上海诗幕自动化设备有限公司
西门子CPU卡件6ES74123HJ140AB0 品质保证
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产品描述

系列S7-400 是否进口 产品认证CE 结构形式:模块 安装方式:现场安装 功能:PLC/CPU 品牌西门子
S7-400 CPU 的 MPI/DP 接口在出厂时会被设置为
MPI 接口且分配地址 2。
属性
MPI 表示用于 PG/OP 连接或用于 MPI 子网上的通信的 CPU 接口。
所有 CPU 上的默认波特率将设置为 187.5 kbps,且特率为 12 Mbps。 请确保使用的网络电缆支持预设的波特率。
CPU 通过 MPI 接口自动广播其组态的总线参数(例如波特率)。 这样,例如编程设备就可以提供正确的参数并自动连接到 MPI 子网。 总线参数与 CPU 中设置的总线参数不同的节点无法在 MPI 子网上运行。
时间同步
可通过 CPU 的 MPI 接口同步时间。 CPU 可以为主站或从站。
作为 PROFIBUS DP 接口的 MPI 接口
还可以将 MPI 组态成 PROFIBUS DP 接口。用户可以在 STEP 7 的 HW Config 中相应编辑 MPI 参数。此组态允许您设置 DP 网段(多包括 32 个从站)。
DI(Digital Input)开关量输入,
亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器,如水流开关、风速开关、压差开关等,将高/低电平(相当于开关)两种状态输入到控制器,控制器将其转换为数字量1或0,进而对其进行逻辑分析和计算,这种控制器通道即为DI通道。
DO(Digital Output)开关量输出,
亦称数字量输出,它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平,通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作,也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI(Analogy Input)模拟量输入,
模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等,这些物理量由相应的传感器感应测得,往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输。
AO(Analogy Output)模拟量输出,
模拟量输出的信号是电压(如0~5V、0~10V间的电压)或电流(如0~10mA间的电流),其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
通过 MPI 以及“全局数据通信”服务,联网的 CPU 可以相互循环交换数据(多可达 16 个 GD 数据包,每个循环的大 GD 数据包大小为 64 字节)。例如,CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300,则数据交换限制为大 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中,两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括:
通过 MPI 和 PROFIBUS S7 进行的 S7 通信。
通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
这些服务包括:
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通信。
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通信(通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通信)。
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
416F-2, *处理器,带: 内存 5.6 MB, (2.8 MB 代码,2.8 MB 数据), 1. 接口 MPI/DP 12 MBIT/S, 第 2 个 PROFIBUS DP 接口 可随软件包使用 分布式安全自 V5.2+SP2 版起
中低端紧凑型控制器
大规模集成,节省空间,功能强大
具有出色的实时性能和功能强大的通信选件:
带有集成 PROFINET IO 接口的控制器,可与 SIMATIC 控制器、HMI、编程设备和其它自动化组件进行通信
所有 CPU 都可用于单机模式、网络以及分布式结构
安装、编程和操作为简便
集成式 Web 服务器,带有标准和用户特定 Web 页面
数据记录功能,用于归档用户程序的运行数据
强大的集成工艺功能,如计数、测量、闭环控制和运动控制
集成数字量和模拟量输入/输出
灵活的扩展设备
可直接用于控制器的信号板卡
可通过 I/O 通道对控制器进行扩展的信号模块
附件,如电源、开关模块或 SIMATIC 存储卡等
PLC及其程序设计
2.1 SIMATIC S5-115U硬件组成及编程概要
