1.1.2 CPU模塊

1.CPU的共性

1）S7-1200可以使用梯形圖（LAD）、函數(shù)塊圖（FDB）和結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）這3種編程語(yǔ)言。每條直接尋址的布爾運(yùn)算指令、字傳送指令和浮點(diǎn)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算指令的執(zhí)行時(shí)間分別為0.08μs、0.137μs和1.48μs。

2）CPU集成了最大150KB（B是字節(jié)的縮寫）的工作存儲(chǔ)器、最大4MB的裝載存儲(chǔ)器和10KB的保持性存儲(chǔ)器。CPU 1211C和CPU 1212C的位存儲(chǔ)器（M）為4096B，其他CPU的為8192B。可以用可選的SIMATIC存儲(chǔ)卡擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量和更新PLC的固件。還可以用存儲(chǔ)卡將程序傳輸?shù)狡渌鸆PU。

3）過程映像輸入、過程映像輸出存儲(chǔ)器各1024B。集成的數(shù)字量輸入電路的輸入類型為漏型/源型，電壓額定值為DC 24V，輸入電流為4mA。1狀態(tài)允許的最小電壓/電流為DC 15V/2.5mA，0狀態(tài)允許的最大電壓/電流為DC 5V/1mA。輸入延遲時(shí)間可以組態(tài)為0.1μs～20ms，有脈沖捕獲功能。在過程輸入信號(hào)的上升沿或下降沿可以產(chǎn)生快速響應(yīng)的硬件中斷。

繼電器輸出的電壓范圍為DC 5～30V或AC 5～250V。最大電流為2A，白熾燈負(fù)載為DC 30W或AC 200W。DC/DC/DC型CPU的MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的1狀態(tài)最小輸出電壓為DC 20V，0狀態(tài)最大輸出電壓為DC 0.1V，輸出電流為0.5A。最大白熾燈負(fù)載為5W。

脈沖輸出最多4路，CPU 1217支持最高1MHz的脈沖輸出，其他DC/DC/DC型的CPU本機(jī)可輸出最高100kHz的脈沖，通過信號(hào)板可輸出200kHz的脈沖。

4）有兩點(diǎn)集成的模擬量輸入（0～10V），10位分辨率，輸入電阻大于等于100k?。

5）集成的DC 24V電源可供傳感器和編碼器使用，也可以用作輸入回路的電源。

6）CPU 1215C和CPU 1217C有兩個(gè)帶隔離的PROFINET以太網(wǎng)端口，其他CPU有一個(gè)以太網(wǎng)端口，傳輸速率為10Mbit·（s-1）/100Mbit·（s-1）。

7）實(shí)時(shí)時(shí)鐘的保持時(shí)間通常為20天，40℃時(shí)最少為12天，最大誤差為±60s/月。

2.CPU的技術(shù)規(guī)范

S7-1200現(xiàn)在有5種型號(hào)的CPU（見表1-1），此外還有故障安全型CPU。CPU可以擴(kuò)展1塊信號(hào)板，左側(cè)可以擴(kuò)展3塊通信模塊。

圖1-3中的①是用于集成的I/O（輸入/輸出）的狀態(tài)顯示LED（發(fā)光二極管），②是用于3個(gè)指示CPU運(yùn)行狀態(tài)的LED，③是用于PROFINET以太網(wǎng)接口的RJ45連接器，④是存儲(chǔ)卡插槽（在蓋板下面），⑤是可拆卸的接線端子板。

每種CPU有3種具有不同電源電壓和輸入/輸出電壓的版本（見表1-2）。

3.CPU的外部接線圖

CPU 1214C AC/DC/RLY（繼電器）型的外部接線圖見圖1-4。輸入回路一般使用圖中標(biāo)有①的CPU內(nèi)置的DC 24V傳感器電源，漏型輸入時(shí)需要去除圖1-4中標(biāo)有②的外接DC電源，將輸入回路的1M端子與DC 24V傳感器電源的M端子連接起來，將內(nèi)置的DC 24V電源的L+端子接到外接觸點(diǎn)的公共端。源型輸入時(shí)將DC 24V傳感器電源的L+端子連接到1M端子。

CPU 1214C DC/DC/RLY的接線圖與圖1-4的區(qū)別在于前者的電源電壓為DC 24V。

CPU 1214C DC/DC/DC的電源電壓、輸入回路電壓和輸出回路電壓均為DC 24V。輸入回路也可以使用內(nèi)置的DC 24V電源。

4.CPU集成的工藝功能

S7-1200集成的工藝功能包括高速計(jì)數(shù)與頻率測(cè)量、高速脈沖輸出、PWM控制、運(yùn)動(dòng)控制和PID控制。

（1）高速計(jì)數(shù)器

最多可組態(tài)6個(gè)使用CPU內(nèi)置或信號(hào)板輸入的高速計(jì)數(shù)器，CPU 1217C有4點(diǎn)最高頻率為1MHz的高速計(jì)數(shù)器。其他CPU可組態(tài)6個(gè)最高頻率為100kHz（單相）/80kHz（互差90°的正交相位）或最高頻率為30kHz（單相）/20kHz（正交相位）的高速計(jì)數(shù)器（與輸入點(diǎn)地址有關(guān)）。如果使用信號(hào)板，最高計(jì)數(shù)頻率為200kHz（單相）/160kHz（正交相位）。

（2）高速脈沖輸出

各種型號(hào)的CPU最多有4點(diǎn)高速脈沖輸出（包括信號(hào)板的DQ輸出）。CPU 1217C的高速脈沖輸出的最高頻率為1MHz，其他CPU為100kHz，信號(hào)板為200kHz。

（3）運(yùn)動(dòng)控制

S7-1200的高速輸出可以用于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的速度和位置控制。通過一個(gè)軸工藝對(duì)象和PLCopen運(yùn)動(dòng)控制指令，它們可以輸出脈沖信號(hào)來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度、閥位置或加熱元件的占空比。除了返回原點(diǎn)和點(diǎn)動(dòng)功能以外，還支持絕對(duì)位置控制、相對(duì)位置控制和速度控制。軸工藝對(duì)象有專用的組態(tài)窗口、調(diào)試窗口和診斷窗口。

（4）用于閉環(huán)控制的PID功能

PID功能用于對(duì)閉環(huán)過程進(jìn)行控制，建議PID控制回路的個(gè)數(shù)不要超過16個(gè)。STEP 7中的PID調(diào)試窗口提供用于參數(shù)調(diào)節(jié)的形象直觀的曲線圖，支持PID參數(shù)自整定功能。