西门子S7-200SMART继电器输出模块CPUSR60 工厂销售

PU西门子S7-288模块主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机核心部件。
288模块寄存器
包括通用寄存器、寄存器和控制寄存器。
通用寄存器又可分**数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间的操作结果。
通用寄存器是CPU西门子S7-288模块的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。
寄存器是为了执行一些操作所需用的寄存器。
控制寄存器(CR0～CR3)用于控制和确定处理器的操作模式以及当前执行任务的特性。CR0中含有控制处理器操作模式和状态的系统控制标志；CR1保留不用；CR2含有导致页错误的线性；CR3中含有页目录表物理内存基.
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。
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。
采用ASCII通信模式时，每一个字节(8位二进制位)用两个ASCII字符表示。由于每个字节都要用两个字符表示，数据域的长度是RTU模式的两倍，显然在该模式下的传输效率要比RTU模式低。该模式的字节传输格式与RTU模式相似，只是数据位置占用7个二进制位。ASCII模式下帧的差错检验算法为纵向冗余校验(LRC)。
Modbus-TCP实现了在TCP/IP以太网上以客户/服务器方式的Modbus报文通信。这种通信模型是将Modbus协议作为应用层协议嵌入到低层TCP/IP协议中构成的。与标准Modbus帧相比，Modbus-TCP帧中的寻址与校验交由TCP/IP协议完成。如图3所示，使用封装的方法将ModbusPDU嵌入到TCP报文中形成Modbus-TCP帧，该帧在PDU之前形成了一个占用7个字节大小的MBAP帧头，帧头可以划分为四部分，如表3所示。
交易标识符用于交易校验，服务器端节收到由客户发来的请求交易标识符并复制到响应中。协议标识符用于系统内多路复用传输，取0值时代表Modbus协议传输。长度域记录了该域后续报文的字节长度(包括设备识别符和数据域)，用于服务器识别报文的传输结束。设备标识符用于系统内路由，当需要与通过以太网网关连接的Modbus串行链路或Modbus-Plus通信网络上的设备进行通信时，该标识符域的值由Modbus-TCP客户在请求帧中设置，服务器接收到后，在响应帧中复制该值。
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;

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。

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。
值编码器信号的４--２０ｍＡ与ＲＳ４８５双输出，既可以现地数显表再进PLC，也可以直接进PLC，达到双路冗余控制，可靠性更高。
其中，过去单圈值用的较多的是并行信号，多圈值用的较多的是SSI和Profibus-DP，现在，有两种更方便的信号可以与PLC连接--4--20mA和RS485(通讯口），已经有越来越多的用户使用了，很方便。
针对PLC，选用Profibus-DP信号，无论是PLC还是编码器都成本很高，不特别介绍了，对于并行信号，可以直接连接PLC的开关输入点，注意有推挽式，PNP与NPN集电开路式，集电开路式的日韩系较多，日系并行编码器与欧系PLC匹配常不稳定，有些输出负载20mA太小，较易烧坏；欧系并行输出编码器多为推挽式，负载能力50mA，与PLC匹配性好，但价格也就较高了。
对于多圈值编码器，基本为SSi和Profibus-DP，Profibus-DP前面说了，成本高，
而SSI信号（同步串联信号）有两个问题：
1。SSI信号接口的PLC较少，多为中的欧系，经济级PLC几乎没有此接口，PLC可选面很少，过去很多不得不用转换器（GP1312-SSP)转成并行信号再进PLC，成本较高。
2。SSI信号的同步性偏差，SSI信号为“同步”串联信号，其实并不完全同步，其由接收设备发送时钟到编码器，编码器再发送信号到接收设备，内部“同步”比较，有一个同步时间差的范围要求，一旦现场有干扰，或电缆较长、选用电缆不，信号的同步性**出了偏差范围，数据就会跳码，而无常工作。时钟频率越高，以上这种现象就越明显，这样，编码器连接PLC的电缆就要尽量短，数据刷新就要尽量慢，限制了一些情况下的使用。
下面，介绍几种更方便，更有性价比的与PLC连接值编码器信号：
1。现在，已经有较多用户注意到选用4--20mA输出的值编码器与PLC连接--几乎所有的PLC都可以有4--20mA的接口，这样，在精度要求不是很高的情况下选用（PLC的模拟量接口精度有限），信号传输远，安装调试方便（万用表就可以），成本低（包括PLC的总成本）。
2。RS485信号（自由协议），几乎PLC都有通讯口，有些是编程用的232（可买232与485的转换器），有些是立的RS485接口，例如西门子的S7-226，这种信号接口传输远，全数字精度没有牺牲，只是传输速度约在50--100ms一个，对于多个编码器的连接，可能有一些慢了。
3。Canopen信号，Canopen从成本上来说，低于Profibus-DP，只是现在刚刚流行起来，可选的PLC不多，但是Canopen信号有如下几个**的优点是别的没有的：可PLC与编码器多主多从冗余，大大提高安全性；抗干扰能力强，即使是移动车辆无法接地、在火花塞打火的干扰情况下也能工作（Canopen本来就是给汽车设计的）；传递距离远，而且在较远距离传输情况下仍然能保持高速传递。以上特点，Canopen信号已经为新发展的 风力发电与高速铁路项目选中，作为选的总线信号，也是今后几年PLC总线信号的主要发展方向。
4。双输出编码器，4--20mA与RS485双输出值编码器（编码器价格与单输出的几乎一样），这样，在信号采集精度、抗干扰、传输速度等各方面互补，从而达到更高的可靠性。
PC与S7-200系列PLC通信的连接 西门子PLC
S7-200系列PLC有通信方式有三种：一种是点对点（PPI）方式，用于与该公司PLC编程器或其它人机接口产品的通信，其通信协议是开的。另一种为DP方式，这种方式使得PLC可以通过Profibus-DP通信接口接入Profibus现场总线网络，从而扩大PLC的使用范围。后一种方式是自由口通信（Freeport）方式，由用户定义通信协议，实现PLC与外设的通信。以下采用自由口通信方式，实现PC与S7-200系列PLC通信。
PC与S7-200系列PLC通信连接
PC为RS232C接口，S7-200系列自由口为RS485。因此PC的RS232接口必须先通过RS232/RS485转换器，再与PLC通信端口相连接，连接媒质可以是双绞线或电缆线。西门子公司提供的PC/PPI电缆带有RS232/RS485转换器，可直接采用PC/PPI电缆，因此在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将PLC和PC的连接。也可实现多点连接。
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