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大 I/O 能力計(jì)算
S7-1200 大I/O能力取決于以下幾個(gè)因素，這些因素之間互相影響、制約，必須綜合考慮：
- CPU 輸入/輸出過(guò)程變量映像區(qū)大小
- CPU 本體的 I/O 點(diǎn)數(shù)
- CPU 帶擴(kuò)展模塊的數(shù)目，見(jiàn)表1（CPU 所帶智能通訊模塊安裝于 CPU 左側(cè)，不占用擴(kuò)展模板資源數(shù)）
- CPU 的 5 VDC 電源是否滿足所有擴(kuò)展模塊的需要
5 VDC 電源需求請(qǐng)參考 S7-1200 PLC 電源需求與計(jì)算，其它影響因素請(qǐng)參考如下表1 。
表1. S7-1200 PLC 影響 I/O 能力的性能參數(shù)
CPU 參數(shù) | CPU 1211C | CPU 1212C | CPU 1214C | CPU 1215C | CPU 1217C |
3 CPUs | DC/DC/DC, AC/DC/RLY, DC/DC/RLY | ||||
集成數(shù)字量 I/O | 6 輸入 / 4 輸出 | 8 輸入/ 6 輸出 | 14 輸入 / 10 輸出 | ||
集成模擬量 I/O | 2 輸入 | 2 輸入/ 2 輸出 | 2 輸入/ 2 輸出 | ||
過(guò)程映像區(qū) | 1024 字節(jié)輸入 / 1024 字節(jié)輸出 | ||||
信號(hào)板擴(kuò)展 | 多1個(gè) | ||||
信號(hào)模塊擴(kuò)展 | 無(wú) | 多2個(gè) | 多8個(gè) | ||
大本地?cái)?shù)字量 I/O | 14 | 82 | 284 | ||
大本地模擬量 I/O | 3 | 19 | 67 | 69 | 69 |
通信模塊擴(kuò)展 | 多3個(gè) | ||||
S7-1200 PLC 電源需求與計(jì)算
S7-1200 CPU 提供 5 VDC 和 24 VDC 電源：
- 當(dāng)有擴(kuò)展模板時(shí)，CPU 通過(guò) I/O 總線為其提供 5 VDC 電源，所有擴(kuò)展模塊的 5 VDC 電源消耗之和不能超過(guò)該 CPU 提供的電源額定值。若不夠用不能外接 5 VDC 電源。
- 每個(gè) CPU 都有一個(gè) 24 VDC 傳感器電源，它為本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊輸入點(diǎn)及擴(kuò)展模塊繼電器線圈提供 24 VDC。如果電源要求超出了 CPU 模塊的電源額定值，你可以增加一個(gè)外部 24 VDC 電源來(lái)提供給擴(kuò)展模塊。
所謂電源計(jì)算，就是用 CPU 所能提供的電源容量，減去各模塊所需要的電源消耗量。
S7-1200 系統(tǒng)電源數(shù)據(jù)簡(jiǎn)表
詳情請(qǐng)參考新的《 S7-1200 系統(tǒng)手冊(cè)》或模塊說(shuō)明書。
表2. CPU 的供電能力
CPU 型號(hào) | 電流供應(yīng) (mA) | |
5 VDC | 24 VDC | |
CPU 1211C | 750 | 300 |
CPU 1212C | 1000 | 300 |
CPU 1214C | 1600 | 400 |
| CPU 1215C | 1600 | 400 |
CPU 1217C | 1600 | 400 |
表3. CPU 上及擴(kuò)展模塊上的數(shù)字量輸入所消耗的電流
| CPU 上及擴(kuò)展模塊上的數(shù)字量 | 電流需求 (mA) | |
5 VDC | 24 VDC | |
| 每點(diǎn)輸入 | ---- | 4 mA/輸入 |
注意：如果數(shù)字量輸入點(diǎn)使用外接24VDC電源，則不必納入計(jì)算。
表4. 數(shù)字?jǐn)U展模塊所消耗的電流
數(shù)字?jǐn)U展模塊型號(hào) | 訂貨號(hào) | 電流需求 | |
5 VDC (mA) | 24 VDC | ||
SM 1221 8 x 24 VDC輸入 | 6ES7 221-1BF30-0XB0 | 105 | 4 mA/輸入 |
