西门子主机CPUST20 安装调试

西门子S7-200 SMART模块
西门子PLC控制系统设计的几个步骤
（一）决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时，重要的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求：
(1) *步是设定系统输入及输出数目。
(2) 第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。
（二）对输入及输出器件编号
每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个一的对应编号，不能混用。
（三）画出梯形图。
根据控制系统的动作要求，画出梯形图。
（四）将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由序号（即地址）、指令（控制语句）、器件号（即数据）组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。
（五）在编程方式下用键盘输入程序。
（六）编程及设计控制程序。
（七）测试控制程序的错误并修改。
（八）保存完整的控制程序。
S7-200 SMART 软件在 V2.3 开始支持使用 USB-PPI （6ES7 901-3DB30-0XA0）电缆通过串行端口对所有型号的 CPU 进行编程。
不论是Modbus通信还是USS通信，在 S7-200 SMART CPU 通信口上实现的是 RS485 半双工通信，使用的是 S7-200 SMART 的自由口功能，以下说明以CPU Port0 自由口功能切换为例。
紧凑型 CRs CPU 模式切换方法
由于紧凑型 CRs CPU（CR20s、CR30s、CR40s 和 CR60s）无以太网端口，所以 RS485 端口为编程端口。因此，如果用户程序使用 RS485 端口作为自由端口，则会引起冲突。用户程序将RS485 端口用作自由端口时，STEP 7-Micro/WIN SMART V2.3 无法与CPU 通信。
功能强大的AS-Interface连接
接收指令支持几种结束消息的。结束消息的可以是以下一种或者几种的组合：
结束字符检测：结束字符是用于消息结束的任意字符。在找到起始条件之后，接收指令检 查每一个接收到的字符，并且判断它是否与结束字符匹配。如果接收到了结束字符，将其存入 消息缓冲区，接收结束。
通常，对于所有消息都使用同一字符作为结束的ASCII码协议，您可以使用结束字符检测。您可以使用结束字符检测与字符间定时器、消息定时器或者字符计数相结合来结束一条消息。
设置： ec = 1，SMB89/SMB189 = 结束字符
字符间定时器：字符间时间是从一个字符的结束(停止位)到下一个字符的结束(停止位)的时间。
如果两个字符之间的时间间隔(包括*二个字符)**过了SMW92或者SMW192中的毫秒数，接收消息功能结束。接收到每个字符后，字符间定时器重新启动。
当协议没有特定的消息结束字符时，您可以用字符间定时器来结束一条消息。由于定时器总是    包含接收一个完整字符(包括起始位、数据位、校验位和停止位)的时间，因而该时间值应设置为大于在波特率下传输一个字符的时间。
您可以使用字符间定时器与结束字符检测或者字符计数相结合，来结束一条消息。
设置：c/m = 0，tmr = 1，SMW92/SMW192 = **时(毫秒)
SIMATIC S7工业软件
西门子的工业软件分为三个不同的种类：
（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
（2）基于PC的控制软件  基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。
（3）人机界面软件  人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于级的WinCC。
ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的系统。
WinCC是一个真正开放的，面向与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其 的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态生产过程。
PDU的寻址方式也在Modbus应用层协议中作出了具体的定义。在ModbusPDU中每一个数据都赋予从0~65535中的一个值作为该数据的地址。而在Modbus数据模型中，每一种数据类型块中的数据单元都定义了一个从1到n(设备容量决定)的值作为其地址。
Modbus数据模型要与符合IEC-61131标准的实际设备内存或者其他模型对应起来，这方面的映射关系是由设备生产厂家制定的。图二给出了Modbus寻址模型，设备内存中的四种数据模式的组织方式是由厂家决定的。由图2可知，一个ModbusPDU地址所对应的Modbus数据模型地址为该PDU地址加1。
2.2Modbus通信实现方式
要实现设备间的通信，需要将Modbus应用层协议嵌入到ISO/OSI参考模型中的低层协议中。现行的通信方式有三种:
(1)通过串行链路实现的异步数据传输(Modbus-RTUandModbus-ASCII)，又称标准Modbus通信;
(2)高速令牌环信(Modbus-Plus);
