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S7-200的工作過(guò)程和CPU的工作模式

1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期。S7-200的工作過(guò)程如圖4所示。在一個(gè)掃描周期中，S7-200主要執(zhí)行下列五個(gè)部分的操作：

（Ⅰ）讀輸入：S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。

（Ⅱ）執(zhí)行程序：CPU根據(jù)這些輸入信號(hào)控制相應(yīng)邏輯，當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后，S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。

（Ⅲ）處理通訊請(qǐng)求：S7-200執(zhí)行通訊處理。

（Ⅳ）執(zhí)行CPU自診斷：S7-200檢查固件、程序存儲(chǔ)

器和擴(kuò)展模塊是否工作正常

（Ⅴ）寫輸出：在程序結(jié)束時(shí)，S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入把輸出鎖存器，后復(fù)制到物理輸出點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（2）、S7-200 CPU的工作模式

   S7-200有兩種操作模式：停止模式和運(yùn)行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。

   在停止模式下，S7--200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運(yùn)行模式下，S7-200將運(yùn)行程序。

   S7-200提供一個(gè)方式開關(guān)來(lái)改變操作模式。您可以用方式開關(guān)（位于S7-200前蓋下面）手動(dòng)選擇操作模式：當(dāng)方式開關(guān)撥在停止模式，停止程序執(zhí)行；當(dāng)方式開關(guān)撥在運(yùn)行模式，啟動(dòng)程序的執(zhí)行；也可以將方式開關(guān)撥在TERM（終端）（暫態(tài)）模式，允許通過(guò)編程軟件來(lái)切換CPU的工作模式，即停止模式或運(yùn)行模式。

    如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)進(jìn)入RUN模式。

• CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP 是 SIMATIC S7-400 系列中的高性能 CPU。使用這些 CPU，可為具有較高安全要求的工廠構(gòu)建一個(gè)故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。

  通過(guò) CPU 416F-2 的集成 PROFIBUS DP 接口，可作為一個(gè)主站或從站，直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場(chǎng)總線。

  在通過(guò) IF 964-DP 接口模塊連接 CPU 416F-3 PN/DP 的情況下，可以連接另外一個(gè) DP 主站系統(tǒng)。

  通過(guò)使用 ERTEC 400-ASIC，CPU 416F-3 PN/DP 的集成 PROFINET 接口實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)功能。它提供了可從外部接觸到的兩個(gè) PROFINET 端口。這意味著，除分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，也可通過(guò)新型 S7-400 控制器實(shí)現(xiàn)總線型結(jié)構(gòu)。

  注：
  只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

  故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口，連接到 IF 964-DP，和/或通過(guò)通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過(guò)采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實(shí)現(xiàn)安全通信。

  兩種 CPU 都具有：

  • 高性能的處理器：
    CPU 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時(shí)間僅為 0.03 μs 。
  • CPU 416F-2：8 MB 主存儲(chǔ)器（程序或數(shù)據(jù)各占用 4 MB）；
    CPU 416F-3 PN/DP：11.2 MB 主存儲(chǔ)器（程序或數(shù)據(jù)各 5.6 MB）；
    快速主存儲(chǔ)器用于對(duì)于執(zhí)行十分重要的用戶程序部分。
  • 靈活擴(kuò)展能力：
    多 262144 點(diǎn)數(shù)字量和 16384 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。
  • MPI 多點(diǎn)接口：
    通過(guò) MPI，可在高達(dá) 12 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含多 32 個(gè)站的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立多 44 個(gè)連接。
  • 模式選擇開關(guān)：
    撥位按鈕設(shè)計(jì)
  • 診斷緩存：
    后的 120 個(gè)錯(cuò)誤和中斷事件出于診斷目的而保存在一個(gè)環(huán)形緩存中。可以對(duì)輸入數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。
  • 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
    CPU 的診斷報(bào)警帶有日期和時(shí)間標(biāo)記。
  • 存儲(chǔ)卡：
    用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器。RAM 卡和 FEPROM 卡（FEPROM 甚至在零電壓下也可保存數(shù)據(jù)）。
  • MPI/DP 組合接口和內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口 (CPU 416F-2)：
    通過(guò) PROFIBUS DP 主站接口，可以實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。從用戶的角度來(lái)看，分布式 I/O 的處理與集中式 I/O 的處理是相同的（相同的組態(tài)、編址和編程）。
    混合安裝：SIMATIC S5 和 SIMATIC S7 作為符合 EN 50170 的 PROFIBUS 主站。

