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上海腾桦电气设备有限公司
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上海腾桦电气设备有限公司,成立于2018年3月,注册500万,是一家从事技术设备销售的公司。主要从事工业自动化产品销售和系统集成的高新技术企业
长期与德国SIMATIC(西门子).瑞士ABB.美国罗克韦尔(AB).法国施耐德.美国霍尼韦尔.美国艾默生合作。
公司有专业的技术团队,销售团队,公司成员150于人.为客户提供专业的技术支持,产品资料,售后。
在工控领域,公司以精益求精的经营理念,从产品、方案到,致力于塑造一个“行业专家”品牌,以实现可持续的发展。
除了现有的集成数字量输入/输出之外,数字扩展模块还可以提供更多的数字量输入/输出使用选项s。
这为用户提供了下列优势:
信号模块具有与基本设备相同的设计特点:
信号板直接插到每个 S7-1200 CPU 前面的插座中。
说明
信号模块不能与 CPU 1211C 一起使用。
可以与 SIMATIC S7-1200 的所有 CPU 一起使用(CPU 1211C 除外)
可以与 SIMATIC S7-1200 的所有 CPU 一起使用
如果任务后续有所扩展,可以升级控制器。更新用户程序非常简单。
信号模板
模块安装在右侧 CPU 旁边的导轨上,相互电气、机械地连接,并且通过滑块机构连接到 CPU
水平或垂直安装在 DIN 导轨上或使用集成的钻孔直接安装在控制柜中
信号板
信号板直接插到 SIMATIC S7-1200 CPU 中,因此可以电气、机械地连接到 CPU
信号板可以与 SIMATIC S7-1200 的所有 CPU 一起使用。
S7-200系列PLC其它常用指令
1.脉冲产生指令EU/ED的应用
EU指令在EU指令前的逻辑运算结果由OFF到ON时就产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲,驱动其后面的输出线圈。
2.逻辑堆栈的操作
LPS为进栈操作,LRD为读栈操作,LPP为出栈操作。
S7-200系列PLC中有一个9层堆栈,用于处理逻辑运算结果,称为逻辑堆栈。
3.NOT、NOP和MEND指令
NOT、NOP及MEND指令的形式及功能如表4-19所示。
表4-19 NOT、NOP及MEND指令的形式及功能
STL |
功能 |
操作数 |
NOT |
逻辑结果取反 |
— |
NOP |
空操作 |
— |
MEND |
无条件结束 |
— |
NOT为逻辑结果取反指令,在复杂逻辑结果取反时为用户提供方便。NOP为空操作,对程序没有实质影响。MEND为无条件结束指令,在编程结束时一定要写上该指令,否则会出现编译错误。调试程序时,在程序的适当位置插入MEND指令可以实现程序的分段调试。
4.比较指令
比较指令是将两个操作数按规定的条件作比较,条件成立时,触点就闭合。比较运算符有:=、>=、<=、>、<和<>。
(1)字节比较 字节比较用于比较两个字节型整数值INl和IN2的大小,字节比较是无符号的。比较式可以是LDB、AB或OB后直接加比较运算符构成。如:LDB=、AB<>、OB>=等。
整数INl和IN2的寻址范围:VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常数。
指令格式例如: LDB= VBl0,VBl2
(2)整数比较 整数比较用于比较两个一字长整数值INl和IN2的大小,整数比较是有符号的(整数范围为16#8000和16#7FFF之间)。比较式可以是LDW、AW或OW后直接加比较运算符构成。如:LDW=、AW<>。OW>=等。
整数INl和IN2的寻址范围:VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。
指令格式例如: LDW= VWl0,VWl2
(3)双字整数比较 双字整数比较用于比较两个双字长整数值INl和IN2的大小,双字整数比较是有符号的(双字整数范围为16#80000000和16#7FFFFFFF之间)。比较式可以是LDD、AD或OD后直接加比较运算符构成。如:LDD=、AD<>、OD>=等。
双字整数INl和IN2的寻址范围:VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常数。
指令格式例如: LDD= VDl0,VDl2
(4)实数比较 实数比较用于比较两个双字长实数值INl和IN2的大小,实数比较是有符号的(负实数范围为-1.175495E-38和-3.402823E+38,正实数范围为+1.175495E-38和+3.402823E+38)。比较式可以是LDR、AR或OR后直接加比较运算符构成。如:LDR=、AR<>、OR>=等。
实数INl和IN2的寻址范围:VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常数。
指令格式例如: LDR= VDl0,VDl2
大量功能可支持用户对 S7-400 进行编程、调试和维护:
SIMATIC S7-400 符合以下国内和国际标准:
