西门子PLC控制器模块CPUSR20 量大从优
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关 键 词：西门子PLC控制器模块CPUSR20
行 业：电气 工控电器 DCS/PLC系统
发布时间：2021-12-18
设备组态
6.1 组态 PLC 系统的运行
S7-200 SMART
144 系统手册, V2.5, 01/2020, A5E03822234-AI
硬件配置
“系统块”(System Block) 对话框的顶部显示已经组态的模块，并允许您添加或模块。
使用下拉列表更改、添加或 CPU 型号、信号板和扩展模块。添加模块时，输入列和
输出列显示已分配的输入地址和输出地址。
说明
西门子模块6ES72881SR300AA0功能
6ES72881SR300AA0
功能
选择系统块中的 CPU 型号和固件版本（V1 或 V2）作为真正要使用的 CPU 型号和
固件版本。下载项目时，如果项目中的 CPU 型号或固件版本与所连接的 CPU 型号或固
件版本不匹配，STEP 7-Micro/WIN SMART 将发出警告消息。您可继续下载，但如果连
接的 CPU 不支持项目需要的资源和功能，将发生下载错误。
模块选项
系统块对话框底部显示在顶部选择的模块选项。单击组态选项树中的任意节点均可修改所
选模块的项目组态。
系统块包括 CPU 模块的以下组态选项：
● 通信 (页 145)
● 数字量输入和脉冲捕捉位 (页 147)
● 数字量输出 (页 150)
● 保持范围 (页 151)
● 安全 (页 153)
● 启动 (页 157)
其它设备（如模拟量输入 (页 158)、模拟量输出 (页 161)、RTD 模拟量输入 (页 163)、热
电偶 (TC) 模拟量输入 (页 167)、RS485/RS232 CM01 通信信号板 (页 171)、电池 BA01
信号板 (页 172)以及附加数字量输入和输出）的特定组态选项可在添加这些模块时从系统
块进行访问。
在下载或上传系统块之前，必须在 STEP 7-Micro/WIN SMART 与 CPU 之间建立通信。
然后即可下载一个修改的系统块，以便为 CPU 提供新系统组态。您所输入的新属性在将
修改内容下载 (页 47)到 CPU 时生效。
您也可以从 CPU 上传一个现有系统块，以使 STEP 7-Micro/WIN SMART 项目组态与
CPU 组态相匹配。
PLC 设备组态
6.1 组态 PLC 系统的运行
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系统手册, V2.5, 01/2020, A5E03822234-AI 145
6.1.2 对通信进行组态
单击“系统块”(System Block) (页 143) 对话框的“通信”(Communication) 节点组态以太网端
口、背景时间和 RS485 端口。
若要使 CPU 从项目中获取其以太网网络端口的相关信息，则请单击“IP 地址数据固定为
下面的值，不能通过其它方式更改”(IP address data is fixed to the values below and
cannot be changed by other means) 复选框。然后便可输入以下以太网信息：
● “IP 地址”(IP Address)：每个设备必须有一个 Internet 协议 (IP) 地址。设备使用此地
址在更加复杂的路由网络中传送数据。
● “子网掩码”(Subnet Mask)：子网是已连接的网络设备的逻辑分组。在局域网 (LAN)
中，子网中的节点彼此之间的物理位置通常相对接近。子网掩码定义 IP 子网的边界。
子网掩码 255.255.255.0 通常适用于本地网络。
● “默认网关”(Default Gateway)：网关（或 IP 路由器）是 LAN 之间的链路。LAN 中的
计算机可使用网关向其它网络发送消息，这些网络可能还隐含着其它 LAN
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。
CPU 的启动、停止和上电复位 允许 有限制 有限制 有限制
读取日时钟 允许 允许 允许 允许
写入日时钟 允许 有限制 有限制 有限制
上传用户程序、数据和 CPU 组
态
允许 允许 有限制 不允许
下载程序块、数据块或系统块 允许 有限制 有限制 有限制
注：如果存在用户程序块，不允许对系
统块进行操作。如果用户下载程序块或
数据块，则需要进行密码验证。
复位为出厂默认设置 允许 有限制 有限制 有限制
程序块、数据块或系统块 允许 有限制 有限制 有限制
注：如果存在用户程序块，不允许对系
统块进行操作。
将程序块、数据块或系统数据块
