西门子 S7-1200 系列二：干货！教你做西门子S7-1200 PLC系统选型(其它系统

显示全部楼层 · 2024-5-15 20:37:25

image-20240509154327328对于自动化工程师，不仅要知道程序如何实现，也需要知道控制系统如何搭建，这样才能从容应对各种突发问题；本文通过小编的实际经验，给大家分享如何配置s7-1200系统。如果文章内容存在错误，请大家不吝赐教；如果大家有更好的方法，也可以留言分享；注：其它系统选型步骤类似，可套用；

一

IO统计

在实际应用中，配置任何系统，第一步都需要对该系统所控制的设备的IO进行统计。计算出系统所需的DI、DO、AI、AO、通讯接口等，并根据需求预留部分备用点位，一般预留总IO的20%~30%，客户有要求的，按照客户要求预留相应IO；
下表列出常用设备的IO统计点位供大家参考；
设备类型DIDOAIAO说明单方向直启电机(星三角)3100DI:合闸反馈，运行反馈，故障反馈
DO:电机启停正反转直启电机4200DI:合闸反馈，正转运行反馈，反转运行反馈，故障反馈
DO:电机正转，电机反转单方向变频启动电机3111DI:合闸反馈，运行反馈，故障反馈
DO:电机启停
AI:变频器频率给定
AO:变频器频率反馈正反转变频启动电机3211DI:合闸反馈，运行反馈，故障反馈
DO:电机正转，电机反转
AI:变频器频率给定
AO:变频器频率反馈电磁阀、气缸(单作用)、气动阀（不带反馈）0100DO：打开或关闭命令电磁阀、气缸(单作用)、气动阀（带反馈）2100DI:开到位反馈，关到位反馈
DO:打开或关闭命令电动阀4200DI:开运行反馈，关运行反馈，开到位反馈，关到位反馈
DO:开阀命令，关阀命令比例调节阀0011AI:阀门开度反馈
AO：阀门开度给定注：以上仅供参考，实际应用中以设备实际点位为准；

考虑到模拟量点位成本较贵，通常也采用通讯形式获取变频反馈数据；
星三角一般按照直启考虑IO点位，星三角正反转的应用比较少见，线路更加复杂一般不考虑；
电动阀，通常分三相和单相，一般单相控制较少采集开运行反馈及关运行反馈；
变频控制电机，需要确认电机是否带强冷风扇，一般运行频率小于30Hz的场景，电机必须配强冷风扇；

二

通讯方式

s7-1200 通讯总览IO统计完成后，还需要统计系统中需要的通讯情况，考虑是否增加扩展模块或者更换控制器；S7-1200 家族提供各种各样的通信选项以满足您所有的网络要求，如下所示：

I-Device
PROFINET
PROFIBUS
远距离控制通信
点对点（PtP）通信
USS 通信
Modbus RTU
AS-i
IO LINK MASTER

s7-1200本体集成以太网接口，支持以下通讯协议：

TCP/IP
UDP
OPC UA（服务器）
ISO-on-TCP
Modbus TCP
S7 通信
Profinet IO

注：需要注意链接资源，全系连接资源如下：

PGHMIGET/PUTOPEN IEWEBProfinet连接资源最大数量312883016

PG: 编程资源，只允许连接一台PC
HMI: 触摸屏连接资源，一台HMI设备可能占多个资源；保证4个HMI同时连接；
GET/PUT: S7通讯资源，作服务器与客户端各8个；
OPEN IE: TCP/UDP/ISO_on_TCP以及Modbus TCP
WEB: 网页连接资源，保证支持3个WEB浏览器；
Profinet: 最多可以带16个IO Device，所有IO设备的子模块数量最多为256个。

其它非本体以太网支持通讯，需要增加通讯模块实现，通讯模块说明详见样本手册；

三

硬件性能

完成IO和通讯统计后，系统配置就算完成一大半了，大部分应用场景根据IO和通讯数量配置完成系统后，即可正常使用；但是，对于复杂应用场景（现场设备过多、或者逻辑过于复杂），还需要考虑CPU硬件性能，特别是CPU存储器大小;
s7-1200 工作存储区（可理解为系统运行内存）大小无法扩展，工作存储区内存满了以后，后期将无法进行任何程序修改，并且影响CPU运行扫描周期，小编最近一个项目就是用CPU1214挂了16个IO设备及远程IO，工作存储区用到了99%，现在系统基本无法做任何改动，后期有新的需求，也只能更换CPU了。因此，对于大型项目，还是需要谨慎考量，系统前期就要明确好需求，并做好余量，不能一味追求成本最优，而导致项目后期被动；
s7-1200 主要参数汇总如下：
S7-1200 CPU 实时时钟保持时间
通常为 20 天，40℃ 时最少为 12 天（免维护超级电容）；
使用 BB1297 电池板和 CR1025 电池实时时钟断电保持时间大约为 1 年。
S7-1200 CPU 数据断电保持时间
设置了断电保持的数据理论上断电保持的时间是无限的，实际保持时间可能与运行环境、电源、EMC 等有关，所以尽可能按照安装要求进行安装、供电等。
S7-1200 CPU 断电保持数据区大小

