在 SIMATIC ET 200 系列中,ET 200M 是用于通过 SIMATIC PCS 7 实现的过程控制应用的主要分布式 I/O 系统之一。
ET200M I/O 系统配有各种 S7‑300 设计形式的 I/O 模块,包括带特殊 I&C 功能的模块:
标准模拟量和数字量模块
冗余 I/O 模块
具有增强诊断功能的 I/O 模块
Ex I/O 模块
控制器和计数器模块
HART 模块
用于安全型应用的 F 模块
当使用有源总线模块时,可以在装置运行过程 (RUN) 中换有故障的 I/O 模块,而不会影响到相邻的模块(热插拔功能)。
RUN 模式中的自动化系统可以进行以下操作:
向一个站中添加新模块
重新组态模块
添加 ET 200M 站
使用 SIMATIC PDM 对连接的 HART 现场设备进行组态
注:
除所选模块之外,还可以使用当前 S7‑300 信号模块系列中的所有其它 I/O 模块,不过在功能上会有些限制。
一个 ET200M 远程 I/O 站包括:
1 个或 2 个(冗余)电源模板(在使用一个针对工厂的* 24V DC 电源的情况下可以省略)
多 2 个接口模块:
1 或 2 个(冗余)高性能型 IM 153-2 接口模块,用于通过 PROFIBUS DP 进行连接;或者,
1 个高性能 IM 153-4 PN 接口模块,用于通过 PROFINET 进行连接
多 12 个 I/O 模块,用于连接传感器/执行器
所有 I/O 模块都与背板总线实现光电隔离。多 12 个 I/O 模块可连接到一个 IM 153-2 高性能型接口模块或一个 IM 153-4 PN 高性能型接口模块。IM 153-2 高性能接口模块也可以进行冗余组态。
除标准 SIMATIC S7 I/O 模板外,具诊断功能的特殊 I/O 模板还提供了以下功能:
基于通道的诊断,如开路、短路和限
内部模块监视,如组态错误、RAM 错误、熔断器断开
传感器的抖动监视
脉冲展宽
*单元出现故障时,输出一个可编程的替代值
发生故障时,具有诊断功能的模块自动将相应消息发送到操作员站,从而可快速、简便地进行故障排查。
ET 200M 站既可在标准环境中运行,也可在 Ex zone 2 中运行。当使用适当防爆型输入/输出模块时,执行执行器/传感器可安装在危险 1/21 区中。在有适当许可的情况下(例如有消防证书),可对 Ex zone 2 内的 I/O 模板进行热插拔。
有关 ET 200M 和 S7‑300 I/O 模块的详细技术数据,请参见:
样本 ST 70,“I/O 系统”一章;或
工业产品网上商城/样本 Mall/CA 01 中“自动化技术 – 自动化系统 – SIMATIC 工业自动化系统 – IO 系统 – 用于控制柜的 SIMATIC ET 200 系统 – SIMATIC ET 200M”下面的内容
对于苛刻环境条件、腐蚀性环境或端温度范围内的应用来说,设备或系统的“标准”性能往往是不够的。根据使用场所的不同,可能会造成设备功能受到限制或无法安全运行,甚至整个工厂全面出现故障。
SIPLUS extreme 系列提供了经过专门改进的标准产品,即使在非常苛刻的使用条件下,也能保证工厂或过程正常运行。其中包括:
环境温度范围: -25 °C 至 +60/+70 °C
冷凝、高湿度
高机械应力
由介质带来的端负载,如有毒气体
电压偏离标准范围
防护等级提高(防尘、防水)
PLC的基本性能指标
工作速度
工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了,才可能通过运行程序实现控制,才可能不断扩大控制规模,才可能发挥PLC的多种多样的作用。
PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条,多的几百条。指令不同,执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令,而且各种的PLC都有这些基本指令,故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好,已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技术的进步,这个时间还在缩短。 PLC之
执行时间短可加快PLC对一般输入信号的响应速度。从讨论PLC的工作原理知,从对PLC加入输入信号,到PLC产生输出,理想的情况也要延迟一个PLC运行程序的周期。因为PLC监测到输入信号,经运行程序后产生的输出,才是对输入信号的响应。 不理想时,还要多延长一个周期。当输入信号送入PLC时,PLC的输入刷新正好结束,就是这种情况。这时,要多等待一个周期,PLC的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号,这个延迟虽可以接受,但对急需响应的输入信号,就不能接受了。对急需处理的输人信号延迟多长时间PLC能予以响应,要另作要求。
为了处理急需响应的输入信号,PLC有种种措施。不同的PLC措施也不完全相同,提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断,然后再输出即时刷新,即中断程序运行后,有关的输出点立即刷新,而不等到整个程序运行结束后再刷新。
为了便于编制PLC程序,多数PLC厂家都开发有关计算机支持软件。
从本质上讲,PLC所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言,以至语言,全靠为使用这些语言而开发的种种软件。
助记符语言是基本也是简单的PLC语言。它类似计算机的汇编语言,PLC的指令系统就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号,所使用的编程工具简单,用简易编程器即可。所以,多数PLC都配备有这种语言。
梯形图语言是图形语言,它用类似于继电器电路图的符号表达PLC实现控制的逻辑关系。这种语言与符号语言有对应关系,很容易互相转换,并便于了解与熟悉,故用得很普遍,几乎所有的PLC都开发有这种语言。由于它是用图形表达,小的编程器不好使用它,得有较大的液晶画面的编程器,才能使用它。多数是在计算机对PLC编程时,才使用这种语言。
流程图语言,它也是图形语言,不过所用的符号不与电气元件符号相似,而与计算机用的流程图符号相似,便干计算机工作人员了解与熟悉。流程图语言与符号语言也有一一对应关系,只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。熟悉计算机而又未从事过一般电气工作的人员,乐于用这种语言对PLC编程。日本OMRON公司开发的F系列机就是使用这种语言。
梯形图与流程图混合语言。这种语言,梯形图与流程图两者兼用,可使PLC程序结构化。它用流程图把PLC程序划分成若干结构块,并规范块间的逻辑联系。用梯形图再确定块中的种种量间的逻辑关系。这种混合语言有不同的实现方法,而且多用于大型的PLC的编程
语言,PLC编程也可以使用语言,如BASIC、C语言等。可以在DOS,也可在WINDOWS平台上运行。关键在于要把用语言编写的程序转换成助记符语言,或直接转换成PLC所能识别的机器语言。从根本上讲,只要能实现这个转换的,什么语言都可以。而编写这个转换的软件工作量很大,当然应由有关厂家开发与提供。当前不少PLC厂家已有提供。如GE-FANAC的PLC就提供有可用C语言编程的软件。
FX2N系列PLC硬件组成
(1)*处理器CPU
