西门子S7-200SMART标准型CPU模块ST60 质保一年

S7-200PLC可以通过智能扩展模块CP243-1连接至工业以太网中。CP243-1不是即插即用的模块，需要我们先对其进行组态。由于其支持的是西门子的S7协议，因而与很多第三方支持以太网功能的设备进行通信时会受到限制
通过本文您可以获得以下信息：
使用CP243-1对S7-200编程调试时是否可只用一根网线，而省去S7-200的编程电缆？
如何对CP243-1进行基本的组态设置？
如何获得CP243-1的详细技术参数和怎样实现IT功能？
利用CP243-1可以和哪些设备通信？
CP243-1使用中的常见问题？
（一） 当您使用CP243-1模块时，您一定要注意此模块不是即插即用的模块，您需要对此模块进行组态才能使用。
简单的说，使用CP243-1的步骤如下：
（1）正确连接CP243-1与S7-200CPU，并为CP243-1连接24V电源
（2）在S7-200的编程软件中运行以太网向导或因特网向导对模块进行基本参数和功能的配置
（3）在程序中正确的调用相关的子程序
（4）将编写完成的程序使用S7-200的编程电缆下载至PLC
（5）如果激活因特网功能，还需要使用网线将S7-200的程序下载至CP243-1如果没有激活因特网功能，则此步可略
数据域内存放着Modbus设备能够识别的数据信息。由客户发送到服务器的数据域含有功能码操作的附加信息，在某些请求报文中数据域的长度为零
Modbus协议中依据数据属性的区别定义了四种数据类型:离散输入、线圈、输入寄存器和输出寄存器。这四种数据类型的组合构成了Modbus数据模型。它们在不同的设备内存中分配的方式是由生产厂家预先制定的，可以是在同一区域，也可以是有各自的立区域或其他方式
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)
在不同的通信方式中都要对ModbusPDU进行封装，组成不同的Modbus帧，这种帧在Modbus协议中有的名词称之为应用数据单元(ADU)。在Modbus-RTU和Modbus-Plus通信中采用的是标准应用数据单元，它只是在PDU前面加上了占用一个字节的附加地址和在PDU结束增加了占用两个字节的校验码。在Modbus-TCP/IP网络通信中需要对Modbus应用层协议进行重新封装，该封装是通过在ModbusPDU前加上了Modbus应用层协议帧头来实现
基于串行链路的Modbus通信网络是一种主从式网络，在串行网络中只允许存在一个主节点和多247个从节点，在这种网络下，标准ModbusADU中的附加地址域只包含从节点的地址，可寻址范围是0~247，地址0作为广播模式地址使用，从节点地址的有效取值范围是1~247，并且每个从节点的地址必须是的，主节点不存在具体的地址值。主节点设备将要访问的从节点设备的地址放入到请求帧的地址域中，当该地址的从节点设备作出响应时，将会把从节点设备的地址复制到响应帧的地址域中，主节点设备通过该地址得知是由哪个从节点设备发来的响应
校验域存放了根据报文内容经由冗余校验算法计算所得到的结果。在基于串行链路的Modbus通信网络中有两种传输方式:RTU和ASCII，这两种传输方式的冗余校验算法是不同的
采用RTU通信模式要比ASCII模式在同样波特率下能传输更多信息，在RTU模式底下是以二进制编码方式对传输数据进行编码，报文中每一个字节(8位二进制位)包含了两个十六进制字符，同一报文内的字符必须连续传输。RTU模式字节传输格式由1位起始位，8位数据位，1位奇偶检验位和1位停止位依次组成，共占用11位二进制位。当不使用奇偶检验时，奇偶校验位也作停止位使用，此时共有两位停止位。RTU传输模式下帧的差错校验域内存放的是报文经过循环冗余检验(CRC)算法计算得出的结果
运动控制
三轴 100 kHz 高速脉冲输出，实现定位.
