ET 200iSP 是一种模块化、本质安全型 I/O 系统,防护等级为 IP30,可以在环境温度范围为 -20 至 +70 °C 的气体和粉尘环境中运行。它已针对与 SIMATIC PCS 7 和 SIMATIC S7 配合使用进行了优化,但也可以通过 GSD文件集成在其它系统中,如 SIMATIC S5。
根据 ATEX 指令 2014/34/EU,可以将 ET200iSP 远程 I/O 站直接安装在防爆区域 1、2、21 或 22 中以及非危险区域内。必要时,还可以在 zone 0 或 20 中安装本质安全传感器、执行器和 HART 现场设备。
ET 200iSP 采用模块化设计,可根据相应的自动化任务,通过各种组态和灵活扩展调整远程 I/O 站。为了提高工厂利用率,站的压力封装电源和本质安全型 PROFIBUS DP 连接 (RS 485-iS) 也可以采用冗余设计。
采用硬编码和自动插槽编码的现代架构支持不使用电子模块进行预接线,在没有防火证书的情况下对各模块进行简单而可靠的热插拔,以及运行中的组态 (CiR)。
除了用于实现过程工艺(基本过程控制)自动化的模拟量和数字量 I/O 模块之外,该系列电子模块还包含用于实现安全应用的故障安全 F-I/O 模块。各种类型的电子模块可以在站内混合布置。完备的诊断选择,促进了试运行和故障解决
ET 200iSP 分布式 I/O 系统的主要部件:
端子扩展模块
安装在 S7‑300 导轨上;以用于连接电源、接口、电子器件、监测模块和备用模块并用于预布线
带适用于危险环境中的蓝色螺旋型或弹簧承载型端子
带适用于非危险环境中的黑色螺旋型端子
电源装置
1 个或 2 个(冗余)电源模块 PS,带有用于 24 V 直流和 120/230 V 交流供电的正压外壳。
接口模块
1 个或 2 个(冗余)IM 152 接口模块,用于将站连接到 PROFIBUS DP
电子模块(2 个/4 个/8 个通道):多 32 个(任何组合)
数字量电子模块 (DI,DO)
模拟量电子模块 (AI,AO)
安全相关电子模块(F-DI、F-DO 和 F-AI)
模块
附件
占位模块,用于为任意电子模块预留插槽
端子模块(包含在 PROFIBUS 接口的端子模块的供货范围内)
带有可打印标签带的标签纸
用于插槽编号的标签
组装快速而简单:
将终端模板卡到 S7‑300 导轨上
使用弹簧型端子或螺钉型端子将过程信号电缆预接到端子模块上
插入电源、接口和电子模块,*使用附加工具
在带有 32 个电子模块的大组态中,站宽度为 107 cm。
每个站可用电子模块的大数目是有限的,具体取决于完成自动化任务所需的模块的电流消耗。但是,在不受限制的情况下,多可使用 16 个电子模板。
如果将 ET 200iSP 在危险区域中使用,则必须将其安装在防爆外壳中,其防护等级至少为 IP54。在“不锈钢外壳”一节中介绍了防护等级为 IP65 的外壳。
可以不使用电子模块,事先安装和测试接线(独立接线)
借助机械和电子系统的隔离以及独立的过程连线,可以快速、轻松地换电子模块
**将电子模块插入到端子模块中时进行机械编码,可防止替换模块连接错误
可以在没有消防证书的情况下,对电源模板和电子模板进行热插拔
分布式 ET 200iSP 站通过 PROFIBUS DP 连接到 SIMATIC PCS 7 自动化站(控制器),到 Ex zone 1 的连线中使用了一个隔离变压器(RS485‑iS 耦合器)以保持本质安全性。数据传输速度高可达到 1.5 Mbit/s。
ET 200iSP 通过标准的驱动程序块集成到 SIMATIC PCS 7 中。因此,您可以非常简单地使用 HW Config 在工程组态系统的 SIMATIC Manager 中组态 ET 200iSP。此外也支持系统功能 CiR(运行中组态),可以在运行过程中对组态进行如下改:
添加 ET 200iSP 站
将模块添加到 ET 200iSP 站中
重新组态模块
用 SIMATIC PDM 对连接的 HART 现场设备设置参数
供应商特定信息和维护数据能够以防止电源故障的方式保存在电子模块上。
现有的标准诊断驱动程序可对由内部或外部故障(如断线或短路)生成的诊断消息以及所连接的 HART 现场设备的状态消息进行预先处理,这些现场设备位于主操作员站和 PCS 7 资产管理的维护站中。
ET 200iSP 和 HART 现场设备也可通过 SIMATIC PDM(过程设备管理器)进行组态。通过 SIMATIC PDM,您可借助于 PROFIBUS DP 路由来访问 ET 200iSP 上的 HART 现场设备。
在 SIMATIC S7/SIMATIC PCS 7 环境中,可通过 HW Config 对 ET 200iSP 站进行组态和参数设置。使用过程设备管理器 (SIMATIC PDM),也可以设置 ET 200iSP 站和 HART 现场设备的参数。借助于 PROFIBUS DP 路由,可通过 SIMATIC PDM 直接访问 ET 200iSP 上的 HART 现场设备。
也可以通过系统功能 CiR(运行中进行组态)来组态 SIMATIC PCS 7 并可以在运行期间改组态:
添加 ET 200iSP 站
将模块添加到 ET 200iSP 站中
重新组态模块
用 SIMATIC PDM 对连接的 HART 现场设备设置参数
SIMATIC PCS 7 环境:SIMATIC PCS 7 版本 6.1
SIMATIC S7 环境:SIMATIC STEP 7 V5.3+SP1(含硬件支持包 (HSP))或 SIMATIC STEP 7 (TIA Portal)
新 SIMATIC PDM 版本用于组态 HART 现场设备。
站的设计(组态)应根据 GSD 文件并通过 PROFIBUS DP 网络来发布。
组态时需使用过程设备管理器 SIMATIC PDM。例如,过程设备管理器可用来定义模拟量模块的报警限值、数字量模块的信号编码器以及用于输出模拟值及模拟量 HART 模块的 HART 命令的设置。
可编程控制器,英文称ProgrammableLogicController,简称PLC。PLC是基于电子计算机,且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置,但它不像继电装置那样,通过电路的物理过程实现控制,而主要靠运行存储于PLC内存中的程序,进行入出信息变换实现控制。
PLC基于电子计算机,但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换,多只考虑信息本身,信息的入出,只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性,以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境,如便于安装,抗干扰等问题。
1.1实现控制要点
输入输出信息变换、可靠物理实现,可以说是PLC实现控制的两个基本要点。
输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可改),又有用户自行开发的应用(用户)程序。系统程序提供运行平台,同时,还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求,就应有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要靠输人(INPUT)及输出(OUTPUT)电路。PLC的I/O电路,都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波,以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的,靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的,靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大,以足以带动一般的工业控制元器件,如电磁阀、接触器等等。
