西門子6ES7532-5HD00-0AB0
PLC的控制方式屬于存儲程序控制，其控制功能是通過存放在存儲器內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)的，若要對控制功能作必要修改，只需改變控制程序即可，這就實(shí)現(xiàn)了控制的軟件化?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)在于"可"字，從軟件來講，其控制程序可編輯、可修改；從硬件上講，其外部設(shè)備配置可變。構(gòu)建一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的重心就在于控制程序的編制，但外部設(shè)備的選用也將對程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要，硬、軟件綜合考慮。本文就硬、軟兩方面，選取梯形圖為編程語言，以松下電工FPO-C32型PLC為例，對PLC使用過程中易出現(xiàn)的幾個(gè)問題及解決方法進(jìn)行了分析。
一、外部輸入設(shè)備的選用與PLC輸入繼電器的使用
1. 外部輸入信號的采集
PLC的外部設(shè)備主要是指控制系統(tǒng)中的輸入輸出設(shè)備，其中輸人設(shè)備是對系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號的主令電器，在編寫控制程序時(shí)必須注意外部輸入設(shè)備使用的是常開還是常閉觸點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行程序編制。否則易出現(xiàn)控制錯(cuò)誤。
在PLC內(nèi)部存儲器中有專用于輸入狀態(tài)存儲的輸入繼電器區(qū)，各輸入設(shè)備（開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)或傳感器信號）的狀態(tài)經(jīng)由輸入接口電路存儲在該區(qū)域內(nèi)，每個(gè)輸入繼電器可存儲一個(gè)輸入設(shè)備狀態(tài)。PLC中使用的"繼電器"并非實(shí)體繼電器，而是"軟繼電器"，可提供無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)用于編程。每個(gè)"軟繼電器"僅對應(yīng)PLC存儲單元中的一位（bit），該位狀態(tài)為"1"，表示該"軟繼電器線圈"通電，則程序中所有該繼電器的觸點(diǎn)都動作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號的器件，通過接線與外部輸入設(shè)備相聯(lián)系，其"線圈"狀態(tài)只能由外部輸入信號驅(qū)動。輸入信號的采集工作示意圖如圖1。
輸入繼電器線圈其狀態(tài)取決于外部設(shè)備狀態(tài)
PLC輸入信號采集示意圖
圖1中，輸入設(shè)備選用的是按鈕SB0的常閉觸點(diǎn)，輸入繼電器X0的線圈狀態(tài)取決于SB0的狀態(tài)。該按鈕未按下時(shí)，輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"1"通電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均動作，即常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開；若按下該按鈕，則輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"0"斷電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均恢復(fù)常態(tài)。如果輸入繼電器連接的輸入設(shè)備是按鈕SB0的常開觸點(diǎn)，則情況恰好相反：在該按鈕未按下時(shí)，輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"0"斷電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均不動作；若按下該按鈕，輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"1"通電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均動作。
在做Profinet IO 通訊時(shí)，常見到的兩種角色是Control 和Device ，又稱為IO控制器和IO設(shè)備。IO 控制器是一個(gè)控制設(shè)備 , 連接一個(gè)或多個(gè) IO 設(shè)備 ( 現(xiàn)場設(shè)備 ) ，常見的IO控制器就是PLC，如S7-300、S7-1500 可編程控制器。IO設(shè)備是一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，常見的IO設(shè)備就是分布式IO，如ET200MP PN設(shè)備等。
一個(gè)或多個(gè)電源
·信號模塊，用作輸入/輸出
·以及相應(yīng)的工藝模塊和通信模塊。
