西门子CPU模块6ES7217-1AG40-0XB0

西门子CPU模块6ES7217-1AG40-0XB0

PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用面拓展。操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易。

西门子PLC S7-300系列PLC安装及注意事项：

一、辅助电源功率较小，只能带动小功率的设备(光电传感器等);

二、 一般PLC均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子)，不要将线接上;

三、 PLC存在I/O响应延迟问题，尤其在快速响应设备中应加以注意。

四、输出有继电器型，晶体管型(高速输出时宜选用)，输出可直接带轻负载(LED指示灯等);

五、输入/断开的时间要大于PLC扫描时间;

六、PLC输出电路中没有保护，因此应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置，防止负载短路造成损坏PLC;

七、 不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏PLC;

八、接地端子应独立接地，不与其它设备接地端串联，接地线裁面不小于2mm2;

九、 输入、输出信号线尽量分开走线，不要与动力线在同一管路内或捆扎在一起，以免出现干扰信号，产生误动作;信号传输线采用屏蔽线，并且将屏蔽线接地;为保证 信号可靠，输入、输出线一般控制在20米以内;扩展电缆易受噪声电干扰，应远离动力线、高压设备等。

工作原理

编辑

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

 

输入采样

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

 

用户程序执行

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

 

输出刷新

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

控制规模

可以分为大型机、中型机和小型机。

西门子PLCS7-300系列

小型机：小型机的控制点一般在256点之内，适合于单机控制或小型系统的控制。

西门子小型机有S7-200：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量248点；模拟量35路 。

中型机:中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统。

西门子中型机有S7-300：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量1024点；模拟量128路 ；网络PROFIBUS；工业以太网；MPI。

大型机：大型机的控制点一般大于2048点,不仅能完成较复杂的算术运

西门子PLCS7-400系列

算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。

西门子大型机有S7-400 ：处理速度0.3ms / 1k字；

存贮器512k ；I/O点12672；

CPU模块是控制系统的核心，负责系统的中央控制，存储并执行程序，实现通信功能。S7-400 PLC CPU共有7款CPU，另外还有S7-400H/F/FH PLC的CPU。

    1) CPU412-1和CPU 412-2用于中等性能范围的小型控制系统。CPU 412-1有96KB的RAM，大可扩展32KB的DI/DO和2KB的AI/AO，有一个组合式的MPI/DP接口，允许PROFIBUS-DP操作。CPU 412-2有144KB的RAM，大可扩展32KB的DI/DO和2KB的AI/AO，有一个组合式的MPI/DP接口，允许PROFIBUS-DP操作。此外，这两款CPU的运行速度和扩展能力也有所不同。

    2) CPU414-2和CPU 414-3适合于中等性能系统的控制。它们满足对程序规模和指令处理速度及复杂通信的更高要求。CPU 414-2有256KB的RAM，大可扩展64KB的DI/DO和4KB的AI/AO，有一个组合式的MPI/DP接口和一个PROFIBUS-DP接口，允许PROFIBUS-DP操作。CPU 414-3有768KB的RAM，大可扩展64KB的DI/DO和4KB的AI/AO，有一个组合式的MPI/DP接口、一个PROFIBUS-DP接口和一个IF模块插槽，允许PROFIBUS-DP操作。这两款CPU功能较强，具有集成PROFIBUS-DP接口，能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP总线。

    3) CPU416-2和CPU 416-3应用于高性能范围中的各种高要求场合。CPU 416-2有1.6MB的RAM，大可扩展128KB的DI/DO和8KB的AI/AO，带有一个组合式的MPI/DP接口和一个PROFIBUS-DP接口。CPU 416-3有3.2MB的RAM，大可扩展128KB的DI/DO和8KB的AI/AO，有一个组合式的MPI/DP接口、一个PROFIBUS-DP接口和一个IF模块插槽。这两款CPU功能强大，具有集成PROFIBUS-DP接口，能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP总线。

    4)  CPU 417-4适用于更高性能范围的高要求场合。其在S7-400 PLC CPU中是功能强大的。具有集成PROFIBUS-DP接口，能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP总线。有两个槽适用于IF模块（串行）。

    5) CPU 417-4H是S7-400H PLC和S7-400F/FH PLC中功能强的CPU，是硬件冗余CPU。可配置为容错式S7-400H PLC系统。连接上F运行*后，可以作为S7-400F/FH PLC容错自动化系统应用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。

    S7-400H PLC采用“热备用”模式的主动冗余原理，在发生故障时，无扰动地自动切换。两个控制器使用相同的用户程序，接收相同的数据，两个控制器同步地更新内容，任意一个子系统有故障时，另一个承担全部控制任务。

    6) S7-400F PLC。安全型自动化系统，出现故障时转为安全状态，并执行中断。S7-400FH PLC是安全及容错自动化系统，如果系统出现故障，生产过程能继续执行

SIMATIC S7-1200是一款紧凑型、模块化的PLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI 和网络通信等任务。

单机小型自动化系统的解决方案。 对于需要网络通信功能和单屏或多屏HMI的自动化系统，易于设计和实施。

具有支持小型运动控制系统、过程控制系统的高级应用功能。

S7-400 标准控制器

说明

有一系列从入门级CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量结构;多个CPU可以在一个多值计算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高处理速度和确定性的响应时间，可缩短机器的循环周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存储器，地址范围，连接数量和执行时间。十款款标准的CPU，集成PROFIBUS、PROFI 总线接口。

