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CPU224 XP 高速I(mǎi)/O
S7-200 CPU支持6路高速數(shù)字量輸入（CPU224/226）和兩路高速數(shù)字量輸出（用于PTO/PWM）。
新產(chǎn)品CPU224 XP高速輸入中的兩路支持更加高的速度。用作單相脈沖輸入時(shí)，可以達(dá)到200KHz；用作雙相90°正交脈沖輸入時(shí)，速度可達(dá)100KHz。
CPU224 XP的兩路高速數(shù)字量輸出速率可以達(dá)到100KHz。
圖1. CPU224 XP數(shù)字量接線
圖中：
- 高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1與Q0.2 - Q0.4成組支持5 - 24VDC電壓輸出
- 特高速輸入點(diǎn)I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC電壓的源型或漏型輸入；同組其他輸入點(diǎn)電壓可以仍然是24VDC，單要求兩者的電源的公共端在1M處連接
CPU224 XP的高速數(shù)字量輸入
除了其他高速輸入端子外，CPU224 XP*的高速輸入端子為I0.3、I0.4、I0.5。
具體位置如圖1所示。
這些特高速輸入端可用作高速計(jì)數(shù)器輸入端，如表1所示：
表1. CPU224 XP高速輸入端子與計(jì)數(shù)器分配
| 模式 | 描述 | 輸入點(diǎn) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| HSCO | I0.0 | I0.1 | I0.2 | ||
| HSC1 | I0.6 | I0.7 | I1.0 | I1.1 | |
| HSC2 | I1.2 | I1.3 | I1.4 | I1.5 | |
| HSC3 | I0.1 | ||||
| HSC4 | I0.3 | I0.4 | I0.5 | ||
| HSC5 | I0.4 | ||||
| 0 | 帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器 | 時(shí)鐘 | |||
| 1 | 時(shí)鐘 | 復(fù)位 | |||
| 2 | 時(shí)鐘 | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | ||
| 3 | 帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器 | 時(shí)鐘 | 方向 | ||
| 4 | 時(shí)鐘 | 方向 | 復(fù)位 | ||
| 5 | 時(shí)鐘 | 方向 | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | |
| 6 | 帶有增減計(jì)數(shù)時(shí)鐘的雙相計(jì)數(shù)器 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | ||
| 7 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | 復(fù)位 | ||
| 8 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | |
| 9 | A/B相正交計(jì)數(shù)器 | 時(shí)鐘A | 時(shí)鐘B | ||
| 10 | 時(shí)鐘A | 時(shí)鐘B | 復(fù)位 | ||
| 11 | 時(shí)鐘A | 時(shí)鐘B | 復(fù)位 | 啟動(dòng) | |
根據(jù)上表可以看出：
- 要達(dá)到單相200KHz高速脈沖輸入，可以使用HSC4和HSC5，分別輸入到I0.3、I0.4
- 要實(shí)現(xiàn)雙相90°正交高速脈沖輸入，可以使用HSC4；此時(shí)HSC5因?yàn)镮0.4被HSC4占用而不能使用
- HSC4可以工作在模式0、1、3、4、6、7、9、10
- HSC5可以工作在模式0
支持特高速輸入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信號(hào)；它們既可以用于高速脈沖輸入，也可以用于普通輸入信號(hào)。它們與本組輸入點(diǎn)（I0.0 - I0.7）一起，支持源型和漏型輸入。
CPU224 XP高速脈沖輸出
CPU224 XP的高速脈沖輸出Q0.0和Q0.1支持高達(dá)100KHz的頻率。
Q0.0和Q0.1支持5 - 24VDC輸出。但是它們必須和Q0.2 - Q0.4一起成組輸出相同的電壓。
高速輸出只能用在CPU224 XP DC/DC/DC型號(hào)
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常問(wèn)問(wèn)題
CPU 224 XP 的高速計(jì)數(shù)器模式 12，是否可以計(jì)數(shù) 30 KHz 以上的脈沖？
