安阳西门子S7-400模块

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1. 模板介绍

1.1 总览

ET200S 1 步进模板输出脉冲来控制步进电机 ，输出脉冲的数量决定步进电机的运动距离，输出脉冲的频率决定步进电机的速度。

模板订货号: 6ES7138-4DC00-0AB0

1.2 模板参数

图. 1: 步进电机模板

1 通道，可控制1个步进电机

数字量输入的参考点开关

外部停止或者外部脉冲使能数字输入

脉冲和方向信号时RS422的差分输出模式

大输出频率: 204kHZ

大脉冲数: 1048575

4 LED 状态指示灯

2 操作模式：寻找参考点和增量模式

2. 模板接线

图. 2: 步进模板接线图

端子1和5：脉冲差分信号

端子4和8：差分输出的方向信号

端子2和3：外部停止或者外部脉冲使能数字量输入ID。(功能选择见 4.2 )

端子6和7：数字量输入参考点开关

3. 硬件配置

步进模板可以安装在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。

本文使用 IM151-7 CPU 为例。

表 1: 软件和硬件配置

图. 3: ET200S 站的配置图

4. 硬件和参数设置

4.1 硬件配置

1) 根据图. 2 和图. 3完成ET200S的接线

2) 打开STEP7，创建一个新项目，并插入一个S7-300站

3) 从硬件目录中选择IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口

图. 4: 插入IM151-7 CPU

4) 依次在4槽和5槽插入电源模板 PM-E DC24 和步进模块

图. 5: 硬件配置

4.2 模板参数配置

图. 6: 步进模块参数接口

4.2.1 模板参数说明

1) 组诊断：组诊断

2) 基准频率：基准频率，以Hz为单位，标识Fb

3) 增益 n: 增益系数 n，值范围 1-255. 此增益系数决定启动/停止频率 Fss，并且计算公式为： Fss=Fb×n

4) 时间 i: 时间系数 i, 值范围 1-255. 该时间系数以Hz/ms决定加速和减速，计算公式为: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)

5)功能 DI: 数字量输入DI 功能可选，可以被组态为外部脉冲输入或者外部停止信号，缺省是外部脉冲且已使能。

6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信号类型停止开关. 接触器触点是常闭信号，以确保该接触器信号，缺省是读取常闭信号。

4.2.2 本文所例参数设置如下

本例参数配置见图. 6.

1) 没有激活组诊断

2) 基准频率 4Hz

3) 乘法系数 1, 启动/停止频率 4Hz

4) 时间系数 1, 加速/ 减速 31.25 Hz/ms

5) 使能外部输入脉冲

6) 外部输入停止和限位信号为常闭类型

5. 编程

5.1 模板输入/输出地址分配

与其它ET200S功能块类似，1STEP步进模板也通过直接读写I/O地址来对模板进行控制和访问的。

反馈信号 (输入), 占用 8 字节. 如表 2 输入地址分配所示。

控制信号 (输出), 占用 8 字节. 如表 3 输出地址分配所示。

问题1：S7-200 CPU内部存储区类型？西门子（中国）总代理

回答：S7-200 CPU内部存储区分为易失性的RAM存储区和*保持的EEPROM两种，其中RAM包含CPU工作存储区和数据区域中的V数据存储区、M数据存储区、T(定时器)区和C(计数器)区，EEPROM包含程序存储区、V数据存储区的全部和M数据存储区的前14个字节。

也就是说V区和MB0-MB13这些区域都有对应的EEPROM*保持区域。

EEPROM的写操作次数是有限制的(少10万次，典型值为100万次)，所以请注意只在必要时才进行保存操作。否则，EEPROM可能会失效，从而引起CPU故障。

EEPROM的写入次数如果**过限制之后，该CPU即不能使用了，需要整体更换CPU，不能够只更换CPU内EEPROM，西门子不提供这项服务。

问题2：S7-200 CPU的存储卡的作用？

回答：S7-200还提供三种类型的存储卡用于*存储程序，数据块，系统块，数据记录（归档）、配方数据，以及一些其他文件等，这些存储卡不能用于实时存储数据，只能通过PLC—存储卡编程的方法将程序块/数据块/系统块的初始设置存于存储卡内。

存储卡分为两种，根据大小共有三个型号。

32K存储卡：仅用于储存和传递程序、数据块和强制值。32K存储卡只可以用于向新版（23版）CPU传递程序，新版CPU不能向32K存储卡中写入任何数据。而且32K存储卡不支持存储程序以外的其他功能。订货号：6ES7 291-8GE20-0XA0。

64K/256K存储卡：可用于新版CPU（23版）保存程序、数据块和强制值、配方、数据记录和其他文件（如项目文件、图片等）。64K/256K新存储卡只能用于新版CPU（23版）。64K存储卡订货号： 6ES7 291-8GF23-0XA0；256K存储卡订货号：6ES7 291-8GH23-0XA0。

为了把存储卡中的程序送到CPU中，必须先插入存储卡，然后给CPU上电，程序和数据将自动复制到RAM及EEPROM中。

存储卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。

S7-200的外部存储卡有哪些功能？

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问题3：S7-200 CPU内的程序是否具有掉电保持特性？

回答：S7-200 CPU内的程序块下载时，会同时下载到EEPROM中，也就是说程序下载后，将*保持。同样，系统块和数据块下载时，也会同时下载到EEPROM中。

问题4：S7-200 CPU内部的数据的掉电保持特性？

回答：S7-200系统手册*四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存储数据”一节详细介绍了S7-200 CPU内数据的掉电保持特性，建议用户仔细阅读。

