6ES7231-7PC22-0XA0库存充足

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  S7-200 PLC是德国西门子公司生产的一种**小型可编程序控制器，能够满足多种场合中的检测、监测及自动控制的需求，其设计紧凑、性价比高，具有良好的可扩展性及强大的指令集。S7-200 PLC广泛应用在集散化控制系统中，覆盖所有与自动检测、自动控制有关的工业及民用领域，如机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等。本章主要介绍S7-200 PLC的技术指标、硬件配置、编程软元件及其寻址方式等。

    S7-200 PLC适用于多种场合中的监测及系统自动控制，具有较高的可靠性、较其丰富的指令集、强大的通信能力和丰富的扩展模块，便捷的操作特性易于用户掌握。随着技术的进步，S7-200 PLC的功能还在不断地提高和改进，主要表现以下几个方面。

    1)内置集成功能．如CPU 224XP集成14个输入/10个输出共24个数字量I/O点，CPU226集成24 个输入/16个输出共40个数字量I/O点。

    2)扩展模块特性，如数字扩展模块EM 223 24VDC支持32个输入／输出和32个输入／继电器输出，高密度扩展模块EM 232的模拟量输出多达4个，高密度扩展模块EM 231的模拟量输入多达8个二

    3)编程软件包．STEP7 -Micro/WIN V4.0编程软件能支持Microsoft Vista操作系统，同时，对通信设置也作了改进二如果STEP7-Micro/MN V4.0**次启动时检测到USB电缆，就会自动选择USB通信方式二

    4)口令保护，为程序作者的知识产权提供更好的安全保护。

 2．S7-200 PLC的性能特点

    S7-200 PLC的性能特点主要包括以下几点。

    (1)立即读写I/O点

    S7-200 PLC的指令集提洪了立即读写物理I/O点的指令，用户可以在程序中立即读写I/O点而不受PLC循环扫描工作方式的影响。

    (2)提供高速I/O点

    S7-200 PLC具有集成的高速计数功能，能够对外部高速事件计数而不影响S7-200 PLC的性能。这些高速计数器都有专用的输入点作为时钟、方向控制、复位端、起动端等功能蓑入；S7-200 PLC还支持高速咏冲输出功能，其输出点00.0和Q0.1可形成高速脉冲串(PTO)或脉宽调制(PWM)。

    (3)对数字量输入加滤波器

    S7-200 PLC允许用户为某些或者全部本机数字量输入点选择输入滤波器，并可以对滤波器定义0.2 - 12.8 ms的延迟时间，系统默认的延迟时间为6.4 ms。该延迟时间能滤除输入杂波，从而减小输入状态发生意外改变的可能。输入滤波器是系统块的一部分，它被下载并存储在S7-200 PLC中。

    (4)对模拟量输入加滤波器

    S7-200 PLC允许用户对每一路模拟量输入选择软件滤波器，滤波值是多个模拟量输入采样值的平均值。滤波器具有快速响应的特点，可以反映信号的快速变换，系统默认对所有模拟量输入进行滤波配置。

    (5)设置停止模式下的数字量／模拟量输出校态

    S7-200 PLC输出表可以用来设置数字量／模拟量的输出状态，用于指明PLC从运行模式进入停止模式后，是将已知值传送至数字量／模拟量输出点，还是使输出保持停止模式之前的状态。输出表是系统块的一部分，它被下载并存储在S7-200中。

    (6)捕捉窄脉冲

    S7-200 PLC为每个本机数字量输入提供脉冲捕捉功能，该功能允许PLC捕捉到持续时间很短的高电平脉冲或者低电平脉冲。当一个输入设置了脉冲捕捉功能时，输入端的状态变换就被锁存一直保持到下一个扫描循环刷新，这样就能确保一个持续时间很短的脉冲被捕捉到，并一直保持到S7-200 PLC读取该输入点。

    (7)设置断电保护存储区

    S7-200 PLC允许用户定义较多6个断电保护区的地址范围，包括变量存储器V、位存储器M、计数器C和定时器T。在默认情况下，位存储器的前14个字节是非保持的。对于定时器，只有保持型定时器TONR可以设为掉电保护。而且定时器和计数器只有当前值可以保持，定时器位和计数器位是不能保持的。

