西门子CPU控制器模块CR40 上海湘驰自动化设备有限公司

上海湘驰自动化设备是西门子核心分销商之一 ,专注销售代理西门子PLC工控产品,致力为客户寻找合适的高性价比的西门子工控产品以及产品解决方案。上海湘驰死守产品品质底线 ，搭乘中国智能制造的顺风快车 用西门子德国的品质，为您提供的服务
上海湘驰自动化设备有限公司是一家多年从事大型系统备件（集散式控制系统、可编程控制器、冗余容错控制系统、机器人控制系统、大型伺服控制系统）等进口自动化系统备件、模块销售及系统集成的。对西门子自动化产品有着强大的优点与趋势， 公司在与德国 SIEMENS公司自动化与驱动部门的长期紧密合作过程中，建立了良好的相互协作关系
新功能 
只有固件版本为 V2.5 或更高版本的 CPU 型号支持本章所述的新功能：
表格 1- 4 受固件 V2.5 影响的 CPU 型号
CPU 型号 订货号 
CPU SR20，AC/DC/继电器 6ES7288-1SR20-0AA0
CPU ST20，DC/DC/DC 6ES7288-1ST20-0AA0
CPU SR30，AC/DC/继电器 6ES7288-1SR30-0AA0
CPU ST30，DC/DC/DC 6ES7288-1ST30-0AA0
CPU SR40，AC/DC/继电器 6ES7288-1SR40-0AA0
CPU ST40，DC/DC/DC 6ES7288-1ST40-0AA0 
CPU SR60，AC/DC/继电器 6ES7288-1SR60-0AA0
CPU ST60，DC/DC/DC 6ES7288-1ST60-0AA0
S7-200 SMART 扩展模块 
为更好的满足应用需求，S7-200 SMART 系列包括诸多扩展模块、信号板和通信模块。
可将这些扩展模块与标准 CPU 型号（SR20、ST20、SR30、ST30、SR40、ST40、
SR60 或 ST60）搭配使用，为 CPU 增加附加功能。下表列出了当前提供的扩展模块。
适用于 S7-200 SMART 的 HMI 设备 
S7-200 SMART 支持 Comfort HMI、SMART HMI、Basic HMI 和 Micro HMI。以下显示
TD400C 和 SMART LINE 触摸面板。有关支持设备的列表，请参考“HMI 和通信驱动程
序
HMI 设备
文本显示单元：TD400C 是一款仅支持 RS485 的显示设备，可以
连接 CPU。使用文本显示向导，可以轻松地对 CPU 进行编程，
以显示文本信息和其它与您的应用有关的数据。
TD400C 设备可以作为应用的低成本接口，使用该设备可查看、
监视和更改与应用有关的过程变量。
SMART HMI：SMART LINE 触摸面板可为小型机器和工厂提供操
作和监视功能。组态和调试时间短、在 WinCC flexible(ASIA 版 本)中组态以及具备双端口 Ethernet/RS485 接口，共同构成这些
HMI 的亮点。
STEP 7-Micro/WIN SMART 中的文本显示器向导可帮助您快速方便地为 TD400C 组态文
本显示器消息。要启动“文本显示”向导，请从“工具”(Tools) 菜单中选择“文本显示”(Text 
Display) 命令。

S7-200 SMART 设备安装准则 
S7-200 SMART 设备设计得易于安装。S7-200 SMART 可采用水平或垂直方式安装在面
板或标准 DIN 导轨上。S7-200 SMART 体积小，用户能更有效地利用空间。
警告 
S7-200 SMART PLC 安装的安全要求 
S7-200 SMART PLC 是敞开式控制器。必须将 PLC 安装在机柜、控制柜或电控室内。
获得授权的相关人员可以打开机柜、控制柜或进入电控室。
不遵守这些安装要求可能导致人员或重伤和/或设备损坏。
