西门子S7-200模块CPU224XPCN中央处理器

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初学者如何选择PLC的厂家进行学习

学习PLC首先要选好学习那一个厂家的PLC，日系的 PLC内部软件集成度高应用简单．早期的OMRON、三菱应 用比较多、现在由于贸易和间的合作关系应用西门 子PLC、罗克韦尔的多一点，（尽管说学一种品牌学精深 了，其他的也会很快上手，但人的精力是有限的，一定 要把有限的精力用在应用广泛、有潜力、有发展的一 个方向上，不过对于各个牌子的PLC都有所了解，包括进 口的，国产的，这些都有相对应了解，对于每个PLC的特 性，优点缺点，这些有更好的了解，那么以后将是市场 上*的人才。）

PLC在某机械手控制系统中的组成如下：

1、输入单元
输入单元由8个按扭、8个开关和16个接插件组成，它们分别与PLC的16个输入点相接。改变这些开关或按扭的通断状态，即可对主机输入所需要的开关量。16个接插件可外接其它直流或开关量输入信号。
2、输出单元
输出单元由24个二极管和24个接插件组成，它们分别与PLC的24个输出点相连。发光二极管是否发光，即可表示输出点的状态，使用者可得到主机的输出信息。24个输出接插件可外接其它需要控制的设备。输出单元的4个地端，分别引出到面板，其中只有C4与3V电源共地。
3、电源单元
PLC主机左边有外接220V/AV的电源插座，作为PLC的工作电源。内装变压器，输出3V电源，供二极管使用。另外PLC的24VDC和24GND已引出到面板，供外接输入器件（如传感器）的工作电源用.

