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关 键 词：西门子CPU模块CR40
行 业：机械 电工电气 电气设备附件
发布时间：2021-02-27
上海湘驰自动化设备有限公司砥砺奋斗十五载，积极推动“工业4.0”和“中国制造2025”，为工业企业自动化、数字化、智能化提供整体智能制造解决方案，并成功研发出自主数网星工业云平台，帮助客户优化管理、提升效率和产品品质，推动企业数字化工厂建设进程，为企业提供智能制造咨询规划、智能制造解决方案实施和工业大数据应用服务。
这段路注定是艰辛而坎坷的，但也是必须经历的，坚持到更后的玩家也必定会收获丰厚的成果。德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。
在 DIN 导轨上安装 CPU
任务 步骤
按照下面的步骤在 DIN 导轨上安装 CPU。
1. 每隔 75 mm 将导轨固定到安装板上。
2. 咔嚓一声打开模块底部的 DIN 夹片，并将模块背面卡在 DIN 导轨上。
3. 将模块向下旋转至 DIN 导轨，咔嚓一声闭合 DIN 夹片。 仔细检查夹片是否将模
块牢牢地固定到导轨上。 为避免损坏模块，请按安装孔标记，而不要直接按模块
前侧
说明 当 CPU 的使用环境振动比较大或垂直安装时，使用 DIN 导轨挡块可能会有帮助。 在
DIN 导轨上使用端盖（8WA1 808 或 8WA1 805）以确保模块保持连接状态。
如果系统处于剧烈振动环境中，面板安装可给 CPU 提供较高的振动保护等级。
DIN 导轨上拆卸 CPU
任务 步骤
按照下面的步骤从 DIN 导轨上拆卸 CPU。
1. 切断 CPU 和连接的所有 I/O 模块的电源。
2. 断开连接到 CPU 的所有线缆。 CPU 和多数扩展模块都有可拆卸连接器，这使得
该工作变得更加简单。
3. 拧下安装螺钉或咔嚓一声打开 DIN 夹片。
4. 如果连接了扩展模块，则向左滑动 CPU，将其从扩展模块连接器脱离。 注： 拧
下或解开扩展模块的 DIN 夹片可使分离 CPU 更容易。
5. 卸下 CPU。
安装和拆卸信号板或电池板
CPU 型号 CPU CR20s、CPU CR30s、CPU CR40s 和 CPU CR60s 不支持使用扩展模
块、信号板或电池板。
表格 3- 3 在 CPU 中安装信号板
任务 步骤
请按以下步骤安装信号板或电池板
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 卸下 CPU 上部和下部的端子块盖板。
3. 将螺丝刀插入 CPU 上部接线盒盖背面的槽中。
4. 轻轻将盖撬起并从 CPU 上卸下。
5. 将信号板或电池板直接向下放入 CPU 上部的安装位置中。
6. 用力将模块压入该位置直到卡入就位。
7. 重新装上端子块盖板。
拆下 CPU 中的信号板或电池板
任务 步骤
请按以下步骤拆卸信号板或电池板
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 卸下 CPU 上部和下部的端子块盖板。
3. 将螺丝刀插入模块上部的槽中。
4. 轻轻将模块撬起使其与 CPU 分离。
5. 将模块直接从 CPU 上部的安装位置中取出。
6. 将盖板重新装到 CPU 上。
7. 重新装上端子块盖板。
拆卸扩展模块
任务 步骤
按照下面的步骤拆卸扩展模块：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 将 I/O 连接器和接线从扩展模块上卸下。拧松所有 S7-200 SMART 设备的
DIN 导轨卡夹。
3. 向右滑动扩展模块。
安装和卸下扩展电缆
S7-200 扩展电缆可用来更灵活地对 S7-200 系统的布局进行组态。每个 CPU 系统只允许
使用一条扩展电缆。可以将扩展电缆安装在 CPU 和个 EM 之间，或者安装在任意两
个 EM 之间。
表格 3- 9 安装和卸下扩展电缆的公连接器
任务 步骤
要安装公连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 将公连接器按压到扩展模块或 CPU 右侧的总线连接器中。
3. 公连接器完全插入槽中时卡入就位。
要卸下公连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 用拇指按下公连接器上部的闩锁，使其从扩展模块或 CPU
中释放出来。
3. 直接拔出即可将公连接器从扩展模块或 CPU 上卸下。
安装和卸下扩展电缆的母连接器
任务 步骤