安装 PLC 时务必遵守这些要求。
将设备与热源、高压和电气噪声隔离开 
作为布置系统中各种设备的基本规则，必须将产生高压和高电噪声的设备与 PLC 等低压
逻辑型设备隔离开。
在面板上配置 PLC 的布局时，应注意发热设备并将电子型设备安装在控制柜中温度较低
的区域内。少暴露在高温环境中可延长所有电子设备的使用寿命。
还要考虑面板中设备的布线。避免将低压信号线和通信电缆铺设在具有交流电源线和高能
量快速开关直流线的槽中。
留出足够的间隙以便冷却和接线 
S7-200 SMART 设备设计成通过自然对流冷却。为保证适当冷却，必须在设备上方和下
方留出至少 25 mm 的间隙。此外，模块前端与机柜内壁间至少应留出 25 mm 的深度。
小心 
温度相关注意事项 
垂直安装时，允许的高环境温度将降低 10 摄氏度。户外操作时，温度变化过大可能
会导致过程操作不稳定或轻微人身伤害。
如果安装中包含扩展模块，则将 CPU 安装于所有扩展模块下方，如下图所示。模块安
装请遵循规定的相关指南，以确保适当冷却。
功率预算 
CPU 有一个内部电源，用于为 CPU、扩展模块以及信号板供电，并可满足其它 24 V DC 
用户的电源要求。请使用以下信息作为，确定 CPU 可为组态提供多少电能（或电
流）。新款紧凑型 CPU (CRs) 不支持扩展模块或信号板。
请参见具体 CPU 的技术规范确定 24 V DC 传感器供电预算、CPU 所提供的 5 V DC 逻
辑预算以及扩展模块和信号板的 5 V DC 电源要求。请参考计算功率预算 (页 967)，确定
CPU 能为您的组态提供多少电能（或电流）。
标准型 CPU 可为系统中的任何扩展模块提供所需的 5 V DC 逻辑电源。要格外注意系统
组态以确保 CPU 可以提供所选扩展模块所需的 5 V DC 电源。如果组态要求的电源**出
CPU 提供的电源范围，则必须拆下一些模块。
说明 
如果**出 CPU 功率预算，则可能无法连接 CPU 允许的大数量模块。
标准型 CPU 还提供 24 V DC 传感器电源，可以为输入点、扩展模块上的继电器线圈电源
或其它要求供给 24 V DC。如果您的电源要求**出该传感器电源的预算，则必须给系统增
加外部 24 V DC 电源。必须将 24 V DC 电源手动连接到输入点或继电器线圈。
如果需要外部 24 V DC 电源，请确保该电源不要与 CPU 的传感器电源并联。为提高电气
噪声保护能力，建议将不同电源的公共端 (M) 连接在一起。
警告 
安全电源连接 
将外部 24 V DC 电源与 CPU 的 24 V DC 传感器电源并联会导致这两个电源之间有冲
突，因为每个电源都试图建立自己的输出电压电平。
该冲突可能导致其中一个电源或两个电源的寿命缩短或立即发生故障，从而导致 PLC 系
统意外运行。意外运行可能导致人员、重伤和/或设备损坏。
CPU 的直流传感器电源和任何外部电源应给不同点供电。允许将多个公共端连接到一
起。
S7-200 SMART 系统中的一些 24 V DC 电源输入端口是互连的，并且通过一个公共逻辑
电路连接多个 M 端子。例如，在数据表中为“非隔离”时，以下电路是互连的：CPU 
的 24 V DC 电源、EM 的继电器线圈的电源输入或非隔离模拟量输入的电源。所有非隔离
的 M 端必须连接到同一个外部参考电位。

灯负载的使用准则 
于接通浪涌电流大，灯负载会导致继电器触点损坏。 该浪涌电流通常是钨灯稳态电流的
10 到 15 倍。 对于在应用期间将进行大量开关操作的灯负载，建议使用可更换的插入式
继电器或浪涌限制器。
感性负载使用准则 
将抑制电路与感性负载配合使用，以在控制输出断开时限制电压升高。抑制电路可保护输
出，防止通过感性负载的电流中断时产生的高压瞬变导致其过早损坏。
