西門子S7-200CPU222CN 西門子S7-200CPU222CN
上海詩幕自動化設備有限公司
主營：數控系統,S7-200PLC S7-300PLC S7-400PLC S7-1200PLC 6ES5 ET200 人機界面,觸摸屏變頻器,
DP總線,MM420 變頻器MM430 變頻器MM440 6SE70交流工程調速變頻器
能進行MPI通訊的設備
PG/PC
OP/TP
帶有MPI的S7-300/S7-400
S7-200（僅19.2kbps）
（2）通過PROFIBUS-DP接口通訊
CPU至少配有一個DP X2接口。315-2PN/DP和317 CPU配有一個MPI/DP X1接口。帶有MPI/DP接口的CPU帶有缺省的MPI組態。如果要使用DP接口，則需要在STEP7中設置DP模式。
PROFIBUS DP接口主要用于連接分布式I/O。例如，PROFIBUS DP允許您創建大型子網�？蓪ROFIBUS DP接口設置為在主站或從站模式下運行，支持的傳輸率高可達12Mbps。
能進行PROFIBUS DP通訊的設備
PG/PC
OP/TP
DP從站
DP主站
執行器/傳感器
帶有PROFIBUS DP接口的S7-300/S7-400
（3）通過PROFINET（PN）通訊
帶有“PN”名稱后綴的CPU配有一個PN X2接口。連接到工業以太網可以使用CPU的集成PROFINET接口與“工業以太網”建立連接�？赏ㄟ^MPI或PROFINET組態CPU的集成PROFINET接口。
能進行PROFINET(PN)通訊的設備
PROFINET IO組件（如，ET 200S中的接口模塊IM 151-3 PN）
帶有PROFINET接口的S7-300/S7-400（如，CPU 317-2PN/DP或CPU 343-1 PN）
激活的網絡組件（如開關）
帶有網卡的PG/PC
（4）通過點對點（PtP）通訊
帶有“PtP”名稱后綴的CPU配有一個PtP X2接口。使用CPU的PtP接口，可使用串行接口連接外部設備。可以在全雙工模式下以高達19.2kbps的傳輸率(RS 422)，或半雙工模式下以高達38.4kbps的傳輸率(RS 485)來運行此類系統。
使用PtP通訊可以通過串行端交換數據。PtP通訊可用于自動化設備、計算機或由其它廠商提供的具有通訊功能的系統之間的互連。該功能還允許使用通訊伙伴的協議。
可連接下列設備：
S7 PLC和S5 PLC及第三方系統
打印機
機器人控制
掃描儀、條碼閱讀器等
五、模板的診斷及過程監視
S7-300有多種輸入/輸出模板具有智能功能：
對信號進行監視(診斷)
對過程信號進行監視(過程中斷)
1、診斷
通過診斷可以確定模板所獲取的信號(例如數字量模板)或模擬量處理(例如模擬量模板)是否正確。在診斷評估中，可參數化的診斷信息與不可參數化的診斷信息有區別。
可參數化的診斷信息：通過相應的參數始能診斷信息的發送
不可參數化的診斷信息：不管是否參數化均可發送診斷信息
如果發送診斷信息(例如無編碼器電源)，則模板執行一個診斷中斷。此時CPU中斷執行用戶程序，或中斷執行低優先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB82)。
模塊的類型決定了診斷信息的種類：
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數字量輸入/輸出模板 |
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診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
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| 無編碼器電源 |
編碼器電源過載編碼器 電源與M短路 |
看門狗故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 無外部輔助電壓 | 模板L+無電壓 | EPROM故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 無內部輔助電壓 |
模板L+無電壓內部模板 熔斷器損壞 |
RAM故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 熔斷器熔斷 | 內部模板熔斷器損壞 | 過程提示丟失 |
過程中斷到達時間快于 CPU處理時間 |
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| 模板參數錯誤 | 傳向模板的參數錯誤 | |||
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模擬量輸入模板 |
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診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
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| 無外部電壓 | 模板L+無電壓 | 測量范圍下溢 |
輸入值低壓下限 ?測量范圍4至20mA 1至5V -傳感器極性接反 -測量范圍選擇錯誤 |
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| 組態/參數錯誤 | 傳向模板的參數錯誤 | |||
| 共模故障 |
輸入(M)與測量電路的參考 電勢差UCM太高 |
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| 斷線 |
編碼器連接阻抗太高模板 和傳感器之間斷線通道開 路 |
測量范圍上溢 | 輸入值超過上限 | |
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模擬量輸出模板 |
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診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
診斷信息 |
可能的錯誤原因 |
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| 無外部電壓 | 模板L+無電壓 | 對地短路 |
輸出過載輸出QV與MANA 短路 |
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| 組態/參數錯誤 | 傳向模板的參數錯誤 | 斷線 |
執行器阻抗太高模擬與執行 器之間斷線通道開路 |
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2、過程中斷
通過過程中斷，可以對過程信號進行監視和響應。