复制到存储卡
允许 有限制 有限制 有限制
强制状态图中的数据 允许 有限制 有限制 有限制
执行单次或多次扫描操作。 允许 有限制 有限制 有限制
在 STOP 模式下写入输出。 允许 有限制 有限制 有限制
复位 PLC 信息中的扫描速率 允许 有限制 有限制 有限制
程序状态 允许 允许 有限制 不允许
项目比较 允许 允许 有限制 不允许
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通信写入限制
可对 V 存储器特定范围的通信写入进行限制，禁止对其它存储区进行通信写入（I、Q、
AQ 和 M）。要对 V 存储器特定范围的通信写入进行限制，选中“限制”(Restrict) 复选框，
以字节为单位组态 V 存储器范围。
使用此功能，用户程序可先验证写入此存储器子集的数据，然后再在应用程序中使用数
据，以获得更好的安全性。请注意，这些限制只适用于通信写入（例如来自 HMI、
STEP 7-Micro/WIN SMART、PC Access 和其它 CPU PUT 指令的写入），不适用于用
户程序写入。
说明
如果限制对 V 存储器特定范围的写访问，确保“文本显示”模块或 HMI 只在 V 存储器的可
写范围内写入。此外，如果使用 PID 向导、PID 控制面板、运动控制向导或运动控制面
板，确保这些向导或面板使用的 V 存储器在其可写范围内。
禁用此项限制时，可写入存储区的全部范围，包括 I、Q、M、V 和 AQ。
串行端口模式更改和日时钟 (TOD) 写入
无需密码也可通过串行端口（如果 CPU 型号支持，内置 RS485 和 RS485/RS232 信号
板都可使用）允许 CPU 模式更改（go-to-RUN 和 go-to-STOP）和 TOD 写入。为此，在
“串行端口”(Serial Ports) 部分选中“允许”(Allow) 复选框。
此复选框可向下兼容不提示这些功能的密码的旧版 HMI。下列选项可用：
● 如果已选中此复选框且 CPU 受密码保护，则可使用这些旧版 HMI 更改工作模式和进
行 TOD 写入。
● 如果未选中此复选框且 CPU 受密码保护，无法使用这些旧版 HMI 更改工作模式和进
行 TOD 写入。
● 如果 CPU 不受密码保护，无论是否选中复选框，都可使用这些旧版 HMI 更改工作模
式和进行 TOD 写入。
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访问受密码保护的 CPU
说明
输入受密码保护的 CPU 的密码后，当编程设备从 S7-200 SMART CPU 断开后，该密码
的授权级别多可保持一分钟有效时间。始终在断开电缆之前退出
STEP 7-Micro/WIN SMART，以防另一位用户未经授权擅自访问。
通过网络输入密码并不影响 S7-200 SMART CPU 的密码保护。如果一位授权用户通过网
络访问受限功能，则不授权其他用户访问这些功能。在某一时刻，只允许一位用户无限制
访问 S7-200 SMART CPU。
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。
接口模板(IM)：
用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400的控制器工作时可支持多达21个扩展单元。 SIMATIC S5 模块：
在相关的SIMATIC S5扩展单元中可以寻址SIMATIC S5-115U/-135U/-155U的所有输入/输出模块。此外，在S5 EU 或者直接在CC（借助适配器套接件）中都有可能使用SIMATIC S5的特定IP和WF模块。
扩展
当用户需要在应用中使用一个以上的控制器时，可以对S7-400进行扩展：
-多 21 个扩展单元：
控制器（CC）上-多可以连接21个扩展单元（EU）。 接口模块（IM）的连接：
控制器（CC）和扩展单元（EU）是通过发送接口模块（IM）和接收接口模块（IM）完成连接的。发送接口模块插在控制器（CC）上，相应的接收接口模块则插在串行连接的扩展单元（EU）上。控制器（CC）上-多可以插接6个发送接口模块（IM）（其中-多有2个配5-V传输器），扩展单元（EU）上则只能插接1个接收接口模块（IM）。每个发送接口模块均有2个接口，每个接口均用于连接1条线路。发送接口模块的每个接口均可以连接至多4个扩展单元（无5-V传输器）或者至多1个扩展单元（配5-V传输器）。 电源模块的固定插槽：
在控制器（CC）和扩展单元（EU）的-左侧必须始终连接电源模块。 C总线受限数据交换：
C总线数据交换仅用于控制器（CC）和6个扩展单元（EU）
（EU 1 - EU 6）之间。 扩展：
