plc 西门子1200系统学习基础文档第一章概略

小君儿007

258人浏览 · 2026-06-08 15:50:26

小君儿007 · 2026-06-08 15:50:26 发布

适用对象：西门子 S7-1200 系列（文档来源，国外文档ai 翻译整理）
过后构查时由于我是截图让ai 翻译可能细节有出入，不能纯当技术文档看，只能了解知识点参考
本章重点：CPU 核心参数、运行环境、脉冲频率、常用模块（SB/SM）、数字量/模拟量 IO、信号分辨率、启动模式与故障诊断。

一、CPU 技术规范与运行环境

1.1 核心运算性能

性能指标	参数值
实数数学运算执行速度	2.3 μs / 指令
布尔运算执行速度	0.08 μs / 指令
实时时钟保持时间	通常为 20 天，40℃ 时最少为 12 天（免维护超级电容）

1.2 运行环境条件

安装方式	温度范围
水平安装	-20℃ ~ +60℃
垂直安装	-20℃ ~ +50℃

注意：垂直安装时散热条件变差，最高允许温度比水平安装低 10℃。

二、脉冲输出与频率分配

S7-1200 本体集成高速脉冲输出，可直接驱动伺服/步进，无需额外扩展模块。

2.1 脉冲输出总览

CPU 型号	总计脉冲输出	1 MHz	100 KHz	20 KHz
CPU 1211C	最多 4 路	—	—	—
CPU 1212C	最多 4 路	—	—	Qa.4 ~ Qa.5
CPU 1214C	最多 4 路	—	Qa.0 ~ Qa.3	Qa.4 ~ Qb.1
CPU 1215C	最多 4 路	—	Qa.0 ~ Qa.3	Qa.4 ~ Qb.1

说明：
• 100 KHz：仅 Qa.0 ~ Qa.3 支持（晶体管输出型 CPU）。<
• 20 KHz：Qa.4 及之后地址支持。
• 继电器输出型 CPU 不支持高速脉冲输出。

三、常用信号板（SB）与通信板

信号板直接插在 CPU 正面，不占用导轨空间，适合少量 IO 扩展。

3.1 数字量信号板

型号	规格参数
SB 1221	4 DI, DC 5V, 200 kHz HSC（源型）< 4 DI, DC 24V, 200 kHz HSC（源型）
SB 1222	4 DQ DC 5V, 0.1A, 200 kHz PWM/PTO（源/漏型）< 4 DQ DC 24V, 0.1A, 200 kHz PWM/PTO（源/漏型）
SB 1223	2 DI DC 5V / 2 DQ DC 5V, 0.1A, 200 kHz HSC/PWM/PTO 2 DI DC 24V / 2 DQ DC 24V, 0.1A, 30 kHz/20 kHz（漏/源型）

3.2 模拟量信号板

型号	通道	信号类型	分辨率
SB 1231 AI	1 AI	±10VDC、±5VDC、±2.5VDC、0~20 mA	12 bit
SB 1231 RTD	1 AI	PT10/50/100/200/500/1000、Ni100/120/200/500/1000、LG-Ni1000、Cu10/50/100、电阻 150/300/600 Ω	—
SB 1231 TC	1 AI	J、K、T、E、R、S、B、N、C、TXK/XK(L)、±80 mV	—
SB 1232 AQ	1 AO	±10VDC 或 0~20 mA	12 bit / 11 bit

3.3 通信板与电池板

型号	功能说明
CB 1241	RS485 通信板，用于 Modbus RTU / 自由口通信
BB 1297	电池板，用于系统时钟长期保持（掉电后时钟不丢失）

四、信号模块（SM）— 数字量

信号模块安装在 CPU 右侧导轨，用于大规模 IO 扩展。

4.1 数字量输入（SM 1221）

序号	规格
1	8 DI, 24V DC
2	16 DI, 24V DC

4.2 数字量输出（SM 1222）

序号	规格
1	DQ 8x RLY（继电器）
2	DQ 8x 24 VDC（晶体管）
3	DQ 16x RLY（继电器）
4	DQ 8x RLY（继电器）
5	DO 16x 24 VDC（晶体管）

4.3 数字量输入/输出混合（SM 1223）

序号	规格
1	DI 8x 24 VDC / DQ 8x RLY
2	DI 8 / DQ 8 24 VDC
3	DI 16x 24 VDC / DQ 16x RLY
4	DI 16 / DQ 16 24 VDC
5	DI 8 x 120/230 V AC / DQ 8 x relays

