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S7-200 SMART 系统硬件选型2
发布时间: 2024-04-17 21:49 更新时间: 2024-11-27 08:00

,接下来我们看一下I/O扩展;全新设计的扩展模块和信号板能能够提供更加经济、灵活的解决方案;而且S7-200Smart家族提供了各种各样的扩展模块和信号板,通过额外的I/O和通信接口使得S7-200Smart可以很好的按照用户的应用需求来配置。

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   首先我们来看下数字量的扩展模块,数字量从大类来分呢就是有输入、输出、有单独的输入输出模块以及混合的输入输出模块;输入呢都是一样的,但是输出呢它是分类的,有继电器输出和晶体管输出,一共呢就分这几类。

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   然后接下来我们看下模拟量的扩展模块,首先它的输入,它的通道数是不一样的;然后对于输入来讲,它是分了好几个种类的,首先呢,是由普通的电流电压输入,然后还有RTD热电阻输入,以及TC热电偶输入,所以说,这个我们要对RTD和TC作为自控我们要掌握这个简称。

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   接下来我们看一下这个通信板、信号板和通信电缆;通信模块,首先就有DP模块,它可以作为PROFIBUS DP的从站,然后呢,还有这个信号板呢,一共就有这么几种:一个是数字量输入输出,可以支持高速计数器以及更高速率的高速脉冲,然后还有RS485/232通信模块,这个模块跟它本体上的RS485接口使用基本一致,以及模拟量输入,模拟量输出;还有SB电池板。

   扩展电缆呢有I/O扩展电缆,一般是我们在设备空间不够的时候可能我们需要把它排列成两排的时候能用的到;USB电缆,这个电缆对于紧凑型CPU尤其重要的,因为RS485下载程序都必须通过这个USB电缆。

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   我们再来看下储存卡,那S7-200 Smart储存卡呢它特别方便,使用的是市面上通用的Micro-SD卡,容量呢是支持4GB\8GB\16GB都可以使用;它的作用是什么呢?有三大作用:第一大作用是程序传输,那么无需软件,通过做好的程序传送卡就可以快速更新多个CPU的用户程序;第二大作用是固件升级,无需软件,通过做好的固件更新卡就可以快速更新多个CPU固件;第三大作用是恢复出厂设置,只需给MicroSD卡写入出厂文件,就能将加密/非加密的CPU恢复到出厂设置。

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   接下来我们就一起来看下S7-200 Smart的选型要点;从广义上来讲S7-200 Smart的选型主要包括设备的使用环境,使用的编程软件以及所需要的硬件类型三大方面;设备的使用环境我们需要考虑设备的使用温度,湿度,海拔等;使用的编程软件,用户需要去选择当前S7-200Smart用的编程软件是否是简单,易用的;而所需的硬件类型是比较重要的;在硬件类型选择的时候,我们需要考虑到设备的供电是交流还是直流?以及我们根据数字量、模拟量输入输出的点数,信号类型,我们可以大致的选出当前使用的CPU。

   选出CPU之后,我们根据输入输出的点数和信号类型来判断是否需要增加扩展模块,增加信号板,增加通信模块等;如果需要增加这些模块,那么,我们需要进一步的去考虑扩展模块的数量,还有CPU总线的电流是不是够这些扩展模块所用。

   接下来我们要考虑S7-200SmartCPU与其他的设备是不是有数据的交换,如果有数据的交换,那么他们使用什么样的通信协议?这些通信资源是多少?这是我们要考虑的通信资源的问题。

   除了通信资源之外,我们还需要考虑高速计数,运动控制等gaoji功能;以及一些其他的系统功能等。

  根据以上三大方面的要点,我们可以完成S7-200Smart 系统的选型。

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   S7-200 Smart的使用环境,在水平安装的时候是0-55℃;垂直安装的时候是0-45℃;在设备不结露的情况下,相对的湿度是95%。

   那么S7-200 Smart可以用的大气压和海拔高度是多少呢?S7-200Smart用在的环境是1139到795百帕。

   那如果我们要将S7-200Smart系统应用于化工等行业,我们还应该考虑到现场的污染物浓度;例如二氧化硫的浓度必须小于百万分之0.5,而硫化氢的浓度必须小于百万分之0.1并且在不结露的情况下相对的浓度小于百万分之60。

   那为了保证S7-200Smart在现场运行的安全性和可靠性,我们还需要去考虑一下,机械冲击和机械震动;S7-200Smart在DIN导轨上安装的时候,当它为5-8HZ时,正弦振动为3.5MM。

