為便于大家盡快熟悉S7-1200 PLC，昌暉儀表網(wǎng)在本文深度介紹不同S7-1200 CPU型號(hào)的性能特點(diǎn)、功能和接線，干貨技術(shù)文章。
1、S7-1200 CPU的共性
① 可以使用梯形圖（LAD）、函數(shù)塊圖（FDB）和結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）這3種編程語(yǔ)言。布爾運(yùn)算指令、字傳送指令和浮點(diǎn)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算指令的執(zhí)行速度分別為0.08μs/指令、1.7μs/和2.3μs/指令。
② S7-1200集成了最大150kB（B是字節(jié)的縮寫）的工作存儲(chǔ)器、最大4MB的裝載存儲(chǔ)器和10KB的掉電保持存儲(chǔ)器。CPU 1211C和CPU 1212C的位存儲(chǔ)器（M）為4096B，其他CPU為8192B?？梢杂每蛇x的SIMATIC存儲(chǔ)卡擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量和更新PLC的固件。還可以用存儲(chǔ)卡將程序傳輸?shù)狡渌鸆PU。
③ 過(guò)程映像輸入、過(guò)程映像輸出各1024B。集成的數(shù)字量輸入電路的輸入類型為漏型/源型，電壓額定值為DC24V，輸入電流為4mA。1狀態(tài)允許的最小電壓/電流為DC15V/2.5mA，0狀態(tài)允許的最大電壓/電流為DC 5V/1mA。輸入延遲時(shí)間可以組態(tài)為0.1μs-20ms，有脈沖捕獲功能。在過(guò)程輸入信號(hào)的上升沿或下降沿可以產(chǎn)生快速響應(yīng)的中斷輸入。
繼電器輸出的電壓范圍為DC5-30V或AC5-250V。最大電流2A，白熾燈負(fù)載為DC30W或AC200W。DC/DC/DC型MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)管）的1狀態(tài)最小輸出電壓為DC20V，0狀態(tài)最大輸出電壓為DC0.1V，輸出電流0.5A。最大白熾燈負(fù)載為5W。
脈沖輸出最多4路，CPU 1217支持最高1MHz的脈沖輸出，其他DC/DC/DC型的CPU本機(jī)最高100kHz，通過(guò)信號(hào)板可輸出200kHz的脈沖。
④ 有2點(diǎn)集成的模擬量輸入（0-10V），10位分辨率，輸入電阻大于等于100kΩ。
⑤ 集成的DC24V電源可供傳感器和編碼器使用，也可以用來(lái)做輸入回路的電源。
⑥ CPU 1215C和CPU 1217C有兩個(gè)帶隔離的PROFINET以太網(wǎng)端口，其他CPU有一個(gè)以太網(wǎng)端口，傳輸速率為10M/100Mbit/s。
⑦ 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的保存時(shí)間通常為20天，40℃時(shí)最少為12天，最大誤差為±60s/月。
2、S7-1200 CPU的技術(shù)規(guī)范
S7-1200現(xiàn)在有5種型號(hào)的CPU模塊（簡(jiǎn)稱為CPU，見(jiàn)表1），此外還有故障安全型CPU。CPU可以擴(kuò)展1塊信號(hào)板，左側(cè)可以擴(kuò)展3塊通信模塊。
表1 西門子S7-1200 CPU技術(shù)規(guī)范
S7-1200 CPU特性 CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU 1215C CPU 1217C
本機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù) 6入/4出 8入/6出 14入/10出 14入/10出 14入/10出
本機(jī)模擬量I/O點(diǎn)數(shù) 2入 2入 2入 2入/2出 2入/2出
工作存儲(chǔ)器/裝載存儲(chǔ)器 50KB/1MB 75KB /1MB 100KB/4MB 125KB/4MB 150KB/4MB
信號(hào)模塊擴(kuò)展個(gè)數(shù) 無(wú) 2 8 8 8
最大本地?cái)?shù)字量I/O點(diǎn)數(shù) 14 82 284 284 284
最大本地模擬量I/O點(diǎn)數(shù) 13 19 67 69 69
高速計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù) 3點(diǎn) 5點(diǎn) 6點(diǎn) 同前 6點(diǎn)
單相 3點(diǎn)/100kHz 3點(diǎn)/100kHz，1點(diǎn)/30kHz 3點(diǎn)/100kHz，3點(diǎn)/30kHz 同前 4點(diǎn)/1MHz，2點(diǎn)/100kHz
