本章節(jié)對 S7-1200 進行基本介紹，此外提供了 CPU 訂貨號、IO 模塊訂貨號、其他相關(guān)部件訂貨號以及 SIPLUS 訂貨號的介紹。

上海西門子銷售部

周先生138-1655-06-76 

SIMATIC S7-1200 PLC

S7-1200 系列是一款可編程邏輯控制器 (PLC, Programmable Logic Controller)，可以控制各種自動化應(yīng)用。 S7-1200 設(shè)計緊湊、成本低廉且具有功能指令集，這些特點使它成為控制各種應(yīng)用的解決方案。S7-1200 型號和基于 Windows 的編程工具提供了解決自動化問題時需要的靈活性。

SIMATIC S7-1200 PLC 與新型 SIMATIC HMI 的匹配確保自動化任務(wù)特別高效、易于開發(fā)和調(diào)試。

TIA PORTAL 用于 SIMATIC S7-1200 的工程系統(tǒng)，具有直觀的處理特性。

SIMATIC S7-1200 的硬件組成

SIMATIC S7-1200 是 SIMATIC S7 可編程控制器系列中的新型模塊化微型 PLC，其組成為：

1. 控制器，帶有集成 PROFINET 接口，用于編程設(shè)備、HMI 或其它 SIMATIC 控制器之間通信

2. 信號板，可直接插入到控制器

3. 信號模塊，用于擴展控制器輸入和輸出通道

4. 通信模塊，用于擴展控制器通信接口

5. 附件，如電源、開關(guān)模塊、電池板或 SIMATIC 存儲卡

SIMATIC S7-1200 的特性

下面列出的是 SIMATIC S7-1200 的顯著特性概述：

1. 集成的Profinet接口

2. 以寬幅 AC 或 DC 電源形式集成的電源 (85 - 264 V AC 或 24 V DC)

3. 集成數(shù)字量輸出 24V DC 或繼電器

4. 集成 24V DC 數(shù)字量輸入

5. 集成模擬量輸入 0-10V

6. 頻率高達 100 kHz 的脈沖序列輸出 (PTO)

7. 頻率高達 100 kHz 的脈寬調(diào)制 (PWM) 輸出

8. 頻率高達 100 kHz 的高速計數(shù)器 (HSC)

9. 通過連接附加通信模塊 (如：RS 485 或 RS232) 實現(xiàn)了模塊化和可裁剪性

10. 通過信號板直接在 CPU 上擴展模擬量或數(shù)字量信號實現(xiàn)了模塊化和可裁剪性 (同時保持 CPU 原有空間)

11. 通過信號模塊的大量模擬量和數(shù)字量輸入和輸出信號實現(xiàn)模塊化和可裁剪性 (CPU 1211C 除外)

12. 可選的存儲器 (SIMATIC 存儲卡)

13. PLCopen 運動控制，用于簡單的運動控制

14. 帶自整定功能的 PID 控制器

15. 集成實時時鐘

16. 密碼保護

17. 時間中斷

18. 硬件中斷

19. 庫功能

20. 在線 / 離線診斷

21. 所有模塊上的端子都可拆卸

22. S7-1200 最新參數(shù)匯總?cè)缦拢?/span>

23. S7-1200 PLC 基本功能

24. 1. S7-1200 CPU 實時時鐘保持時間

25. 通常為 20 天，40℃ 時最少為 12 天（免維護超級電容）；

26. 使用 BB1297 電池板和 CR1025 電池實時時鐘斷電保持時間大約為 1 年。

27. 2. S7-1200 CPU 數(shù)據(jù)斷電保持時間

28. 設(shè)置了斷電保持的數(shù)據(jù)理論上斷電保持的時間是無限的，實際保持時間可能與運行環(huán)境、電源、EMC 等有關(guān)，所以盡可能按照安裝要求進行安裝、供電等。

29. 3. S7-1200 CPU 斷電保持數(shù)據(jù)區(qū)大小

30. 固件版本為 V4.0 - V4.4 的 CPU 保持性存儲器大小為 10k Byte

31. 固件版本為 V4.5 及其以上的 CPU 保持性存儲器大小為 14k Byte

S7-1200 CPU 固件常見問題

本文檔簡要 S7-1200 系列 CPU 的固件常見的升降級、組態(tài)、兼容性相關(guān)問題。

1. 什么是固件

CPU 操作系統(tǒng)將各種功能集成在固件之中，如果需要在 CPU 中增加功能，則需要在固件更新包中集成新功能，加載到 CPU ，配合在軟件中的 CPU 的版本去實現(xiàn)，此外固件更新包也會修復之前版本中的一些錯誤。所以對于客戶來說，需要操作的是將網(wǎng)上的固件更新包下載下來，加載到 CPU 中，盡可能保證當前 CPU 的固件是當前訂貨號能夠加載的最新固件。