时钟和电池模块

√  实时时钟和日历

（对于 221/222 CN CPU）

√  一般可备份 200 天

电池模块

√  内部数据备份（数据块）

√  一般可备份 200 天

内存模块（存储卡模块）

√  程序传送和备份

√  数据记录文件，配方

文件和通用文件存储

可选配件：

存储卡模块

实时时钟模块

电池模块

Technical Specifications

两台砂轮机的电气控制原理图举例

1．砂轮机的电气控制

西门子CPU224XP可编程控制器6ES7214-2AD23-0XB8

11：CPU224 XP高速脉冲输出快能达到多少？
　　
　　 CPU224 XP的高速脉冲输出Q0.0和Q0.1支持高达100KHz的频率。
　　 Q0.0和Q0.1支持5 - 24VDC输出。但是它们必须和Q0.2 - Q0.4一起成组输出相同的电压。高速输出只能用在CPU224 XP DC/DC/DC型号
　　
　　12：CPU 224 XP本体上的模拟量输入也是高速响应的吗？
　　 
　　 它的响应速度是250ms，不同于模拟量扩展模块的数据。CPU 224 XP本体上的模拟量I/O芯片与模拟量模块所用的不同，应用的转换原理不同，因此精度和速度不一样。
　　
　　13：CPU 224 XP后面挂的模拟量模块的地址如何分配？
　　
　　 S7-200的模拟量I/O地址总是以2个通道/模块的规律增加。所以CPU 224 XP后面的*个模拟量输入通道的地址为AIW4；*个输出通道的地址为AQW4，AQW2不能用。 
　　
　　14：S7-200 CPU上的通讯口支持哪些讯协议？
　　
　　 1）PPI协议：西门子专为S7-200开发的通讯协议 
　　 2）MPI协议：不*支持，只能作从站 
　　 3）自由口模式：由用户自定义的通讯协议，用于与其他串行通讯设备通讯（如串行打印机等）。
　　 S7-200编程软件Micro/WIN提供了通过自由口模式实现的通讯功能： 
　　 1）USS指令库：用于S7-200与西门子变频器（MM4系列、SINAMICS G110和老的MM3系列） 
　　 2）Modbus RTU指令库：用于与支持Modbus RTU主站协议的设备通讯 
　　 S7-200 CPU上的两个通讯口基本一样，没有什么特殊的区别。它们可以各自在不同的模式、通讯速率下工作；它们的口地址甚至也可相同。分别连接到CPU上两个通讯口上的设备，不属于同一个网络。S7-200 CPU不能充当网桥的作用。
　　
　　15：S7-200 CPU上的通讯口都能干什么用？
　　 1）安装了编程软件Micro/WIN的编程电脑可以对plc编程
　　 2）可以连接其他S7-200 CPU的通讯口组成网络 
　　 3）可以与S7- 300/400的MPI通讯口通讯 
　　 4）可以连接西门子的HMI设备（如TD 200、TP170micro、TP170、TP270等） 
　　 5）可以通过OPC Server（PC Access V1.0）进行数据发布 
　　 6）可以连接其他串行通讯设备 
　　 7）可以与第三方HMI通讯
　　
　　16：S7-200 CPU上的通讯口是否可以扩展？
　　
　　 不能扩展出与CPU通讯口功能*一样的通讯口。
　　
　　 在CPU上的通讯口不够的情况下，可以考虑：
　　
　　 购买具有更多通讯口的CPU 
　　 考察连接设备的种类，如果其中有西门子的人机界面（HMI，操作面板），可以考虑增加EM277模块，把面板连接到EM277上 
　　
　　17：S7-200 CPU上的通讯口，通讯距离究竟有多远？
　　
　　 《S7-200系统手册》上给出的数据是一个网段50m，这是在符合规范的网络条件下，能够保证的通讯距离。凡超出50m的距离，应当加中继器。加一个中继器可以延长通讯网络50米。如果加一对中继器，并且它们之间没有S7-200 CPU站存在（可以有EM277），则中继器之间的距离可以达到1000米。符合上述要求就可以做到非常可靠的通讯。
　　
　　 实际上，有用户做到了超过50m距离而不加中继器的通讯。西门子不能保证这样的通讯一定成功。
　　
　　18：用户在设计网络时，应当考虑到哪些因素？
　　
　　 S7-200 CPU上的通讯口在电气上是RS-485口，RS-485支持的距离是1000m 
　　 S7-200 CPU上的通讯口是非隔离的，需要注意保证网络上的各通讯口电位相等 
　　 信号传输条件（网络硬件如电缆、连接器，以及外部的电磁环境）对通讯成功与否的影响很大 
　　
　　
　　19：S7-200的有实时时钟吗？
　　
　　 CPU221、CPU222没有内置的实时时钟，需要外插“时钟/电池卡”才能获得此功能。CPU224、CPU226和CPU226 XM都有内置的实时时钟。
　　
　　20：如何设置日期、时间值，使之开始走动？
　　
　　 1）用编程软件（Micro/WIN）的菜单命令PLC  Time of Day Clock...，通过与CPU的在线连接设置，完成后时钟开始走动 
　　 2）编用户程序使用Set_RTC（设置时钟）指令设置。

