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SIEMENS可編程控制器
1、SIMATIC S7系列PLC:S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 邏輯控制模塊LOGO!230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
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SIMATIC S7-300, CPU 313C-2DP緊湊型CPU帶有MPI,16數(shù)字量輸入/16數(shù)字量輸出,3個高速計數(shù)器(30 KHZ),集成DP接口,集成24V DC 電源,128KB 工作存儲區(qū),前連接器(1 X 40針)需要MMC卡
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(1)電源的合理處理,抑制電網(wǎng)引入的干擾對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。
(2)正確選擇接地點,完善接地系統(tǒng)良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有 兩個,其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A,B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時,地線電流將更大。
此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其他接地處理混亂,所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存儲,造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
安全地或電源接地:將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電,可從安全接地導入地下,不會對人造成傷害。
系統(tǒng)接地:PLC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而接地,叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4 Ω,一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端接在一起,作為控制系統(tǒng)地。
信號與屏蔽接地:一般要求信號線必須要有惟一的參考地即“單點接地”,屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導干擾的場合,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成“地環(huán)路”。信號源接地時,屏蔽層應在信號側(cè)接地;不接地時,應在PLC側(cè)接地;信號線中間有接頭時,屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理,一定要避免多點接地;多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時,各屏蔽層應相互連接好,并經(jīng)絕緣處理,選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接點。
(3)對變頻器干擾的抑制
變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式:加隔離變壓器,主要是針對來自電源的傳導干擾,可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前;使用濾波器,濾波器具有較強的抗于擾能力,還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導給電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能;使用輸出電抗器,在變頻器到電動機之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射,影響其他設(shè)備正常工作。
1 可靠性高,抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路
集成電路是采用半導體制作工藝,在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件,并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母"IC"(也有用文字符號"N"等)表示。
技術(shù),采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器
接觸器是一種應用廣泛的開關(guān)電器。接觸器主要用于頻繁接通或分斷交、直流主電路和大容量的控制電路,可遠距離操作,配合繼電器可以實現(xiàn)定時操作,聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護,廣泛應用于自動控制電路,其主要控制對象是電動機,也可用于控制其它電力負載,如電熱器、照明、電焊機、電容器組等。 [全文]
系統(tǒng)相比,電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測功能,出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中,應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣,整個系統(tǒng)的可靠性極高。
2 配套齊全,功能完善,適用性強
PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。
3 易學易用,深受工程技術(shù)人員歡迎
PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近,為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。
4 系統(tǒng)設(shè)計的工作量小,維護方便,容易改造
(1) 設(shè)計與維護
PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短,同時日常維護也變得容易起來,更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。
(2) 安裝與布線
動力線、控制線以及PLC的電源線
電源線是用作電氣組件或設(shè)備與電源的連接線,通常來說指電線與其一端連接的插頭或尾插的集合體,是電器產(chǎn)品的基本零部件之一。電源線分為電線和插頭兩部分。
和I/O線應分別配線,隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內(nèi),分開捆扎交流線、直流線,若條件允許,分槽走線最好,這不僅能使其有盡可能大的空間距離,并能將干擾降到最低限度。
PLC應遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備,不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應遠離動力線(二者之間距離應大于200 mm)。與PLC裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負載,如功率較大的繼電器、接觸器的線圈,應并聯(lián)RC消弧電路。
PLC的輸入與輸出最好采用分開走線,開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線,屏蔽層應一端或兩端接地,接地電阻
電阻,物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導體,簡稱導體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體,簡稱絕緣體。 應小于屏蔽層電阻的1/10。
交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜
電纜是一種用以傳輸電能信息和實現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。既有導體和絕緣層,有時還加有防止水份侵入的嚴密內(nèi)護層,或還加機械強度大的外護層,結(jié)構(gòu)較為復雜,截面積較大的產(chǎn)品叫做電纜。
,輸出線應盡量遠離高壓線和動力線,避免并行。
(3)I/O端的接線
輸入接線:輸入接線一般不要太長。但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時,輸入接線可適當長些;輸入/輸出線不能用同一根電纜,輸入/輸出線要分開;盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,便于閱讀。
輸出連接:輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中,可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓,但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上,并且連接至端子
端子通常指由銅材等沖制而成的連接器接觸件。端子是連接電氣線路的常用元件,主要在器件與組件、組件與機柜、系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間起電連接和信號傳遞的作用,并且盡量保持系統(tǒng)與系統(tǒng)之間不發(fā)生信號失真和能量損失的變化.
