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S7-1200 PLC的编程软件STEP 7 Basic提供了一个易用、集成的工程框架,可以用于S7-1200 PLC、精简HMI面板和伺服系统的组态。
在存储器方面,S7-200 PLC的程序存储器和数据存储器的大小是固定不变的,而S7-1200 PLC和S7-300 PLC的则是浮动的。
在装载存储区方面,S7-1200的CPU符号表和注释可以在线获得,即S7-1200的CPU符号表和注释可以保存在CPU中,而S7-200和S7-300的CPU皆不支持此功能。
S7-1200 PLC中利用“符号化存取”,可以*优化分配数据块所占的存储区;而在S7-300 PLC中,由于是混合声明数据块中的数据类型,这使得存储区的分配使用非常杂乱,在保持存储区方面,S7-200 PLC仅有数据区可以设置为保持性的,S7-300 PLC是以字节为单位进行保持性设置的,而S7-1200 PLC*多可以设置2048B的保持区,可以对数据块中的离散变量设置保持性。
在存储卡大小上,S7-1200 PLC的存储卡*大可到24MB。对于S7-200 PLC和S7-1200 PLC,存储卡都是可选的,可以存放的内容是相同的。而S7-300 PLC的存储卡是必需的,且S7-300 PLC的存储卡无法存放配方和数据记录等。此外,S7-1200 PLC的存储卡还将用来实现存储区扩展、程序分配及固件升级等功能。
在块的类型方面,S7-200 PLC有主程序、子程序、中断子程序及数据区V区等,而S7-1200 PLC和S7-300 PLC类似,有OB、FB、FC及数据块DB等。
在程序结构方面,S7-200 PLC调用子程序,*大嵌套深度为8,所有程序块共用一个通用数据块;而S7-1200 PLC像S7-300 PLC一样具有FC、FB和OB等,高度模块化,且可以重复利用,*大嵌套深度为16。S7-200 PLC中将事件分配给中断,中断事件触发相应的子程序;而S7-1200 PLC和S7-300 PLC类似,都是通过组织块分配事件。
S7-1200 PLC的新数据类型使应用更加灵活。例如用于日期和时间时,S7-200 PLC需要读取相应的V区数据,S7-300 PLC通过调用SFC读取日期时间数据,而S7-1200 PLC可以通过符号名访问DTL结构的所有组成部分。
在计数器指令方面,S7-200 PLC、S7-300 PLC和S7-1200 PLC也有不同。S7-200 PLC的计数器当计数值大于或等于设定值时,计数器状态位置位;S7-300 PLC的计数器当计数值大于0时,计数器输出置位;而S7-1200 PLC的计数器当计数值大于或等于设定值时,输出置位。S7-200 PLC计数器的计数范围是0~32767,S7-300 PLC的S5计数器的计数范围是0~999,S7-1200 PLC的计数范围可以调整。
在定时器指令方面,S7-200 PLC和S7-1200 PLC也有差异。S7-200 PLC的定时器当计时值大于或等于设定值时,定时器状态位置位;S7-300 PLC的定时器当计时值大于设定值时,定时器输出置位;而S7-1200 PLC的定时器当计时值大于或等于设定值时,输出置位;而且S7-1200 PLC的定时时间可以像S7-300 PLC的一样直接输入,不需要像S7-200 PLC那样使用定时时基1/10/100ms进行换算。
例如当设计CPU为24V电源供给、信号模块继电器为24V电源供给及非隔离模拟量输入为24V电源供给的“非隔离”电路时,所有非隔离的M端子必须连接到同一个外部参考点上。
下面通过例子说明电源的计算方法。
某工程项目经统计I/O点数为20个DI,DC 24V输入,10个DO中继电器输出8个,2个DC输出,1路模拟量输入,1路模拟量输出,选用S7-1200 PLC,CPU选型如下。由于数字量I/O点数较多,且为继电器输出,选用CPU 1214C AC/DC/继电器,订货号为6ES7 214-1BE30-0XB0。由于需要2个DC输出,选用扩展的信号模块SM 1223 8×DC 24V输入/8×DC 24V输出,订货号为6ES7 222-1BF30-0XB0,1路模拟量输入为CPU自带,1路模拟量输出可以选用信号板SB 1232的1路模拟量输出,订货号为6ES7 232-4HA30-0XB0。