22:Step7 - Micro/WIN 的兼容性如何？
　　 
　　 目前常见的Micro/WIN版本有V4.0和V3.2。再老的版本，如V2.1，除了用于转化老项目文件，已经没有继续应用的价值。
　　 不同版本的Micro/WIN生成的项目文件不同。高版本的Micro/WIN能够向下兼容低版本软件生成的项目文件；低版本的软件不能打开高版本保存的项目文件。建议用户总是使用的版本，目前的版本是Step7 - Micro/WIN V4.0 SP1。
　　
　　23：通讯口参数如何设置？
　　
　　 缺省情况下，S7-200 CPU的通讯口处于PPI从站模式，地址为2，通讯速率为9.6K。
　　 要更改通讯口的地址或通讯速率，必须在系统块中的Communicaiton Ports（通讯端口）选项卡中设置，然后将系统块下载到CPU中，新的设置才能起作用。
　　
　　24：如何设置通讯口参数才能提高网络的运行性能？
　　
　　 假设一个网络中有2号站和10号站作为主站，（10号站的）高地址设置为15。则对于2号站来说，所谓地址间隙就是3到9的范围；对于10号站来说，地址间隙就是11到高站址15的范围，同时还包括0号和1号站。
　　 网络通讯中的主站之间会传递令牌，分时单独控制整个网络上的通讯活动。网络上的所有主站不会同时加入到令牌传递环内，因此必须由某个持有令牌的主站定时查看比自己高的站址是否有新的主站加入。刷新因数指的就是在第几次获得令牌后检查一次高站址。
　　 如果为2号站设置了地址间隙因数3，则在2号站第三次拿到令牌时会检查地址间隙中的一个地址，看是否有新的主站加入。
　　 设置比较大的因数会提高网络的性能（因为无谓的站址检查少了），但会影响新的主站加入的速度。如下设置会使网络的运行性能提高：
　　 1）设置接近实际高站址的高地址 
　　 2）使所有主站地址连续排列，这样就不会再进行地址间隙中的新主站检测。
　　
　　25：如何设置数据保持功能？
　　
　　 数据保持设置定义CPU如何处理各数据区的数据保持任务。在数据保持设置区中选中的就是要“保持”其数据内容的数据区。所谓“保持”就是在CPU断电后再上电，数据区域的内容是否保持断电前的状态。在这里设置的数据保持功能靠如下几种方式实现：
　　 在这里设置的数据保持功能靠CPU内置的超级电容实现，超级电容放电完毕后，如果安装了外插电池（或CPU221/222用的时钟/电池）卡，则电池卡会继续数据保持的电源供电，直到放电完毕数据在断电前被自动写入相应的EEPROM数据区中（如果设置MB0 - MB13为保持）
　　
　　26：数据保持设置与EEPROM有什么关系？
　　
　　 如果将MB0 - MB13共14个字节范围中的存储单元设置为“保持”，则CPU在断电时会自动将其内容写入到EEPROM的相应区域中，在重新上电后用EEPROM的内容覆盖这些存储区 
　　如果将其他数据区的范围设置为“不保持”，CPU会在重新上电后将EEPROM中数值复制到相应的地址 
　　 如果将数据区范围设置为“保持”，如果内置超级电容（＋电池卡）未能成功保持数据，则会将EEPROM的内容覆盖相应的数据区，反之则不覆盖

28：设置了CPU密码后，为何看不出密码已经生效？
　　 在系统块中设置了CPU密码并下载后，因为你仍然保持了Micro/WIN与CPU的通讯连接，所以CPU不会对设置密码的Micro/WIN做保护。
　　要检验密码是否生效，可以：
　　 1）停止Micro/WIN与CPU的通讯一分钟以上 
　　 2）关闭Micro/WIN程序，再打开 
　　 3）停止CPU的供电，再送电 
　　
　　29：数字量/模拟量有冻结功能吗？
　　
　　 数字量/模拟量输出表规定的是当CPU处于停机（STOP）状态时，数字量输出点或者模拟量输出通道如何操作。
　　 此功能对于一些必须保持动作、运转的设备非常重要。如抱闸，或者一些关键的阀门等，不允许在调试PLC时停止动作，就必须在系统块的输出表中进行设置。
　　
　　 数字量：在选中“Freeze output in last state”后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时数字量输出点保持停机前的状态（是1仍然是1，是0保持为0），同时下面的b.表不起作用 如果未选中，那么选中的输出点会保持ON（1）的状态，未选中的为0。
　　
　　 模拟量：在选中“Freeze output in last state”后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时模拟量输出通道保持停机前的状态，同时下面的表不起作用，未选中时.在下面表中各个规定模拟量输出通道在CPU进入STOP状态时的输出值。
　　
　　30：数字量输入滤波器是什么作用，该如何设置？
　　
　　 可以为CPU上的数字量输入点选择不同的输入滤波时间。如果输入信号有干扰、噪音，可调整输入滤波时间，滤除干扰，以免误动作。滤波时间可在0.20 ~ 12.8ms的范围中选择几档 。如果滤波时间设定为6.40ms，数字量输入信号的有效电平（高或低）持续时间小于6.4ms时，CPU会忽略它；只有持续时间长于6.4ms时，才有可能识别。
　　 另外：支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能都有效。

