3.2　西门子S7-200 SMART CPU模块及其接线

3.2.1　西门子S7-200 SMART CPU模块的介绍

全新的S7-200 SMART带来两种不同类型的CPU模块—标准型和经济型，全方位满足不同行业、不同客户、不同设备的各种需求。标准型作为可扩展CPU模块，可满足对I/O规模有较大需求，逻辑控制较为复杂的应用；而经济型CPU模块直接通过单机本体满足相对简单的控制需求。

（1）S7-200 SMART CPU的外部介绍

S7-200 SMART CPU将微处理器、集成电源和多个数字量输入和输出点集成在一个紧凑的盒子中，形成功能比较强大的S7-200 SMART PLC，如图3-1所示。

① 集成以太网口。用于程序下载、设备组网。这使程序下载更加方便快捷，节省了购买专用通信电缆的费用。

② 通信及运行状态指示灯。显示PLC的工作状态，如运行状态、停止状态和强制状态等。

③ 导轨安装卡子。用于安装时将PLC锁紧在35mm的标准导轨上，安装便捷。同时此PLC也支持螺钉式安装。

④ 接线端子。S7-200 SMART所有模块的输入、输出端子均可拆卸，而S7-200 PLC没有这个优点。

⑤ 扩展模块接口。用于连接扩展模块，插针式连接，模块连接更加紧密。

⑥ 通用Micro SD卡。支持程序下载和PLC固件更新。

⑦ 指示灯。I/O点接通时，指示灯会亮。

⑧ 信号扩展板安装处。信号板扩展实现精确化配置，同时不占用电控柜空间。

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的技术性能

西门子公司的CPU是32位的。西门子公司提供多种类型的CPU，以适应各种应用要求，不同的CPU有不同的技术参数，其规格（节选）见表3-2。读懂这个性能表是很重要的，设计者在选型时，必须要参考这个表格，例如晶体管输出时，输出电流为0.5A，若使用这个点控制一台电动机的启/停，设计者必须考虑这个电流是否能够驱动接触器，从而决定是否增加一个中间继电器。

（3）S7-200 SMART CPU的工作方式

CPU前面板即存储卡插槽的上部，有三盏指示灯显示当前工作方式。指示灯为绿色时，表示运行状态；指示灯为红色时，表示停止状态；标有“SF”的灯亮时，表示系统故障，PLC停止工作。

CPU处于停止工作方式时，不执行程序。进行程序的上传和下载时，都应将CPU置于停止工作方式。停止方式可以通过PLC上的旋钮设定，也可以在编译软件中设定。

CPU处于运行工作方式时，PLC按照自己的工作方式运行用户程序。运行方式可以通过PLC上的旋钮设定，也可以在编译软件中设定。

3.2.2　西门子S7-200 SMART CPU模块的接线

（1）CPU Sx40输入端子的接线

S7-200 SMART系列CPU的输入端接线与三菱的FX系列的输入端接线不同，后者不需要接入直流电源，其电源可以由系统内部提供，而S7-200 SMART系列CPU的输入端则必须接入直流电源。

下面以CPU Sx40为例介绍输入端的接线。“1M”是输入端的公共端子，与DC 24V电源相连，电源有两种连接方法，对应PLC的NPN型和PNP型接法。当电源的负极与公共端子相连时，为PNP型接法，如图3-2所示，“N”和“L1”端子为交流电的电源接入端子，通常为AC 120～240V，为PLC提供电源，当然也有直流供电的；而当电源的正极与公共端子相连时，为NPN型接法，如图3-3所示。“M”和“L+”端子为DC 24V的电源接入端子，为PLC提供电源，当然也有交流供电的，注意这对端子不是电源输出端子。

初学者往往不容易区分PNP型和NPN型的接法，经常混淆，若读者记住以下的方法，就不会出错：把PLC作为负载，以输入开关（通常为接近开关）为对象，若信号从开关流出（信号从开关流出，向PLC流入），则PLC的输入为PNP型接法；把PLC作为负载，以输入开关（通常为接近开关）为对象，若信号从开关流入（信号从PLC流出，向开关流入），则PLC的输入为NPN型接法。三菱的FX系列（FX3U除外）PLC只支持NPN型接法。

【例3-1】　有一台CPU Sx40，输入端有一只三线PNP型接近开关和一只二线PNP型接近开关，应如何接线？

【解】　对于CPU Sx40，公共端接电源的负极。而对于三线PNP型接近开关，只要将其正、负极分别与电源的正、负极相连，将信号线与PLC的“I0.0”相连即可；而对于二线PNP型接近开关，只要将电源的正极与其正极相连，将信号线与PLC的“I0.1”相连即可，如图3-4所示。

（2）CPU Sx40输出端子的接线

S7-200 SMART系列CPU的数字量输出有两种形式：一种是24V直流输出（即晶体管输出），另一种是继电器输出。标注为“CPUST40（DC/DC/DC）”的含义是：第一个DC表示供电电源电压为DC 24V，第二个DC表示输入端的电源电压为DC 24V，第三个DC表示输出为DC 24V，在CPU的输出点接线端子旁边印刷有“24V DC OUTPUTS”字样，“T”的含义就是晶体管输出。标注为“CPUSR40（AC/DC/继电器）”的含义是：AC表示供电电源电压为AC 120～240V，通常用AC 220V，DC表示输入端的电源电压为DC 24V，“继电器”表示输出为继电器输出，在CPU的输出点接线端子旁边印刷有“RELAY OUTPUTS”字样，“RELAY”的含义就是继电器输出。

目前24V直流输出只有一种形式，即PNP型输出，也就是常说的高电平输出，这点与三菱FX系列PLC不同，三菱FX系列PLC（FX3U除外，FX3U有PNP型和NPN型两种可选择的输出形式）为NPN型输出，也就是低电平输出，理解这一点十分重要，特别是利用PLC进行运动控制（如控制步进电动机时）时，必须考虑这一点。

晶体管输出如图3-5所示。继电器输出没有方向性，可以是交流信号，也可以是直流信号，但不能使用220V以上的交流电，特别是380V的交流电容易误接入。继电器输出如图3-6所示。可以看出，输出是分组安排的，每组既可以是直流也可以是交流电源，而且每组电源的电压大小可以不同，接直流电源时，没有方向性。在接线时，务必看清接线图。“M”和“L+”端子为DC 24V的电源输出端子，为传感器供电，注意这对端子不是电源输入端子。

在给CPU进行供电接线时，一定要分清是哪一种供电方式，如果把AC 220V接到DC 24V供电的CPU上，或者不小心接到DC 24V传感器的输出电源上，都会造成CPU的损坏。

【例3-2】　有一台CPUSR40，控制一只DC 24V的电磁阀和一只AC 220V的电磁阀，输出端应如何接线？

【解】　因为两个电磁阀的线圈电压不同，而且有直流和交流两种电压，所以如果不经过转换，只能用继电器输出的CPU，而且两个电磁阀分别在两个组中。其接线如图3-7所示。

【例3-3】　有一台CPUST40，控制两台步进电动机和一台三相异步电动机的启/停，三相电动机的启/停由一只接触器控制，接触器的线圈电压为AC 220V，输出端应如何接线（步进电动机部分的接线可以省略）？

【解】　因为要控制两台步进电动机，所以要选用晶体管输出的CPU，而且必须用Q0.0和Q0.1作为输出高速脉冲点控制步进电动机，但接触器的线圈电压为AC 220V，所以电路要经过转换，增加中间继电器KA，其接线如图3-8所示。