西门子S7-200SMART继电器输出CPUSR20 诚心交易

浔之漫智控技术(上海)有限公司

STEP 7- Micro/WIN SMART 是为S7-200 SMART 开发的编程软件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上运行，支持LAD、FBD、STL语言。安装文件小于100 MB。在沿用STEP 7- Micro/WIN 编程理念的同时，更多的人性化设计使编程更容易上手，项目开发更加。
全新菜单设计
摒弃了传统的下拉式菜单，采用了新颖的带状式菜单设计，所有菜单选项一览无余，形象的图标显示，操作更加方便快捷。
双击菜单即可隐藏，给编程窗口提供更多的可视空间。
全移动式窗口设计
软件界面中的所有窗口均可随意移动、并提供八种拖拽放置方式。
主窗口、程序编辑窗口、输出窗口、变量表、状态图等窗口均可按照用户的习惯进行组合，限度的提高编程效率。
变量定义与程序注释
用户可根据工艺需求自定义变量名，并且直接通过变量名进行调用，完全享受编程语言的便利。根据实现的功能，功能寄存器调用后自动命名，更加便捷。
STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注释功能，能为程序块、编程网络、变量添加注释，大幅提高程序的可读性。当鼠标移动到指令块时，自动显示各管脚支持的数据类型。
西门子PLC S7-200 smart CPU本体集成的RS485通信口可以实现USS通讯。它的功能特点如下：
1. USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议，多年来也经历了一个不断发展、完善的过程。*初 USS 用于对驱动装置进行参数化操作，即更多地面向参数设置。在驱动装置和操作面板、调试软件的连接中得到广泛的应用。近来 USS 因其协议简单、硬件要求较低，也越来越多地用于和控制器的通信，实现一般水平的通信控制。
2. 需要用户注意的是，USS 提供了一种低成本的，比较简易的通信控制途径，由于其本身的设计，USS 不能用在对通信速率和数据传输量有较高要求的场合。在这些对通信要求高的场合，应当选择实时性更好的通信方式，如 PROFIBUS-DP 等。在进行系统设计时，必须考虑到 USS 的这一局限性。
3. 举例说明，如果在一些速度同步要求比较高的应用场合，对十几甚至数十台变频器采用 USS 通信控制，其效果可能会不太理想。
4. USS 协议的基本特点如下：
（1）支持多点通信（因而可以应用在 RS 485 等网络上）
（2）采用单主站的“主－从”访问机制
（3）一个网络上*多可以有 32 个节点（*多 31 个从站）
（4）简单可靠的报文格式，使数据传输灵活
（5）容易实现，成本较低
5. USS 的工作机制是，通信总是由主站发起，USS 主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否、以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：接收到的主站报文没有错误，并且本从站在接收到主站报文中被寻址上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。
S7-200 SMART 带来两种不同类型的CPU 模块:
标准型继电器输出型(SR20 / SR40 / SR60)晶体管输出型(ST40 / ST60)经济型
-    继电器输出型(CR40)
标准型作为可扩展CPU 模块，可满足对I/O 规模有较大需求，逻辑控制较为复杂的应用；而经济型CPU 模块直接通过单机本体满足相对简单的控制需求。具有：以太网接口RS485 串口支持 Micro SD 卡高速计数I/O 模块扩展 1)信号板扩展 1)实时时钟 1)高速脉冲输出 21) 仅有标准型 CPU 模块支持  2) 只有标准型、晶体管输出型才支持
网络通信
S7-200 SMART CPU 模块本体集成1 个以太网接口和1 个RS485 接口，通过扩展CM01 信号板，其通信端口数量多可增至3 个。可满足小型自动化设备连接触摸屏、变频器等第三方设备的众多需求。
以太信
所有CPU 模块标配以太网接口，支持西门子S7 协议、TCP/IP 协议、有效支持多种终端连接：
可作为程序下载端口（使用普通网线即可）与SMART LINE HMI 进行通信通过交换机与多台以太网设备进行通信，实现数据的快速交互多支持4 个设备通信
西门子PLC系列S7-200 smart是西门子PLC S7-200的加强版，与S7-200相比，它在性能上，硬件配置和软件组态方面都有提高，也得到了用户的广泛认可。在实际的工程项目中，客户越来越多地选择S7-200 smart系列PLC，并且在各个工程项目现场S7-200 smart都有良好的表现。在自动化控制系统的通讯过程中，有时会用到USS通信功能。本文下面将针对西门子PLC S7-200 smart的USS通信功能做一个详细说明，供用户在系统设计及调试时进行参考。
二、西门子PLC系列S7-200 smart系列USS通信
西门子PLC S7-200 smart CPU本体集成的RS485通信口可以实现USS通讯。它的功能特点如下：
1. USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议，多年来也经历了一个不断发展、完善的过程。*初 USS 用于对驱动装置进行参数化操作，即更多地面向参数设置。在驱动装置和操作面板、调试软件的连接中得到广泛的应用。近来 USS 因其协议简单、硬件要求较低，也越来越多地用于和控制器的通信，实现一般水平的通信控制。