  CPU 416F-3 PN/DP 還具有：

  • 子模塊接口：
    使用 IF 964-DP 接口模塊，可連接到一個(gè)另外的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。
  • 帶 2 個(gè)端口（交換機(jī)）的 PROFINET 接口
    • PROFINET IO，可連接 256 個(gè) IO 設(shè)備
    • PROFINET CBA

  故障安全 I/O 模塊可連接到所有集成接口，連接到 IF 964-DP，和/或通過(guò)通信模塊（CP443-5 Extended 和 CP443-1 Advanced）進(jìn)行連接。通過(guò)采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP，實(shí)現(xiàn)安全通信。

  
  

SIMATIC S7-300 的 I/O 模塊：

• 數(shù)字量模塊
• 模擬量模塊
• F 數(shù)字量/模擬量模塊
• 防爆型數(shù)字量模塊
• 防爆型模擬量模塊
• 功能模塊
• 通信處理器
• 專用模塊
• 連接

• 數(shù)字量輸入/輸出
• 靈活地適應(yīng)控制器，以滿足各自任務(wù)需要
• 用于連接數(shù)字傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

數(shù)字量輸入/輸出模塊用于處理自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)字量輸入/輸出任務(wù)。 可通過(guò)這些模塊連接數(shù)字量傳感器和執(zhí)行器。

使用數(shù)字量輸入/輸出模塊給用戶提供以下優(yōu)點(diǎn)：

• 佳適應(yīng)性;
  采用佳的模塊組合方式，可以匹配控制任務(wù)所需的輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)。 不需要過(guò)多的
• 靈活的過(guò)程信號(hào)連接;
  可使用各種不同的數(shù)字量執(zhí)行器和傳感器，將自動(dòng)化系統(tǒng)連接到過(guò)程控制中。

數(shù)字量輸入/輸出模塊具有下列機(jī)械特性：

緊湊型設(shè)計(jì)

堅(jiān)固的塑料機(jī)殼里包括：

• 綠色 LED，用于指示輸入/輸出的信號(hào)狀態(tài)
• 前連接器插座，通過(guò)前門保護(hù)
• 前門上的標(biāo)簽區(qū)。
• 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進(jìn)行配線。

安裝方便

模塊安裝在 DIN 導(dǎo)軌上并通過(guò)總線連接器連接到相鄰模塊。沒(méi)有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。

當(dāng)在 ET 200M 分布式 I/O 系統(tǒng)中與有源總線模塊一起使用時(shí)，可以對(duì)數(shù)字量輸入/輸出模塊進(jìn)行熱插拔，而不會(huì)有任何反應(yīng)。其它模塊繼續(xù)工作。

方便用戶接線

裝置單元通過(guò)連接器連接。當(dāng)連接模塊時(shí)，編碼設(shè)備鎖定在連接器中，這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時(shí)，對(duì)于新的同類型模塊，可原封不動(dòng)

西門子S7-200網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)置和元件選擇

S7-200的端口是不隔離的，如果想使網(wǎng)絡(luò)隔離，應(yīng)考慮使用RS-485中繼器或者EM277。

注意：

●具有不同電位的互聯(lián)設(shè)備有可能導(dǎo)致不希望的電流流過(guò)連接電纜。

●這種不希望的電流可能導(dǎo)致通訊失敗或者設(shè)備損壞。

●要確保用通訊電纜連接的所有設(shè)備有相同的參考電位，或者彼此隔離，來(lái)避免產(chǎn)生這種不希望的電流。

為網(wǎng)絡(luò)確定通訊距離、通訊速率和電纜類型

網(wǎng)段的大長(zhǎng)度取決于兩個(gè)因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設(shè)備是需要隔離。當(dāng)接地點(diǎn)之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機(jī)械的負(fù)載電流也能導(dǎo)致地電位的不同。

表1 網(wǎng)絡(luò)電纜的大長(zhǎng)度

1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的大距離為50m。測(cè)量該距離時(shí)，從網(wǎng)段的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始。到網(wǎng)段的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

在網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器

RS-485中繼器為網(wǎng)段提供偏壓電阻和終端電阻。目的是為了：

●增加網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度：在網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)中繼器可以使網(wǎng)絡(luò)的通訊距離擴(kuò)展50m。如果使用兩個(gè)中繼器而且中間沒(méi)有其他節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的通訊距離按照所使用的波特率擴(kuò)展一個(gè)網(wǎng)段的長(zhǎng)度。在一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，多可以使用9個(gè)中繼器。但網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度不能超過(guò)9600m.