固件版本为 V4.0 - V4.4 的 CPU 保持性存储器大小为 10k Byte
固件版本为 V4.5 及其以上的 CPU 保持性存储器大小为 14k Byte

S7-1200 CPU 工作存储器大小，如下表(固件版本V4.6)
CPUCPU 1211CCPU 1212CCPU 1214CCPU 1215CCPU 1217C标准型
75kB
100kB
150kB
200kB
250kB
故障安全型
无
150kB
200kB
250kB
无
S7-1200 CPU 装载存储器大小
CPUCPU 1211CCPU 1212CCPU 1214CCPU 1215CCPU 1217C标准型
1MB
2MB
4MB
4MB
4MB
故障安全型
无
2MB
4MB
4MB
无
S7-1200 PLC 额定电压
CPU 类型额定电压范围DC/DC/DC DC/DC/RLY24V DC20.4V DC 到 28.8V DCAC/DC/RLY120/230V AC85V AC 到 264V AC，47 到 63HzS7-1200 CPU 切断电源后，CPU 的电容维持时间
取决于 CPU 的供电类型：AC 120V 时为 20ms；AC 240V 时为 80ms；DC 24V 时为 10ms。
S7-1200 PLC 支持的代码块、定时器和计数器
表代码块、定时器和计数器
元素说明块类型OB、FB、FC、DB大小最大可达工作存储器的大小数量最多可达 1024 个块（OB + FB + FC + DB）FB、FC、DB 地址范围FB 和 FC：1 到 65535
   DB：1 到 59999
嵌套深度16（从程序循环 OB 或启动 OB 开始）
   6（从任意中断事件）
监视可以同时监视 2 个代码块的状态定时器类型IEC数量仅受存储器大小限制存储DB 结构，每个定时器 16 个字节计数器类型IEC数量仅受存储器大小限制存储DB 结构，大小取决于计数类型
   SInt 和 USInt：3 个字节
   Int 和 UInt：6 个字节
   DInt 和 UDInt：12 个字节
组织块
组织块类型默认优先级可能的 OB 编号允许的 OB 数量程序循环11，≥123多个启动1100，≥123多个时间中断2≥102延时中断3≥204（每个事件 1 个）循环中断8≥304（每个事件 1 个）硬件中断18≥4050（每个事件 1 个）时间错误中断22801诊断错误中断5821拔出或插入模块6831机架或站故障6861S7-1200 PLC 安装环境
S7-1200 自动化系统适用于不受气候影响的固定位置。运行条件符合 DIN IEC 60721-3-3 的要求：
      类别 3M3 （机械要求）
      类别 3K3 （气候要求）
环境温度范围
（设备下部 25mm 进风距离）
-20℃ 到 60℃ 水平安装
-20℃ 到 50℃ 垂直安装
湿度 95%，不结露
大气压1140 至 795 hPa（相当于海拔 -1000 到 2000 m）污染物浓度SO2 < 0.5ppm；H2S < 0.1ppm；RH < 60%，不结露ISA-S71.04 严重度 G1、G2、G3EN 60068-2-14，测试 Nb，温度变化0℃ 到 60℃EN 60068-2-17，机械冲击15g，11 ms 脉冲，3 个轴向上 6 次冲击EN 60068-2-6，正弦振动DIN 导轨安装：5-9 Hz 时 3.5mm，8.4-150 Hz时 1G
面板安装：5-8.4Hz 时 7.0mm，8.4-150Hz 时 2G
每个轴 10 次摆动，每分钟 1 倍频程

四

总结

s7-1200 CPU模块扩展能力总览通过统计IO量、通讯方式、硬件需求三个方面，即可根据选型手册配置CPU及扩展模块；当统计IO数量，无法使用CPU+扩展IO实现时，则需要考虑使用分布式IO来增加或者扩展IO，s7-1200支持Profinet通讯，可直接使用西门子ET200sp，ET200s等IO模块；当然，考虑到经济性，也可使用S7-200 smart作为IO设备使用，或者用第三方IO模块替代；
西门子同样提供了选型配置工具 ”TIA Selection Tool“, 可通过拖拉的方式,方便选取西门子模块(不支持s7-200 smart)，并可将配置结果导出为excel，方便数量统计；

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