西門子CPU控制單元6ES7214-2BD23-0XB8

 PLC的功能特點

2.2.1 

PLC的功能

隨著自動化技術、計算機技術及網絡通信技術的迅速發展，PLC的功能日益增多。它不僅能實現單機控制，而且能實現多機群控制；不僅能實現邏輯控制，還能實現過程控制、運動控制和數據處理等，其主要功能如下：

1、開關量邏輯控制

這是PLC的基本的功能。PLC具有強大的邏輯運算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實現繼電器觸點的串聯、并聯和串并聯等各種連接的開關控制，常用于取代傳統的繼電器控制系統。使用PLC提供的定時、計數指令，可實現定時、計數功能，其定時值和計數值既可由用戶在編程時設定，也可用數字撥碼開關來設定，其值可進行在線修改，操作十分靈活方便。

2、模擬量控制

在工業生產過程中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模塊，把現場輸入的模擬量經A/D轉換后送CPU處理；而CPU處理的數字結果，經D/A轉換成模擬量去控制被控設備，以完成對連續量的控制。

3、閉環過程控制

使用PLC不僅可以對模擬量進行開環控制，而且還可以進行閉環控制。配置PID控制單元或模塊，對控制過程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進行PID控制。

4、定時、定位、計數控制

PLC具有定時控制的功能，它為用戶提供了若干個定時器，定時器的時間可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現定時或延時控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實現各種需求的定位控制。PLC具有計數控制的功能，它為用戶提供了若干個計數器或高速計數模塊。計數器的計數值可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現計數控制。



5、順序（步進）控制

在工業控制中，選用PLC實現順序控制，可以采用IEC規定的用于順序控制的標準化語言——順序功能圖進行設計，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。

6、網絡通信

現代PLC具有網絡通信的功能，它既可以對遠程I/O進行控制，又能實現PLC與計算機之間的通信，從而構成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統，實現工廠自動化。PLC通過RS232接口可與各種RS232設備進行通信。PLC還可與其它智能控制設備（如變頻器、數控裝置）實現通信。PLC與變頻器組成聯合控制系統，可提高交流電動機的自動化控制水平。

7、數據處理

現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表[2]。

2.2.2 

PLC的特點

1、通用性強、靈活性好、功能齊全

PLC是專為在工業環境下應用而設計的，具有面向工業控制的鮮明特點。通過選配相應的控制模塊便可適用于各種不同的工業控制系統。同時，由于PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內存中，當生產工藝改變或生產設備更新時，不必改變PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點數理論上無限制，因此，靈活性和擴展性都很好。

2、可靠性高、抗干擾能力強

為了確保PLC在惡劣的工業環境下能可靠的工作。在設計中強化了PLC的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC在設計、生產過程中除了對元器件嚴格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動恢復等措施，有的PLC還采用了冗余技術等，進一步增強了PLC的可靠性。

3、編程簡單、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應的，形式簡單、直觀性強，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉換，使用極其方便。

4、模塊化結構、安裝簡單、調試方便

PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結構設計，由機架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴展、維護更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調試工作大部分是室內調試，用模擬開關模擬輸入信號，其輸入狀態和輸出狀態可以觀察PLC上相應的發光二極管，可以根據它進行測試、排錯和修改[2]。

S7-200的系統結構

S7-200 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標準軌道上。每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機架的左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導軌而沒有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。S7編程軟件組態主架導軌硬件時，電源，CPU和IM分別放在導軌的1號槽、2號槽和3號槽上。一條導軌共有11個槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數字量輸入）、DO（數字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3]。

2.3.2 S7-200 CPU模塊

CPU模塊是控制系統的核心，負責系統的控制責任，存儲并執行程序，實現通信功能，為U形總線提高5V電源。CPU有4種操作模式：STOP（停機），STARTUP（啟動），RUN（運行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設備通信。S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：

1、6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。

2、革新的標準型CPU：CPU 312、314和315-2DP。

3、5種標準的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。

4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。

5、大容量高型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。

西門子CPU控制單元6ES7214-2BD23-0XB8

概述：

• 功能強大的 CPU
• 本機帶24個數字量和3個模擬量輸入/輸出
• 最多可帶7個擴展模塊

  CPU 224 XP 和 CPU 224 XPsi 裝配有:

  • 集成式 24 V 編碼器/負載電源:
    用于直接連接傳感器和編碼器。具有 280 mA 輸出電流，它也可用作負載電源。
  • CPU 224 XP:
    2 種型號；滿足不同的電源和控制電壓。
    CPU 224 Xpsi:
    1 種設備 (24V DC)，漏電流。
  • 內置數字量輸入/輸出：
    14個輸入和 10 個輸出。
  • 內置模擬量輸入/輸出:
    2個輸入和1個輸出。
  • 2 個通訊接口:
    可選
    • 作為 PPI接口，用于編程功能、HMI 功能（TD 200、OP），S7-200 內部 CPU / CPU 通信（9.6/19.2/187.5 kbps），或作為 MPI從站，用于和 MPI 主站（S7-300 / -400、OP、TD、按鈕板）進行數據交換。
    • 用戶可編程接口（FreePort），帶中斷能力，用于和非西門子設備進行串行數據交換，例如在 ASCII 協議下、波特率為 1.2/2.4/4.8/9.6/19.2/38.4/57.6/115.2 Kbit/s時，可將 PC / PPI 電纜用作為 RS 232/ RS 485 適配器。
  • 擴展總線：
    連接擴展模塊 (只能使用 22x 系列的擴展模塊)。
  • 中斷輸入：
    對過程信號的上升沿或下降沿作出*速響應
  • 高速計數器：
    6 個高速計數器(2x200 kHz，4x400 kHz), 可通過參數設置使能和復位輸入，具有2個單獨的輸入端，可同時用作增/減計數器；或者可以連接2個具有90度相差的增量編碼器(2x100 kHz, 2x20 kHz)。o.
  • 通過數字量和模擬量擴展模塊進行*擴展(擴展模塊，選件)。
  • 仿真器（可選）：
    用于集成輸入的仿真和用戶程序的檢驗。
  • 模擬電位計:
    2 個模擬電位計，可在日常工作中用作一個設定值計數器，例如設定時間。
  • 脈沖輸出：
    2 個高頻脈沖輸出（ 100 kHz）；用于定位任務及通過電源電路控制調頻電機和步進電機。
  • 實時時鐘：
    例如用于給報文加時間標記、紀錄機器運行時間或用于基于時間的過程控制。
  • EEPROM 子模塊(選件):
    用于保存完整的 STEP 7-Micro/WIN 用戶程序及其它文檔。
    用于支持數據記錄功能和配方管理。
    允許快速修改程序(即使沒有編程器)和其它程序歸檔。
  • 通過電池提供長時間后備：
    可將存儲時間提高到200天。無電池模塊時，用戶數據（如存儲器位狀態、數據塊、定時器和計數器）通過內部的超級電容進行保護,大約 5 天。可以保存用戶程序(免維護)。電池模塊插入存儲器子模塊插槽中。

  CPU 224 XP

  種類	電源電壓	輸入電壓	輸出電壓	輸出電流
  直流輸出	24 V DC	24 V DC	24 V DC	0.75 A, 晶體管
  繼電器輸出	85 至 264 VAC	24 V DC	24 V DC, 24 至 230 V AC	2 A,繼電器

   

  CPU 224 XPsi

  種類	電源電壓	輸入電壓	輸出電壓	輸出電流
  直流輸出，漏電流	24 V DC	24 V DC	24 V DC, 漏電流	0.75 A, 晶體管

   
  • 廣泛的指令集:
    有大量的
    • 基本操作,如二進制邏輯運算、結果賦值、存儲、計數、產生時間、裝載、傳輸、比較、移位、循環移位、產生補碼、調用子程序（帶局部變量）
    • 集成通訊指令（如 S7-200 通訊（讀網絡（NETR），寫網絡（NETW）或自由口（發送XMT，接收RCV）
    • 用戶友好的功能,如脈沖持續時間調制、脈沖序列功能、算功能、浮點算法、PID 閉環控制、跳轉功能、循環功能和代碼轉換都使編程任務得以簡化。
  • 計數:
    用戶友好的計數功能配以集成的計數器和高速計數器指令給用戶開辟了新的應用領域
  • 中斷處理:
    • 邊沿觸發中斷（由過程信號的上升沿或下降沿觸發）允許對過程中斷作出極快的響應。
    • 時間控制型中斷可以以 1 ms 為增量設置范圍從 1 ms 至 255 ms。
    • 當達到設定值或計數器方向改變時，可觸發計數器中斷。
    • 通訊中斷使得能迅速方便地與周圍的設備如打印機或條碼閱讀器交換信息
  • 輸入/輸出的直接詢問和驅動:
    也可以對輸入和輸出進行掃描以及獨立于循環周期而直接進行設置。控制器能迅速地對過程事件作出響應（例如，當發生中斷時，直接復位輸出）。
  • 口令保護:
    3 級口令保護的概念有效地保證了用戶專有技術的安全。對于訪問用戶程序，有以下幾種保護方案:
    • *訪問:程序可以隨便改動。
    • 只讀：未經授權不能修改程序。可以進行測試、設置系統參數和拷貝程序。
    • *保護：未經授權不能修改、讀出和復制程序。可進行參數設置。
  • 測試和診斷功能：
    用戶友好的功能支持測試和診斷：使用可定義的循環次數執行和分析整個程序。最多大 124 個循環內的內部參數，如位存儲器、定時器或計數器同時記錄下來。
  • 測試和診斷運行過程中對輸入和輸出進行“強制”：
    可不在循環周期內獨立設置輸入和輸出，例如可以檢測用戶程序。
  • 在線運行編輯：
    在運行模式下，可以編輯程序，并通過點擊鼠標將修改的程序裝入CPU中，而不需要中斷當前程序的執行。
  • 提供諸如其它SIN、COS、TAN、LN、EXP算術模塊
  • 數據紀錄：
    時間控制或事件控制的數據記錄保存在EEPROM存儲子模板中，例如性能數據、統計數據、故障報文，可選擇地加入時間標簽。可以使用 STEP 7-Micro/WIN 中的 S7 Explorer 隨時傳送紀錄文件。
  • 配方管理:
    在 STEP 7-Micro/WIN 項目中定義并下載配方。為了更好地使用存儲器，配方存儲在 EEPROM 存儲器子模塊中。可以在線修改和更新配方。
  編程

  STEP 7-Micro/WIN32 V4 可以對所有 S7-200 CPU 進行編程.

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