SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模塊化、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力,并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能,可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu),用戶操作十分方便,因此成為中端到高端性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。
SIMATIC S7-400 的應(yīng)用領(lǐng)域包括:
由于具有多種性能等級(jí)的 CPU,并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊,用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動(dòng)化任務(wù)。
任務(wù)擴(kuò)展時(shí),可通過(guò)附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展,成本不會(huì)很高。
SIMATIC S7-400 是一種通用控制器:
在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中,對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的可用性(從而故障安全性)的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中,設(shè)備停機(jī)會(huì)產(chǎn)生極高的成本。此時(shí),只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。
容錯(cuò)型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí),也能繼續(xù)運(yùn)行。通過(guò)以這種方式實(shí)現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域:
訂貨數(shù)據(jù)
關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù),請(qǐng)參見(jiàn)在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對(duì)立即停機(jī)不會(huì)給人員或環(huán)境帶來(lái)危險(xiǎn)的過(guò)程進(jìn)行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì):
通過(guò)另外使用標(biāo)準(zhǔn)模塊,可以建立一個(gè)全集成控制系統(tǒng),可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用??梢允褂孟嗤臉?biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。
SIMATIC S7-400 有多個(gè)型號(hào):
S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊,這些模塊可進(jìn)行各種組合。
系統(tǒng)包含下列組件:
根據(jù)具體要求,也可使用下列模塊:
擴(kuò)展
若用戶需要在應(yīng)用中使用一個(gè)以上中央控制器時(shí),則可以對(duì) S7-400 進(jìn)行擴(kuò)展:
連接類(lèi)型 |
大(總)電纜長(zhǎng)度 |
本地鏈路,具有 5-V 電源,通過(guò) IM 460-1 和 IM 461-1 實(shí)現(xiàn) |
1.5 m |
本地鏈路,無(wú) 5-V 電源,通過(guò) IM 460-0 和 IM 461-0 實(shí)現(xiàn) |
5 m |
遠(yuǎn)程鏈路,通過(guò) IM 460-3 和 IM 461-3 實(shí)現(xiàn) |
102.25 m |
遠(yuǎn)程鏈路,通過(guò) IM 460-4 和 IM 461-4 實(shí)現(xiàn) |
605 m |
SIMATIC S7-400 具有不同的通信選項(xiàng):
通過(guò) PROFIBUS DP 進(jìn)行過(guò)程通信
通過(guò) S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可選),可將 SIMATIC S7-400 作為主站連接到 PROFIBUS DP。
以下設(shè)備均可作為 PROFIBUS DP 上的主站進(jìn)行連接:
雖然配有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站,但它們僅使用也部分通過(guò)PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG 和 OP 功能。
以下設(shè)備可作為從站連接:
通過(guò)多點(diǎn)接口 (MPI) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
多點(diǎn)接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于:
通過(guò) CP 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信(點(diǎn)到點(diǎn))
通過(guò) CP 441 通信處理器,可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)連接。
通過(guò) CP(PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng))實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
通過(guò) CP 443-x 通信處理器,可以將 SIMATIC S7-400 連接至 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。
