书名：西门子S7-200SMART PLC应用技术：编程、通信、装调、案例pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：包含S7-200SMART支持PROFINET的新技术

作者：北岛李工编

出版社：化学工业出版社

出版时间：2020-04-01

书籍编号：30617915

ISBN：9787122357106

正文语种：中文

字数：386897

版次：

所属分类：科学新知-工业技术

本书对西门子S7-200 SMART PLC做了详细介绍，主要内容包括PLC硬件、PLC软件、PLC通信、PLC现场装调及诊断、PLC应用进阶，最后通过一个综合案例，帮助读者从项目全局的角度对PLC的应用进行综合理解。

本书完整地包括了西门子S7-200 SMART PLC从认识到编程、通信再到应用的整个流程，能够帮助技术人员快速掌握和使用PLC。

书名：西门子S7-200 SMART PLC应用技术：编程、通信、装调、案例

作者：北岛李工编

CIP号：第242468号

ISBN：978-7-122-35710-6

责任编辑：宋　辉

出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 100011）

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前言

SIMATIC S7-200 SMART是西门子公司针对中国小型自动化应用市场研发的一款高性价比PLC产品，其目标是逐步取代目前市场上的S7-200系列PLC产品。作为SIMATIC家族的新成员，S7-200 SMART的市场定位是小型自动化应用场合，在SIMATIC家族中的地位介于SIMATIC LOGO! PLC和SIMATIC S7-1200系列PLC之间。

本书对西门子公司的小型PLC产品——S7-200 SMART做了比较全面的介绍，主要包括如下内容。

第1章简单介绍S7-200 SMART的家族地位及产品特点。第2章主要介绍S7-200 SMART的电源模块、CPU模块、输入/输出模块、扩展模块、通信模块、信号板、人机界面、存储卡等内容。第3章介绍S7-200 SMART的编程开发环境、编程的基本概念、常用指令、用户指令库、变量表、符号表的使用及系统块的组态等内容。第4章介绍基于S7-200 SMART的串行通信、PROFIBUS-DP通信、以太网通信等内容，每一种通信都有详细的实例讲解。第5章介绍了硬件的安装、如何创建PLC程序并下载到CPU中、如何根据CPU的LED或内部缓存进行诊断等内容。第6章介绍基于S7-200 SMART的PLC高级应用技术，包括高速计数器的使用、PID控制、脉宽调制（PWM）技术及运动控制等方面的内容。第7章通过燃油密封性监测系统的综合案例，使读者能够从项目全局的角度对本书的内容进行综合理解。

本书具有以下特点：

① 紧跟技术发展。工业自动化控制行业的技术更新换代很快，以S7-200 SMART为例，2019年3月，西门子公布了CPU V2.4固件版本，从此标准型CPU开始支持PROFINET通信。这是个具有里程碑意义的事件，它标志着S7-200 SMART正式进入PROFINET大家庭，开启了“通信新纪元”。2020年1月，西门子公司公布了CPU V2.5固件版本，标准型CPU可以作为智能设备（I-Device）使用。本书第一时间增加了PROFINET通信的章节（具体可以在4.3.6节查看）。

② 大量工程实例介绍。本书的第3章、第4章、第6章及第7章有大量的工程实例，使读者从实际例程中领会书中讲解的知识点，做到学以致用。

③ 工程实例贴近市场应用。本书的实例都是根据实际工程应用而设计的。例程中的传感器/执行器都使用市场上常用的产品，读者在实际项目中可以根据书中实例进行选型设计。

④ 必要的工艺介绍。工业自动化控制必须符合生产工艺，工艺是设计的依据，也是工控系统工作的目标。本书在编写时对必要的工艺进行了介绍（比如第7章的燃油密封性测试）。读者在清楚生产工艺的情况下，才能更好地理解系统的设计及程序代码。

