西门子S7-200SMARTEMDR16 量大从优

即处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制**。主要有运算器，控制器，寄存器以及实现它们之间联系的数据，控制及状态总线构成。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及戒定时器的状态，并能用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，先它以扫描的方式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，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，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。等所有的用户程序执行完毕之后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
至此已经配置完成了Smart 1000 IE与S7-200 SMART CPU的PPI通信。 04启动操作画面 给Smart 1000 IE设备上电时屏幕会短暂出现启动画面，三个按钮代表的含义如下。 Transfer：HMI设备设置为“传送”模式。 Start：启动装载在HMI设备上的项目。 Control Panel：点击该按钮后进入HMI设备的控制面板，用户在控制面板可以选择传输模式，添加等。 05项目文件 要将配置好的项目到Smart 1000 IE设备上，先要保证HMI设备的通信口处于状态，可通过HMI设备的“Control Panel”>“Transfer”进行设置，如果选择串口方式项目，先需要勾选“Serial”右侧的“Enable Channel”。 其次，要使用Siemens原装的PPI编程电缆项目，RS-232/PPI电缆（订货号6ES7 901-3CB30-0xA0）和USB/PPI电缆（订货号6ES7 901-3DB30-0xA0）都可以。当使用的电缆是USB/PPI时，要求其E-STAN本是05或更高版本。 接着在WinCC flexible 软件的菜单栏选择“项目”>“传送”>“传输”，单击“传输”即可打开“选择设备进行传送”窗口，在“选择设备进行传送”窗口，用户可以选择传输模式为“串行”或“串口（通过USB-PPI电缆）”，在此选择后者进行传输。 给Smart 1000 IE设备断电再上电后，HMI设备将会出现启动画面，单击Transfer按钮，使HMI设备处于“传送”模式。 接着在WinCC flexible软件中选择“项目”>“传送”>“传输”，“传送”按钮，待HMI设备中的传送状态显示为“传输完成”时，至此已成功通过串口模式将项目传送到HMI设备。
至此已经配置完成了Smart 1000 IE与S7-200 SMART CPU的PPI通信。 04启动操作画面 给Smart 1000 IE设备上电时屏幕会短暂出现启动画面，三个按钮代表的含义如下。 Transfer：HMI设备设置为“传送”模式。 Start：启动装载在HMI设备上的项目。 Control Panel：点击该按钮后进入HMI设备的控制面板，用户在控制面板可以选择传输模式，添加等。 05项目文件 要将配置好的项目到Smart 1000 IE设备上，先要保证HMI设备的通信口处于状态，可通过HMI设备的“Control Panel”>“Transfer”进行设置，如果选择串口方式项目，先需要勾选“Serial”右侧的“Enable Channel”。 其次，要使用Siemens原装的PPI编程电缆项目，RS-232/PPI电缆（订货号6ES7 901-3CB30-0xA0）和USB/PPI电缆（订货号6ES7 901-3DB30-0xA0）都可以。当使用的电缆是USB/PPI时，要求其E-STAN本是05或更高版本。 接着在WinCC flexible 软件的菜单栏选择“项目”>“传送”>“传输”，单击“传输”即可打开“选择设备进行传送”窗口，在“选择设备进行传送”窗口，用户可以选择传输模式为“串行”或“串口（通过USB-PPI电缆）”，在此选择后者进行传输。 给Smart 1000 IE设备断电再上电后，HMI设备将会出现启动画面，单击Transfer按钮，使HMI设备处于“传送”模式。 接着在WinCC flexible软件中选择“项目”>“传送”>“传输”，“传送”按钮，待HMI设备中的传送状态显示为“传输完成”时，至此已成功通过串口模式将项目传送到HMI设备。
矩阵式交—交控制方式VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。《S7-200系统手册》上给出的数据是一个网段50m，这是在符合规范的网络条件下，能够保证的通讯距离。凡**出50m的距离，应当加中继器。加一个中继器可以延长通讯网络50米。
西门子PLC系列S7-200 smart是西门子PLC S7-200的加强版，与S7-200相比，它在性能上，硬件配置和软件组态方面都有提高，也得到了用户的广泛认可。在实际的工程项目中，客户越来越多地选择S7-200 smart系列PLC，并且在各个工程项目现场S7-200 smart都有良好的表现。在自动化控制系统的通讯过程中，有时会用到USS通信功能。本文下面将针对西门子PLC S7-200 smart的USS通信功能做一个详细说明，供用户在系统设计及调试时进行参考。
二、西门子PLC系列S7-200 smart系列USS通信
西门子PLC S7-200 smart CPU本体集成的RS485通信口可以实现USS通讯。它的功能特点如下：
1. USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议，多年来也经历了一个不断发展、完善的过程。*初 USS 用于对驱动装置进行参数化操作，即更多地面向参数设置。在驱动装置和操作面板、调试软件的连接中得到广泛的应用。近来 USS 因其协议简单、硬件要求较低，也越来越多地用于和控制器的通信，实现一般水平的通信控制。
2. 需要用户注意的是，USS 提供了一种低成本的，比较简易的通信控制途径，由于其本身的设计，USS 不能用在对通信速率和数据传输量有较高要求的场合。在这些对通信要求高的场合，应当选择实时性更好的通信方式，如 PROFIBUS-DP 等。在进行系统设计时，必须考虑到 USS 的这一局限性。
3. 举例说明，如果在一些速度同步要求比较高的应用场合，对十几甚至数十台变频器采用 USS 通信控制，其效果可能会不太理想。
4. USS 协议的基本特点如下：
（1）支持多点通信（因而可以应用在 RS 485 等网络上）
（2）采用单主站的“主－从”访问机制
（3）一个网络上*多可以有 32 个节点（*多 31 个从站）
（4）简单可靠的报文格式，使数据传输灵活
（5）容易实现，成本较低
5. USS 的工作机制是，通信总是由主站发起，USS 主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否、以及如何响应。从站不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：接收到的主站报文没有错误，并且本从站在接收到主站报文中被寻址上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。
西门子PLC程序优化方法
1,没必要共享信号时,放置在同一网络里的多条指令,会产生额外的进出栈操作(具体可以转成STL来分析),而且如果不是逻辑要求,应避免横向串联,这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里,感觉紧凑一点。
2,合理使用立即IO指令(尽量减少使用)节约PLC处理立即指令的转换时间。
3,计算中尽量使用计算结果存储器,而不用过渡存储器。
4,可以用“字”的时候尽量避免用“双字”,可以用整数时,尽量避免用实数。
5,尽量避免数据类型转换,不得不用时,尽量用AC存放中间变量,减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间,比如：用VW2存整数时,VW0空出不用,就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据;
6,减少非必要网络扫描,把可以设条件执行的网络(特别是AIW,AQW),归类到子程序中作条件调用(例如定时中断);
7,在保证工艺要求前提下,适当减小发生中断的频率;

