德阳西门子S7-200PLC模块

该方案主要由1台Siemens ECO1-7500/3变频器、1台S7-200型PLC(CPU215/216，配套EM235扩展模块)以及接触器、操作按钮、1台现场压力变送器和2台振动测量装置(振动变送器)组成，用PLC实现压缩机出口压力单回路闭环PID控制以及压缩机起动、停止、切换、故障处理等各种电气控制功能，由振动变送器对压缩机状态进行监控分析，以实现预测性维护维修。主回路如图2。
条形码阅读器程序和注解
该程序描述数据接收，条形码阅读器通过接日把读到的数据用自山通信日模式发给SIMATIC S7-200。为简化此例，窗口下的终端程序可代替条形码阅读器作为发送器连接。
本程序长度为15个字。
特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也要通过SM通知系统。特殊标志位分为只读区和可读可写区两部分。
只读区特殊标志位，用户只能使用其触点，如：
SM0.0 RUN监控，PLC 在RUN状态时，SM0.0总为1。
SM0.1 初始化脉冲，PLC由STOP转为RUN时，SM0.1接通一个扫描周期。
SM0.2 当RAM中保存的数据丢失时，SM0.2接通一个扫描周期。
SM0.3 PLC 上电进入RUN时，SM0.3 接通一个扫描周期。
SM0.4 该位提供了一个周期为1 min，占空比为0.5的时钟。
SM0.5 该位提供了一个周期为1 S，占空比为0.5的时钟。
SM0.6 该位为扫描时钟，本次扫描置1，下次扫描置0，交替循环。可作为扫描计数器的输入。
SM0.7 该位指示CPU工作方式开关的位置，0=TERM，1=RUN。通常用来在RUN状态下启动自由口通信方式。
可读可写特殊标志位用于特殊控制功能，如用于自由口设置的SMB30，用于定时中断时间设置的SMB34/SMB35，用于高速计数器设置的SMB36～SMB62，用于脉冲输出和脉冲调制的SMB66～SMB85等。
送命令XM丁包含了发送信息缓冲区的起始地址，该地址单元中只包含了发送信息的长度(以字节为单位)。
(3)变频器、PLC、接触器等可安装在一台控制柜内，可就地或远控操作，方式简单灵活。

S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
1．基本单元
S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表4-11：
表4-11 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元
型 号
输入点
输出点
可带扩展模块数
S7-200CPU221
6
4
—
S7-200CPU222
8
6
2个扩展模块
78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点
S7-200CPU224
14
10
7个扩展模块
168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点
S7-200CPU226
24
16
2个扩展模块
248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点
S7-200CPU226XM
24
16
2个扩展模块
248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点
2．扩展单元
S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。
表4-12 S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数
类 型
型 号
输入点
输出点
数字量扩展模块
EM221
8
无
EM222
无
8
EM223
4/8/16
4/8/16
模拟量扩展模块
EM231
3
无
EM232
无
2
EM235
3
1
3．编程器
PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。
简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将**的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的**编程软件为STEP7-Micro/WIN。
4．程序存储卡
为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。
5．写入器
写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM区。
6．文本显示器
文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，较多可显示80条信息，每条信息较多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。

S7-200的端口是不隔离的，如果想使网络隔离，应考虑使用RS-485中继器或者EM277。
注意：
●具有不同电位的互联设备有可能导致不希望的电流流过连接电缆。
●这种不希望的电流可能导致通讯失败或者设备损坏。
●要确保用通讯电缆连接的所有设备有相同的参考电位，或者彼此隔离，来避免产生这种不希望的电流。
为网络确定通讯距离、通讯速率和电缆类型
网段的较大长度取决于两个因素：隔离（用RS-485中继器）和波特率。但连接具有不同电位的设备是需要隔离。当接地点之间的距离很远时，有可能具有不同的地电位。即使距离较近，大型机械的负载电流也能导致地电位的不同。
表1 网络电缆的较大长度