运动控制基本功能
标准型晶体管输出CPU 模块，ST40/ST60 提供3 轴100 kHz 高速脉冲输出，支持PWM（脉宽调制）和PTO 脉冲输出
在PWM 方式中，输出脉冲的周期是固定的，脉冲的宽度或占空比由程序来调节，可以调节电机速度、阀门开度等
在PTO 方式（运动控制）中，输出脉冲可以组态为多种工作模式，包括自动寻找原点，可实现对步进电机或伺服电机的控制，达到调速和定位的目的
CPU 本体上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可组态为PWM 输出或高速脉冲输出，均可通过向导设置完成上述功能
PWM 和运动控制向导设置
为了简化您应用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WINSMART 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM、PTO 的组态。该向导可以生成位控指令，您可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置进行动态控制。
PWM 向导设置根据用户选择的PWM 脉冲个数， 生成相应的PWMx_RUN 子程序框架用于编辑。
运动控制向导多提供3 轴脉冲输出的设置，脉冲输出速度从20 Hz 到100 kHz 可调。
运动控制功能特点
提供可组态的测量系统，输入数据时既可以使用工程单位（如英寸或厘米），也可以使用脉冲数
提供可组态的反冲补偿
支持、相对和手动位控模式
支持连续操作
提供多达32 组运动动包络，每组包络多可设置16 种速度
提供4 种不同的参考点寻找模式，每种模式都可对起始的寻找方向和终的接近方向进行选择
运动控制的
为了帮助用户开发运动控制方案，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供运动控制面板。其中的操作、组态和包络组态的设置使用户在开发过程的启动和测试阶段就能轻松运动控制功能的操作。
使用运动控制面板可以验证运动控制功能接线是否正确，可以调整组态数据并测试每个移动包络
显示位控操作的当前速度、当前位置和当前方向，以及输入和输出LED（脉冲LED 除外）的状态
查看修改在CPU 模块中存储的位控操作的组态设置
编程
人性化软件，提升编程效率
STEP 7- Micro/WIN SMART 是为S7-200 SMART 开发的编程软件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上运行，支持LAD、FBD、STL语言。安装文件小于100 MB。在沿用STEP 7- Micro/WIN 编程理念的同时，更多的人性化设计使编程更容易上手，项目开发更加。
全新菜单设计
摒弃了传统的下拉式菜单，采用了新颖的带状式菜单设计，所有菜单选项一览无余，形象的图标显示，操作更加方便快捷。
双击菜单即可隐藏，给编程窗口提供更多的可视空间。
全移动式窗口设计
软件界面中的所有窗口均可随意移动、并提供八种拖拽放置方式。
主窗口、程序编辑窗口、输出窗口、变量表、状态图等窗口均可按照用户的习惯进行组合，限度的提高编程效率。
变量定义与程序注释
用户可根据工艺需求自定义变量名，并且直接通过变量名进行调用，完全享受编程语言的便利。根据实现的功能，功能寄存器调用后自动命名，更加便捷。
STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注释功能，能为程序块、编程网络、变量添加注释，大幅提高程序的可读性。当鼠标移动到指令块时，自动显示各管脚支持的数据类型。
强大的密码保护
STEP 7- Micro/WIN SMART 不仅对计算机中的程序源提供密码保护，同时对CPU 模块中的程序也提供密码保护，满足用户对密码保护的不同需求，保护用户的知识产权。
STEP 7- Micro/WIN SMART 对程序源实现三重保护：包括为为工程、POU（程序组织单元）、数据页设置密码，只有授权的用户才能查看并修改相应的内容。
编程软件对 CPU 模块里的程序提供4 级不同权限密码保护。
新颖的设置向导
STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了简易快捷的向导设置功能，只需按照向导提示设置每一步的参数即可完成复杂功能的设定。新的向导功能允许用户直接对其中某一步的功能进行设置，修改已设置的向导便*重新设置每一步。
向导设置支持以下功能：
• HSC（高速计数）
• 运动控制
• PID
• PWM（脉宽调制）
• 文本显示
状态