（1）數字量輸入模板
根據設置的參數，模板可以對每個通道組進行過程中斷，可以選擇信號變化的上升沿、下降沿或兩個沿均可。CPU中斷執行用戶程序，或中斷執行低優先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB40)。信號模板可以對每個通道的一個中斷進行暫存。
（2）模擬量輸入模板
通過上限值和下限值定義一個工作范圍。模板將對測量值與這些限制值進行比較。如果超限，則執行過程中斷。CPU中斷執行用戶程序，或中斷執行低優先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB40)。
六、S7-300PLC編程軟件和工具軟件
使用基本的STEP7或STEP7-Lite軟件包，以及的集成軟件包STEP7 Professional便可對S7-300進行編程，并能以簡單，用戶友好的方式利用S7-300的全部功能。該工程軟件還包含自動化項目中所有階段(從項目組態到調試，測試以及服務)的功能。
西門子PLC的SM322數字量輸出模塊
（1）DO模板的功能
3．輸入/輸出單元
輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業生產現場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為PLC對被控制對象進行控制的依據；同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現控制目的。
由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內部CPU的處理的信息只能是標準電平，所以I/O接口要實現這種轉換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態指示，工作狀況直觀，便于維護。
PLC提供了多種操作電平和驅動能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數字量（開關量）輸入、數字量（開關量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。
常用的開關量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。
數字量輸出模塊SM322將S7-300內部信號電平轉換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。
（2）DO模板的類型
按負載回路使用的電源不同分為：
直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。
按輸出開關器件的種類不同分為：
晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸點輸出方式。
（3）DI模板的特點
晶體管輸出模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；
晶閘管輸出方式屬于交流輸出模塊；
繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。
S7-300 CPU模板的運行方式選擇和狀態指示
（1）CPU模板的運行方式選擇
RUN-P：可編程運行方式。 RUN：運行方式。
STOP：停止方式。 MRES：存儲器，不能保持。
（2）CPU的LED狀態及故障指示燈
SF（紅色）：系統出錯/故障指示燈。
BATF（紅色）：電池故障指示燈（只有CPU313和314配備）。
DC5V（綠色）：＋5V電源指示燈。 FRCE（黃色）：強制有效指示燈。
RUN（綠色）：運行狀態指示燈。 STOP（黃色）：停止狀態指示燈。
（3）CPU315-2DP CPU的另外兩個狀態及故障指示燈
BUS DF（BF）（紅色）：總線出錯指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。
SF DP(紅色)：DP接口錯誤指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。
時鐘和電池模塊
√ 實時時鐘和日歷
（對于 221/222 CN CPU）
√ 一般可備份 200 天
電池模塊
√ 內部數據備份（數據塊）
√ 一般可備份 200 天
內存模塊（存儲卡模塊）
√ 程序傳送和備份
√ 數據記錄文件，配方
文件和通用文件存儲
可選配件：
存儲卡模塊
實時時鐘模塊
電池模塊
盡管整體式與模塊式PLC的結構不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對PLC主要組成各部分進行簡單介紹。
1．中央處理單元（CPU）
同一般的微機一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。
目前，小型PLC為單CPU系統，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統，甚至有些PLC中多達8 個CPU。對于雙CPU系統，一般一個為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執行編程器接口功能，監視內部定時器，監視掃描時間，處理字節指令以及對系統總線和位處理器進行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實現PLC編程語言向機器語言的轉換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實時控制要求。
在PLC中CPU按系統程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面：
1） 接收從編程器輸入的用戶程序和數據。
2） 診斷電源、PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。
3） 通過輸入接口接收現場的狀態或數據，并存入輸入映象寄有器或數據寄存器中。
4） 從存儲器逐條讀取用戶程序，經過解釋后執行。
5） 根據執行的結果，更新有關標志位的狀態和輸出映象寄存器的內容，通過輸出單元實現輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數據通信等功能。
2．存儲器
存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機存儲器RAM，另一種是只讀存儲器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲器主要用于存放系統程序、用戶程序及工作數據。
