(2)系统软硬件选择。一是扩展方式选择,S7-300 PLC有多种扩展方式,实际选用时,可通过控制系统接口模块扩展机架、Profibus-DP现场总线、通信模块、运程I/O及PLC子站等多种方式来扩展PLC或预留扩展口;二是PLC的联网,包括PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种方式。因S7-300 PLC的工业通信网络淡化了PLC与DCS的界限,联网的解决方案很多,用户可根据企业的要求选用;三是CPU的选择,CPU的选型是合理配置系统资源的关键,选择时必须根据控制系统对CPU的要求(包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有
PROFIBUS-DP主从接口、RAM容量、温度范围等),并好在西门子公司的技术支持下进行,以获得合理的选型;四是编程软件的选择,这主要考虑对CPU的支持状况,我们的体会是:STEP7 V4.0对有些型号的CPU不支持,硬件组态时会发生故障出错,而STEP7V5.0则不存在这种问题。
二 设计及使用
1. 设计注意事项
设计时主要应注意以下几方面:
(1)PLC输出电路中没有保护,因此在外部电路中应设置串联熔断器等保护装置,以防止负载短路造成PLC损坏。熔断器容量一般为0.5A。
(2)PLC存在I/O响应延迟问题,因此在快速响应设备中应加以注意。MPI通信协议虽简单易行,但响应速度较慢。
(3)编制控制程序时,好用模块式结构程序。这样既可增强程序的可读性,方便调试和维护工作;又能使数据库结构统一,方便WinCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。
(4)硬件资源。要合理配置硬件资源,以提高系统可靠性。如PLC电源配电系统要配备冗余的UPS不间断电源,以排除停电对全线运行的不利影响。又如对电机的控制回路要进行继电器隔离,以消除外部负载对I/O模块的可能损坏。另外,系统设备要采用的接地系统,以减少杂波干扰。
2. 使用要点
(1)抗干扰措施。来自电源线的杂波,能造成系统电压畸变,导致系统内电气设备的过电压、过负荷、过热甚至烧毁元器件,造成PLC等控制设备误动作。所以,在电源入口处好应设置屏蔽变压器或电源滤波等防干扰设施。其中,电源滤波器的地要以短线路接到保护地。对于直流电源,则可加装微分电容加以干扰抑制。
(2)保护接地。可采取用不小于10mm2的保护导线接好配电板的保护地;相
o使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
o数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
灵活的组态选项:
可靠的组件用于建立 MPI 通信: PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件,可以根据需求实现设计的化调整。例如,任意两个MPI节点之间多可以开启10个中继器,以桥接更大的距离。
通过 CP 进行数据通信
SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。
可以连接以下设备:
SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-400
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
编程器
PC 机
SIMATIC HMI 人机界面系统
数控装置
机器人控制
工业PC
驱动控制器
其它厂商设备
S7-300F
S7-300F 能够以两种 I/O 设计的方式运行:
ET 200M 中的 I/O 设计:
故障安全数字量/模拟量输入和输出模块用于集中式或分布式应用(Cat.4/SIL3 只能与隔离模块一起使用)
ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 设计:
故障安全数字量输入和输出模块可用于分布式应用
Functions
S7-300
提供有大量功能,支持用户的S7-300编程、调试和维护等工作。
高速执行指令:
指令执行时间低可达0.01 μs,为中低端性能设备开创了全新的应用方案。
PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
纵向集成 企业层级的通信包括现场级、控制级、 过程级以及企业管理和资源规划级 (ERP)。通过基于国际工业标准的标准化 接口和内部系统接口,SIMATIC PCS 7 可 以在企业内部随时随地地获取过程数 据,对工厂操作流程、工艺流程和业务 流程进行分析、规划、协调及优化。 统一工程组态 SIMATIC PCS 7 凭借按级分类且品种繁多 的功能、统一的操作员控制以及相同架 构的工程组态和管理工具,获得了客户 一致认可。工程师站包含有大量的 工具,可实现集成系统的工程组态以及 对批生产自动化、安全功能、物料输送 或远程控制系统的组态,从而在整个生 命周期内实现丰厚的投资增值。通过降 低组态成本和培训成本,将整个工厂生 命周期的总拥有成本 (TCO) 降至低。 功能丰富 根据典型过程自动化或客户的特定要 求,可对 SIMATIC PCS 7 进行以下功能扩 展: • 批生产过程自动化 (SIMATIC BATCH) • 安全保护功能 (过程自动化安全集 成) • 物料输送的路径控制 (SIMATIC Route Control) • 远程设备的远程控制 (SIMATIC PCS 7 TeleControl) • 电气开关装置自动化 (SIMATIC PCS 7 PowerControl) 同时,在控制系统中无缝集成更多其它 功能,可以优化企业的生产过程,进一 步降低系统的运行成本。例如,SIMATIC PCS 7 中除了包含能源管理和资产管理 工具,还可以进行高质量的闭环控制, 并提供行业特定的自动化解决方案和功 能库。
