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西门子S7-200SMART中可编程控制器CPUST20
发布者：nh3064686604 发布时间：2021-03-30 10:00:36 访问次数：172
西门子S7-200SMART中可编程控制器CPUST20 西门子S7-200SMART中可编程控制器CPUST20
S7-200 SMART 系列包括许多微型可编程逻辑控制器 （Micro PLC， Micro Programmable Logic Controller），这些控制器可以控制各种自动化应用。S7-200 SMART 结构紧凑、成本低廉且具有功能强大的指令集，这使其成为控制小型应用的完美解决方案。 S7-200 SMART 产品多种多样且提供基于 Windows 的编程工具，这使得您可以灵活地解决各种自动化问题。本手册提供了有关 S7-200 SMART CPU 的安装和编程信息，适用于具备可编程逻辑控制器基本知识的工程师、编程人员、安装人员和电气人员。
S7-200 SMART 系列微型可编程逻辑控制器 （Micro PLC， Micro Programmable Logic Controller） 可以控制各种设备以满足您的自动化控制需要。 CPU 根据用户程序控制逻辑监视输入并更改输出状态，用户程序可以包含布尔逻辑、计数、定时、复杂数学运算以及与其它智能设备的通信。 S7-200 SMART 结构紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些优势的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。
CPU 将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个结构紧凑的外壳中，形成功能强大的 Micro PLC。下载用户程序后，CPU 将包含监控应用中的输入和输出设备所需的逻辑。
西门子S7-200 CPU224可编程控制器的结构、性能指标
l 西门子S7-200 CPU224可编程控制器工作方式
l 扩展模块介绍
l S7-200系列可编程控制器编址、寻址方式
l 可编程控制器元件功能及地址分配
2.1 S7-200系列PLC概述
西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226 4种基本型号。
小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：
（1）集成的24V电源
可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。
（2）高速脉冲输出
具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。
（3）通信口
CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。
（4）模拟电位器
CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。
（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
（6）EEPROM 存储器模块（选件）
可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。
（7）电池模块
用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
（8）不同的设备类型
CPU 221~226 各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
（9）数字量输入/输出点
CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224 具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。
（10）高速计数器
CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快的脉冲信号。
各型号PLC功能见表2-1。
2.2 S7-200系列CPU224型PLC的结构
2.2.1 CPU224型PLC外型及端子介绍
1. CPU224型PLC外型
CPU224型PLC外型如图2-1所示，其输入、输出、CPU、电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元连接。
图2-1 S7-200 PLC外型
底部端子盖下是输入量的接线端子和为传感器提供的24V直流电源端子。
基本单元前盖下有工作模式选择开关、电位器和扩展I/O连接器，通过扁平电缆可以连接扩展I/O模块。西门子整体式PLC配有许多扩展模块，如数字量的I/O扩展模块、模拟量的I/O扩展模块、热电偶模块、通信模块等，用户可以根据需要选用，让PLC的功能更强大。
2. CPU224型PLC端子介绍
（1）基本输入端子
CPU224的主机共有14个输入点（I0.0～I0.7、I1.0～I1.5）和10个输出点（Q0.0～Q0.7，Q1.0～Q1.1），在编写端子代码时采用八进制，没有0.8和0.9。CPU224输入电路参见图2-2，它采用了双向光电耦合器，24V直流极性可任意选择，系统设置1M为输入端子（I0.0～I0.7）的公共端，2M为（I1.0～I1.5）输入端子的公共端。
图2-2 PLC输入端子
（2）基本输出端子
CPU224的10个输出端参见图2-3，Q0.0～Q0.4共用1M和1L公共端，Q0.5～Q1.1共用2M和2L公共端，在公共端上需要用户连接适当的电源，为PLC的负载服务。
CPU224的输出电路有晶体管输出电路和继电器输出两种供用户选用。在晶体管输出电路中（型号为6ES7 214-1AD21-0xB0）中，PLC由24V直流供电，负载采用了MOSFET功率驱动器件，所以只能用直流为负载供电。输出端将数字量输出分为两组，每组有一个公共端，共有1L，2L两个公共端，可接入不同电压等级的负载电源。在继电器输出电路中（型号为6ES7 212-1BB21-0xB0），PLC由220V交流电源供电，负载采用了继电器驱动，所以既可以选用直流为负载供电，也可以采用交流为负载供电。在继电器输出电路中，数字量输出分为三组，每组的公共端为本组的电源供给端，Q0.0～Q0.3共用1L，Q0.4～Q0.6共用2L，Q0.7～Q1.1共用3L，各组之间可接入不同电压等级、不同电压性质的负载电源。如图2-4所示。
图2-3 PLC晶体管输出输出端子
图2-4 继电器输出形式PLC输出端子
（3）高速反应性
CPU224 PLC有6个高速计数脉冲输入端（I0.0～I0.5），最快的响应速度为30KHz用于捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号.