SIMATIC S7-1500 已于2013年3月12日在中國發(fā)布[2]
西門子 S7-1500 發(fā)布會現(xiàn)場照片(77張)
2性能
西門子CPU1518-4PN/DP模塊原裝
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沒有快，只有更快！SIMATIC S7-1500的系統(tǒng)性能極大縮短了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而優(yōu)化了控制質(zhì)量并提高了系統(tǒng)性能。
處理速度
SIMATIC S7-1500 的信號處理速度更為快速，極大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而提高了生產(chǎn)效率。
高速背板總線
西門子CPU1518-4PN/DP模塊原裝
新型的背板總線技術(shù)采用高波特率和高效傳輸協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)信號的快速處理。
通信
SIMATIC S7-1500帶有多達(dá)3個(gè)PROFINET接口。
其中，兩個(gè)端口具有相同的IP地址，適用于現(xiàn)場級通信；第三個(gè)端口具有獨(dú)立的IP地址，可集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。
通過 PROFINET IRT，可定義響應(yīng)時(shí)間并確保高度精準(zhǔn)的設(shè)備性能。
集成 Web Server
西門子CPU1518-4PN/DP模塊原裝
無需親臨現(xiàn)場，即可通過Internet瀏覽器隨時(shí)查看CPU狀態(tài)。過程變量以圖形化方式進(jìn)行顯示，同時(shí)用戶還可以自定義網(wǎng)頁，這些都極大地簡化了信息的采集操作。
3設(shè)計(jì)與操作
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西門子CPU1518-4PN/DP模塊原裝
西門子CPU1518-4PN/DP模塊原裝
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SIMATIC S7-1500 中提供一種更為***的安全保護(hù)機(jī)制，包括授權(quán)級別、模塊保護(hù)以及通信的完整性等各個(gè)方面。
“信息安西門子CPU1518-4PN/DP模塊原裝全集成”機(jī)制除了可以確保投資安全，而且還可持續(xù)提高系統(tǒng)的可用性。
專有技術(shù)保護(hù)
加密算法可以有效防范未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改。這樣可以避免機(jī)械設(shè)備被仿造，從而確保了投資安全。
防拷貝保護(hù)
可通過綁定SIMATIC 存儲卡或CPU 的序列號，確保程序無法在其它設(shè)備中運(yùn)行。
通過參數(shù)分配可以設(shè)置所有組件的屬性，這些參數(shù)將裝載到 CPU中，并在 CPU啟動時(shí)傳送給相應(yīng)的模塊。選中機(jī)架上的CPU，下方的視窗口的 CPU屬性中可以配置 CPU 的各種參數(shù)，CPU 的通信接口，本體的輸入輸出，啟動特性，保護(hù)等設(shè)置。下面以 CPU 1215C為例介紹CPU的參數(shù)設(shè)置。
單擊屬性視圖中的“常規(guī)”選項(xiàng)，進(jìn)行下列參數(shù)設(shè)置：
“項(xiàng)目信息”：可以編輯名稱，作者及注釋等信息。
“目錄信息”：查看CPU 的訂貨號，組態(tài)的固件版本及特性描述。
“標(biāo)識與維護(hù)”：用于標(biāo)識設(shè)備的名稱，位置等信息， 可以使用 “Get_IM_Data”指 令讀取信息進(jìn)行識別。
“校驗(yàn)和”：在編譯過程中，系統(tǒng)將通過*的校驗(yàn)和來自動識別 PLC 程序?；谠撔ｒ?yàn)和，可快速識別用戶程序并判斷兩個(gè) PLC 程序是否相同。通過指令“GetChecksum”可以讀取校驗(yàn)和，如圖 1 所示：
圖1 標(biāo)識與維護(hù)及校驗(yàn)和
單擊“PROFINET接口[X1]”，配置以下參數(shù)：
“常規(guī)”：標(biāo)識PROFINET接口的名稱，作者和注釋
“以太網(wǎng)地址”：如圖 2 所示。
圖2 配置以太網(wǎng)地址
①“接口連接到”：可以從下拉菜單中選擇本接口連接到的子網(wǎng)，也可以添加新的網(wǎng)絡(luò)；
②“IP 協(xié)議”：默認(rèn)為“在項(xiàng)目中設(shè)置IP 地址”，此時(shí)在項(xiàng)目組態(tài)中設(shè)置IP地址，子網(wǎng)掩碼等。如果使用路由器，則激活“使用路由器”，并設(shè)置路由器地址。也可以選擇“在設(shè)備中直接設(shè)定 IP 地址”，則可以在程序中使用指令“T_CONFIG”分配IP 地址；
③“PROFINET”：