目前的固件版本號形如 x.y.z，其中軟件組態(tài)只關(guān)注 x.y ，第 2 個小數(shù)點后面的數(shù)字，在軟件中無法組態(tài)，大多數(shù)情況只是修復錯誤，不影響功能使用，但是有這一位的固件變化也是建議更新。

對于每個產(chǎn)品不同訂貨號的固件最高版本是不一樣的，例如 CPU 1211C DC/DC/DC，訂貨號 6ES7211-1AD30-0XB0，這個訂貨號的 CPU 1211 只能通過固件更新到版本 V2.2.0，而訂貨號為 6ES7211-1AE40-0XB0 的 CPU 1211，目前是可以升級到當前最新的 V4.6.1。

在軟件層面，不同版本的 TIA Portal 軟件支持的 CPU 最高版本不同，具體參見表 2。需要確保 CPU 中實際固件版本要 ≥ 軟件中組態(tài)的版本，例如使用 TIA PORTAL V16 ，軟件能夠組態(tài)的最高固件版本是 V4.4，如果使用的 CPU 固件版本是 V4.5，這樣是可以正常使用的。但是如果使用 TIA Portal V17，組態(tài) CPU 固件版本 V4.5，但實際 CPU 固件版本是 V4.4，這種情況是不能夠裝載組態(tài)的。

對于已經(jīng)進行過固件升級的 CPU 理論上是也能再通過固件更新的方法降級回去，但是一般不建議，畢竟升級后的固件即使不使用新功能，也是修復了錯誤，即使軟件組態(tài)不了較新版本，也是可以正常使用不會報錯，沒有必要再降級回去的。如果從出廠版本再往下降，一般情況下是不能降級的。

SIMATIC S7-1200 PLC V2.0 簡介

SIMATIC STEP7 Professional/Basic V11，或更高版本軟件可以組態(tài) V2.0 的 S7-1200 CPU。

S7-1200 V1.0 固件版本 CPU 可以通過存儲卡無限制升級到CPU固件 V2.0 版本。

SIMATIC S7-1200 PLC V2.0 的新功能

除了已有的產(chǎn)品功能外，SIMATIC S7-1200 V2.0 還增加了以下機制和功能： ,

1. 集成的 PROFINET-IO 控制器接口，帶有集成 PROFINET 接口

2. Profibus DP 主站（通過通信模塊）

3. Profibus DP 從站（通過通信模塊）

4. 具有標準互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站的 Web 服務(wù)器

5. 集成 Web 服務(wù)器中的用戶網(wǎng)站

6. 數(shù)據(jù)日志功能

7. RTM（運行時間計數(shù)器）

8. S7 通信(客戶端)

9. 增強的閉環(huán)控制器 PID 功能（3點控制器）

10. 使用 MC_Commandtable 處理表格中命令，增強了PLCopen 包絡(luò)的運動控制

有兩個新的通信模塊可用于 Simatic S7-1200 PLC到 Profibus 的連接： Profibus DP主站模塊 CM1243-5，可將多達16個DP從站連接到一個 SIMATIC S7-1200 PLC，例如分布式 I/O 模塊 Simatic ET200。該模塊同時也支持 S7 和 PG/OP 到其它控制器及 HMI 和編程設(shè)備的通信。 CM1242-5 可將 SIMATIC S7-1200 PLC 作為 Profibus DP 從站使用并連接到任何 Profibus DP 主站。兩種通信模塊插入CPU的左側(cè)，并可通過 S7-1200 背板總線輕松通信

S7-1200 固件 V4.1 版本較 V4.0 版本在工作存儲器上有較大提升，CPU 1212C 在固件 V4.2 版本較 V4.1 版本在裝載存儲器上有所提升，此外還增加了故障安全型 CPU，在 V4.5 版本增加了保持性存儲器。

其各型號工作存儲器、裝載存儲器、保持性存儲

基本數(shù)據(jù)類型

基本數(shù)據(jù)類型：包括位、位序列、整數(shù)、浮點數(shù)、日期時間。通常字符也屬于基本數(shù)據(jù)類型，請參見字符串相關(guān)文檔。

