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S7-300PLC 6ES7368-3BB01-0AA0

6ES7194-4CA00-0AA0鏈接模塊

SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說明書（一）

S120 V/f控制模式介紹

模擬量輸入模塊將來自過程的的模擬量信號轉(zhuǎn)換為可在控制器中進(jìn)行內(nèi)部處理的數(shù)字量信號。

該模塊具有如下特點(diǎn)：

• 分辨率為 9-15 位 + 符號位（具有不同的轉(zhuǎn)換時(shí)間），可以設(shè)置。
• 各種量程；
  電流/電壓的默認(rèn)設(shè)置是使用量程模塊以機(jī)械方式設(shè)置的，可通過編程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”進(jìn)行細(xì)調(diào)。
• 中斷能力；
  該模塊將診斷和限值中斷發(fā)送到控制器的 CPU。
• 診斷；
  該模塊將綜合診斷信息發(fā)送到 CPU。

在生產(chǎn)工程中，針對分布式故障安全應(yīng)用而特別開發(fā)了SIMATIC S7故障安全型CPU和故障安全信號模塊SIMATIC ET200S、ET200pro、ET200eco和ET200M。 故障安全I(xiàn)/O具有模塊化結(jié)構(gòu)，只有在實(shí)際需要時(shí)才能使用安全技術(shù)。 新系統(tǒng)替換了傳統(tǒng)的機(jī)電部件，例如：

• 可自由編程，可安全地將傳感器連接到執(zhí)行器
• 可選擇地安全關(guān)斷執(zhí)行器
• 在一個(gè)站中可采用故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊混合安裝結(jié)構(gòu)
• 單總線理念；
  通過一個(gè)總線(PROFIBUS DP、PROFINET)可以傳送故障安全信號和標(biāo)準(zhǔn)信號

全集成自動(dòng)化(TIA)

安全技術(shù)(安全集成)是全集成自動(dòng)化的一個(gè)組件，它提供全集成的安全自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化(SIMATIC S7)。

當(dāng)今，標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化(傳統(tǒng)的PLC)和安全自動(dòng)化(機(jī)電結(jié)構(gòu))是彼此分開的，這兩種自動(dòng)化正成長為一個(gè)統(tǒng)一的、集成的整體系統(tǒng)。

西門子作為一個(gè)自動(dòng)化技術(shù)完整提供商，可以提供全面的自動(dòng)化系統(tǒng)。

• 用于故障安全SIMATIC S7系統(tǒng)的數(shù)字量輸入
• 對于連接：
  • 開關(guān)和 2 線制接近開關(guān)
  • NAMUR傳感器和機(jī)械觸點(diǎn)以及危險(xiǎn)區(qū)域信號
• 具有安全集成功能，用于安全運(yùn)行
• 用于故障安全操作
  • 集中式：帶有 S7-31xF-2 DP
  • ET200M 分布式：帶 SIMATIC IM 151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-416F-2 和 S7-400F/FH
• 在標(biāo)準(zhǔn)操作中，可以像 S7-300 模塊一樣使用

結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大

SIMATIC ET 200SP 開放式控制器時(shí)此類控制器當(dāng)中將 ET 200SP 控制器的功能與可視化和 PC 應(yīng)用程序合并在一個(gè)堅(jiān)固耐用的緊湊型控制系統(tǒng)（帶有集中 I/O）的控制器。