    (8)快速响应中断服务程序

    S7-200 PLC允许用户在程序扫描周期中使用中断，与中断事情相关的中断服务程序作为程序的一部分被保存：在正常的程序扫描周期中，有中断请求就立即执行中断事件。在中断优先级相同的情况下．S7-200遵循“先来先服务”的原则来执行中断服务程序。

    (9)提供模拟电位器

    S7-200 PLC提供有模拟电位器，位于模块前盖下面，可以用螺钉旋具进行调节。调节电位器能改变存于特殊存储器中的值，这些只读值在程序中可有很多用途，如更新定时器或计数器的当前值．输入或修改预置值、限定值等。

    (10)提供4层口令保护

    S7-200 PLC所有型号都提供口令保护功能，用以限制对特殊功能的访问。对CPU功能及存储器的访问权限是通过设置口令来实现的。S7-200 CPU提供了限制CPU访问功能的4个等级。若要进行4个等级的访问，需输入正确的口令。

    3．S7-200 PLC技术指标

    S7-200 CPU发展至今，经历了两代产品。**代产品是CPU21X系列，具有4种不同结构配置的CPU单元．但是现已停止生产。*二代产品是CPU22X系列，21世纪初投放市场，速度快，具有较强的通信能力，有CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP和CPU226五种不同结构配置的CPU单元。

   1．CPU外形

    S7-200 PLC的CPU包括一个*处理器、RAM、EEPROM、集成电源和I/O单元等，它们被封装在一个紧凑的外壳内。CPU负责执行程序，输入单元用于从现场设备采集信号，输出单元则负责输出控制信号，用于驱动外部负载。CPU 22x系列PLC主机（CPU模块）的外形示意图，如图2-2所示。

图2-2 S7-200系列PLC主机的外形图

    其中，前翻盖下面有模式选择开关、模拟电位器以及扩展端口。S7-200 PLC有RUN和STOP两种工作模式，可由模式选择开关选择。当模式选择开关处于STOP位置时，不执行程序但可以对其编写程序；当开关处于RUN位置时，PLC处于运行状态，此时不能对其编写程序；当开关处于TERM监控状态时，可以运行程序也可以进行读／写操作。扩展端口用于连接扩展模块，实现I/O扩展。

 端子下翻盖下面为输入端子和传感器电源端子．输入端子的运行状态可以由端子盖上方的一排指示灯显示，正常工作时对应指示灯被点亮二

    端子上翻盖下面为输出端子和PLC供电电源端子，输出端子的运行状态可以由端子盖下方的一排指示灯显示，正常工作时对应指示灯被点亮。

运行状态指示灯用于显示CPU所处的工作状态。当CPU处于STOP状态或重新启动时“STOP”（黄灯）常亮；当CPU处于RUN状态时“RUN”（绿灯）常亮；CPU硬件故障或软件错误时“SF”（红灯）亮。

    可选卡插槽可以插入存储卡、时钟卡、电池卡等，存储器卡用来在没有供电的情况下（不需要电池）保存用户程序。

    终端连接器PPI用于连接编程设备、文本显示器或其他的CPU。

    通信接口可以连接RS-485通信电缆，实现PLC与上位机或者PLC之间的通信。

    2．存储系统

    S7-200 PLC的存储系统由RAM和EEPROM两种类型存储器构成，CPU模块内部配备一定容量的RAM和EEPROM．如图2-3所示。同时，CPU模块支持可选的EEPROM存储器卡，还增设了**级电容和电池模块，用于长时间保存数据。用户数据可通过主机的**级电容存储若干天；电池模块可选，使用电池模块可使数据的存储时间延长到200天。

    图2-3 S7-200 PLC存储系统示意图

    3．常用扩展模块

    (1)数字扩展模块

    S7-200 PLC提供了多种类型的数字量扩展模块，利用这些扩展模块能完善CPU的功能，以满足不同的控制需要二在表2-2中，用户可选用8点、16点和32点的数字量输入／输出模块。除CPU 221外，其他CPU模块均可配接多个扩展模块，连接时CPU模块放在较左侧，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。