此外 BCD 碼雖然不屬于數(shù)據(jù)類型，但也是一種數(shù)字表示方式，將在本文最后予以介紹。

1.位和位序列

注意：雖然位序列有數(shù)值表示方式，但一般不直接用于數(shù)學運算。通常在控制字、狀態(tài)字、錯誤代碼、標志字、狀態(tài)位集合等處使用位序列。而數(shù)學運算使用下面的整數(shù)數(shù)據(jù)類型與浮點數(shù)數(shù)據(jù)

為什么在組態(tài)了系統(tǒng)存儲器后， "常 1"信號在程序中卻不生效？

答：組態(tài)或修改了系統(tǒng)存儲器后，要確保將配置重新下載到 CPU，否則組態(tài)不生效。

3. CPU 屬性的"啟動"特性中, 設(shè)置的"比較預(yù)設(shè)與實際組態(tài)匹配"，這里的"匹配"或者"兼容"是什么含義？

答：匹配（兼容性）是指與當前的模塊的輸入和輸出數(shù)量相匹配，而且電氣和功能特性也相匹配。兼容模塊必須能夠替換已組態(tài)的模塊；功能性可以更多，但不能比替換的模塊少。
舉例說明，16 個通道的數(shù)字量輸入模塊可作為8個通道的數(shù)字量輸入模塊的兼容替換模塊。反之則不兼容；16 個通道的晶體管數(shù)字量輸出模塊不可作為 16 個通道的繼電器數(shù)字量輸出模塊的兼容替換模塊。
所以，如果設(shè)置“僅在兼容時，才啟動 CPU”并且插入組態(tài)的模塊兼容時，CPU 啟動；如果插入的模塊不兼容，則 CPU 無法啟動。
如果選擇“即使不兼容也啟動 CPU” 的設(shè)置，此時如果插槽中插入一個模擬量輸出模塊或不插入任何模塊，則與實際的 16 個通道數(shù)字量輸入的信號模塊不兼容。雖然無法訪問所組態(tài)的輸入，但 CPU 仍可啟動。

4. 為什么 CPU 上電后無法啟動？

答：若 CPU 上電后無法啟動進入到 RUN 模式，可按如下步驟確認：

1. 在如圖 1 所示的 CPU 硬件組態(tài)中確認“啟動”項中上電后啟動是否為“暖啟動-RUN模式”，若不是此時應(yīng)修改組態(tài)為“暖啟動-RUN模式”，并重新編譯、下載硬件組態(tài)。

• 若設(shè)置為“暖啟動-斷電前的操作模式”，此時如果是斷電前 CPU 因故障停止，，CPU也會延續(xù)斷電前的狀態(tài)，保持 STOP 模式。

• 若設(shè)置成“不重新啟動”，則 CPU 上電后直接進入 STOP 模式。

2. 如果此時 CPU 仍然無法啟動，需要在線查看 CPU 的診斷緩沖區(qū)，查看導致 CPU 無法啟動的具體原因，如圖 2 所示。

例如，診斷中報錯“沒有可用于中央設(shè)備選件處理的數(shù)據(jù)記錄或無效”。

診斷緩沖區(qū)

這是因為在 CPU 屬性的“組態(tài)控制”中已激活“允許通過用戶程序重新組態(tài)設(shè)備”，如圖 3 所示，但啟動 OB 未傳送一個有效的組態(tài)數(shù)據(jù)記錄，則 CPU 從啟動模式返回到 STOP 模式

3 組態(tài)控制

3. CPU 還有可能因如下故障進入 STOP 狀態(tài)

• 中央機架上的硬件模塊出現(xiàn)故障

• 中央機架的模塊進行熱插拔

• CPU 供電不穩(wěn)定或供電線路上受到干擾

• CPU 插入存儲卡

• 同一程序循環(huán)中出現(xiàn)兩次“超出最大周期時間”情況且沒有復位循環(huán)定時器

為什么 CPU 讀取的本地時間與當前實際時間相差 7 小時或者 8 小時?

