PLC編程與應(yīng)用第2版習(xí)題答案第2章 S7-1200的硬件結(jié)構(gòu)和安裝維護(hù)VIP

1、 第二章 S7-1200 的硬件結(jié)構(gòu)和安裝維護(hù)1、S7-1200 PLC 由哪幾部分組成的？參考答案：微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路等。2、S7-1200 支持的通信類型有哪些？參考答案：I-Device，PROFINET， PROFIBUS，遠(yuǎn)距離控制通信，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PtP）通信，USS通信，Modbus RTU，AS-i，I/O Link MASTER 等。3、請(qǐng)總結(jié) S7-200 與 S7-1200 的差異。參考答案：S7-1200 作為新推出的緊湊型控制器，定位在原有的SIMATIC S7-200和 S7-300 產(chǎn)品之間。它與 S7-200 之間的區(qū)別和差異主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

2、硬件、通信、工程、存儲(chǔ)器、功能塊、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、工藝功能等。（1）硬件在硬件擴(kuò)展方面，S7-200 最多支持 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，而 S7-1200 支持?jǐn)U展最多 8 個(gè)信號(hào)模塊和最多 3 個(gè)通信模塊。硬件組態(tài)方面，S7-200 的地址自動(dòng)分配，不能改變；而 S7-1200 的地址可以由用戶手動(dòng)重新分配。（2）通信通信方面，S7-200 和 S7-1200 都支持通過 RS232 和 RS485 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，支持 ASCII，USS 和 Modbus 等通信協(xié)議。S7-200 需要 RS232 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) RS232 的串口通信，而 S7-1200通過 RS232 通信模塊即可實(shí)現(xiàn)。S7-1

3、200 本機(jī)集成了 PROFINET 以太網(wǎng)接口，支持與編程設(shè)備，HMI 和其它 CPU 的通信。（3）工程應(yīng)用S7-1200 的編程軟件STEP 7 Basic提供了一個(gè)易用、集成的工程框架，可以用于 SIMATICS7-1200 PLC、精簡(jiǎn) HMI 面板和伺服系統(tǒng)的組態(tài)。（4）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器方面，S7-200 的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的大小是固定不變的，而 S7-1200 的則是浮動(dòng)的。裝載存儲(chǔ)區(qū)方面，S7-1200 CPU的符號(hào)表和注釋可以在線獲得，即 S7-1200 CPU的符號(hào)表和注釋可以保存在 CPU 中，而 S7-200 不支持此功能。保持存儲(chǔ)區(qū)方面，S7-200 僅有數(shù)據(jù)區(qū)可以

4、設(shè)置為保持性的，而 S7-1200 最多可以設(shè)置2048 字節(jié)的保持區(qū)，可以對(duì)數(shù)據(jù)塊中的離散變量設(shè)置保持性。存儲(chǔ)卡大小上，S7-1200 的存儲(chǔ)卡最大可到 24MB。對(duì)于 S7-200 和 S7-1200，存儲(chǔ)卡都是可選的，可以存放的內(nèi)容是雷同的。此外，S7-1200 的存儲(chǔ)卡還將用來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)展、程序分配及固件升級(jí)等功能。（5）功能塊塊的類型方面，S7-200 有主程序、子程序、中斷子程序及數(shù)據(jù)區(qū) V 區(qū)等，而 S7-1200 有 OB 塊，F(xiàn)B 塊，F(xiàn)C 塊及數(shù)據(jù)塊 DB 等。程序結(jié)構(gòu)方面，S7-200 調(diào)用子程序，最大嵌套深度為 8，所有程序塊公用一個(gè)通用數(shù)據(jù)塊；而 S7-1200 具