在STEP 7- Micro/WIN SMART 状态图中，可监测PLC 每一路输入/ 输出通道的当前值，同时可对每路通道进行强制输入操作来检验程序逻辑的正确性。
状态监测值既能通过数值形式，也能通过比较直观的波形图来显示，二者可相互切换。
另外，对PID 和运动控制操作，STEP 7- Micro/WIN SMART 通过的操作面板可对设备运行状态进行。

S7-200需要扩展CP243-1模块进行以太信，S7-200 SMART集成以太网口，不需要扩展模块。8个连接用于CPU与其他S7-200 SMART CPU之间的PUT/GET连接，8个连接用于CPU与其他S7-200 SMART CPU之间的PUT/GET被动连接。
与S7-300/400以太信移植
S7-200通过扩展CP243-1与与S7-300/400以太信，CP243-1即可以作为客户端、也可以作为，移植至S7-200 SMART时，S7-200 SMART只能作为，需要在S7-300/400侧调用PUT/GET。
S7-300/400配置S7连接时设置伙伴方的TSAP为03.01。
S7-200 SMART不能与CP343-1 Lean 模块以太信，V2.2及以上版本和硬件支持开放式以太信，可以与CP343-1 Lean通过TCP通信。
与S7-1200/1500以太信移植
S7-200通过扩展CP243-1与与S7-1200/1500以太信，CP243-1即可以作为客户端、也可以作为，移植至S7-200 SMART时，S7-200 SMART也可以作为客户端、。做时需要在S7-1200/1500侧调用PUT/GET，做客户端操作详见：《西门子 S7-200 SMART PLUS V1.7 技术参考》
S7-1200/1500配置S7连接时设置伙伴方的TSAP为03.01。
S7-1200/1500用于通信的数据块需要取消属性中"的块访问"选项。
S7-200 SMART作为客户端时，S7-1200/1500需要允许PUT/GET访问。
S7-200 OPC通信主要有以下2种情况：
1、S7-200扩展CP243-1通过以太网口以S7协议进行OPC通信，OPC站安装以太网卡。移植时，使用S7-200 SMART本体集成以太网口即可，OPC可以选择PC ACCESS SMART 或者SIMATIC NET。
2、通过S7-200 CPU本体集成的RS485端口以PPI协议进行OPC通信或者扩展EM277通过DP口以S7协议进行OPC通信，OPC站安装CP5611卡等。移植时，S7-200 SMART可以使用以太网也可以扩展DP01模块，OPC使用SIMATIC NET。
S7-200 SMART 开关量输出的典型抑制电路
S7-200 SMART 开关量输出驱动感性负载时，需要配备抑制电路。抑制电路可以限制开关量输出断开时感应电压升高，可保护输出，并防止切断感性负载时产生的高压导致CPU损坏或CPU内部固件错误。
此外，抑制电路还可以限制关断感性负载时产生的电气噪声。配备一个外部抑制电路，使其从电路上跨接在负载两端并且在位置上接近负载，这样对降低电气噪声有效。
S7-200 SMART晶体管输出内部回路已经包括抑制电路，该电路足以满足大多数应用中感性负载的要求。
继电器输出触点由于可用于直流或交流负载，所以未提供内部保护。
系统块
系统块提供S7-200 SMART CPU、信号板和扩展模块的组态。
系统块组态相关视频教程的链接如下：
S7-200 SMART 系统块的组态——跟我学35/52
S7-200 SMART 系统块的组态——跟我做36/52
S7-200 SMART PLC CPU系统属性Part1
S7-200 SMART PLC CPU系统属性Part2
使用以下方法之一查看和编辑系统块以设置CPU的选项：
• 在导航栏上单击“系统块”（System Block）按钮。
• 在“视图”（View）菜单功能区的“窗口”（Windows）区域内，从“组件”（Component）下拉列表中选择“系统块”（System Block）。
• 选择“系统块”（System Block）节点，然后按Enter，或在项目树中双击“系统块”（System Block）节点。STEP 7-Micro/WIN SMART 打开系统块 ，并显示适用于CPU类型的组态选项

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