I/O电路是很多的,每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点,一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的,所以,所占体积并不大。
输入电路时刻监视着输入状况,并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的
这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线,并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中,称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位(bit)称之为输入继电器,或称软接点。这些位置成1,表示接点通,置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的,所以,它反映的就是输入状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位(bit)与其对应,这个位称为输出继电器,或称输出线圈。靠运行系统程序,输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样,用户所要编的程序只是,内存中输入映射区到输出映射区的变换,特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统,编写出满足这个要求的程序是完全可能的,而且也是较为容易的。
1.2实现控制过程
简单地说,PLC实现控制的过程一般是:
输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新……**停止地循环反复地进行着。
图1.1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。
有了上述过程,用PLC实现控制显然是可能的。因为:有了输入刷新,可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区;经运行用户程序,输出映射区将得到变换后的信息;再经输出刷新,输出锁存器将反映输出映射区的状态,并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是**停止地循环反复地进行着,所以,输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上,略有滞后。当然,这个滞后不宜太大,否则,所实现的控制不那么及时,也就失去控制的意义。
为此,PLC的工作速度要。速度快、执行指令时间短,是PLC实现控制的基础。事实上,它的速度是很快的,执行一条指令,多的几微秒、几十微秒,少的才零点几,或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。
图1.1所示的过程是简化的过程,实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序,还要做些公共处理工作。
公共处理工作有:循环时间监控、外设服务及通讯处理等。
监控循环时间的目的是避免"死循环",避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用""(Watchingdog)。只要循环时,它可报警,或作相应处理.
外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作,或通过接口向输出设备如打印机输出数据.
通讯处理是实现PLC与PLC,或PLC与计算机,或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。
也就是说,实际的PLC工作过程总是:公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理--……反复不停地重复着。
1.3可编程控制器实现控制的方式
用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外,计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下,需处理的控制先申请中断,被响应后正运行的程序停止运行,转而去处理中断工作(运行有关中断服务程序)。待处理完中断,又返回运行原来程序。哪个控制需要处理,哪个就去申请中断。哪个不需处理,将不被理睬。显然,中断方式与扫描方式是不同的。
在中断方式下,计算机能得到充分利用,紧急的任务也能得到及时处理。但是,如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢?**级高的还好办,低的呢?可能会出现照顾不到之处。所以,中断方式不大适合于工作现场的日常使用。
但是,PLC在用扫描方式为主的情况下,也不排斥中断方式。即,大量控制都用扫描方式,个别急需的处理,允许中断这个扫描运行的程序,转而去处理它。这样,可做到所有的控制都能照顾到,个别应急的也能进行处理。
PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些,分析其基本原理,也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现--信息处理、I/O电路--空间、时间关系--扫描方式并辅以中断方式,作为一种思路加以研究,弄清了它,也就好理解PLC是怎样去实现控制的,也就好把握住PLC基本原理的要点了。
西门子S7-1200系列plc根据CPU的版本不同分了DC/DC/DC、AC/DC/RLY和DC/DC/RLY三种类型,后一个字母DC表示晶体管输出类型,后一个字母RLY表示继电器输出类型。对于晶体管输出类型只能带直流负载,不能带交流负载,其输出电压为DC24V。对于继电器输出类型既可以带直流负载,也可以带交流负载。基于上述情况,如果对于一个电动机PLC控制线路,主电路中交流接触器的线圈额定电压等级是380V,PLC如果选择继电器输出类型的则可直接接交流接触器的线圈,但是PLC选择晶体管输出类型时则不能直接接交流接触器的线圈,此时如何处理呢? 晶体管输出类型的PLC是不能直接接交流接触器的线圈,但是可以找到一个“中介”,晶体管输出类型的PLC驱动“中介”,然后“中介”控制交流接触器线圈的接通,这个中介是何方神圣呢?这个中介就是中间继电器,需要注意的是这个中间继电器的线圈的电压等级必须是直流24V,该中间继电器和底座两部分构成了图中所示的中间继电器,上面的继电器是插在底座上面的,与中间继电器的接线是通过连接底座上端子构成。
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