选型提示：
• RLY（继电器）：可接交流/直流负载，寿命长但响应慢（约 10 ms），不适合高频脉冲。
• 24 VDC（晶体管）：仅接直流负载，响应快（μs 级），支持高速脉冲输出。

五、信号模块（SM）— 模拟量

5.1 模拟量输入（SM 1231）

序号	规格
1	4 AI, 13 bit
2	8 AI, 13 bit
3	4 AI, 16 bit
4	4 AI, 16 bit TC（热电偶）
5	8 AI, 16 bit TC（热电偶）
6	4 AI, 16 bit RTD（热电阻）
7	8 AI, 16 bit RTD（热电阻）

5.2 模拟量输入/输出混合（SM 1234）

类型	规格
AI	4 AI, 13 bit, ±10V / ±5V / ±2.5V / 0~20 mA / 4~20 mA
AQ	2 AQ, 14 bit, ±10V / 0~20 mA / 4~20 mA

5.3 模拟量输出（SM 1232）

序号	规格
1	2 AQ, ±10V, 14 bit 或 0~20 / 4~20 mA, 13 bit
2	4 AQ, ±10V, 14 bit 或 0~20 / 4~20 mA, 13 bit

六、模拟量输入分辨率详解

6.1 什么是分辨率？

分辨率是 A/D（模拟/数字）转换芯片的转换精度，表示模拟信号被量化成多少个数字等级。

6.2 位宽与增量数的关系

分辨率	单极性增量数	说明
12 bit	4096	—
13 bit	4096	13 位中 1 位为符号位，有效 12 位
14 bit	16384	—
16 bit	65536	精度最高

示例：模拟量输入模块分辨率为 13 位时，单极性测量值共有 4096 个增量。
精度每增加 1 位，增量数将增加一倍（翻倍）。

6.3 16 位 vs 13 位位分布示意

位号	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
16 位	0	1	0	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	1	1	1
13 位	0	1	0	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	0

解读：13 位模块仅使用高 13 位有效数据，低 3 位（位 2、1、0）补 0，因此精度比 16 位低。

七、启动模式（Startup Mode）

S7-1200 CPU 上电后支持三种启动模式，可在 TIA Portal 的 "启动" 属性中设置：

启动模式	行为说明
不重新启动（暖启动）	保持上次运行状态，程序从断点继续（需配合保持性存储器）
暖启动 - 转到 RUN	上电后自动执行启动 OB（OB100），然后进入 RUN 模式，输出从 0 开始
冷启动	清除所有过程映像和非保持性数据，重新初始化并运行 OB100

建议：调试阶段常用 "暖启动 - 转到 RUN"；正式运行如需断电恢复，需配置保持性存储区。

八、故障诊断方法

8.1 本体诊断指示灯

LED 状态	含义
RUN 常亮（绿色）	CPU 处于 RUN 模式
STOP 常亮（黄色）	CPU 处于 STOP 模式
ERROR 闪烁（红色）	程序错误、访问非法地址或硬件故障
MAINT 常亮（黄色）	维护请求（如固件更新、存储卡问题）

8.2 TIA Portal 在线诊断

项目树 → 在线访问 → 双击"在线和诊断"
查看 "诊断状态"：
- 模块状态（是否缺失、故障）
- 通信状态（PROFINET 连接中断）
- 程序错误（看门狗超时、除零、数组越界）
强制表 / 监控表：在线修改变量，快速定位逻辑问题。

8.3 常见故障速查

故障现象	可能原因	排查方法
输出点不亮	负载过大、晶体管损坏、程序未驱动	万用表量电压，检查 Q 点状态
模拟量读数为 0	接线反了、通道损坏、量程不匹配	检查 4~20 mA 极性，查看组态量程
高速计数不计数	接线未接高速输入点、滤波时间太长	确认使用 I0.0~I0.3，滤波设为 6.4 μs
时钟掉电丢失	超级电容耗尽、未装电池板	检查 BB 1297 电池板或更换 CPU

九、本章小结

知识点	核心记忆点
CPU 性能	布尔 0.08 μs，实数 2.3 μs，时钟保持 20 天
脉冲输出	最多 4 路，100 KHz 用 Qa.0~3，20 KHz 用 Qa.4 以后
SB 信号板	插 CPU 前面，不占导轨，适合少量高速 IO
SM 信号模块	插 CPU 右侧，分数字量（1221/1222/1223）和模拟量（1231/1232/1234）
分辨率	13 位 = 4096 增量，16 位 = 65536 增量，位越多越精细
启动模式	暖启动最常用，冷启动会清零非保持数据
故障诊断	先看 LED 灯，再上 TIA Portal 在线诊断，最后用万用表查接线