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：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。S7-1200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）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SIMATIC S7-1200 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S7-1200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。S7-300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CPUplc的组成的通信。
（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，S7-300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。
（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125μs。数字量输入模块具有50μs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 μs。
（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。
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