31：模拟量滤波有什么效果？
　　
　　 一般情况下选用S7-200的模拟量滤波功能就不必再另行编制用户的滤波程序。
　　 如果对某个通道选用了模拟量滤波，CPU将在每一程序扫描周期前自动读取模拟量输入值，这个值就是滤波后的值，是所设置的采样数的平均值。模拟量的参数设置（采样数及死区值）对所有模拟量信号输入通道有效。
　　 如果对某个通道不滤波，则CPU不会在程序扫描周期开始时读取平均滤波值，而只在用户程序访问此模拟量通道时，直接读取当时实际值。
　　
　　32：模拟量滤波死区值如何设置？
　　 死区值，定义了计算模拟量平均值的取值范围
　　 如果采样值都在这个范围内，就计算采样数所设定的平均值；如果当前采样的值超过了死区的上限或下限，则该值立刻被采用为当前的新值，并作为以后平均值计算的起始值
　　 这就允许滤波器对模拟量值的大的变化有一个快速响应 。死区值设为0，表示禁止死区功能，即所有的值都进行平均值计算，不管该值有多大的变化。 对于快速响应要求，不要把死区值设为0，而把它设为可预期的大的扰动值（320为满量程32000的1％）
　　
　　33：模拟量滤波的设置应该注意哪些？
　　
　　 1）为变化比较缓慢的模拟量输入选用滤波器可以抑制波动 
　　 2）为变化较快的模拟量输入选用较小的采样数和死区值会加快响应速度 
　　 3）对高速变化的模拟量值不要使用滤波器 
　　 4）如果用模拟量传递数字量信号，或者使用热电阻（EM231 RTD）、热电偶（EM231 TC）、AS-Interface（CP243-2）模块时，不能使用滤波器 
　　
　　34：如何让Micro/WIN中的监控响应更快？
　　 可以设置背景通讯时间，背景通讯时间规定用于“运行模式编程”和程序、数据监控的Micro/WIN和CPU的通讯时间占整个程序扫描周期的百分比。增加这个时间可以增加监控的通讯机会，在Micro/WIN中的响应会感觉快一些，但是同时会加长程序扫描时间。
　　
　　35：cpu上的指示灯可以自定义吗？
　　
　　 可以通过用户自定义指示灯，
　　 23版CPU的LED指示灯（SF/DIAG）能够显示两种颜色（红/黄）。红色指示SF（系统故障），黄色DIAG指示灯可以由用户自定义。
　　自定义LED指示灯可以由以下方法控制：
　　 1）在系统块的“配置LED”选项卡中设置 
　　 2）在用户程序中使用DIAG_LED指令点亮 
　　上述条件之间是或的关系。如果同时出现SF和DIAG两种指示，红色和黄色灯会交替闪烁。
　　
　　36：在任何时候我都可以使用全部的程序存储区吗？
　　 
　　 23版CPU的新功能（运行时编程）需要占用一部分程序存储空间。如果要利用全部的程序存储区，对于特定的一些CPU型号，需要禁止“运行模式编程”功能。
　　
　　37：如果我忘了密码，如何访问一个带密码的CPU？
　　 即便CPU 有密码保护，你也可以不受限制地使用以下功能：
　　 1）读写用户数据 
　　 2）启动，停止 CPU 
　　 3）读取和设置实时时钟 
　　 如果不知道密码，用户不能读取或修改一个带三级密码保护的CPU中的程序。
　　
　　38：如何清除设置的密码？
　　 如果你不知道CPU的密码，你必须清除CPU内存，才能重新下装程序。执行清除CPU 指令并不会改变CPU原有的网络地址、波特率和实时时钟；如果有外插程序存储卡，其内容也不会改变。清除密码后，CPU中原有的程序将不存在。
　　 要清除密码，可按如下3中方法操作： 
　　 1）在Micro/WIN中选择菜单“PLC  Clear” 选择所有三种块并按"OK"确认。
　　 2）另外一种方法是通过程序“wipeout.exe”来恢复CPU 的缺省设置。这个程序可在STEP7-Micro/WIN 安装光盘中找到；
　　 3）另外，还可以在CPU上插入一个含有未加密程序的外插存储卡，上电后此程序会自动装入CPU并且覆盖原有的带密码的程序。然后CPU可以自由访问。 
　　
　　39：POU加密后我还能正常使用吗？
　　 POU即程序组织单元，包括S7-200项目文件中的主程序（OB1）、子程序和中断服务程序。
　　 POU可以单独加密，加密后的POU会显示一个锁的标记，不能打开查看程序内容。程序下载到CPU中，再上载后也保持加密状态。
　　 西门子公司随编程软件Micro/WIN提供的库指令、指令向导生成的子程序、中断程序都加了密。加密并不妨碍使用它们。
　　
　　40：我能对整个工程项目文件进行加密吗？
　　
　　 使用Step7 - Micro/WIN V4.0以上版本，用户可以为整个Project（项目）文件加密，使不知道密码的人无法打开项目。
　　 在Micro/WIN的File（文件）菜单中的Set Password（设置密码）命令，在弹出的对话框中输入多16个字符的项目文件密码。
　　 密码可以是字母或数字的组合，区分大小写。

