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西门子S7-1200CPU

制造行业中的创新系统解决方案——模块化控制器SIMATIC S7-1200 控制器具有模块化、结构紧凑、功能全面等特点，适用于多种应用，能够**现有投资的长期安全。由于该控制器具有可扩展的灵活设计，符合工业通讯最高标准的通讯接口，以及全面的集成工艺功能，因此它可以作为一个组件集成在完整的综合自动化解决方案中。

通讯模块集成工艺

集成的 PROFINET 接口用于编程、HMI 通讯和 PLC 间的通讯。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通讯。该接口带一个具有自动交叉网线（auto-cross-over）功能的 RJ45 连接器，提供10/100 Mbit/s 的数据传输速率，它支持最多 16 个以太网连接以及下列协议：TCP/IPnative、ISO-on-TCP 和 S7 通讯。

SIMATIC S7-1200 CPU 最多可以添加三个通讯模块。RS485和 RS232 通讯模块为点到点的串行通讯提供连接。对该通讯的组态和编程采用了扩展指令或库功能、USS 驱动协议、Modbus RTU 主站和从站协议，它们都包含在 SIMATICSTEP 7 Basic 工程组态系统中。

高速输入

SIMATIC S7-1200 控制器带有多达6个高速计数器。其中3个输入为100kHz，3个输入为30kHz，用于计数和测量。

高速输出

SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个100kHz的高速脉冲输出，用于步进电机或控制伺服驱动器的速度和位置。这两个输出都可以输出脉宽调制信号来控制电机速度、阀位置或加热元件的占空比。

存储器

用户程序和用户数据之间的可变边界可提供最多50KB容量的集成工作内存。同时还提供了最多2MB 的集成装载内存和 2 KB 的掉电保持内存。SIMATIC 存储卡可选，通过它可以方便地将程序传输至多个CPU。该卡还可以用来存储各种文件或更新控制器系统的固件。

可扩展的灵活设计

信号模块 

－－－－－－多达8个信号模块可连接到扩展能力最高的CPU，以支持更多的数字和模拟量输入/输出信号。

信号板 

－－－－－－一块信号板就可连接至所有的CPU，由此您可以通过向控制器添加数字或模拟量输入/输出信号来量身定做CPU，而不必改变其体积。SIMATIC S7-1200控制器的模块化设计允许您按照自己的需要准确地设计控制器系统。

SIMATIC S7-1200 I/O模块

信号模块和通讯模块具有大量可供选择的信号板，可量身定做控制器系统以满足需求，而不必增加其体积。

多达8个信号模块可连接到扩展能力最高的CPU。一块信号板就可连接至所有的 CPU，由此您可以通过向控制器添加数字或模拟量输入/输出信号来量身定做 CPU，而不必改变其体积。

SIMATIC S7-1200 CPU

信号板、信号模块、通讯模块

SIMATIC S7-1200 系统的 CPU 有三种不同型号：CPU 1211C、CPU 1212C 和 CPU1214C。每一种都可以根据您机器的需要进行扩展。任何一种 CPU 的前面都可以增加一块信号板，以扩展数字或模拟 I/O，而不必改变控制器的体积。信号模块可以连接到 CPU 的右侧，以进一步扩展其数字或模拟 I/O 容量。CPU 1212C 可连接 2 个信号模块，CPU 1214C 则可连接 8 个。所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 都可以配备最多3 个通讯模块（连接到控制器的左侧）以进行点到点的串行通讯。

安装简单方便

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都具有内置夹，能够方便地安装在一个标准的 35 mmDIN 导轨上。这些内置的夹子可以咬合到某个伸出位置，以便在需要进行面板安装时提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可进行竖直安装或水平安装。这些集成功能在安装过程中为用户提供了最大的灵活性，同时也使得 SIMATIC S7-1200 成为众多应用场合的理想选择。

紧凑的结构

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件在设计时都力求紧凑，以节省控制面板中的空间。例如，CPU 1214C 的宽度仅有 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度也仅有90 mm。通讯模块和信号模块的体积也十分小巧，使得这个紧凑的模块化系统大大节省了空间，从而在安装过程中为您提供了最高的效率和灵活性。

