西門子CPU224CN中央處理器 西門子CPU224CN中央處理器
S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用.
擴(kuò)展單元
S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點數(shù).
編程器
PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。
簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。
程序存儲卡
為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲卡EEPROM有6ES
7291-8GC00-0xA0和6ES 7291-8GD00-0xA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。
寫入器
寫入器的功能是實現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或?qū)LC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。
文本顯示器
文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，zui多可顯示80條信息，每條信息zui多4個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷
西門子CPU224XP中央處理器S7-300是德國西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器(PLC)系列產(chǎn)品之一。其模塊化結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好，使其在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實際的解決方案西門子PLC模塊CPU224XPCN中央處理器
S7-300是德國西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器(PLC)系列產(chǎn)品之一。其模塊化結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好，使其在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實際的解決方案。
產(chǎn)品特性編輯
· 針對低性能要求的模塊化中小控制系統(tǒng)
· 可配不同檔次的CPU
· 可選擇不同類型的擴(kuò)展模塊
· 可以擴(kuò)展多達(dá)32個模塊
· 模塊內(nèi)集成背板總線
· 網(wǎng)絡(luò)連接 - 多點接口 (MPI), -PROFIBUS或-工業(yè)以太網(wǎng)
· 通過編程器PG訪問所有的模塊
· 無插槽限制
· 借助于“HWConfig”工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)
產(chǎn)品特點編輯
· 循環(huán)周期短、處理速度高
· 指令集功能強大（包含350多條指令），可用于復(fù)雜功能
· 產(chǎn)品設(shè)計緊湊，可用于空間有限的場合
· 模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計更加靈活
· 有不同性能檔次的CPU模塊可供選用
· 功能模塊和I/O模塊可選擇
· 有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型
工作原理編輯
· PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。OB1 是用于循環(huán)處理的組織塊（主程序），它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。
·在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1 中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB, SFB, FC 或SFC)。
·循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。
·在循環(huán)程序處理過程中，CPU 并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU 內(nèi)部的輸入/輸出過程映像區(qū)（在CPU的系統(tǒng)存儲區(qū)）
編程工具編輯
使用STEP7軟件對S7-300進(jìn)行編程，目前S7-300的編程軟件版本為STEP7 V5.5 SP2。[1]
STEP7包含了自動化項目從項目的啟動、實施到測試以及服務(wù)每一個階段所需的全部功能。
STEP7中的編程語言
1、順序功能圖
2、梯形圖
3、語句表
4、功能塊圖
5、結(jié)構(gòu)文本
組成部件編輯
導(dǎo)軌（Rail）
S7-300的模塊機(jī)架（起物理支撐作用，無背板總線），西門子提供一下五種規(guī)格的導(dǎo)軌：[2]
導(dǎo)軌長度
電源模塊（PS）
將市電電壓（AC120/230V）轉(zhuǎn)換為DC24V，為CPU和24V直流負(fù)載電路（信號模塊、傳感器、執(zhí)行器等）提供直流電源。輸出電流有2A、5A、10A三種
正常：綠色LED燈亮
過載：綠色LED燈閃
短路：綠色LED燈暗（電壓跌落，短路消失后自動恢復(fù)）
電壓波動范圍：5%
CPU模塊
各種CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有數(shù)字量和模擬量輸入/輸出點，有的CPU集成有PROFIBUS－DP等通信接口。CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式開關(guān)、24V電源端子、電池盒與存儲器模塊盒（有的CPU沒有）