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路  集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母"IC"(也有用文字符号"N"等)表示。 技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗***技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器  接触器是一种应用广泛的开关电器。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流主电路和大容量的控制电路，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制及各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。 [全文] 系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统的可靠性。  2 配套，功能完善，适用性强  PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。  3 易学易用，深受工程技术人员欢迎  PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 4 系统设计的工作量小，维护方便，容易改造  (1) 设计与维护  PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。特别适合多品种、小批量的生产场合。
西门子200SMART CPU
硬件角度：  1、S7-200SMARTPLC相对于S7-200的PLC来说I/o点数更丰富，单体I/o点数可达60点。而S7-200PLC中的CPU226的PLC只能提供40个点。  2、S7-200SMART PLC带有信号板扩展功能，信号板可以扩展模拟量，数字量，以及通信等，使用信号板可以不占用控制柜的空间，是设计更人性化。 3、S7-200SMART的PLC在其本体单元上增设了一个以太网端口，集成了强大的以太网功能。此以太网口可以支持PLC程序的上载下载，相对于S7-200的PLC来说省去了的编程电缆，使用一个普通的网线就可以实现程序的上载下载，同时可以支持与触摸屏、其他的CPU模块以及计算机之间的通信连接。  4、S7-200的PLC可以支持2轴的高速脉冲输出，而对于S7-200SMART的PLC来说可支持3轴100KHZ的高速脉冲输出，支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式。 5、S7-200 SMART和S7-200的PLC都支持扩展卡功能，S7-200的扩展卡必须是西门子的扩展卡使用的使用来实现配放的存储以及数据记录的功能。而S7-200SMART的PLC所使用的存储卡为市场上通用的micro SD卡，可实现程序的更新和固件的升级
西门子200SMART CPU
软件角度：  1、相对于step7  Microwin软件来说，Step7  Microwin SMART的软件更人性化，如新颖的带状式菜单，全移动式界面窗口，方便的程序注释功能，对于Step7 Microwin的软件来说，里面的系统快，数据块状态图标等都不支持拖动功能，位置是固定的，而对于Step7 Microwin SMART的编程软件来说都可以支持拖动功能，这样有助于我们在调试程序的时候带来方便。  2、Step7  Microwin的编程软件中对PLC的使用的时候不支持硬件组态功能，对于Step7Microwin  SMART的PLC来说需要使用硬件组态的功能。
中国航空工业与西门子深化战略合作
3月2日，中国航空工业副总经理、CIO张新国与西门子**执行副总裁一同出席在武汉举行的双方深化战略合作推进研讨会。双方立足“中国制造2025”和“德国工业4.0”两个国家工业计划对接的机遇期，基于新一代数字技术的共同理解以及工业知识转移共享价值的主张，探寻深化战略合作的模式和更广泛的技术领域，并构思进一步的推进方式。西门子高度认可战略合作的进展，并将在新数字技术应用上投入更多的**资源。
此外，张新国还率队参加了西门子大中国区智慧研发与智能制造技术大会，并应邀作了题为“复杂航空系统与复杂系统工程的协同演进”的主旨演讲，提出**工业转型和创新驱动的基本趋势和共同路径，剖析了航空航天和防务领域运用传统系统工程所面临的挫折。张新国指出，应对复杂性的关键在于，关注于从机械、机/电、机/电/软产品到系统、系统之系统的演进中，运用正规的建模语言开展功能和行为的分析、统一建模和联合仿真，构建模型连续跟踪、连续验证的数字线索，进而形成围绕虚拟空间和真实世界之间相互映射、贯通抽象—符号—物理支持演进式开发的数字孪生应用场景。
西门子的步伐是紧紧的与工业领域不可分隔的。
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