PLC编程与应用第2版习题答案第2章 S7-1200的硬件结构和安装维护

1、 第二章 S7-1200 的硬件结构和安装维护1、S7-1200 PLC 由哪几部分组成的？参考答案：微处理器、集成电源、输入电路和输出电路等。2、S7-1200 支持的通信类型有哪些？参考答案：I-Device，PROFINET， PROFIBUS，远距离控制通信，点对点（PtP）通信，USS通信，Modbus RTU，AS-i，I/O Link MASTER 等。3、请总结 S7-200 与 S7-1200 的差异。参考答案：S7-1200 作为新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATIC S7-200和 S7-300 产品之间。它与 S7-200 之间的区别和差异主要体现在几个方面：

2、硬件、通信、工程、存储器、功能块、计数器、定时器、工艺功能等。（1）硬件在硬件扩展方面，S7-200 最多支持 7 个扩展模块，而 S7-1200 支持扩展最多 8 个信号模块和最多 3 个通信模块。硬件组态方面，S7-200 的地址自动分配，不能改变；而 S7-1200 的地址可以由用户手动重新分配。（2）通信通信方面，S7-200 和 S7-1200 都支持通过 RS232 和 RS485 实现点对点通信，支持 ASCII，USS 和 Modbus 等通信协议。S7-200 需要 RS232 转换器实现 RS232 的串口通信，而 S7-1200通过 RS232 通信模块即可实现。S7-1

3、200 本机集成了 PROFINET 以太网接口，支持与编程设备，HMI 和其它 CPU 的通信。（3）工程应用S7-1200 的编程软件STEP 7 Basic提供了一个易用、集成的工程框架，可以用于 SIMATICS7-1200 PLC、精简 HMI 面板和伺服系统的组态。（4）存储器存储器方面，S7-200 的程序存储器和数据存储器的大小是固定不变的，而 S7-1200 的则是浮动的。装载存储区方面，S7-1200 CPU的符号表和注释可以在线获得，即 S7-1200 CPU的符号表和注释可以保存在 CPU 中，而 S7-200 不支持此功能。保持存储区方面，S7-200 仅有数据区可以

4、设置为保持性的，而 S7-1200 最多可以设置2048 字节的保持区，可以对数据块中的离散变量设置保持性。存储卡大小上，S7-1200 的存储卡最大可到 24MB。对于 S7-200 和 S7-1200，存储卡都是可选的，可以存放的内容是雷同的。此外，S7-1200 的存储卡还将用来实现存储区扩展、程序分配及固件升级等功能。（5）功能块块的类型方面，S7-200 有主程序、子程序、中断子程序及数据区 V 区等，而 S7-1200 有 OB 块，FB 块，FC 块及数据块 DB 等。程序结构方面，S7-200 调用子程序，最大嵌套深度为 8，所有程序块公用一个通用数据块；而 S7-1200 具

5、有 FC、FB 和 OB 块等，高度模块化，且可以重复利用，最大嵌套深度为16。S7-200 中将事件分配给中断，中断事件触发相应的子程序；而 S7-1200 是通过组织块分配事件。S7-1200 的新数据类型使应用更加灵活。例如用于日期和时间时，S7-200 需要读取相应的 V 区数据，S7-300 通过调用 SFC 读取日期时间数据，而 S7-1200 可以通过符号名访问DTL 结构的所有组成部分。（6）计数器计数器指令上 S7-200 和 S7-1200 也有不同。S7-200 的计数器当计数值大于等于设定值时，计数器状态位置位；而 S7-1200 的计数器当计数值大于等于设定值时，输出

6、置位；S7-200 计数器的计数范围是 0-32767， S7-1200 的计数范围可以调整。（7）定时器定时器指令上，S7-200 和 S7-1200 也有差异。S7-200 的定时器当计时值大于等于设定值时，定时器状态位置位；而S7-1200 的定时器当计时值大于等于设定值时，输出置位；而且 S7-1200 的定时时间可以像 S7-300 的一样直接输入，不需要像 S7-200 那样使用定时时基1 / 10 / 100 ms 进行换算。（8）工艺功能工艺功能方面，S7-200 一般是通过向导来实现的，而 S7-1200 则是通过调用相应的块来实现的。4、请总结 S7-300 与 S7-12

