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CPU224組成的擴(kuò)展

　　由CPU224組成的擴(kuò)展配置可以由CPU224基本單元和zui多7個(gè)擴(kuò)展模塊組成，CPU224可以向擴(kuò)展單元提供的DC5V電流為660mA。

　　例：若擴(kuò)展單元為4個(gè)16DI/16DO繼電器輸出EM223模塊和2個(gè)8DI的EM221模塊組成。查得：EM223繼電器輸出模塊耗DC5V總線電流為150 mA，EM221模塊耗DC5V總線電流為30 mA，總消耗電流為660 mA，等于CPU222可以提供DC5V的電流，所以這種配置還是可行的。

　　S7-200設(shè)置了中斷功能，用于實(shí)時(shí)控制、高速處理、通信和網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜和特殊的控制任務(wù)。中斷就是終止當(dāng)前正在運(yùn)行的程序，去執(zhí)行為立即響應(yīng)的信號(hào)而編制的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢再返回原先被終止的程序并繼續(xù)運(yùn)行。

　　中斷源即發(fā)出中斷請(qǐng)求的事件，又叫中斷事件。為了便于識(shí)別，系統(tǒng)給每個(gè)中斷源都分配一個(gè)編號(hào)，稱為中斷事件號(hào)。S7-200系列可編程控制器zui多有34個(gè)中斷源，分為三大類：通信中斷、輸入/輸出中斷和時(shí)基中斷。）通信中斷

　　在自由口通信模式下，用戶可通過(guò)編程來(lái)設(shè)置波特率、奇偶校驗(yàn)和通信協(xié)議等參數(shù)。用戶通過(guò)編程控制通訊端口的事件為通信中斷。

　　（2）I/O中斷

　　I/O中斷包括外部輸入上升/下降沿中斷、高速計(jì)數(shù)器中斷和高速脈沖輸出中斷。S7-200用輸入（I0.0、I0.1、I0.2或I0.3）上升/下降沿產(chǎn)生中斷。這些輸入點(diǎn)用于捕獲在發(fā)生時(shí)必須立即處理的事件。高速計(jì)數(shù)器中斷指對(duì)高速計(jì)數(shù)器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的事件實(shí)時(shí)響應(yīng)，包括當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值時(shí)產(chǎn)生的中斷，計(jì)數(shù)方向的改變時(shí)產(chǎn)生的中斷或計(jì)數(shù)器外部復(fù)位產(chǎn)生的中斷。脈沖輸出中斷是指預(yù)定數(shù)目脈沖輸出完成而產(chǎn)生的中斷。

　　）時(shí)基中斷

　　時(shí)基中斷包括定時(shí)中斷和定時(shí)器T32/T96中斷。定時(shí)中斷用于支持一個(gè)周期性的活動(dòng)。周期時(shí)間從1毫秒至255毫秒，時(shí)基是1毫秒。使用定時(shí)中斷0，必須在SMB34中寫入周期時(shí)間；使用定時(shí)中斷1，必須在SMB35中寫入周期時(shí)間。將中斷程序連接在定時(shí)中斷事件上，若定時(shí)中斷被允許，則計(jì)時(shí)開始，每當(dāng)達(dá)到定時(shí)時(shí)間值，執(zhí)行中斷程序。定時(shí)中斷可以用來(lái)對(duì)模擬量輸入進(jìn)行采樣或定期執(zhí)行PID回路。定時(shí)器T32/T96中斷指允許對(duì)定時(shí)間間隔產(chǎn)生中斷。這類中斷只能用時(shí)基為1ms的定時(shí)器T32/T96構(gòu)成。當(dāng)中斷被啟用后，當(dāng)前值等于預(yù)置值時(shí)，在S7-200執(zhí)行的正常1毫秒定時(shí)器更新的過(guò)程中，執(zhí)行連接的中斷程序。 S7-200有PTO、PWM兩臺(tái)高速脈沖發(fā)生器。 PTO脈沖串功能可輸出個(gè)數(shù)、周期的方波脈沖（占空比50%）；PWM功能可輸出脈寬變化的脈沖信號(hào)，用戶可以脈沖的周期和脈沖的寬度。若一臺(tái)發(fā)生器給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.0，另一臺(tái)發(fā)生器則給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.1。當(dāng)PTO、PWM發(fā)生器控制輸出時(shí)，將禁止輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1的正常使用；當(dāng)不使用PTO、PWM高速脈沖發(fā)生器時(shí)，輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1恢復(fù)正常的使用，即由輸出映像寄存器決定其輸出狀態(tài)。

