西门子CPU主机SR20

上海湘驰自动化设备有限公司砥砺奋斗十五载，积极推动“工业4.0”和“中国制造2025”，为工业企业自动化、数字化、智能化提供整体智能制造解决方案，并成功研发出自主数网星工业云平台，帮助客户优化管理、提升效率和产品品质，推动企业数字化工厂建设进程，为企业提供智能制造咨询规划、智能制造解决方案实施和工业大数据应用服务。
　　这段路注定是艰辛而坎坷的，但也是必须经历的，坚持到更后的玩家也必定会收获丰厚的成果。德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。
　　西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。
拆卸扩展模块
任务 步骤 
按照下面的步骤拆卸扩展模块：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 将 I/O 连接器和接线从扩展模块上卸下。拧松所有 S7-200 SMART 设备的
DIN 导轨卡夹。
3. 向右滑动扩展模块。
安装和卸下扩展电缆 
S7-200 扩展电缆可用来更灵活地对 S7-200 系统的布局进行组态。每个 CPU 系统只允许
使用一条扩展电缆。可以将扩展电缆安装在 CPU 和个 EM 之间，或者安装在任意两
个 EM 之间。
表格 3- 9 安装和卸下扩展电缆的公连接器
任务 步骤 
要安装公连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 将公连接器按压到扩展模块或 CPU 右侧的总线连接器中。
3. 公连接器完全插入槽中时卡入就位。
要卸下公连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 用拇指按下公连接器上部的闩锁，使其从扩展模块或 CPU 
中释放出来。
3. 直接拔出即可将公连接器从扩展模块或 CPU 上卸下。
安装和卸下扩展电缆的母连接器
任务 步骤 
要安装母连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 将母连接器按压到扩展模块左侧的总线连接器中。
3. 母连接器完全插入槽中时卡入就位。
要卸下母连接器：
1. 确保 CPU 和所有 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
2. 用拇指按下母连接器上部的闩锁，使其从扩展模块中释放
出来。
3. 直接拔出即可将母连接器从扩展模块上卸下。
说明 
在振动环境中安装扩展电缆 
如果将扩展电缆连接在移动或固定不牢的模块上，电缆头连接处可能会慢慢松动。
为了提供额外的应力消除作用，应使用电缆扎带将电缆头固定在 DIN 导轨（或其它位
置）上。
安装期间拉拽电缆时应避免用力过猛。安装完成后，确保电缆与模块连接到位。
接线准则 
对所有电气设备进行正确地接地和接线非常重要，这有助于确保系统佳地运行以及为应
用和 PLC 提供额外的电气噪声保护。
先决条件 
在对任何电气设备进行接地或接线之前，请确保已切断该设备的电源。 同时，还要确保
已切断所有相关设备的电源。
确保在对 PLC 和相关设备接线时遵守所有适用的电气准则。 根据所有适用的国家和地方
标准来安装和操作所有设备。 联系当地管理部门确定哪些准则和标准适用于您的具体情
况。
警告 
如果在通电的情况下尝试安装 CPU 或相关设备或者对它们进行接线，则可能会触电或
导致设备错误运行。 如果在安装或拆卸过程中未切断 PLC 和相关设备的所有电源，则
可能导致人员、重伤或设备损坏。
在安装或拆卸 PLC 或相关设备之前，必须采取合适的安全预防措施并确保切断该 PLC 
的电源。
规划 PLC 系统的接地和接线时，务必考虑安全问题。 电子控制设备（如 PLC）可能会失
灵和导致正在控制或监视的设备出现意外操作。 因此，应采取一些独立于 PLC 的安全措
施以防止发生可能的人员受伤或设备损坏。
警告 
控制设备在不安全情况下运行时可能会出现故障，从而导致受控设备的意外运行。 这种
意外运行可能会导致人员、重害和/或设备损坏。
应使用紧急停止功能、机电**控功能或其它独立于 PLC 的冗余安全功能。

安装和拆卸 CPU 
CPU 可以很方便地安装到标准 DIN 导轨或面板上。 可使用 DIN 导轨卡夹将设备固定到
DIN 导轨上。 这些卡夹还能掰到一个伸出位置以提供用于对设备进行面板安装的螺钉安
装位置。
在安装或拆卸任何电气设备之前，请确保已切断该设备的电源。 同时，还要确保已切断
所有相关设备的电源。
警告 
安装或拆卸设备前，请切断 PLC 电源 
如果在通电的情况下尝试安装或拆卸 CPU 或相关设备，则可能会触电或导致设备错误
运行。
如果在安装或拆卸过程中未切断 PLC 和相关设备的所有电源，则可能导致人员、重
伤或设备损坏。
在安装或拆卸 CPU 或相关设备之前，必须采取合适的安全预防措施并确保切断该 PLC 
的电源。
务必确保在更换或安装设备时使用正确的模块或同等设备。
警告 
模块更换 
如果安装不正确的模块，CPU 中的程序将异常运行。
如果未使用同型号设备、未在相同方向或以相同顺序替换设备，则可能导致人员、
重伤和/或设备损坏。
使用同型号设备更换设备并确保安装的方向和位置正确。
说明 
在安装 CPU 之后单独安装扩展模块。CPU 型号 CPU CR20s、CPU CR30s、CPU 