2. 需要用户注意的是，USS 提供了一种低成本的，比较简易的通信控制途径，由于其本身的设计，USS 不能用在对通信速率和数据传输量有较高要求的场合。在这些对通信要求高的场合，应当选择实时性更好的通信方式，如 PROFIBUS-DP 等。在进行系统设计时，必须考虑到 USS 的这一局限性。
3. 举例说明，如果在一些速度同步要求比较高的应用场合，对十几甚至数十台变频器采用 USS 通信控制，其效果可能会不太理想。
4. USS 协议的基本特点如下：
（1）支持多点通信（因而可以应用在 RS 485 等网络上）
（2）采用单主站的“主－从”访问机制
（3）一个网络上*多可以有 32 个节点（*多 31 个从站）
（4）简单可靠的报文格式，使数据传输灵活
（5）容易实现，成本较低
5. USS 的工作机制是，通信总是由主站发起，USS 主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否、以及如何响应。从站不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：接收到的主站报文没有错误，并且本从站在接收到主站报文中被寻址上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。
西门子PLC程序优化方法
1,没必要共享信号时,放置在同一网络里的多条指令,会产生额外的进出栈操作(具体可以转成STL来分析),而且如果不是逻辑要求,应避免横向串联,这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里,感觉紧凑一点。
2,合理使用立即IO指令(尽量减少使用)节约PLC处理立即指令的转换时间。
3,计算中尽量使用计算结果存储器,而不用过渡存储器。
4,可以用“字”的时候尽量避免用“双字”,可以用整数时,尽量避免用实数。
5,尽量避免数据类型转换,不得不用时,尽量用AC存放中间变量,减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间,比如：用VW2存整数时,VW0空出不用,就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据;
6,减少非必要网络扫描,把可以设条件执行的网络(特别是AIW,AQW),归类到子程序中作条件调用(例如定时中断);
7,在保证工艺要求前提下,适当减小发生中断的频率;

SIMATIC S7工业软件
西门子的工业软件分为三个不同的种类：
（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
（2）基于PC的控制软件  基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。
（3）人机界面软件  人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于级的WinCC。
ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的系统。
WinCC是一个真正开放的，面向与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其 的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态生产过程。
PDU的寻址方式也在Modbus应用层协议中作出了具体的定义。在ModbusPDU中每一个数据都赋予从0~65535中的一个值作为该数据的地址。而在Modbus数据模型中，每一种数据类型块中的数据单元都定义了一个从1到n(设备容量决定)的值作为其地址。
Modbus数据模型要与符合IEC-61131标准的实际设备内存或者其他模型对应起来，这方面的映射关系是由设备生产厂家制定的。图二给出了Modbus寻址模型，设备内存中的四种数据模式的组织方式是由厂家决定的。由图2可知，一个ModbusPDU地址所对应的Modbus数据模型地址为该PDU地址加1。
2.2Modbus通信实现方式
要实现设备间的通信，需要将Modbus应用层协议嵌入到ISO/OSI参考模型中的低层协议中。现行的通信方式有三种:
(1)通过串行链路实现的异步数据传输(Modbus-RTUandModbus-ASCII)，又称标准Modbus通信;
(2)高速令牌环信(Modbus-Plus);
(3)基于TCP/IP的客户/服务器结构通信(Modbus-TCP)。
表2给出这三种通信方式与ISO/OSI参考模型的比较。

扩展模块 EM 订货号
EM DE08 数字量输入模块，8 x 24 V DC 输入6ES7 288-2DE08-0AA0
EM DE16 数字量输入模块， 16×24 V DC 输入6ES7 288-2DE16-0AA0
EM DR08 数字量输出模块，8 x 继电器输出6ES7 288-2DR08-0AA0
EM DT08 数字量输出模块，8 x 24 V DC 输出6ES7 288-2DT08-0AA0
EM QT16 数字量输出模块，16×24 V DC 输出6ES7 288-2QT16-0AA0
EM QR16 数字量输出模块， 16×继电器输出6ES7 288-2QR16-0AA0
EM DR16 数字量输入/输出模块，8 x 24 V DC 输入/8 x 继电器输出6ES7 288-2DR16-0AA0
EM D 数字量输入/输出模块，16×24 V DC 输入/16 x 继电器输出6ES7 288-2D-0AA0
EM DT16 数字量输入/输出模块，8 x 24 V DC 输入/8 x 24 V DC 输出6ES7 288-2DT16-0AA0
EM DT32 数字量输入/输出模块，16 x 24 V DC 输入/16 x 24 V DC 输出6ES7 288-2DT32-0AA0
