3.2　西門子S7-200 SMART CPU模塊及其接線

3.2.1　西門子S7-200 SMART CPU模塊的介紹

全新的S7-200 SMART帶來兩種不同類型的CPU模塊—標準型和經濟型，全方位滿足不同行業、不同客戶、不同設備的各種需求。標準型作為可擴展CPU模塊，可滿足對I/O規模有較大需求，邏輯控制較為復雜的應用；而經濟型CPU模塊直接通過單機本體滿足相對簡單的控制需求。

（1）S7-200 SMART CPU的外部介紹

S7-200 SMART CPU將微處理器、集成電源和多個數字量輸入和輸出點集成在一個緊湊的盒子中，形成功能比較強大的S7-200 SMART PLC，如圖3-1所示。

① 集成以太網口。用于程序下載、設備組網。這使程序下載更加方便快捷，節省了購買專用通信電纜的費用。

② 通信及運行狀態指示燈。顯示PLC的工作狀態，如運行狀態、停止狀態和強制狀態等。

③ 導軌安裝卡子。用于安裝時將PLC鎖緊在35mm的標準導軌上，安裝便捷。同時此PLC也支持螺釘式安裝。

④ 接線端子。S7-200 SMART所有模塊的輸入、輸出端子均可拆卸，而S7-200 PLC沒有這個優點。

⑤ 擴展模塊接口。用于連接擴展模塊，插針式連接，模塊連接更加緊密。

⑥ 通用Micro SD卡。支持程序下載和PLC固件更新。

⑦ 指示燈。I/O點接通時，指示燈會亮。

⑧ 信號擴展板安裝處。信號板擴展實現精確化配置，同時不占用電控柜空間。

⑨ RS485串口。用于串口通信，如自由口通信、USS通信和Modbus通信等。

（2）S7-200 SMART CPU的技術性能

西門子公司的CPU是32位的。西門子公司提供多種類型的CPU，以適應各種應用要求，不同的CPU有不同的技術參數，其規格（節選）見表3-2。讀懂這個性能表是很重要的，設計者在選型時，必須要參考這個表格，例如晶體管輸出時，輸出電流為0.5A，若使用這個點控制一臺電動機的啟/停，設計者必須考慮這個電流是否能夠驅動接觸器，從而決定是否增加一個中間繼電器。

（3）S7-200 SMART CPU的工作方式

CPU前面板即存儲卡插槽的上部，有三盞指示燈顯示當前工作方式。指示燈為綠色時，表示運行狀態；指示燈為紅色時，表示停止狀態；標有“SF”的燈亮時，表示系統故障，PLC停止工作。

CPU處于停止工作方式時，不執行程序。進行程序的上傳和下載時，都應將CPU置于停止工作方式。停止方式可以通過PLC上的旋鈕設定，也可以在編譯軟件中設定。

CPU處于運行工作方式時，PLC按照自己的工作方式運行用戶程序。運行方式可以通過PLC上的旋鈕設定，也可以在編譯軟件中設定。

3.2.2　西門子S7-200 SMART CPU模塊的接線

（1）CPU Sx40輸入端子的接線

S7-200 SMART系列CPU的輸入端接線與三菱的FX系列的輸入端接線不同，后者不需要接入直流電源，其電源可以由系統內部提供，而S7-200 SMART系列CPU的輸入端則必須接入直流電源。

下面以CPU Sx40為例介紹輸入端的接線。“1M”是輸入端的公共端子，與DC 24V電源相連，電源有兩種連接方法，對應PLC的NPN型和PNP型接法。當電源的負極與公共端子相連時，為PNP型接法，如圖3-2所示，“N”和“L1”端子為交流電的電源接入端子，通常為AC 120～240V，為PLC提供電源，當然也有直流供電的；而當電源的正極與公共端子相連時，為NPN型接法，如圖3-3所示。“M”和“L+”端子為DC 24V的電源接入端子，為PLC提供電源，當然也有交流供電的，注意這對端子不是電源輸出端子。