5、有 FC、FB 和 OB 塊等，高度模塊化，且可以重復(fù)利用，最大嵌套深度為16。S7-200 中將事件分配給中斷，中斷事件觸發(fā)相應(yīng)的子程序；而 S7-1200 是通過組織塊分配事件。S7-1200 的新數(shù)據(jù)類型使應(yīng)用更加靈活。例如用于日期和時(shí)間時(shí)，S7-200 需要讀取相應(yīng)的 V 區(qū)數(shù)據(jù)，S7-300 通過調(diào)用 SFC 讀取日期時(shí)間數(shù)據(jù)，而 S7-1200 可以通過符號(hào)名訪問DTL 結(jié)構(gòu)的所有組成部分。（6）計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器指令上 S7-200 和 S7-1200 也有不同。S7-200 的計(jì)數(shù)器當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位置位；而 S7-1200 的計(jì)數(shù)器當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)，輸出

6、置位；S7-200 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍是 0-32767， S7-1200 的計(jì)數(shù)范圍可以調(diào)整。（7）定時(shí)器定時(shí)器指令上，S7-200 和 S7-1200 也有差異。S7-200 的定時(shí)器當(dāng)計(jì)時(shí)值大于等于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器狀態(tài)位置位；而S7-1200 的定時(shí)器當(dāng)計(jì)時(shí)值大于等于設(shè)定值時(shí)，輸出置位；而且 S7-1200 的定時(shí)時(shí)間可以像 S7-300 的一樣直接輸入，不需要像 S7-200 那樣使用定時(shí)時(shí)基1 / 10 / 100 ms 進(jìn)行換算。（8）工藝功能工藝功能方面，S7-200 一般是通過向?qū)韺?shí)現(xiàn)的，而 S7-1200 則是通過調(diào)用相應(yīng)的塊來實(shí)現(xiàn)的。4、請(qǐng)總結(jié) S7-300 與 S7-12

7、00 的差異。S7-1200 作為新推出的緊湊型控制器，定位在原有的SIMATIC S7-200和 S7-300 產(chǎn)品之間。它與 S7-300 之間的區(qū)別和差異主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：硬件、通信、存儲(chǔ)器、功能塊、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等。（1）硬件在硬件擴(kuò)展方面， S7-300 主機(jī)架最多支持 8 個(gè)擴(kuò)展模塊，且擴(kuò)展模塊全部在 CPU 的右側(cè)（若水平放置的話），而 S7-1200 支持?jǐn)U展最多 8 個(gè)信號(hào)模塊和最多 3 個(gè)通信模塊。（2）通信通信方面，S7-300 和 S7-1200 都支持通過 RS232 和 RS485 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，支持 ASCII，USS 和 Modbus 等通信協(xié)議。S7-30

8、0 需要選用帶 PtP 接口的 CPU 或者 CP 模塊實(shí)現(xiàn) RS232的串口通信，而 S7-1200 通過 RS232 通信模塊即可實(shí)現(xiàn)。S7-1200 本機(jī)集成了 PROFINET 以太網(wǎng)接口，支持與編程設(shè)備，HMI 和其它 CPU 的通信。（3）存儲(chǔ)器裝載存儲(chǔ)區(qū)方面，S7-1200 CPU的符號(hào)表和注釋可以在線獲得，即 S7-1200 CPU的符號(hào)表和注釋可以保存在 CPU 中，而 S7-300 不支持此功能。S7-1200 中利用“符號(hào)化存取”，可以最優(yōu)化分配數(shù)據(jù)塊所占的存儲(chǔ)區(qū)；而在 S7-300 中，由于是混合聲明數(shù)據(jù)塊中的數(shù)絕類型，這使得存儲(chǔ)區(qū)的分配使用非常雜亂。保持存儲(chǔ)區(qū)方面，S

9、7-300 是以字節(jié)為單位進(jìn)行保持性設(shè)置的；而 S7-1200 最多可以設(shè)置2048 字節(jié)的保持區(qū)，可以對(duì)數(shù)據(jù)塊中的離散變量設(shè)置保持性。存儲(chǔ)卡大小上，S7-1200 的存儲(chǔ)卡最大可到 24MB，而且存儲(chǔ)卡是可選的，可以存放的內(nèi)容是雷同的。而 S7-300 的存儲(chǔ)卡是必須的。S7-300 的存儲(chǔ)卡無法存放配方和數(shù)據(jù)記錄等。此外，S7-1200 的存儲(chǔ)卡還將用來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)展、程序分配及固件升級(jí)等功能。 （4）功能塊S7-1200 的新數(shù)據(jù)類型使應(yīng)用更加靈活。例如用于日期和時(shí)間時(shí)，S7-300 通過調(diào)用 SFC讀取日期時(shí)間數(shù)據(jù)，而 S7-1200 可以通過符號(hào)名訪問 DTL 結(jié)構(gòu)的所有組成部分。（

