S7-200 PLC高速計數器指令的使用簡介
（1）每個高速計數器都有一個32位當前值和一個32位預置值，當前值和預設值均為帶符號的整數值。要設置高速計數器的新當前值和新預置值，必須設置控制字節(jié)（表6-7），令其第五位和第六位為1，允許更新預置值和當前值，新當前值和新預置值寫入特殊內部標志位存儲區(qū)。然后執(zhí)行HSC指令，將新數值傳輸到高速計數器。當前值和預置值占用的特殊內部標志位存儲區(qū)如表1所示。
表1 HSC0-HSC5當前值和預置值占用的特殊內部標志位存儲區(qū)
要裝入的數值
HSC0
HSC1
HSC2
HSC3
HSC4
HSC5
新的當前值
SMD38
SMD48
SMD58
SMD138
SMD148
SMD158
新的預置值
SMD42
SMD52
SMD62
SMD142
SMD152
SMD162
除控制字節(jié)以及新預設值和當前值保持字節(jié)外，還可以使用數據類型HC（高速計數器當前值）加計數器號碼（0、1、2、3、4或5）讀取每臺高速計數器的當前值。因此，讀取操作可直接讀取當前值，但只有用上述HSC指令才能執(zhí)行寫入操作。
（2）執(zhí)行HDEF指令之前，必須將高速計數器控制字節(jié)的位設置成需要的狀態(tài)，否則將采用默認設置。默認設置為：復位和起動輸入高電平有效，正交計數速率選擇4×模式。執(zhí)行HDEF指令后，就不能再改變計數器的設置，除非CPU進入停止模式。
（3）執(zhí)行HSC指令時，CPU檢查控制字節(jié)和有關的當前值和預置值。
西門子S7-200網絡的通訊設置和元件選擇
S7-200的端口是不隔離的，如果想使網絡隔離，應考慮使用RS-485中繼器或者EM277。
注意：
●具有不同電位的互聯設備有可能導致不希望的電流流過連接電纜。
●這種不希望的電流可能導致通訊失敗或者設備損壞。
●要確保用通訊電纜連接的所有設備有相同的參考電位，或者彼此隔離，來避免產生這種不希望的電流。
為網絡確定通訊距離、通訊速率和電纜類型
網段的最大長度取決于兩個因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設備是需要隔離。當接地點之間的距離很遠時，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機械的負載電流也能導致地電位的不同。
表1 網絡電纜的最大長度
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波特率 |
非隔離CPU口1 |
有中繼器的CPU口或者EM277 |
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9.6K到187.5K |
50m |
1000m |
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500k |
不支持 |
400m |
|
1M到1.5M |
不支持 |
200m |
|
3M到12M |
不支持 |
100m |
1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的最大距離為50m。測量該距離時，從網段的第一個節(jié)點開始。到網段的最后一個節(jié)點。
在網絡中使用中繼器
RS-485中繼器為網段提供偏壓電阻和終端電阻。目的是為了：
●增加網絡的長度：在網絡中使用一個中繼器可以使網絡的通訊距離擴展50m。如果使用兩個中繼器而且中間沒有其他節(jié)點，網絡的通訊距離按照所使用的波特率擴展一個網段的長度。在一個串聯網絡中，最多可以使用9個中繼器。但網絡的長度不能超過9600m.
●為網絡增加設備：在9600的波特率下。50米距離之內，一個網段最多可以連接32個設備，使用一個中繼器允許在網絡上增加32個設備。
●在不同的網段之間電隔離：如果不同的網段具有不同的地電位，將他們隔離會提高網絡的通訊質量。
一個中繼器在網絡中被算作網段的一個節(jié)點，但沒有被指定站地址。
選擇網絡電纜
S7-200 網絡使用RS-485標準，是用雙絞線電纜。在一個網段上可以連接32個設備。
表2 網絡電纜的通用指標
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技術指標 |
描述 |
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電纜類型 |
屏蔽雙絞線 |
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回路阻抗 |
≤115Ω/Km |
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有效電容 |
30pF/m |
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標稱阻抗 |
大約135Ω-160Ω（頻率=3MHz-20MHz） |
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衰減 |
0.9Db/100m(頻率=200KHz) |
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導線截面積 |