可编程序控制器SIMATIC S5-115U采用标准的模块式结构,电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上,并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板,输入、输出模件和存储器的精细分级,使得这种装置具有较强的配置适应能力;通过通讯处理器和局部网,可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。
SIMATIC S5-115U的编程语言是STEP5,有3种表达方法,即控制系统流程图CSF,梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL接近于机器内部的控制程序,功能也比前两种方法丰富得多,因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。
STEP5的大特点是采用了结构化编程方法,并提供大量标准功能块如乘功能块FB242、通讯功能块FB244等,使得编程工作大大简化,而且所编程序条理清晰,易于读懂、修改和测试,这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。
要完成复杂任务,可以把整个程序分成一个个立的程序块,STEP5有5种块类型,即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB),其中组织块(OB)用以管理用户程序,形成了操作系统和控制程序之间的接口,所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能,这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的,也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送,用到这些功能时可以直接调用这些功能块。
将通过背板总线和基本连接器,由安装在机架左侧插槽中的电源模块为插入机架的模块
提供所需的工作电压(5 V 用于逻辑控制器,24 V 用于接口模块)。
对于本地连接,还可通过 IM 460-1/IM 461-1 接口模块为 ER 供电。
发送 IM 460-1 两个接口中的各个接口多可通过 5 A 的电流,即多可为本地连接中的
每个 ER 提供 5 A 的电流。
I/O 总线
I/O 总线是并行背板总线,设计用于快速交换 I/O 信号。 每个机架均有一条 I/O 总线,对
信号模块的过程数据进行时间要求严格的访问均通过 I/O 总线进行。)
通讯总线(C 总线)
通讯总线(C 总线)是串行背板总线,设计用于快速交换与 I/O 信号相应的大量数据。 除机
架 ER1 和 ER2 外,其余每个机架均有一条通讯总线。
带有 I/O 总线和通讯总线的机架
下图显示了带有 I/O 总线和通讯总线的机架。每个插槽中都有 I/O 总线和通讯总线连接
器。 交付机架时,这些连接器由外盖加以保护。
分段 CR
属性
“分段”特性与 CR 的组态相关。 在非分段 CR 中,I/O 总线是连续的,且所有 18 个或 9 个
插槽互连在一起;而在分段 CR 中,I/O 总线由两个 I/O 总线段组成。
分段 CR 具有以下重要特性:
● 通讯总线是连续的(全局),而 I/O 总线分为两个 I/O 总线区段,分别有 10 个和 8 个插
槽。
使用电源装置时,要确保次级线圈不与保护接地导线连接。
24 VDC 电源过滤
在使用未接地组态的电池为 S7-400 供电时,必须为 24 VDC 电源提供干扰抑制。 请使用
西门子电源电缆过滤器,例如 B84102-K40。
隔离监视
如果双重故障可导致安装进入危险状态,则必须提供隔离监视。
未接地操作实例
只有已组态带本地连接的 S7-400,并且在 CR 中将整个安装接地,才可在未接地组态中
操作 ER。
西门子CPU卡件6ES74123HJ140AB0
关于西门子S7-400组件的订货数据,请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
S7-400F/FH:
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计:
S7-400F:
故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下,生产过程会切换到安全状态并中断。
S7-400FH:
故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下,冗余控制部分将发挥作用,继续控制生产过程。
通过另外使用标准模块,可以建立一个全集成控制系统,可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
S7-400:
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
电源模块 (PS):用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。
CPU:配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号,这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口,多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理极大型的配置。此外,在一个控制器中的多重计算模式下,多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间,可实现较短机器循环时间。