波特率
非隔离CPU口1
有中继器的CPU口或者EM277
9.6K到187.5K
50m
1000m
500k
不支持
400m
1M到1.5M
不支持
200m
3M到12M
不支持
100m
1 如果不是用隔离端和中继器，允许的较大距离为50m。测量该距离时，从网段的**个节点开始。到网段的最后一个节点。
在网络中使用中继器
RS-485中继器为网段提供偏压电阻和终端电阻。目的是为了：
●增加网络的长度：在网络中使用一个中继器可以使网络的通讯距离扩展50m。如果使用两个中继器而且中间没有其他节点，网络的通讯距离按照所使用的波特率扩展一个网段的长度。在一个串联网络中，较多可以使用9个中继器。但网络的长度不能**过9600m.
●为网络增加设备：在9600的波特率下。50米距离之内，一个网段较多可以连接32个设备，使用一个中继器允许在网络上增加32个设备。
●在不同的网段之间电隔离：如果不同的网段具有不同的地电位，将他们隔离会提高网络的通讯质量。
一个中继器在网络中被算作网段的一个节点，但没有被*站地址。

　






　
图1带有中继器的网络
选择网络电缆
S7-200 网络使用RS-485标准，是用双绞线电缆。在一个网段上可以连接32个设备。
表2 网络电缆的通用指标
技术指标
描述
电缆类型
屏蔽双绞线
回路阻抗使用CPU内置的高速计数器和高速脉冲发生器处理序列脉冲信号
使用部分CPU数字量输入点的硬件中断功能，在中断服务程序中处理；进入中断的延时可以忽略S7-200拥有“直接读输入”和“直接写输出”指令，可以越过程序扫描周期的时间限制，使用部分CPU数字量输入点的“脉冲捕捉”功能捕捉短暂的脉冲 。
注意： S7-200系统中较小周期的定时任务为1ms。所有实现快速信号处理的措施，都要考虑所有限制因素的影响。例如，为一个需要毫秒级响应速度的信号选择500μs输出延时的硬件，显然是不合理的。高速计数器指令的初始化的步骤如下：
（1）用**扫描时接通一个扫描周期的特殊内部存储器SM0.1去调用一个子程序，完成初始化操作。因为采用了子程序，在随后的扫描中，不必再调用这个子程序，以减少扫描时间，使程序结构更好。
（2） 在初始化的子程序中，根据希望的控制设置控制字（SMB37、SMB47、SMB137、SMB147、SMB157），如设置SMB47=16#F8，则为：允许计数，写入新当前值，写入新预置值，更新计数方向为加计数，若为正交计数设为4×，复位和起动设置为高电平有效。
（3）执行HDEF指令，设置HSC的编号（0-5），设置工作模式（0-11）。如HSC的编号设置为1，工作模式输入设置为11，则为既有复位又有起动的正交计数工作模式。
（4）用新的当前值写入32位当前值寄存器（SMD38，SMD48，SMD58 ，SMD138， SMD148， SMD158）。如写入0，则清除当前值，用指令MOVD 0，SMD48实现。
（5）用新的预置值写入32位预置值寄存器（SMD42 ，SMD52， SMD62， SMD142 ，SMD152， SMD162）。如执行指令MOVD 1000，SMD52，则设置预置值为1000。若写入预置值为16#00，则高速计数器处于不工作状态。
（6）为了捕捉当前值等于预置值的事件，将条件CV=PV中断事件（事件13）与一个中断程序相联系。
（7）为了捕捉计数方向的改变，将方向改变的中断事件（事件14）与一个中断程序相联系。
（8）为了捕捉外部复位，将外部复位中断事件（事件15）与一个中断程序相联系。
（9）执行全局中断允许指令（ENI）允许HSC中断。
（10）执行HSC指令使S7-200对高速计数器进行编程。西门子S7-200PLC模块