此外，抑制电路还能限制感性负载开闭时产生的电噪声。抑制能力较差的感性负载产生的
高频噪声会中断 PLC 的运行。配备一个外部抑制电路，使其从电路上跨接在负载两端并
且在位置上接近负载，这样对降低电气噪声为有效。
S7-200 SMART 的直流输出包含内部抑制电路，该电路足以满足大多数应用对感性负载
的要求。由于 S7-200 SMART 继电器输出触点可用于开关直流或交流负载，所以未提供
内部保护。
一种良好的抑制解决方案是使用接触器或其它感性负载，制造商为这些感性负载提供了集
成在负载设备中的抑制电路，或提供抑制电路作为可选附件。但是，一些制造商提供的抑
制电路可能不适合您的应用。为获得佳的噪声消减和触点寿命，可能还需要额外的抑制
电路。
对于交流负载，可将金属氧化物变阻器 (MOV) 或其它电压钳制设备与并联 RC 电路配合
使用，但不如单使用有效。不带并联 RC 电路的 MOV 抑制器通常会导致出现高达钳位
电压的显著高频噪声。
良好的受控关断瞬变的振铃频率不**过 10kHz，好小于 1kHz。交流线路的峰值电压对
地应在 +/-1200V 的范围内。使用 PLC 内部抑制的直流负载的负峰值电压比 24 V DC 电
源电压低大约 40 V。外部抑制应将瞬变限制在 36V 电源范围内，以卸载内部抑制。
说明 
抑制电路的有效性取决于具体应用，必须验证其是否适合您的具体应用。确保所有组件的
额定值均正确，并使用示波器观察关断瞬变。
用于开关直流感性负载的直流或继电器输出的典型抑制电路 
在大多数应用中，在直流感性负载两端增加一个二
极管 (A) 就可以了，但如果您的应用要求更快的关
闭时间，则建议再增加一个稳压二极管 (B)。请确
保正确选择稳压二极管，以适合输出电路中的电流
量。
用于开关交流感性负载的继电器输出的典型抑制电路 
请确保金属氧化物变阻器 (MOV) 的工作电压至少比
额定线电压高出 20%。
选择为脉冲应用推荐的脉冲级非感性电阻和电容
（通常为金属薄膜型）。确认元件满足平均功率、
峰值功率和峰值电压要求。

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。
用户程序的元素 
程序组织单元 (POU) 由可执行代码和注释组成。 可执行代码由主程序和若干子例程或中
断例程组成。 代码已编译并下载到 CPU 中。 可以使用程序组织单元（主程序、子例程
和中断例程）来结构化用户程序。
● 用户程序主体包括控制应用的指令。 CPU 将按顺序执行这些指令，每个扫描周期执
行一次。
● 子例程是只有在调用时才执的程序的可选元素： 由主程序、中断例程或另一子例程执
行。 当您希望重复执行某种功能时，子例程是非常有用的 与其在主程序中每个需要使
用该功能的位置多次写入相同的程序代码，不如将这段逻辑写在子例程中，然后根据
需要在主程序中调用该子例程。 子例程具有以下优点：
– 使用子例程可以减小程序的大小。
– 由于已将代码移出主程序，因而使用子例程可以缩短扫描时间。 CPU 在每个扫描
周期都会评估主程序中的代码，不管代码是否执行，而 CPU 仅在调用子例程时评
估其代码，如果扫描时不调用子例程，CPU 不会评估其代码。
– 使用子例程创建的代码是可移植的。 您可以在一个子例程中完成一个立的功能，
然后将该子例程复制到另其它程序中，*进行重复工作。
说明 
使用 V 存储器地址会限制子例程的可移植性，因为一个程序对于 V 存储器地址的分
配有可能与另一个程序对它的分配有冲突。 相比之下，在子例程中为全部地址分配
使用局部变量表（L 存储器）会使子例程具有较高的可移植性，因为当子例程使用
局部变量时，子例程与程序的其它部分之间就不会有地址冲突。
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