• 成套多功能一體化解決方案，預(yù)裝 SIMATIC S7-1500 軟件控制器，也可預(yù)裝 WinCC Runtime Advanced V13 SP1
• 通過 ET 200SP 模塊進(jìn)行集中式擴(kuò)展（站的大寬度為 1 m，或者多 64 個(gè)模塊）
• SIMATIC 虛擬機(jī)監(jiān)控程序：
  用于將 Windows 系統(tǒng)與控制功能分離
• 通過雙核處理器來佳利用虛擬機(jī)監(jiān)控程序
• 可交換閃存盤（CFast 卡）用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)和項(xiàng)目數(shù)據(jù)
• 集成 DVI-I 圖形接口；3x USB 2.0 接口
• 2 個(gè) PROFINET 接口：X1通過 PN-IO 總線適配器來連接（RJ45 或 FC），帶有 2 個(gè)端口；X2：千兆以太網(wǎng)接口 (RJ45)
• PROFINET IRT
• 開放式以太網(wǎng)通信（TCP/IP、UDP、Iso-on-TCP）
• Web 器功能可用于顯示信息、狀態(tài)、診斷以及用戶定義的 Web 頁面
• 可將 CM DP 作為 DP 主站進(jìn)行 PROFIBUS DP 通信
• 組態(tài)控制（選項(xiàng)處理）
• 提高了專有技術(shù)和復(fù)制保護(hù)程度；具有 Security Integrated 功能
• 集成式系統(tǒng)診斷
• 集成運(yùn)動(dòng)控制功能用于控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 跟蹤功能
• 尤其適用于數(shù)量量很大且與用戶特定相關(guān)的開放式應(yīng)用程序
• 集成控制功能并用 C/C++ 語言實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序（使用 SIMATIC ODK-1500S 開放式開發(fā)工具包）

ET 200SP 開放式控制器 CPU 1515SP PC 是一種堅(jiān)固耐用的緊湊型系統(tǒng)，它將 ET 200SP 控制器的功能與基于 PC 的平臺(tái)組合在一起。該 CPU 提供了 ET 200SP 系統(tǒng)、S7-1500 控制器系列以及 TIA 環(huán)境的完整功能。該控制器可用于控制特殊及系列機(jī)器設(shè)備，或用于控制分布式配置中的設(shè)備。該控制器尤其適用于數(shù)量較高的機(jī)器設(shè)備，例如，可用于攝像頭檢查以及圖像傳輸或打印機(jī)連接的質(zhì)量。在必須使用編程語言 C 或 C++ 來集成特殊自動(dòng)化功能時(shí)、將 Windows 軟件緊密連接到軟件控制器時(shí)或必須存儲(chǔ)較大量的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU 1515SP PC 尤其顯示出自身的優(yōu)點(diǎn)。

預(yù)裝有 WinCC Runtime Advanced V13 SP1 的 CPU 1515SP PC + HMI 提供了額外 HMI 功能?？梢栽谝慌_(tái)設(shè)備上集成控制和可視化功能。

S7-200的工作過程和CPU的工作模式

1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期。S7-200的工作過程如圖4所示。在一個(gè)掃描周期中，S7-200主要執(zhí)行下列五個(gè)部分的操作：

（Ⅰ）讀輸入：S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。

（Ⅱ）執(zhí)行程序：CPU根據(jù)這些輸入信號控制相應(yīng)邏輯，當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后，S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。

（Ⅲ）處理通訊請求：S7-200執(zhí)行通訊處理。

（Ⅳ）執(zhí)行CPU自診斷：S7-200檢查固件、程序存儲(chǔ)

器和擴(kuò)展模塊是否工作正常

（Ⅴ）寫輸出：在程序結(jié)束時(shí)，S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入把輸出鎖存器，后復(fù)制到物理輸出點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（2）、S7-200 CPU的工作模式

   S7-200有兩種操作模式：停止模式和運(yùn)行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。

   在停止模式下，S7--200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運(yùn)行模式下，S7-200將運(yùn)行程序。

   S7-200提供一個(gè)方式開關(guān)來改變操作模式。您可以用方式開關(guān)（位于S7-200前蓋下面）手動(dòng)選擇操作模式：當(dāng)方式開關(guān)撥在停止模式，停止程序執(zhí)行；當(dāng)方式開關(guān)撥在運(yùn)行模式，啟動(dòng)程序的執(zhí)行；也可以將方式開關(guān)撥在TERM（終端）（暫態(tài)）模式，允許通過編程軟件來切換CPU的工作模式，即停止模式或運(yùn)行模式。