EM AE04 模拟量输入模块，4 输入6ES7 288-3AE04-0AA0
EM AE08 模拟量输入模块，8输入6ES7 288-3AE08-0AA0
EM AQ02 模拟量输出模块，2 输出6ES7 288-3AQ02-0AA0
EM AQ04 模拟量输出模块，4输出6ES7 288-3AQ04-0AA0
EM AM03 模拟量输入/输出模块，2输入/1输出6ES7 288-3AM03-0AA0
EM AM06 模拟量输入/输出模块，4 输入/2 输出6ES7 288-3AM06-0AA0
EM AR02 热电阻输入模块，2 通道6ES7 288-3AR02-0AA0
EM AR04 热电阻输入模块，4输入6ES7 288-3AR04-0AA0
EM AT04 热电偶输入模块，4通道6ES7 288-3AT04-0AA0
EM DP01 PROFIBUS-DP从站模块6ES7 288-7DP01-0AA0
信号板 SB 订货号
SB CM01 通信信号板，RS485/RS232 6ES7 288-5CM01-0AA0
SB DT04 数字量扩展信号板，2 x 24 V DC 输入/2 x 24 V DC 输出 6ES7 288-5DT04-0AA0
SB AE01 模拟量扩展信号板，1×12位模拟量输入6ES7 288-5AE01-0AA0
SB AQ01 模拟量扩展信号板，1 x 12 位模拟量输出6ES7 288-5AQ01-0AA0
SB BA01 电池信号板，支持 CR1025 纽扣电池（电池单购买） 6ES7 288-5BA01-0AA0
附件订货号
I/O扩展电缆 S7-200 SMART I/O 扩展电缆，长度1米6ES7 288-6EC01-0AA0
PM207 S7-200 SMART 配套电源，24 V DC/3 A 6ES7 288-0CD10-0AA0
PM207 S7-200 SMART 配套电源，24 V DC/5 A 6ES7 288-0ED10-0AA0
PM207 S7-200 SMART 配套电源，24V DC/10A 6ES7 288-0KD10-0AA0
CSM1277 以太网交换机，4 端口6GK7 277-1AA00-0AA0
SCALANCE XB005 以太网交换机，5端口6GK5 005-0BA00-1AB2
USB/PPI 电缆S7-200 SMART 经济型CPU 编程电缆，USB接口6ES7 901-3DB30-0xA0
SIMATIC HMI 订货数据
HMI 面板 订货号
SMART 700 IE V3 新一代SMART LINE触摸屏，7寸，64K色，集成以太网口，USB2.0 host接口，RTC，归档记录功能6AV6 648-0CC11-3AX0
SMART 1000 IE V3 新一代SMART LINE触摸屏，10.2寸，64K色，集成以太网口，USB2.0 host接口，RTC，归档记录功能6AV6 648-0CE11-3AX0

工艺设计及电控触摸屏和PLC控制思路：
1、在本次在离心机热能回收系统的升级改造中，使用了SMART系列PLC的SR60型号CPU作为控制器，通过对现场设备的IO控制以及MODBUS协议通信控制，实现了热回收系统的自动控制功能，并通过以太信实现了与中控室上位机的连接，实现了对温度，压力，流量的显示，以及必要的修改操作。本次改造，充分发挥了SR60型号CPU的系统功能，来实现对设备的控制和，也使我对小型机的功能有了新的认识。
2、IO表设计及PLC选型
根据现场设备，汇总需要输入点13个，输出点12个，其中两个输出点为220V交流输出驱动接触器动作，所以选择继电器输出型的PLC，根据IO点数要求，我们选择了S7-200 SMART系列的SR40型号CPU（实际采用SR60），并根据需求设计了IO表。
3、其它主要电气设备选型4、确定通讯方案
1）、MODBUS通讯方案
①英威腾CH100A变频器提供modbus 协议地址表，能够方便地接入系统。
②英威腾CH100A变频器参数设置
通信种类：2：MODBUS RTU形式
机器地址：1
传送速度：1：9600bps
数据长度：1：8位
校验形式：0：无校验
编程与调试
1、IO控制程序编程与调试
热水回收系统工艺流程比较简单，采用过程和分时段送水控制，这里采用了时序控制。
利用hmi 读取和设定PLC时钟在面板显示，以达到时钟一致不变。设定不同时段的送水激活指令以达到自动满足条件送水的目的。
2、MODBUS通信程序编程与调试：
samrt 200 plc自带modbus 库指令，组态应用变得简
3、上位机组态
上位机首先与PLC通过网线连接，然后在软件中添加新设备。然后建立相关的变量连接
PLC的基本概念
可编程控制装置(Programmable Controller)是电脑家族中的一员，是为工业控制应用所设计制造的。早期的可编程控制装置称作可编程逻辑控制装置(Programmable Logic Controller)，一般称作PLC，它通常作为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，所以，今天这种装置称作可编程控制装置，一般称作PC。但是为了杜绝与个人电脑(Personal Computer)的一般称作混淆，所以将可编程控制装置一般称作PLC
2、PLC的基本结构PLC实质是一种于工业控制的电脑，其硬件结构基本上与微型电脑相同，如图所示：
a. 处理单元(CPU)
