西门子CPU1212C

6ES7212-1AE40-0XB0SIMATIC S7-1200，CPU 1212C， 紧凑型 CPU，DC/DC/DC， 机载 I/O： 8 DI 24V DC；6 个 24V DC 数字输出； 2 AI 0-10V DC， 电源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存储器/数据存储器 75 KB

概述
SIMATIC S7-1200 通过 CPU 扩展 RS422/485 和 RS232 接口，可以支持点对点通信。 使用集成在 STEP 7 (TIA Portal) 中的 MODBUS  库指令，可以定义每个通讯模块为 MODBUS 主站或 MODBUS 从站。如果选择 MODBUS 主站，可以通讯的对象 ：

• 使用 CM 1241 RS232  通讯模块只能与一个从站通讯 ( 由于物理限制 ) 。

• 允许最多与 10 个从站的相继地通讯使用 RS422  ( 使用  CM 1241 RS422/RS485)。

• 
  

• 允许最多与 32 个从站的相继地通讯使用 RS485 ( 使用 CM 或者 CB 1241 RS485 )。

使用示例项目来描述在 STEP 7 (TIA Portal) V14 中使用 CM 1241 RS422/485 与多个从站进行通信的配置步骤。

图. 01

	6ES7212-1AE40-0XB0SIMATIC S7-1200，CPU 1212C， 紧凑型 CPU，DC/DC/DC， 机载 I/O： 8 DI 24V DC；6 个 24V DC 数字输出； 2 AI 0-10V DC， 电源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存储器/数据存储器 75 KB	显示价格
		6ES7212-1BE40-0XB0SIMATIC S7-1200，CPU 1212C， 紧凑型 CPU，AC/DC/继电器， 机载 I/O： 8 DI 24V DC；6 个 2A 继电器数字输出； 2 AI 0-10V DC， 电源：交流 47-63Hz 时 85-264V AC， 程序存储器/数据存储器 75 KB	显示价格
		6ES7212-1HE40-0XB0SIMATIC S7-1200，CPU 1212C， 紧凑型 CPU，DC/DC/继电器， 机载 I/O： 8 DI 24V DC；6 个 2A 继电器数字输出； 2 AI 0-10V DC， 电源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存储器/数据存储器 75 KB

应用描述

 S7-1200 CPU将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置 PROFINET、高速运动控制 I/O 以及板载模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中来形成功能强大的控制器。S7-1200可以方便地执行速度控制、位置控制等基本运动控制功能，被广泛地应 用到各行各业的自动化解决方案中。

TIA Portal 结合 CPU S7-1200 的“运动控制”功能，可帮助用户实现通过脉冲接口控制步进电机和伺服电机：

●  在 TIA Portal 中，可以组态“轴”和“命令表”工艺对象。 CPU S7-1200 可以使用这些工艺对象控制用于控制驱动器的脉冲和方向输出。

●  在用户程序中，通过运动控制指令来控制轴，启动驱动器的运动任务。

解决方案

本文以CPU 1214C和V80为例，具体讲解了如何在TIA Portal下对S7 1200进行面向运动控制的组态、编程、调试等操作。 

图01. CPU 1214C控制V80伺服电机实现运动控制功能

1高速计数器
S7-1200 CPU提供了最多6个（1214C）高速计数器,其独立于CPU的扫描周期进行计数。可测量的单相脉冲频率为100KHz，双相或A/B相为30KHz，除用来计数外还可用来进行频率测量，高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，用户通过对硬件组态和调用相关指令块来使用此功能。

2高速计数器工作模式

高速计数器定义为5种工作模式

• 计数器，外部方向控制。

• 单相计数器，内部方向控制。

• 双相增/减计数器，双脉冲输入。

• A/B相正交脉冲输入。

• 监控PTO输出。

每种高速计数器有两种工作状态。

• 外部复位，无启动输入。

• 内部复位，无启动输入。

所有的计数器无需启动条件设置，在硬件向导中设置完成后到CPU中即可启动高速计数器，在A/B相正交模式下可选择1X(1倍) 和4X（4倍）模式，高速计数功能所能支持的输入电压为24V DC,目前不支持5V DC的脉冲输入，表1列出了高速计数器的硬件输入定义和工作模式