    如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，CPU會(huì)進(jìn)入RUN模式。

CU310 DP

Overview

SIMOTION D 控制單元：D410?2，D4x5?2（4 個(gè)性能級別）

SIMOTION D 是 SIMOTION 的結(jié)構(gòu)緊湊、基于 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系列的版本。

SIMOTION D 控制單元有以下幾種型號：

• SIMOTION D410-2 是帶多軸選項(xiàng)的單軸應(yīng)用的緊湊型控制單元。此控制單元有 D410-2 DP 和 D410-2 DP/PN 等型號，可卡裝到塊型 SINAMICS S120 PM340 功率模塊上。
• SIMOTION D4x5-2 是適用于 SINAMICS S120 書本型變頻調(diào)速柜多軸應(yīng)用的控制單元，有以下幾種型號：
  • SIMOTION D425-2 DP 和 D425-2 DP/PN 控制單元（基本性能），用于多 16 個(gè)軸
  • SIMOTION D435-2 DP 和 D435-2 DP/PN 控制單元（標(biāo)準(zhǔn)性能），用于多 32 個(gè)軸
  • SIMOTION D445-2 DP/PN（高性能型）控制單元，用于多 64 個(gè)軸
  • SIMOTION D455-2 DP/PN 控制單元（超高性能），用于多 128 個(gè)軸，或者帶有非常短的控制時(shí)鐘周期的應(yīng)用

這種可擴(kuò)展性可確保對自動(dòng)化方面不斷變化的要求快速做出響應(yīng)，而無需對系統(tǒng)做出改變。

設(shè)備理念

通過 SIMOTION D，PLC、運(yùn)動(dòng)控制功能以及 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)軟件能在一個(gè)共享控制硬件上運(yùn)行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131?3 的 PLC，這意味著該系統(tǒng)不僅能夠控制運(yùn)動(dòng)序列，而且還可控制整臺(tái)機(jī)器。

根據(jù)所用的 SIMOTION D 平臺(tái)，HMI 設(shè)備可在內(nèi)置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上運(yùn)行，以進(jìn)行操作員控制與監(jiān)視。遠(yuǎn)程維護(hù)、診斷和遠(yuǎn)程等功能也可通過這些接口來使用。

• 基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
• 用于在具有增安要求的工廠中建立故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)
• 安全等級可達(dá) SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
• 分布式故障安全 I/O 模塊可通過集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 進(jìn)行連接
• 也可以集中式連接 ET200M 故障安全型 I/O 模塊
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可集中式和分布式使用，滿足非安全應(yīng)用

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲(chǔ)卡(MMC)。

CPU 315F-2 DP支持建立一個(gè)故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)，以滿足不斷增長的安全需要，特別適用于生產(chǎn)工程。

包括故障安全I(xiàn)/O模塊的分布式I/O站可以通過內(nèi)置的 PROFIBUS DP 接口連接。ET 200M故障安全型I/O模塊可以滿足安全相關(guān)的應(yīng)用。

