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工業(yè)軟件平臺上編程和運行的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，即主機中包含一定數(shù)量的本機I／O，同時還可以擴展各種功能模塊。一個完整的PLC系統(tǒng)如圖1所示。

             圖1 S7—200硬件系統(tǒng)組成

        CPU模塊又稱為主機是系統(tǒng)的核心，它包括CPU、存儲器、基本輸入輸出點和電源等。它實際就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務。主機I/O數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種I/O模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的I／O點數(shù)是由多種因素共同決定的。當需要完成某些特殊功能的控制任務時，可擴展特殊功能模塊，以完成某種特殊的控制任務。利用網(wǎng)絡接口，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發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機操作界面和網(wǎng)絡設(shè)備等。

   所有以上這些硬件設(shè)備，都在一個統(tǒng)一的工業(yè)軟件平臺上編程和運行，為了更好地管理和使用這些設(shè)備，S7—200PLC配備了許多功能強大的專用功能指令，方便地實現(xiàn)各種控制目的。

Overview

左：與安裝板相連的 SIMOTION D410-2 控制單元

右：卡裝到電源模塊上的 SIMOTION D410-2 控制單元

SIMOTION D410-2 為 SIMOTION D 的變形，適用于模塊型多軸方案的單軸應用。此類控制單元屬于 SIMOTION D4x5-2 控制器系列的一部分，是書本型多軸應用的。SIMOTION D410-2 控制單元分為 PROFIBUS 型 (D410-2 DP) 和 PROFIBUS/PROFINET 型 (D410-2 DP/PN)。

SIMOTION D410-2 控制單元專用于模塊型 SINAMICS S120 PM240-2 和 SINAMICS S120 PM340 電源模塊，可直接連接到該系列的電源模塊。如果需要，也可以將 SIMOTION D410-2 安裝在安裝板上（安裝板需單獨訂購）。

SIMOTION D410-2 控制單元和安裝板

SIMOTION D410-2 可以執(zhí)行與單軸相關(guān)的運動控制功能、工藝功能和 PLC 功能，同時也負責執(zhí)行該軸的驅(qū)動控制。集成的輸入/輸出支持多 8 個高速凸輪輸出或 8 個測量輸入。

驅(qū)動控制支持伺服控制（實現(xiàn)高動態(tài)響應）、矢量控制（實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩精度）以及 V/f 控制。

SIMOTION D410-2 可在同步組中使用：

• 對于 PROFINET：具有“控制器 - 控制器”或“控制器 - 設(shè)備”關(guān)系
• 對于 PROFIBUS：具有“主站 - 從站”關(guān)系

數(shù)字量輸入模塊具有下列機械特性：

• 緊湊型設(shè)計：
  堅固的塑料機殼里包括：
  • 綠色 LED，用于指示輸入的信號狀態(tài)。
  • 前連接器插座，通過前門保護。
  • 前門上的標簽區(qū)。
  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。
• 安裝方便：
  沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
  當在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時，可以進行熱插拔，而不會有任何反應。
• 方便用戶接線。

具有8、16、32或64通道的模塊。

數(shù)字量輸入模塊將來自過程的外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成控制器的內(nèi)部信號電平（邏輯“0”或“1”）。

多種輸入電壓，可支持連接不同的控制信號：

• 24 V DC
• 48 - 125 V DC
• 120/230 V AC

除了經(jīng)濟性以及易于處理的特點外，該模塊還具有其他特殊功能：

• 可在等時模式下使用
• 過程和診斷報警
• 使用源電流或漏電流

特殊模塊還可處理過程工程，例如支持 NAMUR 標準。

數(shù)字量輸出模塊具有下列機械特性：

• 緊湊型設(shè)計：
  • 綠色 LED，用于指示輸出的信號狀態(tài)。
  • 前連接器插座，通過前門保護。
  • 前門上的標簽區(qū)。
  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。
• 安裝方便：
  沒有插槽規(guī)則；輸出地址由插槽決定。
  當在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時，可以進行熱插拔，而不會有任何反應。
• 方便用戶接線。
• RC 濾波器 （用于繼電器模塊 6ES7 322-1HF20）：
  繼電器模塊 6ES7 322-1HF20-0AA0 有一個可連接的 RC 網(wǎng)絡(300Ω/0.1μF) ，用于大電感負載開關(guān)時滅弧(功率因數(shù) = 0.4)。例如，這樣可以：
  • 對于框架規(guī)格 5 的 NEMA 電機的起動器，觸點壽命從 100,000 增加到 200,000 次切換操作。

