S7-200硬件及技术参数第一讲—S7-200综述

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主要内容:
1.S7-200产品概述
2.CPU介绍
3.模块扩展
(1)S7-200产品定位

S7-200在西门子PLC家族中的定义:S7-200属于低端的离散自动化系统和独立自动化系统中使用的紧凑型控制器模块。

(2)产品综述

S7-200产品主要分为三大部分:CPU模块、I/O模块、智能模块。

CPU分为CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226,所集成的点数由少到多,CPU的主要功能有如下几种:I/O数据采集,可以采集数字量和模拟量输入信号,同时可以输出数字量和模拟量值;处理能力,可以处理各种逻辑关系,执行数值运算,执行各种控制操作;通信,可以在S7-200 CPU之间或者与西门子S7-300/400 CPU之间进行数据交换或者与其他厂家产品进行数据交换;中断,优先处理一些重要的事件或操作;高速计数,可以对外部高速输入的信号或者编码器信号进行计数;高速脉冲输出,分为两种,第一种PWM脉宽调制,输出占空比可调的脉冲信号,用于速度、位置或者占空比控制,第二种脉冲串输出PTO,输出占空比固定的脉冲串,常用于步进、伺服电机的位置或速度控制;PID,对PID回路进行控制。

当项目所需的I/O信号点数或种类比较多时,常使用I/O模块来扩展I/O模块分为数字量模块和模拟量模块,数字量模块又分为输入模块EM221,输出模块EM222,输入/输出模块EM223;模拟量模块分为模拟量输入模块EM231(热电偶模块EM231TC,热电阻模块EM231RTD),模拟量输出模块EM232,模拟量输入/输出模块EM235。

智能模块及特殊功能模块按照功能分为:CP243-1、EM277、EM241、CP243-2、EM253。CP243-1是以太网模块可以执行S7-200之间或与西门子S7-300、S7-400之间的以太网通讯,或者与上位机之间以太网通讯;EM277,使用此模块后S7-200可作为Profibus从站与DP主站之间进行DP主从通讯;EM241调制解调器模块,用于模拟的音频电话系统中,通过电话网进行远程的编程、诊断等工作,或者通过电话网进行S7-200之间的数据通讯或执行S7-200 CPU与上位机之间的通讯;CP243-2 ASI接口模块,可使S7-200作为AS-I主站;EM253 位控模块,提供单轴开环位置控制,可带步进或伺服电机。另外,MD720-3可实现S7-200的无线通讯;TD文本显示器,是S7-200专用的文本显示器,可根据CPU内部的模具条件显示信息,在信息中也可内嵌数据,数据既可以显示,也可以由操作人员进行设置。

(3)CPU概述

整体了解S7-200 CPU的各个部件:

通讯口:CPU通常有一个或者两个通讯口用于编程、监控程序、执行S7-200之间的PPI通讯或者与S7-300、S7-400之间MPI通讯,还可以与其他厂家设备之间Modbus通讯或串型通讯;

35mm导轨夹子:可将CPU固定在35mm的导轨上;

可插拔接线端子:方便使用者在更换CPU时不需要重新接线;

面板安装固定孔:将CPU安装在面板上;

24V传感器电源输出:可为其他设备提供24V直流电源;

CPU内部:有超级电容,用于CPU断电后的数据保持,还有实时时钟,可以提供年月日时分秒的日期和时间数据;

I/O点状态LED:显示CPU上集成I/O的当前状态;

CPU状态LED:显示CPU的当前运行状态;

可插拔模拟量终端:只有CPU224 XP有此模块,集成有两路模拟量输入和一路模拟量输出;

可选卡插槽:用于插入CPU存储卡或电池卡;

打开右侧挡板还会看到运行/停止开关、模拟电位计。

(4)模块连接

1) CPU与扩展模块的连接通过扩展模块上的扁平电缆完成,将扁平电缆的连接头插入CPU上的通讯口,连接即完成,扩展模块之间的连接与之类似。

2) S7-200 CPU所能扩展的模块数目

CPU型号  
CPU221 ——
CPU222 2
CPU224/224XP 7
CPU226 7

S7-200 CPU智能扩展模块连接数目

CPU类型 特殊模块最大连接个数
EM241 EM253 EM277 CP243-1 CP243-2 SIWAREX MS
CPU221 —— —— —— —— —— ——
CPU222 2 1 2 1 1 2
CPU224/224XP 7 3 4 1 2 4
CPU226 7 5 6 1 2 7
3) 热线常见问题:
a) 热线常见问题:如何奖扩展模块放在另外的导轨上?

答:西门子提供一条长度为0.8m的扩展模块总线延长电缆,一套S7-200系统中只能允许加一条总线延长电缆。

b) 热线常见问题:S7-200的模拟量输入/输出模块是否带信号隔离?

答:不带隔离。如果用户的系统中需要隔离,请另行购买信号隔离器件。

c) 热线常见问题:模拟量信号的传输距离有多远?

答:电压型信号,由于输入端的内阻很高,极易引入干扰,不适合远距离传输,一般电压信号是用在控制设备柜内电位器设置或者距离非常近、电磁环境好的场合。电流型信号不容易受到传输线沿途的电磁干扰,因而传的比较远,理论上电流信号的传输距离受到以下几个因素的制约:1、信号输出端的带载能力,以欧姆数值表示;2、信号输入端的内阻;3、传输线的静态电阻值,信号输出端的负载能力必须大于信号输入端的内阻与传输线电阻之和(实际情况不会完全符合理想的计算结果,传输距离过长会造成信号衰竭,也会引入干扰)。

d) 热线常见问题:硬件与程序工作正常,但为什么会报I/O操作错误?

答:智能模块占用的地址

模块型号 EM277 EM241 EM253 CP243-1/IT CP243-2
占用地址 输入 —— —— —— —— 1QB+8AIW
输出 —— 1QB 1QB 1QB 1QB+8AQW

从图表可以看出,智能模块会占用输入和输出地址,例如EM253占用一个QB,这些地址在程序中不能再被使用,否则会报错。

(5)存储卡与电池卡

S7-200CPU具有实时时钟功能,CPU224及以上的CPU具有内置的实时时钟,CPU221和CPU222需要外加实时时钟卡才具有实时时钟的功能。去除CPU上面通讯口上方的塑料盖就可以将卡插入到空槽内。在CPU内部有一个超级电容,在掉电后为RAM存储器提供电源缓冲,保存时间可达几天之久。

S7-200还可选用外插电池卡,在超级电容耗尽后为RAM存储区提供电源缓冲,在连续不供电时可保持数据达200天,电池卡同样可插入塑料盖下的空槽内。

外插存储卡可用来保存用户程序、数据记录、配方数据以及一些其他文件等,为了把存储卡中的程序传送到CPU中必须要先插入存储卡,然后给CPU上电,程序将自动复制到RAM及EEPROM中,存储卡可带电插拔,CPU进入上电状态时,若存储卡是空白的或者存储的是不同类型CPU的程序会导致错误,高型号的CPU可读出低型号CPU写入的存储卡,反之则不行。

热线常见问题:

a) CN CPU能否与进口CPU之间通过存储卡交换程序?

答:通过存储卡从SIMATIC CPU到CN CPU的程序转移被限制,即它们之间不能通过存储卡传送程序。

b) 新的时钟/电池卡(6ES7 297-1AA23-0XA0)能否用在老型号的CPU上?

答:新的时钟/电池卡只能用在新版本的CPU(23版),不能用在旧型号的CPU上(如21/22版);旧版本的时钟/电池卡也不能用在新版CPU上。

c) 存储卡能否扩展CPU的程序存储空间?

答:存储卡不能扩展程序空间,S7-200CPU的程序空间是不能扩展的。


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