设计CPU 1212C 技术规范 型号 CPU 1212C AC/DC/RLY CPU 1212C DC/DC/RLY CPU 1212C DC/DC/DC 订货号(MLFB) 6ES7 212-1BE40-0XB0 6ES7 212-1HE40-0XB0 6ES7 212-1AE40-0XB0 常规 尺寸 W x H x D(mm) 90 x 100 x 75 重量 425 g 385 g 370 g 功耗 11 W 9 W 可用电流(SM 和 CM 总线) 大 1000 mA(5 V DC) 可用电流(24 V DC) 大 300 mA(传感器电源) 数字输入电流消耗 (24 V DC) 所用的每点输入 4 mA CPU 特征 用户存储器 75 KB 工作存储器 /1 MB 负载存储器,可用** SD 卡扩展 /10 KB 保持性存储器 板载数字 I/O 8 点输入 /6 点输出 板载模拟 I/O 2 路输入 过程映像大小 1024 字节输入(I)/1024 字节输出(Q) 位存储器(M) 4096 个字节 临时(局部)存储器 • 16 KB 用于启动和程序循环(包括相关的 FB 和 FC) • 4 KB 用于标准中断事件(包括 FB 和 FC) • 4 KB 用于错误中断事件(包括 FB 和 FC) 信号模块扩展 多 2 个信
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概述
西门子电气安装:电气安装技术的世界
ALPHA 配电盘和接线盒
ALPHA 系列包括小型配电盘、仪表柜、壁挂式安装或落地式安装配电盘以及模塑配电盘。通过使用全范围的连接系统,ALPHA FIX 接线盒可满足您简洁的、可管理的全部布线需求。
BETA 低压控制
西门子为线路保护、人身和火灾保护、照明和过电压保护以及设备和工厂保护提供了协调的设备系列。
基于全面保护理念,西门子产品系列可提供完善的保护设备,如熔断器、小型断路器、剩余电流防护装置、浪涌抑制器,以及开关设备、测量装置和监控装置。
GAMMA 楼宇管理系统
创新性的 GAMMA instabus 楼宇管理系统提高了安全性和便利性,并使效能达到。GAMMA instabus 可控制照明、阴影和房间温度。一座楼宇的所有电气功能都可以智能地集成于该系统中。与其它楼宇系统,如局域网相连接,则开辟了一个全新的
(二)模拟量输入映象区和输出映象区
1.模拟量输入映象区(AI区)
模拟量输入映象区是S7-200CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量(如温度、压力)转换成1个字长(2个字节)的数字量,模拟量输入映像寄存器用标识符(AI)、数据长度(W)及字节的起始地址表示。
从AIW0~AIW30,共有16个字,总共允许有16路模拟量输入。
说明:模拟量输入值为只读数据。
2.模拟量输出映象区(AQ区)
模拟量输出映象区是S7-200CPU为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200将1个字长(2个字节,16位)的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符(AQ)、数据长度(W)及字节的起始地址表示。
从AQW0~AQW30,共有16个字,总共允许有16路模拟量输出。
(三)变量存储器(V)(相当于内辅继电器)
PLC执行程序过程中,会存在一些控制过程的中间结果,这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区,用V表示。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
(1)按“位”方式:从V0.0~I5119.7,共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节,其变量存储区只能到V2047.7位
防护等级
IP20,符合 IEC60529
环境温度
? 水平安装时
? 垂直安装时
0 ~ 60 °C
0 ~ 40 °C
相对湿度
10 ~ 95%,无结露,相当于符合 IEC61131, Part2 中规定的 2 级相对湿度 (RH)
空气压力
1080 ~ 795hPa(相当于海拔 -1000 ~ +2000 m)
绝缘
?<50V
?<150V
?<250V
500V DC 测试电压
2500V DC 测试电压
4000V DC 测试电压
电磁兼容性
? 脉冲形干扰变量
? 正弦干扰变量
? 射频干扰
电磁兼容性指令要求;抗扰性,依据标准 IEC 61000-6-2
测试依据:静电放电:IEC 61000-4-2 ;突发脉冲:IEC 61000-4-4 ;浪涌脉冲:IEC 61000-4-5
测试依据:高频辐射:IEC 61000-4-3 ;高频去耦:IEC 61000-4-6干扰辐射:EN 50081-2