(3)基于TCP/IP的客户/服务器结构通信(Modbus-TCP)。
表2给出这三种通信方式与ISO/OSI参考模型的比较。

CPU有一些非常有用的功能：
从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和快速的升级
通过一个系统功能实现额外的写保护（例如没有从PC器件下载到CPU）
通过读取存储卡的序列号获得保护，因此，保证了程序只与特定的存储卡一起运行
集成的路由功能允许在不同总线系统和网络访问数据记录，例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。
信号变换中的数学问题
信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。
声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。
假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。
如此，B0对应于A0，Bm对应于Am，Y对应于X，及Y=f(X)。由于是线性关系，得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。
5、PLC中逆变换的计算方法
以S7-200和4－20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400－32000，及C0=6400，Cm=32000。于是，X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。
例如某温度传感器和变送器检测的是-10－60℃，用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。
用同样的原理，我们可以在HMI上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。
在S7-200中，(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0－1.0（100）的实数，可以直接送到PID指令（不是指令向导）的检测值输入端。PID指令输出的也是0－1.0的实数，通过前面的计算式的反计算，可以转换成6400－32000，送到D/A端口变成4－20mA输出。
主要特点
•**数据记录用记忆卡，配方管理，STEP7-Micro/WIN的项目节约，以及各种格式的文件存储
•PID自动调谐功能
•用于扩展通讯选项的2个内置串口，例如：与其它制造商的设备配套使用（CPU224XP,CPU226）
•具有内置模拟输入/输出的CPU224XP
实时响应
的技术直至更后的细节确保我们的CPU发挥**的实时响应率：
•4个或6个立的硬件计数器，每个30kHz，带有CPU224XP的2x200kHz，例如：通过增量编码器或者高速记录过程事件的路径监测
•4个立的报警输入，输入滤波时间0.2毫秒至程序起动－更大过程安全
•对应用程序快速事件大于0.2ms信号的脉冲捕捉功能
•2个脉冲输出，每个20kHz，或者具有脉冲宽度调制和脉冲无脉冲设**的CPU224XP的2x100kHz－例如：用于控制步进电机
•2个定时中断，在1ms处开始，以1ms的增量进行调节－用于迅速变化过程的无扰控制
•快速模拟输入－具有25μs的信号转换，12位分辨率

在系统块选择标准型CPU模块后，SB选项里会出现上述五种信号板：
选择SB DT04 时，系统自动分配I7.0 和Q7.0 做为I/O 映像区的起始位
选择SB AE01 时，系统自动分配AIW12 做为I/O 映像区
选择SB AQ01 时，系统自动分配AQW12 做为I/O 映像区
选择SB CM01 时，在端口类型设置框里选择RS232 或RS485 即可
选择 SB BA01 时，可启用电量低报警或通过I7.0 监测电量状态
型号规格描述
SB DT04 2DI/2DO 晶体管输出提供额外的数字量I/O 扩展，支持2 路数字量输入和2 路数字量晶体管输出
SB AE01 1AI 提供额外的模拟量I/O 扩展，支持1 路模拟量输入，精度为12 位
SB AQ01 1AO 提供额外的模拟量I/O 扩展，支持1 路模拟量输出，精度为12 位
SB CM01 RS232/RS485 提供额外的RS232 或RS485 串行通信接口，在软件中简单设置即可实现转换
SB BA01 实时时钟保持支持普通的CR1025 纽扣电池，能断电保持时钟运行约1 年信号板基本信息
信号板直接安装在SR/ST CPU 本体正面，*占用电控柜空间，安装、拆卸方便捷。对于少量的I/O 点数扩
展及更多通信端口的需求，全新设计的信号板能够提供更加经济、灵活的解决方案
SR/ST CPU 网络通信
S7-200 SMART SR/ST CPU 模块本体集成1 个PROFINET 接口和1 个RS485接口，通过扩展CM01 信号板或者EM DP01 模块，其通信端口数量多可增至4 个，可满足小型自动化设备与触摸屏、变频器、伺服驱动器及第三方设备通信的需求
以太信
SR/ST CPU集成的PROFINET接口，支持多种协议，连接各种设备
PROFINET通信：可与变频器或伺服驱动器进行通信，多支持8台设备
可作为程序下载端口（使用普通网线即可）
与SMART LINE触摸屏进行通信：多支持8台设备
支持多台PLC之间以太信：支持8个主动和8个被动PUT/GET 连接