  根据以上的讲解,那么我们可以看出来,很显然S7-200Smart在使用的温度以及海拔高度上面是有明显的限制的,S7-200Smart不能用于低温的环境,比如说在我们北方冬天的室外,小于0摄氏度这样的环境;以及大于2000米以上的高海拔,S7-200Smart都是不适应的。

  那大家应该有所了解到,西门子的S7-300,1200系列型CPU是由宽温型的。那S7-200Smart是否也有这样的产品呢?目前S7-200Smart还没有推出宽温型的产品。

  那如果用户已经把选型的目标锁定在Mirco系列CPU的时候,我们可以使用的是S7-1200CPU,S7-1200CPU是可以适用低温(-40℃)和高海拔(5000米)等应用场所。

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   S7-200Smart使用的编程软件是STEP7-Micro/WinSmart该软件具有短小精干的特点,它的安装包仅有300多M,并且在咱们PC机上安装硬件也没有特殊要求;还兼容WIN7和WIN10系统;在STEP7-Micro/WinSmart编程软件里面,我们可以通过工具栏去对项目新建,去对S7-200SmartCPU执行上载下载等操作;在项目树里面可以调用S7-200Smart控制的各种指令;并且程序编辑区集成在该界面当中;用户使用起来非常方便简洁。

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   S7-200 Smart的硬件总共包括了中央处理器,信号板,通信板,电池板,以及数字量模块,模拟量模块,通信模块,和其他的附件等。

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   首先我们来选择S7-200Smart的CPU;从下面这张图上,用户可以看到S7-200Smart的CPU包含标准型和紧凑型两大类;而标准型里面又包括了SR和ST的CPU,SR的CPU是继电器输出,而ST的CPU是晶体管输出,而CR紧凑型的都是继电器输出;那么对于标准型的CPU和紧凑型的CPU我们该这样选型?这两类CPU它们之间有什么具体区别呢?我们接着往下看。

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   对于紧凑型S7-200Smart的CPU它没有扩展能力,本身也没有集成的以太网接口,只有一个RS485接口;而对于标准型的ST/SRCPU可以扩展集成的信号板、通信板和电池板;还可以在CPU的右侧扩展Zui多6个EM扩展模块。

   因此,当我们所使用的数字量或者模拟量输入输出点数比较多的时候,而集成的CPU不能满足输入输出点数要求的时候,我们就必须去选择标准的CPU以方便后续的扩展。

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   接下来我们来看下S7-200 Smart的20 3040 60系列在输入输出点数有哪些不同;对于20系列的CPU集成的输入输出点数是12通道输入与8通道输出;对于30系列的CPU集成的输入输出点数是18通道输入与12通道输出;对于40系列的CPU集成的输入输出点数是24通道输入与16通道输出;对于60系列的CPU集成的输入输出点数是36通道输入与24通道输出。

   那么前面我们讲了CR紧凑型的CPU不能进行扩展,而ST和SR的CPU是可以扩展的,那么ST和SR的CPU他们之间有什么区别呢?除了在输出方面一个是继电器输出,一个是晶体管输出之外,这两个CPU的供电也不同;SR的CPU需要AC交流供电,而ST的CPU是需要DC直流供电;因此,当我们的供电范围交直流不同以及我们连接的输出对象不同时,我们所选择的CPU是ST还是SR也不一样。      

   由于CRCPU不能实现扩展,因此CR的CPU是没有输出总线电流和传感器电源输出的,而SR和STCPU总线电流都是1400MA,传感器输出电压都是300MA;那么什么是总线电流,什么是传感器电源呢?S7-200SmartCPU本身背板上集成了1400MA的总线电流,可以用来给后面扩展模块使用;扩展模块都要消耗5V总线电流,如果5V电流够的情况下,S7-200Smart的CPU可以带Zui多6个扩展模块,在这里需要说明的是:我们通常在选型的时候都需要去计算总线电流,而S7-200SmartCPU它的总线电流都是足够的,都可以带Zui多6个扩展模块,用户不需要在此进行额外的计算了。

   在外形尺寸上20 3040 60系列分别对应的尺寸是如下图所示。那么我们可以看到这几个系列的CPU在宽度和高度上都一样,只是长度有所不同而已。

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   刚才我们讲到了什么情况下我们去选SR和STCPU,以及什么情况下去选择CR系列CPU;那这个时候结合到用户使用的gaoji功能,比如说高速计数和脉冲控制,我们可以看一下各系列CPU高速计数和运动控制能力怎么样?