SM 1221 16 x 24 VDC輸入 | 6ES7 221-1BH30-0XB0 | 130 | 4 mA/輸入 |
SM 1222 8 x 24 VDC輸出 | 6ES7 222-1BF30-0XB0 | 120 | --- |
SM 1222 16 x 24 VDC輸出 | 6ES7 222-1BH30-0XB0 | 140 | --- |
SM 1222 8 x 繼電器輸出 | 6ES7 222-1HF30-0XB0 | 120 | 11 mA/輸出 |
SM 1222 16 x 繼電器輸出 | 6ES7 222-1HH30-0XB0 | 135 | 11 mA/輸出 |
SM 1223 8 x 24 VDC輸入/8 x 24 VDC輸出 | 6ES7 223-1BH30-0XB0 | 145 | 4 mA/輸入 |
SM 1223 16 x 24 VDC輸入/16 x 24 VDC輸出 | 6ES7 223-1BL30-0XB0 | 185 | 4 mA/輸入 |
SM 1223 8 x 24 VDC 輸入/8 x 繼電器輸出 | 6ES7 223-1PH30-0XB0 | 145 | 4 mA/輸入 11 mA/輸出 |
SM 1223 16 x 24 VDC 輸入/16 x 繼電器輸出 | 6ES7 223-1PL30-0XB0 | 180 | 4 mA/輸入 11 mA/輸出 |
表5.模擬擴(kuò)展模塊所消耗的電流
| 模擬擴(kuò)展模塊型號(hào) | 訂貨號(hào) | 電流需求 (mA) | |
5 VDC | 24 VDC | ||
SM 1231 4 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HD30-0XB0 | 80 | 45 |
SM 1231 8 x 模擬量輸入 | 6ES7 231-4HF30-0XB0 | 90 | 45 |
SM 1232 2 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HB30-0XB0 | 80 | 45 (無(wú)負(fù)載) |
SM 1232 4 x 模擬量輸出 | 6ES7 232-4HD30-0XB0 | 80 | 45 (無(wú)負(fù)載) |
SM 1234 4 x 模擬量輸入/2 x 模擬量輸出 | 6ES7 234-4HE30-0XB0 | 80 | 60 (無(wú)負(fù)載) |
SM 1231 4 x TC 模擬量輸入 | 6ES7 231-5QD30-0XB0 | 80 | 40 |
SM 1231 4 x RTD 模擬量輸入 | 6ES7 231-5PD30-0XB0 | 80 | 40 |
表6.信號(hào)板所消耗的電流
| 信號(hào)板型號(hào) | 訂貨號(hào) | 電流需求 | |
5 VDC (mA) | 24 VDC | ||
SB 1223 2 x 24 VDC 輸入/2 x 24 VDC 輸出 | 6ES7 223-0BD30-0XB0 | 50 | 4 mA/輸入 |
SB 1232 1 路模擬量輸出 | 6ES7 232-4HA30-0XB0 | 15 | 40 mA (無(wú)負(fù)載) |
SB 1221,200kHz 4 x 5 VDC 輸入 | 6ES7 221-3AD30-0XB0 | 40 | 15 mA/輸入 +15 mA |
SB 1222,200kHz 4 x 5 VDC 輸出 | 6ES7 222-1AD30-0XB0 | 35 | 15 mA |
SB 1223,200kHz 2 x 5 VDC 輸入/2 x 5 VDC 輸出 | 6ES7 223-3AD30-0XB0 | 35 | 15 mA/輸入 +15 mA |
SB 1221,200kHz 4 x 24 VDC 輸入 | 6ES7 221-3BD30-0XB0 | 40 | 7 mA/輸入 +20 mA |
SB 1222,200kHz 4 x 24 VDC 輸出 | 6ES7 222-1BD30-0XB0 | 35 | 15 mA |
SB 1223,200kHz 2 x 24VDC輸入/2x24 VDC輸出 | 6ES7 223-3BD30-0XB0 | 35 | 7 mA/輸入 +30 mA |
表7.通訊模塊所消耗的電流
| 通訊模塊型號(hào) | 訂貨號(hào) | 電流供應(yīng) (mA) | |