处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的客户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，可以诊断客户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方法接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从客户程序存储器中逐条读取客户程序，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入I/O映象区或数据寄存器内。等全部的客户程序执行完成之后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据输送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可*性，近些年来对大型PLC还采用双CPU产生冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。如此，即便某个CPU发生故障，整个系统依然能正常运行。b、存储器存放系统软件的存储器叫作系统程序存储器。
存放应用软件的存储器叫作客户程序存储器。
C、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个优良的、可*得电源系统是无法工作正常的，所以PLC的生产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去。
3、PLC的工作方式
一. 扫描技术当PLC投入运行后，其工作流程一般分为三个阶段，即输入采样、客户程序执行和输出刷新三个阶段。完成以上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以上三个阶段。(一) 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方法顺序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，转入客户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即便输入状态和数据发生改变，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不改。所以，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必需超过一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
S7-200 SMART PLC可以支持普通的商用 micro SD卡，可以支持4G，8G，16G ,32G其主要有以下三个作用：
（1）对PLC进行初始化设置
（2）对PLC进行程序的传输
（3）实现PLC的固件升级
一、对PLC进行初始化（复位）
步骤一：
用普通读卡器将恢复出厂设置文件拷贝到一个空的 MicroSD卡中。恢复出厂设置文件为文本文件 “S7JOB.S7S”
使用记事本打开文本文件 “S7_JOB.S7S”，应包含字符串“RESET_TO_FACTORY”。
步骤二：
在 CPU 断电状态下插入 MicroSD 卡，给 CPU 上电，CPU 会自动识别存储卡为恢复出厂设置卡并且自动恢复
CPU 出厂设置。恢复出厂设置过程中，RUN 指示灯和 STOP 指示灯以 2 HZ 的频率交替点亮。
步骤三：
当 CPU 只有 STOP 灯开始闪烁，表示“恢复出厂设置”操作成功，从 CPU 上取下存储卡。
步骤四：
“恢复出厂设置”操作包括以下几项操作：将CPUIP地址恢复为出厂默认设置，清空CPU程序块、数据库和系统块。
1.冷启动是断电后重新上电的一种启动;
2.暖启动是在PLC上电后CPU的拨动开关由STOP位置拨到RUN的位置的一种启动;
3.热启动是由PG/PC强制CPU从RUN进入STOP后再强制回到RUN的一种启动.
4.区别: 冷启动CPU从自检开始并调入程序数据等然后从头执行程序;暖启动CPU不再进行自检,
只是从头执行程序;热启动CPU进入STOP前时的程序执行状态接续执行。
S7-200 MODBUS通信移植至S7-200 SMART 时，使用STEP 7-Micro/WIN SMART 直接打开S7-200 MODBUS 通信程序即可，也可以在S7-200 SMART 中使用MODBUS库重新编写程序。
USS通信移植
S7-200 USS通信移植至S7-200 SMART 时，使用STEP 7-Micro/WIN SMART 直接打开S7-200 USS通信程序即可，也可以在S7-200 SMART中使用USS库重新编写程序。
S7-200 SMART只有一个USS库程序，PORT0端口和PORT1端口不能同时用作USS通信，如果两个端口同时USS通信，建议使用STEP 7-Micro/WIN SMART 直接打开S7-200 USS通信程序。
SIMATIC S7工业软件
西门子的工业软件分为三个不同的种类：
（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
（2）基于PC的控制软件  基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。
（3）人机界面软件  人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于级的WinCC。
ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的系统。
WinCC是一个真正开放的，面向与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其 的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态生产过程。