41：如何打开老版本Micro/Win创建的项目文件？
在正版STEP7 Micro/WIN软件光盘中，都可在Old Realeses文件夹中找到V2.1版本的Micro/WIN安装软件，此版本的Micro/WIN可打开以前老版本创建的项目文件。通过它作为桥梁，另存老版本的软件后，可在版本STEP7 Micro/WIN软件中打开。
注：如果打开后发现有的网络显示为红色的invalid(非法)，则可能是PLC型号太低、版本太旧了，此时可选择高型号或者新版本的CPU。如：在命令菜单的PLC  Type中将CPU222改为CPU224。

42：如何知道自己所编程序大小？

Micro/WIN中的命令菜单中执行PLCCompile后，在Micro/WIN下方的显示窗口（消息输出窗口）可找到你所编程序的大小、占用数据块的大小等。

43：编译出错怎么办？

在编译后，如果有错，将不能下装程序到CPU。可在Micro/WIN下方的窗口查看错误，双击该错误即进入到程序中该错误所在处，根据系统手册中的指令要求进行修改。

44：如何知道自己所编程序的扫描时间?

在程序运行过一次以后，可在Micro/WIN中的命令菜单中在线查看PLCInformation可找到CPU中程序的扫描时间。

45：如何查找所使用的程序地址空间是否重复使用？

在对程序进行编译后，可以点击View浏览条中的交叉参考（Cross Reference）按钮进入，可以看到程序中所使用元素的详细的交叉参考信息及字节和位的使用情况。在交叉参考中可直接点击该地址，便进入到程序中该地址所在处。

46：在线监控时，在程序块中为何指令功能块竟然是红色？

如果在程序编辑器中在线监控，发现有红色的指令功能块，说明发生了错误或问题。从系统手册可以查到导致ENO=0的错误。如果是“非致命”故障，可以在菜单PLC  Information对话框中查看错误类型。
对于NetR/NetW（网络读/写）、XMT/RCV（自由口发送/接收） 、PLS等等与PLC操作系统或硬件设置有关的指令，在运行时变红，其可能的原因是在指令仍然在执行的过程中多次调用，或者当时通讯口忙。

47：S7-200的高速输入、输出如何使用？

S7-200 CPU上的高速输入、输出端子，其接线与普通数字量I/O相同。但高速脉冲输出必须使用直流晶体管输出型的CPU（即DC/DC/DC型）。

48：NPN/PNP输出的旋转编码器（和其他传感器），能否接到S7-200 CPU上？

都可以。S7-200 CPU和扩展模块上的数字量输入可以连接源型或漏型的传感器输出，连接时只要相应地改变公共端子的接法（是电源L＋连接到输入公共端、还是电源的M连接到公共端）。