10、5）計(jì)數(shù)器S7-300 的計(jì)數(shù)器當(dāng)計(jì)數(shù)值大于 0 時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出置位；而 S7-1200 的計(jì)數(shù)器當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)，輸出置位；S7-300 S5 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍是 0-999，S7-1200 的計(jì)數(shù)范圍可以調(diào)整。（6）定時(shí)器定時(shí)器指令上，S7-300 的定時(shí)器當(dāng)計(jì)時(shí)值大于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器輸出置位；而S7-1200的定時(shí)器當(dāng)計(jì)時(shí)值大于等于設(shè)定值時(shí)，輸出置位。5、總結(jié) S7-1500 的特點(diǎn)。參考答案：S7-1500 是西門子公司近年新推出的模塊化結(jié)構(gòu)的PLC，其主要特點(diǎn)概述如下。（1）更為強(qiáng)大的 CPU資源更為豐富充足。以 CPU 1516-3 PN 為例，其塊的總數(shù)最多為 6000

11、個(gè)，數(shù)據(jù)塊最大5MB，F(xiàn)B、FC、OB 最大 512KB，用于程序的工作存儲(chǔ)器 5MB，用于數(shù)據(jù)的工作存儲(chǔ)器 1MB。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器分別有 2048 個(gè) ，IEC 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的數(shù)量不受限制。位存儲(chǔ)器（M）16KB。I/O 模塊最多 8192 個(gè)，過程映像分區(qū)最多 32 個(gè)，過程映像輸入、輸出分別為 32KB，每個(gè)機(jī)架最多 32 個(gè)模塊。運(yùn)動(dòng)控制功能最多支持 20 個(gè)速度控制軸、定位軸和外部編碼器，有高速計(jì)數(shù)和測(cè)量功能。插槽式裝載存儲(chǔ)器最大 2GB，可存儲(chǔ)項(xiàng)目數(shù)據(jù)、歸檔、配方和有關(guān)的文檔。運(yùn)算速度更快。以 CPU 1516-3 PN 為例，位操作指令的處理時(shí)間典型值為 10ns，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指

12、令的處理時(shí)間典型值為 64ns。AI、AO 模塊的分辨率均為 16 位，8 點(diǎn) AI 模塊每個(gè)模塊的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 125s。數(shù)字量輸入模塊具有 50s 的超短輸入延時(shí)。用于計(jì)數(shù)、測(cè)量和定位輸入的工藝模塊 TM PosInput 的最高信號(hào)頻率為 1MHz，4 倍速時(shí)為 4MHz?？捎?RS-422 接口連接脈沖編碼器，支持等式模式、診斷中斷和硬件中斷。采用PROFINET IRT通信可以保證確定的反應(yīng)時(shí)間和高精度的系統(tǒng)響應(yīng)，最短循環(huán)時(shí)間為250 s。（2） 集成各種工藝功能S7-1500 的運(yùn)動(dòng)控制功能集成在 CPU 模塊中，不需要附加的運(yùn)動(dòng)控制模塊。通過編程軟件博途（TIA Portal）創(chuàng)建

13、項(xiàng)目和組態(tài)工藝對(duì)象，利用博途提供的符合PLCopen 標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制指令控制工藝對(duì)象。運(yùn)動(dòng)控制可以使用具有PROFINET IO IRT和 PROFIdrive 接口的驅(qū)動(dòng)器，或使用模擬量設(shè)定值的驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)動(dòng)控制功能支持速度控制軸、定位軸和外部編碼器工藝對(duì)象。S7-1500 的 CPU 都有集成的跟蹤（TRACE）和邏輯分析器功能，跟蹤功能可循環(huán)記錄最多 16 個(gè)變量，便于查找偶發(fā)錯(cuò)誤，對(duì)程序和動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，用于調(diào)試和優(yōu)化用戶程序，尤其適用于運(yùn)動(dòng)控制和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器。記錄數(shù)據(jù)保存在設(shè)備上，在需要時(shí)可以用編程設(shè)備讀出和永久保存?？梢杂们€圖和信號(hào)表來評(píng)估測(cè)量的結(jié)果，也可以將測(cè)量結(jié)果作為一個(gè)文件導(dǎo)

