S7-1200 CPU型号的性能和接线 S7-1200入门必读

2017/9/14 13:41:46 人评论 次浏览 分类:PLC应用  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/1529.html

为便于大家尽快熟悉S7-1200 PLC,昌晖仪表网在本文深度介绍不同S7-1200 CPU型号的性能特点、功能和接线,干货技术文章。

1、S7-1200 CPU的共性
① 可以使用梯形图(LAD)、函数块图(FDB)和结构化控制语言(SCL)这3种编程语言。布尔运算指令、字传送指令和浮点数数学运算指令的执行速度分别为0.08μs/指令、1.7μs/和2.3μs/指令。
② S7-1200集成了最大150kB(B是字节的缩写)的工作存储器、最大4MB的装载存储器和10KB的掉电保持存储器。CPU 1211C和CPU 1212C的位存储器(M)为4096B,其他CPU为8192B。可以用可选的SIMATIC存储卡扩展存储器的容量和更新PLC的固件。还可以用存储卡将程序传输到其他CPU。
③ 过程映像输入、过程映像输出各1024B。集成的数字量输入电路的输入类型为漏型/源型,电压额定值为DC24V,输入电流为4mA。1状态允许的最小电压/电流为DC15V/2.5mA,0状态允许的最大电压/电流为DC 5V/1mA。输入延迟时间可以组态为0.1μs-20ms,有脉冲捕获功能。在过程输入信号的上升沿或下降沿可以产生快速响应的中断输入。 
继电器输出的电压范围为DC5-30V或AC5-250V。最大电流2A,白炽灯负载为DC30W或AC200W。DC/DC/DC型MOSFET(场效应管)的1状态最小输出电压为DC20V,0状态最大输出电压为DC0.1V,输出电流0.5A。最大白炽灯负载为5W。 
脉冲输出最多4路,CPU 1217支持最高1MHz的脉冲输出,其他DC/DC/DC型的CPU本机最高100kHz,通过信号板可输出200kHz的脉冲。 
④ 有2点集成的模拟量输入(0-10V),10位分辨率,输入电阻大于等于100kΩ。
⑤ 集成的DC24V电源可供传感器和编码器使用,也可以用来做输入回路的电源。
⑥ CPU 1215C和CPU 1217C有两个带隔离的PROFINET以太网端口,其他CPU有一个以太网端口,传输速率为10M/100Mbit/s。
⑦ 实时时钟的保存时间通常为20天,40℃时最少为12天,最大误差为±60s/月。

2、S7-1200 CPU的技术规范
S7-1200现在有5种型号的CPU模块(简称为CPU,见表1),此外还有故障安全型CPU。CPU可以扩展1块信号板,左侧可以扩展3块通信模块。
表1  西门子S7-1200 CPU技术规范


S7-1200 CPU特性        CPU 1211C   CPU 1212C                   CPU 1214C                   CPU 1215C  CPU 1217C
本机数字量I/O点数             6入/4出            8入/6出                              14入/10出                           14入/10出      14入/10出
本机模拟量I/O点数             2入                   2入                                     2入                                     2入/2出           2入/2出   
工作存储器/装载存储器       50KB/1MB       75KB /1MB                        100KB/4MB                       125KB/4MB    150KB/4MB
信号模块扩展个数               无                     2                                        8                                         8                      8
最大本地数字量I/O点数      14                     82                                      284                                     284                  284
最大本地模拟量I/O点数      13                     19                                      67                                       69                    69
高速计数器点数                  3点                   5点                                     6点                                     同前                  6点
单相                                   3点/100kHz     3点/100kHz,1点/30kHz    3点/100kHz,3点/30kHz   同前                 4点/1MHz,2点/100kHz
正交相位                             3点/80kHz       3点/80kHz,1点/20kHz      3点/80kHz,3点/20kHz    同前                 3点/1MHz,3点/100kHz
脉冲输出(最多4点)         100kHz            100kHz或20kHz                  100kHz或20kHz                同前                  1MHz或100kHz
上升沿/下降沿中断点数       6/6                   8/8                                     12/12                                14/14               14/14
脉冲捕获输入点数               6                       8                                        14                                      14                    14
传感器电源输出电流/mA    300                   300                                     400                                   400                   400
外形尺寸/mm                    90×100×75      90×100×75                       110×100×75                    130×100×75    150×100×75
S7-1200 CPU模块
图1中的①是集成的I/O(输入/输出)的状态LED(发光二极管);②是3个指示CPU运行状态的LED;③是PROFINET以太网接口的RJ45连接器;④是存储卡插槽(在盖板下面);⑤是可拆卸的接线端子板。