PLC是在传统顺序控制器的基础上,通过引入微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的新型工业控制装置,*初是用来取代继电器、计时、计数等顺序控制功能的,*终建立柔性远程控制系统。西门子S7-1200 PLC作为中小型PLC的佼佼者,无论在硬件配置上还是在软件编程上都具有强大的优势。本章将介绍S7-1200 PLC的软件、硬件功能,深入阐述位逻辑编程、用来控制负载工作时长和逻辑时序的定时器,以及对脉冲测量、计数和控制的计数器等。
PLC是Programmable Logic Controller的简称,又称可编程逻辑控制器。它是以微处理器、嵌入式芯片为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来的一种新型工业控制装置,是现代工业的主要控制手段和重要的基础设备之一。
国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的第一稿和第二稿,对PLC做如下的定义:PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境的应用而设计,可采用可编程序存储器在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备都应易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充功能。
PLC含有CPU,可以执行数字运算操作,将输入部分和输出部分通过指令集合进行逻辑运算、顺序控制等,实现对电动机M的控制。
1.1.2 S7-1200 PLC的CPU模块
在西门子工厂自动化系统中,*核心的就是PLC。它通过在现场层、控制层和管理层分别部署硬件产品和对应软件,实现管理控制一体化。西门子目前主流的PLC产品为S7系列PLC,包括S7-200SMART、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。其中,S7-1200 PLC作为中小型PLC的典型代表,具有外观轻巧、速度敏捷、标准化程度高等特点,借助优异的网络通信能力和标准,可以构成复杂多变的控制系统。如图1-2所示,西门子S7-1200 PLC模块包括CPU、电源、输入信号处理回路、输出信号处理回路、存储区、RJ45端口和扩展模块接口等。
从PLC的定义可以得出,S7-1200 PLC的本质为一台计算机,负责系统程序的调度、管理、运行和自诊断,并将用户程序做出编译解释处理以及调度用户目标程序运行。与之前西门子S7-200系列PLC模块的*大区别在于,它标准配置了以太网端口RJ45,可以采用一根标准网线与安装有博途软件的PC进行编程组态和工程应用。图1-3为S7-1200 PLC系统,包括CPU模块、SM信号模块、CM通信模块、电源模块和其他附件等。
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目前,西门子公司提供CPU 1211C、CPU 1212C、CPU 1212FC、CPU 1214C、CPU 1214FC、CPU 1215C、CPU 1215FC、CPU 1217C等多种类型的CPU模块。
在工艺功能方面,S7-200 PLC一般是通过向导来实现的,而S7-1200 PLC则是通过调用相应的块来实现的。
上述差异的详细内容将在后续章节进行介绍。
2.2.5 电源计算
S7-1200的CPU有一个内部电源,为CPU、信号模块、信号扩展板及通信模块提供电源,并且也可以为用户提供24V电源。
CPU为信号模块、信号扩展板及通信模块提供5V直流电源,不同的CPU能够提供的功率是不同的。在硬件选型时,需要计算所有扩展模块的功率总和,检查该数值是否在CPU提供功率范围之内,如果超出则必须更换容量更大的CPU或减少扩展模块数量。
S7-1200的CPU也可以为信号模块的24V输入点、继电器输出模块或其他设备提供电源(称作传感器电源),如果实际负载超过了此电源的能力,则需要增加一个外部24V电源,此电源不可与CPU提供的24V电源并联。建议将所有24V电源的负端连接到一起。