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S7-200 PLC高速计数器指令的使用简介

（1）每个高速计数器都有一个32位当前值和一个32位预置值，当前值和预设值均为带符号的整数值。要设置高速计数器的新当前值和新预置值，必须设置控制字节（表6-7），令其第五位和第六位为1，允许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特殊内部标志位存储区。然后执行HSC指令，将新数值传输到高速计数器。当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区如表1所示。

表1  HSC0-HSC5当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区

要装入的数值	HSC0	HSC1	HSC2	HSC3	HSC4	HSC5
新的当前值	SMD38	SMD48	SMD58	SMD138	SMD148	SMD158
新的预置值	SMD42	SMD52	SMD62	SMD142	SMD152	SMD162

除控制字节以及新预设值和当前值保持字节外，还可以使用数据类型HC（高速计数器当前值）加计数器号码（0、1、2、3、4或5）读取每台高速计数器的当前值。因此，读取操作可直接读取当前值，但只有用上述HSC指令才能执行写入操作。

（2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4×模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止模式。

（3）执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关的当前值和预置值。

西门子S7-200网络的通讯设置和元件选择

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

网段的最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 网络电缆的最大长度

 

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，允许的最大距离为50m。测量该距离时，从网段的第一个节点开始。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，最多可以使用9个中继器。但网络的长度不能超过9600m.

●为网络增加设备：在9600的波特率下。50米距离之内，一个网段最多可以连接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，但没有被指定站地址。

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	≤115Ω/Km
有效电容	30pF/m
标称阻抗	大约135Ω-160Ω（频率=3MHz-20MHz）
衰减	0.9Db/100m(频率=200KHz)
导线截面积	0.3mm2-0.5mm2
电缆直径	8mm±0.5mm

1847年10月1日，维尔纳·冯·西门子（Werner von Siemens）在其发明的使用指针是来指出字母顺序而不是摩尔斯电码的电报技术基础上建立了公司。公司随后被称为Telegraphen-Bauanstalt von Siemens & Halske。
西门子
西门子
1848年，公司建造了欧洲第一条远距离电报线，从柏林到法兰克福跨度为500公里。
1850年，创始人的弟弟，卡尔·威廉·西门子（Carl Wilhelm Siemens）在伦敦设立代表处。
十九世纪五十年代，公司参与了俄罗斯远距离电报网络的建设工作。
1855年，创始人的另一个弟弟卡尔·海因里希·冯·西门子（Carl Heinrich von Siemens）在圣彼得堡建立了一个新的分支机构。
公司不断地成长并开始涉足电气列车和灯泡。1890年，创始人退休，把公司留给了他的弟弟卡尔·海因里希和两个儿子阿诺德·西门子（Arnold von Siemens）以及乔治·威廉·西门子（Georg Wilhelm von Siemens）。

1897年，西门子和哈尔斯克（Halske）联合成立了公司S&H。
1919年，S&H和其它两家公司共同成立了欧司朗灯泡公司（Osram Lightbulb Company）。
1923年，成立了日本分公司。
二战期间

在二十世纪二十年代至三十年代之间，S&H开始生产收音机、电视机和电子显微镜。在第二次世界大战之前，S&H被卷入了德国的秘密战备。
在1937年至1938年间（日军对南京城进行南京大屠杀），德国西门子公司驻南京办事处经理拉贝以自己时任德国国家社会主义工人党（纳粹党）南京分部副部长的特殊身份，在中国南京建立南京战时安全区，并出任安全区委员会主席，保护了约25万中国平民，被称为“活菩萨”、“中国的辛德勒”。
战后发展

在二十世纪五十年代，S&H开始生产计算机、半导体设备、洗衣机和心脏起搏器。
1966年，西门子股份公司（Siemens AG）成立。
1967年，西门子股份公司和罗伯特·博世有限公司成立主要生产白色家电的合资企业博西家用电器公司（BSH），后成为德国和西欧家电市场的领导者。
1980年，公司的第一台数字电话交换机下线。
1988年，西门子和通用电气收购英国防务和技术公司Plessey。因为Plessey公司的持有人分裂，因此西门子接收了其航空电子、雷达和交通控制部分，并更名为Siemens Plessey。