●為網(wǎng)絡(luò)增加設(shè)備：在9600的波特率下。50米距離之內(nèi)，一個(gè)網(wǎng)段多可以連接32個(gè)設(shè)備，使用一個(gè)中繼器允許在網(wǎng)絡(luò)上增加32個(gè)設(shè)備。

●在不同的網(wǎng)段之間電隔離：如果不同的網(wǎng)段具有不同的地電位，將他們隔離會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量。

一個(gè)中繼器在網(wǎng)絡(luò)中被算作網(wǎng)段的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，但沒(méi)有被指定站地址。

標(biāo)準(zhǔn) CPU

• 用于 SIMATIC S7-1500 的標(biāo)準(zhǔn) CPU：
  CPU 1511-1 PN、CPU 1513-1 PN、CPU 1515-2 PN、CPU 1516-3 PN/DP、CPU 1517-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP
• 用于 SIMATIC S7-1500 的故障安全 CPU：
  CPU 1511F-1 PN、CPU 1513F-1 PN、CPU 1515F-2 PN、CPU 1516F-3 PN/DP、CPU 1517F-3 PN/DP、CPU 1518-4 PN/DP

• 具有不同的性能等級(jí)，滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域
• 

  標(biāo)準(zhǔn) CPU

  功能	CPU 1511-1 PN	CPU 1513-1 PN	CPU 1515-2 PN	CPU 1516-3 PN/DP	CPU 1517-3 PN/DP	CPU 1518-4 PN/DP
  程序用工作存儲(chǔ)器，集成	150 KB	300 KB	500 KB	1 MB	2 MB	4 MB
  數(shù)據(jù)用工作存儲(chǔ)器，集成	1 MB	1.5 MB	3 MB	5 MB	8 MB	20 MB
  裝載存儲(chǔ)器	通過(guò) SIMATIC 存儲(chǔ)卡插入	通過(guò) SIMATIC 存儲(chǔ)卡插入	通過(guò) SIMATIC 存儲(chǔ)卡插入	通過(guò) SIMATIC 存儲(chǔ)卡插入	通過(guò) SIMATIC 存儲(chǔ)卡插入	通過(guò) SIMATIC 存儲(chǔ)卡插入
  顯示屏對(duì)角尺寸	3.45 cm	3.45 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm	6.1 cm
  命令執(zhí)行時(shí)間
  位運(yùn)算	0.06 μs	0.04 μs	0.03 μs	0.01 μs	0.002 μs	0.001 μs
  字運(yùn)算	0.072 μs	0.048 μs	0.036 μs	0.012 μs	0.003 μs	0.002 μs
  定點(diǎn)運(yùn)算	0.096 μs	0.064 μs	0.048 μs	0.016 μs	0.003 μs	0.002 μs
  浮點(diǎn)運(yùn)算	0.384 μs	0.256 μs	0.192 μs	0.064 μs	0.012 μs	0.006 μs
  位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器
  S7 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048	各 2048
  IEC 計(jì)數(shù)器	無(wú)限制（僅受工作存儲(chǔ)器限制）
  IEC 定時(shí)器	無(wú)限制（僅受工作存儲(chǔ)器限制）
  位存儲(chǔ)器	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB	16 KB
  I/O 地址范圍
  輸入	32 kB；（所有輸入都在過(guò)程映像中）
  輸出	32 kB；（所有輸入都在過(guò)程映像中）
  運(yùn)動(dòng)
  軸數(shù)	多 6 臺(tái)	多 6 臺(tái)	多 30 臺(tái)	多 30 臺(tái)	多 96 臺(tái)	多 128 臺(tái)
  通信
  PtP	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）
  PROFINET	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	1x PN（并通過(guò) CM）	1x PN（并通過(guò) CM）	1x PN（并通過(guò) CM）	2 x PN（并通過(guò) CM）
  PROFINET IO IRT	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT（2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT （2 端口交換機(jī)）	1 x PN IO IRT（2 端口交換機(jī)）
  PROFIBUS	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	√（通過(guò) CM）	1 x DP（并通過(guò) CM）	1 x DP（并通過(guò) CM）	1 x DP（并通過(guò) CM）
  Web 器	√	√	√	√	√	√