西门子6ES7253-1AA22-0XA0优质产品

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CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

　　CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC*的组成单元。

　　在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

　　CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

　　西门子PLC模块 I/O模块

　　PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

　　常用的I/O分类如下：

　　开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

　　模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

　　除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

　　按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受的底板或机架槽数限制。

　　西门子PLC模块电源模块

　　PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。

　　西门子PLC模块底板或机架

　　大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

　　西门子PLC模块系统的其它设备

　　7.1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护*的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。

　　7.2 人机界面：简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

电源模块 PM1207

　　? 为 SIMATIC S7-1200 提供电源 ? 为 S7-1200 设计 ? 输入 120/230 V AC，输出 24 V DC/2.5 A

　　? 在调试及实际运行期间用于程序的模块 ? 8 或 14 个输入 ? 输入状态选择开关 ? 2 路模拟量输入模拟器 ? 1217C 模拟器，14 输入通道，其中 10 通道为 24V 直流输入， 4 通道为 1.5V 差分输入开关

　　存储卡可以组态为多种形式 ? 程序卡 — 将存储卡作为 CPU 的外部装载存储器，可以提供一个 更大的装载存储区。 ? 传送卡 — 一个程序到一个或多个 CPU 的内部装载存储区而 不必使用 STEP 7 Basic 编程。 ? 固件更新卡—更新 S7-1200 CPU 固件版本（对 V3.0 及之后的版 本不适用）

? 能够以线型、树型或星型拓扑结构，将 SIMATIC S7-1200 连接到 工业以太网 ? 多达 3 个用于连接的节点 ? 简单、节省空间地安装到 SIMATIC S7-1200 安装导轨 ? 低成本的解决方案，实现小的、本地以太网连接 ? 坚固耐用、工业的具有 RJ45 连接器的节点连接 ? 通过设备上 LED 灯实现简单、快速的状态显示 ? 集成的 autocrossover 功能允许使用非交叉连接电缆

　　C 1277 是一款应用于 SIMATIC S7-1200 的结构紧凑和模块化设 计的工业以太网交换机，能够被用来 SIMATIC 以太网接口以 便实现与操作员面板，编程设备，其他控制器，或者办公的同 步通信。

　　C 1277 和 SIMATIC S7-1200 控制器可以低成本实现简单的自动 化网络。

　　亮点： ? 紧凑设计； 坚固的塑料外壳包含： － 用于连接到工业以太网的 4 个 RJ45 插口 － 用于连接顶部的外部 24 V 直流电源的 3 极式端子排 － LED，用于工业以太网端口的断和状态显示 ? SIMATIC S7-1200 以太网接口的可实现编程设备，操作控制， 更多以太网节点的附加连接 ? ，工业的式连接 ? 相比于使用外部网络组件，了装配成本和安装空间 ? 模块可被替换而不需要编程设备 ? 无风扇因而低的设计 ? 应用自检测（autosensing）和交叉自适应（autocrossover）功 能实现数据传输速率的自动检测 ? C 1277 紧凑型交换机模块是一个非托管交换机，不需要进行 组态配置。

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在S7-CPU中使用嵌套程序需要注意什么，如何使用？

    回答：S7-CPU支持嵌套程序，但对于不同的CPU类型，在使用时需要注意一些问题。

    1.不同的CPU类型，支持的嵌套程序深度不同，用户可在CPU的技术数据中查到此参数，以6ES7315-2AG10-0AB0为例。

    图1：CPU的嵌套深度参数

    2.用户可以按照如下方式使用嵌套功能：

    a)在某个优先级组织块中调用多个嵌套FC/FB。例如，在OB1（优先级为1）调用FC1，FC1中调用FC2，FC2中调用FC3，等等，一直到FC7，与OB1共8层深度。如果在FC7中又调用了FC8，此时会导致CPU停机，在CPU在线信息界面中可查看到此情况，如图2所示。用户也可在OB35（优先级为12）调用FC11，FC11中调用FC12，FC12中调用FC13，等等，一直到FC17。