表1 高速计数器硬件输入定义与工作模式

并非所有的CPU都可以使用6个高速计数器，如1211C只有6个集成输入点，所以最多只能支持4个（使用信号板的情况下）高速计数器。
由于不同计数器在不同的模式下，同一个物理点会有不同的定义，在使用多个计数器时需要注意不是所有计数器可以同时定义为任意工作模式。
高速计数器的输入使用与普通数字量输入相同的地址，当某个输入点已定义为高速计数器的输入点时，就不能再应用于其它功能，但在某个模式下，没有用到的输入点还可以用于其它功能的输入
监控PTO的模式只有HSC1和HSC2支持，使用此模式时，不需要外部接线，CPU在内部已作了硬件连接，可直接检测通过PTO功能所发脉冲。

3高速计数器寻址
CPU将每个高速计数器的测量值，存储在输入过程映像区内，数据类型为32位双整型有符号数，用户可以在设备组态中修改这些存储地址，在程序中可直接访问这些地址，但由于过程映像区受扫描周期影响，在一个扫描周期内，此数值不会发生变化，但高速计数器中的实际值有可能会在一个周期内变化，用户可通过读取外设地址的方式，读取到当前时刻的实际值。以ID1000为例，其外设地址为“ID1000：P”。表2 所示为高速计数器寻址列表

表1 高速计数器寻址

4频率测量
S7-1200 CPU除了提供计数功能外，还提供了频率测量功能，有3种不同的频率测量周期：1.0秒，0.1秒和0.01秒，频率测量周期是这样定义的：计算并返回新的频率值的时间间隔。返回的频率值为上一个测量周期中所有测量值的平均，无论测量周期如何选择，测量出的频率值总是以Hz(每秒脉冲数)为单位。

5高速计数器指令块

高速计数器指令块，需要使用指定背景数据块用于存储参数。图1所示为高速计数器指令块

图1高速计数器指令块

表3所示为高速计数器指令块参数说明

表1 高速计数器指令块参数

6应用举例
为了便于理解如何使用高速计数功能，通过一个例子来学习组态及应用。
假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到S7-1200 CPU,要求在计数25个脉冲时，计数器复位，并重新开始计数，周而复始执行此功能。
针对此应用，选择CPU 1214C，高速计数器为：HSC1。模式为：单相计数，内部方向控制，无外部复位。据此，脉冲输入应接入I0.0，使用HSC1的预置值中断（CV=RV）功能实现此应用。

组态步骤：

• 先在设备与组态中，选择CPU，单击属性，激活高速计数器，并设置相关参数。此步骤必须实现执行，1200的高速计数器功能必须要先在硬件组态中激活，才能进行下面的步骤

• 添加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断

• 在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位计数器等参数

• 将程序，执行功能

西门子CPU1212C1硬件组态
选中CPU如图2

图2选中CPU

图3所示为选择属性打开组态界面

图3 选择属性打开组态界面

激活高速计数功能如图4

图4 激活高速计数功能

计数类型，计数方向组态如图5所示

图5 计数类型，计数方向

1 此处计数类型分为3种，Axis of motion(运动轴)，Frequency（频率测量），Counting(计数)。这里选择Counting
2 模式分为4种：Single phase(单相), Two phase（双相）, AB Quadrature 1X（A/B相正交1倍速）, AB Quadrature 4X（A/B相正交4倍速）。这里择Single phase
3 输入源，这里使用的为CPU集成输入点。
4 计数方向选择，这里选用User program (internal direction control)（内部方向控制）
5初始计数方向。这里选择Count up（向上计数）
初始值及复位组态如图6