信號模塊（SM）
數(shù)字量輸入模塊：24V DC，120/230V AC
數(shù)字量輸出模塊：24V DC，繼電器
模擬量輸入模塊：電壓，電流，電阻，熱電偶
模擬量輸出模塊：電壓，電流
功能模塊 (FM)
功能模塊主要用于對時間要求苛刻、存儲器容量要求較大的過程信號處理任務(wù)。
-計數(shù)：計數(shù)器模塊
-定位：快速/慢速進(jìn)給驅(qū)動位置控制模塊、電子凸輪控制器模塊、步進(jìn)電動機(jī)定位模塊、伺服電動機(jī)定位模塊等
-閉環(huán)控制：閉環(huán)控制模塊
-工業(yè)標(biāo)識系統(tǒng)：接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。
接口模塊 (IM)
接口模塊用于多機(jī)架配置時連接主機(jī)架（CR）和擴(kuò)展機(jī)架（ER）。S7－300通過分布式的主機(jī)架和3個擴(kuò)展機(jī)架，zui多可以配置32個信號模塊、功能模塊和通信處理器。
連接：
IMS 360發(fā)送、IMR 361接收；對于雙層組態(tài)，常用硬連線的IM 365 接口模塊
距離：
采用IM 365 、兩層機(jī)架，電纜zui大長度可達(dá)1米；采用IM 360 / 361 、多層機(jī)架，機(jī)架之間電纜zui大長度10米
通訊處理器(CP)
擴(kuò)展中央處理單元的通訊任務(wù)，提供以下的連網(wǎng)能力：
-點到點連接
-PROFIBUS
-工業(yè)以太網(wǎng)
附件
總線連接器和前連接器
DI（Digital Input）開關(guān)量輸入，
亦稱數(shù)字量輸入。以開關(guān)狀態(tài)為輸出的傳感器，如水流開關(guān)、風(fēng)速開關(guān)、壓差開關(guān)等，將高/低電平（相當(dāng)于開關(guān)）兩種狀態(tài)輸入到控制器，控制器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量1或0，進(jìn)而對其進(jìn)行邏輯分析和計算，這種控制器通道即為DI通道。
DO（Digital Output）開關(guān)量輸出，
亦稱數(shù)字量輸出，它可由控制軟件將輸出通道變成高電平或低電平，通過驅(qū)動電路即可帶動繼電器或其他開關(guān)元件動作，也可驅(qū)動指示燈顯示狀態(tài)。開關(guān)量輸出DO信號可用來控制開關(guān)、交流接觸器、變頻器以及可控硅等執(zhí)行元件動作。
AI（Analogy Input）模擬量輸入，
模擬量輸入的物理量有溫度、壓力、流量等，這些物理量由相應(yīng)的傳感器感應(yīng)測得，往往經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査腿肟刂破鞯哪M輸入口。
AO（Analogy Output）模擬量輸出，
模擬量輸出的信號是電壓（如0~5V、0~10V間的電壓）或電流（如0~10mA間的電流），其輸出電壓或電流的大小由控制軟件決定。
西門子CPU224XP中央處理器
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可編程控制器的構(gòu)成框圖和計算機(jī)是一樣的，都由中央處理器（CPU）、存貯器和輸入/輸出接口等構(gòu)成。因此，從硬件結(jié)構(gòu)來說，可編程控制器實際上就是計算機(jī)，圖1是其硬件系統(tǒng)的簡化框圖。從圖中可以看出PLC內(nèi)部主要部件有:
（1）CPU（Central Process Unit）
CPU是PLC的核心組成部分，與通用微機(jī)的CPU一樣，它在PLC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)，故稱為“電腦”。其功能是：
a、按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。
b、用掃描方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)式數(shù)據(jù)，并存入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中。
c、診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤。
d、在PLC進(jìn)入運行狀態(tài)后，從存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)，產(chǎn)生相應(yīng)的信號，去啟閉有關(guān)控制門電路。分時分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等操作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯式算術(shù)運算等任務(wù)。根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸出映象寄存器的位狀態(tài)式數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表、打印式數(shù)據(jù)通訊等。
PLC常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器。通用的微處理器常用的是8位機(jī)和16位機(jī)，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。單片機(jī)常用的有8039、8049、8031、8051等。雙極型位片式微處理器常用的有AMD2900、AMD2903等。
①用通用微處理器作CPU