S7-200 CPU内的数据分为RAM区和EEPROM区。

其中，RAM区数据需要CPU内置的**级电容或者外插电池卡才能实现掉电保持特性。

对于CPU221和CPU222的内置**级电容，能提供典型值约50小时的数据保持。

对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226的内置**级电容，能提供典型值约100小时的数据保持。

**级电容需要在CPU上电时充电。为达到上述指标的数据保持时间，需要连续充电至少24小时。

当该时间不够时，可以购买电池卡，以获得更长时间的数据保持时间。

EEPROM区能实现数据*保持，不依靠**级电容或者电池就可以保持数据。

问题5：S7-200 CPU内部数据的工作顺序？

回答：S7-200 CPU一上电后，CPU先去检查RAM区域中的数据，如果在**级电容或者电池有电的情况下，数据并未丢失，则使用该RAM区的数据；如果**级电容或者电池没电了，导致数据丢失，则CPU去读EEPROM中相应的区域(包含数据块中的数据定义内容)，如果在EEPROM中存有*保持的数据，则CPU将EEPROM中的数据写回到RAM区中，再进行下面的工作。

如果EEPROM中也没有对应存储区的数据了，则该存储区的数据将变成0。

问题6：S7-200 CPU电池卡的使用注意事项？

回答：新版S7-200 CPU电池卡有两种型号。

对于CPU221和CPU222，由于其中没有实时时钟，则对应的为时钟电池卡，订货号为：6ES7297--1AA23--0XA0。

对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226，电池卡仅提供电池功能，订货号为：6ES7 291--8BA20--0XA0，该款电池卡型号又叫做BC293。

电池卡的寿命典型值约为200天，当插上电池卡后，如果CPU处于工作状态或者**级电容有电的情况下，并不消耗电池卡的电量。当电池卡的电量消耗完毕之后，该电池卡就报废了。

S7-200电池卡不能充电，使用完毕就不能再用了，只能购买新的电池卡了。

S7-200没有检测电池卡内剩余电量的状态位和这种功能。

新版S7-200 CPU电池卡不能用于老CPU，即订货号为6ES7xxx-xxx21-0XB0和6ES7xxx-xxx22-0XB0以及更老版本的CPU。

图1

以上为两种电池卡以及所在插槽位置。

电池卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。

问题7：S7-200 CPU内EEPROM的使用方法？

回答：EEPROM的写入分为如下几种情况：

1、MB0—MB13的设置，只需要在系统块—断电数据保持中设置即可。

默认情况下，系统块设置如下图蓝框中所示，即MB14—MB31，这些区域没有对应的EEPROM区域，无须考虑EEPROM写入次数限制。

图2

MB0—MB13如果在系统块中设置成掉电保持区域，如图2红框中所示，并将系统块下载到CPU之后，则这14个字节的数据在掉电的瞬间会将数值写入EEPROM中，如果掉电时间**过**级电容和电池的保持时间之后，再上电时，CPU会将EEPROM中存储的数据数值写回到RAM中对应的存储区，实现*保持数据的目的。

注意：实现该功能一定要将修改过的系统块下载到CPU中。

2、数据块中定义的数据，如图3所示，当下载数据块的时候，同时会将定义的数据下载到EEPROM中，这样，当掉电时间**过**级电容和电池的保持时间之后，再上电时，CPU会将EEPROM中存储的数据块中定义的数据数值写回到RAM中对应的存储区，实现*保持数据的目的。也就是恢复成数据的初始设置值。

注意：实现该功能一定要将定义好数据的数据块下载到CPU中。

图3

3、使用SMB31和SMW32控制字来实现将V区的数据存到EEPROM中

特殊存储器字节31 (SMB31)命令S7-200将V存储区中的某个值复制到*存储器的V存储区，置位SM31.7提供了初始化存储操作的命令。特殊存储器字32 (SMW32)中存储所要复制数据的地址。如图4为S7-200系统手册内关于SMB31和SMW32的使用说明。

图4

采用下列步骤来保存或者写入V存储区中的一个特定数值：

1. 将要保存的V存储器的地址装载到SMW32中。

2. 将数据长度装载入SM31.0和SM31.1。具体含义如图4所示。

3. 将SM31.7置为1。

图5

注意：如果在数据块中定义了某地址的数据，而又使用这种办法存储同样地址的数据，则当CPU内**级电容或电池没电时，CPU再上电时将采用SMB31和SMW32存储的数据。

问题8：EEPROM写入次数的统计？

回答：每次下载程序块/数据块/系统块或者执行一次SMB31.7置位的操作都算作对EEPROM的一次写操作，所以请注意在程序中一定不要每周期都调用SMB31/SMW32用于将数据写入EEPROM内，否则CPU将很快报废。

问题9：不使用数据块的方法，如何在程序中实现不止一个V区数据的存储？

回答：由于SMB31/SMW32一次多只能送入一个V区双字给EEPROM区域，因而当有**过一个双字的数据需要送入EEPROM中时，需要程序配合实现。具体操作方法可参照如下的例子，即使用SMB31/SMW32送完一个数据（字节/字/双字）之后，通过一个标志位（如M0.0）来触发下一个SMB31/SMW32操作，之后需要将上一个标志位清零，以用于下一次的存储数据的操作。

由于SM31.7在每次操作结束之后都自动复位，因而不能使用它作为*二次触发操作的条件。

以上程序仅供参考。

西门子（中国）总代理