型值為2.6K條指令 |
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 |
2.5K字 |
存儲(chǔ)器子模塊 |
1個(gè)可插入的存儲(chǔ)器子模塊 |
數(shù)據(jù)后備 |
整個(gè)BD1在EEPROM中無(wú)需維護(hù) 在RAM中當(dāng)前的DB1標(biāo)志位、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等通過(guò)高能電容或電池維持,后備時(shí)間190h(400C時(shí)120h),插入電池后備200天 |
編程語(yǔ)言 |
LAD,FBD,STL |
程序結(jié)構(gòu) |
一個(gè)主程序塊(可以包括子程序) |
程序執(zhí)行 |
自由循環(huán)。中斷控制,定時(shí)控制(1~255ms) |
子程序級(jí) |
8級(jí) |
用戶(hù)程序保護(hù) |
3級(jí)口令保護(hù) |
指令集 |
邏輯運(yùn)算、應(yīng)用功能 |
位操作執(zhí)行時(shí)間 |
0.37μs |
掃描時(shí)間監(jiān)控 |
300ms(可重啟動(dòng)) |
內(nèi)部標(biāo)志位 |
256,可保持:EEPROM中0~112 |
計(jì)數(shù)器 |
0~256,可保持:256,6個(gè)高速計(jì)數(shù)器 |
定時(shí)器 |
可保持:256, 4個(gè)定時(shí)器,1ms~30s 16個(gè)定時(shí)器,10ms~5min 236個(gè)定時(shí)器,100ms~54min |
接口 |
一個(gè)RS485通信接口 |
可連接的編程器/PC |
PG740P = 2 \* ROMAN II,PG760P = 2 \* ROMAN II,PC(AT) |
本機(jī)I/O |
數(shù)字量輸入:14,其中4個(gè)可用作硬件中斷,14個(gè)用于高速功能 數(shù)字量輸出:10,其中2個(gè)可用作本機(jī)功能, 模擬電位器:2個(gè) |
可連接的I/O |
數(shù)字量輸入/輸出:最多94/74 模擬量輸入/輸出:最多28/7(或14) AS接口輸入/輸出:496 |
最多可接擴(kuò)展模塊 |
7個(gè) |
2.輸入特性
S7-200 CPU224的輸入特性如表4-14所示。
表4-14 S7-200 CPU224輸入特性
類(lèi)型 |
源型或匯型 |
輸入電壓 |
DC 24V,“1信號(hào)”:14-35A,“0信號(hào)”:0-5A, |
隔離 |
光耦隔離,6點(diǎn)和8點(diǎn) |
輸入電流 |
“1信號(hào)”:最大4mA |
輸入延遲(額定輸入電壓) |
所有標(biāo)準(zhǔn)輸入:全部0.2-12.8ms(可調(diào)節(jié)) 中斷輸入:(I0.0-0.3)0.2-12.8ms(可調(diào)節(jié)) 高速計(jì)數(shù)器:(I0.0-0.5)最大30kHz |
3.輸出特性
S7-200 CPU224輸出特性如表4-15所示。
表4-15 S7-200 CPU224的輸出特性
類(lèi)型 |
晶體管輸出型 |
繼電器輸出型 |
額定負(fù)載電壓 |
DC 24V(20.4-28.8V) |
DC 24V(4-30V) AC24-230V(20-250V) |
輸出電壓 |
“1信號(hào)”:最小DC 20V |
L+/L- |
隔離 |
光耦隔離,5點(diǎn) |
繼電器隔離,3點(diǎn)和4點(diǎn) |
最大輸出電流 |
“1信號(hào)”:0.75A |
“1信號(hào)”:2A |
最小輸出電流 |
“0信號(hào)”:10μsA |
“0信號(hào)”:0mA |
輸出開(kāi)關(guān)容量 |
阻性負(fù)載:0.75A 燈負(fù)載:5W |
阻性負(fù)載:2A 燈負(fù)載:DC30W,AC200W |
4.?dāng)U展單元的主要技術(shù)特性
S7-200系列PLC是模塊式結(jié)構(gòu),可以通過(guò)配接各種擴(kuò)展模塊來(lái)達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大類(lèi)擴(kuò)展模塊。
(1)輸入/輸出擴(kuò)展模塊 S7-200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點(diǎn),但如用戶(hù)需要多于CPU單元I/O點(diǎn)時(shí),必須對(duì)系統(tǒng)做必要的擴(kuò)展。CPU221無(wú)I/O擴(kuò)展能力,CPU 222最多可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊(數(shù)字量或模擬量),而CPU224和CPU226最多可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊。
S7-200 PLC系列目前總共提供共5大類(lèi)擴(kuò)展模塊:數(shù)字量輸入擴(kuò)展板EM221(8路擴(kuò)展輸入);數(shù)字量輸出擴(kuò)展板EM222(8路擴(kuò)展輸出);數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展板EM223(8I/O,16I/O,32I/O);模擬量輸入擴(kuò)展板EM231,每個(gè)EM231可擴(kuò)展3路模擬量輸入通道,A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為25μs,12位;模擬量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板EM235,每個(gè)EM235可同時(shí)擴(kuò)展3路模擬輸入和1路模擬量輸出通道,其中A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為25μs,D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間]100μs,位數(shù)均為12位。
基本單元通過(guò)其右側(cè)的擴(kuò)展接口用總線連接器(插件)與擴(kuò)展單元左側(cè)的擴(kuò)展接口相連接。擴(kuò)展單元正常工作需要+5VDC工作電源,此電源由基本單元通過(guò)總線連接器提供,擴(kuò)展單元的24VDC輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)電源,可由基本單元的24VDC電源供電,但要注意基本單元所提供的最大電流能力。