板,若將連接輸出元件的負載短路,將燒毀印制電路板。采用繼電器輸出時,所承受的電感性負載的大小,會影響到繼電器的使用壽命,因此,使用電感性負載時應合理選擇,或加隔離繼電器。PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾,因此要采取措施加以控制,如直流輸出的續(xù)流管保護,交流輸出的阻容吸收電路,晶體管
晶體管是由三層雜質(zhì)半導體構(gòu)成的器件,有三個電極,所以又稱為半導體三極管,晶體三極管等,可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號調(diào)制和許多其它功能。
晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱,又可稱做可控硅整流器,以前被簡稱為可控硅;1957年美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品,并于1958年將其商業(yè)化;晶閘管是PNPN四層半導體結(jié)構(gòu),它有三個極:陽極,陰極和門極;晶閘管具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流
S7-200之間的通訊
S7-200 與 S7-200 之間的通信常用于實現(xiàn)多個S7-200 CPU模塊之間的數(shù)據(jù)交換。S7-200 與 S7-200 之間的通信方式有網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信﹑以太網(wǎng)通信﹑電話網(wǎng)Modem 通信﹑MD720-3無線通信等。由于S7-200 CPU模塊只能做MPI從站,S7-200 CPU 模塊的擴展模塊 EM277 也只能做 MPI 從站或 Profibus DP 從站,所以S7-200 與S7-200之間不支持MPI通信﹑Profibus DP 通信等通信方式。本文將從以下方面詳細介紹S7-200與S7-200之間的通信:
1. S7-200與S7-200之間有哪些通信方式
S7-200與S7-200之間的通信方式靈活多樣,常用的通信方式有如下四種:
? 網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信
? 以太網(wǎng)通信
? 電話網(wǎng)Modem通信
? MD720-3 無線通信
提示:除了以上方式,您也許會想到Modbus通信和自由口通信。這兩種方式可以用于S7-200之間的數(shù)據(jù)交換,但是不是我們推薦的常用通信方式。因為使用Modbus通信和自由口通信時您需要編寫大量的程序,并無法很好的保證通信的準確性和實時性,Modbus 通信和自由口通信是常用于S7-200CPU與第三方設(shè)備或儀表之間的數(shù)據(jù)交換方式。
1.1 網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信
PPI 協(xié)議是S7-200專用的主從通信協(xié)議.利用此方式可以實現(xiàn)S7-200與S7-200間的數(shù)據(jù)交換。這種通信方式利用CPU集成通信口即可實現(xiàn),配置簡單。通信中,主站設(shè)備將請求發(fā)送至從站設(shè)備,然后從站設(shè)備進行響應。具體如下圖所示:
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實現(xiàn)網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信可以使用以下兩種方法:
第一,使用Step 7 Micro/Win編程軟件中指令向?qū)е械腘ETR/NETW向?qū)В?br />
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具體方法和相關(guān)注意事項請參考《西門子 S7-200?LOGO!?SITOP 參考》(更新版)S7-200 PLC->通信->網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信。
第二,使用NETR/NETW指令,需要客戶自己編寫程序?qū)崿F(xiàn)。
詳細的編程設(shè)置及例子程序請參考《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》第6章S7-200指令集->通信指令->網(wǎng)絡讀寫指令。