    图2：嵌套调用

    b)在某个优先级中调用某个FC，此FC多次调用自身。例如，在OB1（优先级为1）调用FC1，FC1中仍然调用FC1，用户在FC1的程序中必须编程累计FC1被调用的次数，如果达到了7次，则需要从FC1中跳出调用（此方法即为软件行业广泛应用的递归编程方法）。如果在FC1调用自身次数超出了CPU允许的嵌套深度，此时会导致CPU停机。

    3.当用户在使用嵌套功能时，可能出现几种错误：

    a)Thenestingdepthofblockcalls(U-Stack)istoohigh（嵌套深度太高）。例如：

    ?用户在某个优先级（如OB1）中调用嵌套程序深度超出所使用CPU支持深度，如第2节(a)部分所描述。

    ?用户在某个优先级（如OB1）中调用嵌套程序深度超出所使用CPU支持深度，如第2节(b)部分所描述。

    此时CPU将报16#4575错，如图3所示：

    图3：同步错误嵌套1

    b)Thenestingdepthofsynchronouserrorsistoohigh（同步错误嵌套深度太高）。例如：

    ?用户在OB1中使用LDB1.DBB0语句（CPU中并未下载DB1），

    ?此时CPU出现编程错误，将调用OB121。

    ?如果用户在下载的OB121中又使用了LDB1.DBB0指令，将导致CPU停机

    此时CPU将报16#4573错，如图4所示：

    图4：同步错误嵌套2

    c)Errorduringallocationoflocaldata(分配本地数据错误)。对于S7-CPU每个优先级都有对本地数据大小的限制，如果用户使用的范围超出了此限制，CPU将出现错误。以6ES7315-2AG10-0AB0为例，其每个优先级下的本地数据大小为512BYTE。如下错误使用都可能导致此错误：

    ?OB1调用FC1，FC1中定义的localdata（TEMP数据类型）与OB1中定义的localdata（TEMP数据类型）总和超出了CPU对此优先级分配的localdata数量。

    ?OB1中嵌套调用多个FC，这些FC使用的localdata与OB1中定义的localdata（TEMP数据类型）总和超过了分配给此优先级的localdata数量。

    此时CPU将报16#3576错，如图5所示：

    图5：分配本地数据错误

    ?对于S7-400CPU，用户可以在硬件配置中调节每个优先级下的本地数据大小，以6ES7412-2XG04-0AB0为例，如图6所示：

    图6：分配本地数据

    4.当用户在使用嵌套功能出现错误时，对于支持OB88的CPU（例如S7-400CPU），可用通过下载OB88来防止CPU停机，此时CPU将处于SF状态，但OB88不可以再出现嵌套使用错误，否则CPU将进入停机状态。对于不支持OB88的CPU（例如S7-300CPU），当出现嵌套调用错误时，无法避免CPU进入停机状态。

    注意：本文中主要以OB1为例说明嵌套调用，在实际使用中，用户应当注意每个优先级下对嵌套调用的注意事项

西门子S7-200系列PLC应用领域
SIMATIC S7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。
西门子S7-200系列PLC优点
SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点
强大的性能，
优模块化和开放式通讯。
结构紧凑小巧－狭小空间处理任何应用的理想选择
在所有CPU型号中的基本和功能，
大容量程序和数据存储器
杰出的实时响应－在任何时候均可对整个过程进行*控制，从而提高了质量、效率和安全性
易于使用STEP 7-Micro/WIN工程软件－初学者和专家的理想选择
集成的 R-S 485接口或者作为系统总线使用
极其快速和jingque的操作顺序和过程控制
通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程 

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2．2 3RW44的PROFIBUS通讯和组态

PROFIBUS-DP的通讯为主从方式，主站分为两种，1类主站和2类主站，在大多数情况下，1类主站指PLC，PG/PC是2类主站。与1类主站通讯时，即可以采用DPV0的通讯方式，也可以采用DPV1的方式；与2类主站通讯时，只能采用DPV1的方式。
简单的说，DPV0指循环的数据通讯形式，每个设备占用的I/O映像区的通讯数据均为DPV0方式读取，这种方式简单直接，一般作为长期的显示及控制数据使用，但由于占用CPU的地址映像区，所以DPV0的方式读写的数据量总是很有限的。
DPV1是DPV0的扩展协议，在原有循环数据的基础上增加了非循环读写数据，大大的增加了信息的获取量,为系统的调试、诊断、维护等提供了极大的方便。但并非所有的PLC都支持DPV1,所以强烈建议用户在使用PROFIBUS-DP的方式时使用SIEMENS的PLC,以便充分有效的利用系统提供的功能。