正交相位 3點(diǎn)/80kHz 3點(diǎn)/80kHz，1點(diǎn)/20kHz 3點(diǎn)/80kHz，3點(diǎn)/20kHz 同前 3點(diǎn)/1MHz，3點(diǎn)/100kHz
脈沖輸出（最多4點(diǎn)） 100kHz 100kHz或20kHz 100kHz或20kHz 同前 1MHz或100kHz
上升沿/下降沿中斷點(diǎn)數(shù) 6/6 8/8 12/12 14/14 14/14
脈沖捕獲輸入點(diǎn)數(shù) 6 8 14 14 14
傳感器電源輸出電流/mA 300 300 400 400 400
外形尺寸/mm 90×100×75 90×100×75 110×100×75 130×100×75 150×100×75
圖1中的①是集成的I/O（輸入/輸出）的狀態(tài)LED（發(fā)光二極管）；②是3個(gè)指示CPU運(yùn)行狀態(tài)的LED；③是PROFINET以太網(wǎng)接口的RJ45連接器；④是存儲(chǔ)卡插槽（在蓋板下面）；⑤是可拆卸的接線端子板。
每種CPU有3種具有不同電源電壓和輸入、輸出電壓的版本（見(jiàn)表2）。
表2 西門子S7-1200 CPU的3種版本
CPU版本 電源電壓 DI輸入電壓 DQ輸出電壓 DQ輸出電流
DC/DC/DC DC24V DC24V DC24V 0.5A，MOSFET
DC/DC/Relay DC24V DC24V DC5-30V，AC5-250V 2A，DC30W/AC200W
AC/DC/Relay AC85-264V DC24V DC5-30V，AC5-250V 2A，DC30W/AC200W
3、CPU的外部接線圖
CPU 1214C AC/DC/Rly（繼電器）型的外部接線圖見(jiàn)圖2。輸入回路一般使用圖中標(biāo)有①的CPU內(nèi)置的DC24V傳感器電源，漏型輸入時(shí)需要去除圖2中標(biāo)有②的外接DC電源，將輸入回路的1M端子與DC24V傳感器電源的M端子連接起來(lái)，將內(nèi)置的24V電源的L+端子接到外接觸點(diǎn)的公共端。源型輸入時(shí)將DC24V傳感器電源的L+端子連接到1M端子。
CPU 1214C DC/DC/Rly的接線圖與圖1-4的區(qū)別在于前者的電源電壓為DC 24V。
圖2 CPU 1214C AC/DC/Relay的外部接線圖
CPU 1214C DC/DC/DC的接線圖見(jiàn)圖2，其電源電壓、輸入回路電壓和輸出回路電壓均為DC24V。輸入回路也可以使用內(nèi)置的DC24V電源。
4、CPU集成的工藝功能
S7-1200集成的工藝功能包括高速計(jì)數(shù)與頻率測(cè)量、高速脈沖輸出、PWM控制、運(yùn)動(dòng)控制和PID控制。
①高速計(jì)數(shù)器
CPU集成了最多6點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器（與型號(hào)有關(guān)），CPU 1217C有4點(diǎn)最高頻率為1MHz的高速計(jì)數(shù)器。其他CPU有3點(diǎn)最高頻率為100kHz（單相）或80kHz（互差90°的正交相位信號(hào)）的高速計(jì)數(shù)器。其余各點(diǎn)的最高頻率為30kHz（單相）或20kHz（正交相位信號(hào)）。如果使用信號(hào)板，還可以測(cè)量頻率高達(dá)200kHz的單相脈沖信號(hào)，或最高160kHz的正交相位信號(hào)。
②高速輸出
各種型號(hào)的CPU最多4點(diǎn)高速脈沖輸出（包括信號(hào)板的DQ輸出）。CPU本體100kHz，信號(hào)板200kHz，CPU1217最多支持1MHz的高速脈沖輸出。
圖3 CPU 1214C DC/DC/DC的外部接線圖
③運(yùn)動(dòng)控制
S7-1200的高速輸出可以用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置控制。通過(guò)一個(gè)軸工藝對(duì)象和PLCopen運(yùn)動(dòng)控制指令，它們可以輸出脈寬調(diào)制信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)速度、閥位置或加熱元件的占空比。除了返回原點(diǎn)和點(diǎn)動(dòng)功能以外，還支持絕對(duì)位置控制、相對(duì)位置控制和速度控制。軸工藝對(duì)象有專用的組態(tài)窗口、調(diào)試窗口和診斷窗口。
④用于閉環(huán)控制的PID功能
PID功能用于對(duì)閉環(huán)過(guò)程進(jìn)行控制，建議PID控制回路的個(gè)數(shù)不要超過(guò)16個(gè)。STEP 7中的PID調(diào)試窗口提供用于調(diào)節(jié)的形象直觀的曲線圖。還支持PID參數(shù)整定功能，可以自動(dòng)計(jì)算PID參數(shù)的最佳調(diào)節(jié)值。
本文來(lái)自廖常初老師新作《S7-1200 PLC編程及應(yīng)用第3版》，如果您有興趣，可到本站“自動(dòng)化書籍”欄目先睹為快。