有关详细信息,请参见手册《S7-400 自动化系统 S7-400 模块技术规格》。
设计
S7-400 系统可方便地构建为模块化系统。S7-400 的突出特点是不带风扇,运行可靠,支持信号模块的热插拔。
S7-400 设计简洁,使用灵活,操作极为方便:
通信
CPU 和通信处理器支持以下通信类型:
数据通信
SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制:
通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。
全局数据 (GD)
通过 MPI 以及“全局数据通信”,联网的 CPU 可以相互循环交换数据(多可达 16 个 GD 数据包,每个循环的大 GD 数据包大小为 64 字节)。例如,CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300,则数据交换限制为大 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中,两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信。
这些包括:
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信。
这些包括:
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
集成到 IT 环境中
通过 S7-400,可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP 443-1 Advanced,可以实现下列功能:
带有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 器。因此,可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-400 站的信息:
可通过使用用户权限并支持 HTTPS 协议在 Web 器内提供安全机制。
等时同步模式
通过等时同步模式系统功能,可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环,以实现:
创建自动化解决方案,以恒定间隔时间(恒定总线周期时间)来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建一致的部分过程图像。
借助于恒定总线周期时间和分布式 I/O 同步信号处理,S7-400 可确保精确重现定义的的过程响应时间。
提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件,可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。
在分布式自动化解决方案中,SIMATIC S7-400 还将开辟高速处理操作的重要领用领域,并可实现高精度和可重现性。这意味着可在提供佳且恒定的质量的同时提高产量。
在运行模式下更改硬件组态(运行时组态,CiR)
通过 SIMATIC S7-400,在工厂运转期间可以实现硬件组态的更改,不会影响生产的进行。选项包括:
CiR(即运行时组态)功能可在设备运行期间实现设备扩展和转换,从而降低设备调试和重新装备的时间。此外,通过该系统功能,还可以灵活响应工艺的变化(例如,工艺的),因为不必因硬件组态发生改变而将设备初始化或同步。
模块的诊断和过程监控
SIMATIC S7-400 的众多输入/输出模块具有智能功能:
诊断
智能诊断系统可用来确定模块的信号采集(对于数字量模块)或者模拟量处理(对于模拟量模块)是否正常工作。在诊断分析中,必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息:
如果某个诊断消息处于激活状态(例如,“无传感器输入”),则该模块会触发一个诊断中断(如果已为该诊断消息设置了参数,则仅在相应的参数设置之后才会触发中断)。CPU 将中断用户程序或低优先级任务的处理,并处理相关诊断中断块 (OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号,并且可以触发对信号变化的响应。
根据模块类型的不同,提供了各种不同诊断消息:
数字量输入/输出模块 |
|
诊断消息 |
可能的故障原因 |
无传感器电源 |
|
无外部辅助电压 |
|
无内部辅助电压 |
|
熔断器烧断 |
|
模块中的参数不正确 |
|
时间看门够脱落 |
|
EPROM 故障 |
|
RAM 故障 |
|
硬件中断丢失 |
|
模拟量输入模块 |
|
诊断消息 |
可能的故障原因 |
无外部负载电压 |
|
组态/参数设置错误 |
|
共模错误 |
|
断线 |
|
低于量程下限 |
|
高于量程上限 |
|
模拟量输出模块 |
|
诊断消息 |
可能的故障原因 |
无外部负载电压 |
|
组态/参数设置错误 |
|
对 M 短路 |
|
断线 |
|
硬件中断
可以监控过程信号,并且可通过过程中断触发对信号变化的响应。
容错通信
进行高可用性通信时,SIMATIC 将提供以下功能:
S7-400H(冗余和非冗余配置)和 PC 目前支持容错通信。在 PC 上,需要安装 Redconnect 程序包(参见“SIMATIC NET 通信系统”)。
根据具体可用性要求,可使用不同组态选项:
操作模式
CPU 417-5H/416-5H/414-5H/412-5H 的操作系统可自主执行 S7-400H 的所有必要额外功能:
冗余原理
S7-400H 按“热备份”模式下的主动冗余原理工作(发生故障时执行无反应的自动切换)。根据该原理,在无故障运行期间,两个子单元都处于激活状态。发生故障时,未发生故障的设备独自接管过程控制。
为确保平稳接管,必须通过中央控制器链路实现高速、可靠的数据交换。
在故障转移期间,设备会自动保留:
这意味着,这两个设备始终保持在新状态,并且可以在出现故障时独立地继续执行控制。
采用冗余 I/O 操作时,这会带来以下结果:
同步
为了实现无反应切换,需要对两个子单元进行同步。
S7-400H 遵循“时间驱动的同步”工作原理。
每当子单元中发生可能导致不同内部状态的事件时,都会执行同步操作,例如在发生以下事件时:
同步是通过操作系统自动进行的,可在编程阶段将其忽略。
自检
S7-400H 可执行大量自检。自检涉及以下方面:
报告每个检测到的故障。
启动时自检
启动时,每个子单元都会完整执行全部自检功能。
循环操作期间的自检
完整的自检分布在多个循环中。每个循环仅执行一小部分自检,因此,实际控制器所承受的负荷不是很大。
组态、编程
S7-400H 的编程与 S7-400 类似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。
对 S7-400H 编程需要使用 STEP 7 V5.2。
I/O 模块的组态
硬件组态时,用户必须通过 HW Config 指定相互形成冗余的模块。只需指定要在冗余模式下运行的模块以及要作为“冗余伙伴”的第二个模块。在用户程序中,应访问具有低地址的模块。第二个地址不向用户显示,并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的编程完全相同。与非冗余 I/O 之间的差别是块库中的两个函数块(RED_IN 和 RED_OUT),需要在用户程序的开始处和结束处调用这两个函数块。
在 STEP 7 V5.3 或更高版本中,该库已作为标准库集成到 STEP 7 中。
S7-400F/FH 满足下列安全要求:
操作模式
S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中,并包含在故障安全信号模块中。
信号模块通过差异分析和测试信号注入来监控输出和输入信号。
通过定期自检、命令测试以及按时间顺序执行的逻辑程序执行检查,CPU 可检查控制器的运行是否正常。此外,通过状态监视 (sign-of-life) 请求,还可以检查 I/O 状况。
若在系统中诊断出故障,则将系统切换到安全状态。
F-Runtime 许可证
必须将 F-Runtime 许可证加载到 CPU 上以运行 S7-400F/FH。每个 S7-400F/FH 都需要一份许可证。
编程
S7-400F/FH 的编程方式与其它 SIMATIC S7 系统的编程方式相同。非故障安全工厂部分的用户程序可用成熟可靠的编程工具(如 STEP 7)来创建。
S7 F Systems 可选软件包
编程安全相关的程序段时,需要使用可选软件包“S7 F Systems”。该软件中包括创建 F 程序所需的全部函数和块。
对于包含安全功能的 F 程序,可使用 CFC 调用来 F 库中的专用函数块并进行互连。使用 CFC 可以简化工厂的组态和编程工作,由于工厂范围内具有统一的表示形式,也将简了验收测试。无需使用额外工具,程序员就可以完全专注于安全相关应用程序。
西门子S7-200网络的通讯设置和元件选择
S7-200的端口是不隔离的,如果想使网络隔离,应考虑使用RS-485中继器或者EM277。
注意:
●具有不同电位的互联设备有可能导致不希望的电流流过连接电缆。
●这种不希望的电流可能导致通讯失败或者设备损坏。
●要确保用通讯电缆连接的所有设备有相同的参考电位,或者彼此隔离,来避免产生这种不希望的电流。
为网络确定通讯距离、通讯速率和电缆类型
网段的大长度取决于两个因素:隔离(用RS-485中继器)和波特率。但连接具有不同电位的设备是需要隔离。当接地点之间的距离很远时,有可能具有不同的地电位。即使距离较近,大型机械的负载电流也能导致地电位的不同。
表1 网络电缆的大长度
波特率
非隔离CPU口1
有中继器的CPU口或者EM277
9.6K到187.5K
50m
1000m
500k
不支持
400m
1M到1.5M
不支持
200m
3M到12M
不支持
100m
1 如果不是用隔离端和中继器,允许的大距离为50m。测量该距离时,从网段的第一个节点开始。到网段的后一个节点。
在网络中使用中继器
RS-485中继器为网段提供偏压电阻和终端电阻。目的是为了:
●增加网络的长度:在网络中使用一个中继器可以使网络的通讯距离扩展50m。如果使用两个中继器而且中间没有其他节点,网络的通讯距离按照所使用的波特率扩展一个网段的长度。在一个串联网络中,多可以使用9个中继器。但网络的长度不能超过9600m.
