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硬件需求

S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
        1）S7-1211C CPU。
        2）S7-1212C CPU。
        3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用MODBUS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与PAC3200仪表的通信。

本例中使用的PLC硬件为：
        1）PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
        2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0xB0 )
        3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0xB0 )
        4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0xA0 )

本例中使用的PAC3200仪表硬件为：
        1） PAC3200 （7KM2112-0BA00-3AA0）
        2） MODBUS RTU 模块 （7KM9300-0AB00-0AA0）
        3） MODBUS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)

3．软件需求

1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．S7-1200 MODBUS RTU的通信方式
S7-1200作为MODBUS RTU主站的通信方式是由DATA_ADDR 和 MODE 参数来选择 Modbus 功能类型的。
DATA_ADDR（从站中的起始 Modbus 地址）： 要在 Modbus 从站中访问的数据的起始地址。MB_MASTER 使用 MODE 输入而非功能代码输入。 MODE 和 Modbus 地址范围一起确定实际 Modbus 消息中使用的功能代码。

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S7-200有传送、比较、移位、循环、求补码、调用子程序、脉冲宽度调制、脉冲序列输出、跳转、数据转换、算数运算、字逻辑运算、浮点运算、开平方、三角函数和PID控制指令等，采用主程序、多8级子程序和中断程序的程序结构，用户可以使用1-255ms的定时中断。用户程序可设3级口令保护，有监控定时器（看门狗）功能。

数字量输入中有4个用作硬件中断，6个用于高速功能。32位高速加/减计数器的高计数频率为30kHz，可以对增量式编码器的两个互差90的脉冲列计数，计数值等于设定值或计数方向改变时产生中断，在中断程序中可以及时地对输出进行操作。两点高速输出可以输出频率高为20kHz频率和宽度可调的脉冲列。

可选的存储器卡可以保存程序、数据和组态信息，可选的电池卡保存数据的典型事件值为200天。DC输出型电路用场效应晶体管（MOSFET）作为功率放大器元件，仅DV输出型有高速脉冲输出，高输出频率为20kHz。

3、S7-200的扩展模块

不同信号的S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，若实际需要的I/O点数超过该CPU的I/O点数时，则通过增加输入/输出扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力。扩展模块有输入/输出扩展、热电偶/热电阻输入扩展和通讯扩展三种类型，通过总线连接器（插件）和CPU模块连接。

扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源，此电源由CPU通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电，但要注意基本单元所提供的大电流能力。

CPU 221无I/O扩展能力；CPU 222多可连接2个扩展模块（数字量或模拟量）；CPU224和CPU226多可连接7个扩展模块。

（1）输入/输出扩展模块

S7-200系列PLC目前提供如下扩展模块：

①数字量输入扩展模块                EM221（8DI）；

②数字量输出扩展模块                EM222（8DO）；

③数字量输入和输出混合扩展模块      EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；

④模拟量输入扩展模块                EM231（3AI，A/D转换时间为25μs，12位）；

⑤模拟量输入和输出混合扩展模板      EM235（3AI/1AO，其中A/D转换时间为25μs，D/A转换时间100μs，位数均为12位）

（2）热电偶/热电阻扩展模块

热电偶、热电阻模块（EM231）与CPU222，CPU224，CPU226配套使用，多种分度号热电偶（mV信号）和热电阻（电阻信号）可通过EM231模块将信号送入S7-200。用户通过EM231上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的分度号、接线方式、测量单位和开路故障的方向。

（3）通讯扩展模块

除了CPU集成通讯口外，S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块：PROFIBUS-DP扩展从站模块EM277和AS-i接口扩展模块CP243-2。

不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
? 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
? 用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
? 用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。
根据要求，也可使用下列模块：
? 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
? 接口模块 (IM)，用于多层配置时连接*控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
通过分布式*控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
? SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

设计
简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：
? 安装模块：
只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
? 集成的背板总线： 
背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
? 模块采用机械编码，更换极为容易：
更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
? 现场证明可靠的连接：
对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
? TOP 连接：
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
? 规定的安装深度：
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
? 无插槽规则:
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。

   1.开关指令信号的输入

    变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、段速、点动等运行状态进行控制的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC相连，得到运行状态指令，如图1（A）、（B）所示。

    图1B晶体管型PLC输出与变频器连接的运行方式

    在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，以保证系统的可靠性。

    在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流有可能引起变频器内部元器件的损坏或失效进而导致变频器误动作，因此应尽量避免这种情况的发生。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。

    图3变频器输入信号的错误接法

    当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。

    图4输入信号的防干扰接法

    2.数值信号的输入

    变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为模拟输入和模拟输出两种。模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20mA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。

    当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需要用并、串联的方式接入电阻，以次来限制电流或分去部分电压，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将控制电路和主电路分开，控制电路采用屏蔽线，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。

    本公司的变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，如输出电压、转速等。信号的范围为0～10V的直流电压信号。根据用户的需要可以连接电压表或转速表，来显示变频器在运行时输出的电压或转速，但无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。

    另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于进行数据处理需要时间，以及程序编写时排列的顺序不同和指令的使用不同等都会导致系统在运行时存在一定的时间延迟，故在较的控制时应予以考虑以上因素。

    因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，故将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：

    （1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。

    （2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器、电抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在变频器输入一侧也应采取相应的措施。

    （3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。

    （4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。