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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)
接口模板(IM)：
用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400的控制器工作时可支持多达21个扩展单元。 SIMATIC S5 模块：
在相关的SIMATIC S5扩展单元中可以寻址SIMATIC S5-115U/-135U/-155U的所有输入/输出模块。此外，在S5 EU 或者直接在CC（借助适配器套接件）中都有可能使用SIMATIC S5的特定IP和WF模块。
扩展
当用户需要在应用中使用一个以上的控制器时，可以对S7-400进行扩展：
-多 21 个扩展单元：
控制器（CC）上-多可以连接21个扩展单元（EU）。 接口模块（IM）的连接：
控制器（CC）和扩展单元（EU）是通过发送接口模块（IM）和接收接口模块（IM）完成连接的。发送接口模块插在控制器（CC）上，相应的接收接口模块则插在串行连接的扩展单元（EU）上。控制器（CC）上-多可以插接6个发送接口模块（IM）（其中-多有2个配5-V传输器），扩展单元（EU）上则只能插接1个接收接口模块（IM）。每个发送接口模块均有2个接口，每个接口均用于连接1条线路。发送接口模块的每个接口均可以连接至多4个扩展单元（无5-V传输器）或者至多1个扩展单元（配5-V传输器）。 电源模块的固定插槽：
在控制器（CC）和扩展单元（EU）的-左侧必须始终连接电源模块。 C总线受限数据交换：
C总线数据交换仅用于控制器（CC）和6个扩展单元（EU）
（EU 1 - EU 6）之间。 扩展：
**用于直接安装在机床旁边的小型装置或者小型控制柜。也可以选择提供5-V电源。 控制器（CC）和-后一个扩展单元（EU）之间的-大单线距离：
使用5 V传输器时为1.5 m；无5-V传输器时为3 m。 用EU进行分布式扩展：
**用于占地面积较大、在同一个位置安装多个扩展单元（EU）的工厂。甚至于可以使用S7-400 EU或者SIMATIC S5 EU。 控制器（CC）和-后一个扩展单元（EU）之间的-大单线距离：
对于S7 EU为100 m，对于S5 EU为600 m。 注意 用于S5扩展单元至某个S7-400的分布式连接：
IM 463-2可以用于S7-400的控制器（CC），IM 314则用于S5-EU。以下S5 EU可连接S7-400： EG 183U EG 185U EG 186 U ER 701-2 ER 701-3 通过EU 200实现的分布式扩展：
**用于占地面积极大的工厂。使用CPU的PROFIBUS DP接口，单条线路可以连接多达125个总线节点。控制器与-后一个节点之间的单线-大距离：23 km（使用光缆）。6ES7414-3XJ00-0AB0 6ES7414-4HJ00-0AB0 6ES7416-2XK02-0AB0
DI（Digital Input）开关量输入， 亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器，如水流开关、风速开关、压差开关等，将高/低电平（相当于开关）两种状态输入到控制器，控制器将其转换为数字量1或0，进而对其进行逻辑分析和计算，这种控制器通道即为DI通道。
DO（Digital Output）开关量输出， 亦称数字量输出，它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平，通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作，也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI（Analogy Input）模拟量输入， 模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输。
AO（Analogy Output）模拟量输出， 模拟量输出的信号是电压（如0~5V、0~10V间的电压）或电流（如0~10mA间的电流），其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
SMART 小型自动化解决方案西门子 SIMATIC 自动化产品与 SINAMICS 驱动产品更优结合，高性价比的 SIMATIC S7-200 SMART PLC，SIMATIC SMART LINE 触摸屏，SINAMICS V20 变频器及 SINAMICS V90 伺服系统，为机器制造商带来更优的小型自动化解决方案，覆盖用户对于人机交互、自动化控制以及驱动的需求。该解决方案有利于用户提升机器设备的性能，降低开发成本，大幅缩短机器设备的上市时间，真正有效地提高用户的市场竞争力。