　　由表1可知，CPU 22X 系列具有不同的技術(shù)性能，使用于不同要求的控制系統(tǒng)：

　　CPU 221：用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小，有一定的高速計(jì)數(shù)處理能力，適合用于點(diǎn)數(shù)少的控制系統(tǒng)。

　　CPU222：和CPU221相比，它可以進(jìn)行一定模擬量的控制，可以連接2個(gè)擴(kuò)展模塊，應(yīng)用更為廣泛。

　　CPU224：和前兩者相比，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，使用很普遍。

　　CPU 226：和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)，可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。

　　CPU226XM：它是西門子公司推出的一款增強(qiáng)型主機(jī)，主要在用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU 226相同

　　中斷指令有4條，包括開、關(guān)中斷指令，中斷連接、分離指令。指令格式如表1所示。

　　1. 開、關(guān)中斷指令

　　開中斷（ENI）指令全局性允許所有中斷事件。關(guān)中斷（DISI）指令全局性禁止所有中斷事件，中斷事件的每次出現(xiàn)均被排隊(duì)等候，直至使用全局開中斷指令重新啟用中斷。

　　PLC轉(zhuǎn)換到RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，中斷開始時(shí)被禁用，可以通過(guò)執(zhí)行開中斷指令，允許所有中斷事件。執(zhí)行關(guān)中斷指令會(huì)禁止處理中斷，但是現(xiàn)用中斷事件將繼續(xù)排隊(duì)等候。

　　邏輯運(yùn)算是對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)按位進(jìn)行與、或、異或和取反等操作。操作數(shù)的長(zhǎng)度有B、W、DW。指令格式如表1所示。

　　1. 邏輯與（WAND）指令：將輸入IN1，IN2按位相與，得到的邏輯運(yùn)算結(jié)果，放入OUT的存儲(chǔ)單元。

　　2. 邏輯或（WOR）指令：將輸入IN1，IN2按位相或，得到的邏輯運(yùn)算結(jié)果，放入OUT的存儲(chǔ)單元。

　　3. 邏輯異或（OR）指令：將輸入IN1，IN2按位相異或，得到的邏輯運(yùn)算結(jié)果，放入OUT的存儲(chǔ)單元。

　　4. 取反（INV）指令：將輸入IN按位取反，將結(jié)果放入OUT的存儲(chǔ)單元。

　　本例說(shuō)明了利用S7-200的集成“接通延遲"(ON-Delayed)定時(shí)器，能夠方便地產(chǎn)生斷開延遲(OFF-Delay)、脈沖(Pulse)及擴(kuò)展脈沖(Extended Pulse)。

　　為了在輸出端Q0.0得到斷開延遲信號(hào)，Q0.0端的輸出信號(hào)的置位時(shí)問(wèn)要比I0.0端的輸入信號(hào)長(zhǎng)一段定時(shí)器的時(shí)間。

　　為了在輸出端Q0.1得到脈沖信號(hào)，I0.1端的輸入信號(hào)被置位之后，信號(hào)會(huì)在輸出端Q0.1停留一段定時(shí)器的時(shí)間;但是，如果輸入I0.1被復(fù)位，那么輸出端Q0.1脈沖信號(hào)也將被復(fù)位。

　　為了在輸出端Q0.2得到擴(kuò)展脈沖信號(hào)，一旦輸入I0.2己經(jīng)置位，無(wú)論輸入I0.2是否復(fù)位，那么在預(yù)置定時(shí)器時(shí)問(wèn)內(nèi)Q0.2端輸出信號(hào)將一自處于置位狀態(tài)。

　　程序和注釋

　　下列程序分為3部分，每部分都相互獨(dú)立，用來(lái)實(shí)現(xiàn)斷開延遲(OFF-Delay)、脈沖(Pulse)和擴(kuò)展脈沖(Extended Pulse)。

　　一、斷開延遲(OFF-Delay)

　　當(dāng)接通輸入I0.0時(shí)，輸出Q0.0被置位。如果輸入I0.0被復(fù)位(下降沿)，

　　T33，運(yùn)行5秒鐘后，定時(shí)器T33置位，同時(shí)使標(biāo)志位M0.0和輸出Q0.0

　　則啟動(dòng)定時(shí)器復(fù)位。

　　二、脈沖(Pulse)

　　當(dāng)接通輸入I0.1時(shí)，輸出Q0.1和標(biāo)志位M0.1被置位。通過(guò)對(duì)標(biāo)志位M0.1置位使定時(shí)器T34啟動(dòng)，運(yùn)行5秒鐘后或輸入舊.1復(fù)位，就立即使輸出Q0.1復(fù)位。

　　三、擴(kuò)展脈沖(Extended Pulse)