表2-2 S7-200 PLC数字量扩展模块

    (2)模拟量扩展模块

    在工业控制中，温度、压力、等被控量都是模拟输入量，某些执行机构（如电动调节阀、晶闸管调速装置和变频器等）也要求PLC输出模拟信号。在PLC的CPU不能满足模拟信号输入输出通道数量要求时，可以使用模拟量扩展模块来实现A/D转换（模拟量输入）和D/A转换（模拟量输出）。

    S7-200 PLC有3种模拟量扩展模块，如表2-3所示。S7-200 PLC的模拟量扩展模块中A/D、D/A转换器的位数均为12位：模拟量输入、输出有多种量程供用户选用，如0-10 V、0-5V、0 -20 mA、±10 V、±5V、±100mA等：其中，量程为0-10 V时的分辨率为2.5 mV。

    表2-3 模拟量输入输出扩展模块

    (3)热电偶/热电阻扩展模块

    EM231热电偶模块直接以热电偶输出的电势作为输入信号，进行A/D转换后输出给PLC。该模块具有冷端补偿电路，可用于J、K、E、N、S和R型热电偶，并通过模块下方的DIP开关来选择热电偶的类型；EM231热电阻模块提供了与多种热电阻的连接口，可通过DIP开关来选择热电阻的类型、接线方式、测量单位和开路故障的方向。

    此外，S7-200 PLC还配备有通信模块EM277、CP243-2，以扩大其通信接口的数量和联网能力。

    4.I/O点数扩展和编址

    CPU 22x系列的每种主机提供的本机I/O单元的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。编址时同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置递增，其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类模块的编号。

 例如，某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。那么，本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种：图2-4为其中的一种模块连接形式，表2-4列举了其对应的各模块的编址情况。

    图2-4 模块连接方式

    由此可见，S7-200 PLC系统扩展对输入／输出的组态规则为：

    1)同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。

    2)对于数字量，输入／输出映像寄存器的单位长度为8位（1个字节），本模块高于实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块。

    3)对于模拟量，输入／输出以2个字节（1个字）递增方式来分配空间。

机床行业在保持了近些年来的高速增长后，开始出现衰退现象，其中普通机床的影响尤为明显，库存开始增加，而数控机床的影响稍微少一些，从而给这个行业重新洗牌。而机床产品数控化高端化的发展带来巨大的plc和运动控制器/卡需求。

    未来机床的方向是数控化和逐步高端化，这些机床都需要使用大量plc和运动控制器/卡来逐步取代继电器或机械控制，使得机床的整体性能得到提升，因此从长远来看，plc和运动控制器/卡在机床行业的应用还是会很有潜力。

    数控机床是集计算机技术、PLC技术、自动化技术等于一身的机、电一体化产物，作为数控机床核心的控制系统直接关系到设备的正常运行，利用数控机床PLC的强大功能，可以充分发挥数控机床控制系统的作用，还可以为数控机床故障诊断及维修带来大的方便。

    作者为加工中心设计的防止机床发生碰撞的安全控制功能，有效了因操作人员的失误导致机床主轴与夹具、工件发生碰撞的隐患，确保了生产的安全性，有良好的经济效益。

    PLC为可编程控制器.在数控机床上所使用的PLC也称作PMC。它有以下优点：响应快。控制精度高，可靠性好，控制程序可随应用场合的不同而改变，与计算机的接口及维修方便。通常，数控机床上所使用的PLC程序包括系统程序和用户程序。其中系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等，由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接存取，也不需要用户干预。

    丽用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。常用的PLC程序设计语言主要有梯形囝、语句表、功能块图等。由于数控机床很多执行机构的动作都是通过PLC的控制指令来实现的，可以利用PLC对数控机床进行故障的检测和维修，或者是通过修改、编写PLC程序为数控机床增添某个可执行动作或功能。

    机床行业中的PLC的应用以小型PLC为主，日系PLC在小型PLC领域占有很大优势，因此在机床中日系PLC占据大部分市场份额，而三菱PLC、西门子PLC和ge-fanuc由于其数控系统在机床中占有优势，因此在机床中占有一席之地。机床行业中PLC品牌集中度比较高，主要集中于日系品牌（三菱、欧姆龙PLC）和西门子，闽台品牌台达PLC在其中也占有一定的市场份额，而其他的品牌主要有富士、倍福、ls、施耐德、光洋、abb和横河等。