2．2．1 将3RW44软起动器集成在DP主站系统中

1) 通过GSD文件的安装

GSD文件是设备数据文件，包括具有统一格式的DP从站的说明。通过添加GSD文件可以将DP从站集成到STEP7 硬件组态中。GSD文件可以从西门子网站中下载：                                

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将下载的GSD文件保存在硬盘上。打开STEP7，并插入一S7站，打开硬件配置界面，关闭内层应用界面。菜单选项Options>Install GSD file…，在弹出的对话框中选择选择要安装的GSD文件,安装成功后以“OK"确认。这样在硬件配置目录的Additional Field Devices中就可以找到3RW44设备。

图8 GSD文件的安装

2）通过OM将3RW44软起动器作为S7从站进行集成

要想利用Soft Starter ES Professional从STEP7－HW Config过程中对3RW44进行参数化设定，在安装Soft Starter ES Professional必须安装“OM Soft Starter"。它包含在“Soft Starter ES Professional"软件中。组态时先打开STEP7硬件配置，在硬件配置目录“PROFIBUS DP>Switching device>Motor starter"中找到3RW44：

图9 .硬件目录

2．2．2 报文说明和数据访问

1. 循环数据

PROFIBUS DP主站和DP从站之间在每个DP循环中交互的数据即为循环数据。控制数据为PROFIBUS DP主站发送到3RW44软起动器的控制命令数据包括控制设备的启停命令，设备故障的复位命令等。信息数据是3RW44软起动器发送到DP主站的响应数据，包括设备的状态，主回路电流等。循

对于非循环数据的读写需要调用SFC58“WR_REC"（写数据记录）和SFC59“RD_REC"（读数据记录）。根据手册中的数据记录的序号和内容来读写数据记录（详见通讯手册第8章）。程序例子如下：

图12 调用SFC59读非循环数据

2. 2. 3通过STEP7诊断

如果想通过STEP7读诊断信息，则需要选中参数化软件中的组诊断。

图13. 使能组诊断

在STEP7中可以调用系统功能SFC13“DP NRM_DG"来读出从站的诊断信息。从站诊断信息的结构如下:

图14. 从站诊断信息结构

PLC的输出电路形式一般分为：继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。弄清这三种输出形式的区别，对于PLC的硬件设计工作非常有必要。下面以三菱PLC为例，简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项，其它公司的PLC输出电路形式也大同小异。

　　1、 继电器输出电路 (MR)

　　优势：继电器输出可通过交流和直流，一般负载AC250V/50V以下，负载电流可达2A，因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。

　　劣势：继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式。

　　2、 晶体管输出电路(MT)

　　优势：晶体管相应速度快，适用于要求快速响应的场合，如高速输出发脉冲；由于晶体管是无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长。

　　劣势：晶体管输出型电路的外接电源只能是直流电源，另外，晶体管输出驱动能力要小于继电器输出，允许负载电压一般为DC5V～30V，允许负载电流为0.2A～0.5A。这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意。

　　当然在常见输出中不止这些，常见的可控硅放大版等也需要做一些了解，只是其应用逐渐淘汰。

　　3、NPN和PNP在实际工作理论中，我们需要记住几点

　　一般PLC采用NPN接法，其公共端为0V ，常见于三菱PLC中；反之PNP接法，公共端接高电平，常见于西门子PLC。

　　4、当然不仅局限于PLC输入输出端信号，传感器也有不同接法

　　PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源线VCC、GND，OUT信号输出线

　　1、NPN类

　　NPN是指当有信号触发时，信号输出线OUT和GND连接，相当于OUT输出低电平。

　　2、PNP类

　　PNP是指当有信号触发时，信号输出线OUT和VCC连接，相当于OUT输出高电平的电源线。

LOGO和S7-200是超小型化的PLC，适合于单机控制或小型系统的控制，适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等；S7-300是模块化小型PLC系统，可用于对设备进行直接控制，可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，还适合中型或大型控制系统的控制，能满足中等性能要求的应用；S7-400则用于中、性能范围的可编程序控制器，能进行较复杂的算术运算和复杂的矩阵运算，还可用于对设备进行直接控制，也可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。