CPU224 PLC 有2个高速脉冲输出端（Q0.0，Q0.1），输出频率可达20KHz，用于PTO （高速脉冲束）和PWM（宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。
（4）模拟电位器
模拟电位器用来改变特殊寄存器（SM28，SM29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。
（5）存储卡
该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡，电池和时钟卡等模块。存储卡用于用户程序的拷贝复制。在PLC通电后插此卡，通过操作可将PLC中的程序装载到存储卡。当卡已经插在基本单元上，PLC通电后不需任何操作，卡上的用户程序数据会自动拷贝在PLC中。利用这一功能，可对无数台实现同样控制功能的CPU22X系列进行程序写入。
注意：每次通电就写入一次，所以在PLC运行时，不要插入此卡。
电池模块用于长时间保存数据，使用CPU224内部存储电容数据存储时间达190小时，而使用电池模块数据存储时间可达200天。
2.2.2 CPU224型PLC的结构及性能指标
CPU224型可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成（见图2-5）。
图2-5 可编程控制器结构
CPU224型可编程控制器有两种，一种是CPU 224 AC/DC/继电器，交流输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），继电器方式输出，14点输入，10点输出；一种是CPU 224 DC/DC/DC，直流24V输入电源，提供24V直流给外部元件（如传感器等），半导体元件直流方式输出，14点输入，10点输出。用户可根据需要选用。它们的主要技术参数参看表2-1～表2-4。
2.2.3 PLC的CPU的工作方式
1. CPU的工作方式
CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。
（1）STOP（停止）。CPU在停止工作方式时，不执行程序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。
（2）RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自己的工作方式运行用户程序。
2. 改变工作方式的方法
（1）用工作方式开关改变工作方式。
工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。
把方式开关切到STOP位，可以停止程序的执行。
把方式开关切到RUN位，可以起动程序的执行。
把方式开切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7- Micro/WIN32软件设置CPU工作状态。
如果工作方式开关设为STOP或TERM，电源上电时，CPU自动进入STOP工作状态。
设置为RUN时，电源上电时，CPU自动进入RUN工作状态。
（2）用编程软件改变工作方式。
把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP 7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。
（3）在程序中用指令改变工作方式。
在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。
2.3 扩展功能模块
2.3.1 扩展单元及电源模块
1. 扩展单元
扩展单元没有CPU，作为基本单元输入/输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独使用。S7-200的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，PROFIBUS-DP通信模块。
用户选用具有不同功能的扩展模块，可以满足不同的控制需要，节约投资费用。连接时CPU模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。
2. 电源模块
外部提供给PLC的电源，有24VDC、220VAC两种，根据型号不同有所变化。S7-200的CPU单元有一个内部电源模块，S7-200小型PLC的电源模块与CPU封装在一起，通过连接总线为CPU模块、扩展模块提供5V的直流电源，如果容量许可，还可提供给外部24V直流的电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。应根据下面的原则来确定I/O电源的配置。
（1）有扩展模块连接时，如果扩展模块对5VDC电源的需求超过CPU的5V电源模块的容量，则必须减少扩展模块的数量。
（2）当+24V直流电源的容量不满足要求时，可以增加一个外部24V直流电源给扩展模块供电。此时外部电源不能与S7-200的传感器电源并联使用，但两个电源的公共端（M）应连接在一起。
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