因為當前的實際時間是中國的北京時間，而CPU屬性中"時間"的默認時區(qū)為東一區(qū)：UTC+01:00，并且有些版本默認激活夏令時，在 CPU 屬性中，必須先將本地時間的"時區(qū)"設(shè)置為中國所在的東八區(qū)：UTC+08：00，然后取消夏令時設(shè)置，并將配置下載到 CPU 后，才能讀取到正確的本地時間。

為什么在 CPU 的屬性中，"保護/防護與安全"頁面的"連接機制"中，無法激活"允許從遠程伙伴（PLC，HMI，OPC...)使用 PUT/GET 訪問"，顯示為灰色？

造成這個現(xiàn)象的原因是因為已經(jīng)將CPU的保護等級設(shè)置為最高"不能訪問（保護））必須設(shè)置成其他保護等級，才能激活該選項。

如何解決 CPU 診斷緩沖區(qū)報錯“伙伴錯誤

CPU 診斷緩沖區(qū)報錯“伙伴錯誤——錯誤的伙伴端口”，如圖 6 所示，因為 CPU 組態(tài)了拓撲視圖，但實際物理拓撲與組態(tài)拓撲不一致。

類似的錯誤，如：“伙伴錯誤——檢測不到相鄰方”，也因組態(tài)的拓撲與實際不一致。

解決方法：修改為正確的拓撲，或者刪除拓撲視

 診斷緩沖區(qū)

時間中斷 OB10

時間中斷的功能

時間中斷 OB 用于在時間可控的應(yīng)用中定期運行一部分用戶程序，可實現(xiàn)在某個預(yù)設(shè)時間到達時只運行一次；或者在設(shè)定的觸發(fā)日期到達后，按每分/小時/天/周/月等周期運行。

只有在設(shè)置并激活了時間中斷，且程序中存在相應(yīng)組織塊的情況下，才能運行時間中斷。

時間中斷 OB 的設(shè)置和激活方法

1、方法1

通過組態(tài)設(shè)置激活時間中斷，如圖 1 所示

通過組態(tài)設(shè)置激活時間中斷

2、方法2

通過調(diào)用 SET_TINTL 設(shè)置時間中斷，調(diào)用 ACT_TINT 激活時間中斷，如圖 2、3 所示

激活時間中斷

時鐘中斷 OB 的使用示例：

例如：從設(shè)定時間開始每分鐘執(zhí)行時鐘中斷 OB10 ，每次進入時鐘中斷將 MD200 加 1。具體實現(xiàn)過程如下：

1、按如下步驟創(chuàng)建延時中斷 OB10 。如圖 4 所

創(chuàng)建時間中斷 OB10

2、OB10 中編程，當觸發(fā)時間中斷時執(zhí)行 MD200 加1。如圖 5 所示。

OB10 中編程

3、OB1 中編程，設(shè)置時間中斷、激活時間中斷、取消時間中斷、查詢時間中斷。如圖

項目的新建

TIA Portal STEP 7 軟件向用戶提供了非常簡便、靈活的項目創(chuàng)建、編輯和下載方式。用戶不需要購買專用編程電纜，僅使用以太網(wǎng)卡和以太網(wǎng)線即可實現(xiàn)對 S7-1200 CPU 的監(jiān)控和下載。

快速創(chuàng)建新項目

以 TIA PORTAL V14SP1 為例，在桌面中雙擊圖標啟動軟件，軟件界面包括 Portal 視圖和項目視圖，兩個界面中都可以新建項目。

在 Portal 視圖中，單擊“創(chuàng)建新項目”，并輸入項目名稱，路徑和作者等信息，然后點擊“創(chuàng)建”即可生成新項目，如圖 1 所示。

創(chuàng)建新項目

之后用戶需要切換到項目視圖，即點擊“項目視圖”，如圖 2 所示，

圖 2.切換到項目視圖

硬件組態(tài)

用戶創(chuàng)建 S7-1200 項目有兩種辦法：手動組態(tài)和在線上載。

一、手動組態(tài)

手動組態(tài)通常在已知所有產(chǎn)品的完整訂貨號的情況下采用，這種方式的優(yōu)點是可以離線進行設(shè)備組態(tài)，組態(tài)過程中不需要設(shè)備在線。

1、添加 PLC

S7-1200 自動化系統(tǒng)需要對各硬件進行組態(tài)、參數(shù)配置和通信互連。項目中的組態(tài)要與實際系統(tǒng)一致，系統(tǒng)啟動時 CPU 會自動監(jiān)測軟件的預(yù)設(shè)組態(tài)與系統(tǒng)的實際組態(tài)是否一致，如果不一致會報錯，此時 CPU 能否啟動取決于啟動設(shè)置。

