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S7-200的工作過程和CPU的工作模式

1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期。S7-200的工作過程如圖4所示。在一個(gè)掃描周期中，S7-200主要執(zhí)行下列五個(gè)部分的操作：

（Ⅰ）讀輸入：S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。

（Ⅱ）執(zhí)行程序：CPU根據(jù)這些輸入信號(hào)控制相應(yīng)邏輯，當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后，S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。

（Ⅲ）處理通訊請求：S7-200執(zhí)行通訊處理。

（Ⅳ）執(zhí)行CPU自診斷：S7-200檢查固件、程序存儲(chǔ)

器和擴(kuò)展模塊是否工作正常

（Ⅴ）寫輸出：在程序結(jié)束時(shí)，S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入把輸出鎖存器，后復(fù)制到物理輸出點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（2）、S7-200 CPU的工作模式

   S7-200有兩種操作模式：停止模式和運(yùn)行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。

   在停止模式下，S7--200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運(yùn)行模式下，S7-200將運(yùn)行程序。

   S7-200提供一個(gè)方式開關(guān)來改變操作模式。您可以用方式開關(guān)（位于S7-200前蓋下面）手動(dòng)選擇操作模式：當(dāng)方式開關(guān)撥在停止模式，停止程序執(zhí)行；當(dāng)方式開關(guān)撥在運(yùn)行模式，啟動(dòng)程序的執(zhí)行；也可以將方式開關(guān)撥在TERM（終端）（暫態(tài)）模式，允許通過編程軟件來切換CPU的工作模式，即停止模式或運(yùn)行模式。

    如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)進(jìn)入RUN模式。

• 用于向 Ex 區(qū)輸出數(shù)字量信號(hào)
• 用于在防爆區(qū)域中連接本質(zhì)安全數(shù)字量設(shè)備
• 4 DI NAMUR
• 4 通道模塊中的 4 點(diǎn)數(shù)字量輸入（單通道隔離）
• 符合 DIN EN 60947-5-6 和 NAMUR 的可連接編碼器，可帶有已接線或未接線機(jī)械觸點(diǎn)
• 診斷和診斷報(bào)警可編程

下列本安型設(shè)備可以連接到 EX 數(shù)字量輸入模板：

Ex 數(shù)字量輸入模塊具有以下機(jī)械特點(diǎn)：

• 設(shè)計(jì)緊湊;
  堅(jiān)固的塑料機(jī)殼里包括：
  • 綠色 LED ，用于指示“1”信號(hào) （觸點(diǎn)閉合或 I>2,1mA 帶符合DIN 19234 的NAMUR 編碼器）
  • 紅色 LED 用于指示斷線或短路
  • 前連接器插槽和電纜槽，通過前蓋板保護(hù)
  • 前蓋上的標(biāo)簽區(qū)。
• 安裝方便：
  模塊安裝在 DIN 導(dǎo)軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。
  沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
• 用戶友好的接線：
  通過插入式前連接器來對模塊接線。 第一次插入時(shí)，有一個(gè)編碼元件與之嚙合，這樣，該連接器只能插入同類型的模塊。 前連接器里有專門的保護(hù)裝置，用于保護(hù)模塊的 24V 電源。 更換模塊時(shí)，對于新的同類型模塊，可原封不動(dòng)保持前連接器的接線狀態(tài)。

  以下 SIPLUS S7-300 防爆數(shù)字量模塊可在惡劣環(huán)境條件下使用：

  • SIPLUS S7-300 SM321 4DI NAMUR；
    數(shù)字量輸入

  SIPLUS S7-300 防爆數(shù)字量模塊可在以下惡劣環(huán)境條件下使用：

  • 環(huán)境溫度范圍寬：0 °C 到 +60 °C
  • 在需要較高抗化學(xué)腐蝕性以及需能夠承受較高機(jī)械和生物負(fù)荷和鹽霧的場合
  • 相對濕度

