西门子S7-200SMART与S7-200PLC的比较
导读： S7-200SMART是西门子公司推出的高性价比小型PLC，是国内广泛使用的S7-200的更新换代产品。
S7-200SMART是西门子公司推出的高性价比小型PLC，是国内广泛使用的S7-200的更新换代产品。我通过大量使用S7-200SMART，感觉与S7-200相比，它有很多亮点。因为刚刚诞生，还有一些不足之处，可以期望今年9月升级后的S7-200SMART会给我们带来更多的惊喜。
1．硬件的比较
S7-200SMART吸取了竞争对手三菱FX系列的一些优点。FX分为FX1S、FX1N和FX2N等子系列，它们的性能和价格拉开了差距，给用户更多的选择。S7-200SMART的CPU模块分为标准型和经济型，经济型的40点CPUCR40在淘宝网上的售价为900多元，与24点的CPU224还要便宜一点。
三菱的FX1N有60点的基本单元（即CPU模块），FX2N有64点、80点和128点的基本单元，大I/O点数的基本单元平均每个I/O点的价格较低。S7-200SMART有60点的CPU，而S7-200的CPU（CPU226）多40点，它们的价格相差不多。
和S7-1200一样，S7-200SMART的CPU内可安装一块有多种型号的信号板，使配置更为灵活。
S7-200SMART的CPU保留了S7-200的RS-485接口，增加了一个以太网接口，还可以用信号板扩展一个RS-485/RS-232接口。S7-1200没有集成的RS-485接口。
以太网给人的感觉非常好，S7-200用19.2bps的波特率下载一个30多KB的项目用了8s，同样的项目用以太网下载，给人的感觉是一瞬间下载就结束了。我只有早的S7-1200，同样要求的项目它用以太网下载的速度比S7-200还慢（因为程序增大了100多倍）。用以太网和交换机（或路由器）实现多台PLC、HMI和计算机的通信非常方便。
S7-1200的24MSIMATIC存储卡可以用来更新操作系统，但是价格高达1000多元，和CPU模块的价格差不多了。V3版的S7-1200可以直接用以太网更新操作系统。
S7-200SMART使用手机的MicroSD卡，可以传送程序、更新CPU的固件和恢复CPU的出厂设置，24M的卡只要30多元。
S7-200SMART的晶体管输出的CPU模块有3路100kHz的高速脉冲输出，集成了S7-200的位置控制模块EM253的功能。S7-200的CPU只有两路高速脉冲输出。只有CPU224XP的高速脉冲输出频率为100kHz，其他CPU的只有20kHz。
与S7-200SMART配套的触摸屏SMARTLINE700IE在淘宝网上的价格为950元左右，它们之间可以用以太网或RS-485接口通信。
四轴联动简易机械手的各个动作和 状态都由plc控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。
一 四轴联动简易机械手的结构及动作过程
机械手结构如下图1所示，有气控机械手(1)、XY轴丝杠组(2)、转盘机构(3)、旋转基座(4)等组成。
其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点);(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动(有x、y轴限位开关);(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手
及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成);(4)旋转基座主要支撑以上3部分;(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。
其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作;步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动;伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。
步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走;转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处;步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物;系统回位准备下一次动作。
二 控制器件选型
为达 到控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：
1. 步进电机及其驱动器
机械手纵轴(Y轴)和横轴(X轴)选用的是北京四通电机技术有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.5A。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩;M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双极恒相电流驱动，大3A的8种输出电流可选，大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器大输出电流值为3A/相(峰值)，通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。
2. 伺服电机及其驱动器
机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMA5AZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线);有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500Hz;定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C 通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA5A3A1A，适用于小惯量电动机。
3. 直流电机
可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57BL1010H1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的BL-0408驱动器，其采用24～48V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。
4. 旋转编码器
在可回旋360°的转盘机 构上，安装有OMRON公司生产的E6A2增量型旋转编码器，
5. PLC的选型
根据系统的设计要求，选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRONPC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。
三 软件编程
1. 软件流程图
流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。
软件流程图
2. 程序部分
由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图 3。
程序列表
四 结束语
四轴联动简易机械手的各个动作和 状态都由PLC控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。