激活“在設(shè)備中直接設(shè)定PROFINET 設(shè)備名稱，則表示不在硬件組態(tài)中組態(tài)設(shè)備名稱，而是在程序中使用指“T_CONFIG”設(shè)置設(shè)備名。
激活“自動生成PROFINET 設(shè)備名稱”,TIA 博途根據(jù)接口名稱自動生成PROFINET設(shè)備名稱。
“轉(zhuǎn)換的名稱”，是指此PROFINET 設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為符合 DNS 慣例的名稱，用戶不能修改。
“設(shè)備編號”，是指 PROFINET IO 設(shè)備的編號。在發(fā)生故障時(shí)可以通過編程讀取該編號。對于IO 控制器默認(rèn)為0， 無法修改。
“時(shí)間同步”：
可以激活“通過NTP 服務(wù)器啟動同步時(shí)間”。NTP（Network Time Protocol） 即網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，可用于同步網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)時(shí)鐘的一種通用機(jī)制?？梢詫?shí)現(xiàn)跨子網(wǎng)的時(shí)間同步，精度則取決于所使用的NTP 服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)路徑等特性。在NTP 時(shí)間同步模式下，CPU 的接口按設(shè)定的“更新間隔”時(shí)間（單位為秒）從 NTP 服務(wù)器定時(shí)獲取時(shí)鐘同步，時(shí)間間隔的取值范圍在10秒到一天之間, 這里zui多可以添加4個(gè)NTP服務(wù)器。
“CPU與該設(shè)備中的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)同步”：是指同步 CM/CP 的時(shí)間和CPU 的時(shí)間。
注意：
建議在CM/CP和CPU中，只對一個(gè)模塊進(jìn)行時(shí)間同步，以便使站內(nèi)的時(shí)間保持*。
“操作模式”：
可以設(shè)置“IO 控制器”或是 “IO設(shè)備”。如果該 CPU 作為智能設(shè)備，則激活“IO設(shè)備”，并在“已分配的 IO 控制器中”， 選擇該IO 設(shè)備的IO 控制器（如果 IO 控制器不在同一項(xiàng)目中，則選擇“未分配”）。并根據(jù)需要選擇是否激活“PN 接口的參數(shù)由上位 IO 控制器進(jìn)行分配”和“優(yōu)先啟用”等參數(shù)，以及設(shè)置智能設(shè)備的通信傳輸區(qū)等。
高級選項(xiàng)：可以對“接口選項(xiàng)”，“介質(zhì)冗余”，“實(shí)時(shí)設(shè)定”和“端口”進(jìn)行設(shè)置。
“Web 服務(wù)器訪問”：
激活“啟用使用該接口訪問 Web 服務(wù)器”，則可以通過該接口訪問集成在 CPU 內(nèi)部的 Web 服務(wù)器。
“硬件標(biāo)識符”：接口的診斷地址
“常規(guī)”：單擊數(shù)字量輸入/輸出的“常規(guī)”選項(xiàng)可以輸入項(xiàng)目信息：
“數(shù)字量輸入”：以通道0 的組態(tài)為例進(jìn)行說明，如圖 3 所示。
西門子6ES7532-5HD00-0AB0
通過多點(diǎn)接口 (MPI) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信
ET200S1的MAC地址在IM151-3的接口模塊上，打開接口模塊的前蓋，可以看見相應(yīng)的MAC地址。
使用同樣的方式給ET200S2命名。
表 2 PROFINET 接口端口LED 指示燈含義2
關(guān)于借助于 LED 的狀態(tài)和錯(cuò)誤顯示燈來進(jìn)行診斷的更多信息，請參考所述的 PROFINET 設(shè)備的相應(yīng)手冊。
在做PROFINET IO 通訊調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到PROFINET IO通訊不通的情況，在使用多種診斷工具進(jìn)行診斷時(shí)，可能會發(fā)現(xiàn)有物理連接鏈路的問題存在，這里介紹一下通過哪些工具發(fā)現(xiàn)物理連接問題，以及基本的排查物理連接問題的方法。
如果PROFINET IO 通訊存在物理連接鏈路故障，那么通?？梢酝ㄟ^以下幾個(gè)工具或方式發(fā)現(xiàn)故障，有時(shí)可能需要綜合多方面進(jìn)行判斷：
2.1、通過以太網(wǎng)線測線儀進(jìn)行測試（電纜）
圖 1 以太網(wǎng)線測線儀
2.2、通過激光筆簡單測試或通過專業(yè)光纖檢測儀器測試（光纜）
圖 2 激光筆簡單測試
圖 3 專業(yè)光纖檢測儀器測試
2.3、通過觀察PROFINET 端口LED指示燈狀態(tài)
表 3 ET200M PN端口指示燈含義
2.4、如果設(shè)備分配了IP地址，可以通過Ping指令測試到設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)
