西門(mén)子S7-200數(shù)字量模塊

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S7-200模擬量模塊分Classic 模擬量模塊與CN模擬量模塊，模擬信號(hào)是指在一定范圍內(nèi)連續(xù)的信號(hào)（如電壓、電流），這個(gè)“一定范圍"可以理解為模擬量的有效量程。在使用S7-200模擬量時(shí)，需要注意信號(hào)量程范圍，撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置，模塊規(guī)范接線，指示燈狀態(tài)等信息。

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數(shù)字量輸入/輸出（DI/DO）響應(yīng)速度

• S7-200的數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入/輸出有多快？
• 數(shù)字量輸入能接多大頻率的脈沖？
• 數(shù)字量輸出點(diǎn)能發(fā)高速脈沖么？
• ……

•  

這些問(wèn)題都是關(guān)于S7-200 PLC在處理開(kāi)關(guān)量（數(shù)字量）信號(hào)時(shí)的快速響應(yīng)能力。只有在控制任務(wù)對(duì)數(shù)字量信號(hào)的處理速度要求很高時(shí)才需要考慮。

S7-200可以采用兩種方式處理數(shù)字量信號(hào)：

• 硬件電路
  S7-200在CPU單元上設(shè)有硬件電路（芯片等）處理高速數(shù)字量I/O，如高速計(jì)數(shù)器（輸入）、高速脈沖輸出。這些硬件電路在用戶程序的控制下工作，可以達(dá)到很高的頻率；但點(diǎn)數(shù)受到硬件資源的限制
• 常規(guī)處理
  按照PLC工作原理，以常規(guī)方式處理DI/DO

S7-200處理DI/DO的限制因素

典型的數(shù)字量信號(hào)處理包括從輸入信號(hào)變化，到S7-200識(shí)別、進(jìn)行邏輯運(yùn)算得到結(jié)果并輸出，后輸出信號(hào)狀態(tài)實(shí)際改變的整個(gè)過(guò)程。

S7-200 CPU按照以下機(jī)制循環(huán)工作：

1. 讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)到輸入映像區(qū)
2. 執(zhí)行用戶程序，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到輸出信號(hào)的新?tīng)顟B(tài)
3. 將輸出信號(hào)寫(xiě)入到輸出映像區(qū)

只要CPU處于運(yùn)行狀態(tài)，上述步驟就周而復(fù)始地執(zhí)行。在第二步中，CPU也執(zhí)行通信、自檢等工作。

 上述三個(gè)步驟是S7-200 CPU的軟件處理過(guò)程，可以認(rèn)為就是程序掃描時(shí)間。

實(shí)際上，S7-200對(duì)數(shù)字量的處理速度受到以下幾個(gè)因素的限制：

1. 輸入硬件延時(shí)（從輸入信號(hào)狀態(tài)改變的那一刻開(kāi)始，到CPU刷新輸入映像區(qū)時(shí)能夠識(shí)別其改變的時(shí)間）
2. CPU的內(nèi)部處理時(shí)間，包括：
   1. 讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)到輸入映像區(qū)
   2. 執(zhí)行用戶程序，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到輸出信號(hào)的新?tīng)顟B(tài)
   3. 將輸出信號(hào)寫(xiě)入到輸出映像區(qū)
3. 輸出硬件延時(shí)（從輸出緩沖區(qū)狀態(tài)改變到輸出點(diǎn)真實(shí)電平改變的時(shí)間）

上述A,B,C三段時(shí)間，就是限制PLC處理數(shù)字量響應(yīng)速度的主要因素。

 一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)可能還需要考慮輸入、輸出器件的延時(shí)，如輸出點(diǎn)外接的中間繼電器動(dòng)作時(shí)間等，不在這里討論。

輸入硬件延時(shí)

表1. 輸入點(diǎn)硬件延時(shí)

 以上數(shù)據(jù)都在《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》中標(biāo)明，這里只是列表比較。CPU上的部分輸入點(diǎn)延時(shí)（濾波）時(shí)間可以在編程軟件Micro/WIN的“系統(tǒng)塊”中設(shè)置，其缺省的濾波時(shí)間是6.4ms。

 如果把容易受到干擾的信號(hào)接到CPU上可改變?yōu)V波時(shí)間的DI點(diǎn)上，調(diào)整濾波時(shí)間可能改善信號(hào)檢測(cè)的質(zhì)量。

 支持高速計(jì)數(shù)器功能的輸入點(diǎn)在相應(yīng)功能開(kāi)通時(shí)不受此濾波時(shí)間約束。濾波設(shè)置對(duì)輸入映像區(qū)的刷新、開(kāi)關(guān)量輸入中斷、脈沖捕捉功能同樣有效。

輸出硬件延時(shí)

表2. CPU輸出硬件延時(shí)

輸出點(diǎn)類型		24VDC晶體管	24VDC（CPU224 XP）晶體管	繼電器
輸出延時(shí)	OFF - ON	2μs（Q0.0, Q0.1）, 15μs（其他）	0.5μs （Q0.0, Q0.1）, 15μs（其他）	-
	ON - OFF	10μs（Q0.0, Q0.1）, 130μs（其他）	1.5μs（0.0, Q0.1）, 130μs（其他）	-
	開(kāi)關(guān)	-	-	10ms