7、00 的差异。S7-1200 作为新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATIC S7-200和 S7-300 产品之间。它与 S7-300 之间的区别和差异主要体现在几个方面：硬件、通信、存储器、功能块、计数器、定时器等。（1）硬件在硬件扩展方面， S7-300 主机架最多支持 8 个扩展模块，且扩展模块全部在 CPU 的右侧（若水平放置的话），而 S7-1200 支持扩展最多 8 个信号模块和最多 3 个通信模块。（2）通信通信方面，S7-300 和 S7-1200 都支持通过 RS232 和 RS485 实现点对点通信，支持 ASCII，USS 和 Modbus 等通信协议。S7-30

8、0 需要选用带 PtP 接口的 CPU 或者 CP 模块实现 RS232的串口通信，而 S7-1200 通过 RS232 通信模块即可实现。S7-1200 本机集成了 PROFINET 以太网接口，支持与编程设备，HMI 和其它 CPU 的通信。（3）存储器装载存储区方面，S7-1200 CPU的符号表和注释可以在线获得，即 S7-1200 CPU的符号表和注释可以保存在 CPU 中，而 S7-300 不支持此功能。S7-1200 中利用“符号化存取”，可以最优化分配数据块所占的存储区；而在 S7-300 中，由于是混合声明数据块中的数绝类型，这使得存储区的分配使用非常杂乱。保持存储区方面，S

9、7-300 是以字节为单位进行保持性设置的；而 S7-1200 最多可以设置2048 字节的保持区，可以对数据块中的离散变量设置保持性。存储卡大小上，S7-1200 的存储卡最大可到 24MB，而且存储卡是可选的，可以存放的内容是雷同的。而 S7-300 的存储卡是必须的。S7-300 的存储卡无法存放配方和数据记录等。此外，S7-1200 的存储卡还将用来实现存储区扩展、程序分配及固件升级等功能。 （4）功能块S7-1200 的新数据类型使应用更加灵活。例如用于日期和时间时，S7-300 通过调用 SFC读取日期时间数据，而 S7-1200 可以通过符号名访问 DTL 结构的所有组成部分。（

10、5）计数器S7-300 的计数器当计数值大于 0 时，计数器输出置位；而 S7-1200 的计数器当计数值大于等于设定值时，输出置位；S7-300 S5 计数器的计数范围是 0-999，S7-1200 的计数范围可以调整。（6）定时器定时器指令上，S7-300 的定时器当计时值大于设定值时，定时器输出置位；而S7-1200的定时器当计时值大于等于设定值时，输出置位。5、总结 S7-1500 的特点。参考答案：S7-1500 是西门子公司近年新推出的模块化结构的PLC，其主要特点概述如下。（1）更为强大的 CPU资源更为丰富充足。以 CPU 1516-3 PN 为例，其块的总数最多为 6000

11、个，数据块最大5MB，FB、FC、OB 最大 512KB，用于程序的工作存储器 5MB，用于数据的工作存储器 1MB。定时器、计数器分别有 2048 个 ，IEC 定时器、计数器的数量不受限制。位存储器（M）16KB。I/O 模块最多 8192 个，过程映像分区最多 32 个，过程映像输入、输出分别为 32KB，每个机架最多 32 个模块。运动控制功能最多支持 20 个速度控制轴、定位轴和外部编码器，有高速计数和测量功能。插槽式装载存储器最大 2GB，可存储项目数据、归档、配方和有关的文档。运算速度更快。以 CPU 1516-3 PN 为例，位操作指令的处理时间典型值为 10ns，浮点数运算指