用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)
通信处理器 (CP),例如,用于总线连接和端到点连接
功能模块 (FM):用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。
根据具体要求,也可使用下列模块:
接口模块 (IM):用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的控制器可带有多 21 个扩展单元运行。
SIMATIC S5 模块:在相关 SIMATIC S5 扩展单元中,可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外,在 S5 EU 或者直接在 CC 中(使用适配器)都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。
SIMATIC S7-400有多个型号:
S7-400:
Power PLC,用于中、性能应用,并采用模块化、免风扇设计。
S7-400H:
容错型自动化系统使用冗余设计,可以用于故障安全型应用。
S7-400F/FH:
故障安全自动化系统也使用冗余设计,同样具备容错能力。
S7-400
S7-400自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,且这些模块均可以立地组合使用。
一个系统包含下列组件:
电源模块(PS):
用于将120/230 V AC 或 24 V DC电源连接至SIMATIC S7-400。
CPU:
针对各种性能范围,都可以提供集成有PROFIBUS DP接口的不同CPU。视型号的不同,也可以为它们配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口,***多可以连接125个PROFIBUS DP从站。PROFINET接口***多可以连接256个PROFINET IO设备。SIMATIC S7-400的所有CPU 可以处理极为大型的组态。此外,在单个控制器的多值计算模式下,多个CPU可以协同工作,据此,可以进一步提高系统的性能。这些CPU 处理速度极快,具备确定性的响应时间,因此,其机器周期时间极短。
信号模板(SM),用于数字量(DI/DO)和模拟量(AI/AO)的输入/输出。
用于连接总线和点对点连接的通讯处理器 (CP)。
西门子CPU卡件6ES74123HJ140AB0
插入的一个CPU315-2DP,作为主站;一个CUP317-2作为从站,并且使用317-2的*个端口MPI/DP端口配置成DP口来实现和315-2DP的通讯。然后分别对每个站进行硬件组态:先对从站CPU317-2进行组态:将317的*个端口MPI/DP端口组态为PROFIBUS类型,并且创建一个不同于CPU自带DP口的PROFIBUS网络,设定地址。在操作模式页面中,将其设置为DPSLAVE模式,并且选择“Test,commissioning,routing”,是将此端口设置为可以通过PG/PC在这个端口上对CPU进行,以便于我们在通讯链路上进行程序。下面的地址用默认值即可。
然后选择Configuration页面,创建数据交换映射区。这里我们创建了2个映射区,图中的红色框选区域在创建时是灰色的,包括上面的图中的Partner部分创建时也是空的,在主站组态完毕并编译后,才会出现图中所示的状态。由于我们这里只是演示程序,所以创建的交换区域较小。组态从站之后,再组态主站。插入CPU时,不需要创建新的PROFIBUS网络,选择从站建立的第二条(也就是准备用来进行通讯的MPI/DP端口创建的那条)PROFIBUS网络即可。组态好其它硬件,确认CPU的DP口处于主站模式,从窗口右侧的硬件列表中的已组态的站点中选择CPU31X,拖放到主站的PROFIBUS总线上,
这时会弹出链接窗口,选择以组态的从站,点击Connect按钮,然后进入Configuration页面,可以看到前面在从站中设定的映射区域,逐条进行编辑(Edit…),确认主从站之间的对应关系。主站的输入对应从站的输出,主站的输出对应从站的输入。至此,硬件的组态完成,将各个站的组态信息下载到各自的CPU中
在程序中插入数据区DB1,前面我们只建立了2个字(2Word)的映射区,于是我们建立如下内容的DB1,为了查看的方便,DB1的前半部分作为接收数据的存储区,后半部分用作发送数据的存储区。在317和315中我们插入同样的DB1,然后分别在OB1中编写通讯程序。其中,程序的LADDR地址,对应的是硬件的映射区组态时本站的LocalAddr中的地址,从站的LocalAddr我们组态的是0,对应的PartnerAddr也就是主站的地址是4。需要注意的是这里的地址是需要用16进制的格式来表示的,我们组态时是用10进制表示的。