CR40s 和 CPU CR60s 不支持使用扩展模块或信号板。
将该单元安装到 DIN 导轨或面板上时，应考虑以下几点：
● 对于 DIN 导轨安装，确保 CPU 的上部 DIN 导轨卡夹处于锁紧（内部）位置而下部
DIN 导轨卡夹处于伸出位置。
● 将设备安装到 DIN 导轨上后，将下部 DIN 导轨卡夹推到锁紧位置以将设备锁定在
DIN 导轨上。
● 对于面板安装，确保将 DIN 导轨卡夹推到伸出位置。
要在面板上安装 CPU，请按以下步骤操作：
1. 按照表安装尺寸 (mm) (页 52) 中的尺寸定位、钻孔并对安装孔攻螺纹（M4 或美国标
准 8 号）。
2. 确保 CPU 和 S7-200 SMART 设备与电源断开连接。
3. 使用带弹簧和平垫圈的 Pan Head M4 螺钉将模块固定到面板上。不要使用平头螺钉。
4. 如果在使用扩展模块，则将其放在 CPU 旁，并一起滑动，直至连接器牢固连接。
说明 
螺钉类型将由安装时的材料决定。应施加适当的扭矩，直到弹簧垫圈变平。避免对安
装螺钉施加过多扭矩。不要使用平头螺钉。

PLC 概念 
CPU 的基本功能是监视现场输入，并根据控制逻辑接通或断开现场输出设备。 本章介绍
了有关程序执行、使用的各种存储器和存储器如何保持等方面的一些概念。
4.1 控制逻辑的执行 
CPU 连续执行程序中的控制逻辑和读写数据。基本操作非常简单：
● CPU 读取输入状态。
● 存储在 CPU 中的程序使用这些输入评估控制逻辑。
● 程序运行时，CPU 更新数据。
● CPU 将数据写入输出。
此图显示了电气继电器图与 CPU 关
系的简图。在本例中，用于启动电机
的开关的状态与其它输入的状态相结
合。这些状态的计算结果决定用于控
制电机启动执行器的输出的状态。
扫描周期中的任务 
CPU 反复执行一系列任务。这种任务循环执行称为扫描周期。用户程序的执行与否取决
于 CPU 是处于 STOP 模式还是 RUN 模式。在 RUN 模式下，执行程序；在 STOP 模式
下，不执行程序。
 CPU 在扫描周期中执行任务
扫描周期 说明 
读取输入：CPU 将物理输入的状态复制到过程映像
输入寄存器。
执行程序中的控制逻辑：CPU 执行程序指令，并将
值存储到不同存储区。
处理任何通信请求：CPU 执行通信所需的所有任
务。
执行 CPU 自检诊断：CPU 确保固件、程序存储器
和所有扩展模块正确工作。
写入输出：将存储在过程映像输入寄存器的数值写
入到物理输出。
读取输入和写入输出 
读取输入 
数字量输入： 每个扫描周期开始时，会读取数字量输入的电流值，然后将该值写入到过
程映像输入寄存器。
模拟量输入：CPU 在正常扫描周期中不会读取模拟量输入值。而当程序访问模拟量输入
时，将立即从设备中读取模拟量值。
写入输出 
数字量输出：扫描周期结束时，CPU 将存储在过程映像输出寄存器的值写入数字量输
出。
模拟量输出：CPU 在正常扫描周期中不会写入模拟量输出值。而当程序访问模拟量输出
值时，将立即写入模拟量输出。
立即读取或写入 I/O 
CPU 指令集提供立即读取或写入物理 I/O 的指令。这些立即 I/O 指令可用来直接访问实
际输出或输入点，即使映像寄存器通常用作 I/O 访问的源地址或目的地址。使用立即指令
来访问输入点时，不改变相应过程映像输入寄存器单元。使用立即指令来访问输出点时，
将同时更新相应过程映像输出寄存器单元。
说明 
读取模拟量输入时，可立即读取到相应的值。向模拟量输出写入值时，会立即更新该输
出。
在程序执行期间，使用过程映像寄存器比直接访问输入或输出点更有优势。使用映像寄存
器共有三个原因：
● 在扫描开始时对所有输入进行采样可在扫描周期的程序执行阶段同步和冻结输入值。
程序执行完成后，使用映像寄存器中的值更新输出。这样会使系统更稳定。
● 程序访问映像寄存器的速度比访问 I/O 点的速度快得多，从而可以更快地执行程序。
● I/O 点是位实体，必须以位或字节的形式访问，但可以采用位、字节、字或双字的形
式访问映像寄存器。因此，映像寄存器更为灵活。

创建示例程序 
这个控制程序示例可帮助您理解使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 有多容易。 该程序在三
个程序段中使用 6 条指令创建了一个非常简单的自启动、自复位定时器。
在本例中，使用梯形图 (LAD) 编辑器输入程序指令。 下面的示例以 LAD 和语句表 (STL) 
形式显示了整个程序。 描述列说明每个程序段的逻辑。 时序图显示了程序的运行。 STL 
程序中没有程序段注释。
程序段 1： 启动定时器 
程序段 1：启动定时器 当 M0.0 处于断开状态 (0) 时，该触
点接通并提供能流启动定时器。
要输入触点 M0.0：
1. 双击“位逻辑”(Bit Logic) 图标或单击加号 (+) 以显示位逻辑指令。
2. 选择“常闭”触点。
3. 按住鼠标左键并将触点拖到个程序段中。
4. 为触点输入以下地址： M0.0
5. 按回车键即输入该触点地址。
要输入定时器指令 T33：
1. 双击“定时器”(Timers) 图标以显示定时器指令。
2. 选择“TON”（接通延时定时器）指令。
3. 按住鼠标左键并将定时器拖到个程序段中。
4. 为定时器输入以下定时器编号： T33
5. 按回车键即输入定时器编号，光标将移动到预设时间 (PT) 参数。
6. 为预设时间输入以下值： +100.