5 VDC | 24 VDC | ||
CM 1241 RS232 | 6ES7 241-1AH30-0XB0 | 220 | --- |
CM 1241 RS485 | 6ES7 241-1CH30-0XB0 | 220 | --- |
電源需求計(jì)算實(shí)例
以下實(shí)例是 PLC 電源計(jì)算實(shí)例，該 PLC 包括一個(gè) CPU 1214C AC/DC/繼電器型、1xSM 1231 4 x 模擬量輸入、 3xSM 1223 8 DC輸入/8 繼電器輸出和 1xSM 1221 8DC 輸入。該實(shí)例一共有 46 點(diǎn)輸入和 34 點(diǎn)輸出 。電源需求如下表8.所示
表8.電源需求計(jì)算實(shí)例列表
| CPU 電源計(jì)算 | 5 VDC | 24 VDC |
| CPU 1214C AC/DC/繼電器型 | 1600 mA | 400 mA |
| 減 | ||
| 系統(tǒng)要求 | 5 VDC | 24 VDC |
| CPU 1214C， 14點(diǎn)輸入 | --- | 14 * 4 mA = 56 mA |
| 1 個(gè) SM 1231 | 1 * 80 mA = 80 mA | 1 * 45 mA = 45 mA |
| 3 個(gè) SM 1223 | 3 * 145 mA = 435 mA | 3 * 8 * 4 mA = 96 mA |
3 * 8 * 11 mA = 264 mA | ||
| 1 個(gè) SM 1221 | 1 * 105 mA = 105 mA | 8 * 4 mA = 32 mA |
| 總要求 | 620 mA | 493 mA |
| 等于 | ||
| 電流差額 | 5 VDC | 24 VDC |
| 總電流差額 | 980 mA | - 93 mA |
注意：該 CPU 已分配驅(qū)動(dòng)內(nèi)部繼電器線圈所需的電源，則電源計(jì)算中無(wú)需包括 CPU 內(nèi)部繼電器線圈的功率要求。
由表中可以看出，所選 CPU 已經(jīng)為 SM 提供了足夠的 5 VDC 電流，但沒(méi)有通過(guò)傳感器電源為所有輸入和擴(kuò)展繼電器線圈提供足夠的 24 VDC 電流。I/O 需要 493 mA 而 CPU 只能提供 400 mA。則該系統(tǒng)而外需要一個(gè)至少為 93 mA 的 24 VDC 電源以運(yùn)行所有包括的 24 VDC 輸入和輸出。
常見(jiàn)問(wèn)題
CPU 提供的 5 VDC 電源能否使用外部電源擴(kuò)展？
答：不能，根據(jù)模板 5 VDC 電源使用情況選擇合適的 CPU 。
CPU 提供的 24 VDC 電源不夠用時(shí)，能否使用外部電源擴(kuò)展？
答：可以，根據(jù)需要可以選擇使用外部電源。
通訊模板（CM）和信號(hào)板（SB）是否占用信號(hào)擴(kuò)展模板數(shù)量？
答：
- 擴(kuò)展模板僅指信號(hào)模板，安裝于 CPU 的右側(cè)，共有 8 個(gè)擴(kuò)展槽位
- 通訊模塊安裝于 CPU 左側(cè)，并不占用擴(kuò)展模板資源數(shù)
- 信號(hào)模塊安裝于 CPU 上側(cè)，每個(gè) CPU 多只能安裝 1 個(gè)，并不占用擴(kuò)展模板資源數(shù)
S7-1200 模板安裝位置如下：
- 1 號(hào)槽位為CPU
- 紅色圖框?yàn)樾盘?hào)板（SB）安裝位置
- 藍(lán)色圖框內(nèi)為 101 ~ 103 三個(gè)槽位，為通訊模板（CM）安裝位置
- 綠色圖框內(nèi)為 2 ~ 9 八個(gè)槽位，為信號(hào)模板（SM）安裝位置
通電時(shí)能否插拔模板？哪里賣西門子30A電源模塊
答：不能，所有的信號(hào)板、信號(hào)模板和通訊模板都不支持通電時(shí)的插入和拔除 。
CPU224 XP 高速I/O
S7-200 CPU支持6路高速數(shù)字量輸入（CPU224/226）和兩路高速數(shù)字量輸出（用于PTO/PWM）。
新產(chǎn)品CPU224 XP高速輸入中的兩路支持更加高的速度。用作單相脈沖輸入時(shí)，可以達(dá)到200KHz；用作雙相90°正交脈沖輸入時(shí)，速度可達(dá)100KHz。