应用

S7- 400尤其适合于加工工业中的数据密集型任务。高处理速度和确定性的响应时间，缩短高速机械制造业设备控制的循环周期。

S7 - 400好用于整体协调各种设备，控制低级别的系统。这是由高速通讯能力和集成接口来保证的。

在S7- 400的许多器件也可用于极端环境条件下的SIPLUS版本。

PLC的I/O响应时间

  为了增强PLC的抗干扰能力，进步其可*性，PLC的每个开关量输进端都采用光电隔离等技术。

  为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式(扫描技术)。

  以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的产业控制系统满的多，其响应时间至少即是一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。

  所谓I/O响应时间指从PLC的某一输进信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O响应时间与最长的I/O响应时间．

  第(n-1)个

  扫描周期

  最短I/O响应时间：

  最长I/O响应时间

  西门子PLC基础2

  SIEMENS PLC在中国的产品，根据规模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三种，下面就简单先容一下该三种产品的一些特性。

  S7-200

  针对低性能要求的摸块化小控制系统，它最多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线，它的网络联接有RS-485通讯接口和PROFIBUS两种，可通过编程器PG访问所有模块，带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。

  其中的扩展模块（EM）有以下几种：数字量输进模块（DI）——24VDC 和 120/230VAC；数字量输出（DO）——24VDC 和 继电器；模拟量输进模块（AI）——电压、电流、电阻和热电偶；模拟量输出模块——电压和电流。   还有一个比较特殊的模块-通讯处理器（CP）——该块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口（传感器和执行器接口），通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备，这样就可以明显的扩展S7-200的输进和输出点数。

  CPU设计  

  有3种手动选择操纵模式：STOP——停机模式，不执行程序；TERM——运行程序，可以通过编程器进行读/写访问；RUN——运行程序，通过编程器仅能进行读操纵。

  状态指示器（LED）：SF——系统错误或（和）CPU内部错误；RUN——运行模式，绿灯；STOP——停机模式，黄灯；DP——分布式I/O（仅对CPU-215）。

  存储器卡——用来在没电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。PPI口用来连接编程设备、文本显示器或其他CPU。

  S7-300

  相比较S7-200，S7-300针对的是中小系统，他的模块可以扩展多达32个模块，背板总线也在模块内集成，它的网络连接已比较成熟和流行，有MPI（多点接口）、PROFIBUS和产业以太网，使通讯和编程变的简单和多选性，并可以借助于HWConfig工具可以进行组态和设置参数。

  S7-300的模块稍微多一点，除了信号模块（SM）和200的EM模块同类型之外，它还有接口模块（IM）——用来进行多层组态，把总线从一层传到另一层；占位模块（DM）——为没有设置参数的信号模块保存一个插槽或为以后安装的接口模块保存一个插槽；功能模块（FM）——执行特殊功能，如计数、定位、闭环控制相当于对CPU功能的一个扩展或补充；通讯处理器（CP）——提供点对点连接、PROFIBUS和产业以太网。

  CPU设计

  模式选择器有：MRES=模块复位功能；STOP=停止模式，程序不执行；RUN=程序执行，编程器只读操纵；RUN-P=程序执行，编程器可读写操纵。

  状态指示器：SF，BATF=电池故障；DC5V=内部5 V DC电压指示；FRCE=表示至少有一个输进或输出被强制；RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时快速闪烁。

  MPI接口用来连接到编程设备或其他设备，DP接口用来直接连接到分布式I/O。

  S7-400

  同300的区别主要是规模和性能上更强大，启动类型有冷启动（CRST）和热启动（WRST）之分，其他基本一样。哦，它还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池时可以向RAM提供后备电源。

  编程设备

  编程设备主要有PG720 PG740 PG760——可以理解成装有编程软件的手提电脑；也可以直接用安装有STEP7（SIEMENS的编程软件）的PC来完成。而实现通讯（要编程首先要和PLC的CPU通讯上）的要求主要在于接口：1.可以在PC上装CP5611卡——上面有MPI口，可用电缆直接连接。2.加个PC适配器，把MPI口转换成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡，使它具有以太网口。

SIMATIC S7-400，CPU 414-3 PN/DP 中央处理器，带： 内存 4 MB， （2 MB 代码，2 MB 数据）， 接口 第 1 个 MPI/DP 接口 12 MBIT/S(X1)， 第 2 个以太网/PROFI 接口(X5) 第 3 个 IF 964-DP 接口可插拔(IF1)

1、PLC的基本概念

  可编程控制器()是计算机家族中的一员，是为产业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器()，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机()的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 

2、PLC的基本结构

  PLC实质是一种于产业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同．

  a. 中心处理单元(CPU)

  中心处理单元(CPU)是PLC的控制。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键进的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投进运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输进装置的状态和数据，并分别存进I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送进I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

  为了进一步进步PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

  b、存储器

  存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

  存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

  C、电源

  PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。假如没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上往

PLC控制系统的故障诊断方法

PLC控制系统故障的宏观诊断

故障的宏观诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下：

■是否为使用不当引起的故障，如属于这类故障，则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。

■如果不是使用故障，则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布，依次检查、判断故障。首先检查与实际过西门子PLC控制器程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障：然后检查PLC的I/O模板是否有故障：后检查PLC的CPU是否有故障。

■在检查PLC本身故障时，可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。

■采取上述步骤还检查不出故障部位和原因，则可能是系统设计错误，此时要重新检查系统设计，包括硬件设计和软件设计。

PLC控制系统的故障自诊断

故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面，是提高系统可靠性必须考虑的重要问题。自诊断主要采用软件方法判断故障部分和原因。不同控制系统自诊断的内容不同。PLC有很强的自诊断能力，当PLC出现自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来查找