开放式以太信：支持TCP，UDP，ISO_on_TCP，Modbus TCP等多种通信协议，
支持8个主动和8个被动连接
PROFIBUS 通信
使用EM DP01扩展模块可以将S7-200 SMART SR/ST CPU做为PROFIBUS-DP从站连接
到PROFIBUS通信网络。通过模块上的旋转开关可以设置PROFIBUS-DP从站地址。该
模块支持9600波特到12M波特之间的任一PROFIBUS波特率，大允许244输入字节和244输出字节
订货数据
SIMATIC S7-200 SMART 订货数据
处理单元 CPU 订货号
CPU SR20 标准型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，12 输入/8 输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1SR20-0AA0
CPU ST20 标准型CPU模块，晶体管输出，24 V DC 供电，12输入/8输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1ST20-0AA0
CPU SR30 标准型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，18输入/12输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1SR30-0AA0
CPU ST30 标准型CPU模块，晶体管输出，24 V DC 供电，18输入/12输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1ST30-0AA0
CPU SR40 标准型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，24 输入/16 输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1SR40-0AA0
CPU ST40 标准型CPU模块，晶体管输出，24 V DC 供电，24 输入/16 输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1ST40-0AA0
CPU SR60 标准型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，36 输入/24 输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1SR60-0AA0
CPU ST60 标准型CPU模块，晶体管输出，24 V DC 供电，36 输入/24 输出，集成PROFINET端口6ES7 288-1ST60-0AA0
处理单元CPU 
CPU CR20s 经济型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，12输入/8输出6ES7 288-1CR20-0AA1
CPU CR30s 经济型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，18输入/12输出6ES7 288-1CR30-0AA1
CPU CR40s 经济型CPU模块，继电器输出，220 V AC 供电，24输入/16输出6ES7 288-1CR40-0AA1

PLC与继电器相比的优势
PLC是一种可编程控制器，应用的范围是非常广泛的。用户在使用PLC的时候对于PLC的知识都了解多少呢，PLC与继电器相比的优势有哪些大家都知道吗，下面仪器仪表世界网小编就来详细的介绍一下吧。
1、功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
3、可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为可靠的工业控制设备之一。
4、系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
定时中断
•1至255ms，具有1ms的分辨率
•例如：在转四分之一圈后，以3000RPM的转速可以在螺钉插入机上记录和处理信号。可以实现非常的记录，例如：拧紧扭矩，以确保螺钉的更佳紧固。
快速计数器
•彼此、其他操作和程序周期均立运行
•当达到用户可选择的计算值时，中断触发－从检测到输入信号到切换输出的反应时间为300μs
•当增量位置编码器用于确切定位时的4边缘评估
•模块化可扩展性
报警输入
•4个立的输入
•用于快速连续登记信号
•用于信号检测的200μs–500μs响应时间/用于信号输出的300μs
•对正向和/或负向信号边沿的响应
•在一个队列中更多16次中断，取决于**顺序
优点
SIMATICS7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点
•强大的性能，
•更优模块化•开放式通讯。
新的模块化SIMATICS7-200控制器，可实现简单却高度的自动化任务。SIMATICS7-200控制器实现了模块化和紧凑型设计，功能强大、投资安全并且完全适合各种应用。
可扩展性强、灵活度高的设计，可实现更高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。
SIMATICHMI基础面板的性能经过优化，旨在与这个新控制器以及强大的集成工程组态更优兼容，可确保实现简化开发、快速启动、和更高等级的可用性。