测试依据:电磁干扰:EN 55016,A 级限值(测量距离为 10 m);电流电源电磁干扰, EN 55011:A 级限值,组 1
机械负载
? 振动
5. 人机界面(HMI)硬件
HMI硬件配合PLC使用,为用户提供数据、图形和事件显示,主要有文本操作面板TD200(可显示中文),OP3,OP7,OP17等;图形/文本操作面板OP27,OP37等,触摸屏操作面板TP7,TP27/37,TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。个人计算机(PC)也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件(如ProTool)组态才能配合PLC使用。
6. SIMATIC S7工业软件
西门子的工业软件分为三个不同的种类:
(1)编程和工程工具 编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具,STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
(2)基于PC的控制软件 基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器(PLC)运行用户的程序,运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC,一种是软件PLC,在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC(在用户计算机上安装一个PC卡),它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容,其编程采用统一的SIMATIC编程工具(如STEP 7),编制的程序既可运行在WinAC上,也可运行在S7系列处理器上。
(3)人机界面软件 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面(HMI)或SCADA系统,支持大范围的平台。人机界面软件有两种,一种是应用于机器级的ProTool,另一种是应用于监控级的WinCC。
ProTool适用于大部分HMI硬件的组态,从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态,如:OP3,OP7,OP17,TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品,ProTool/Pro不只是组态软件,其运行版也用于Windows平台的监控系统。
WinCC是一个真正开放的,面向监控与数据采集的SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)软件,可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单,系统可靠性高,与STEP 7功能集成,可直接进入PLC的硬件故障系统,节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用,可以连接到已存在的自动化环境中,有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力,其新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。
S7-200是西德西门子公司的产品之一,其注册商标为SIMATIC。
下面以S7-200 CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。
1.一般性能
S7-200 CPU224的一般性能如表4-13所示。
表4-13 S7-200 CPU224一般性能
电源电压 DC 24V,AC 100~230V
电源电压波动 DC 20.4-28.8V,AC 84-264V(47-63Hz)
环境温度、湿度 水平安装0~550C,垂直安装0~450C,5~95%
大气压 860~1080hPa
保护等级 IP20到IEC529
输出给传感器的电压 DC 24V (20.4-28.8V)
输出给传感器的电流 280mA,电子式短路保护(600mA)
为扩展模块提供的输出电流 660mA
程序存储器 8K字节/典型值为2.6K条指令
数据存储器 2.5K字
存储器子模块 1个可插入的存储器子模块
数据后备 整个BD1在EEPROM中*维护
在RAM中当前的DB1标志位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持,后备时间190h(400C时120h),插入电池后备200天
编程语言 LAD,FBD,STL
程序结构 一个主程序块(可以包括子程序)
程序执行 自由循环。中断控制,定时控制(1~255ms)
子程序级 8级
用户程序保护 3级口令保护
指令集 逻辑运算、应用功能
位操作执行时间 0.37μs
扫描时间监控 300ms(可重启动)
内部标志位 256,可保持:EEPROM中0~112
计数器 0~256,可保持:256,6个高速计数器
定时器 可保持:256,
4个定时器,1ms~30s
16个定时器,10ms~5min
236个定时器,100ms~54min
接口 一个RS485通信接口
可连接的编程器/PC PG740P = 2 \* ROMAN II,PG760P = 2 \* ROMAN II,PC(AT)
