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Overview

• 將 SIMATIC S7-400 連接到工業(yè)以太網(wǎng)
  • 多協(xié)議運(yùn)行，用于 ISO、TCP/IP、UDP 與 PROFINET IO 協(xié)議
  • 可調(diào)節(jié)的 Keep Alive 功能
• 兩個(gè)獨(dú)立的接口（集成的網(wǎng)絡(luò)分離）：
  • 千兆以太網(wǎng)接口，帶有 RJ45 端口，10/100/1000 Mbit/s 全雙工/半雙工，具有自動(dòng)偵測(cè)功能
  • PROFINET 接口，帶有四個(gè) RJ45 端口，10/100 Mbit/s 全雙工/半雙工，通過 4 端口交換機(jī)執(zhí)行自動(dòng)感測(cè)和自動(dòng)交叉功能
• 通過兩個(gè)接口進(jìn)行通訊
  • 開放式通訊（ISO、TCP/IP 和 UDP），使用 UDP 多點(diǎn)傳送，包括兩個(gè)接口之間的路由
  • 編程器/OP通訊：
    通過 S7 路由的交叉網(wǎng)絡(luò)
  • S7 通訊（客戶端、器、多路復(fù)用），包括兩個(gè)接口之間的路由
  • IT 通訊：
    HTTP 通訊支持通過自己的 web 頁訪問過程數(shù)據(jù)；
    電子郵件客戶端功能，直接從用戶程序發(fā)送包含身份驗(yàn)證信息的電子郵件；
    FTP 通訊支持程序控制的 FTP 客戶端通訊；
    通過 FTP 器訪問數(shù)據(jù)塊
• 通過 PROFINET 接口進(jìn)行通訊
  • PROFINET IO 控制器，具有實(shí)時(shí)屬性（RT 和 IRT）
  • PROFINET CBA
  • 通過 DHCP、簡(jiǎn)單的 PC 工具或通過用戶程序（例如 HMI）進(jìn)行 IP 地址分配
  • 支持 PROFINET IO 設(shè)備的優(yōu)先啟動(dòng)
  • 使用 STEP 7 組態(tài)
• 介質(zhì)冗余 (MRP)；
  在采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，CP 支持介質(zhì)冗余程序 MRP。
• 通過可組態(tài)的 IP 訪問列表進(jìn)行訪問保護(hù)
• 無需編程器即可進(jìn)行模板更換；
  所有信息都保存在 C-PLUG 中（即使是用于 IT 功能的文件系統(tǒng)）。
• 豐富的診斷功能，可用于機(jī)架中的所有模板
• 通過 SNMP V1 MIB-II，集成在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中
• 運(yùn)行于冗余 S7 通訊或 DP 主站通訊的 SIMATIC H 系統(tǒng)。
• 在與 SIMATIC S7-400 CPU 416F 一起使用的故障安全型應(yīng)用程序 (PROFIsafe) 中操作

S7-200PLC中斷優(yōu)先級(jí)和排對(duì)等候

優(yōu)先級(jí)是指多個(gè)中斷事件同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU對(duì)中斷事件響應(yīng)的優(yōu)先次序。S7-200規(guī)定的中斷優(yōu)先由高到低依次是：通信中斷、I/O中斷和定時(shí)中斷。每類中斷中不同的中斷事件又有不同的優(yōu)先權(quán)，如表2所示。

一個(gè)程序中總共可有128個(gè)中斷。S7-200在各自的優(yōu)先級(jí)組內(nèi)按照先來先的原則為中斷提供。在任何時(shí)刻，只能執(zhí)行一個(gè)中斷程序。一旦一個(gè)中斷程序開始執(zhí)行，則一直執(zhí)行至完成。不能被另一個(gè)中斷程序打斷，即使是更高優(yōu)先級(jí)的中斷程序。中斷程序執(zhí)行中，新的中斷請(qǐng)求按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)等候。中斷隊(duì)列能保存的中斷個(gè)數(shù)有限，若超出，則會(huì)產(chǎn)生溢出。中斷隊(duì)列的多中斷個(gè)數(shù)和溢出標(biāo)志位如表3所示。

表2中斷事件及優(yōu)先級(jí)

表3  中斷隊(duì)列的多中斷個(gè)數(shù)和溢出標(biāo)志位

• 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(jí)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(hào)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(jiǎn)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(duì) 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(cè)功能
• 時(shí)鐘位存儲(chǔ)器；
  設(shè)定地址
• 保護(hù)等級(jí)；
  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(cè)試功能；
  使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號(hào)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(cè)量等提供了多種系統(tǒng)功能。
更多詳情，參見手冊(cè)。

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(hào)模塊中。

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

CPU通過周期性自檢、命令測(cè)試以及基于邏輯和時(shí)間的程序執(zhí)行檢測(cè)，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(qǐng)求，還可以對(duì) I/O 進(jìn)行檢測(cè)。

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(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)化了驗(yàn)收測(cè)試。無須使用其它工具，程序員就可以對(duì)安全型應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)。