图6 初始值及复位组态

预置值中断组态如图7

图7 预置值中断组态

图8 添加硬件中断

组态添加的硬件中断，如图8

图8 组态添加的硬件中断

地址分配与硬件识别号如图9

图9 地址分配与硬件识别号

至此硬件组态部分已经完成，下面进行程序编写

2程序编写
将高速计数指令块添加到硬件中断中

图10 打开硬件中断块                             图11 添加高速计数器

图12 定义高速计数器背景数据块

程序视图如图13

图13 程序视图

1 这里就是图9中系统指定的高速计数器硬件识别号，这里填1
2 “1”为使能更新初值
3 “0”新初始值为0
至此程序编制部分完成，将完成的组态与程序到CPU后即可执行，当前的计数值可在ID1000中读出 ，关于高速计数器指令块，若不需要修改硬件组态中的参数，可不需要调用，系统仍然可以计数。

概述

• S7 入门级控制器，带有基本扩展选件

• 可通过以下方式扩展：

• 1 个信号板 (SB)、电池板 (BB) 或通信板 (CB)

• 2 个信号模板 (SM)

• 最多 3 个通信模块 (CM)

设计

紧凑型 CPU 1212C 具有：

• 3 种设备类型，带有不同的电源和控制电压

• 集成的电源，可作为宽范围交流或直流电源（85 至 264 V 交流或 24 V 直流）

• 集成的 24 V 编码器/负载电流源：
  用于直接连接传感器和编码器。300 mA 输出电流，也可用作负载电源

• 8 点集成 24 V 直流数字量输入（漏电流/源电流（IEC 1 型漏电流））

• 6 点集成数字量输出，24 V 直流或继电器

• 2 点集成模拟量输入，0 至 10 V

• 2 点脉冲输出 (PTO)，频率高达 100 kHz

• 脉冲宽度调制输出 (PWM)，频率高达 100 kHz

• 集成以太网接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP）

• 4 个快速计数器（3 个频率为 100 kHz；1 个频率为 30 kHz），带有可参数化的使能和复位输入，可以同时用作带有 2 点单独输入的加减计数器，或用于连接增量型编码器

• 通过附加通讯接口扩展，例如，RS485 或 RS232

• 通过信号板使用模拟或数字信号直接在 CPU 上扩展（保持 CPU 安装尺寸）

• 通过信号模块使用各种模拟量和数字量输入和输出信号扩展

• 可选存储器扩展（SIMATIC 存储卡）

• PID 控制器，具有自动调谐功能

• 集成实时时钟

• 中断输入：
  对过程信号的上升沿或下降沿作出极为快速的响应

• 所有模块上均为可拆卸的端子

• 仿真器（可选）：
  用于仿真集成输入和测试用户程序

功能

• 丰富的指令集:
  运算种类众多，便于编程：

• 基本运算，如二进制逻辑运算、结果分配、保存、计数、创建时间、加载、传输、比较、移动、旋转、创建补数、调用子程序（带有局部变量）

• 集成通讯命令（例如，USS 协议、Modbus RTU、S7 通讯“T-Send/T-Receive”（T 发送/T 接收）或自由端口模式 (Freeport)）

• 使用简便的功能，如脉冲宽度调制、脉冲序列功能、运算功能、浮点运算功能、PID 闭环控制、跳转功能、环路功能和代码转换

• 数学函数，例如 SIN、COS、TAN、LN、EXP

• 计数:
  用户友好的计数功能配以集成的计数器和高速计数器指令给用户开辟了新的应用领域

• 中断处理：

• 边缘触发中断（通过中断输入上过程信号的上升沿或下降沿激活）支持对过程事件的快速响应。

• 时间触发中断。

• 可以在达到设定值或计数方向改变时触发计数器中断。

• 通讯中断允许与外围设备（如打印机或条形码阅读器）快速、简单地交换信息

• 口令保护

• 测试和诊断功能：
  易于使用的功能支持测试和诊断，例如，在线/离线诊断

• 在测试和诊断过程中“强制”输入和输出：
  可以独立于循环设置输入和输出，因此，可以设置输入和输出，例如，用于测试用户程序

• 按照 PLCopen 对简单运动进行的运动控制

• 库功能

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