要安装母连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 将母连接器按压到扩展模块左侧的总线连接器中。
3. 母连接器完全插入槽中时卡入就位。
要卸下母连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 用拇指按下母连接器上部的闩锁，使其从扩展模块中释放
出来。
3. 直接拔出即可将母连接器从扩展模块上卸下。
说明
在振动环境中安装扩展电缆
如果将扩展电缆连接在移动或固定不牢的模块上，电缆头连接处可能会慢慢松动。
为了提供额外的应力消除作用，应使用电缆扎带将电缆头固定在 DIN 导轨（或其它位
置）上。
安装期间拉拽电缆时应避免用力过猛。安装完成后，确保电缆与模块连接到位。
接线准则
对所有电气设备进行正确地接地和接线非常重要，这有助于确保系统佳地运行以及为应
用和 PLC 提供额外的电气噪声保护。
先决条件
在对任何电气设备进行接地或接线之前，请确保已切断该设备的电源。 同时，还要确保
已切断所有相关设备的电源。
确保在对 PLC 和相关设备接线时遵守所有适用的电气准则。 根据所有适用的国家和地方
标准来安装和操作所有设备。 联系当地管理部门确定哪些准则和标准适用于您的具体情
况。
警告
如果在通电的情况下尝试安装 CPU 或相关设备或者对它们进行接线，则可能会触电或
导致设备错误运行。 如果在安装或拆卸过程中未切断 PLC 和相关设备的所有电源，则
可能导致人员、重伤或设备损坏。
在安装或拆卸 PLC 或相关设备之前，必须采取合适的安全预防措施并确保切断该 PLC
的电源。
规划 PLC 系统的接地和接线时，务必考虑安全问题。 电子控制设备（如 PLC）可能会失
灵和导致正在控制或监视的设备出现意外操作。 因此，应采取一些独立于 PLC 的安全措
施以防止发生可能的人员受伤或设备损坏。
警告
控制设备在不安全情况下运行时可能会出现故障，从而导致受控设备的意外运行。 这种
意外运行可能会导致人员、重害和/或设备损坏。
应使用紧急停止功能、机电超控功能或其它独立于 PLC 的冗余安全功能。
安装和拆卸 CPU
CPU 可以很方便地安装到标准 DIN 导轨或面板上。 可使用 DIN 导轨卡夹将设备固定到
DIN 导轨上。 这些卡夹还能掰到一个伸出位置以提供用于对设备进行面板安装的螺钉安
装位置。
在安装或拆卸任何电气设备之前，请确保已切断该设备的电源。 同时，还要确保已切断
所有相关设备的电源。
警告
安装或拆卸设备前，请切断 PLC 电源
如果在通电的情况下尝试安装或拆卸 CPU 或相关设备，则可能会触电或导致设备错误
运行。
如果在安装或拆卸过程中未切断 PLC 和相关设备的所有电源，则可能导致人员、重
伤或设备损坏。
在安装或拆卸 CPU 或相关设备之前，必须采取合适的安全预防措施并确保切断该 PLC
的电源。
务必确保在更换或安装设备时使用正确的模块或同等设备。
警告
模块更换
如果安装不正确的模块，CPU 中的程序将异常运行。
如果未使用同型号设备、未在相同方向或以相同顺序替换设备，则可能导致人员、
重伤和/或设备损坏。
使用同型号设备更换设备并确保安装的方向和位置正确。
说明
在安装 CPU 之后单独安装扩展模块。CPU 型号 CPU CR20s、CPU CR30s、CPU
CR40s 和 CPU CR60s 不支持使用扩展模块或信号板。
将该单元安装到 DIN 导轨或面板上时，应考虑以下几点：
● 对于 DIN 导轨安装，确保 CPU 的上部 DIN 导轨卡夹处于锁紧（内部）位置而下部
DIN 导轨卡夹处于伸出位置。
● 将设备安装到 DIN 导轨上后，将下部 DIN 导轨卡夹推到锁紧位置以将设备锁定在
DIN 导轨上。
● 对于面板安装，确保将 DIN 导轨卡夹推到伸出位置。
要在面板上安装 CPU，请按以下步骤操作：
1. 按照表安装尺寸 (mm) (页 52) 中的尺寸定位、钻孔并对安装孔攻螺纹（M4 或美国标
准 8 号）。
2. 确保 CPU 和 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
3. 使用带弹簧和平垫圈的 Pan Head M4 螺钉将模块固定到面板上。不要使用平头螺钉。
4. 如果在使用扩展模块，则将其放在 CPU 旁，并一起滑动，直至连接器牢固连接。
说明
螺钉类型将由安装时的材料决定。应施加适当的扭矩，直到弹簧垫圈变平。避免对安
装螺钉施加过多扭矩。不要使用平头螺钉。
C（计数器存储器）
CPU 提供三种类型的计数器，对计数器输入上的每一个由低到高的跳变事件进行计数：