　　當(dāng)接通輸入I0.2時(shí)，輸出Q0.2和標(biāo)志位M0.2被置位。通過(guò)對(duì)標(biāo)志位M0.2置位，使定時(shí)器T35啟動(dòng)，運(yùn)行5秒鐘后，立即使輸出Q0.2復(fù)位

　　Siemens編程器S7-200系列用在中小型設(shè)備上的自動(dòng)系統(tǒng)的控制單元，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)及控制。

　　在這里，和大家一起來(lái)討論S7-200幾個(gè)使用方面的情況。

　　1.步進(jìn)，伺服脈沖定位控制。

　　在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有關(guān)運(yùn)動(dòng)控制是很重要的，下面我們來(lái)看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來(lái)實(shí)現(xiàn)這 個(gè)功能。

　　首先，確定使用哪個(gè)端口來(lái)發(fā)脈沖，如采用Q0.0發(fā)脈沖，則它的控制字為SMB67，脈沖同期為SMW68，脈 沖個(gè)數(shù)存放在SMD72中，

　　下面是控制字節(jié)的說(shuō)明：

　　Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說(shuō)明

　　SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值

　　SM67.1 SM77.1 PWM更新脈沖寬度值 0=不更新，1=脈沖寬度值

　　SM67.2 SM77.2 PTO更新脈沖數(shù) 0=不更新，1=更新脈沖數(shù)

　　SM67.3 SM77.3 PTO/PWM時(shí)間基準(zhǔn)選擇 0=1微秒值，1=1毫秒值

　　SM67.4 SM77.4 PWM更新方法 0=異步更新，1=同步更新

　　SM67.5 SM77.5 PTO操作 0=單段操作，1=多段操作

　　SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式選擇 0=選擇PTO，1=選擇PWM

　　SM67.7 SM77.7 PTO/PWM允許 0=禁止PTO/PWM，1=允許

　　這樣根據(jù)以上表格，我們得出Q0.0控制字：SMB67為：10000101

　　采用PTO輸出，微妙級(jí)周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個(gè)數(shù)都要重新輸入。10000101轉(zhuǎn)化為 16進(jìn)制 為85，有了控制字以后，我們來(lái)寫這一段程序根據(jù)上面這段程序，我們知道了控制字的使用，同時(shí)也知道步進(jìn)電機(jī)的脈沖周期與沖個(gè)數(shù)的存放位置（對(duì) Q0.0來(lái)說(shuō)是SMW68與SMD72）。當(dāng)然，VW100與VD102內(nèi)的數(shù)據(jù)不同的話，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)就不一樣。

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西門子S7-200系列PLC的PID控制相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，可以通過(guò)micro/win軟件的一個(gè)向?qū)С绦颍凑仗崾?一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個(gè)參數(shù)的具體意義：P為增益項(xiàng)，Ｐ越大，響應(yīng)起就快，在調(diào)節(jié)流量閥時(shí)：設(shè)定流量為50%，當(dāng)目前流量接近50%，剛超過(guò)，如果P值很大的話，那么流量閥會(huì)馬上會(huì)關(guān)閉，而不會(huì)控制在某一區(qū)域。這就是增益項(xiàng)太大引起。在調(diào)節(jié)的過(guò)程中應(yīng)該先將P值調(diào)節(jié)比較適當(dāng)了，再去調(diào)節(jié)I值，它為積分項(xiàng)，是在控制器回路中控制對(duì)當(dāng)前值與設(shè)定值相等的偏差范圍。D為微分項(xiàng)，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。

　　在現(xiàn)場(chǎng)的PID參數(shù)的調(diào)整過(guò)程中，針對(duì)西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數(shù)組，具體而言就是當(dāng)目前距離設(shè)定值差距較大時(shí)，采用P值較大的一套PID參數(shù)，如果當(dāng)前值快接近設(shè)定值范圍時(shí)，采用P值較小的一套PID參數(shù)。

S7-200 PLC的存儲(chǔ)器空間大致分為三個(gè)空間，即程序空間、數(shù)據(jù)空間和參數(shù)空間。

　　1．程序空間

　　該空間主要用于存放用戶應(yīng)用程序，程序空間容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU中的RAM區(qū)與內(nèi)置EEPROM上都有程序存儲(chǔ)器，但它們互為映像，且空間大小一樣。

　　2．?dāng)?shù)據(jù)空間

　　該空間的主要部分用于存放工作數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另外有一部分作寄存器使用稱為數(shù)據(jù)對(duì)象。