CPU 224 XP 支持多 100 KHz 的高速脈沖輸出。S7-200 系列 CPU 只有高速計(jì)數(shù)器 HSC0, HSC3 能夠被設(shè)置為模式 12，使用的輸入端子為I0.0, I0.1，而不是特高速輸入端子：I0.3、I0.4、I0.5。非特高速脈沖信號(hào)輸入端由于硬件電路的限制（如光電耦合等）只能支持高 30 KHz 的高速脈沖輸入。
用戶使用高速計(jì)數(shù)器模式 12 時(shí)不需要任何外部連線，Q0.0(Q0.1) 與 I0.0(I0.1) 通過(guò)集成電路內(nèi)部關(guān)聯(lián)，越過(guò)了外部信號(hào)處理電路，因此 HSC0(HSC1) 可以計(jì) 100KHz 或者更高頻率的脈沖。用戶在使用向?qū)渲?S7-200 內(nèi)部 PTO/PWM 操作時(shí)，勾選“使用高速計(jì)數(shù)器HSCx（模式12）自動(dòng)計(jì)數(shù)線性 PTO 生成的脈沖”即可。
CPU224 XP的高速輸入（I0.3/4/5）是5VDC信號(hào)，其他輸入點(diǎn)是否可以接24VDC信號(hào)？
可以。只需將兩種信號(hào)供電電源的公共端都連接到1M端子。這兩種信號(hào)必須同時(shí)為漏型或源型輸入信號(hào)。
CPU224 XP的高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1接5V電源，其他點(diǎn)如Q0.2/3/4是否可以接24V電壓？
不可以。必須成組連接相同的電壓等級(jí)。
RS-485網(wǎng)絡(luò)的硬件組成
在S7-200系統(tǒng)中，無(wú)論是組成PPI、MPI還是RPOFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，用到的主要部件都是一樣的：
- PROFIBUS電纜：電纜型號(hào)有多種，其中基本的是PROFIBUS FC（Fast Connect快速連接）Standard電纜（訂貨號(hào)6XV1 830-0EH10）
- PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器：網(wǎng)絡(luò)連接器也有多種形式，如出線角度不同等等
連接網(wǎng)絡(luò)連接器
A. 電纜和剝線器。使用FC技術(shù)不用剝出裸露的銅線。
圖1. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器（FCS，訂貨號(hào)6GK1905-6AA00）。
B. 打開(kāi)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器。首先打開(kāi)電纜張力釋放壓塊，然后掀開(kāi)芯線鎖。
圖2. 打開(kāi)的PROFIBUS連接器
C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護(hù)層，將芯線按照相應(yīng)的顏色標(biāo)記插入芯線鎖，再把鎖塊用力壓下，使內(nèi)部導(dǎo)體接觸。應(yīng)注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。
圖3. 插入電纜
由于通信頻率比較高，因此通信電纜采用雙端接地。電纜兩頭都要連接屏蔽層。
D. 復(fù)位電纜壓塊，擰緊螺絲，消除外部拉力對(duì)內(nèi)部連接的影響。
網(wǎng)絡(luò)連接器主要分為兩種類(lèi)型：帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng)，帶編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)仍然提供一個(gè)編程連接端口，用于編程或者連接HMI等。
圖4. 左側(cè)為不帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號(hào)：6ES7 972-0BA52-0XA0）
右側(cè)的是帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號(hào)：6ES7 972-0BB52-0XA0）
線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
通過(guò)PROFIBUS電纜連接網(wǎng)絡(luò)插頭，構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖5. 總線型網(wǎng)絡(luò)連接
在上圖中，網(wǎng)絡(luò)連接器A、B、C分別插到三個(gè)通信站點(diǎn)的通信口上；電纜a把插頭A和B連接起來(lái)，電纜b連接插頭B和C。線型結(jié)構(gòu)可以照此擴(kuò)展。