提示: NETR/NETW向?qū)褂煤唵?,不用大量編程,只需按照向?qū)Р襟E設(shè)置參數(shù),因此不易出錯。推薦采用向?qū)У姆椒▽崿F(xiàn)網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信。
使用網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信時需要注意以下幾點:
第一,只有PPI主站需要配置或編程,從站不需要配置;
第二,主站既可以讀寫從站的數(shù)據(jù),也可以讀寫另一個主站的數(shù)據(jù);
第三,在一個PPI網(wǎng)絡中,與一個從站通信的主站的個數(shù)沒有限制,但是一個網(wǎng)絡中主站的個數(shù)不能超過32個;
第四,由于S7-200 CPU集成的通信口是非隔離的。因此在一個PPI通信網(wǎng)絡中,一個網(wǎng)段的距離不能超過50米。如果通訊距離超出50m,應在通信網(wǎng)絡中使用中繼器。如下所示:
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提示:在上圖中,通常擴展一個中繼器可延長通信網(wǎng)絡50米,但如果擴展一對中繼器,并且它們之間沒有任何節(jié)點,中繼器之間的距離可達到1000米。
在網(wǎng)絡中使用中繼器的具體方法可參考《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》第7章 網(wǎng)絡通信->網(wǎng)絡的建立->在網(wǎng)絡中使用中繼器
1.2 以太網(wǎng)通信
S7-200PLC可以通過智能擴展模塊CP243-1連接至工業(yè)以太網(wǎng)中。這樣,S7-200之間就可以通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換,如下圖所示:

使用以太網(wǎng)通信需要注意以下幾點:
第一,S7-200與S7-200之間采用以太網(wǎng)通信方式必須增加CP243-1以太網(wǎng)通信模塊,且一個S7-200CPU只能連接一個CP243-1擴展模塊;
第二,CP243-1不是即插即用模塊,需先通過Step 7 Micro/Win編程軟件對其組態(tài);
第三,CP243-1可同時與最多8個以太網(wǎng)S7控制器通信,即建立8個S7連接。
更多關(guān)于CP243-1模塊的使用問題可參考文檔《S7-200 以太網(wǎng)模塊系列 CP243-1》
以太網(wǎng)通信請參考《西門子 S7-200?LOGO!?SITOP 參考》V0.95版(更新版)S7-200 PLC->通信->以太網(wǎng)通信(CP243-1)
S7-200與S7-200之間的以太網(wǎng)通信編程可參考《CP243-1快速入門》《以太網(wǎng)模塊技術(shù)手冊》
1.3 電話網(wǎng)Modem通信
S7-200與S7-200之間的電話網(wǎng)Modem通信常用于異地通信,在S7-200與S7-200的本地通信中不常用。
如下圖所示:電話網(wǎng)Modem是通過S7-200 CPU的擴展模塊EM241調(diào)制解調(diào)器模塊來實現(xiàn)的。在公共電話網(wǎng)或小交換機的模擬音頻系統(tǒng)中,使用電話線連接EM241上標準的RJ11電話接口,對EM241 進行相應的配置編程即可實現(xiàn)S7-200 CPU之間的數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭搿?br />

電話網(wǎng)Modem通信(EM241)請參考《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》第10章創(chuàng)建調(diào)制解調(diào)模塊程序
電話網(wǎng)Modem通信注意事項請參考《西門子 S7-200?LOGO!?SITOP 參考》V0.95版(更新版)S7-200 PLC->通信->電話網(wǎng)Modem通信(EM241)
EM241與EM241之間的通信編程請參考《EM241快速入門》
1.4 MD720-3 無線通信
MD720-3無線通信也常用于異地通信,在S7-200與S7-200之間的本地通信中不常用。如有需要通信的模塊在異地或現(xiàn)場不適宜布線等原因,可考慮采用此通信方式。
S7-200與S7-200之間通過MD720-3無線通信模塊可以實現(xiàn)以下兩個功能:
? 終端模式:短消息功能
? OPC模式: 數(shù)據(jù)交換功能。