具有8、16、32或64通道的模塊。

數(shù)字量輸出模塊將控制器的內(nèi)部信號電平（邏輯“0”或“1”）轉(zhuǎn)換成過程所需的外部信號電平。

多種輸出電壓，可支持輸出不同的過程信號：

• 24 VDC,額定電流 0.5 A/通道
• 24 VDC,額定電流 2 A/通道
• 48 - 125 V DC
• 120/230 V AC

除了經(jīng)濟性以及易于處理的特點外，該模塊還具有其他特殊功能：

SIMATIC S7 PLC處理輸入/輸出中斷的使用方法介紹

概述

本程序適用于SIMATIC S7-212和S7-214的計數(shù)器，可以從0計到255，這要取決于輸入10.0的狀態(tài)。如果將輸入10.0置為1，則程序減計數(shù);如果將輸入10.0置為0，則程序加計數(shù)。

如果輸入10.0的狀態(tài)改變，則將立即激活輸入/輸出中斷程序，中斷程序0或1分別將有儲器位M0.0置成1或0。

例圖

程序框圖

程序和注解

本程序是一個輸入/輸出中斷程序的范例，計數(shù)器從0計到255。如果輸入10.0為0，則程序加計數(shù);如果輸入10.0為1，則程序減計數(shù)。

本程序包括以下三個程序:

Main     (主程序)       初始化和計數(shù)

INT0   (中斷程序0)   輸入10.0為1時，減計數(shù)。

INT1   (中斷程序1)   輸入10.0為0時，加計數(shù)。

本程序長度為32個字

//標題:事件中斷

//********主程序*********

//主程序包括初始化程序和計數(shù)程序。

//計數(shù)器的存儲器標志位M0.0的0或1狀態(tài)，決定計數(shù)方向為加或減計數(shù)。

//當輸入10.0山0變?yōu)?/span>1時，產(chǎn)生中斷事件0，激活中斷程序0 (INT0)。

//中斷程序0將存儲器位M0.0置成1，導致主程序減計數(shù)。

//當輸入10.0山1變?yōu)?/span>0時，產(chǎn)生中斷事件1，激活中斷程序1  (INT1)。

//中斷程序1將存儲器位M0.0置成0，導致主程序加計數(shù)。

//主程序

//******中斷程序0******

//事件中斷程序0將存儲器的標志位M0.0置成

//此情況下程序減計數(shù)。

//

INT    0         //中斷事件0減計數(shù)。

S      M0.0,1     //將存儲器的標志位M0.0置成

RETI              //中斷程序0結(jié)束。

//******中斷程序1******

//事件中斷程序1將存儲器的標志位M 0.0置成Oa

//此情況下程序增計數(shù)。

INT      1

R         M0.0,1

RETI

//中斷事件1加計數(shù)。

//將存儲器的標志位M0.0置成O。

//中斷程序1結(jié)束。

請參考SIMATIC S丁EP 7編程參考手冊的6.2節(jié)“中斷指令”，為您提供了更多的有關(guān)輸入輸出中斷的信息。

SIMATIC S7-300 的 I/O 模塊：

• 數(shù)字量模塊
• 模擬量模塊
• F 數(shù)字量/模擬量模塊
• 防爆型數(shù)字量模塊
• 防爆型模擬量模塊
• 功能模塊
• 通信處理器
• 專用模塊
• 連接

• 數(shù)字量輸入/輸出
• 靈活地適應控制器，以滿足各自任務需要
• 用于連接數(shù)字傳感器和執(zhí)行機構(gòu)

數(shù)字量輸入/輸出模塊用于處理自動化系統(tǒng)中的數(shù)字量輸入/輸出任務。 可通過這些模塊連接數(shù)字量傳感器和執(zhí)行器。

使用數(shù)字量輸入/輸出模塊給用戶提供以下優(yōu)點：

• 佳適應性;
  采用佳的模塊組合方式，可以匹配控制任務所需的輸入/輸出的點數(shù)。 不需要過多的
• 靈活的過程信號連接;
  可使用各種不同的數(shù)字量執(zhí)行器和傳感器，將自動化系統(tǒng)連接到過程控制中。

數(shù)字量輸入/輸出模塊具有下列機械特性：

緊湊型設(shè)計

堅固的塑料機殼里包括：

• 綠色 LED，用于指示輸入/輸出的信號狀態(tài)
• 前連接器插座，通過前門保護
• 前門上的標簽區(qū)。
• 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。

安裝方便

模塊安裝在 DIN 導軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。

當在 ET 200M 分布式 I/O 系統(tǒng)中與有源總線模塊一起使用時，可以對數(shù)字量輸入/輸出模塊進行熱插拔，而不會有任何反應。其它模塊繼續(xù)工作。

方便用戶接線

裝置單元通過連接器連接。當連接模塊時，編碼設(shè)備鎖定在連接器中，這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時，對于新的同類型模塊，可原封不動