   对于SR和ST的CPU,高速计数可以Zui多有6个,可以接单相4个200KHZ和2个30KHZ的高速输入信号,而A/B相的话可以接2个100KHZ的和2个20KHZ的高速输入信号。这个地方需要大家注意的是30系列的CPU单相是5个200KHZ和1个30KHZ的高速输入信号,而A/B相的话可以接3个100KHZ的和1个20KHZ的高速输入信号。30系列的CPU和其他系列的CPU在高速计数能够接的频率及个数都有所不同;但是他们总的都是单相6个,A/B相Zui多都是4个。

   而CR系列CPU可以接单相4个100KHZ和A/B相的接2个50KHZ的高速输入信号。

   参照上面这张表,可以根据用户所使用的高速脉冲输入的个数和高速脉冲输入的信号类型来选择所使用的CPU型号。

   而在脉冲输出方面,ST20系列是支持两轴100KHZ,而其他型号ST系列的CPU则支持三轴100KHZ。

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   了解了S7-200 Smart输入输出点数的不同,以及供电能力、高速计数、脉冲输出的不同;接下来我们一起来看下S7-200SmartCPU在它的性能方面有哪些特点,S7-200Smart的CPU本身集成了程序存储器的功能,也就是装载存储器,程序存储器以及数据存储器对于不同CPU型号也略有不同,ST20与SR20程序存储器有12KB,数据存储器有8KB,而ST60与SR60程序存储器有30KB,数据存储器有20KB。

   S7-200Smart也具备了保持性存储器,SR和ST系列支持Zui大容量是10KB,CR系列支持Zui大容量是2KB,保持性寄存器是要在模块当中设置的。

   S7-200 Smart的位存储器Zui大支持256位,也就是MB0-MB31;而过程映像区则支持数字量256位输入以及256输出,模拟量则支持56个字输入以及56字输出,这个地方需要注意的是对于紧凑型CR系列CPU是不支持模拟量输入输出的。顺序控制继电器则支持256位,我们在编写程序的时候,可以使用顺序控制继电器去实现逻辑的控制,进行相应步的跳转操作。

   S7-200Smart临时存储器的大小主程序中64字节和每个子例程和中断例程中64字节,而采用LAD/FBD编程时只有60个字节。

   上升沿和下降沿是大家在S7-200Smart编程或者其他一些CPU编程当中用的比较多的,那对于S7-200SmartCPU上升沿和下降沿可以有1024个。并且S7-200SmartCPU还具有实时时钟的功能,而实时时钟的保持时间为7天,在25℃时Zui少为6天的时间。

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   在程序编写方面,我们再来看一下S7-200Smart支持的程序块,定时器,计数器以及累加器有哪些,他们的个数有什么不同。

   程序块,对于S7-200Smart来讲,主程序是一个,子程序时128个,中断程序128个,那它的嵌套深度为主从8个,中断4个。

   而定时器分了保持性与非保持性,保持性是64个,非保持性是192个。

   计数器Zui多可达到256个,这其中包括加计数器,减计数器,加减计数器。

   而累加器Zui多4个。

   那S7-200Smart在指令处理方面它的能力是怎么样呢?对于S7-200Smart的CPU布尔运算的能力每条指令为0.15微秒。

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   接下来我们在来看一下S7-200 SmartCPU的扩展模块,S7-200SmartCPU在集成的面板上面可以扩展信号板,通信板以及电池板;信号板是数字量的扩展,数字量的扩展是两入两出,对于输入是24V只能接漏型,而输出是24V源性晶体管类型。模拟量的扩展有两路AQ01模拟量输出与AE01模拟量输入,它的分辨率都只有11位且只有一个通道。

   那如果S7-200Smart集成的RS485口在占用的情况下需要去扩展通信串口的时候,我们也可以选择SBCM01串行通信信号板来实现串口的一个扩展。

   刚才我们提到了S7-200Smart本身有实时时钟的功能,Zui多呢是有七天的时间,那如果要实现实时时钟更长时间的保持,我们也可以通过扩展SBBA01来实现,但是SBBA01只是一个电池板,如果要实现电池的一个保持功能的话,那我们需要去额外购买CR1025的纽扣电池。使用该电池之后,我们的保持时间大约有1年。

   那采用这种扩展的信号板,通信板以及电池板我们不仅可以扩展少有的数字量、模拟量输入输出点,也可以增加RS485通信接口,还可以实现实时时钟更长时间的一个保持。

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