　　（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 它包括變量存儲(chǔ)器（V），輸入信號(hào)緩存區(qū)（輸入映象存儲(chǔ)器I），輸出信號(hào)緩沖區(qū)（輸出映象存儲(chǔ)區(qū)Q），內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器（M）又稱內(nèi)部輔助繼電器，特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器（SM）。除特殊標(biāo)志位外，其他部分都能以位、字節(jié)、和雙字的格式自由讀取或?qū)懭搿?/p>

　　變量存儲(chǔ)器（V）是保存程序執(zhí)行過(guò)程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，所有的V存儲(chǔ)器都可以存儲(chǔ)在*存儲(chǔ)器區(qū)內(nèi)，其內(nèi)容可在與EEPROM或編程設(shè)備雙向傳送。

　　輸入映象存儲(chǔ)器（I）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字量輸入結(jié)點(diǎn)。在每個(gè)掃描周期開始，PLC依次對(duì)各個(gè)輸入結(jié)點(diǎn)采樣，并把采樣結(jié)果送入輸入映象存儲(chǔ)器。PLC在執(zhí)行用戶程序過(guò)程中，不再理會(huì)輸入結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，它所處理的數(shù)據(jù)為輸入映象存儲(chǔ)器中的值。

　　輸出映象存儲(chǔ)器（Q）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字輸出量結(jié)點(diǎn)。PLC在執(zhí)行用戶程序的過(guò)程中，并不把輸出信號(hào)隨時(shí)送到輸出結(jié)點(diǎn)，而是送到輸出映象存儲(chǔ)器，只有到了每個(gè)掃描周期的末尾，才將輸出映象寄存器的輸出信號(hào)幾乎同時(shí)送到各輸出結(jié)點(diǎn)。使用映象寄存器優(yōu)點(diǎn)：①同步地在掃描周期開始采樣所有輸入點(diǎn)，并在掃描的執(zhí)行階段凍結(jié)所有輸入值；②在程序執(zhí)行完后再?gòu)挠诚蠹拇嫫魉⑿滤休敵鳇c(diǎn)，使被控系統(tǒng)能獲得更好穩(wěn)定性；⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度，使程序執(zhí)行的更快；④I/O點(diǎn)只能以位為單位存取，但映象寄存器則能以位、字節(jié)、雙字進(jìn)行存取。因此，映象寄存器提供了更高的靈活性。另外對(duì)控制系統(tǒng)中個(gè)別I/O點(diǎn)要求實(shí)時(shí)性較高的情況下，可用直接I/O指令直接存取輸入/輸出點(diǎn)。

　　內(nèi)部標(biāo)志位（M）又稱內(nèi)部線圈（內(nèi)部繼電器等），它一般以位為單位使用，但也能以字、雙字為單位使用。內(nèi)部標(biāo)志位容量根據(jù)CPU型號(hào)不同而不同。

　　特殊標(biāo)志位（SM）用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)變量和有關(guān)控制信息，特殊標(biāo)志位分為只讀區(qū)和可寫區(qū)，具體劃分隨CPU不同而不同。

　　（

　　高速計(jì)數(shù)器與一般計(jì)數(shù)器不同之處在于，計(jì)數(shù)脈沖頻率更高可達(dá)2kHz/7kHz，計(jì)數(shù)容量大，一般計(jì)數(shù)器為16位，而高速計(jì)數(shù)器為32位，一般計(jì)數(shù)器可讀可寫，而高速計(jì)數(shù)器一般只能作讀操作。

　　在S7-200CPU中有4個(gè)32位累加器，即AC0～AC3，用它可把參數(shù)傳給子程序或任何帶參數(shù)的指令和指令塊。此外，PLC在響應(yīng)外部或內(nèi)部的中斷請(qǐng)求而調(diào)用中斷服務(wù)程序時(shí)，累加器中的數(shù)據(jù)是不會(huì)丟失的，即PLC會(huì)將其中的內(nèi)容壓入堆棧。因此，用戶在中斷服務(wù)程序中仍可使用這些累加器，待中斷程序執(zhí)行完返回時(shí)，將自動(dòng)從堆棧中彈出原先的內(nèi)容，以恢復(fù)中斷前累加器的內(nèi)容。但應(yīng)注意，不能利用累加器作主程序和中斷服務(wù)子程序之間的參數(shù)傳遞。

　　S7-200系列PLC是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)配接各種擴(kuò)展模塊來(lái)達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大類擴(kuò)展模塊。

　　S7-200的擴(kuò)展配置是由S7-200的基本單元和擴(kuò)展模塊組成。其擴(kuò)展模塊的數(shù)量受兩個(gè)條件約束：一個(gè)是基本單元能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量；另一個(gè)是基本單元的電源承受擴(kuò)展模塊消耗DC5V總線電流的能力。