例如包括:
SIMATIC S7-400H 包括以下組件:
中央功能采用冗余設(shè)計(jì)??蓪?I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。
通??捎玫?I/O(單側(cè)配置)
在單側(cè)配置中,I/O 模塊具有單通道設(shè)計(jì),僅由兩個(gè)中央控制器中的一個(gè)來(lái)尋址。單側(cè) I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴(kuò)展單元/分布式 I/O 設(shè)備中。
在 I/O 尋址設(shè)備工作正常的情況下,從單側(cè)讀入的信息始終提供給兩個(gè)中央控制器。發(fā)生故障時(shí),受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。
單側(cè)配置用于:
高可用性(切換式配置)
在切換式配置中,I/O 模塊采用單通道設(shè)計(jì),但它們將由兩個(gè)中央控制器通過(guò)冗余 PROFIBUS DP 來(lái)尋址。在切換式配置中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中。
通過(guò) PROFIBUS DP 連接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模塊以冗余方式成對(duì)配置。使用冗余 I/O 可以實(shí)現(xiàn)高程度的可用性,因?yàn)橥ㄟ^(guò)這種方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號(hào)模塊出現(xiàn)故障。
可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)以下配置:
適宜的 I/O 模塊
相互冗余的模塊必須為同一類(lèi)型和設(shè)計(jì)形式(例如,均為集中式或均為分布式)。不對(duì)插槽進(jìn)行規(guī)定。不過(guò),出于可用性原因,建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊,請(qǐng)咨詢(xún)系門(mén)子客戶支持部門(mén)或參閱相關(guān)手冊(cè)。
FM 和 CP 冗余
功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用:
此時(shí)可以不同方式實(shí)現(xiàn)模塊冗余:
故障安全型 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)需求進(jìn)行不同配置:
單通道、單側(cè) I/O,用于 S7-400F
工廠需要使用故障安全型控制器。無(wú)需容錯(cuò)。需要下列部件:
發(fā)生故障時(shí),I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
單通道、切換式 I/O,用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)需要有容錯(cuò)功能。需要下列部件:
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障,控制器仍保持可用。在故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí),I/O 不再可用。故障安全信號(hào)模塊被禁用。
冗余、切換式 I/O,用于 S7-400FH
工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側(cè)和 I/O 側(cè)需要容錯(cuò)功能。需要下列部件:
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號(hào)模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時(shí),控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)中,也可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊。這些設(shè)備不能與故障安全模塊在同一個(gè) ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之間的安全相關(guān)通信和標(biāo)準(zhǔn)通信是通過(guò) PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī)PROFIsafe,可在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳輸與安全功能相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。無(wú)需附加的硬件組件,如專(zhuān)用安全總線。所需的軟件既可以作為操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中,也可作為經(jīng)過(guò)認(rèn)證的軟件塊裝載到 CPU 中。
帶有隔離模塊的安全等級(jí)
在 ET 200M 中隔離模塊具有以下優(yōu)點(diǎn):
若需要取得安全等級(jí) SIL 2,則無(wú)需使用隔離模塊。
下列本安型設(shè)備可以連接到 EX 數(shù)字量輸入模板:
Ex 模板 |
通道數(shù)量 |
可連接的本安設(shè)備 |
---|---|---|
數(shù)字量輸入 |
4 |
啟動(dòng)器,符合 DIN 19 234(NAMUR),接線的觸點(diǎn) |
Ex 數(shù)字量輸入模塊具有以下機(jī)械特點(diǎn):
以下 SIPLUS S7-300 防爆數(shù)字量模塊可在惡劣環(huán)境條件下使用:
SIPLUS S7-300 防爆數(shù)字量模塊可在以下惡劣環(huán)境條件下使用:
需要以緊湊室外結(jié)構(gòu)提供單軸運(yùn)動(dòng)控制和 PLC 功能時(shí),SIMOTION D410-2 是理想解決方案。不過(guò),該解決方案也可用于塊型小型多軸組(通常為 2 到 3 軸,大 8 軸)。實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用時(shí),SINAMICS 控制單元通過(guò) PROFIBUS 或 PROFINET 與 SIMOTION D410-2 連接。
SIMOTION D410-2 應(yīng)用示例包括:
含 3 個(gè)軸(1 × D410-2 DP/PN,2 × CU310-2 PN)的 SIMOTION D410-2 軸組
SIMOTION D410-2 支持“定位”(POS)、“同步運(yùn)行/電子齒輪”(GEAR) 和“凸輪”(CAM) 這些工藝功能在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)控制。但 V4.4 不支持“軌跡插補(bǔ)”(PATH)。
顯示和診斷
內(nèi)置 I/O
通信
數(shù)據(jù)備份
其它接口
SIMOTION D410-2 可直接插到模塊型 SINAMICS S120 功率模塊中。
或者,可以將 SIMOTION D410-2 安裝在安裝板(需單獨(dú)訂購(gòu))上,然后通過(guò) DRIVE-CLiQ 連接到電源模塊。這種情況下,必須將 CUA31/CUA32 控制單元適配器連接到電源模塊。SIMOTION D410-2 只能連接一個(gè)控制單元適配器。
注:
通過(guò) CUA31/CUA32 連接電源模塊時(shí),不能通過(guò)內(nèi)置端子(F-DI、F-DO)使用安全集成擴(kuò)展功能。
AC/AC 裝置型功率模塊通過(guò) DRIVE-CLiQ 接口連接到 SIMOTION D410-2。書(shū)本型逆變單元無(wú)法連接 SIMOTION D410-2。
安裝在安裝板上的 SIMOTION D410-2 也可在不使用功率模塊的情況下運(yùn)行,例如
SIMOTION D410-2 控制單元將以免維護(hù)的方式存儲(chǔ)保持性過(guò)程數(shù)據(jù)(有關(guān)所需的存儲(chǔ)器大小,請(qǐng)參見(jiàn)技術(shù)數(shù)據(jù))。將通過(guò) SuperCap 備份實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)天時(shí)間。
運(yùn)行系統(tǒng)軟件、用戶數(shù)據(jù)和用戶程序均在 SIMOTION CF 卡上備份??刂茊卧谋3中赃^(guò)程數(shù)據(jù)也可以通過(guò)系統(tǒng)命令存儲(chǔ)在此 CF 卡上,例如在需要備件時(shí)。
PROFINET IO:(僅限 D410-2 DP/PN)
PROFIBUS DP:
DRIVE-CLiQ:
SINAMICS 系列中的模塊:
西門(mén)子S7-200 CPU的類(lèi)型
從CPU模塊的功能來(lái)看,SIMATIC S7-200系列小型PLC發(fā)展至今,大致經(jīng)歷了兩代:
第一代產(chǎn)品,其CPU模塊為CPU 21X,主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展,它具有四種不同配置的CPU單元:CPU 212,CPU 214,CPU 215和CPU 216,本書(shū)不介紹該產(chǎn)品。
第二代產(chǎn)品,其CPU模塊為CPU 22X,主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展,它具有五種不同配置的CPU單元:CPU 221,CPU 222,CPU 224和CPU 226和CPU226XM,除CPU 221之外,其它都可加擴(kuò)展模塊,是目前小型PLC的主流產(chǎn)品。本書(shū)將介紹CPU22X系列產(chǎn)品。
對(duì)于每個(gè)型號(hào),西門(mén)子廠家都提供有產(chǎn)品貨號(hào),根據(jù)產(chǎn)品貨號(hào)可以購(gòu)買(mǎi)到指定類(lèi)型的PLC。
工業(yè)軟件平臺(tái)上編程和運(yùn)行的S7 200系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成
SIMATIC S7—200硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式,即主機(jī)中包含一定數(shù)量的本機(jī)I/O,同時(shí)還可以擴(kuò)展各種功能模塊。一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 S7—200硬件系統(tǒng)組成
CPU模塊又稱(chēng)為主機(jī)是系統(tǒng)的核心,它包括CPU、存儲(chǔ)器、基本輸入輸出點(diǎn)和電源等。它實(shí)際就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng),可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。主機(jī)I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí),用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊,所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的I/O點(diǎn)數(shù)是由多種因素共同決定的。當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí),可擴(kuò)展特殊功能模塊,以完成某種特殊的控制任務(wù)。利用網(wǎng)絡(luò)接口,可以充分和方便地利用為SIMATICS7—200系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開(kāi)發(fā)和使用的一些設(shè)備,主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。
