西门子PLC工控机代理计数器模块

西门子PLC工控机代理计数器模块

西门子PLC工控机代理计数器模块

西门子PLC工控机代理计数器模块

 SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司针对中国小型自动化应用市场研发的一款高性价比PLC产品，其目标是逐步取代目前市场上的S7-200系列PLC产品。作为SIMATIC家族的新成员，S7-200 SMART的市场定位是小型自动化应用场合，在 SIMATIC家族中的地位介于 SIMATIC LOGO! PLC 和 SIMATIC S7-1200 系列 PLC 之间。

  图 1-1 列出了西门子 SIMATIC 家族所有的成员。

  图1-1 西门子 SIMATIC 家族所有的成员

  图 1-1 的左边是 SIMATIC 家族的老成员，包括简单应用场合的“LOGO!OBA6”、中低端应用的 S7-200、中应用的 S7-300 及应用的 S7-400。这些产品有的已经停产了(比如 S7-200)，有的会逐步退出市场(比如 S7-300/400)。那些计划退出市场的老产品，会逐步被新产品取代。

  图1-1的右边是SIMATIC家族的新成员，包括简单应用场合的“LOGO!8”、低端应用的 S7-200 SMART、中低端应用的 S7-1200 以及应用的 S7-1500。

  本书的主角--S7-200 SMART 是在中国设计、研发和生产的，是为中国小型自动化客户量身打造的一款高性价比 PLC 产品，具有明显的价格优势及优良的性能。

  S7-200 SMART 的产品特点

  (1) CPU芯片的运算速度更快

  S7-200 SMART 的 CPU 模块使用西门子高速芯片，与 S7-200 相比，运算速度更快。 S7-200的布尔指令运算速度为0.22us/条，而S7-200 SMART的布尔指令的运算速度为0.15us条。这个速度在同级别的小型 PLC 里遥遥，了对复杂程序的快速处理。

  (2) 存储区容量更大

  S7-200 SMART CPU 模块的内置存储区比 S7-200 更大。S7-200的CPU226，其用户程序存储区大小为 20KB，用户数据存储区的大小为 10KB;而 S7-200 SMART的 CPU ST60.其用户程序存储区的大小为 30KB，用户数据存储区的大小为 20KB。更大的存储容量意味着支持更大、更复杂的代码。

  (3) 机型丰富、模块多样

  S7-200 SMART提供标准型和经济型两个系列的 CPU 模块，标准型CPU模块包括 ST20/SR20、ST30/SR30、ST40/SR40、ST60/SR60;经济型CPU模块包括CR20s、CR30s、 CR40s 和 CR60s。CPU 模块本身集成了数字量信号输入/输出(DI/DO)通道，并且标准型CPU模块还支持使用扩展信号板来增加信号通道的数量，多支持扩展6个信号模块，大大增强了信号处理能力。

  (4) 创新的信号板设计

  S7-200 SMART CPU 模块的中央有一块预留的位置，可以用来安装信号板(Signal Board)，如图 1-2 所示。

  信号板支持的功能包括数字量输人/输出、模拟量输入/输出、RS485/RS232 通信、实时时钟电池等。通过将信号板安装在 CPU模块上，既可以增加 CPU 的功能，又不占用额外的空间。这种创新式的设计，在 S7-1200 系列 PLC 的设计上也被采用。

  图1-2 S7-200SMART信号板

  (5) 通用 SD卡，可及时更新固件

  S7-200 SMART 标准型 CPU 支持使用市面上通用的 Micro SD 卡来进行 CPU 固件版本更新，省去了 CPU 返厂更新固件的不便，可以大限度地利用新版本的优势，这是 S7-200没有的功能。另外，通用 SD卡还可以执行程序传输及恢复出厂默认设置的功能。

  (6) 集成以太网口，经济方便

  S7-200 SMART 标准型 CPU 集成了以太网口，可以使用一根普通的网线将程序下载到 CPU 中，省去了编程电缆的费用，经济方便。该以太网口具有强大的以太网通信功能，可以与人机界面(HMI)、其他 CPU 模块及第三方以太网通信设备进行通信，可以十分方便地组建局域网。从 V2.4 版本开始该网口还支持 PROFINET 通信。

  (7) CPU模块集成工艺功能

  S7-200 SMART CPU 模块支持高速脉冲输人计数。以 CPU ST40为例，多支持6个高速脉冲计数器(HSC)，如果使用单相输人，高支持200kHz的输人频率;如果使用A/B相输人，高支持 100kHz 的输人频率。

  S7-200 SMART CPU 模块支持高速脉冲输出。CPU ST40多支持3个100kHz 的高速脉冲输出，支持脉冲串输出(PTO)和脉宽调制(PWM)两种方式，可以用来控制伺服驱动器进行调速或定位。

  CPU 模块集成的这些工艺功能，可以进行 PID 控制和运动控制。同时其内部提供了 PID 和运动控制的指令库，编程十分方便。

  (8) 更加友好的编程开发环境

  STEP7Micro-WIN/SMART 是西门子为 S7-200 SMART PLC 打造的软件编程开发平台，秉承西门子编程软件的强大功能，融入了很多人性化的设计(例如全新的软件界面、新颖的带状菜单、移动式窗口界面、方便的程序注释及强大的密码保护功能)，可以更快、更方便地进行编程开发。

  (9) 支持PROFINET通信协议

  2019年3月，V2.4版本的S7-200 SMART标准型CPU集成的以太网口正式支持 PROFINET 协议。这标志着 SMART 系列 PLC已经完全融人 SIMATIC家族，这必将对 SMART 系列产品的更广泛的应用打下更加坚实的基础。V2.4 版本的 S7-200 SMART 标准型 CPU多支持8个PROFINET设备，每台设备大支持128个字节的输入和128个字节输出; PROFINET 网络多可以有 64 个模块。

  2020年1月，V2.5 版本发布，新版本可以使 S7-200 SMART 标准型 CPU 作为智能设备(I-Device)使用，大支持 128 个输人字节和 128 个输出字节的数据交换区。

 随着PLC控制的普及与应用，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。目前在国内应用较多地PLC产品主要包括：美国AB、GE、MODICON公司，德国西门子公司，日本OMRON、三菱公司等得PLC产品。因此PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有自己的特点，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要的作用。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

（1）   对输入 / 输出点的选择

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（2）  对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（3）   对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统， PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（4）   根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（5）   对在线和离线编程的选择

离线编程是指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（6）   据是否联网通信选型

若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（7）   对 PLC 结构形式的选择

在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。