S7-1200 PLC屬于S7家族中新一代小型PLC，它結(jié)構(gòu)緊湊、功能全面、擴展方便，其CPU模塊集成有工業(yè)以太網(wǎng)通信接口和多種工藝功能，可以作為一個組件集成在完整的綜合自動化系統(tǒng)中。

  S7-1200PLC主要由CPU模塊(簡稱CPU)、信號板、信號模塊、通信模塊和編程軟件組成，各種模塊安裝在標準導軌上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信。

  CPU模塊

  (1) 型號與規(guī)格。S7-1200 PLC現(xiàn)有3種型號的CPU模塊。此外還有計劃中在開發(fā)的CPU1215C 和1217C。

  (2) CPU的共性。

  1) 集成的24V傳感器/負載電源可供傳感器和編碼器使用，也可以用作輸入回路的電源。

  2) 2點集成的模擬量輸入(0~10V)，輸入電阻100kΩ，10位分辨率。

  3) 2點脈沖列輸出(PTO)或脈寬調(diào)制(PWM)輸出，最高頻率100kHz。

  4) 每條位運算、字運算和浮點數(shù)數(shù)學運算指令的執(zhí)行時間分別為0.1μs、12μs和18μs。

  5) 最多可以設置2048B有掉電保持功能的數(shù)據(jù)區(qū)(包括位處理器、功能塊的局部變量和全局數(shù)據(jù)塊中的變量)。

  通過可選的SIMATIC存儲卡，可以方便地將程序傳輸?shù)狡渌鸆PU。存儲卡還可以用來存儲各種文件或更新PLC系統(tǒng)的固件。

  6) 過程映像輸入、輸出各1024B。

  數(shù)字量輸入、輸出各1024B。數(shù)字量輸入電路的電壓額定值為DC24V，輸入電流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DCSV/1mA?？山M態(tài)輸入延遲時間(0.2~12.8ms)和脈沖捕獲功能。在過程輸入信號的上升沿或下降沿可以產(chǎn)生快速響應的中斷輸入。

  繼電器輸出的電壓范圍為DC5~30V或5~250V。最大電流2A，白熾燈負載為DC30W或AC200W。DC/DC/DC型MOSFET的1狀態(tài)最小輸出電壓為DC20V，輸出電流0.5A。0狀態(tài)允許的最大電壓為DC0.1V。最大白熾燈負載為5W。

  7) 可以擴展3塊通信模塊和一塊信號板，CPU可以用信號板擴展一路模擬量輸出或高速數(shù)字量輸入/輸出。

  8) 4個時間延遲與循環(huán)中斷，分辨率為1ms。

  9) 硬件實時時鐘的緩存時間典型值為10天，最小值6天，25℃時的最大誤差為60s/月。

  10) 集成的帶隔離的PROFINET以太網(wǎng)接口，可使用TCP/IP和ISO-on-TCP兩種協(xié)議。支持S7通信，可以作服務器和客戶機，傳輸速率10Mbit/s/100Mbiz/s，可建立最多16個連接。自動檢測傳輸速率，RJ-45 連接器有自協(xié)商和自動交叉網(wǎng)線(Auto-Cross-Over)功能。后者是指用一條直通網(wǎng)線或者交叉網(wǎng)線都可以連接CPU和其他以太網(wǎng)設備或交換機。

  11) 可以使用梯形圖設備和功能塊圖這兩種編程語言。

  12) 可以用可選的SIMATIC存儲卡擴展存儲器的容量和更新PLC系統(tǒng)的固件。還可以用存儲卡來方便地將程序傳輸?shù)狡渌鸆PU。

  13) 有16個參數(shù)自整定的PID控制器。

  14) 可選的仿真器(小開關板)為數(shù)字量輸入點提供輸入信號來測試用戶程序。

  (3) CPU的技術規(guī)范。每種CPU有板有3種具有不同電源電壓和輸入、輸出電壓的版本。圖2-110是CPU 1214C AC/DC/Relay(繼電器)的外部接線圖。輸入回路一般使用CPU內(nèi)置的DC24V電源，此時需要去除圖中的外接DC電源，將輸出回路的1M端子與24V電源的端子連接起來，將24V電源的L 端子接到外接觸點的公共端。

  圖2-110 CPU 1214C AC/DC/Relay(繼電器)的外部接線圖

  CPU 1214C DC/DC的接線圖與前者的區(qū)別在于，它的電源電壓為DC24V，見圖2-Ill。其電源電壓、輸入/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。

  圖2-111 CPU 1214C DC/DC/DC的接線圖

  (4) CPU集成的工藝功能。S7-1200PLC集成了高速計數(shù)與頻率測量、高速脈沖輸出、PWM控制、運動控制和PID功能。

  1) 高速計數(shù)器。S7-1200的CPU最多有6個高速計數(shù)器，用于對來自增量式編碼器和其他設備的頻率信號計數(shù)，或?qū)^程事件進行高速計數(shù)。3點集成的高速計數(shù)器的最高頻率為100kHz(單相)或80kHz(互差90°的AB相信號)。其余各點的最高頻率為30kHz(單相)或20kHz(互差90°的AB相信號)。

  2) 高速輸出。S7-1200集成了兩個100kHz的高速脈沖輸出，組態(tài)為PTO時，它們提供最高頻率為100kHz的50%占空比的高速脈沖輸出，可以對步進電動機或何服驅(qū)動器進行開環(huán)控制和定位控制，通過兩個高速計數(shù)器對高速脈沖輸出進行內(nèi)部反饋。組態(tài)為PWM輸出時，將生成一個具有可變占空比、周期固定的輸出信號，經(jīng)濾波后，得到與占空比成正比的模擬量，可以用來控制電動機速度和閥門位置等。

  3) PLCopen運動功能塊。S7-1200支持使用步進電動機和伺服驅(qū)動器進行開環(huán)速度控制和位置控制。通過一個軸工藝對象和STEIP7 Busic中通用的PLCopen運動功能塊，就可以實現(xiàn)對該功能的組態(tài)。除了返回原點和點動功能外，還支持絕對位置控制、相對位置控制和速度控制。

  STEP7Basic中的驅(qū)動調(diào)試控制面板簡化了步進電動機和伺服驅(qū)動器的啟動和調(diào)試過程。它為單個運動軸提供了自動、手動控制及在線診斷信息。

  4) 用于閉環(huán)控制的PID功能。S7-1200支持多達16個用于閉環(huán)過程控制的PID控制回路(S7-200只支持8個回路)。

  這些控制回路可以通過一個PID控制器工藝對象和STEP7Busic中的編程器輕松地進行組態(tài)。除此之外，S7-1200還支持PID參數(shù)自調(diào)整功能，可以自動計算增益、積分時間和微分時間的最佳調(diào)節(jié)值。

  STEP7 Basic中的PID調(diào)試控制面板簡化了控制回路的調(diào)試過程，可以快速精確地調(diào)節(jié)PID控制回路。它除了提供自動調(diào)節(jié)和手動控制方式之外，還提供用于調(diào)試過程的趨勢圖。