49：S7-200能否使用两线制的数字量（开关量）传感器？

可以，但必须保证传感器的静态工作电流（漏电流）小于1mA。西门子有相关的产品，如用于PLC的接近开关（BERO）等。

50：S7-200是否有输入、输出点可以复用的模块？

S7-200的数字量、模拟量输入/输出点不能复用（即既能当作输入，又能当作输出）。

51：CPU224 XP的高速输入输出到底能达到100K还是200K？

新产品CPU224 XP高速输入中的两路支持更加高的速度。用作单相脉冲输入时，可以达到200KHz；用作双相90°正交脉冲输入时，速度可达100KHz。
CPU224 XP的两路高速数字量输出速率可以达到100KHz。

52： CPU224 XP的高速输入（I0.3/4/5）是5VDC信号，其他输入点是否可以接24VDC信号？

可以。只需将两种信号供电电源的公共端都连接到1M端子。这两种信号必须同时为漏型或源型输入信号。

53：CPU224 XP的高速输出点Q0.0和Q0.1接5V电源，其他点如Q0.2/3/4是否可以接24V电压？

不可以。必须成组连接相同的电压等级。

54：竟然有模拟量无法滤波？
由于CPU 224 XP本体上的模拟量转换芯片的原理与扩展模拟量模块不同，不需要选择滤波。

55： 什么是单极性、双极性？

双极性就是信号在变化的过程中要经过“零”，单极性不过零。由于模拟量转换为数字量是有符号整数，所以双极性信号对应的数值会有负数。在S7-200中，单极性模拟量输入/输出信号的数值范围是 0 - 32000；双极性模拟量信号的数值范围是 -32000－+32000。

56： 同一个模块的不同通道是否可以分别接电流和电压型输入信号？

可以分别按照电流和电压型信号的要求接线。但是DIP开关设置对整个模块的所有通道有效，在这种情况下，电流、电压信号的规格必须能设置为相同的DIP开关状态。如上面表1、表2中，0 - 5V和0 - 20mA信号具有相同的DIP设置状态，可以接入同一个模拟量模块的不同通道。

57：模拟量应该如何换算成期望的工程量值？

模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算：

Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl

其中：

Ov: 换算结果 
Iv: 换算对象 
Osh: 换算结果的高限 
Osl: 换算结果的低限 
Ish: 换算对象的高限 
Isl: 换算对象的低限

58：S7-200模拟量输入信号的精度能达到多少？
拟量输入模块有两个参数容易混淆：
1）模拟量转换的分辨率 
2）模拟量转换的精度（误差） 
分辨率是A/D模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。S7-200模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的小单位是满量程的1/4096。
模拟量转换的精度除了取决于A/D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于A/D芯片的转换误差。

59：为什么模拟量是一个变动很大的不稳定的值？

可能是如下原因：
你可能使用了一个自供电或隔离的传感器电源，两个电源没有彼此连接，即模拟量输入模块的电源地和传感器的信号地没有连接。这将会产生一个很高的上下振动的共模电压，影响模拟量输入值。 
另一个原因可能是模拟量输入模块接线太长或绝缘不好。
可以用如下方法解决：
1） 连接传感器输入的负端与模块上的公共M 端以补偿此种波动。（但要注意确保这是两个电源系统之间的*。） 
背景是：
模拟量输入模块内部是不隔离的； 
共模电压不应大于 12V； 
对于60Hz干扰信号的共模抑制比为40dB。
2）使用模拟量输入滤波器。

60：EM231模块上的SF红灯为何闪烁？

SF红灯闪烁有两个原因：模块内部软件检测出外接热电阻断线，或者输入超出范围。由于上述检测是两个输入通道共用的，所以当只有一个通道外接热电阻时，SF灯必然闪烁。解决方法是将一个100 Ohm的电阻，按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道；或者将已经接好的那一路热电阻的所有引线，一一对应连接到空的通道上。

S7-200 CN PLC 实用于各行各业，各种场所中的检测、监测及掌握的主动化。S7－200 CN 系列的壮大功用使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能完成庞杂掌握功用。因而S7－200CN 系列具备*的性能价钱比。SIMATIC S7-200 Micro 自成一体：特别紧凑但是具有惊人的能力－特别是有关它的实时性能－它速度快，功能强大的通讯方