S7-200的工作过程和CPU的工作模式
(1) S7-200在扫描循环中完成一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。S7-200的工作过程如图4所示。在一个扫描周期中,S7-200主要执行下列五个部分的操作:
(Ⅰ)读输入:S7-200从输入单元读取输入状态,并存入输入映像寄存器中。
(Ⅱ)执行程序:CPU根据这些输入信号控制相应逻辑,当程序执行时刷新相关数据。程序执行后,S7-200将程序逻辑结果写到输出映像寄存器中。
(Ⅲ)处理通讯请求:S7-200执行通讯处理。
(Ⅳ)执行CPU自诊断:S7-200检查固件、程序存储
器和扩展模块是否工作正常
(Ⅴ)写输出:在程序结束时,S7-200将数据从输出映像寄存器中写入把输出锁存器,最后复制到物理输出点,驱动外部负载。
(2)、S7-200 CPU的工作模式
S7-200有两种操作模式:停止模式和运行模式。CPU面板上的LED状态灯可以显示当前的操作模式。
在停止模式下,S7--200不执行程序,您可以下载程序和CPU组态。在运行模式下,S7-200将运行程序。
S7-200提供一个方式开关来改变操作模式。您可以用方式开关(位于S7-200前盖下面)手动选择操作模式:当方式开关拨在停止模式,停止程序执行;当方式开关拨在运行模式,启动程序的执行;也可以将方式开关拨在TERM(终端)(暂态)模式,允许通过编程软件来切换CPU的工作模式,即停止模式或运行模式。
如果方式开关打在STOP或者TERM模式,且电源状态发生变化,则当电源恢复时,CPU会自动进入STOP模式。如果方式开关打在RUN模式,且电源状态发生变化,则当电源恢复时,CPU会进入RUN模式。
S7-200系列PLC的主要技术性能
下面以S7-200 CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。
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
电源电压 |
DC 24V,AC 100~230V |
电源电压波动 |
DC 20.4-28.8V,AC 84-264V(47-63Hz) |
环境温度、湿度 |
水平安装0~550C,垂直安装0~450C,5~95% |
大气压 |
860~1080hPa |
保护等级 |
IP20到IEC529 |
输出给传感器的电压 |
DC 24V (20.4-28.8V) |
输出给传感器的电流 |
280mA,电子式短路保护(600mA) |
为扩展模块提供的输出电流 |
660mA |
程序存储器 |
8K字节/典型值为2.6K条指令 |
数据存储器 |
2.5K字 |
存储器子模块 |
1个可插入的存储器子模块 |
数据后备 |
整个BD1在EEPROM中无需维护 在RAM中当前的DB1标志位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持,后备时间190h(400C时120h),插入电池后备200天 |
编程语言 |
LAD,FBD,STL |
程序结构 |
一个主程序块(可以包括子程序) |
程序执行 |
自由循环。中断控制,定时控制(1~255ms) |
子程序级 |
8级 |
用户程序保护 |
3级口令保护 |
指令集 |
逻辑运算、应用功能 |
位操作执行时间 |
0.37μs |
扫描时间监控 |
300ms(可重启动) |
内部标志位 |
256,可保持:EEPROM中0~112 |
计数器 |
0~256,可保持:256,6个高速计数器 |
定时器 |
可保持:256, 4个定时器,1ms~30s 16个定时器,10ms~5min 236个定时器,100ms~54min |
接口 |
一个RS485通信接口 |
可连接的编程器/PC |
PG740P = 2 \* ROMAN II,PG760P = 2 \* ROMAN II,PC(AT) |
本机I/O |
数字量输入:14,其中4个可用作硬件中断,14个用于高速功能 数字量输出:10,其中2个可用作本机功能, 模拟电位器:2个 |
可连接的I/O |
数字量输入/输出:最多94/74 模拟量输入/输出:最多28/7(或14) AS接口输入/输出:496 |
最多可接扩展模块 |
7个 |
2.输入特性
S7-200 CPU224的输入特性如表4-14所示。
表4-14 S7-200 CPU224输入特性
类型 |
源型或汇型 |
输入电压 |
DC 24V,“1信号”:14-35A,“0信号”:0-5A, |
隔离 |
光耦隔离,6点和8点 |
输入电流 |
“1信号”:最大4mA |
输入延迟(额定输入电压) |
所有标准输入:全部0.2-12.8ms(可调节) 中断输入:(I0.0-0.3)0.2-12.8ms(可调节) 高速计数器:(I0.0-0.5)最大30kHz |
3.输出特性
S7-200 CPU224输出特性如表4-15所示。
表4-15 S7-200 CPU224的输出特性
类型 |
晶体管输出型 |
继电器输出型 |
额定负载电压 |
DC 24V(20.4-28.8V) |
DC 24V(4-30V) AC24-230V(20-250V) |
输出电压 |
“1信号”:最小DC 20V |
L+/L- |
隔离 |
光耦隔离,5点 |
继电器隔离,3点和4点 |
最大输出电流 |
“1信号”:0.75A |
“1信号”:2A |
最小输出电流 |
“0信号”:10μsA |
“0信号”:0mA |
输出开关容量 |
阻性负载:0.75A 灯负载:5W |
阻性负载:2A 灯负载:DC30W,AC200W |
4.扩展单元的主要技术特性
S7-200系列PLC是模块式结构,可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。
