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较常用的西门子PLC硬件详解


我们先来看看西门子：S7-1200在西门子PLC产品线中的定位。S7-1200处于中端定位，使用大多数应用环境，也拥有不错的性价比，这也是应用广泛的重要原因。
1、S7-1200的硬件构成

a、CPU模块介绍

b、CPU模块技术参数

c、CPU的共性：

集成的24V传感器/负载电源可供传感器和编码器使用，也可以用做输入回路的电源。
集成的2点模拟量输入(0~10V)，输入电阻100kW，10位分辨率。
2点脉冲列输出(PTO)或脉宽调制(PWM)输出，较高频率为100kHz。
有16个参数自整定的PID控制器。
4个时间延迟与循环中断，分辨率为1ms。
可以扩展3块通信模块和一块信号板，CPU可以用信号板扩展一路模拟量输出或高速数字量输入/输出。
d、CPU的3种版本：
CPU1214C外部接线图

CPU1214CAC/DC/Relay的外部接线图

CPU1214CDC/DC/DC的外部接线图

CPU1214CDC/DC/Relay的外部接线图

e、信号板SB(**board)
通过信号板可以给CPU增加I/O。SB连接在CPU的前端。
具有4个数字量I/O（2xDC输入和2xDC输出）的SB
具有1路模拟量输出的SB
信号板接线图

信号板SB1221接线图

信号板SB1222接线图

信号板SB1223接线图

信号板SB12321x模拟量输出接线图

f、信号模块SM(**module)
可以使用信号模块给CPU增加附加功能。信号模块连接在CPU右侧。
1、数字量I/O

可以选用8点、16点和32点的数字量输入/输出模块，来满足不同的控制需要。
2、模拟量I/O
在工业控制中，某些输入量(温度、压力、流量、转速等)是模拟量，某些执行机构(例如电动调节阀和变频器等)要求PLC输出模拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量。
模拟量I/O模块的任务就是实现A/D和D/A。
模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电压或电流，例如4~20mA，1~5V，0~10V，PLC用模拟量输入模块的A/D转换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A/D转换后用二进制补码来表示。
模拟量输出模块的D/A转换器将PLC中的数字量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。

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1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别？





从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备；而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中，人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”，但这是不科学的。





2、人机界面和组态软件有什么区别？





人机界面产品，常被大家称为“触摸屏”，包含HMI硬件和相应的**画面组态软件，一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、windows操作系统下的一个通用工具软件产品，和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品；通用的组态软件支持的设备种类非常多，如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大（主要反应在在速度和存储容量上），通用组态软件的功能也强很多，适用于大型的监控系统中。





3、人机界面产品中是否有操作系统？





任何人机界面产品都有系统软件部分，系统软件运行在HMI的处理器中，支持多任务处理功能，处理器中需有小型的操作系统管理系统软件的运行。基于平板计算机的高性能人机界面产品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系统。





4、人机界面只能连接PLC吗？





不是这样的。人机界面产品是为了解决PLC的人机交互问题而产生的，但随着计算机技术和数字电路技术的发展，很多工业控制设备都具备了串口通讯能力，所以只要有串口通讯能力的工业控制设备，如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接人机界面产品，来实现人机交互功能。





5、人机界面只能通过标准的串行通讯口与其它设备相连接吗？





大多数情况下是这样的。但随着计算机和数字电路技术的发展，人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行（RS232、RS422/RS485）通讯接口外，有些人机界面产品已具有网口、并口、USB口等数据接口，它们就可与具有网口、并口、USB口等接口的工业控制设备相连接，来实现设备的人机的交互。





6、是否有通讯功能的设备一定能和人机界面产品连接？





应该是这样的。因为通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序；一般情况下，只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对应的通讯驱动程序，就可以完成HMI和设备的通讯连接。如果所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序，用户则可以把要连接设备的通讯口类型和协议内容告知HMI产品的生产商，请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。





7、PC机加触摸屏，能否直接与PLC通讯，完成HMI的功能？





当然可以。不过还要编制相应的HMI软件，才能使PC机成为一个真正的HMI产品。





8、未来人机界面的发展趋势是什么？





随着数字电路和计算机技术的发展，未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显，HMI的功能将越来越丰富；5.7寸以上的HMI产品将全部是彩色显示屏，屏的寿命也将更长。由于计算机硬件成本的降低，HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主，因为这种高端的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势，是未来HMI产品的发展方向。当然，小尺寸的（显示尺寸小于5.7寸）HMI产品，由于其在体积和价格上的优势，随着其功能的进一步增强（如增加IO功能），将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。

操作系统
西门子PLC编程软件自V5.5版本的STEP7起，支持操作系统MSWindows7Professional、Ultimate和Enterprise(标准安装)。
组态和诊断硬件
自V5.5版本的STEP7起，可以从多台IO控制器创建I设备。
可使用PROFINET共享设备功能。
可以动态分配IP地址和设备名称。
可以为多个域组态介质冗余。
西门子PLC编程软件自V5.5版本的STEP7起，可以为IO设备组态等时模式。
可以直接从"Windows开始菜单"安装硬件升级程序。
可以管理Web服务器的用户权限。
可以通过安全的HTTPS连接访问CPU的Web网页。
可以为TCP连接组态保持激活时间。
自V5.5版本的STEP7起，可以同时为一个以上的模块下载I&M数据(使用多项选择)。

当前操作期间的组态更改(CiR)
对STEP版本进行升级时，STEP7V5.4版本之前(包含V5.4)关于用于PROFIBUS的RUN模式中的硬件配置(CiR)限制不再适用于V5.5版本。

标准库
从STEP7V5.5版本起，通过为CPU的集成PROFINET接口的程序控制的组态添加了SFB104"IP_CONF"，以此扩展了系统功能。
通过添加用于启用或同步用户Web网页的SFC99"WWW"扩展了系统功能。
通过添加用于接收数据记录的SFB73"RCVREC"和用于使数据记录在I设备上可用的SFB74"PRVREC"扩展了系统功能。这些SFB仅对S7-300CPU有效。
自V5.5版本的STEP7起，扩展了带SSL-IDW#16#xy9C的系统状态列表。这提供关于已组态的工具转换器及其工具的信息。
包括以下S7通信的FB：FB28"USEND_E"、FB29"URCV_E"、FB34"GET_E"、FB35"PUT_E"。这些FB仅用于S7-300CPU，且仅位于通过集成PN接口的连接上。
自V5.5版本的STEP7起，以下两个通过IndustrialEthernet用于开放式通信的FB有了新名称：FB210(原名称："S5FW_TCP")现称为"FW_TCP"，FB220(原名称："S5FW_IOT")现称为"FW_IOT"。
报告系统错误
可以选择是否在启动CPU时评估从站的状态。
在"消息预览"、"打印"和"打印预览"对话框中显示或插入消息的附加文本。
还可以下载在HWConfig中通过"报告系统错误"生成的块
系统诊断
有两个"十六进制格式的诊断"对话框：一个对话框用于PROFIBUS从站，另一个对话框用于PROFINET设备。
设置PG/PC接口
*安装附加软件即可使用USB编程器。已经在STEP7中集成了所要求的功能。