S7-200PLC中斷優(yōu)先級和排對等候

優(yōu)先級是指多個(gè)中斷事件同時(shí)發(fā)出中斷請求時(shí)，CPU對中斷事件響應(yīng)的優(yōu)先次序。S7-200規(guī)定的中斷優(yōu)先由高到低依次是：通信中斷、I/O中斷和定時(shí)中斷。每類中斷中不同的中斷事件又有不同的優(yōu)先權(quán)，如表2所示。

一個(gè)程序中總共可有128個(gè)中斷。S7-200在各自的優(yōu)先級組內(nèi)按照先來先的原則為中斷提供。在任何時(shí)刻，只能執(zhí)行一個(gè)中斷程序。一旦一個(gè)中斷程序開始執(zhí)行，則一直執(zhí)行至完成。不能被另一個(gè)中斷程序打斷，即使是更高優(yōu)先級的中斷程序。中斷程序執(zhí)行中，新的中斷請求按優(yōu)先級排隊(duì)等候。中斷隊(duì)列能保存的中斷個(gè)數(shù)有限，若超出，則會(huì)產(chǎn)生溢出。中斷隊(duì)列的多中斷個(gè)數(shù)和溢出標(biāo)志位如表3所示。

表2中斷事件及優(yōu)先級

表3  中斷隊(duì)列的多中斷個(gè)數(shù)和溢出標(biāo)志位

6ES7332-5RD00-0AB0模擬量輸出模塊

• 用于開發(fā) S7-1500 軟件控制器的可動(dòng)態(tài)加載的函數(shù)庫：
  • 借助于 C/C++ 編程語言實(shí)現(xiàn)函數(shù)庫。
  • 在 Windows 中或在軟件控制器的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境中執(zhí)行庫函數(shù)。
  • 從 PLC 程序直接調(diào)用函數(shù)。
• 供貨范圍內(nèi)包括實(shí)時(shí)庫函數(shù)的開發(fā)環(huán)境：
• 使用 MS Visual Studio 開發(fā) Windows 庫函數(shù)。
• 自動(dòng)創(chuàng)建用于調(diào)用庫函數(shù)的函數(shù)塊。
• 通過導(dǎo)入將函數(shù)塊簡便集成在 STEP 7 中。
• 無需專門的語言知識(shí)，即可在控制器中方便地使用庫函數(shù)。

SIMATIC ODK 1500S 可為開發(fā) Windows 以及 S7-1500 軟件控制器的實(shí)時(shí)庫函數(shù)提供支持。典型應(yīng)用包括：

• Windows 庫應(yīng)用程序
  • 與數(shù)據(jù)庫接口
  • 與 Office 應(yīng)用程序等 Windows 程序通信
  • 連接到與應(yīng)用相關(guān)的可視化軟件
  • 實(shí)現(xiàn)特定領(lǐng)域的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如 PV02、IEC 61850 等
  • 訪問 Windows 文件系統(tǒng)，例如，用特定文件格式進(jìn)行訪問
• 實(shí)時(shí)庫應(yīng)用程序
  • 將現(xiàn)有 C/C++ 算法集成到控制任務(wù)中。
  • 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制器或算法

西門子已經(jīng)為基于 PC 的自動(dòng)化開發(fā)了豐富的相關(guān)硬件和軟件組件。

重點(diǎn)：可通過 SIMATIC WinAC 實(shí)現(xiàn)基于 SIMATIC PC 的控制，而 SIMATIC WinAC 是一種開放、靈活和可靠的控制器，可用于實(shí)現(xiàn)基于 PC 的自動(dòng)化解決方案。

在 PC 上的單一平臺(tái)上，可以執(zhí)行所有自動(dòng)化任務(wù)，如開環(huán)/閉環(huán)控制、HMI 和運(yùn)動(dòng)控制。除了典型的 PLC 任務(wù)之外，無論在哪必須處理 PC 應(yīng)用程序，基于 PC 的自動(dòng)化都是您的。