⑤ 提供在线反馈交流。读者可以登录网站https：//www.founderchip.com与作者进行交流。

本书在编写过程中得到了程丽元、程金凤的帮助和支持，在此表示衷心的感谢。

尽管已经尽最大努力保证内容的正确性，但限于能力，仍然可能存在疏漏。望各位读者不吝批评指正。

李杰（北岛李工）

第1章　概述

1.1　S7-200 SMART的家族地位

SIMATIC S7-200 SMART是西门子公司针对中国小型自动化应用市场研发的一款高性价比PLC产品，其目标是逐步取代目前市场上的S7-200 系列PLC产品。作为SIMATIC家族的新成员，S7-200 SMART的市场定位是小型自动化应用场合，在SIMATIC家族中的地位介于SIMATIC LOGO！PLC和SIMATIC S7-1200 系列PLC之间。

图1-1列出了西门子SIMATIC家族所有的成员。

图1-1　西门子SIMATIC家族所有的成员

图1-1的左边是SIMATIC家族的老成员，包括简单应用场合的“LOGO！0BA6”、中低端应用的S7-200、中高端应用的S7-300及高端应用的S7-400。这些产品有的已经停产了（比如S7-200），有的会逐步退出市场（比如S7-300/400）。那些计划退出市场的老产品，会逐步被新产品取代。

图1-1的右边是SIMATIC家族的新成员，包括简单应用场合的“LOGO！8”、低端应用的S7-200 SMART、中低端应用的S7-1200以及高端应用的S7-1500。

本书的主角——S7-200 SMART是在中国设计、研发和生产的，是为中国小型自动化客户量身打造的一款高性价比PLC产品，具有明显的价格优势及优良的性能。

1.2　S7-200 SMART的产品特点

（1）CPU芯片的运算速度更快

S7-200 SMART的CPU模块使用西门子专用高速芯片，与S7-200相比，运算速度更快。S7-200的布尔指令运算速度为0.22μs/条，而S7-200 SMART的布尔指令的运算速度为0.15μs/条。这个速度在同级别的小型PLC里遥遥领先，保证了对复杂程序的快速处理。

（2）存储区容量更大

S7-200 SMART CPU模块的内置存储区比S7-200更大。S7-200的CPU226，其用户程序存储区大小为20KB，用户数据存储区的大小为10KB；而S7-200 SMART的CPU ST60，其用户程序存储区的大小为30KB，用户数据存储区的大小为20KB。更大的存储容量意味着支持更大、更复杂的代码。

（3）机型丰富、模块多样

S7-200 SMART提供标准型和经济型两个系列的CPU模块，标准型CPU模块包括ST20/SR20、ST30/SR30、ST40/SR40、ST60/SR60；经济型CPU模块包括CR20s、CR30s、CR40s和CR60s。CPU模块本身集成了数字量信号输入/输出（DI/DO）通道，并且标准型CPU模块还支持使用扩展信号板来增加信号通道的数量，最多支持扩展6个信号模块，大大增强了信号处理能力。

（4）创新的信号板设计

S7-200 SMART CPU模块的中央有一块预留的位置，可以用来安装信号板（Signal Board），如图1-2所示。

图1-2　S7-200 SMART信号板

信号板支持的功能包括数字量输入/输出、模拟量输入/输出、RS485/RS232通信、实时时钟电池等。通过将信号板安装在CPU模块上，既可以增加CPU的功能，又不占用额外的空间。这种创新式的设计，在S7-1200系列PLC的设计上也被采用。

（5）通用SD卡，可及时更新固件

S7-200 SMART标准型CPU支持使用市面上通用的Micro SD卡来进行CPU固件版本更新，省去了CPU返厂更新固件的不便，可以最大限度地利用新版本的优势，这是S7-200没有的功能。另外，通用SD卡还可以执行程序传输及恢复出厂默认设置的功能。

（6）集成以太网口，经济方便

S7-200 SMART标准型CPU集成了以太网口，可以使用一根普通的网线将程序下载到CPU中，省去了专用编程电缆的费用，经济方便。该以太网口具有强大的以太网通信功能，可以与人机界面（HMI）、其他CPU模块及第三方以太网通信设备进行通信，可以十分方便地组建局域网。从V2.4版本开始该网口还支持PROFINET通信。