0.3mm2-0.5mm2 |
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電纜直徑 |
8mm±0.5mm |
西門子S7-200 CPU的類型
從CPU模塊的功能來看，SIMATIC S7-200系列小型PLC發(fā)展至今，大致經歷了兩代：
第一代產品，其CPU模塊為CPU 21X，主機都可進行擴展，它具有四種不同配置的CPU單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本書不介紹該產品。
第二代產品，其CPU模塊為CPU 22X，主機都可進行擴展，它具有五種不同配置的CPU單元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加擴展模塊，是目前小型PLC的主流產品。本書將介紹CPU22X系列產品。
對于每個型號，西門子廠家都提供有產品貨號，根據產品貨號可以購買到指定類型的PLC。
邏輯設計法實現基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)舉例
邏輯設計法是以布爾代數為理論基礎，根據生產過程中各工步之間的各個檢測元件（如行程開關、傳感器等）狀態(tài)的變化，列出檢測元件的狀態(tài)表，確定所需的中間記憶元件，再列出各執(zhí)行元件的工序表，然后寫出檢測元件、中間記憶元件和執(zhí)行元件的邏輯表達式，再轉換成梯形圖。該方法在單一的條件控制系統(tǒng)中，非常好用，相當于組合邏輯電路，但和時間有關的控制系統(tǒng)中，就很復雜。
下面將介紹一個交通信號燈的控制電路。
【例】用PLC構成交通燈控制系統(tǒng)。
（1）控制要求：如圖1所示，起動后，南北紅燈亮并維持25s。在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，1s后，東西車燈即甲亮。到20s時，東西綠燈閃亮，3s后熄滅，在東西綠燈熄滅后東西黃燈亮，同時甲滅。黃燈亮2s后滅東西紅燈亮。與此同時，南北紅燈滅，南北綠燈亮。1s后，南北車燈即乙亮。南北綠燈亮了25s后閃亮，3s后熄滅，同時乙滅，黃燈亮2s后熄滅，南北紅燈亮，東西綠燈亮，循環(huán)。
圖1 交通燈控制示意圖
（2）I/O分配
輸入 輸出
起動按鈕：I0.0 南北紅燈：Q0.0 東西紅燈：Q0.3
南北黃燈：Q0.1 東西黃燈：Q0.4
南北綠燈：Q0.2 東西綠燈：Q0.5
南北車燈：Q0.6 東西車燈：Q0.7
（3）程序設計
根據控制要求首先畫出十字路口交通信號燈的時序圖，如圖2所示。
圖2 十字路口交通信號燈的時序圖
根據十字路口交通信號燈的時序圖，用基本邏輯指令設計的信號燈控制的梯形圖如圖3所示。分析如下：
首先，找出南北方向和東西方向燈的關系：南北紅燈亮（滅）的時間=東西紅燈滅（亮）的時間，南北紅燈亮25S（T37計時）后，東西紅燈亮30S（T41計時）后。
其次，找出東西方向的燈的關系：東西紅燈亮30S后滅（T41復位）→東西綠燈平光亮20S（T43計時）后→東西綠燈閃光3S（T44計時）后，綠燈滅→東西黃燈亮2S（T42計時）。
再其次，找出南北向燈的關系：南北紅燈亮25S（T37計時）后滅→南北綠燈平光25S（T38計時）后→南北綠燈閃光3S（T39計時）后，綠燈滅→南北黃燈亮2S（T40計時）。
最后找出車燈的時序關系：東西車燈是在南北紅燈亮后開始延時（T49計時）1S后，東西車燈亮，直至東西綠燈閃光滅（T44延時到）；南北車燈是在東西紅燈亮后開始延時（T50計時）1S后，南北車燈亮，直至南北綠燈閃光滅（T39延時到）。
根據上述分析列出各燈的輸出控制表達式：
東西紅燈：Q0.3=T37 南北紅燈Q0.0=M0.0·T3
東西綠燈：Q0.5=Q0.0·T43+T43·T44·T59 南北綠燈Q0.2=Q0.3·T38+T38·T39·T59
東西黃燈：Q0.4=T44·T42 南北黃燈Q0.1=T39·T40
東西車燈：Q0.7=T49·T44 南北車燈Q0.6=T50·T39
S7-200PLC的外形結構
．狀態(tài)指示燈（LED）顯示CPU所處的工作狀態(tài)。
SF——System Fault（系統(tǒng)錯誤）
RUN——運行
STOP——停止
2．存儲卡接口可以插入存儲卡
3．通信接口可以連接RS-485總線的通信電纜
_ EMBED PBrush ___
4．頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。輸出端子的運行狀態(tài)可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對應指示燈亮。
_ EMBED PBrush ___
5．底部端子蓋下邊為輸入端子和傳感器電源端子。輸入端子的運行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對應指示燈亮。
6．前蓋下面有運行、停止開關和接口模塊插座。將開關撥向停止位置時，PLC處于停止狀態(tài)，此時可以對其編寫程序。將開關撥向運行位置時，PLC處于運行狀態(tài)，此時不能對其編寫程序。將開關撥向監(jiān)控（Term）狀態(tài)，可以運行程序，同時還可以監(jiān)視程序運行的狀態(tài)。接口插座用于連接擴展模塊，實現I/O擴展。