(1)输入/输出扩展模块 S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点,但如用户需要多于CPU单元I/O点时,必须对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力,CPU 222最多可连接2个扩展模块(数字量或模拟量),而CPU224和CPU226最多可连接7个扩展模块。
S7-200 PLC系列目前总共提供共5大类扩展模块:数字量输入扩展板EM221(8路扩展输入);数字量输出扩展板EM222(8路扩展输出);数字量输入和输出混合扩展板EM223(8I/O,16I/O,32I/O);模拟量输入扩展板EM231,每个EM231可扩展3路模拟量输入通道,A/D转换时间为25μs,12位;模拟量输入和输出混合扩展模板EM235,每个EM235可同时扩展3路模拟输入和1路模拟量输出通道,其中A/D转换时间为25μs,D/A转换时间]100μs,位数均为12位。
基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器(插件)与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源,此电源由基本单元通过总线连接器提供,扩展单元的24VDC输入点和输出点电源,可由基本单元的24VDC电源供电,但要注意基本单元所提供的最大电流能力。
(2)热电偶/热电阻扩展模块 热电偶、热电阻模块(EM231)是为CPU222,CPU224,CPU226设计的,S7-200与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的类型,接线方式,测量单位和开路故障的方向。
(3)通讯扩展模块 除了CPU集成通讯口外,S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块:PROFIBUS-DP扩展从站模块(EM277)和AS-i接口扩展模块(CP243-2)。
S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能如表4-16所示。
表4-16 S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能
类型 |
数字量扩展模块 |
模拟量扩展模块 |
||||
型号 |
EM221 |
EM222 |
EM223 |
EM231 |
EM232 |
EM235 |
输入点 |
8 |
无 |
4/8/16 |
3 |
无 |
3 |
输出点 |
无 |
8 |
4/8/16 |
无 |
2 |
1 |
隔离组点数 |
8 |
2 |
4 |
无 |
无 |
无 |
输入电压 |
DC24V |
|
DC24V |
|
|
|
输出电压 |
|
DC24V或AC24-230V |
DC24V或AC24-230V |
|
|
|
A/D转换时间 |
|
|
|
<250μs |
|
<250μs |
分辨率 |
|
|
|
12bit A/D转换 |
电压:12bit 电流:11bit |
12bit A/D转换 |
S7-200系列 PLC的数据存储器寻址
在S7-200PLC中所处理数据有三种,即常数、数据存贮器中的数据和数据对象中的数据。
1.常数及类型
在S7-200的指令中可以使用字节、字、双字类型的常数,常数的类型可指定为十进制、
十六进制(6#7AB4)、二进制(2#10001100)或ASCII字符(‘SIMATIC’)。PLC不支持数据类型的处理和检查,因此在有些指令隐含规定字符类型的条件下,必须注意输入数据的格式。
2.数据存贮器的寻址
(1)数据地址的一般格式 数据地址一般由二个部分组成,格式为:Aal.a2。其中:A区域代码(I,Q,M,SM,V),al字节首址,a2位地址(0~7)。例如I10.1表示该数据在I存储区10号地址的第1位。
(2)数据类型符的使用 在使用以字节、字或双字类型的数据时,除非所用指令已隐含有规定的类型外,一般都应使用数据类型符来指明所取数据的类型。数据类型符共有三个,即B(字节),W(字)和D(双字),它的位置应紧跟在数据区域地址符后面。例如对变量存贮器有VBl00、VW100、VDl00。同一个地址,在使用不同的数据类型后,所取出数据占用的内存量是不同的。
3.数据对象的寻址
数据对象的地址基本格式为:An,其中A为该数据对象所在的区域地址。A共有6种:T(定时器),C(计数器),HC(高速计数器),AC(累加器),AIW(模拟量输入),AQW(模拟量输出)。
西门子S7-200系列PLC模拟量扩展模块型号及用途
当需要完成某些特殊功能的控制任务时,CPU主机可以连接扩展模块,利用这些扩展模块进一步完善CPU的功能。常用的扩展模块有两类,即模拟量输入/输出扩展模块、特殊功能模块。模拟量扩展模块类型如表1所列。
表1 模拟量扩展模块型号及用途
分类 |
型号 |
I/O规格 |
功能及用途 |
模拟量输入扩展模块 |
EM231 |
AI4 x 12位 |
4路模拟输入,12位A/D转换 |
AI4 x热电偶 |
4路热电偶模拟输入 |
||
AI4 x RTD |
4路热电阻模拟输入 |
||
模拟量输出扩展模块 |
EM232 |
AQ2 x 12位 |
2路模拟输出 |
模拟量输入/ 输出扩展模块 |
EM235 |
AI4/AQl x 12 |
4路模拟输入,1路模拟输出,12位转换 |
S7-200 主机的特殊功能模块有多种类型,例如:功能模块有EM253位置控制模块、EM277 Profibus-DP模块、EM241调制解调器模块、CP243-1以太网模块、CP243-2 AS-I接口模块等。