初學者往往不容易區分PNP型和NPN型的接法，經?；煜糇x者記住以下的方法，就不會出錯：把PLC作為負載，以輸入開關（通常為接近開關）為對象，若信號從開關流出（信號從開關流出，向PLC流入），則PLC的輸入為PNP型接法；把PLC作為負載，以輸入開關（通常為接近開關）為對象，若信號從開關流入（信號從PLC流出，向開關流入），則PLC的輸入為NPN型接法。三菱的FX系列（FX3U除外）PLC只支持NPN型接法。

【例3-1】　有一臺CPU Sx40，輸入端有一只三線PNP型接近開關和一只二線PNP型接近開關，應如何接線？

【解】　對于CPU Sx40，公共端接電源的負極。而對于三線PNP型接近開關，只要將其正、負極分別與電源的正、負極相連，將信號線與PLC的“I0.0”相連即可；而對于二線PNP型接近開關，只要將電源的正極與其正極相連，將信號線與PLC的“I0.1”相連即可，如圖3-4所示。

（2）CPU Sx40輸出端子的接線

S7-200 SMART系列CPU的數字量輸出有兩種形式：一種是24V直流輸出（即晶體管輸出），另一種是繼電器輸出。標注為“CPUST40（DC/DC/DC）”的含義是：第一個DC表示供電電源電壓為DC 24V，第二個DC表示輸入端的電源電壓為DC 24V，第三個DC表示輸出為DC 24V，在CPU的輸出點接線端子旁邊印刷有“24V DC OUTPUTS”字樣，“T”的含義就是晶體管輸出。標注為“CPUSR40（AC/DC/繼電器）”的含義是：AC表示供電電源電壓為AC 120～240V，通常用AC 220V，DC表示輸入端的電源電壓為DC 24V，“繼電器”表示輸出為繼電器輸出，在CPU的輸出點接線端子旁邊印刷有“RELAY OUTPUTS”字樣，“RELAY”的含義就是繼電器輸出。

目前24V直流輸出只有一種形式，即PNP型輸出，也就是常說的高電平輸出，這點與三菱FX系列PLC不同，三菱FX系列PLC（FX3U除外，FX3U有PNP型和NPN型兩種可選擇的輸出形式）為NPN型輸出，也就是低電平輸出，理解這一點十分重要，特別是利用PLC進行運動控制（如控制步進電動機時）時，必須考慮這一點。

晶體管輸出如圖3-5所示。繼電器輸出沒有方向性，可以是交流信號，也可以是直流信號，但不能使用220V以上的交流電，特別是380V的交流電容易誤接入。繼電器輸出如圖3-6所示。可以看出，輸出是分組安排的，每組既可以是直流也可以是交流電源，而且每組電源的電壓大小可以不同，接直流電源時，沒有方向性。在接線時，務必看清接線圖。“M”和“L+”端子為DC 24V的電源輸出端子，為傳感器供電，注意這對端子不是電源輸入端子。

在給CPU進行供電接線時，一定要分清是哪一種供電方式，如果把AC 220V接到DC 24V供電的CPU上，或者不小心接到DC 24V傳感器的輸出電源上，都會造成CPU的損壞。

【例3-2】　有一臺CPUSR40，控制一只DC 24V的電磁閥和一只AC 220V的電磁閥，輸出端應如何接線？

【解】　因為兩個電磁閥的線圈電壓不同，而且有直流和交流兩種電壓，所以如果不經過轉換，只能用繼電器輸出的CPU，而且兩個電磁閥分別在兩個組中。其接線如圖3-7所示。

【例3-3】　有一臺CPUST40，控制兩臺步進電動機和一臺三相異步電動機的啟/停，三相電動機的啟/停由一只接觸器控制，接觸器的線圈電壓為AC 220V，輸出端應如何接線（步進電動機部分的接線可以省略）？

【解】　因為要控制兩臺步進電動機，所以要選用晶體管輸出的CPU，而且必須用Q0.0和Q0.1作為輸出高速脈沖點控制步進電動機，但接觸器的線圈電壓為AC 220V，所以電路要經過轉換，增加中間繼電器KA，其接線如圖3-8所示。