●为网络增加设备:在9600的波特率下。50米距离之内,一个网段多可以连接32个设备,使用一个中继器允许在网络上增加32个设备。
●在不同的网段之间电隔离:如果不同的网段具有不同的地电位,将他们隔离会提高网络的通讯质量。
一个中继器在网络中被算作网段的一个节点,但没有被指定站地址。
通过 SIMOTION,带有众多不同机器的运动任务可轻松、统一地执行。
为了方便任务的执行,一个非常特别的多层软件结构被选择作为运行系统。所有 SIMOTION 设备都提供了 PLC 功能等基本功能,带有符合标准 IEC 61131-3 的一个指令集。用户可使用随附的工艺包和函数库来扩展基本功能。
工艺包、函数库和运行系统的多层结构相结合,可将 SIMOTION 的功能加以扩展。
可伸缩
使用灵活
可扩展
每个技术功能包都为相关技术提供了完整功能。例如,运动控制功能包提供了用于精确定位运动的所有功能(包括凸轮系统)。
它还负责处理与驱动器之间进行的设定点和实际值循环交换,包括位置控制、运动曲线的计算、运动的删除和超控、归位功能、编码器切换、轴的释放、状态信息,等等。
除运动控制工艺包(包括定位、同步操作、输出凸轮和路径插补)之外,还提供了用于其他技术的功能包,如温度控制。
功能库提供了标准功能
模块化用户功能也可存储为库,以便在项目中以标准形式执行。
西门子SIMATIC S7-200系列PLC的特点、产品类型及编程软件
S7-200系列PLC的特点:
是SIEMENS公司推出的一种小型PLC
(1)它结构紧凑
(2)扩展性良好
(3)指令功能强大
(4)价格低廉
成为当代各种小型控制工程的理想控制器。
2.S7-200PLC的产品:
(1)集成一定数字I/O点的CPU:CPU221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226XM
(2)扩展模块:主要有
数字量扩展模块:EM221、EM222、EM223
模拟量扩展模块:EM231、EM 232、EM 235
通讯模块:EM277、EM241等
其它模块:特殊功能模块
可以十分方便地组成不同规模的控制器。其控制规模可以从几点到几百点。S7-200PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络,从而完成规模更大的工程。
3.S7-200的编程软件:STEP7-Micro/WIN32。该编程软件可以方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监控。使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说,S7-200可以完美地满足各种小规模控制系统的要求。
SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范围内功能强大的 PLC。
SIMATIC S7-400 具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力,并具有全面的通信和网络功能,可以简便实现分布式结构,用户操作十分方便,因此成为中端到高端性能范围内要求极为苛刻的任务的理想解决方案。
SIMATIC S7-400 的应用领域包括:
由于具有多种性能等级的 CPU,并有具备大量用户友好的功能的广泛模块,用户可以根据具体情况执行其自动化任务。
任务扩展时,可通过附加模块随时对控制器进行扩展,成本不会很高。
SIMATIC S7-400 是一种通用控制器:
在自动化技术的许多领域中,对自动化系统的可用性(从而故障安全性)的需求在不断提高。在许多领域中,设备停机会产生极高的成本。此时,只有冗余系统才能满足可用性要求。
容错型 SIMATIC S7-400H 即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时,也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATIC S7-400H 尤其适用于以下应用领域:
订货数据
关于 S7-400H 组件的订货数据,请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计:
通过另外使用标准模块,可以建立一个全集成控制系统,可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
SIMATIC S7-400 有多个型号:
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
根据具体要求,也可使用下列模块:
扩展
若用户需要在应用中使用一个以上中央控制器时,则可以对 S7-400 进行扩展:
连接类型 |
大(总)电缆长度 |
本地链路,具有 5-V 电源,通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现 |
1.5 m |