系統程序是由PLC 的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關，完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調用管理、邏輯運算、通信及各種參數設定等功能，提供PLC運行的平臺。系統程序關系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。
用戶程序是隨PLC的控制對象而定的，由用戶根據對象生產工藝的控制要求而編制的應用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當用戶程序經過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器EPROM中�，F在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。
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CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 224XPsi 與 CPU 226 相同技術參數 |
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特點 |
CPU 221, 222, 224, 224 XP, 226 |
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32 位浮點計算，符合 IEEE 標準 |
√ |
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可完全組態的全集成 PID 控制器 |
√，最多可集成 8 個單獨的 PID 控制器 |
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位處理速度 |
0.22 μs |
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時間控制中斷 |
2（循環時間為 1 到 255 ms 之間，分辨率為 1 ms） |
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硬件中斷（輸入處進行邊沿檢測） |
最多 4 個輸入 |
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標志、定時器、計數器 |
每個 256 |
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高速計數器 |
4–6（取決于 CPU），最多 30 kHz，CPU 224 XP 為 200 kHz |
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脈沖輸出（脈寬或調頻） |
2 個輸出，每個為 20 kHz（對于 DC），CPU 224 XP 為 100 kHz |
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程序和數據存儲器 |
掉電保護（非易失） |
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掉電時動態數據的儲存 |
掉電保護：內部高性能電容和/或附加電池模塊保證了非易失性：使用 STEP 7-Micro/WIN、TD200C 或用戶程序向集成的 EEPROM 裝載數據 |
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使用電池模塊對動態數據的掉電保護 |
一般 200 天 |
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集成通信接口 |
√，RS 485 接口支持下列工 作模式：PPI 主站或從站/MPI 從站/自由口（自由組態的 ASCII 協議） |
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波特率 |
187.5 kbaud (PPI/MPI) 或 115.2 kbaud（自由口） |
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編程軟件 |
STEP 7-Micro/WIN 支持所有標準，如 STL、CSF 或 LAD |
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可選的程序存儲模塊 |
√，CPU 中編程，用于程序傳輸、數據記錄、配方、文檔記錄 |
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DC/DC/DC |
√ |
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電源電壓 |
24 V DC |
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數字量輸入 |
24 V DC |
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數字量輸出 |
24 V DC， 0.75 A，并聯，具有更高的切換能力 |
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AC/DC/繼電器 |
√ |
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電源電壓 |
85 – 264 V AC |
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數字量輸入 |
24 V DC |
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數字量輸出 |
5 – 30 V DC 或 5–250 V AC， 2 A（繼電器）
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西門子PLC模塊CPU222CN中央處理單元
PLC的硬件組成
PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。
對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機殼內，其組成框圖如圖1所示；對于模塊式PLC，各部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機架或導軌上，其組成框圖如圖2所示。無論是哪種結構類型的PLC，都可根據用戶需要進行配置與組合。