SIMATIC 基于 PC 的控制

• 擴(kuò)展了基于 PC 控制器的 SIMATIC S7 控制器家族
• 當(dāng)數(shù)據(jù)處理，通訊，可視化，工藝和控制必須在單個(gè) PC 上實(shí)現(xiàn)以節(jié)省空間和提高性能時(shí)

型號(hào)

• SIMATIC WinAC 軟件 PLC 
  用于需要高靈活性和集成能力的任務(wù)
• SIMATIC WinAC ODK 
  可實(shí)現(xiàn)工藝任務(wù) PC 解決方案與 PLC 靈活高性能地結(jié)合。

特性：

• 在安裝有 Windows XP Professional SP2 的標(biāo)準(zhǔn) PC 上運(yùn)行。
• 編碼和 SIMATIC S7 兼容
  使用 SIMATIC 工業(yè)軟件編程，創(chuàng)建的程序還可用于 SIMATIC S7。
• 使用與辦公應(yīng)用集成的標(biāo)準(zhǔn)接口
• 用于解決方案指定的工藝硬件和軟件集成的開放式接口

S7-200系列PLC的基本硬件組成

S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。

1．基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元

2．?dāng)U展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)

3．編程器

PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

4．程序存儲(chǔ)卡

為了程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

5．寫入器

寫入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)?/span>PLC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。

6．文本顯示器

文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個(gè)變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。

• 通訊模塊通過點(diǎn)對點(diǎn)連接或總線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

模板的范圍：

• 用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通訊處理器
• 用于連接AS-Interface的通訊處理器
• 用于連接PROFIBUS DP的通訊處理器
• 用于連接PROFIBUS FMS的通訊處理器
• 用于連接工業(yè)以態(tài)網(wǎng)的通訊處理器

CP 343?2P / CP 343?2

CP 343-2P 通信處理器是 AS-Interface 主站，用于 SIMATIC S7-300 和 ET 200M 分布式 I/O 站，具有用戶友好的參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)。

CP 343-2 該模塊的基本型號(hào)。

CP 343-2P / CP 343-2 執(zhí)行以下特性：

• 連接多 62 個(gè) AS-Interface 從站
• 集成模擬值傳輸
• 根據(jù) AS-Interface 規(guī)范 V3.0，支持所有 AS-Interface 主站功能
• 通過前面板上的 LED 指示運(yùn)行狀態(tài)以及所連接從站的運(yùn)行就緒狀況
• 通過前面板上的 LED 進(jìn)行故障指示（包括 AS-Interface 電壓故障、組態(tài)錯(cuò)誤）。
• SIMATIC S7?300 設(shè)計(jì)形式的緊湊外殼
• 適合 AS-Interface Power24V（產(chǎn)品版本 V2 / 固件版本 V3.1 及以上）和標(biāo)準(zhǔn) AS-Interface（采用 30 V 電壓）
• 另外對于 CP 343-2P：支持通過 STEP7 V5.2 及以上版本組態(tài) AS-Interface 網(wǎng)絡(luò)

設(shè)計(jì)

CP 343-2P / CP 343-2 就像 I/O 模塊那樣與 S7-300 相連。它具有：

• 兩個(gè)連接端子用于直接連接 AS-Interface 電纜
• 前面板上的 LED 指示燈用于顯示所有連接且處于激活狀態(tài)的從站的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行就緒情況
• 按鈕用于切換主站操作狀態(tài)并將 AS-Interface 從站的現(xiàn)有實(shí)際組態(tài)用作目標(biāo)組態(tài)

功能

CP 343-2P/CP 343-2 支持?jǐn)U展 AS-Interface 規(guī)范 V3.0 的所有規(guī)定功能。

CP 343-2P / CP 343-2 各占用 SIMATIC S7-300 的 I/O 地址區(qū)域中的 16 字節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)從站和 A 從站的數(shù)字量 I/O 數(shù)據(jù)保存在此區(qū)域中。B 從站的數(shù)字量 I/O 數(shù)據(jù)以及模擬量 I/O 數(shù)據(jù)可通過用于讀/寫數(shù)據(jù)記錄的 S7 系統(tǒng)功能來訪問。