下面介紹在項目視圖中如何進行項目硬件組態(tài)。進入項目視圖，在左側(cè)的項目樹中，單擊“添加新設(shè)備”，如圖 3 所示，隨即彈出添加新設(shè)備對話框，如圖 4 所示。在該對話框中選擇與實際系統(tǒng)匹配的設(shè)備即可。

圖 4.選擇新設(shè)備

①選擇“控制器”；

②選擇 S7-1200 CPU 的型號；

③選擇 CPU 的版本；

④設(shè)置設(shè)備名稱；

⑤點擊“確定”完成新設(shè)備添加。

從 V4.5 版本開始，添加完成設(shè)備后會彈出 PLC 安全設(shè)置對話框。

在添加完成新設(shè)備后，與該新設(shè)備匹配的機架也會隨之生成。所有通信模塊都要配置在 S7-1200 CPU 左側(cè)，而所有信號模塊都要配置在 CPU 的右側(cè)，在 CPU 本體上可以配置一個擴展板。配置方法如圖 5 所示。

在硬件配置過程中，TIA 博途會自動檢查模塊的正確性。在硬件目錄下選擇模板后，則機架中允許配置該模塊的槽位邊框變?yōu)樗{色，不允許配置該模塊的槽位邊框無變化。

如果需要更換已經(jīng)組態(tài)的模塊，可以直接選中該模塊，在鼠標右鍵菜單中選擇“更改設(shè)備類型”命令，然后在彈出的菜單中選擇新的模塊。

圖 5.硬件配置步驟

①單擊打開設(shè)備視圖；

②打開硬件目錄；

③選擇要配置的模板；

④選擇模板的正確版本號；

⑤拖拽到機架上相應(yīng)的槽位；

⑥通信模塊配置在 CPU 的左側(cè)槽位；

⑦IO 及工藝模板配置在 CPU 的右側(cè)槽位；

⑧信號板，通信板及電池板，則配置在 CPU 的本體上（僅能配置 1 個）。

S7-1200 系列模塊的連接特點是：

• 信號模板插于 CPU 上，最多可以連接一個

• I/O 模塊連接在 CPU 右側(cè)，CPU 1214(F)C/1215(F)C/1217C 最多允許連接 8 個，CPU 1212(F)C 最多允許連接 2 個，CPU 1211C 無法連接 I/O 模塊

• 通信模塊連接在 CPU 左側(cè)，最多可以連接 3 個

二、自動檢測上載硬件信息

需要參見后續(xù)章節(jié)。

網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

組態(tài)好 PLC 硬件后，可以在網(wǎng)絡(luò)視圖中組態(tài)PROFIBUS ，PROFINET網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建以太網(wǎng)的S7連接或HMI連接等，如圖 6 所示。

圖 6. 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)步驟

①單擊打開“網(wǎng)絡(luò)視圖”；

②以圖形方式將接口進行聯(lián)網(wǎng)；

③單擊選擇“連接”；

④選中 CPU 后，在這里選擇要創(chuàng)建的連接類型；

⑤以拖拽的方式建立連接，視圖會出現(xiàn)一個軌道連接，表示連接已經(jīng)創(chuàng)建。

注意： 網(wǎng)絡(luò)視圖的以太網(wǎng)連接中雖然有多種連接選項，但對于 S7-1200 PLC V4.4 及其之前只能在此創(chuàng)建 S7 或 HMI 連接。從 V4.5 開始 TCP、UDP、ISO-on-TCP 可以在此創(chuàng)建連接。

添加程序塊

設(shè)備配置完成后，用戶可繼續(xù)根據(jù)自動化任務(wù)設(shè)計用戶程序。用戶可以在 CPU 中添加：

• OB：組織功能塊

• FC：功能塊

• FB：帶背景數(shù)據(jù)的功能塊

• DB：數(shù)據(jù)塊

用戶點擊左側(cè)的項目樹中的“添加新塊”即可打開添加新塊的窗口，如下圖 7 所示：

圖 7. 添加新程序塊

STEP 7 (TIA Portal) V14 SP1 項目創(chuàng)建

使用 STEP 7 V14 SP1 軟件能在創(chuàng)建新項目時選擇項目版本為 V14 或者 V14 SP1，如圖 8 所示。

創(chuàng)建后， STEP 7 V14 SP1 與 STEP7 V14 項目

S7-1200 CPU 工作存儲器大小

1. 訂貨號：