工艺设计及电控触摸屏和PLC控制思路：
1、在本次在离心机热能回收系统的升级改造中，使用了SMART系列PLC的SR60型号CPU作为控制器，通过对现场设备的IO控制以及MODBUS协议通信控制，实现了热回收系统的自动控制功能，并通过以太信实现了与中控室上位机的连接，实现了对温度，压力，流量的显示，以及必要的修改操作。本次改造，充分发挥了SR60型号CPU的系统功能，来实现对设备的控制和，也使我对小型机的功能有了新的认识。
2、IO表设计及PLC选型
根据现场设备，汇总需要输入点13个，输出点12个，其中两个输出点为220V交流输出驱动接触器动作，所以选择继电器输出型的PLC，根据IO点数要求，我们选择了S7-200 SMART系列的SR40型号CPU（实际采用SR60），并根据需求设计了IO表。
3、其它主要电气设备选型4、确定通讯方案
1）、MODBUS通讯方案
①英威腾CH100A变频器提供modbus 协议地址表，能够方便地接入系统。
②英威腾CH100A变频器参数设置
通信种类：2：MODBUS RTU形式
机器地址：1
传送速度：1：9600bps
数据长度：1：8位
校验形式：0：无校验
编程与调试
1、IO控制程序编程与调试
热水回收系统工艺流程比较简单，采用过程和分时段送水控制，这里采用了时序控制。
利用hmi 读取和设定PLC时钟在面板显示，以达到时钟一致不变。设定不同时段的送水激活指令以达到自动满足条件送水的目的。
2、MODBUS通信程序编程与调试：
samrt 200 plc自带modbus 库指令，组态应用变得简
3、上位机组态
上位机首先与PLC通过网线连接，然后在软件中添加新设备。然后建立相关的变量连接
PLC的基本概念
可编程控制装置(Programmable Controller)是电脑家族中的一员，是为工业控制应用所设计制造的。早期的可编程控制装置称作可编程逻辑控制装置(Programmable Logic Controller)，一般称作PLC，它通常作为代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大**过了逻辑控制的范围，所以，今天这种装置称作可编程控制装置，一般称作PC。但是为了杜绝与个人电脑(Personal Computer)的一般称作混淆，所以将可编程控制装置一般称作PLC
2、PLC的基本结构PLC实质是一种于工业控制的电脑，其硬件结构基本上与微型电脑相同，如图所示：
a. 处理单元(CPU)
处理单元(CPU)是PLC的控制**。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的客户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，可以诊断客户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方法接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从客户程序存储器中逐条读取客户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等全部的客户程序执行完成之后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据输送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可*性，近些年来对大型PLC还采用双CPU产生冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。如此，即便某个CPU发生故障，整个系统依然能正常运行。b、存储器存放系统软件的存储器叫作系统程序存储器。
存放应用软件的存储器叫作客户程序存储器。
C、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个优良的、可*得电源系统是无法工作正常的，所以PLC的生产商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
3、PLC的工作方式
一. 扫描技术当PLC投入运行后，其工作流程一般分为三个阶段，即输入采样、客户程序执行和输出刷新三个阶段。完成以上三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行以上三个阶段。(一) 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方法顺序地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入客户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即便输入状态和数据发生改变，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不改。所以，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必需**过一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

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。

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。
简要介绍：
S7-200 SMART家族提供各种各样的模块以扩展CPU的性能。通过扩展模块，您可以很容易的扩展控制器的本地I/O，以满足您的应用需求。我们分别提供了数字/模拟模块以提供额外的数字/模拟 I/O通道。
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。通过信号板可以有效的定制CPU，提供额外的数字量I/O、模拟量I/O和通讯接口，而不影响面板空间。
产品信息：
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个立的30kHz高速计数器，2路立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个立的30kHz高速计数器，2路立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。
本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个立的30kHz高速计数器，2路立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
SIMATICS7-200设计作为一个统一的模块化系统。它提供了一个可扩展以满足您的需求模块的模块化系统。扩展模块有4/4至32/32的I/O，从4/0，8/0，0/4至4/1个I/O的模拟模块，以及开关负载用的性能模块：5ADC或者10A继电器实时响应
设计
CP具有加固的塑料外壳，带有LED指示灯用于显示工作和故障状态。
它们显示出了SIMATICS7-200设计的全**势，如.
•设计紧凑
•便于安装
•用户友好型接线等。
主要特点在SIMATICS7-200的CPU上可以增加通讯模块。实现S7-200系统的、DP通讯、以太讯、AS-Interface通讯等。
应用
快速PROFIBUS连接
通过EM277通讯模块可以运行222以上所有CPU，作为PROFIBUSDP网络上的标准从站，传输速率高达12Mbit/s。S7-200对更高水平PROFIBUSDP控制水平的开放特点，确保您可以将单台机器集成到生产线中。使用EM277扩展模块，您可以实现配备了S7-200的单机器的PROFIBUS能力。
功能强大的AS-Interface连接
在AS-Interface网络上CP243-2将从CPU从222上升到功能强大的主站。根据新的AS-V2.1接口规范，可以更多连接62个站，甚至易于集成的模拟传感器。使用AS-Interface，可以在更高配置中更多连接248个DI+186DO。更大62站的数量更多可以包括31个模拟模块。方便AS-Interface接口向导支持从站和读/写入数据的配置。
http://zhangqueena.b2b168.com