每种CPU有3种具有不同电源电压和输入、输出电压的版本(见表2)。
表2  西门子S7-1200 CPU的3种版本
 CPU版本              电源电压             DI输入电压        DQ输出电压                        DQ输出电流
DC/DC/DC           DC24V                DC24V              DC24V                               0.5A,MOSFET
DC/DC/Relay       DC24V                DC24V              DC5-30V,AC5-250V        2A,DC30W/AC200W
AC/DC/Relay       AC85-264V         DC24V              DC5-30V,AC5-250V        2A,DC30W/AC200W

3、CPU的外部接线图
CPU 1214C AC/DC/Rly(继电器)型的外部接线图见图2。输入回路一般使用图中标有①的CPU内置的DC24V传感器电源,漏型输入时需要去除图2中标有②的外接DC电源,将输入回路的1M端子与DC24V传感器电源的M端子连接起来,将内置的24V电源的L+端子接到外接触点的公共端。源型输入时将DC24V传感器电源的L+端子连接到1M端子。

CPU 1214C DC/DC/Rly的接线图与图1-4的区别在于前者的电源电压为DC 24V。
CPU 1214C AC/DC/Relay的外部接线图
图2   CPU 1214C AC/DC/Relay的外部接线图
CPU 1214C DC/DC/DC的接线图见图2,其电源电压、输入回路电压和输出回路电压均为DC24V。输入回路也可以使用内置的DC24V电源。

4、CPU集成的工艺功能
S7-1200集成的工艺功能包括高速计数与频率测量、高速脉冲输出、PWM控制、运动控制和PID控制。
①高速计数器
CPU集成了最多6点高速计数器(与型号有关),CPU 1217C有4点最高频率为1MHz的高速计数器。其他CPU有3点最高频率为100kHz(单相)或80kHz(互差90°的正交相位信号)的高速计数器。其余各点的最高频率为30kHz(单相)或20kHz(正交相位信号)。如果使用信号板,还可以测量频率高达200kHz的单相脉冲信号,或最高160kHz的正交相位信号。 
②高速输出
各种型号的CPU最多4点高速脉冲输出(包括信号板的DQ输出)。CPU本体100kHz,信号板200kHz,CPU1217最多支持1MHz的高速脉冲输出。
CPU 1214C DC/DC/DC的外部接线图
图3  CPU 1214C DC/DC/DC的外部接线图
③运动控制
S7-1200的高速输出可以用于步进电机或伺服电机的速度和位置控制。通过一个轴工艺对象和PLCopen运动控制指令,它们可以输出脉宽调制信号来控制步进电机速度、阀位置或加热元件的占空比。除了返回原点和点动功能以外,还支持绝对位置控制、相对位置控制和速度控制。轴工艺对象有专用的组态窗口、调试窗口和诊断窗口。
④用于闭环控制的PID功能
PID功能用于对闭环过程进行控制,建议PID控制回路的个数不要超过16个。STEP 7中的PID调试窗口提供用于调节的形象直观的曲线图。还支持PID参数整定功能,可以自动计算PID参数的最佳调节值。

本文来自廖常初老师新作《S7-1200 PLC编程及应用第3版》,如果您有兴趣,可到本站“自动化书籍”栏目先睹为快。

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