LOGO、S7-200、S7-300和S7-400系列PLC，这几个系列PLC基本是由南京出产，网上相关介绍资料也比较多了，就不做太多介绍。重点为大家介绍下进口的S7-1200和S7-1500系列PLC，目前这块网上谈及的资料并不是很多，以供大家了解。

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S7-200的接口模块主要有数字量I/O模块、模拟量I/O模块和通信模块。下面分别介绍这些模块。

    （一）数字量I/O模块

    数字量I/O模块是为了解决本机集成的数字量输入/输出点不能满足需要而使用的扩展模块。S7-200PLC目前总共可以提供3大类，共9种数字量I/O模块。

    1．EM221数字量输入扩展模块

    8DI，DC24V（直流输入）

    2．EM222数字量输出扩展模块

    8DO，DC24V（直流输出）

    8DO，Relay（DC24V/AC24~230V）（继电器输出）

    3．EM223数字量混合模块

    4DI（DC24V），4DO（DC24V/2A）

    4DI（DC24V），4DO（Relay2A）

    8DI（DC24V），8DO（DC24V/2A）

    8DI（DC24V），8DO（Relay2A）

    16DI（DC24V），16DO（Relay2A）

    16DI（DC24V），16DO（DC24V/2A）

    （二）模拟量I/O模块

    模拟量I/O模块提供了模拟量输入和模拟量输出的扩展功能。S7-200的模拟量扩展模块具有较大的适应性、可以直接与传感器相连，并有很大的灵活性，且安装方便。

    1．EM231模拟量输入模块

    4AI（电压或电流）输入信号的范围由SW1、SW2和SW3设定。

    2．EM232模拟量输出模块

    2AO（电压或电流）

    3．EM235模拟量混合模块

    4AI（电压或电流），量程由SW1~SW6设定

    1AO（电压或电流）

    （三）通信模块

    S7-200系列PLC除了CPU226本机集成了两个通信口以外，其他均在其内部集成了一个通信口，通信口采用了RS-485总线。此外，各PLC还可以接入通信模块，以扩大其接口的数量和联网能力。

    1．EM277模块

    EM277模块是PROFIBUS-DP从站模块，同时也支持MPI从站通讯；

    2．EM241：调制解调器（Modem）通讯模块

    3．CP243-1：工业以太网通讯模块；

    4．CP243-1IT：工业以太网通讯模块，同时提供Web/等IT应用；

    5．CP243-2：AS-Ⅰ主站模块，可连接zui多62个AS-Ⅰ从站。

    S7-200PLC的配置就是由S7-200CPU和这些扩展模块构成的。

 循环移位将移位数据存储单元的首尾相连，同时又与溢出标志SM1.1连接，SM1.1用来存放被移出的位。指令格式见表6。

    （1）循环左移位指令（ROL）

    使能输入有效时，将IN输入无符号数（字节、字或双字）循环左移N位后，将结果输出到OUT所的存储单元中，移出的zui后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时，零标志位SM1.0为1。

    （2）循环右移位指令（ROR）

    使能输入有效时，将IN输入无符号数（字节、字或双字）循环右移N位后，将结果输出到OUT所的存储单元中，移出的zui后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时，零标志位SM1.0为1。

    （3）移位次数N≥数据类型（B、W、D）时的移位位数的处理

    如果操作数是字节，当移位次数N≥8时，则在执行循环移位前，先对N进行模8操作（N除以8后取余数），其结果0-7为实际移动位数。

    如果操作数是字，当移位次数N≥16时，则在执行循环移位前，先对N进行模16操作（N除以16后取余数），其结果0-15为实际移动位数。

    如果操作数是双字，当移位次数N≥32时，则在执行循环移位前，先对N进行模32操作（N除以32后取余数），其结果0-31为实际移动位数。

    （4）使ENO=0的错误条件：0006（间接寻址错误），SM4.3（运行时间