完成之后,我们在各站中插入OB82、OB86、OB122等程序块,这些是为了保证当通讯的一方掉电时,不会导致另一方的停机。完成之后,将所有的程序分别下载到各自的CPU中,个站切换到运行状态,通过PLC功能,设定数据之后,我们的结果如下:上面的表格内容为主站315的数据,下面的是从站317的数据。可以看到,两个站都分别将各自的DBB4—DBB7数据发送出去并被另一方成功接收后存储在各自的DBB0—DBB3中。验证中,我们将一个站的CPU切换到STOP状态,可以看到,另一个站的CPU硬件SF指示灯报警,但PLC正常运行不停机。待该站恢复之后,报警自动消失。
SNMP(简单网络管理协议)是用于以太网网络基础结构诊断的标准化协议。 在办公设置和自动化工程中,许多不同制造商的设备均支持以太网上的 SNMP。 基于 SNMP 的应用程序和使用 PROFINET 的应用程序可同时在同一网络上运行。
SNMP OPC 服务器的组态集成在 STEP 7 硬件组态应用程序中。 可以直接传输 STEP 7 项目中已完成组态的 S7 模块。 作为 STEP 7 的替代,也可使用 NCM PC(包含在 SIMATIC NET CD 上)来执行组态。 所有以太网设备均可通过它们的 IP 地址和/或 SNMP 协议 (SNMP V1) 进行检测并传送到组态。
使用配置文件 MIB_II_V10。
基于 SNMP 的应用程序与使用 PROFINET 的应用程序可同时在同一网络上运行。
提示
MAC 地址
在 SNMP 诊断期间,从 FW V5.1 开始 ifPhysAddress 参数将显示下列 MAC 地址:
接口 1(PN 接口)= MAC 地址(在 CPU 的前面板上)
接口 2(端口 1)= MAC 地址 + 1
接口 3(端口 2)= MAC 地址 + 2
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PLC的发展趋势
1、功能向增强化和化的方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出化的PLC产品。以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和化水平。
2、规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3、系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在WINOOWs平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。
通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统[2]。
PLC的功能特点
PLC的功能  随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展,PLC的功能日益增多。它不仅能实现单机控制,而且能实现多机制;不仅能实现逻辑控制,还能实现过程控制、运动控制和数据处理等,其主要功能如下:
1、开关量逻辑控制
这是PLC的基本的功能。PLC具有强大的逻辑运算能力,它提供了与、或、非等各种逻辑指令,可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制,常用于取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令,可实现定时、计数功能,其定时值和计数值既可由用户在编程时设定,也可用数字拨码开关来设定,其值可进行在线修改,操作十分灵活方便。
2、模拟量控制
在工业生产过程中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块,如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等,通过使用这些模块,把现场输入的模拟量经A/D转换后送CPU处理;而CPU处理的数字结果,经D/A转换成模拟量去控制被控设备,以完成对连续量的控制。
3、闭环过程控制
使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制,而且还可以进行闭环控制。配置PID控制单元或模块,对控制过程中某一变量(如速度、温度、电流、电压等)进行PID控制。
4、定时、定位、计数控制
PLC具有定时控制的功能,它为用户提供了若干个定时器,定时器的时间可以由用户在编写程序时设定,也可以用拨盘开关在外部设定,实现定时或延时控制。定位控制是PLC不可缺少的控制功能之一。PLC提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块,以实现各种需求的定位控制。PLC具有计数控制的功能,它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定,也可以用拨盘开关在外部设定,实现计数控制。、 5、顺序(步进)控制
在工业控制中,选用PLC实现顺序控制,可以采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图进行设计,可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。
6、网络通信
现代PLC具有网络通信的功能,它既可以对远程I/O进行控制,又能实现PLC与计算机之间的通信,从而构成“集中管理,分散控制”的分布式控制系统,实现工厂自动化。PLC通过RS232接口可与各种RS232设备进行通信。PLC还可与其它智能控制设备(如变频器、数控装置)实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统,可提高交流电动机的自动化控制水平。