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。
(二) 客户程序执行阶段在客户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序顺序地扫描客户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点产生的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点产生的控制线路进行逻辑运算，然后按照逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是不是要执行该梯形图所规定的功能指令。即，在客户程序执行流程中，仅有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生改变，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生改变，并且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(三) 输出刷新阶段
当扫描客户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新全部的输出锁存电路，再经输出电路推动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
比较下二个程序的异同：
这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的流程却不同。
※ 程序1只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新；
※ 程序2要用四次扫描周期，才能完成对%M4的刷新。
这两个例子说明：相同的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不一样。另外，也可看到：采用扫描客户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区分。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来讲可以忽略，那么二者之间就没有什么区分了。
通常情况下，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期相当于自诊断、通讯、输入采样、客户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

西门子PLC代理商硬件分析
2、PLC硬件故障
①PLC主机系统故障
A、电源系统故障。电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。
B、通讯网络系统故障。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的大因素之一。系统总线的损坏主要由于PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。PLC的价格少则几百，多则上万，所以从节省开支方面讲，PLC损坏后还是具有一定的维修价值。PLC的维修技术，不单是PLC硬件上的修复，还有PLC线路以及软件的相互配合，再者，PLC不像单片机那样，是单一的芯片，加上少量电路就能工作，修复相对简单。
CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能、GHz（吉赫）、MHz（兆赫），假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令、指令集，其相应的单位有，CPU的位数等等）。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s（秒），在硅片上的元件之间需要导线进行联接，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名，1kHz=1000Hz，那么当CPU运行在100MHz主频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫）。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当和稳定的脉冲信号发生器、kHz（千赫），只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。
提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的，1 ms=1000μs，但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象：1s=1000ms。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能已较低的主频、ms（毫秒）、μs（微秒），还与其它各分系统的运行情况有关、ns（纳秒），其中，自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度。
CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。
7-200 SMART CPU 提供了三种开环运动控制方法：
1.脉冲串输出 (PTO)：内置在 CPU 的速度和位置控制。此功能仅 提供脉冲串输出，方向和限值控制必须通过应用程序使用PLC 中集成的或由扩展模块提供的 I/O 来提供。请参见脉冲输出PLS 指令
2.脉宽调制 (PWM)：内置在 CPU 的速度、位置或负载循环控制。 若组态 PWM 输出，CPU 将固定输出的周期时间，通过程序控制 脉冲的持续时间或负载周期。可通过脉冲持续时间的变化来控 制应用的转速或位置。请参见脉冲输出PLS指令
3.运动轴：内置于CPU中，用于速度和位置控制。此功能提供了 带有集成方向控制和禁用输出的单脉冲串输出，还包括可编程 输入，并提供包括自动参考点搜索等多种操作模式
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/WIN SMART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。

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。
SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司经过大量市场调研，为中国客户量身定制的一款高性价比小型 PLC 产品。结合西门子 SINAMICS 驱动产品及 SIMATIC 人机界面产品，以 S7-200 SMART 为核心的小型自动化解决方案将为中国客户创造更多的价值。
网络通信
S7-200 SMART CPU 模块本体集成1 个以太网接口和1 个RS485 接口，通过扩展CM01 信号板，其通信端口数量多可增至3 个。可满足小型自动化设备连接触摸屏、变频器等第三方设备的众多需求。
以太信
所有CPU 模块标配以太网接口，支持西门子S7 协议、TCP/IP 协议、有效支持多种终端连接：
可作为程序下载端口（使用普通网线即可）
与SMART LINE HMI 进行通信
通过交换机与多台以太网设备进行通信，实现数据的快速交互
多支持4 个设备通信
串口通信
S7-200 SMART CPU 模块均集成1 个RS485 接口，可以与变频器、触摸屏等第三方设备通信。如果需要额外的串口，可通过扩展CM01 信号板来实现，信号板支持RS232/RS485 自由转换，多支持4 个设备。串口支持下列协议：
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。
便利的指令库
在PLC 编程中，一般将多次反复执行的相同任务编写成一个子程序，将来可以直接调用。使用子程序可以更好地组织程序结构，便于调试和阅读。
STEP 7- Micro/WIN SMART 提供便利的指令库功能，将子程序转化成指令块，与普通指令块一样，直接拖拽到编程界面就能完成调用。指令库功能提供了密码保护功能，防止库文件被随意查看或修改。
另外，西门子公司提供了大量完成各种功能的指令库，均可轻松添加到软件中。
http://zhangqueena.b2b168.com