CPU224 XP的兩路高速數(shù)字量輸出速率可以達(dá)到100KHz。
圖1. CPU224 XP數(shù)字量接線
圖中：
- 高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1與Q0.2 - Q0.4成組支持5 - 24VDC電壓輸出
- 特高速輸入點(diǎn)I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC電壓的源型或漏型輸入；同組其他輸入點(diǎn)電壓可以仍然是24VDC，單要求兩者的電源的公共端在1M處連接
CPU224 XP的高速數(shù)字量輸入
除了其他高速輸入端子外，CPU224 XP*的高速輸入端子為I0.3、I0.4、I0.5。
具體位置如圖1所示。
這些特高速輸入端可用作高速計(jì)數(shù)器輸入端，如表1所示：
表1. CPU224 XP高速輸入端子與計(jì)數(shù)器分配
| 模式 | 描述 | 輸入點(diǎn) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| HSCO | I0.0 | I0.1 | I0.2 | ||
| HSC1 | I0.6 | I0.7 | I1.0 | I1.1 | |
| HSC2 | I1.2 | I1.3 | I1.4 | I1.5 | |
| HSC3 | I0.1 | ||||
| HSC4 | I0.3 | I0.4 | I0.5 | ||
| HSC5 | I0.4 | ||||
| 0 | 帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器 | 時(shí)鐘 | |||
| 1 | 時(shí)鐘 | 復(fù)位 | |||
| 2 | 時(shí)鐘 | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | ||
| 3 | 帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器 | 時(shí)鐘 | 方向 | ||
| 4 | 時(shí)鐘 | 方向 | 復(fù)位 | ||
| 5 | 時(shí)鐘 | 方向 | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | |
| 6 | 帶有增減計(jì)數(shù)時(shí)鐘的雙相計(jì)數(shù)器 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | ||
| 7 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | 復(fù)位 | ||
| 8 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | |
| 9 | A/B相正交計(jì)數(shù)器 | 時(shí)鐘A | 時(shí)鐘B | ||
| 10 | 時(shí)鐘A | 時(shí)鐘B | 復(fù)位 | ||
| 11 | 時(shí)鐘A | 時(shí)鐘B | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | |
根據(jù)上表可以看出：
- 要達(dá)到單相200KHz高速脈沖輸入，可以使用HSC4和HSC5，分別輸入到I0.3、I0.4
- 要實(shí)現(xiàn)雙相90°正交高速脈沖輸入，可以使用HSC4；此時(shí)HSC5因?yàn)镮0.4被HSC4占用而不能使用
- HSC4可以工作在模式0、1、3、4、6、7、9、10
- HSC5可以工作在模式0
支持特高速輸入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信號(hào)；它們既可以用于高速脈沖輸入，也可以用于普通輸入信號(hào)。它們與本組輸入點(diǎn)（I0.0 - I0.7）一起，支持源型和漏型輸入。
CPU224 XP高速脈沖輸出
CPU224 XP的高速脈沖輸出Q0.0和Q0.1支持高達(dá)100KHz的頻率。
Q0.0和Q0.1支持5 - 24VDC輸出。但是它們必須和Q0.2 - Q0.4一起成組輸出相同的電壓。
高速輸出只能用在CPU224 XP DC/DC/DC型號(hào)