所有以上這些硬件設(shè)備,都在一個(gè)統(tǒng)一的工業(yè)軟件平臺(tái)上編程和運(yùn)行,為了更好地管理和使用這些設(shè)備,S7—200PLC配備了許多功能強(qiáng)大的專(zhuān)用功能指令,方便地實(shí)現(xiàn)各種控制目的。
SIMATIC ODK 1500S 可為開(kāi)發(fā) Windows 以及 S7-1500 軟件控制器的實(shí)時(shí)庫(kù)函數(shù)提供支持。典型應(yīng)用包括:
通過(guò) SIMATIC ODK 1500S 可以開(kāi)發(fā)可動(dòng)態(tài)加載的函數(shù)庫(kù),這些函數(shù)庫(kù)可直接從 S7-1500 軟控制器用戶程序來(lái)調(diào)用??杉虞d的庫(kù)既可在 Windows (DLL) 生成,也可在軟控制器(SO – 共享對(duì)象)的實(shí)時(shí)環(huán)境中生成。
生成可加載的庫(kù)
可通過(guò) Microsoft Visual C++ for Windows 庫(kù)應(yīng)用程序以及用于實(shí)時(shí)函數(shù)庫(kù)的 Eclipse 來(lái)生成可加載的函數(shù)庫(kù)。通過(guò)借助于預(yù)定義的模板創(chuàng)建項(xiàng)目,用戶可以立即開(kāi)始定義和實(shí)現(xiàn)其函數(shù)。
生成函數(shù)庫(kù)后,函數(shù)塊即可供使用,它們可直接集成到 STEP7 中,并用于從控制程序加載和執(zhí)行函數(shù)。
函數(shù)庫(kù)本身可在生成之后作為 DLL(Windows 庫(kù))或 SO 文件(共享對(duì)象 – 實(shí)時(shí)庫(kù))的形式提供。實(shí)時(shí)庫(kù)將由軟控制器 Web 器加載到軟控制器的裝載存儲(chǔ)器中,這樣,它們也可獨(dú)立于 Windows 進(jìn)行加載和執(zhí)行。
對(duì)于 Windows 庫(kù),整個(gè)功能范圍可以用于 Windows DLL。開(kāi)發(fā)是使用 Visual Studio 完成的;支持以下版本:
ODK 1500S 的供貨范圍內(nèi)包括開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)庫(kù)所需的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 Eclipse。
測(cè)試函數(shù)庫(kù)
測(cè)試函數(shù)庫(kù)
可以使用 Visual Studio 來(lái)全面調(diào)試 Windows 庫(kù)。由于在 Windows 下異步執(zhí)行函數(shù),即使使用單步處理或斷點(diǎn),軟控制器的實(shí)時(shí)特性也不會(huì)被削弱。
功能強(qiáng)大的跟蹤功能可用于實(shí)時(shí)庫(kù),因?yàn)閱尾教幚砘驍帱c(diǎn)在實(shí)時(shí)條件下不可行。盡管如此,為了驗(yàn)證使用單步處理或斷點(diǎn)時(shí)的代碼,可以在開(kāi)發(fā) PC 上的測(cè)試環(huán)境中調(diào)用實(shí)時(shí)庫(kù)的函數(shù)并進(jìn)行測(cè)試。
西門(mén)子已經(jīng)為基于 PC 的自動(dòng)化開(kāi)發(fā)了豐富的相關(guān)硬件和軟件組件。
重點(diǎn):可通過(guò) SIMATIC WinAC 實(shí)現(xiàn)基于 SIMATIC PC 的控制,而 SIMATIC WinAC 是一種開(kāi)放、靈活和可靠的控制器,可用于實(shí)現(xiàn)基于 PC 的自動(dòng)化解決方案。
在 PC 上的單一平臺(tái)上,可以執(zhí)行所有自動(dòng)化任務(wù),如開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制、HMI 和運(yùn)動(dòng)控制。除了典型的 PLC 任務(wù)之外,無(wú)論在哪必須處理 PC 應(yīng)用程序,基于 PC 的自動(dòng)化都是您的。
SIMATIC 基于 PC 的控制
型號(hào)
特性:
西門(mén)子PLC S7-200的尋址方式
S7-200編程語(yǔ)言的基本單位是語(yǔ)句,而語(yǔ)句的構(gòu)成是指令,每條指令有兩部分:一部分是操作碼,另一部分是操作數(shù)。操作碼是指出這條指令的功能是什么,操作數(shù)則指明了操作碼所需要的數(shù)據(jù)所在。所謂尋址,就是尋找操作數(shù)的過(guò)程。S7-200 CPU的尋址分三種:立即尋址、直接尋址、間接尋址。
1.立即尋址
在一條指令中,如果操作碼后面的操作數(shù)就是操作碼所需要的具體數(shù)據(jù),這種指令的尋址方式就叫立即尋址。
如:在傳送指令中:MOV IN OUT——操作碼“MOV”指出該指令的功能把IN中的數(shù)據(jù)傳送到OUT中,其中IN——源操作數(shù),OUT——目標(biāo)操作數(shù)。
若該指令為:MOVD 2505 VD500
功能:將十進(jìn)制數(shù)2505傳送到VD500中,這里2505就是源操作數(shù)。因這個(gè)操作數(shù)的數(shù)值已經(jīng)在指令中了,不用再去尋找,這個(gè)操作數(shù)即立即數(shù)。這個(gè)尋址方式就是立即尋址方式。而目標(biāo)操作數(shù)的數(shù)值在指令中并未給出,只給出了要傳送到的地址VD500,這個(gè)操作數(shù)的尋址方式就是直接尋址。
2.直接尋址
在一條指令中,如果操作碼后面的操作數(shù)是以操作數(shù)所在地址的形式出現(xiàn)的,這種指令的尋址方式就叫直接尋址。
如:MOVD VD400 VD500
功能:將VD400中的雙字?jǐn)?shù)據(jù)傳給VD500
3.間接尋址
在一條指令中,如果操作碼后面的操作數(shù)是以操作數(shù)所在地址的地址形式出現(xiàn)的,這種指令的尋址方式就叫間接尋址。
如:MOVD 2505 *VD500
*VD500是指存放2505的地址的地址。
如VD500中存放的是VB0,則VD0則是存放2505的地址。
該指令的功能:將十進(jìn)制數(shù)2505傳送給VD0地址中。