快速、简单、灵活的工业通讯

集成 PROFINET 接口

新型的 SIMATIC S7-1200 配备了集成PROFINET 接口，提供与下列组件的无缝通讯：集成 SIMATIC STEP 7 Basic 工程组态系统（用于编程）；SIMATIC HMI 精简系列面板（用于可视化）；其它控制器（用于 PLC 间的通讯）；第三方设备（用于可选的高级集成）。

组网简单

SIMATIC S7-1200 通讯接口由一个抗干扰的 RJ45 连接器组成。该连接器具有自动交叉网线（auto-cross-over）功能，支持最多 16 个以太网连接，数据传输速率达10/100 Mbit/s。为了使布线最少并提供最大的组网灵活性，可以将紧凑型交换机模块 CSM 1277 和 SIMATIC S7-1200 一起使用，以便轻松组建一个统一或混合的网络（具有线型、树型或星型的拓扑结构）。CSM 1277 是一个 4 端口的非托管交换机，用户可以通过它将 SIMATIC S7-1200连接到最多 3 个附加设备。除此之外，如果将 SIMATIC S7-1200 和 SIMATIC NET 工业无线局域网组件一起使用，您还可以获得一个全新的组网规模。

与其它控制器和 HMI 设备进行通讯

为了保证与其它控制器和 HMI 设备之间的通讯，SIMATIC S7-1200 可以连接到多个S7 控制器和 HMI 设备，使用成熟的 S7 通讯协议进行通讯。

与第三方设备进行通讯

SIMATIC S7-1200 上的集成接口不仅可以与其它厂商的设备进行无缝集成，还可以通过开放式以太网协议 TCP/IP native 和ISO on TCP 与多个第三方设备进行连接和通讯。集成的工程组态系统 SIMATIC STEP7 Basic 还为 SIMATIC S7-1200 提供了标准 T-Send/T-Receive 指令，因此用户在设计自动化解决方案时能够获得更高的灵活性。

将强大的工艺功能集于一身

用于计数和测量的高速输入

集成了多达6个高速计数器（3个100kHz，3个30kHz），用于精确监视增量编码器、频率计数或对过程事件进行高速计数。

用于速度、定位或占空比控制的高速输出

SIMATIC S7-1200 控制器中集成了 2 个高速输出，可用作高速脉冲输出或脉宽调制输出。当组态成 PTO 时，它们将提供最高频率为 100kHz 的 50% 占空比高速脉冲输出，以便对步进电机或伺服驱动器进行开环速度控制和定位控制。通过 2 个高速计数器对高速脉冲输出进行内部反馈。当组态成 PWM 输出时，将生成一个具有可变占空比的固定周期输出来控制电机速度、阀位置或加热元件的占空比。

PLCopen 运动功能块

SIMATIC S7-1200 支持对步进电机和伺服驱动器进行开环速度控制和位置控制。对该功能的组态十分简单：通过一个轴工艺对象和通用的 PLCopen 运行功能块（包含在工程组态系统 SIMATIC STEP 7 Basic中）即可实现。除了返回（home）和点动（jog）功能以外，还支持绝对、相对和速度运动。

驱动调试控制面板

工程组态系统 SIMATIC STEP 7 Basic 中的驱动调试控制面板简化了步进电机和伺服驱动器的启动和调试过程。它为单个运动轴提供了自动和手动控制，以及在线诊断信息。

用于闭环控制的 PID 功能

在简单过程控制应用中，SIMATIC S7-1200支持多达 16 个 PID 控制回路。这些控制回路可以通过一个 PID 控制器工艺对象和SIMATIC STEP 7 Basic 中的编辑器轻松进行组态。除此之外，SIMATIC S7-1200 还支持PID 自动调节功能，可以自动计算增益、积分时间和微分时间的最佳调节值。

PID 调试控制面板

SIMATIC STEP 7 Basic 中包含的 PID 调试控制面板简化了控制回路的调节过程。对于单个控制回路，它除了提供了自动调节和手动控制方式之外，还提供调节过程的图形化趋势图。

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SIMATIC STEP 7 Basic

适用于 SIMATIC S7-1200 的工程组态软件

概述

描述

描述

SIMATIC STEP 7 Basic 的设计理念是直观、易学和易用。这种设计理念可以使您在工程组态中实现最高效率。一些智能功能，例如直观的编辑器、拖放功能和“IntelliSense”（智能检测）工具，可让您的工程组态进行的更加迅速。