本地链路,无 5-V 电源,通过 IM 460-0 和 IM 461-0 实现 |
5 m |
远程链路,通过 IM 460-3 和 IM 461-3 实现 |
102.25 m |
远程链路,通过 IM 460-4 和 IM 461-4 实现 |
605 m |
SIMATIC S7-400 具有不同的通信选项:
通过 PROFIBUS DP 进行过程通信
通过 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可选),可将 SIMATIC S7-400 作为主站连接到 PROFIBUS DP。
以下设备均可作为 PROFIBUS DP 上的主站进行连接:
虽然配有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站,但它们仅使用也部分通过PROFIBUS DP 运行的 PG 和 OP 功能。
以下设备可作为从站连接:
通过多点接口 (MPI) 实现数据通信
多点接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于:
通过 CP 实现数据通信(点到点)
通过 CP 441 通信处理器,可以实现功能强大的点到点连接。
通过 CP(PROFIBUS 或工业以太网)实现数据通信
通过 CP 443-x 通信处理器,可以将 SIMATIC S7-400 连接至 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。
例如包括:
SIMATIC S7-400H 包括以下组件:
中央功能采用冗余设计。可将 I/O 组态为常规可用性型和切换型。
通常可用的 I/O(单侧配置)
在单侧配置中,I/O 模块具有单通道设计,仅由两个中央控制器中的一个来寻址。单侧 I/O 模块可插到中央控制器和/或扩展单元/分布式 I/O 设备中。
在 I/O 寻址设备工作正常的情况下,从单侧读入的信息始终提供给两个中央控制器。发生故障时,受影响的中央控制器的 I/O 模块将停止工作。
单侧配置用于:
高可用性(切换式配置)
在切换式配置中,I/O 模块采用单通道设计,但它们将由两个中央控制器通过冗余 PROFIBUS DP 来寻址。在切换式配置中运行的 I/O 模块只能插到 ET 200M 分布式 I/O 设备中。
通过 PROFIBUS DP 连接到中央控制器。
I/O 冗余
冗余 I/O 模块以冗余方式成对配置。使用冗余 I/O 可以实现高程度的可用性,因为通过这种方式,可以承受 CPU、PROFIBUS 或信号模块出现故障。
可进行实现以下配置:
适宜的 I/O 模块
相互冗余的模块必须为同一类型和设计形式(例如,均为集中式或均为分布式)。不对插槽进行规定。不过,出于可用性原因,建议在不同的站中使用。关于可以使用的模块,请咨询系门子客户支持部门或参阅相关手册。
FM 和 CP 冗余
功能模块 (FM) 和通信处理器 (CP) 可在两种不同配置中使用:
此时可以不同方式实现模块冗余:
故障安全型 S7-400F/FH 自动化系统可根据需求进行不同配置:
单通道、单侧 I/O,用于 S7-400F
工厂需要使用故障安全型控制器。无需容错。需要下列部件:
发生故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
单通道、切换式 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧需要有容错功能。需要下列部件:
若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线出现故障,控制器仍保持可用。在故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,I/O 不再可用。故障安全信号模块被禁用。
冗余、切换式 I/O,用于 S7-400FH
工厂需要使用故障安全型控制器。CPU 侧和 I/O 侧需要容错功能。需要下列部件:
在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 总线、故障安全信号模块或 ET 200M 出现故障时,控制器仍保持可用。
在 S7-400F/FH 自动化系统中,也可以使用标准模块。这些设备不能与故障安全模块在同一个 ET 200M 中一起使用。
通信
中央控制器和 ET 200M 之间的安全相关通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 实现的。通过专门开发的 PROFIBUS 行规PROFIsafe,可在标准数据报文中传输与安全功能相关的用户数据。无需附加的硬件组件,如专用安全总线。所需的软件既可以作为操作系统的扩展功能集成在硬件组件中,也可作为经过认证的软件块装载到 CPU 中。
带有隔离模块的安全等级
在 ET 200M 中隔离模块具有以下优点:
若需要取得安全等级 SIL 2,则无需使用隔离模块。