12、令的处理时间典型值为 64ns。AI、AO 模块的分辨率均为 16 位，8 点 AI 模块每个模块的转换时间为 125s。数字量输入模块具有 50s 的超短输入延时。用于计数、测量和定位输入的工艺模块 TM PosInput 的最高信号频率为 1MHz，4 倍速时为 4MHz。可用 RS-422 接口连接脉冲编码器，支持等式模式、诊断中断和硬件中断。采用PROFINET IRT通信可以保证确定的反应时间和高精度的系统响应，最短循环时间为250 s。（2） 集成各种工艺功能S7-1500 的运动控制功能集成在 CPU 模块中，不需要附加的运动控制模块。通过编程软件博途（TIA Portal）创建

13、项目和组态工艺对象，利用博途提供的符合PLCopen 标准的运动控制指令控制工艺对象。运动控制可以使用具有PROFINET IO IRT和 PROFIdrive 接口的驱动器，或使用模拟量设定值的驱动器。运动控制功能支持速度控制轴、定位轴和外部编码器工艺对象。S7-1500 的 CPU 都有集成的跟踪（TRACE）和逻辑分析器功能，跟踪功能可循环记录最多 16 个变量，便于查找偶发错误，对程序和动作进行实时诊断，用于调试和优化用户程序，尤其适用于运动控制和优化驱动器。记录数据保存在设备上，在需要时可以用编程设备读出和永久保存。可以用曲线图和信号表来评估测量的结果，也可以将测量结果作为一个文件导

14、出和导入。S7-1500 CPU 集成的 PID 控制器有 PID 参数自整定功能。PID 3 步（3-Step）控制器是脉冲宽度调制输出的控制器，此外还有适用于带积分功能的外部执行器（如阀门）的PI 步进控制器。使用 F 型控制器，可实现故障安全自动化，故障安全程序和标准程序使用同样的工程设计和操作理念。可以用安全管理编辑器定义和修改安全参数。 （3） 更全面的安全保护机制S7-1500 提供全面的安全保护机制，加密算法可以有效防范未经授权的访问和修改，可以避免设备被仿造。可通过绑定 SIMATIC存储卡或 CPU 的序列号，确保程序无法在其它设备中运行。这样的程序不能拷贝，只能在指定的存储

15、卡或 CPU 上运行。访问保护功能提供一种全面的安全保护功能，可防止未经授权的项目计划更改，专有的数据校验机制可识别修改过的工程数据。可为各用户组分别设置访问密码，确保具有不同级别的访问权限。使用带有安全功能的工业以太网模块 CP 1543-1，加强了集成防火墙的访问保护。系统对传输到控制器的数据进行保护，防止通过 HMI 进行未经授权的访问。控制器可以识别发生变更的工程组态数据或者来自陌生设备的工程组态数据。通过 CPU 内置的显示屏，可快速访问各种文本信息和详细的诊断信息，便于全面了解工厂的所有信息，从而实现全工厂透明化。支持在运行过程中对显示屏进行热插拔操作，可以通过博途软件设置显示屏的

16、操作密码。（4） 更好的兼容性通过集成的移植工具，S7-300/400 的项目可以移植到 S7-1500，实现对现有专有知识的投资保护。可以通过复制功能将 S7-1200 的程序转换到 S7-1500。通过将硬件数据上传到工程组态，可实现各种硬件的快速准确识别。可上传包括符号和注释的整个项目，维修操作时无需打开当前项目。可通过 Web 浏览器或 SD 卡读卡器，快速访问设备组态数据，与控制器进行双向数据交换。6、S7-1200 采用哪种供电方式？S7-1200 PLC 的供电电源可以是 110 或 220V 交流电源，也可以是 24V 直流电源，接线时有一定的区别及相应的注意事项。7、S7-1200 的数字量输入点支持哪些信号类型？数字量输入类型有源型和漏型两种。S7-1200 CPU 集成的输入点和信号模板的所有输入点都既支持漏型输入又支持源型输入，而信号板的输入点只支持源型输入或者漏型输入的一种。8、S7-1200 的数字量输出点