本机I/O 数字量输入:14,其中4个可用作硬件中断,14个用于高速功能
数字量输出:10,其中2个可用作本机功能,
模拟电位器:2个
可连接的I/O 数字量输入/输出:多94/74
模拟量输入/输出:多28/7(或14)
AS接口输入/输出:496
I/O地址区
输入2048字节,输出2048字节
过程映像
输入2048字节,输出2048字节
硬件时钟(实时时钟)
√
运行时间技术器:数量
1
接口,通讯协议,功能
集成RS485接口,RS485通讯协议,MPI
*二接口,通讯协议,功能
集成RS485接口,RS485通讯协议,DP主站,DP从站
DP从站数
124
等时同步运行
支持
通信功能
编程器/OP通信;全局数据通信;S7基本通信;S7通信;S5兼容通信
链接数量
16
工作温度
0~60℃
编程语言
LAD、FBD、STL、SCL、CFC、GRAPH、HiGraph
加密
支持用户程序保护、保护;带有S7块加密功能
宽×高×深(mm)
40×125×130
重量
290g
选型指南 SelectionData
6ES7 322-1BL00-0AA0 开出模块(32点,24VDC)
6ES7 321-7BH01-0AB0 开入模块(16点,24VDC,诊断能力)
6ES7 321-1EL00-0AA0 开入模块(32点,120VAC)
6ES7 321-1FF01-0AA0 开入模块(8点,120/230VAC)
6ES7 321-1FF10-0AA0 开入模块(8点,120/230VAC)与公共电位单独连接
6ES7 322-1BH10-0AA0 开出模块(16点,24VDC)高速
6ES7 322-1CF00-0AA0 开出模块(8点,48-125VDC)
6ES7 322-8BF00-0AB0 开出模块(8点,24VDC)诊断能力
6ES7 322-1HF01-0AA0 开出模块(8点,继电器,2A)
6ES7 322-1HF10-0AA0 开出模块(8点,继电器,5A,接点)
6ES7 322-1FL00-0AA0 开出模块(32点,120VAC/230VAC)
6ES7 322-1BF01-0AA0 开出模块(8点,24VDC,2A)
6ES7 322-1FF01-0AA0 开出模块(8点,120V/230VAC)
6ES7 322-5GH00-0AB0 开出模块(16点,24VDC,接点,故障保护)
6ES7 322-5HF00-0AB0 开出模块(8点,继电器,5A,故障保护)
6ES7 323-1BH01-0AA0 8点输入,24VDC;8点输出,24VDC模块
6ES7 323-1BL00-0AA0 16点输入,24VDC;16点输出,24VDC模块
6ES7 321-1BH10-0AA0 开入模块(16点,24VDC)
6ES7 321-1BH50-0AA0 开入模块(16点,24VDC,源输入)
6ES7 322-1FH00-0AA0 开出模块(16点,120V/230VAC)
6ES7 321-1FH00-0AA0 开入模块(16点,120/230VAC)
6ES7 321-1CH00-0AA0 开入模块(16点,24/48VDC)
6ES7 321-1CH20-0AA0 开入模块(16点,48/125VDC)
6ES7 322-5FF00-0AB0 开出模块(8点,120V/230VAC,接点 模拟量模板
这种程序语言是由序号(即地址)、指令(控制语句)、器件号(即数据)组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置,指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。
(五)在编程方式下用键盘输入程序。
(六)编程及设计控制程序。
(七)测试控制程序的错误并修改。
(八)保存完整的控制程序。
、移位指令和循环指令概述
1、功能:STEP7移位指令能够将累加器1低字的内容或者整个累加器的内容逐位向左或者向右。位数由输入值N决定。向左移位相当于累加器的内容乘以2的幂次方;向右移位相当于累加器的内容除以2的N次方。循环指令能够将累加器1整个内容逐位向左或者向右循环移位。
2、分类:
移位指令:字左移指令SHL_W
字右移指令SHR_W
双字左移指令SHL_DW
双字右移指令SHR_DW
整数右移指令SHR_I
双整数右移指令SHR_DI
循环指令:双字左循环指令ROL_DW
双字右循环指令ROR_DW
二、指令功能
S7中定时时间由时基和定时值两部分组成,定时时间等于时基与定时值的乘积。当定时器运行时,定时值不断减1,直至减到0,减到0表示定时时间到。定时时间到后会引起定时 定时器的*0到*11位存放BCD码格式的定时值,三位BCD码表示的范围是0~999。*12,13位存放二进制格式的从下表中可以看出:时基小定时分辨率高,但定时时间范围窄;时基大分辨率低,但定时范围宽。
时 基 二进制时基 分辨率 定 时 范 围
10 s 00 0.01 s 10ms至9s_990ms
100ms 0l 0.1 s 100ms至1m_39s_900ms
1 s 10 1s 1s至16m_39s
10 s 11 10 s 10s至2h_46m_30s
当定时器启动时,累加器1低字的内容被当作定时时间装入定时字中。这一过程是由操作系统控制自动完成的,用户只需给累加器l装入不同的数值,即可设置需要的定时时间。
推荐采用下述直观的句法:
L W#16# txyz
其中:t,x,y,z均为十进制数;