•6个控制器，具有不同类型的分级性能
•紧凑型控制器，带有集成电源，可作为宽范围交流或直流电源
•具有不同的性能等级，满足不同的应用领域
应用
•CPU221：
智能、紧凑型解决方案。
•CPU222：
出色的紧凑型解决方案。
•CPU224：
高性能的紧凑型CPU。
•CPU224XP：
高性能的紧凑型CPU，带2个端口。
•CPU226：
高性能的紧凑型CPU，带2个端口。
SIMATICS7-200 SMART 订货数据
问题1：S7-200 CPU内部存储区类型？
回答：S7-200 CPU内部存储区分为易失性的RAM存储区和保持的EEPROM两种，其中RAM包含CPU工作存储区和数据区域中的V数据存储区、M数据存储区、T(定时器)区和C(计数器)区，EEPROM包含程序存储区、V数据存储区的全部和M数据存储区的前14个字节。
也就是说V区和MB0-MB13这些区域都有对应的EEPROM保持区域。
EEPROM的写操作次数是有限制的(少10万次，典型值为100万次)，所以请注意只在必要时才进行保存操作。否则，EEPROM可能会失效，从而引起CPU故障。
EEPROM的写入次数如果**过限制之后，该CPU即不能使用了，需要整体更换CPU，不能够只更换CPU内EEPROM，西门子不提供这项服务。
问题2：S7-200 CPU的存储卡的作用？
回答：S7-200还提供三种类型的存储卡用于存储程序，数据块，系统块，数据记录（归档）、配方数据，以及一些其他文件等，这些存储卡不能用于实时存储数据，只能通过PLC—存储卡编程的方法将程序块/数据块/系统块的初始设置存于存储卡内。
存储卡分为两种，根据大小共有三个型号。
32K存储卡：仅用于储存和传递程序、数据块和强制值。32K存储卡只可以用于向新版（23版）CPU传递程序，新版CPU不能向32K存储卡中写入任何数据。而且32K存储卡不支持存储程序以外的其他功能。订货号：6ES7 291-8GE20-0xA0。
64K/256K存储卡：可用于新版CPU（23版）保存程序、数据块和强制值、配方、数据记录和其他文件（如项目文件、图片等）。64K/256K新存储卡只能用于新版CPU（23版）。64K存储卡订货号： 6ES7 291-8GF23-0xA0；256K存储卡订货号：6ES7 291-8GH23-0xA0。
为了把存储卡中的程序送到CPU中，必须先插入存储卡，然后给CPU上电，程序和数据将自动复制到RAM及EEPROM中。
存储卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。
S7-200的外部存储卡有哪些功能？
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问题3：S7-200 CPU内的程序是否具有掉电保持特性？
回答：S7-200 CPU内的程序块下载时，会同时下载到EEPROM中，也就是说程序下载后，将保持。同样，系统块和数据块下载时，也会同时下载到EEPROM中。
问题4：S7-200 CPU内部的数据的掉电保持特性？
回答：S7-200系统手册*四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存储数据”一节详细介绍了S7-200 CPU内数据的掉电保持特性，建议用户仔细阅读。
S7-200 CPU内的数据分为RAM区和EEPROM区。
其中，RAM区数据需要CPU内置的**级电容或者外插电池卡才能实现掉电保持特性。
对于CPU221和CPU222的内置**级电容，能提供典型值约50小时的数据保持。
对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226的内置**级电容，能提供典型值约100小时的数据保持。
**级电容需要在CPU上电时充电。为达到上述指标的数据保持时间，需要连续充电至少。
当该时间不够时，可以购买电池卡，以获得更长时间的数据保持时间。
EEPROM区能实现数据保持，不依靠**级电容或者电池就可以保持数据。
问题5：S7-200 CPU的工作顺序？
回答：S7-200 CPU一上电后，CPU先去检查RAM区域中的数据，如果在**级电容或者电池有电的情况下，数据并未丢失，则使用该RAM区的数据；如果**级电容或者电池没电了，导致数据丢失，则CPU去读EEPROM中相应的区域(包含数据块中的数据定义内容)，如果在EEPROM中存有保持的数据，则CPU将EEPROM中的数据写回到RAM区中，再进行下面的工作。
如果EEPROM中也没有对应存储区的数据了，则该存储区的数据将变成0。
问题6：S7-200 CPU电池卡的使用注意事项？
回答：新版S7-200 CPU电池卡有两种型号。
对于CPU221和CPU222，由于其中没有实时时钟，则对应的为时钟电池卡，订货号为：6ES7297--1AA23--0xA0。
对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226，电池卡仅提供电池功能，订货号为：6ES7 291--8BA20--0xA0，该款电池卡型号又叫做BC293。
电池卡的寿命典型值约为200天，当插上电池卡后，如果CPU处于工作状态或者**级电容有电的情况下，并不消耗电池卡的电量。当电池卡的电量消耗完毕之后，该电池卡就报废了。
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