F CPU與故障安全I(xiàn)/O模塊之間的安全相關(guān)通訊通過PROFIsafe實(shí)現(xiàn)。

CPU 315F-2 DP 具有以下特點(diǎn)：

• 微處理器；
  處理器處理一條二進(jìn)制指令的時(shí)間為 50 ns；處理每個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算的時(shí)間為 0.45 μs。
• 存儲(chǔ)器：
  384 KB 高速 RAM，用于安全型程序段和標(biāo)準(zhǔn)程序段；如果執(zhí)行安全型程序段，則必須考慮增加的存儲(chǔ)器空間要求（5 倍以上）。 在 384 KB RAM 中，128KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（大 8 MB）作為程序的裝載存儲(chǔ)器，還允許將項(xiàng)目（包括符號和注釋）存儲(chǔ)在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力：
  多可以多達(dá) 32 個(gè)模塊，（4 層配置）
• MPI 多點(diǎn)接口：
  集成 MPI 接口多可以同時(shí)建立與 S7-300/400 或編程器、PC、操作員面板的 16 路連接。在這些連接中，始終分別為 編程器和操作員面板各保留一個(gè)連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”，MPI 可以用來建立多 16 個(gè) CPU 組成的簡單網(wǎng)絡(luò)。
• PROFIBUS DP 接口： 
  帶有 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 315F-2 DP 可以用來建立高速、易用的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。 從用戶的角度，以處理集中式 I/O 的相同方式（相同的組態(tài)、編址和編程）處理分布式 I/O。
  通過集成式 PROFIBUS DP 接口，可以連接帶有故障安全 I/O 模塊的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模塊還可以安裝在安全型中央組態(tài)中。 
  基于 PROFIsafe 行規(guī)執(zhí)行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模塊之間的安全通信。

• 密碼保護(hù)；
  通過密碼，可保護(hù)用戶程序免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。
• 診斷緩沖區(qū)；
  后 500 個(gè)出錯(cuò)和中斷事件保存在緩沖區(qū)中，供診斷用。
• 免維護(hù)數(shù)據(jù)備份；
  如果發(fā)生斷電，則可通過 CPU 將所有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動(dòng)寫入 SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡中，且將在再次通電時(shí)保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及 CPU 的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI 多點(diǎn)接口；
  確定站地址
• 重啟動(dòng)/循環(huán)時(shí)間特性；
  大循環(huán)時(shí)間以及負(fù)載限制，以及自檢測功能
• 時(shí)鐘位存儲(chǔ)器；
  設(shè)定地址
• 保護(hù)等級；
  設(shè)置訪問程序和數(shù)據(jù)的權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報(bào)警的處理和范圍
• 監(jiān)視器中斷；
  設(shè)定周期時(shí)間
• 時(shí)鐘中斷；
  設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期。
• PROFIBUS DP 主站/從站接口；
  用戶自定義的地址分配，用于分布式 I/O

信息和顯示功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  LED 指示硬件、編程、時(shí)間或 I/O 故障以及操作狀態(tài)（如 RUN、STOP 和啟動(dòng)）。
• 測試功能；
  使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  通過編程器以文本形式為用戶提供存儲(chǔ)能力信息、CPU 的運(yùn)行模式，以及主存儲(chǔ)器和裝載存儲(chǔ)器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。

集成通信功能

• 編程器/OP 通信
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信
• S7 基本通信
• S7 通信（僅器）
• 路由
• 數(shù)據(jù)記錄路由

通信

通過 PROFIBUS DP 執(zhí)行中央控制器與分布式站之間的安全型通信和標(biāo)準(zhǔn)通信。 專門開發(fā)的 PROFIBUS 行規(guī)PROFIsafe 支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文幀中傳送安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個(gè)操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個(gè)軟件塊裝載到 CPU 中。

系統(tǒng)功能

CPU 為診斷、參數(shù)設(shè)置、同步、報(bào)警、時(shí)間測量等提供了多種系統(tǒng)功能。
更多詳情，參見手冊。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號模塊中。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術(shù)來監(jiān)視輸入和輸出信號。

CPU通過周期性自檢、命令測試以及基于邏輯和時(shí)間的程序執(zhí)行檢測，檢查控制器運(yùn)行的正確性。此外，通過“活躍標(biāo)志（sign-of-life）”請求，還可以對 I/O 進(jìn)行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個(gè)故障時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 運(yùn)行版授權(quán)。

編程

CPU 315F-2 DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同。通過諸如 STEP 7 編程工具可創(chuàng)建非安全型用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對與安全型程序段進(jìn)行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。

具有安全功能的 F 程序以 F-FBD 或 F-LAD 方式進(jìn)行創(chuàng)建，或利用 F 庫中的特殊功能塊進(jìn)行創(chuàng)建。使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定工廠無關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡化了驗(yàn)收測試。無須使用其它工具，程序員就可以對安全型應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)。