在低檔PLC中，用Z80A做CPU較為普遍，Z80A用于PLC有如下長處： Z80（或Z80A）CPU及其配套的芯片廉價、普及、通用，用這套芯片制成的PC，給維修及推廣普及帶來方便。Z80有獨立的輸入/輸出指令,而且指令格式較短，執(zhí)行時間也較短，這樣有利于掃描周期的縮短。Z80輸入/輸出指令格式較短，相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備編碼也較短，所以相應(yīng)的譯碼硬件器較簡單。由于Z80的信息是采用輸入/輸出映射方式，因而設(shè)計流程序時，對輸入/輸出與存儲器尋址容易區(qū)別。
②用單片機(jī)作CPU
自從1974年出現(xiàn)單片機(jī)以來，已有不少產(chǎn)品采用單片機(jī)做可編程序控制器。日本三菱F系列PLC就采用美國IN公司MES－48系列的單片機(jī)8049和8039做處理器，8039單片機(jī)在一塊片子上集成了8位的CPU，128×8的數(shù)據(jù)存儲器。27條輸入/輸出線，T0、T1、INT測試線及8位定時器/計數(shù)器，時鐘振蕩電路等。
自80年代以來，出現(xiàn)了集成度更高。功能更強，并帶有“布爾機(jī)”而又便于作數(shù)據(jù)通信的MCS-51系列單片機(jī)以及功能更高的16位單片機(jī)，大有取代MCS－48系列之勢。日本三菱的F2系列PLC即采用CPU8031。MCS－51系列單片機(jī)是美國IN公司在MCS－48單片機(jī)基礎(chǔ)上，于80年代初推出的產(chǎn)品，具有高集成度、高可靠性、高功能、高速度、低價格等特點。它有三個代表產(chǎn)品：8051、8751和8031，它們分別有不同的應(yīng)用特性。8051是以4K字節(jié)EPR0M代替4K字節(jié)的R0M的8051；8031是內(nèi)部無R0M8051。必須外接EPR0M；IN公司的96系列的單片機(jī)，字長為16，運算速度比51系列更高，這必將為高檔次的PLC開發(fā)和應(yīng)用帶來美好的遠(yuǎn)景。用單片機(jī)制成的PLC有以下顯著特點：為機(jī)電設(shè)備一體化創(chuàng)造了條件，因為由單片機(jī)制成PLC，體積更小。同時PLC邏輯功能很強，并且具有數(shù)值運算和通信接口。
③用位片式微處理器作CPU
位片式微處理器的主要特點是：速度快、靈活性強、效率高等特點�？梢赃M(jìn)行“級聯(lián)”，易于“流水線”操作。
（2）系統(tǒng)程序存儲器
它用以存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋功能子程序的調(diào)用管理程序，以及對應(yīng)定義（I/0、內(nèi)部繼電器、計時器、計數(shù)器、移位寄存器等存儲系統(tǒng)）參數(shù)等功能。
（3）用戶存儲器
用以存放用戶程序即存放通過編程器輸入的用戶程序。PLC的用戶存儲器通常以字（16位/字）為單位來表示存儲容量。同時，由于前面所說的系統(tǒng)程序直接關(guān)系到PLC的性能，不能由用戶直接存取。因而通常PLC產(chǎn)品資料中所指的存儲器型式或存儲方式及容量，是對用戶程序存儲器而言。
常用的用戶存儲方式及容量型式或存儲方式有CM0SRAM，EPR0M和EEPR0M。信息儲存常用盒式磁帶和磁盤。
CM0SRAM存儲器是一種中高密度、低功能、價格便宜的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源。一旦交流電源停電，用鋰電池來維持供電，可保存RAM內(nèi)停電前的數(shù)據(jù)。鋰電池壽命一般為1―5年左右。
EPR0M存儲器是一種常的只讀存儲器，定入時加高電平，擦除時用紫外線照射。PLC通過寫入器可將RAM區(qū)的用戶程序固化到R0M盒中的EPR0M中去。在PLC機(jī)中插入R0M盒，PLC則執(zhí)行R0M盒中用戶程序；反之，不插上R0M盒，PLC則執(zhí)行RAM區(qū)用戶程序。
EEPR0M存儲器是一種可用電改寫的只讀存儲器。
（4）輸入輸出組件（I/0模塊）
I/0模塊是CPU與現(xiàn)場I/0裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平與驅(qū)動能力的I/0模塊和各種用途的I/0組件供用戶選用。如輸入/輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、誤碼較驗、A/D或D/A轉(zhuǎn)換以及其它功能模塊等。I/0模塊將外界輸入信號變成CPU能接受的信號，或?qū)PU的輸出信號變成需要的控制信號去驅(qū)動控制對象（包括開關(guān)量和模擬量），以確保整個系統(tǒng)正常工作。
輸入的開關(guān)量信號接在IN端和0V端之間，PLC內(nèi)部提供24V電源，輸入信號通過光電隔離，通過R/C濾波進(jìn)入CPU控制板，CPU發(fā)出輸出信號至輸出端。PLC輸出有三種型式：繼電器方式、晶體管方式和晶閘管方式。
（5）編程器
編程器是用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試檢查和監(jiān)視等。還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通訊端口與CPU，完成機(jī)對話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語言鍵符式命令語言助記符，也可以采用軟件的功能鍵符，通過屏幕對話方式進(jìn)行編程。
編程器分為簡易型和智能型兩類。前者只能連機(jī)編程，而后者既可連機(jī)編程又可脫機(jī)編程。同時前者輸入梯形圖的語言鍵符，后者可以直接輸入梯形圖。根據(jù)不同檔次的PLC產(chǎn)品選配相應(yīng)的編程器。
（6）外部設(shè)備
一般PLC都配有盒式錄音機(jī)、打印機(jī)、EPR0M寫入器、高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等外部設(shè)備。
（7）電源
根據(jù)PLC的設(shè)計特點，它對電源并無特別要求，可使用一般工業(yè)電源。