(2)熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊 熱電偶、熱電阻模塊(EM231)是為CPU222,CPU224,CPU226設(shè)計(jì)的,S7-200與多種熱電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。用戶(hù)通過(guò)模塊上的DIP開(kāi)關(guān)來(lái)選擇熱電偶或熱電阻的類(lèi)型,接線方式,測(cè)量單位和開(kāi)路故障的方向。
(3)通訊擴(kuò)展模塊 除了CPU集成通訊口外,S7-200還可以通過(guò)通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊:PROFIBUS-DP擴(kuò)展從站模塊(EM277)和AS-i接口擴(kuò)展模塊(CP243-2)。
S7-200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能如表4-16所示。
表4-16 S7-200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能
類(lèi)型 |
數(shù)字量擴(kuò)展模塊 |
模擬量擴(kuò)展模塊 |
||||
型號(hào) |
EM221 |
EM222 |
EM223 |
EM231 |
EM232 |
EM235 |
輸入點(diǎn) |
8 |
無(wú) |
4/8/16 |
3 |
無(wú) |
3 |
輸出點(diǎn) |
無(wú) |
8 |
4/8/16 |
無(wú) |
2 |
1 |
隔離組點(diǎn)數(shù) |
8 |
2 |
4 |
無(wú) |
無(wú) |
無(wú) |
輸入電壓 |
DC24V |
|
DC24V |
|
|
|
輸出電壓 |
|
DC24V或AC24-230V |
DC24V或AC24-230V |
|
|
|
A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間 |
|
|
|
<250μs |
|
<250μs |
分辨率 |
|
|
|
12bit A/D轉(zhuǎn)換 |
電壓:12bit 電流:11bit |
12bit A/D轉(zhuǎn)換 |
S7-200系列 PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址
在S7-200PLC中所處理數(shù)據(jù)有三種,即常數(shù)、數(shù)據(jù)存貯器中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對(duì)象中的數(shù)據(jù)。
1.常數(shù)及類(lèi)型
在S7-200的指令中可以使用字節(jié)、字、雙字類(lèi)型的常數(shù),常數(shù)的類(lèi)型可指定為十進(jìn)制、
十六進(jìn)制(6#7AB4)、二進(jìn)制(2#10001100)或ASCII字符(‘SIMATIC’)。PLC不支持?jǐn)?shù)據(jù)類(lèi)型的處理和檢查,因此在有些指令隱含規(guī)定字符類(lèi)型的條件下,必須注意輸入數(shù)據(jù)的格式。
2.?dāng)?shù)據(jù)存貯器的尋址
(1)數(shù)據(jù)地址的一般格式 數(shù)據(jù)地址一般由二個(gè)部分組成,格式為:Aal.a2。其中:A區(qū)域代碼(I,Q,M,SM,V),al字節(jié)首址,a2位地址(0~7)。例如I10.1表示該數(shù)據(jù)在I存儲(chǔ)區(qū)10號(hào)地址的第1位。
(2)數(shù)據(jù)類(lèi)型符的使用 在使用以字節(jié)、字或雙字類(lèi)型的數(shù)據(jù)時(shí),除非所用指令已隱含有規(guī)定的類(lèi)型外,一般都應(yīng)使用數(shù)據(jù)類(lèi)型符來(lái)指明所取數(shù)據(jù)的類(lèi)型。數(shù)據(jù)類(lèi)型符共有三個(gè),即B(字節(jié)),W(字)和D(雙字),它的位置應(yīng)緊跟在數(shù)據(jù)區(qū)域地址符后面。例如對(duì)變量存貯器有VBl00、VW100、VDl00。同一個(gè)地址,在使用不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型后,所取出數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存量是不同的。
3.?dāng)?shù)據(jù)對(duì)象的尋址
數(shù)據(jù)對(duì)象的地址基本格式為:An,其中A為該數(shù)據(jù)對(duì)象所在的區(qū)域地址。A共有6種:T(定時(shí)器),C(計(jì)數(shù)器),HC(高速計(jì)數(shù)器),AC(累加器),AIW(模擬量輸入),AQW(模擬量輸出)。
西門(mén)子S7-200系列PLC模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)及用途
當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí),CPU主機(jī)可以連接擴(kuò)展模塊,利用這些擴(kuò)展模塊進(jìn)一步完善CPU的功能。常用的擴(kuò)展模塊有兩類(lèi),即模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊、特殊功能模塊。模擬量擴(kuò)展模塊類(lèi)型如表1所列。
表1 模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)及用途
分類(lèi) |
型號(hào) |
I/O規(guī)格 |
功能及用途 |
模擬量輸入擴(kuò)展模塊 |
EM231 |
AI4 x 12位 |
4路模擬輸入,12位A/D轉(zhuǎn)換 |
AI4 x熱電偶 |
4路熱電偶模擬輸入 |
||
AI4 x RTD |
4路熱電阻模擬輸入 |
||
模擬量輸出擴(kuò)展模塊 |
EM232 |
AQ2 x 12位 |
2路模擬輸出 |
模擬量輸入/ 輸出擴(kuò)展模塊 |
EM235 |
AI4/AQl x 12 |
4路模擬輸入,1路模擬輸出,12位轉(zhuǎn)換 |
S7-200 主機(jī)的特殊功能模塊有多種類(lèi)型,例如:功能模塊有EM253位置控制模塊、EM277 Profibus-DP模塊、EM241調(diào)制解調(diào)器模塊、CP243-1以太網(wǎng)模塊、CP243-2 AS-I接口模塊等。