 近日，**能效管理专家施耐德电气宣布，为宁夏申银特钢300万吨特钢项目提供具备高端自动化处理能力的PLC控制系统,其主要应用于高炉的喷煤系统、热风炉系统、高炉本体系统、除尘系统、烧结机、球团以及原料场的整体控制。这一项目得益于施耐德电气在冶金行业多年来积累的丰富经验和成熟的技术，也是公司整体战略--“走进西部”的又一成功实践。

    施耐德电气中国区副总裁、工业事业部负责人徐骏表示：“宁夏申银特钢300万吨特钢项目作为中国西部冶金行业一个规模较大的项目，选用了施耐德电气的PLC控制系统，充分显示了客户对我们的产品、服务、经验等综合优势的高度认同。通过提供整体解决方案以及集合了工业自动化、能效管理等在内的EMS能源管理系统，我们致力于优化冶金能效管理。同时，中国西部发展相对滞后，但也意味着巨大的商机，施耐德电气紧跟西部大开发的步伐，与当地**和企业一起探索业务合作，实现多赢，而申银特钢项目就是一个很好的示范。”

    由于国家的财政紧缩政策和对产能过剩行业的宏观调控，钢铁全行业整体发展呈下滑趋势，需求萎缩，价格下降。与此同时，2013年初，国家提出了钢铁等九大行业和领域兼并重组的主要目标和重点任务，为这些传统的优化升级、整合、能源和生产效率的改进带来了新的业务机会，并呈现冶金行业投资向中西部地区转移的趋势。冶金行业是PLC应用较多的项目型市场，尤以大型PLC为主，据《2013年中国PLC市场研究报告》显示--2012年中国PLC市场规模达到79亿元人民币，行业对PLC的性能、可操作性、质量等的要求也不断提升。

    此次应用于宁夏申银特钢300万吨特钢项目的PLC控制系统是昆腾（Quantum）系列产品，该产品具有对离散量、模拟量及过程回路控制方面的强大处理能力，并且融入了较新的IT技术和网络技术，存储管理灵活，使用简便，集成度高，兼容性强，开放性广泛，能适应较其恶劣的工业环境，有助于钢铁企业进行技术创新，实现、低能耗、率、高质量。Quantum的具体性能优势如下：

    高性能模板--采用统一的背板总线技术，通讯速率可达80Mbits；所有模板支持热插拔；高性能CPU在双机热备具有良好的技术优势；可选涂敷涂层保护模块，能有效防止化学雾气、有机溶剂、粉尘、潮湿、霉变等对模板的侵蚀；预接线系统安装简单、接线方便；同时有独立电源、可累加电源、冗余电源三种电源可供选择。此外，Quantum具有很强的开放性，广泛支持Ethernet、Modbus等多种通讯协议。

    I/O连接方式--客户可根据应用场合距离远近、点数数量和集中度、干扰性强弱等指标的不同选择本地IO(LIO)、远程IO(RIO)或者分布式IO(DIO)，以及更为先进和灵活的工业以太网IO。

    数据同步的热备系统--双处理器结构，数据同步与程序处理同时进行，大大缩短数据交换传输时间；即插即备，可以在运行状态下对CPU进行维修和更换。

    透明的通讯--高性能的CPU上集成了Modbus串口、ModbusPlus端口和ModbusTCP/IP通讯，三层网络结构完成现场设备、控制设备与管理系统的无缝集成。

    全新UnityPro编程软件--出色的用户友好性，全中文界面；支持多任务操作系统，较大提高了应用程序的灵活性；易于调试，支持断点，内置系统诊断功能。

    除了稳定可靠的产品性能，优质的服务支持也是施耐德电气较终赢得申银特钢项目的重要因素。从项目前期的方案沟通和配置选择，到系统调试中的技术交流，以及提供售后培训和运行中的技术问题解答，一系列完整的服务体系赢得了客户的高度认可。此外，施耐德电气在高炉、烧结等方面本身拥有成熟的解决方案和丰富的成功经验，为整个项目的平稳进展提供了保，更加有助于客户实现项目价值。

    宁夏申银特钢300万吨特钢项目是宁夏石嘴山市重点招商引资项目，总投资151亿元，建设周期为5年，其中包括捣固焦炉、带式烧结机、高炉、转炉以及精品特钢基础配套设施。预计项目达产后，可实现年销售收入300亿元，利税30亿元。