西门子S7-200扩展模块EM232CN

随着工业生产的迅速发展，生产规模不断扩大，控制技术不断提高，传统的继电器控制系统越来越不适应现代工业发展的需要，迫切需要设计一种先进的自动控制装置。于是，1968年美国通用汽车公司（GM）便提出一种设想：把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。

1969年，美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，成功研制了世界上第一台可编程序控制器PDP-14，并在汽车自动装配线上成功试用。该设备用计算机作为核心设备，其控制功能是通过存储在计算机中的程序来实现的，这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器（ProgrammableLogic Controller，PLC）。

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西门子通信网络技术说明

（1）MPI通信

MPI（Multi-PointInterface，即多点接口）协议，用于小范围、少点数的现场级通信。MPI是为S7/M7/C7系统提供接口，它设计用于编程设备的接口，也可用于在少数CPU间传递少量的数据。

（2）PROFIBUS通信

PROFIBUS符合****IEC61158，是目前国际上通用的现场总线中8大现场总线之一，并以独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准和众多的厂家支持，成为现场级通信网络的**解决方案，目前其全球网络节点已经突破1000万个。

从用户的角度看，PROFIBUS提供三种通信协议类型：PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA。

① PROFIBUS-FMS（Fieldbus MessageSpecification，现场总线报文规范），主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据，处理单元级（PLC和PC）的多主站数据通信。

② PROFIBUS-DP（DecentralizedPeriphery，分布式外部设备），用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O（例如ET200）的通信。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从方式，以及这两种方式的混合。

S7-200的自由口通信是基于RS-485通信基础的半双工通信，西门子S7-200系列PLC拥有自由口通信功能，顾名思义，就是没有标准的通信协议，用户可以自己规定协议。第三方设备大多支持RS-485串口通信，西门子S7-200系列PLC可以通过自由口通信模式控制串口通信。*简单地使用案例就是只用发送指令（XMT）向打印机或者变频器等第三方设备发送信息。不管任何情况，都通过S7-200系列PLC编写程序实现。

自由口通信的核心就是发送（XMT）和接收（RCV）两条指令，以及相应的特殊寄存器控制。由于S7-200CPU通信端口是RS-485半双工通信口，发送和接收不能处于激活状态。RS-485半双工通信串行字符通信的格式可以包括一个起始位、7或8位字符（数据字节）、一个奇/偶校验位（或者没有校验位）、一个停止位。

自由口通信的波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以和S7-200CPU通信。自由口模式可以灵活应用。STEP7-Micro/WIN的两个指令库（USS和ModbusRTU）就是使用自由口模式编程实现的。

S7-200 CPU使用SMB30（对于Port0）和SMB130（对于Port1）定义通信口的工作模式，

采用PLC控制运料小车，可实现运料小车的全自动控制，降低系统运行费用，控制系统连线简单，控制速度快，可靠性及可维护性好。本章通过对运料小车的控制系统设计，引导读者初步了解西门子S7-300/400系列PLC的硬件结构、软件开发平台的构成和操作系统设计的基本思想，并介绍西门子PLC基本控制指令和编程方法。

系统工艺及控制要求

在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。图1-1所示为运料小车示意图。

运料小车控制系统工艺要求如下。

① 按下开始按钮，小车从起始位置 A 装料。如果小车不在起始位置，则需要先让小车运行到起始位置。

② 装料时间为10s，10s后小车前进驶向1号位，到达1号位后停8s卸料，卸料后小车返回。

③小车返回到起始位置A继续装料10s，10s后小车第二次前进驶向2号位，到达2号位后停8s卸料，卸料后小车返回起始位置A。

④ 开始下一轮循环工作。

⑤ 工作过程中若按下停止按钮，需完成一个工作周期后才停止工作。

1.2 相关知识点

1.2.1 S7-300/400 PLC简介

德国西门子公司是世界上研制和生产PLC的主要厂家，历史悠久，技术雄厚，产品线覆盖广泛。S7系列PLC是在S5系列基础上研制的，由S7-200、S7-300/400组成。

S7-300是模块式的PLC，由电源模块、CPU模块、接口模块、信号模块、功能模块、通信处理模块等组成，安装在DIN标准导轨上，可以根据实际需要任意搭配。背板总线集成在模块上，由安装在模块背后的总线连接器连接，除了CPU模块和电源模块，一个机架上*多可并排安装8个模块，系统自行分配各个模块的地址

S7-200与S7-300之间采用MPI通信方式时，S7-200PLC中不需要编写任何与通信有关的程序，只需要将要交换的数据整理到一个连续的V存储区当中即可，而S7-300中需要在OB1（或是定时中断组织块OB35）当中调用系统功能X_GET（SFC67）和X_PUT（SFC68），实现S7-300与S7-200之间的通信，调用SFC67和SFC68时，VAR_ADDR参数填写S7-200的数据地址区，由于S7-200的数据区为V区，这里需填写P＃DB1.×××BYTEn，对应的就是S7-200 V存储区当中VB××到VB（××＋n）的数据区。

根据S7-300的硬件配置，在STEP7当中组态S7-300站并且下载，注意S7-200和S7-300出厂默认的MPI地址都是2，必须先修改其中一个PLC的站地址，例子程序当中将S7-300MPI地址设定为2，S7-200地址设定3，要分别将S7-300和S7-200的通信速率设定一致，可设为9.6kbit/s，19.2kbit/s，187.5kbit/s三种波特率，例子程序当中选用了19.2kbit/s的速率。

传统的生产机械多采用继电器、接触器控制，这种控制系统通常称为继电器控制系统。继电器控制系统具有结构简单、价格低廉、容易操作等优点，但它又具有体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差等缺点，比较适用于工作模式固定、控制逻辑简单的工业应用场合。