CPU的主要作用是解释并执行用户及系统程序,通过运行用户及系统程序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其它功能,控制整个系统协调一致地工作。常用的CPU主要有通用微处理器、单片机和双型位片机。
(2)存储器模块
随机存取存储器RAM用于存储PLC内部的输入、输出信息,并存储内部继电器(软继电器)、移位寄存器、数据寄存器、定时器/计数器以及累加器等的工作状态,还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。
只读存储器ROM用于存储系统程序。可擦除可编程序的只读存储器EPROM主要用来存放PLC的操作系统和程序,如果用户程序已完全调试好,也可将程序固化在EPROM中。
(3)输入输出模块
可编程序控制器是一种工业控制计算机系统,它的控制对象是工业生产过程,与DCS相似,它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块(I/O)实现的。I/O模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。
PLC连接的过程变量按信号类型划分可分为开关量(即数字量)、模拟量和脉冲量等,相应输入输出模块可分为开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和脉冲量输入模块等。
(4)编程器
编程器是PLC的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改,还能对PLC的工作状态进行,同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。随着PLC的功能不断增强,编程语言多样化,编程已经可以在计算机上完成。
PLC节省输出点数的方法
(1)分组输出 如图7所示,当两组负载不会同时工作时,可通过外部转换开关或受PLC控制的电器触点进行切换,使PLC的一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。
7 分组输出
(2)矩阵输出 如图8所示为4×4矩阵输出电路,用8个输出点可控制16个负载。要使某个负载接通工作,只要它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。例如,当Y010与Y004同时接通时,KM1得电吸合。应当注意的是:当只有某一行对应的输出继电器接通,各列对应的输出继电器才可以任意接通;或者当只有某一列对应的输出继电器接通,各行对应的输出继电器才可以任意接通。否则将会错误接通负载。因此,采用矩阵输出时,必须将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中,否则将无法控制。
8 矩阵输出
(3)并联输出 通断状态完全相同的负载,可以并联后共用PLC的一个输出点(要考虑PLC输出点的负载驱动能力)。例如PLC控制的交通信灯,
对应方向(东与西对应、南与北对应)的灯通断规律完全相同,将对应的灯并联后可以节省一半的输出点。
(4)负载多功能化 一个负载实现多种用途。例如,在传统的继电控制系统中,一个指示灯只指示一种状态。在PLC控制系统中,利用PLC的软件很容易实现利用一个输出点控制指示灯的常亮和闪亮,这样就可以利用一个指示灯表示两种不同的信息,从而节省PLC的输出点。
(5)某些输出信号不进入PLC 系统中某些相对立、比较简单的部分可以考虑不用PLC来控制,直接采用继电器控制即可。
(6)利用输出点扩展输出点 与利用输出点扩展输入点相似,也可以用输出点分时控制一组输出点的输出内容。例如:在输出端口上接有多位LED7段码显示器时,如果采用直接连接,所需的输出点是很多的。这时可使用图9的电路利用输出点的分时接通逐个点亮多位LED7段码显示器。
在图9所示的电路中,CD4513是具有锁存、译码功能的共阴7图9 输出口扩展输出口
段码显示器驱动电路,两只CD4513的数据输入端A~D共用可编程序控制
器的4个输入端,其中A为低位,D为高位。LE端是锁存使能输入端,在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中,并将该数译码后显示出来,LE为低电平时,显示器的数不受数据输入信号的影响。显然,N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y004及YOO5分别接通时,输出的数据分别送到上下两片CD4513中。
西门子S7-1200系列订货数据
6ES7211-1BE31-0XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE31-0XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE31-0XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE31-0XB0 CPU 1212C AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1AE31-0XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1HE31-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7214-1BG31-0XB0 CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1AG31-0XB0 CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1HG31-0XB0 CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7215-1BG31-0XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG31-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG31-0XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7211-1BE40-0XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1HE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7214-1BG40-0XB0 CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1AG40-0XB0 CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1HG40-0XB0 CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7215-1BG40-0XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7217-1AG40-0XB0 CPU 1217C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO