西門子CP243-1工業(yè)以太網(wǎng)模塊 西門子CP243-1工業(yè)以太網(wǎng)模塊 

新尺寸易于實現(xiàn)自動化 - 微型自動化等

SIMATIC S7-1200 是 SIMATIC S7 可編程控制器系列中的新型模塊化微型 PLC，其組成為：

控制器，帶有集成 PROFINET 接口，用于編程設備、HMI 或其它 SIMATIC 控制器之間通信
信號板，可直接插入到控制器
信號模塊，用于擴展控制器輸入和輸出通道
通信模塊，用于擴展控制器通信接口
附件，如電源、開關(guān)模塊或 SIMATIC 存儲卡
 

描述

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新的模塊化SIMATIC S7-1200控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實現(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務。SIMATIC S7-1200 控制器實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設計，功能強大、投資安全并且*適合各種應用 [2]  。

可擴展性強、靈活度高的設計，可實現(xiàn)標準工業(yè)通信的通信接口以及一整套強大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分。

優(yōu)勢

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*整合

SIMATIC HMI 基礎面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個新控制器以及強大的集成工程組態(tài)*兼容，可確保實現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動、精確監(jiān)控和等級的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動化系統(tǒng)的效率提升到一個*的水平 [3]  。

用于可擴展設計中緊湊自動化的模塊化概念。

實現(xiàn)了通信簡便，有效的技術(shù)任務解決方案，并*一系列的獨立自動化系統(tǒng)的 應用需求。

在工程組態(tài)中實現(xiàn)效率.

使用*集成的新工程組態(tài) SIMATICSTEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對 SIMATIC S7-1200 進行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設計理念是直觀、易學和易用。這種設計理念可以使您在工程組態(tài)中實現(xiàn)效率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓您的工程進行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗，因此 SIMATIC STEP 7 的設計是以未來為導向的 [4]  。

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設計和功能

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S7-1200功能圖片(12張)

SIMATIC S7-1200 CPU [5]

SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有五種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一種模塊都可以進行擴展，以*您的系統(tǒng)需要?？稍谌魏?CPU 的前方加入一個信號板，輕松擴展數(shù)字或模擬量 I/O，同時不影響控制器的實際大小。可將信號模塊連接至 CPU 的右側(cè)，進一步擴展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個信號模塊，CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可連接 8 個信號模塊。后，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達 3 個通訊模塊，便于實現(xiàn)端到端的串行通訊。

安裝簡單方便 [6] 

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有內(nèi)置的卡扣，可簡單方便地安裝在標準的 35 mm DIN 導軌上。這些內(nèi)置的卡扣也可以卡入到已擴展的位置，當需要安裝面板時，可提供安裝孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安裝在水平或豎直的位置，為您提供其它安裝選項。這些集成的功能在安裝過程中為用戶提供了大的靈活性，并使 SIMATIC S7-1200 為各種應用提供了實用的解決方案。.
 [6]  節(jié)省空間的設計

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都經(jīng)過專門設計，以節(jié)省控制面板的空間。例如，經(jīng)過測量，CPU 1214C 的寬度僅為 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的寬度僅為 90 mm。結(jié)合通信模塊和信號模塊的較小占用空間，在安裝過程中，該模塊化的緊湊系統(tǒng)節(jié)省了寶貴的空間，為您提供了效率和大靈活性。

SIMATIC S7-1200

可擴展的緊湊自動化的模塊化概念 [6] 

它實現(xiàn)了簡便的通信、有效的技術(shù)任務解決方案，并能*一系列的獨立自動化需求。

亮點

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可擴展性強、靈活度高的設計

信號模塊： [7] 

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。
中文名         西門子PLC
品牌           西門子
誕生時間       1958年
類別           二進制控制器

歷史 
西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應用非常廣泛的可編程控制器。

西門子（SIMATIC）PLC的6代
1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。
2、1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。
3、20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400。
5、1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡）及控調(diào)技術(shù)融為一體。
6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。
由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進一步升級，它是西門子自動化系統(tǒng)*，功能較強的可編程控制器。

產(chǎn)品分類
可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

西門子PLCS7-200系列
一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點去分類。
控制規(guī)模
可以分為大型機、中型機和小型機。

西門子PLCS7-300系列
小型機: 小型機的控制點一般在256點之內(nèi),適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。
西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量248點；模擬量35路 。
中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。
西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點；模擬量128路 ；網(wǎng)絡PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。
大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術(shù)運算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。

西門子PLCS7-400系列
西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；
存貯器512k ；I/O點12672；
控制性能
可以分為高檔機、中檔機和低檔機。
低檔機
這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。
中檔機
這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。
高檔機
這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

結(jié)構(gòu)
整體式
整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)都集成在一個單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個基本單元就是一臺完整的PLC。

plc結(jié)構(gòu)
控制點數(shù)不符合需要時，可再接擴展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。
組合式
組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個組成部分按功能分成若干個模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點是CPU、輸入、輸出均為獨立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點選型自由、安裝調(diào)試、擴展、維修方便。

plc組合
疊裝式
疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點于一身。它也是由各個單元的組合構(gòu)成。其特點是CPU自成獨立的基本單元（由CPU和一定的I/O點組成），其它I/O模塊為擴展單元。在安裝時不用基板，僅用電纜進行單元間的聯(lián)接，各個單元可以一個個地疊裝。使系統(tǒng)達到配置靈活、體積小巧。

詳細介紹
1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。
2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨

西門子PLC之S7家族
的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。
3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。

工作原理 
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

易操作
PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序?qū)ふ遥缓筮M行更改。PLC有多種程序設計語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。

S7-200模擬量模塊系列

模擬信號是指在一定范圍內(nèi)連續(xù)的信號（如電壓、電流)，這個“一定范圍”可以理解為模擬量的有效量程。在使用S7-200模擬量時，需要注意信號量程范圍，撥碼開關(guān)設置，模塊規(guī)范接線，指示燈狀態(tài)等信息。

本文中，我們按照S7-200模擬量模塊類型進行分類介紹：

1.AI 模擬量輸入模塊?

2.AO模擬量輸出模塊?

3.AI/AO模擬量輸入輸出模塊

4.常見問題分析

首先，請參見“S7-200模擬量全系列總覽表”，初步了解S7-200模擬量系列的基本信息，具體內(nèi)容請參見下文詳細說明： 

AI 模擬量輸入模塊

A. 普通模擬量輸入模塊：

如果，傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號（如±10V或0~20mA），可以選用普通的模擬量輸入模塊，通過撥碼開關(guān)設置來選擇輸入信號量程。注意：按照規(guī)范接線，盡量依據(jù)模塊上的通道順序使用（A->D），且未接信號的通道應短接。具體請參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》的附錄A-模擬量模塊介紹。

4AI EM231模塊：

首先，模擬量輸入模塊可以通過設置撥碼開關(guān)來選擇信號量程。開關(guān)的設置應用于整個模塊，一個模塊只能設置為一種測量范圍，且開關(guān)設置只有在重新上電后才能生效。也就是說，撥碼設置一經(jīng)確定后，這4個通道的量程也就確定了。如下表所示：

注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的撥碼開關(guān)設置是一樣的，也就是說，當撥碼開關(guān)設置為這種時，輸入通道的信號量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。

8AI EM231模塊：

8AI的EM231模塊，第0->5通道只能用做電壓輸入，只有第6、7兩通道可以用做電流輸入，使用撥碼開關(guān)1、2對其進行設置：當sw1=ON，通道6用做電流輸入；sw2=ON時，通道7用做電流輸入。反之，若選擇為OFF，對應通道則為電壓輸入。

注：當?shù)?、7道選擇為電流輸入時，第0->5通道只能輸入0-5V的電壓。

B. 測溫模擬量輸入模塊（熱電偶TC；熱電阻RTD）：

如果，傳感器是熱電阻或熱電偶，直接輸出信號接模擬量輸入，需要選擇特殊的測溫模塊。測溫模塊分為熱電阻模塊EM231RTD和熱電偶模塊EM231TC。注意：不同的信號應該連接至相對應的模塊，如：熱電阻信號應該使用EM231RTD，而不能使用EM231TC。且同一模塊的輸入類型應該*，如：Pt1000和Pt100不能同時應用在一個熱電阻模塊上。

熱電偶模塊TC： 

EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型熱電偶，不支持B型熱電偶。通過撥碼設置，模塊可以實現(xiàn)冷端補償，但仍然需要補償導線進行熱電偶的自由端補償。另外，該模塊具有斷線檢測功能，未用通道應當短接，或者并聯(lián)到旁邊的實際接線通道上。?

熱電阻模塊RTD：

熱電阻的阻值能夠隨著溫度的變化而變化，且阻值與溫度具有一定的數(shù)學關(guān)系，這種關(guān)系是電阻變化率α。RTD模塊的撥碼開關(guān)設置與α有關(guān)，如下圖所示，就算同是 Pt100，α值不同時撥碼開關(guān)的設置也不同。在選擇熱電阻時，請盡量弄清楚α參數(shù)，按 照對應的撥碼去設置。具體請參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》的附錄A-熱電偶和熱電阻擴展模塊介紹。

EM231 RTD模塊具有斷線檢測功能，未用通道不能懸空，接法方式如下：

（1）請將一個電阻按照與已用通道相同的接線方式連接到空的通道，注意：電阻的阻值必須和RTD的標稱值相同；

（2）將已經(jīng)接好的那一路熱電阻的所有引線，一一對應連接到空的通道上。

因為熱電阻分2線制、3線制、4線制，所以RTD模塊與熱電阻的接線有3種方式，如圖所示。其中，精度高的是4線連接，精度低的是2線連接。

提示：

（1）. 在STEP7 Micor/WIN軟件中（S7-200的編程軟件），對于模擬量輸入通道設有軟件濾波功能，如圖所示，具體請參見《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->系統(tǒng)塊-模擬量濾波。

但是，在系統(tǒng)塊中設置模擬量通道濾波時，RTD和TC模塊占用的模擬量通道，應禁止濾波功能。

（2） EM231 TC和RTD模塊上，均有24V電源指示燈和SF故障指示燈。如圖所示：（a）若24V電源指示燈=OFF，則說明該模塊沒有24V工作電源；（b）若SF紅燈閃爍，原因可能是：模塊內(nèi)部軟件檢測出外接斷線，或者輸入超出范圍。 

注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->EM231