西門子S7-200網(wǎng)絡的通訊設(shè)置和元件選擇

S7-200的端口是不隔離的，如果想使網(wǎng)絡隔離，應考慮使用RS-485中繼器或者EM277。

注意：

●具有不同電位的互聯(lián)設(shè)備有可能導致不希望的電流流過連接電纜。

●這種不希望的電流可能導致通訊失敗或者設(shè)備損壞。

●要確保用通訊電纜連接的所有設(shè)備有相同的參考電位，或者彼此隔離，來避免產(chǎn)生這種不希望的電流。

為網(wǎng)絡確定通訊距離、通訊速率和電纜類型

網(wǎng)段的大長度取決于兩個因素：隔離（用RS-485中繼器）和波特率。但連接具有不同電位的設(shè)備是需要隔離。當接地點之間的距離很遠時，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機械的負載電流也能導致地電位的不同。

表1 網(wǎng)絡電纜的大長度

1 如果不是用隔離端和中繼器，允許的大距離為50m。測量該距離時，從網(wǎng)段的第一個節(jié)點開始。到網(wǎng)段的后一個節(jié)點。

在網(wǎng)絡中使用中繼器

RS-485中繼器為網(wǎng)段提供偏壓電阻和終端電阻。目的是為了：

●增加網(wǎng)絡的長度：在網(wǎng)絡中使用一個中繼器可以使網(wǎng)絡的通訊距離擴展50m。如果使用兩個中繼器而且中間沒有其他節(jié)點，網(wǎng)絡的通訊距離按照所使用的波特率擴展一個網(wǎng)段的長度。在一個串聯(lián)網(wǎng)絡中，多可以使用9個中繼器。但網(wǎng)絡的長度不能超過9600m.

●為網(wǎng)絡增加設(shè)備：在9600的波特率下。50米距離之內(nèi)，一個網(wǎng)段多可以連接32個設(shè)備，使用一個中繼器允許在網(wǎng)絡上增加32個設(shè)備。

●在不同的網(wǎng)段之間電隔離：如果不同的網(wǎng)段具有不同的地電位，將他們隔離會提高網(wǎng)絡的通訊質(zhì)量。

一個中繼器在網(wǎng)絡中被算作網(wǎng)段的一個節(jié)點，但沒有被指定站地址。

• 用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• 可應用在高可用性的 S7-400H 系統(tǒng)中
• 可與故障安全 S7-400F/FH 系統(tǒng)中 F 運行授權(quán)與 F 兼容 CPU 一起使用。
• 帶有內(nèi)置的 PROFIBUS DP 主站接口
• 帶兩個用于 Sync 模塊的插槽

CPU 414-5H 擁有：

• 功能強大的處理器： 
  CPU 處理每條二進制指令的時間小于 18.75 ns。
• 4 MB 主存儲器（2 MB 用于程序，2 MB 用于數(shù)據(jù)）；
  裝載存儲器用于存放 S7-400H F/FH 自動化系統(tǒng)的用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)；高速主存儲器用于存放與過程相關(guān)的用戶程序的子程序
• 存儲卡： 
  用于擴展內(nèi)置裝載存儲器。 除程序本身之外，裝載存儲器中所含的信息還包括 S7-400H F/FH 的組態(tài)數(shù)據(jù)，這就是要在存儲器中占據(jù)雙倍空間的原因。 其結(jié)果是：
  
  • 內(nèi)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。 
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時保存數(shù)據(jù)）。
• 靈活的擴展選件： 
  多達 131,072 點數(shù)字量和 81,932 點模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點接口： 
  MPI 可用來建立一個 32 個節(jié)點的簡單網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以與通信總線（C 總線）上的節(jié)點和 MPI 上的節(jié)點建立多 64 個連接。 
  注：
  當同時使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口時，只能將下列總線連接器連接到 MPI 接口：
  
  • 帶插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不帶插口： 6ES7 972-0BA42-0XA0
• PROFIBUS DP 接口： 
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實現(xiàn)冗余、分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）： 
  支持系統(tǒng)冗余和 MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議）
• 模式選擇開關(guān)： 
  撥動開關(guān)設(shè)計。
• 診斷緩沖區(qū)： 
  后的 120 個報警和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進行診斷。
• 實時時鐘： 
  CPU 提供帶日期和時間的診斷報告。
• PROFIBUS DP 接口： 
  通過帶 PROFIBUS DP 主站接口的 CPU 414-5H，可迅速建立起操作方便的分布式自動化系統(tǒng)。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。 
  注：
  當同時使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口時，只能將下列總線連接器連接到 MPI 接口：
  
  • 帶插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不帶插口： 6ES7 972-0BA42-0XA0