西門子PLC的發(fā)展史 

SIMATIC商標(biāo)S7-200是西德西門子公司的產(chǎn)品之一，其注冊(cè)商標(biāo)為SIMATIC。1．西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3，它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)單操作接口的二進(jìn)制控制器；2．1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器；3．20世紀(jì)80年代初，S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC，較常用機(jī)型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U4．1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級(jí)、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢(shì)，其機(jī)型為：S7-200、300、4005．1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢(shì)的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)溶為一體6．現(xiàn)在，西門子公司又提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動(dòng)化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域。

6FX2007-1AE14電纜

ET 200S 的中央處理單元和 I/O 模塊

適用于 ET 200S 的標(biāo)準(zhǔn)型 CPU：

• IM 151-7 CPU
• IM 151-8 PN/DP CPU

適用于 ET 200S 的故障安全型 CPU：

• IM 151-7 F-CPU
• IM 151-8 F PN/DP CPU

SIMATIC ET 200S 標(biāo)準(zhǔn)型 CPU：

• SIMATIC IM 151-7 CPU
• SIMATIC IM 151-8 PN/DP CPU
• IM 151 CPU 接口模塊的主接口模塊
• SIPLUS 型號(hào)

• 這是帶有集成 S7-CPU 314 的接口模塊，用于 SIMATIC ET 200S 分布式系統(tǒng)
• 用于 ET 200S 中的高性能控制解決方案
• 提高設(shè)備和機(jī)械的系統(tǒng)使用率。
• 通過 PROFIBUS DP編程
• 特點(diǎn)是采用了新型的SIMATIC微型存儲(chǔ)器卡(MMC)
• 集成的12Mbit/sPROFIBUS DP從站/MPI接口
• 根據(jù)CPU S7-314集成的CPU
• 提供有IM 151-7 FO
• 可以使用帶有故障保護(hù)功能的接口模塊IM 151-7 F-CPU PROFIsafe
• 也可以使用，因?yàn)?IM 151-8(F) PN/DP CPU 帶有 PROFINET 接口

IM 151-7 CPU接口模塊可以用于具有中等程序空間的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。 這一接口模塊支持過程數(shù)據(jù)的就地分散處理，并作為PROFIBUS DP 系統(tǒng)的從站，與主站進(jìn)行通訊。這樣做有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

• 減少中央控制器的負(fù)載
• 縮短對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間
• 由于數(shù)據(jù)量較小,減輕了總線系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)
• 由于各個(gè)單元預(yù)先進(jìn)行了測(cè)試和并行調(diào)試, 調(diào)試過程非常快
• 由于自帶機(jī)械裝置,增加了可用性和靈活性
• 配置情況一目了然

在 DP 主站出現(xiàn)故障的情況下, 接口模塊 IM 151-7 CPU 仍然自動(dòng)地繼續(xù)運(yùn)行。

ET 200S分布式 I/O 系統(tǒng)和 IM151-7 CPU 模塊進(jìn)行精細(xì)的模塊化設(shè)計(jì), 因此, 具有智能化從站優(yōu)點(diǎn)的各個(gè)站的結(jié)構(gòu)可以按功能來定向。

S7-200PLC的基本配置

語句表程序設(shè)計(jì)語言與梯形圖

語句表程序設(shè)計(jì)語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。語句表程序設(shè)計(jì)語言與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。

語句表程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)：

(1) 采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)；

(2) 在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；

(3) 用編程軟件可以將語句表與梯形圖可以相互轉(zhuǎn)換。

例如，圖1中的梯形圖轉(zhuǎn)換為語句表程序如下：

• 用于 S7-400H 和 S7-400F/FH 的 CPU
• 可在 S7-400H 容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)中使用
• 可通過 F 運(yùn)行版授權(quán)作為具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相關(guān)系統(tǒng)中使用
• 組合了 MPI/PROFIBUS DP-主接口，
• 帶有 2 個(gè)用于同步模塊的連接插槽

CPU 412-5H 擁有：

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間小于 31.25 ns。
• 1 MB RAM（512 KB 用于程序，512 KB 用于數(shù)據(jù)）；
  裝載存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ) S7-400H F/FH 自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶程序和參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)；高速 RAM 用于用戶程序的順控相關(guān)部分
• 存儲(chǔ)卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器。除程序本身之外，裝載存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲(chǔ)卡。
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時(shí)保存數(shù)據(jù)）。
• 靈活的擴(kuò)展選件：
  多達(dá) 131,072 點(diǎn)數(shù)字量和 81,932 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。
• 組合 MPI/PROFIBUS DP 接口：
  MPI 可用來建立一個(gè) 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，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(diǎn)和 MPI 上的節(jié)點(diǎn)建立多 64 個(gè)連接。 
  PROFIBUS-DP主站接口能夠被用來建立一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。對(duì)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）。
• PROFIBUS DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實(shí)現(xiàn)冗余、分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)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(gè)端口（交換機(jī)）：
  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(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的 120 個(gè)報(bào)警和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進(jìn)行診斷。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
  CPU 提供帶日期和時(shí)間的診斷報(bào)告。