7. 按回车键即输入该值。
程序段 2： 接通输出 
程序段 2： 接通输出 当 T33 的定时器值大于或等于 40
（40 * 10 毫秒，即 0.4 秒）时，该
触点将提供能流接通 CPU 的输出
M10.0。
要输入比较指令：
1. 双击“比较”(Compare) 图标以显示比较指令。 选择“>=I”指令（大于或等于整数）。
2. 按住鼠标左键并将比较指令拖到*二个程序段中。
3. 单击触点上方的“???”，然后输入以下定时器地址值： T33
4. 按回车键即输入定时器编号，光标将移动到将与定时器值进行比较的其它值。
5. 输入要与定时器数值比较的以下值： +40
6. 按回车键即输入该值。
要输入用于接通输出 M10.0 的指令：
1. 双击“位逻辑”(Bit Logic) 图标以显示位逻辑指令并选择输出线圈。
2. 按住鼠标左键并将线圈拖到*二个程序段中。
3. 单击线圈上方的“???”，然后输入以下地址： M10.0
4. 按回车键即输入该线圈地址。
程序段 3： 复位定时器 
程序段 3： 复位定时器 
定时器达到预设值 (100) 时，定时器
位将接通，T33 的触点也将接通。 该
触点的能流会接通 M0.0 存储单元。
由于定时器由常闭触点 M0.0 使能，
所以 M0.0 的状态由断开 (0) 变为接
通 (1) 将复位定时器。
要输入 T33 的定时器位触点：
1. 从位逻辑指令中选择“常开”触点。
2. 按住鼠标左键并将触点拖到*三个程序段中。
3. 单击触点上方的“???”，然后输入定时器位的地址： T33
4. 按回车键即输入该触点地址。
要输入用于接通 M0.0 的线圈：
1. 从位逻辑指令中选择输出线圈。
2. 按住鼠标左键并将输出线圈拖到*三个程序段中。
设计 PLC 系统的指南 
设计 PLC 系统有很多种方法。 以下这些通用的指南适用于许多设计项目。 当然，您还必
须遵守您所在公司的规程以及您在培训中和现场积累的实践经验。
分解过程或机器 
将您的过程或者机器分解成相互独立的部分。 这些独立部分决定了控制器之间的界限，
并将影响功能描述规范和资源的分配。
创建功能规范 
写出过程或者机器每一部分的操作描述。 包括下列主题： I/O 点、操作的功能描述、允
许每个执行器（例如螺线管、电机和驱动器）动作之前必须达到的状态、操作员界面的描
述以及与过程或机器其它部分相连的任何接口的描述。
设计安全电路 
出于安全考虑，应识别出需要硬接线逻辑的设备。 控制设备若发生故障可能出现不安全
状况，造成机器意外启动或运行变化。 若是意外或错误的机械运转可能导致人员身体受
伤或重大财产损失，应考虑使用独立于 CPU 运行的机电**驰装置，以防止不安全的运
行。
安全电路的设计中应包含以下任务：
● 确定可能造成危险的不正确或意外的执行器操作。
● 确定可确保操作不危险的条件，并确定如何独立于 CPU 检测这些条件。
● 确定上电和断电时 CPU 和 I/O 如何影响过程，并确定检测错误的时间。 此信息仅用
于设计正常和可预期的异常操作，不能用于**安全的目的。
● 设计独立于 CPU 的手动或机电安全**驰来阻止危险的操作。
● 向 CPU 提供独立电路的相应状态信息，便于程序和任何操作员界面都获得必需的信
息。
● 标识其它与过程安全操作相关的安全要求。
http://zonri.cn.b2b168.com
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