西门子S7-200 CPU的类型

  从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型PLC发展至今，大致经历了两代：

     第一代产品，其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本书不介绍该产品。

     第二代产品，其CPU模块为CPU 22X，主机都可进行扩展，它具有五种不同配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主流产品。本书将介绍CPU22X系列产品。

     对于每个型号，西门子厂家都提供有产品货号，根据产品货号可以购买到指定类型的PLC。

逻辑设计法实现基于PLC的交通灯控制系统举例

 逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。该方法在单一的条件控制系统中，非常好用，相当于组合逻辑电路，但和时间有关的控制系统中，就很复杂。

下面将介绍一个交通信号灯的控制电路。

【例】用PLC构成交通灯控制系统。

（1）控制要求：如图1所示，起动后，南北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，1s后，东西车灯即甲亮。到20s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，同时甲灭。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。1s后，南北车灯即乙亮。南北绿灯亮了25s后闪亮，3s后熄灭，同时乙灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。

图1  交通灯控制示意图

 

（2）I/O分配

 

输入                        输出

起动按钮：I0.0            南北红灯：Q0.0     东西红灯：Q0.3

      南北黄灯：Q0.1     东西黄灯：Q0.4

      南北绿灯：Q0.2     东西绿灯：Q0.5

                南北车灯：Q0.6     东西车灯：Q0.7

（3）程序设计

   根据控制要求首先画出十字路口交通信号灯的时序图，如图2所示。       

图2   十字路口交通信号灯的时序图

   根据十字路口交通信号灯的时序图，用基本逻辑指令设计的信号灯控制的梯形图如图3所示。分析如下：

   首先，找出南北方向和东西方向灯的关系：南北红灯亮（灭）的时间=东西红灯灭（亮）的时间，南北红灯亮25S（T37计时）后，东西红灯亮30S（T41计时）后。

   其次，找出东西方向的灯的关系：东西红灯亮30S后灭（T41复位）→东西绿灯平光亮20S（T43计时）后→东西绿灯闪光3S（T44计时）后，绿灯灭→东西黄灯亮2S（T42计时）。

   再其次，找出南北向灯的关系：南北红灯亮25S（T37计时）后灭→南北绿灯平光25S（T38计时）后→南北绿灯闪光3S（T39计时）后，绿灯灭→南北黄灯亮2S（T40计时）。

   最后找出车灯的时序关系：东西车灯是在南北红灯亮后开始延时（T49计时）1S后，东西车灯亮，直至东西绿灯闪光灭（T44延时到）；南北车灯是在东西红灯亮后开始延时（T50计时）1S后，南北车灯亮，直至南北绿灯闪光灭（T39延时到）。

  根据上述分析列出各灯的输出控制表达式：

东西红灯：Q0.3=T37                     南北红灯Q0.0=M0.0·T3

东西绿灯：Q0.5=Q0.0·T43+T43·T44·T59     南北绿灯Q0.2=Q0.3·T38+T38·T39·T59

东西黄灯：Q0.4=T44·T42                  南北黄灯Q0.1=T39·T40

    东西车灯：Q0.7=T49·T44                  南北车灯Q0.6=T50·T39

                                           

                                                

                           

                                  

                       

        

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S7-200PLC的外形结构

．状态指示灯（LED）显示CPU所处的工作状态。

SF——System Fault（系统错误）

RUN——运行

STOP——停止

2．存储卡接口可以插入存储卡

3．通信接口可以连接RS-485总线的通信电缆

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4．顶部端子盖下边为输出端子和PLC供电电源端子。输出端子的运行状态可以由顶部端子盖下方一排指示灯显示，ON状态对应指示灯亮。

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5．底部端子盖下边为输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态可以由底部端子盖上方一排指示灯显示，ON状态对应指示灯亮。

6．前盖下面有运行、停止开关和接口模块插座。将开关拨向停止位置时，PLC处于停止状态，此时可以对其编写程序。将开关拨向运行位置时，PLC处于运行状态，此时不能对其编写程序。将开关拨向监控（Term）状态，可以运行程序，同时还可以监视程序运行的状态。接口插座用于连接扩展模块，实现I/O扩展。