 有些輸出點(diǎn)要比其他點(diǎn)更快些，是因?yàn)樗鼈兛梢杂糜诟咚佥敵龉δ?，在硬件上有特殊設(shè)計(jì)。沒(méi)有專門(mén)使用硬件高速輸出功能時(shí)，它們只是和普通點(diǎn)一樣處理

 繼電器輸出開(kāi)關(guān)頻率為1Hz。

表3. 擴(kuò)展模塊輸出硬件延時(shí)

 上述數(shù)據(jù)來(lái)自《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》。

S7-200程序掃描時(shí)間

程序掃描時(shí)間與用戶程序的大小成正比。

《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》中有每個(gè)指令所需執(zhí)行時(shí)間的數(shù)據(jù)。實(shí)際上很難事先預(yù)先精確計(jì)算出程序掃描時(shí)間，特別是還沒(méi)有開(kāi)始編程序時(shí)。

 可以看出，常規(guī)的PLC處理模式不適合時(shí)間響應(yīng)要求高的數(shù)字量信號(hào)?？赡苄枰鶕?jù)具體任務(wù)采用一些特別的方法。

S7-200處理快速響應(yīng)信號(hào)的對(duì)策

可以單獨(dú)或組合使用一些S7-200 CPU的高級(jí)功能：

• 使用CPU內(nèi)置的高速計(jì)數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器處理序列脈沖信號(hào)
• 使用部分CPU數(shù)字量輸入點(diǎn)的硬件中斷功能，在中斷服務(wù)程序中處理；進(jìn)入中斷的延時(shí)可以忽略
• S7-200擁有“直接讀輸入”和“直接寫(xiě)輸出”指令，可以越過(guò)程序掃描周期的時(shí)間限制
• 使用部分CPU數(shù)字量輸入點(diǎn)的“脈沖捕捉”功能捕捉短暫的脈沖

 S7-200系統(tǒng)中小周期的定時(shí)任務(wù)為1ms。

 所有實(shí)現(xiàn)快速信號(hào)處理的措施，都要考慮所有限制因素的影響。例如，為一個(gè)需要毫秒級(jí)響應(yīng)速度的信號(hào)選擇 500μs 輸出延時(shí)的硬件，顯然是不合理的。

S7-200以太網(wǎng)向?qū)渲?/strong>

可以把S7-200的以太網(wǎng)模塊CP243-1配置為CLIENT，使用STEP 7 Micro/WIN中的向?qū)нM(jìn)行通信的配置即可。在命令菜單中選擇工具--以太網(wǎng)向?qū)А?/p>

圖1 打開(kāi)以太網(wǎng)向?qū)?br />1是對(duì)以太網(wǎng)通信的描述，點(diǎn)擊下一步開(kāi)始以太網(wǎng)配置。

圖2 向?qū)Ы榻B
在此處選擇模塊的位置，CPU后的第1個(gè)模塊位置為0，往后依次類推；或者在線的情況下，點(diǎn)擊讀取模塊搜尋CP243-1模塊（在線讀取將該模塊的命令字節(jié)載入模塊命令字節(jié)向?qū)聊唬?。點(diǎn)擊下一步；

圖3 讀取模塊
選擇模塊相匹配的MLFB版本，本例中的CP243-1模塊型號(hào)為6GK7243-1EX01-0XE0，如下圖所示：

圖4 模塊版本選擇
在此處填寫(xiě)IP地址和子網(wǎng)掩碼。點(diǎn)擊下一步；

圖5 地址設(shè)置
下面的對(duì)話框?qū)⒔M態(tài)CP243-1進(jìn)行S7連接的連接數(shù)量的設(shè)置，通過(guò)S7連接可以與通信伙伴進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作。點(diǎn)擊“下一步”按鈕繼續(xù)進(jìn)行S7連接組態(tài)。

圖6 模塊占用地址設(shè)置
選擇此為客戶機(jī)連接，遠(yuǎn)程屬性TSAP （Transport Service Access Point）填寫(xiě)為03.02，輸入S7-300側(cè)的IP地址。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)傳輸按鈕進(jìn)入數(shù)據(jù)交換的定義。
注意：如果連接遠(yuǎn)程對(duì)象是 S7-300，TSAP為03.02；如果連接遠(yuǎn)程對(duì)象是 S7-400，TSAP為03.0x，其中x為CPU模塊的槽位，可以從S7-400 站的硬件組態(tài)中找出PLC的槽號(hào)。

圖7 連接設(shè)置
選擇"數(shù)據(jù)傳輸"標(biāo)記，并單擊"新傳輸"按鈕，進(jìn)行配置：選擇是讀取數(shù)據(jù)還是寫(xiě)入數(shù)據(jù)，填寫(xiě)通訊數(shù)據(jù)的字節(jié)個(gè)數(shù)，填寫(xiě)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和接收數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址。
本例中為從S7-300的MB200開(kāi)始讀取8個(gè)字節(jié)到VB1000開(kāi)始的8個(gè)字節(jié)的區(qū)域中；從S7-200的VB2000開(kāi)始的8個(gè)字節(jié)寫(xiě)到S7-300的QB0開(kāi)始的8個(gè)字節(jié)的區(qū)域中，點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕：
注意： 本地PLC中的地址必須是V內(nèi)存字節(jié)地址，遠(yuǎn)程對(duì)象中的地址必須代表字節(jié)地址。當(dāng)您為S7-300/ S7-400設(shè)備輸入遠(yuǎn)程地址時(shí)，若是數(shù)據(jù)塊請(qǐng)使用DBx.DBBy格式。

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