第一,如下圖所示:MD720-3 終端模式用于S7-200與S7-200之間互相收發(fā)短信。此通信方式不需要OPC中心站,只需要在需要通信的每個S7-200 CPU右側(cè)都擴展MD720-3無線通信模塊,配置天線﹑西門子PC/PPI串口電纜等硬件,并且在MD720-3模塊中插入SIM卡。
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終端模式需要的硬件軟件配置﹑庫指令的下載及編程請參考《S7-200 PLC 通過MD720-3 發(fā)送短消息》
第二,如下圖所示:MD720-3 OPC模式用于S7-200與S7-200之間進行數(shù)據(jù)交換。此通信方式除了配置以上與終端模式相同的硬件之外,還必須配置OPC中心站,即必須使用SINAUT MICRO SC OPC服務器軟件和OPC客戶機軟件。
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OPC模式需要的硬件軟件配置請參考《SINAUT MD720-3的GPRS通信》
OPC模式編程的庫指令 下載
MD720-3 OPC 模式編程請參考《SINAUT MD720-3功能塊編程入門》
更多信息請參考《MD720-3技術(shù)手冊》
2. 如何選擇用于S7-200與S7-200之間的通信方式
針對以上常用的四種通信方式,我們該如何選用S7-200與S7-200之間的通信方式呢? 根據(jù)現(xiàn)場實際需求及通信模塊的使用條件,我們提供以下幾種參考:
? 如果需要進行通信的S7-200 CPU集成的通信端口未被占用,S7-200 CPU模塊都在本地,通信距離不遠,且通信速率要求不高,那么可選用網(wǎng)絡讀寫(PPI)通信;
? 如果需要進行通信的S7-200 CPU集成的通信端口已被占用,或通信距離較遠甚至達到幾千米,或通信速率要求達到M bits/s,那么可選用以太網(wǎng)通信;
? 如果需要進行通信的S7-200 CPU模塊分布在相距很遠的異地,并且模塊之間數(shù)據(jù)交換量不大,實時行要求不高,我們可考慮選用電話網(wǎng)Modem通信;
? 如果需要進行通信的S7-200 CPU模塊相互之間要求有短消息收發(fā)或?qū)崟r性不高的數(shù)據(jù)交換,并且現(xiàn)場環(huán)境不適宜布線,或模塊相距很遠或分布在異地,且現(xiàn)場環(huán)境滿足GPRS條件,那么可選用MD720-3 無線模式。
當然,選用S7-200與S7-200之間的通信方式不僅僅依據(jù)以上條件。除此之外,我們?nèi)詰摽紤]模塊的使用環(huán)境﹑調(diào)試﹑維修﹑成本等因素。
S7-200與S7-200之間的通信方式比較可參考《西門子 S7-200?LOGO!?SITOP 參考》(更新版)S7-200 PLC->通信->編程通信->可能的通信方式->表1S7-200和S7-300進行MPI通信
S7-200 PLC與S7-300 PLC之間采用MPI通訊方式時,S7-200 PLC中不需要編寫任何與通訊有關(guān)的程序,只需要將要交換的數(shù)據(jù)整理到一個連續(xù)的V 存儲區(qū)當中即可,而S7-300 PLC中需要在組織塊OB1(或是定時中斷組織塊OB35)當中調(diào)用系統(tǒng)功能X_GET(SFC67)和X_PUT(SFC68),以實現(xiàn)S7-200 PLC與S7-300 PLC之間的通訊。調(diào)用SFC67和SFC68時VAR_ADDR參數(shù)填寫S7-200的數(shù)據(jù)地址區(qū),由于S7-200的數(shù)據(jù)區(qū)為v區(qū),這里需填寫 P#DB1.DBX×× BYTE n 對應的就是S7200 V存儲區(qū)當中VB××到VB(××+n)的數(shù)據(jù)區(qū)。例如交換的數(shù)據(jù)存在S7-200中VB50到VB59這10個字節(jié)當中,VAR_ADDR參數(shù)應為 P#DB1.DBX50.0 BYTE 10.
首先根據(jù)S7-300的硬件配置,在STEP7當中組態(tài)S7-300站并且下載,注意S7-200和S7-300出廠默認的MPI地址都是2,所以必須修 改其中一個PLC的站地址,例子程序當中將S7-300 MPI地址設(shè)定為2,S7-200地址設(shè)定3,另外要分別將S7-300和S7-200的通訊速率設(shè)定一致,可設(shè)為9.6K,19.2K,187.5K三 種波特率,例子程序當中選用了19.2K的速率。
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