常問(wèn)問(wèn)題
CPU 224 XP 的高速計(jì)數(shù)器模式 12，是否可以計(jì)數(shù) 30 KHz 以上的脈沖？
CPU 224 XP 支持多 100 KHz 的高速脈沖輸出。S7-200 系列 CPU 只有高速計(jì)數(shù)器 HSC0, HSC3 能夠被設(shè)置為模式 12，使用的輸入端子為I0.0, I0.1，而不是特高速輸入端子：I0.3、I0.4、I0.5。非特高速脈沖信號(hào)輸入端由于硬件電路的限制（如光電耦合等）只能支持高 30 KHz 的高速脈沖輸入。
用戶使用高速計(jì)數(shù)器模式 12 時(shí)不需要任何外部連線，Q0.0(Q0.1) 與 I0.0(I0.1) 通過(guò)集成電路內(nèi)部關(guān)聯(lián)，越過(guò)了外部信號(hào)處理電路，因此 HSC0(HSC1) 可以計(jì) 100KHz 或者更高頻率的脈沖。用戶在使用向?qū)渲?S7-200 內(nèi)部 PTO/PWM 操作時(shí)，勾選“使用高速計(jì)數(shù)器HSCx（模式12）自動(dòng)計(jì)數(shù)線性 PTO 生成的脈沖”即可。
CPU224 XP的高速輸入（I0.3/4/5）是5VDC信號(hào)，其他輸入點(diǎn)是否可以接24VDC信號(hào)？
可以。只需將兩種信號(hào)供電電源的公共端都連接到1M端子。這兩種信號(hào)必須同時(shí)為漏型或源型輸入信號(hào)。
CPU224 XP的高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1接5V電源，其他點(diǎn)如Q0.2/3/4是否可以接24V電壓？
不可以。必須成組連接相同的電壓等級(jí)。
使用以下這些模塊，可以通過(guò) RS485 和 RS422 接口進(jìn)行串行通訊，在圖中給出了端子分配。
圖1.（RS485）和圖2.（RS422）
- ET 200SP CM PtP
圖3.（RS485）和圖4.（RS422）
- S7-1500 CM PtP RS485/RS422 BA/HF
- CP 340 / CP 341
- CP440/CP 441-1 / CP 441-2
圖5.（RS485）和圖6.（RS422）
- ET 200S 1SI
圖7.和圖8.（RS485）
- CM1241
- CB1241
注意：
如果使用了超過(guò) 50m 的 RS485 連接線或 RS422 連接線，需要加約 330Ω 的終端電阻。
CM 1241 和 CB 1241 的模塊使用其它的終端電阻。
終端和偏置在 RS485 網(wǎng)絡(luò)的兩端設(shè)置，中間的設(shè)備不需要增加終端和偏置。
ET200SP CM PtP
圖1 .顯示了 RS485 接口通訊的端子分配。
圖. 1
圖 2.顯示了 RS422 接口通訊的端子分配。
圖. 2
S7-1500 CM PtP RS485/RS422 BA/HF, CP 340,CP341,CP440, CP 441-1 和 CP 441-2 通訊模塊的 RS485 和 RS422 接口連接
圖 3.顯示了 RS485 接口通訊的端子分配
圖. 3
圖 4.顯示了 RS422 接口通訊的端子分配
圖. 4
ET200S 1SI
圖 5.顯示了 RS485 接口通訊的端子分配。
圖. 5
圖 6.顯示了 RS422 接口通訊的端子分配。
圖. 6
CM1241
圖 7 顯示了 RS485 接口通訊的端子分配。
可以使用西門子9-針的 PROFIBUS DP 頭連接 CM1241。
使用 RS 485 公頭連接器可以在一個(gè) RS485 網(wǎng)絡(luò)中連接多個(gè)設(shè)備，連接器可以在終端網(wǎng)絡(luò)選擇終端電阻。更多的信息參考下列鏈接中 S7-1200 手冊(cè)的第13.2 章節(jié)。
注意：下面的特性用于自己設(shè)計(jì)連接器使用。
Fig. 7
CB 1241
Fig. 8顯示了 RS485 連接通訊的端子分配.
CB1241 提供了內(nèi)部的終端電阻，不具備 9-針的母 D 型連接器。
連接終端電阻時(shí)，將 TRA 和 TA 短接，TRB 和 TB 短接。
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