注意圓圈內(nèi)的“終端電阻”開(kāi)關(guān)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)終端的插頭，其終端電阻開(kāi)關(guān)必須放在“ON”的位置；中間站點(diǎn)的插頭其終端電阻開(kāi)關(guān)應(yīng)放在“OFF”位置。
終端電阻和偏置電阻
一個(gè)正規(guī)的RS-485網(wǎng)絡(luò)使用終端電阻和偏置電阻。在網(wǎng)絡(luò)連接線非常短、臨時(shí)或?qū)嶒?yàn)室測(cè)試時(shí)也可以不使用終端和偏置電阻。
- 終端電阻：在線型網(wǎng)絡(luò)兩端（相距遠(yuǎn)的兩個(gè)通信端口上），并聯(lián)在一對(duì)通信線上的電阻。根據(jù)傳輸線理論，終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波，有效地增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。兩個(gè)終端電阻并聯(lián)后的值應(yīng)當(dāng)基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗
- 偏置電阻：偏置電阻用于在電氣情況復(fù)雜時(shí)確保A、B信號(hào)的相對(duì)關(guān)系，保證“0”、“1”信號(hào)的可靠性
西門(mén)子的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器已經(jīng)內(nèi)置了終端和偏置電阻，通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)方便地接通或斷開(kāi)。終端和偏置電阻的值*符合西門(mén)子通信端口和PROFIBUS電纜的要求。 合上網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)插頭的終端電阻開(kāi)關(guān)，可以非常方便地切斷插頭后面的部分網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸。
與其他設(shè)備通信時(shí)（采用PROFIBUS電纜），對(duì)方的通信端口可能不是D-SUB9針型的，或者引腳定義*不同。如西門(mén)子的MM4x0變頻器，RS-485通信口采用端子接線形式，這種情況下需要另外連接終端電阻，西門(mén)子可以提供一個(gè)比較規(guī)整的外接電阻。對(duì)于其他設(shè)備，可以參照《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》上的技術(shù)數(shù)據(jù)制作。
西門(mén)子網(wǎng)絡(luò)插頭中的終端電阻、偏置電阻的大小與西門(mén)子PROFIBUS電纜的特性阻抗相匹配，強(qiáng)烈建議用戶配套使用西門(mén)子的PROFIBUS電纜和網(wǎng)絡(luò)插頭?？梢员苊庠S多麻煩。
記住聯(lián)網(wǎng)的格言：你糊弄它，它就糊弄你！
模擬量輸入/輸出（AI/AO）響應(yīng)速度
模擬量輸入響應(yīng)速度
表1. CPU 模擬量輸入響應(yīng)時(shí)間
表2. 擴(kuò)展模板模擬量輸入響應(yīng)時(shí)間
模擬量輸出響應(yīng)速度
表3. 信號(hào)模板和信號(hào)板模擬量輸出響應(yīng)時(shí)間
| 輸出點(diǎn)類(lèi)型 | 電壓信號(hào) | 電流信號(hào) |
|---|---|---|
| 穩(wěn)定時(shí)間（新值的95%） | 300 μs（R） | 600 μs（1 mH） |
750μs（1 μF） | 2 ms（10 mH） |
TC 模板響應(yīng)時(shí)間
表4. TC 模板響應(yīng)時(shí)間
抑制頻率（Hz） | 積分時(shí)間（ms） | 4 通道模板更新時(shí)間（s） |
10 | 100 | 1.205 |
50 | 20 | 0.245 |
60 | 16.67 | 0.205 |
400 | 10 | 0.125 |
說(shuō)明：黃色部分?jǐn)?shù)值同樣適用于抑制 100 Hz 和 200 Hz 噪聲。
RTD 模板響應(yīng)時(shí)間
表5. RTD 模板響應(yīng)時(shí)間
抑制頻率（Hz） | 積分時(shí)間（ms） | 4/2線制 4 通道模板更新時(shí)間（s） | 3線制 4 通道模板更新時(shí)間（s） |
10 | 100 | 1.222 | 2.444 |
50 | 20 | 0.262 | 0.524 |
60 | 16.67 | 0.222 | 0.444 |
400 | 10 | 0.142 | 0.284 |
說(shuō)明：黃色部分?jǐn)?shù)值同樣適用于抑制 100 Hz 和 200 Hz 噪聲。
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