14、出和導(dǎo)入。S7-1500 CPU 集成的 PID 控制器有 PID 參數(shù)自整定功能。PID 3 步（3-Step）控制器是脈沖寬度調(diào)制輸出的控制器，此外還有適用于帶積分功能的外部執(zhí)行器（如閥門）的PI 步進(jìn)控制器。使用 F 型控制器，可實(shí)現(xiàn)故障安全自動(dòng)化，故障安全程序和標(biāo)準(zhǔn)程序使用同樣的工程設(shè)計(jì)和操作理念?？梢杂冒踩芾砭庉嬈鞫x和修改安全參數(shù)。 （3） 更全面的安全保護(hù)機(jī)制S7-1500 提供全面的安全保護(hù)機(jī)制，加密算法可以有效防范未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改，可以避免設(shè)備被仿造?？赏ㄟ^綁定 SIMATIC存儲(chǔ)卡或 CPU 的序列號(hào)，確保程序無法在其它設(shè)備中運(yùn)行。這樣的程序不能拷貝，只能在指定的存儲(chǔ)

15、卡或 CPU 上運(yùn)行。訪問保護(hù)功能提供一種全面的安全保護(hù)功能，可防止未經(jīng)授權(quán)的項(xiàng)目計(jì)劃更改，專有的數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制可識(shí)別修改過的工程數(shù)據(jù)?？蔀楦饔脩艚M分別設(shè)置訪問密碼，確保具有不同級(jí)別的訪問權(quán)限。使用帶有安全功能的工業(yè)以太網(wǎng)模塊 CP 1543-1，加強(qiáng)了集成防火墻的訪問保護(hù)。系統(tǒng)對(duì)傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，防止通過 HMI 進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的訪問?？刂破骺梢宰R(shí)別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設(shè)備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。通過 CPU 內(nèi)置的顯示屏，可快速訪問各種文本信息和詳細(xì)的診斷信息，便于全面了解工廠的所有信息，從而實(shí)現(xiàn)全工廠透明化。支持在運(yùn)行過程中對(duì)顯示屏進(jìn)行熱插拔操作，可以通過博途軟件設(shè)置顯示屏的

16、操作密碼。（4） 更好的兼容性通過集成的移植工具，S7-300/400 的項(xiàng)目可以移植到 S7-1500，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有專有知識(shí)的投資保護(hù)。可以通過復(fù)制功能將 S7-1200 的程序轉(zhuǎn)換到 S7-1500。通過將硬件數(shù)據(jù)上傳到工程組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)各種硬件的快速準(zhǔn)確識(shí)別?？缮蟼靼ǚ?hào)和注釋的整個(gè)項(xiàng)目，維修操作時(shí)無需打開當(dāng)前項(xiàng)目?？赏ㄟ^ Web 瀏覽器或 SD 卡讀卡器，快速訪問設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)，與控制器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換。6、S7-1200 采用哪種供電方式？S7-1200 PLC 的供電電源可以是 110 或 220V 交流電源，也可以是 24V 直流電源，接線時(shí)有一定的區(qū)別及相應(yīng)的注意事項(xiàng)。7、S7-1200 的數(shù)字量輸入點(diǎn)支持哪些信號(hào)類型？數(shù)字量輸入類型有源型和漏型兩種。S7-1200 CPU 集成的輸入點(diǎn)和信號(hào)模板的所有輸入點(diǎn)都既支持漏型輸入又支持源型輸入，而信號(hào)板的輸入點(diǎn)只支持源型輸入或者漏型輸入的一種。8、S7-1200 的數(shù)字量輸出點(diǎn)