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四川省西门子总代理-西门子中国一级代理商

更新时间
2025-01-24 08:00:00
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西门子 S7-1200 系列二:干货!教你做西门子S7-1200 PLC系统选型(其它系统适用) 附选型工具及1200文档下载

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对于自动化工程师,不仅要知道程序如何实现,也需要知道控制系统如何搭建,这样才能从容应对各种突发问题;本文通过小编的实际经验,给大家分享如何配置s7-1200系统。如果文章内容存在错误,请大家不吝赐教;如果大家有更好的方法,也可以留言分享;注:其它系统选型步骤类似,可套用;

IO统计

在实际应用中,配置任何系统,第一步都需要对该系统所控制的设备的IO进行统计。计算出系统所需的DI、DO、AI、AO、通讯接口等,并根据需求预留部分备用点位,一般预留总IO的20%~30%,客户有要求的,按照客户要求预留相应IO;

下表列出常用设备的IO统计点位供大家参考;

设备类型DIDOAIAO说明
单方向直启电机(星三角)3100DI:合闸反馈,运行反馈,故障反馈    
DO:电机启停
正反转直启电机4200DI:合闸反馈,正转运行反馈,反转运行反馈,故障反馈    
DO:电机正转,电机反转
单方向变频启动电机3111DI:合闸反馈,运行反馈,故障反馈    
DO:电机启停    
AI:变频器频率给定    
AO:变频器频率反馈
正反转变频启动电机3211DI:合闸反馈,运行反馈,故障反馈    
DO:电机正转,电机反转    
AI:变频器频率给定    
AO:变频器频率反馈
电磁阀、气缸(单作用)、气动阀(不带反馈)0100DO:打开或关闭命令
电磁阀、气缸(单作用)、气动阀(带反馈)2100DI:开到位反馈,关到位反馈    
DO:打开或关闭命令
电动阀4200DI:开运行反馈,关运行反馈,开到位反馈,关到位反馈    
DO:开阀命令,关阀命令
比例调节阀0011AI:阀门开度反馈    
AO:阀门开度给定

注:以上仅供参考,实际应用中以设备实际点位为准;

  • 考虑到模拟量点位成本较贵,通常也采用通讯形式获取变频反馈数据;
  • 星三角一般按照直启考虑IO点位,星三角正反转的应用比较少见,线路更加复杂一般不考虑;
  • 电动阀,通常分三相和单相,一般单相控制较少采集开运行反馈及关运行反馈;
  • 变频控制电机,需要确认电机是否带强冷风扇,一般运行频率小于30Hz的场景,电机必须配强冷风扇;
  • 通讯方式

    s7-1200 通讯总览

    IO统计完成后,还需要统计系统中需要的通讯情况,考虑是否增加扩展模块或者更换控制器;S7-1200 家族提供各种各样的通信选项以满足您所有的网络要求,如下所示:

  • I-Device
  • PROFINET
  • PROFIBUS
  • 远距离控制通信
  • 点对点(PtP)通信
  • USS 通信
  • Modbus RTU
  • AS-i
  • IO LINK MASTER
  • s7-1200本体集成以太网接口,支持以下通讯协议:

  • TCP/IP
  • UDP
  • OPC UA(服务器)
  • ISO-on-TCP
  • Modbus TCP
  • S7 通信
  • Profinet IO
  • 注:需要注意链接资源,全系连接资源如下:


    PGHMIGET/PUTOPEN IEWEBProfinet
    连接资源Zui大数量312883016

  • PG: 编程资源,只允许连接一台PC
  • HMI: 触摸屏连接资源,一台HMI设备可能占多个资源;保证4个HMI同时连接;
  • GET/PUT: S7通讯资源,作服务器与客户端各8个;
  • OPEN IE: TCP/UDP/ISO_on_TCP以及Modbus TCP
  • WEB: 网页连接资源,保证支持3个WEB浏览器;
  • Profinet: Zui多可以带16个IO Device所有IO设备的子模块数量Zui多为256个。
  • 其它非本体以太网支持通讯,需要增加通讯模块实现,通讯模块说明详见样本手册;

    硬件性能

    完成IO和通讯统计后,系统配置就算完成一大半了,大部分应用场景根据IO和通讯数量配置完成系统后,即可正常使用;但是,对于复杂应用场景(现场设备过多、或者逻辑过于复杂),还需要考虑CPU硬件性能,特别是CPU存储器大小;

    s7-1200 工作存储区(可理解为系统运行内存)大小无法扩展,工作存储区内存满了以后,后期将无法进行任何程序修改,并且影响CPU运行扫描周期,小编Zui近一个项目就是用CPU1214挂了16个IO设备及远程IO,工作存储区用到了99%,现在系统基本无法做任何改动,后期有新的需求,也只能更换CPU了。因此,对于大型项目,还是需要谨慎考量,系统前期就要明确好需求,并做好余量, 不能一味追求成本Zui优,而导致项目后期被动;

    s7-1200 主要参数汇总如下:

    S7-1200 CPU 实时时钟保持时间

    通常为 20 天,40℃ 时Zui少为 12 天(免维护超级电容);

    使用 BB1297 电池板和 CR1025 电池实时时钟断电保持时间大约为 1 年。

    S7-1200 CPU 数据断电保持时间

    设置了断电保持的数据理论上断电保持的时间是无限的,实际保持时间可能与运行环境、电源、EMC 等有关,所以尽可能按照安装要求进行安装、供电等。

    S7-1200 CPU 断电保持数据区大小

  • 固件版本为 V4.0 - V4.4 的 CPU 保持性存储器大小为 10k Byte
  • 固件版本为 V4.5 及其以上的 CPU 保持性存储器大小为 14k Byte
  • S7-1200 CPU 工作存储器大小,如下表(固件版本V4.6)

    CPUCPU 1211CCPU 1212CCPU 1214CCPU 1215CCPU 1217C

    标准型

    75kB

    100kB

    150kB

    200kB

    250kB

    故障安全型

    150kB

    200kB

    250kB

    S7-1200 CPU 装载存储器大小

    1MB

    2MB

    4MB

    4MB

    4MB

    故障安全型

    2MB

    4MB

    4MB

    S7-1200 PLC 额定电压

    CPU 类型额定电压范围
    DC/DC/DC DC/DC/RLY24V DC20.4V DC 到 28.8V DC
    AC/DC/RLY120/230V AC85V AC 到 264V AC,47 到 63Hz

    S7-1200 CPU 切断电源后,CPU 的电容维持时间

    取决于 CPU 的供电类型:AC 120V 时为 20ms;AC 240V 时为 80ms;DC 24V 时为 10ms。

    S7-1200 PLC 支持的代码块、定时器和计数器

    表 代码块、定时器和计数器

    元素说明
    类型OB、FB、FC、DB
    大小Zui大可达工作存储器的大小
    数量Zui多可达 1024 个块(OB + FB + FC + DB)
    FB、FC、DB 地址范围

    FB 和 FC:1 到 65535
         DB:1 到 59999

    嵌套深度

    16(从程序循环 OB 或启动 OB 开始)
         6(从任意中断事件)

    监视可以同时监视 2 个代码块的状态
    定时器类型IEC
    数量仅受存储器大小限制
    存储DB 结构,每个定时器 16 个字节
    计数器类型IEC
    数量仅受存储器大小限制
    存储

    DB 结构,大小取决于计数类型
         SInt 和 USInt:3 个字节
         Int 和 UInt:6 个字节
         DInt 和 UDInt:12 个字节

    组织块

    组织块类型默认优先级可能的 OB 编号允许的 OB 数量
    程序循环11,≥123多个
    启动1100,≥123多个
    时间中断2≥102
    延时中断3≥204(每个事件 1 个)
    循环中断8≥304(每个事件 1 个)
    硬件中断18≥4050(每个事件 1 个)
    时间错误中断22801
    诊断错误中断5821
    拔出或插入模块6831
    机架或站故障6861

    S7-1200 PLC 安装环境

    S7-1200 自动化系统适用于不受气候影响的固定位置。运行条件符合 DIN IEC 60721-3-3 的要求:
           类别 3M3 (机械要求)
           类别 3K3 (气候要求

    环境温度范围
       (设备下部 25mm 进风距离)

    -20℃ 到 60℃ 水平安装
       -20℃ 到 50℃ 垂直安装
       湿度 95%,不结露

    大气压1140 至 795 hPa(相当于海拔 -1000 到 2000 m)
    污染物浓度SO2 < 0.5ppm;H2S < 0.1ppm;RH < 60%,不结露
    ISA-S71.04 严重度 G1、G2、G3
    EN 60068-2-14,测试 Nb,温度变化0℃ 到 60℃
    EN 60068-2-17,机械冲击15g,11 ms 脉冲,3 个轴向上 6 次冲击
    EN 60068-2-6,正弦振动

    DIN 导轨安装:5-9 Hz 时 3.5mm,8.4-150 Hz时 1G
       面板安装:5-8.4Hz 时 7.0mm,8.4-150Hz 时 2G
       每个轴 10 次摆动,每分钟 1 倍频程

    总结

    s7-1200 CPU模块扩展能力总览

    通过统计IO量、通讯方式、硬件需求三个方面,即可根据选型手册配置CPU及扩展模块;当统计IO数量,无法使用CPU+扩展IO实现时,则需要考虑使用分布式IO来增加或者扩展IO,s7-1200支持Profinet通讯,可直接使用西门子ET200sp,ET200s等IO模块;当然,考虑到经济性, 也可使用S7-200 smart作为IO设备使用,或者用第三方IO模块替代;

    西门子同样提供了选型配置工具 ”TIA Selection Tool“, 可通过拖拉的方式,方便选取西门子模块(不支持s7-200 smart),并可将配置结果导出为excel,方便数量统计;


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