这款新软件的体系结构源于对未来创新的不断追求，西门子在软件开发领域已经有很多年的经验，因此 SIMATIC STEP 7 的设计是以未来为导向的。

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一个通用工程组态框架

STEP 7 Basic（包括 WinCC Basic）包含以任务为导向、智能和直观的编辑器，使其成为编程控制器和组态 HMI 基本面板的一个通用工程组态框架。新的集成工程组态系统 SIMATIC STEP 7 Basic 为您提供了直观而快速的工程组态功能，用于编程和调试全面的自动化解决方案。

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支持新用户和专业人员

支持新用户和专业人员

我们保证 SIMATIC STEP 7 使用简便，不管你是刚接触工程组态还是已经有多年常规使用经验。对初学者来说，工程组态易学易用；对专业人员来说，工程组态快速高效。

不同的用户可以从两种不同的视图类型中进行选择 — 选择最适合自己的视图。使用门户视图，您一眼便能看到自动化项目的所有任务。这就意味着，将会为初学者提供一个以任务为导向的用户指南，以及推荐的完全能满足其自动化任务需求的编辑器。使用项目视图时，整个项目以项目树状目录的形式分层显示，实现了对所有编辑器、参数和项目数据的快速、直观的访问，确保工程组态以对象为导向。初学者和专业人员均能够快速、高效地完成工程组态任务。

S7 1200 专用的USS库

        USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

        USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。

        USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

        USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

这些专用功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：

 USS 通信功能块与变频器的控制关系

        USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。

        每个S7-1200 CPU多可带3个通信模块，而每个CM1241 RS485通信模块多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中多可建立3个USS网络，而每个USS网络多支持16个变频器，总共多支持48个USS变频器。

5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程

1．USS通信接口参数功能块的编程

USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。SS通信接口参数功能块的编程

USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信，它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。

PORT：指的是通过哪个通信模块进行USS通信。

BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。

USS_DB：指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块多可以有16个USS数据块，每个CPU多可以有48个USS数据块，具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是的。

ERROR：输出错误。

STATUS：扫描或初始化的状态。

S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变频器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多个扫描。

USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间，不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间。

不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间

        USS_PORT在发生通信错误时，通常进行3次尝试来完成通信事件，那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信超时的时间间隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于小的调用时间间隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误超时尝试次数是2次。

        基于以上的USS_PORT通信时间的处理，我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时，我们可以设置循环中断OB块的扫描时间，以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如下图所示：

循环中断OB块的扫描时间的设置 

2．USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功能块的编程如下图所示。

 USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功能块用来与变频器进行交换数据，从而读取变频器的状态以及控制变频器的运行。每个变频器使用的一个USS_DRV功能块，但是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的所有变频器（多16个）都使用同一个USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB：指定变频器进行USS通信的数据块。

RUN：                 指定DB块的变频器启动指令。

OFF2：                 紧急停止，自由停车。 该位为0时停车。

OFF3：                 快速停车，带制动停车。 该位为0时停车。

F_ACK：             变频器故障确认。

DIR ：                 变频器控制电机的转向。

SPEED_SP：       变频器的速度设定值。

ERROR：          程序输出错误。

RUN_EN：        变频器运行状态指示。

D_DIR：           变频器运行方向状态指示。

INHIBIT：        变频器是否被禁止的状态指示。

FAULT：           变频器故障。

SPEED：           变频器的反馈的实际速度值。

DRIVE：           变频器的USS站地址。变频器参数P2011设置。

PZD_LEN：      变频器的循环过程字。 变频器参数P2012设置。

注意：变频器的PKW的长度在这里是特殊需要注意的，在使用USS通信时必须是4，如果改成3或者127都将不能读取反馈回来的过程值。

3．USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块的编程 如下图所示。

USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块用于通过USS通信从变频器读取参数。

REQ：         读取参数请求。

DRIVE：     变频器的USS站地址。

PARAM：   变频器的参数代码。

INDEX：     变频器的参数索引代码

USS_DB：  指定变频器进行USS通信的数据块。

DONE：     读取参数完成。

ERROR：  读取参数错误。

STATUS： 读取参数状态代码。

VALUE：   所读取的参数的值。

注意：进行读取参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量读取参数时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。

4．USS_WPM功能块的编程

USS_WPM功能块的编程如下图所示。