**用于直接安装在机床旁边的小型装置或者小型控制柜。也可以选择提供5-V电源。 控制器（CC）和-后一个扩展单元（EU）之间的-大单线距离：
使用5 V传输器时为1.5 m；无5-V传输器时为3 m。 用EU进行分布式扩展：
**用于占地面积较大、在同一个位置安装多个扩展单元（EU）的工厂。甚至于可以使用S7-400 EU或者SIMATIC S5 EU。 控制器（CC）和-后一个扩展单元（EU）之间的-大单线距离：
对于S7 EU为100 m，对于S5 EU为600 m。 注意 用于S5扩展单元至某个S7-400的分布式连接：
IM 463-2可以用于S7-400的控制器（CC），IM 314则用于S5-EU。以下S5 EU可连接S7-400： EG 183U EG 185U EG 186 U ER 701-2 ER 701-3 通过EU 200实现的分布式扩展：
**用于占地面积极大的工厂。使用CPU的PROFIBUS DP接口，单条线路可以连接多达125个总线节点。控制器与-后一个节点之间的单线-大距离：23 km（使用光缆）。6ES7414-3XJ00-0AB0 6ES7414-4HJ00-0AB0 6ES7416-2XK02-0AB0
DI（Digital Input）开关量输入， 亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器，如水流开关、风速开关、压差开关等，将高/低电平（相当于开关）两种状态输入到控制器，控制器将其转换为数字量1或0，进而对其进行逻辑分析和计算，这种控制器通道即为DI通道。
DO（Digital Output）开关量输出， 亦称数字量输出，它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平，通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作，也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI（Analogy Input）模拟量输入， 模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输。
AO（Analogy Output）模拟量输出， 模拟量输出的信号是电压（如0~5V、0~10V间的电压）或电流（如0~10mA间的电流），其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
SMART 小型自动化解决方案西门子 SIMATIC 自动化产品与 SINAMICS 驱动产品更优结合，高性价比的 SIMATIC S7-200 SMART PLC，SIMATIC SMART LINE 触摸屏，SINAMICS V20 变频器及 SINAMICS V90 伺服系统，为机器制造商带来更优的小型自动化解决方案，覆盖用户对于人机交互、自动化控制以及驱动的需求。该解决方案有利于用户提升机器设备的性能，降低开发成本，大幅缩短机器设备的上市时间，真正有效地提高用户的市场竞争力。
优点编辑
界面友好，软件操作更加人性化
STEP 7- Micro/WIN SMAR T 是为S7-200 SMAR T 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，大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：
· 全部权限（1 级）
· 部分权限（2 级）
· 小权限（3 级）
· 禁止上载（4 级）
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无需重新设置每一步。
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，S TEP 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。
解决方案编辑
笙磬合音，无缝集成
西门子 S I M AT I C 自动化产品与 S I N A M I C S 驱动产品结合，高性价比的 SI MATI C S 7 - 2 0 0 S M A R T P L C ，S I M AT I C S M A R T L I N E 触摸屏，S I N A M I C S V 2 0 变频器及 S I N A M I C S V 8 0 / V 6 0 伺服系统，为机器制造商带来的小型自动化解决方案，覆盖用户对于人机交互、自动化控制以及驱动的需求。该解决方案有利于用户提升机器设备的性能，降低开发成本，大幅缩短机器设备的上市时间，真正有效地提高用户的市场竞争力。[1]
编程软件编辑