一种类型仅向上计数，一种仅向下计数，还有一种可向上和向下计数。 有两个与计数器
相关的变量：
● 当前值： 该 16 位有符号整数用于存储累加的计数值。
● 计数器位： 比较当前值和预设值后，可置位或清除该位。 预设值是计数器指令的一
部分。
可以使用计数器地址（C + 计数器编号）访问这两个变量。 访问计数器位还是当前值取决
于所使用的指令： 带位操作数的指令会访问计数器位，而带字操作数的指令则访问当前
值。 如下图所示，“常开触点”指令访问的是计数器位，而“移动字”指令访问的是计数器的
当前值
HC（高速计数器）
高速计数器独立于 CPU 的扫描周期对高速事件进行计数。 高速计数器有一个有符号 32
位整数计数值（或当前值）。 要访问高速计数器的计数值，您需要利用存储器类型 (HC)
和计数器编号高速计数器的地址。 高速计数器的当前值是只读值，仅可作为双字
（32 位）来寻址。
AC（累加器）
累加器是可以像存储器一样使用的读/写器件。 例如，可以使用累加器向子例程传递参数
或从子例程返回参数，并可存储计算中使用的中间值。 CPU 提供了四个 32 位累加器
（AC0、AC1、AC2 和 AC3）。 可以按位、字节、字或双字访问累加器中的数据。
被访问的数据大小取决于访问累加器时所使用的指令。 如下图所示，当以字节或字的形
式访问累加器时，使用的是数值的低 8 位或低 16 位。 当以双字的形式访问累加器时，使
用全部 32 位。
SM（存储器）
SM 位提供了在 CPU 和用户程序之间传递信息的一种方法。 可以使用这些位来选择和控
制 CPU 的某些功能，例如： 在个扫描周期接通的位、以固定速率切换的位或显
示数学或运算指令状态的位。 可以按位、字节、字或双字访问 SM 位：
L（局部存储区）
在局部存储器栈中，CPU 为每个 POU （program organizational unit，程序组织单元）
提供 64 个字节的 L 存储器。POU 相关的 L 存储器地址仅可由当前执行的 POU（主程
序、子例程或中断例程）进行访问。当使用中断例程和子例程时，L 存储器栈用于保留暂
停执行的 POU 的 L 存储器值，这样另一个 POU 就可以执行。之后，暂停的 POU 可通
过在为其它 POU 提供执行控制之前就存在的 L 存储器的值恢复执行。
L 存储器栈大嵌套层数限制：
● 当从主程序开始时为八个子例程嵌套层
● 当从中断例程开始时为四个子例程嵌套层
嵌套限制允许在程序中有 14 层的执行栈。例如，主程序（第 1 层）有八个嵌套子例程
（第 2 层到第 9 层）。在执行第 9 层的子例程时，会发生中断（第 10 层）。中断例程包
括四个嵌套的子例程（第 11 层到第 14 层）。
L 存储器规则：
● 可将 L 存储器用于所有类型 POU（主程序、子例程和中断例程）中的局部临时
“TEMP”变量。
● 只有子例程可将 L 存储器用于传递到子例程或从子例程中传出的“IN”、“IN_OUT”和
“OUT”类型的变量。
● 无论是以 LAD 还是以 FBD 编写子例程，TEMP、IN、IN_OUT 和 OUT 变量只能占
60 个字节。STEP 7-Micro/WIN SMART 会使用局部存储器的后四个字节。
局部存储器符号、变量类型和数据类型会在“变量”表中进行分配，当在程序编辑器中打开
相关的 POU 时此表可用。当成功编译了 POU 时会自动分配 L 存储器的地址。
在大多数情况下，在程序逻辑中使用 L 存储器符号名称引用，因为在成功编译整个 POU
之前，L 存储器的所有地址均未知。然而，可以使用下表中列出的 L 存储器的地
址。
● 中断例程是程序的可选元素，发生特定中断事件时，中断例程会进行响应。 您可以设
计一个中断例程来处理预先定义好的中断事件。 当事件发生时，CPU 会执行该中
断例程。
中断例程不会被主程序调用。 只有当中断例程与一个中断事件相关联，并且在该中断
事件发生时，CPU 才会执行中断例程中的指令。
说明
由于无法预测 CPU 何时会产生中断，所以应考虑尽量限制中断例程和程序中其它部分
所共用的变量个数。
使用中断例程的局部变量表可确保中断例程仅使用临时存储器，从而不会覆盖程序其
它位置使用的数据。
为了保证主程序与中断例程正确地共享数据，您可以使用许多编程技巧。 请参见中断
指令 (页 336)的说明。
● 其它块中包含 CPU 的信息。 下载程序时，您可以选择下载这些块：
– 系统块： 系统块允许您为 CPU 组态不同的硬件选项。
– 数据块： DB 存储程序使用的不同变量的初始值（V 存储器）。
下例中给出了一段包含子例程和中断例程的程序。 此示例程序使用定时中断，每 100 ms
读取一次模拟量输入值。