（7）CPU模块集成工艺功能

S7-200 SMART CPU模块支持高速脉冲输入计数。以CPU ST40为例，最多支持6个高速脉冲计数器（HSC），如果使用单相输入，最高支持200kHz的输入频率；如果使用A/B相输入，最高支持100kHz的输入频率。

S7-200 SMART CPU模块支持高速脉冲输出。CPU ST40最多支持3个100kHz的高速脉冲输出，支持脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）两种方式，可以用来控制伺服驱动器进行调速或定位。

CPU模块集成的这些工艺功能，可以进行PID控制和运动控制。同时其内部提供了PID和运动控制的指令库，编程十分方便。

（8）更加友好的编程开发环境

STEP7 Micro-WIN/SMART是西门子专门为S7-200 SMART PLC打造的软件编程开发平台，秉承西门子编程软件的强大功能，融入了很多人性化的设计（例如全新的软件界面、新颖的带状菜单、移动式窗口界面、方便的程序注释及强大的密码保护功能），可以更快、更方便地进行编程开发。

（9）支持PROFINET通信协议

2019年3月，V2.4版本的S7-200 SMART标准型CPU集成的以太网口正式支持PROFINET协议。这标志着SMART系列PLC已经完全融入SIMATIC家族，这必将对SMART系列产品的更广泛的应用打下更加坚实的基础。V2.4版本的S7-200 SMART标准型CPU最多支持8个PROFINET设备，每台设备最大支持128个字节的输入和128个字节输出；PROFINET网络最多可以有64个模块。

2020年1月，V2.5版本发布，新版本可以使S7-200 SMART标准型CPU作为智能设备（I-Device）使用，最大支持128个输入字节和128个输出字节的数据交换区。

第2章　PLC硬件

2.1　电源模块

2.1.1　供电功率计算

S7-200 SMART的CPU模块可以向外提供两种电源：直流24V （DC）电源和直流 5V （DC）电源。直流24V电源用于模块的输入通道、输出继电器线圈及其他外部的传感器的供电。若输入/输出及外部传感器消耗的电流总和超过了CPU模块的供电能力，可以通过外接24V DC电源的方法进行补充。直流5V 电源用来给扩展模块和信号板供电。

CPU模块提供的5V DC的电流的大小，决定了能连接的模块的数量。若系统对5V DC电流需求的总和超过了CPU可提供的最大电流，则不能通过增加外部5V电源的方法进行补充，必须移除某些模块。

下面我们举例来讲解如何计算S7-200 SMART的电源需求。

假设系统由如下硬件组成：

① CPU ST40 DC/DC/DC；

② 2个EM DR08 （8通道数字量继电器输出）；

③ 2个EM DE16 （16通道数字量输入）；

④ 1个EM AQ02（2通道模拟量输出）。

CPU ST40可向外提供5V DC的最大电流为1400mA；可向外提供24V DC的最大电流为300mA。本身集成24个数字量输入通道，每个通道消耗24V电流4mA，因此CPU ST40本身消耗24V电流=4×24=96(mA)。EM DR08每个输出通道消耗24V电流11mA；整个模块消耗5V电流120mA。EM DE16每个输入通道消耗24V电流4mA；整个模块消耗5V电流105mA。EM AQ02每个模拟量通道消耗24V电流90mA；整个模块消耗5V电流60mA。

系统电流消耗如表2-1所示。

表2-1　S7-200 SMART电源需求计算
CPU供电能力5V DC24V DC
CPU ST40 DC/DC/DC1400mA300mA
减去
系统组成5V DC24V DC
CPU ST40（集成24个数字量输入通道）4×24=96(mA)
2个EM DR08 （8通道数字量继电器输出）2×120=240(mA)2×8×11=176(mA)
2个EM DE16 （16通道数字量输入）2×105=210(mA)2×16×4=128(mA)
1个EM AQ02（2通道模拟量输出）60(mA)1×2×90=1

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