7、数据处理
现代PLC具有数算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表[2]。
用Step7-Mciro/WIN32 V3.2 Instruction Library(指令库)需要分配库指令数据区(LibraryMemory)。库指令数据区是相应库子程序和中断程序所要用到变量存储空间。编程时不分配库指令数据区,编译时会产生许多相同的错误。
由子程序参数HoldStart和MaxHold保持寄存器区,是S7-200 CPUV数据存储区中分配,此数据区不能和库指令数据区有任何重叠,否则运行时会产生错误,不能正常通讯。注意MODBUS 中保持寄存器区按“字”寻址,即MaxHold规定是VW而VB个数。
3 主站指令的用法:
1. MODBUS RTU 主站指令库的功能是通过在用户程序中调用预先编好的程序功能块实现的,该库对 Port 0 和 Port 1 有效。该指令库将设置通信口工作在自由口模式下。
2. MODBUS RTU 主站指令库使用了一些用户中断功能,编其他程序时不能在用户程序中禁止中断。
3. MODBUS RTU 主站库对CPU的版本有要求。CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01(即订货号为 6ES721*- 23-0BA*),1.22版本之前(包括1.22版本)的 S7-200 CPU 不支持。
使用 MODBUS RTU 主站指令库,可以读写 MODBUS RTU 从站的数字量、模拟量 I/O 以及保持寄存器。
要使用 MODBUS RTU 主站指令库,须遵循下列步骤:
安装西门子标准指令库
按照要求编写用户程序调用 MODBUS RTU 主站指令库
MODBUSRTU 主站功能编程
1. 调用 MODBUS RTU 主站初始化和控制子程序
使用 SM0.0 调用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化,并启动其功能控制:
用 SM0.0 调用 MODBUS RTU 主站初始化与控制子程序
各参数意义如下:
a.      EN 使能:必须保证每一扫描周期都被使能(使用 SM0.0)
b. Mode 模式: 为 1 时,使能 MODBUS 协议功能;为 0 时恢复为系统 PPI 协议
c. Baud 波特率: 支持的通讯波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200。
d. Parity 校验: 校验方式选择
0=无校验
1=奇较验
2=偶较验
e. Timeout 超时: 主站等待从站响应的时间,以毫秒为单位,典型的设置值为 1000 毫秒(1 秒),允许设置的范围为 1 - 32767。
注意: 这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。
f. Done 完成位: 初始化完成,此位会自动置1。可以用该位启动 MBUS_MSG 读写操作(见例程)
g. Error 初始化错误代码(只有在 Done 位为1时有效):
0= 无错误
1= 校验选择非法
2= 波特率选择非法
3= 模式选择非法
2. 调用 MODBUS RTU 主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个MODBUS请求;
调用MODBUS RTU 主站读写子程序
各参数意义如下:
a.      EN 使能:同一时刻只能有一个读写功能(即 MBUS_MSG)使能
注意:建议每一个读写功能(即 MBUS_MSG)都用上一个 MBUS_MSG 指令的 Done 完成位来激活,以保证所有读写指令循环进行(见例程)。
以太网的连接方式为:现场可配置的带有集成绝缘穿刺触点的快速连接连接器可以直接连接到 CP 的 RJ45 端口。通过一块支撑法兰增加稳定性。也可以使用 RJ45 型式的连接电缆。
以太网的连接方式为:现场可配置的带有集成绝缘穿刺触点的快速连接连接器可以直接连接到 CP 的 RJ45 端口。通过一块支撑法兰增加稳定性。也可以使用 RJ45 型式的连接电缆。
CP 上不再提供 AUI 连接。未来的 CP 开发将只采用这种新平台。
模块不再有 Run/Stop 开关。只能通过 PG 控制操作模式。
除了 STEP 7 中的标准诊断功能外,CP 443-1 现在还提供了使用 SNMP 协议通过 WEB 页面进行诊断的方法。通过 SNMP 可以读取所有的 MIB-2 对象。例如,这样可以调用以太网接口的当前状态。
组态数据只能保存在 CPU 上。数据不再能够保存在 CP 上。由于在 CPU 上进行数据存储,因此替换 CP 时无需 PG。在标准模式下,可以在 CPU 运行期间拔掉或者插入 CP。如果 CP 作为 PROFINET IO 控制器则不能这样做。
由于通过 AG_SSEND/AG_SRECV (FC53/FC63) 对 SEND/RECEIVE 软件模块做了更新,新 CP 443-1 现在为 S5 兼容通信提供了一个高性能接口。
http://www.absygs.com

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