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西门子可编程控制器CPU412-2 质量保障
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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
介绍了针对西门子S7-300/400系统供电设计的一般原则,详细介绍了针对CPU电源、机架电源、模块工作电源、传感器电源的设计原则,给出了详细的处理措施,另外还对S7-300/400 110模块的接线的一些注意事项进行了汇总,希望通过本文档,能给用户以工程实施的帮助和。
工业现场严重的干扰,会通过工控机电源对工控系统造成严重危害,供电系统设计的好坏直接影响到控制系统的可靠性。对于应用PLC的工控系统,在设计供电系统时应考虑下列因素:供电与接地系统的合理设计;电源系统的抗干扰性;外部设备失电时不应影响P LC的供电,控制系统不允许断电的场合供电电源的冗余等.西门子S7-300/400系列可编程控制器是为工业控制设计的,对于S7-300/400来说,电源系统一般会设计到三种电源类型:CPU电源,模块工作电源,传感器电源,如何合理布局三种电源对系统的工作稳定性至关重要,合理的电源设计才能保证整个系统的可靠.
介绍了针对西门子S7-300/400系列可编程控制器的抗干扰措施,从系统设计阶段(包括硬件和软件方面)及系统安装阶段详细分析了抗干扰措施的方法和步骤,希望能给使用S7-300/400系列可编程控制器用户入门。
西门子S7-300/400系列可编程控制器是为工业控制设计的,在设计和制造过程中SIEMENS采取了多层次抗干扰措施,使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳定性和可靠性很高,S7-300/400平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算机技术的发展,S7-300/400的功能也越来越强,使用越来越方便,因此在工业控制系统中使用日益广泛。但是,产品的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提,还必须在设计和安装S7-300/400系统过程中采用相应的措施,才能保证系统可靠工作.在S7-300/400使用现场的情况往往比较复杂,常常存在各种不同配电、控制及驱动设备,各个设备之间控制电缆的铺设也很接近,这就造成了干扰的产生。电网的波动、大功率用电设备电缆线及其本身产生的电磁斜波,另外一些自然环境如闪电等都会对S7-300/400的正常工作造成影响。
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 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 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。
集成到 IT 环境中
通过 S7-400,可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP 443-1 Advanced,可以实现下列功能:
使用任何 HTML 工具创建自己的 Web 页面。方便地将 S7-400 的过程变量分配给 HTML 对象。
3)在组态王中只须定义主设备的变量即可。
3. 组态王和西门子 300、400PLC 通讯支持哪些通讯链路?是否需要西门子软件的支持?
1)MPI 电缆通讯方式:组态王所在的计算机必须安装 STEP7 编程软件;
2)MPI 通讯卡方式:组态王所在的计算机必须安装 STEP7 编程软件;
3)以太讯方式:不需要在组态王所在的计算机上安装 STEP7 或 Simatic net 通讯
软件;
RUN(运行)中更改硬件组态(在 RUN(运行)、CiR 中组态)。使用 SIMATIC S7-400,可在设备运行时,对硬件配置进行无反应修改。可能出现以下情况:添加分布式 I/O 节点(PROFIBUS DP 或 PA 从站)在 ET 200M I/O 系统中添加和重新参数化模块CiR – RUN(运行)中的组态可通过操作阶段中的设备扩展和改造缩短调试和重新装备时间。此外,由于无需因硬件组态更改而重新初始化或同步设备,这个系统功能允许对过程工程更改(例如,过程优化)为灵活地响应。模块的诊断和过程监视SIMATIC S7-400 的许多输入/输出模块都具有智能能力:监视信号(诊断)监视过程信号(过程中断)诊断
智能诊断系统可用于检测模块的信号采集(数字量模块)或模拟处理(模拟量模块)是否正常工作。在评估诊断时,必须区别可参数化诊断消息和非可参数化诊断消息:可参数化诊断消息:
该诊断消息只在已通过相关参数化发布时发送。非可参数化诊断消息:
在通常情况下发送这些消息,即,与任何参数化无关。在诊断消息等候处理时(例如,“Missing encoder supply”(丢失编码器电源)),模块触发诊断中断(对于可参数化诊断消息,只在相关参数化后触发)。CPU 中断执行用户程序或较低的优先级,处理相关的诊断中断块 (OB 82)。可以通过信号更改触发的过程中断和响应监视过程信号。
共有45个双字,说明存储器区的头30个字节为只读区。2.常用的继电器及其功能,存储器用于CPU与用户之间交换信息,例如00一直为“1”状态,01仅在执行用户程序的个扫描周期为“1”状态。04和05分别提供周期为1min和1s的时钟脉冲,10、11和12分别是零标志、溢出标志和负数标志,西门子PLC S7-200系列的存储器空间 ,S7-PLC的存储器空间大致分为三个空间,即程序空间、数据空间和参数空间。1.程序空间。  其硬件结构基本上与计算机相同,根据不同的CPU,诊断缓冲器的大小或者固定,或者可以通过HWConfig中通过参数进行设置,瑞士《201财富报告》的统计说,中庭财富总额2015年已达228万亿美元,较去年了15万亿美元,超过日本跃居第二位,仅次于美国。中产阶级(拥有10万美元财富)达109亿人,超过美国的9200。则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,但应略大于电动机的功率,电气设备有限公司是把PLC通电15分钟(给内部电容充电),断电。在5分钟内换好新的电池,再上电试一下,(2)当电动机所传动的位能负载下放时。
西门子可编程控制器CPU412-2
PLC容量的选择步骤与原则PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。   (一)I/O点数的选择PLC平均的I/O点的价格还比较高,因此应该合理选用PLC的I/O点的数量,在控制要求的前提下力争使用的I/O点少,但必须留有一定的裕量。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出的实际需要,再加上10%~15%的裕量来确定。   (二)存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC的功能有关,而且还与功能实现的、程序编写水平有关。一个有的程序员和一个初学者,在完成同一复杂功能时,其程序量可能相差25%之多,所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。   PLC的I/O点数的多少,在很大程序上反映了PLC的功能要求,因此可在I/O点数确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加20%~30%的裕量。存储容量(字节)=开关量I/O点数×10+模拟量I/O通道数×100另外,在存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选择。
为了实现Step 7与 CPU的通讯,先要确保CP443-1与安装了Step 7的电脑之间的物理连接。
打开“SIAMATIC Manager” > “Options” > “Set PG/PC Interface…”可以将PG/PC接口设置成ISO Ind Ethernet 方式。如果使用的电脑安装了1613网卡,可以将PG/PC接口设置为1613的ISO通讯方式,如果使用的电脑中只装有普通的网卡,就选择普通网卡的ISO的通讯方式,如下图:本实验中选择的是Broadcom的普通以太网卡连接作为PG/PC物理通讯接口。
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。
若用户需要在应用中使用一个以上控制器时,则可以对 S7-400 进行扩展:
多 21 个扩展单元:可将多 21 个扩展单元 (EU) 连接到控制器 (CC)。
接口模块 (IM) 的连接:通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中,相关的接收 IM 插到下游 EU 中可将多 6 个发送 IM 插到 CC 中(其中多 2 个带 5-V 电源),并可将多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送 IM 均有 2 个接口,每个接口用于连接 1 条线路。可将多 4 个 EU(不带 5-V 电源)或 1 个 EU(带 5-V 电源)连接到发送 IM 的每个接口。
电源模块的固定插槽:必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的左侧。
通过 C 总线进行的数据交换受限制:通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU(EU 1 至 EU 6)之间进行。
集中扩展:建议用于小型配置和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。
CC 和一个 EU 之间的线路距离:1.5 m(带 5 V 电源)、3 m(不带 5 V 电源)。
通过 EU 进行分布式扩展:建议在面积很大工厂内采用,其中,多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。
CC 和一个 EU 之间的线路距离:对于 S7 EU,约 100 m;对于 S5 EU 约 600 m。
西门子可编程控制器CPU412-2
计算机系统
采用DELL商用计算机,运行西门子WINCC组态软件,采用模式运行一个条码扫描软件,由工艺人员在组态软件上设定货架的每个货位所要求摆放的吸盘的条码存储于计算机内,操作人员每次需要入库,出库吸盘时只需扫描相应的条码,按下出库,入库的按钮计算机将自动的判断该条码所对应的吸盘在货架的货位同时通知控制计算机完成出库入库操作。
控制器
为了节约空间以及安全考虑,货架的**层没有堆放货物,堆垛机安装于货架的第二层之上,因此对于入库操作,工人通过叉车将货物托盘放置于提升机构上,由提升机构将货物提升到货架的第二层,同时堆垛机在第二层货物进出口处等待提升机构,然后从提升机构中取出货物按计算机系统的要求放置货物于的货位中。
堆垛机控制系统
由于堆垛机为一个活动部件可以在货架的X,Y,Z方向做任意的运动,进行货物的存取,因此堆垛机与控制器的数据交换将成为一个难点,为了解决这个难题,系统采用了PHOENIX公司提供的INTERBUS无线红外传输解决方案。在堆垛机的X轴方向上安装一个红外发射装置,在堆垛机上安装一个接收装置从而解决了上述矛盾,因此在无论堆垛机运行到为止都可以实时的与控制器进行数据传输。
在*一个实例中,SIMATIC S7-400 用于制造工艺中的创新性系统解决方案,特别是用于汽车工业,一般机械工程,特别是机械制造和机器的连续生产 (OEM),以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程
作为一种多用的自动化系统,S7-400 是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。
对于由于环境条件限制需要的坚固性的应用,我们可以提供SIPLUS 极端设备。
特别是在后期加工工艺上,S7-400 可以用于以下行业:
西门子6ES7412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存代理商
兼容性
SIMATIC 软件系统平台和办公系统兼容。
SIMATIC 软件提高生产率
面向工作的工具
这些工具易于使用并针对每一种应用场合进行了优化。
可多次使用的程序部件
完整的程序组件存储在库中,并且在后续项目中只需拷贝过来即可。
并行处理
将一个系统细分成多个项目,允许您将处理分配给不同人员。
集成式诊断功能减少了停机时间并降低了于此相关的成本。
S7-400
• 中端到性能范围内功能强大的 PLC
• 可满足要求极为苛刻的任务的解决方案
• 的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行更佳调整
• 可实现分布式结构,适用十分灵活
• 连接方便
• 更优通信和联网功能
• 操作方便,设计简单,不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 多重计算:
多个 CPU 在一个 S7-400 控制器中同时运行。
多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如,可将复杂的技术任务(如开环控制、计算或通信)进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。
• 模块化:
通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口,可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如,这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外,还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
• 工程组态和诊断:
结合使用 SIMATIC 工程组态工具,可极为地对 S7-400 进行组态和编程,尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此,可以使用语言(如 SCL)以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。
西门子可编程控制器CPU412-2
输入电流微处理器;处理器处理每条二进制指令执行时间约为 50 ns,每条浮点数运行指令约为 450ns。384 KB 主存储器(相当于大约 128 K 条指令)
与程序组件执行相关的大容量工作存储器为用户程序提供了充分的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡(大为 8 MB)也允许将可以项目(包括符号和注释)保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理
灵活的扩展
多达 32 个模块(4 层结构)
MPI/DP 组合接口
集成的 MPI/DP 接口多能同时建立 16 个与 S7-300/400的连接或与编程器、PC 和 OP 的连接。 在这些连接中始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接
MPI 可以通过“全局数据通讯”与多32个CPU组建简单的网络
该接口可从MPI接口重新设置为DP接口
PROFIBUS DP 接口
DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。在该接口上,PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行.全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围
以太网接口
CPU 315-2 PN/DP 的第 2 个内置接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口,带有双端交换机
它支持下列协议:
S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据通讯
通过 STEP 7 进行编程、启动和诊断的 PG/OP 通讯
与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯
在PROFINET上实现开放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通讯
SIMATIC NET OPC-Server用于与其它控制器以及CPU自带的I/O设备进行通讯
数据存储器PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等),这类数据存放在工作数据存储器中,由于工作数据与组态数据不断变化,且不需要*保存,所以采用随机存取存储器RAM。RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器,可用锂电池作为备用电源,一旦断电就可通过锂电池供电,保持RAM中的内容
运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。4I/O模块PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出
(1)单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数。即只有一个脉冲输入端,通过高速计数器的控制字节的第3位来控制作加计数或者减计数。该位=1,加计数;该位=0,减计数。如图1所示内部方向控制的单路加/减计数
(2)单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数。即有一个脉冲输入端,有一个方向控制端,方向输入信号等于1时,加计数;方向输入信号等于0时,减计数。如图2所示外部方向控制的单路加/减计数
1 创建一个项目结构,项目就象一个文件夹,所有数据都以分层的结构存在于其中,任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后,所有其他任务这个项目下执行
2 组态一个站,组态一个站就是你要使用的可编程控制器,例如S7300、S7400等
3 组态硬件,组态硬件就是在组态表中你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板,地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值
4 组态网络和通讯连接,通讯的基础是预先组态网络,也就是要创建一个满足你的控制方案的子网,设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改
5 定义符号,可以在符号表中定义局部或共享符号,在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节
6 创建程序,用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一,一般可以采用线形编程(基于一个块内,OB1)、分布编程(编写功能块FB,OB1组织调用)、结构化编程(编写通用块)
7 下载程序到可编程控制器,完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后,可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下
S7-300/400采用STEP7进行编程及组态,在STEP7中有3种数据类型:
1)基本数据类型。
2)通过基本数据类型组合成的复合数据类型。
3)用来传送子程序参数的参数类型。
STEP7的基本数据类型有以下几种:
1.位( bit)
位数据的数据类型为BOOL型,在编程软件中BOOL变量的值“0”和“1”常用FALSE(假)和TURE(真)来表示。
位存储单元的地址由位地址和字节地址组成,例如I3.2中区域标识符“I”表示该地址为输入映像寄存器地址( Input),字节地址为3,位地址为2。这种寻址方式称为“字节.位”寻址方式。输入字节IB3由I3.0~I3.7这8位组成。
2.字节( Byte)
8位二进制数构成一个字节( Byte),其中第0位为位(LSB),第7位为位( MSB)。
3.字( Word)
相临的两个字节组成一个字,字用来表示无符号数。MW100是由MB100和MB101两个字节组成的,MB100为高位字节。在MW100中,M为区域标识符,W表示按字寻址,100为起始字节MB100的地址。
4.双字( Double Word)
一个双字由两个字组成,双字用来表示无符号数。MD100是由MB100、MB101、MB102和MB103 4个字节组成的一个双字,MB100为高位字节,D表示双字,100为起始字节的地址。
5.整数( INT,Integer)
整数为有符号数,其位为符号位,16位整数的取值范围为-32768~+32767,32位整数的取值范围为-2147483648~+2147483647。在PLC中,整数用补码来表示。
6.32位浮点数
浮点数又称为实数( REAL),在计算机中浮点数用科学记数法表示为1.m/2E,例如123.4可以表示为1.234×102。符合ANSI/IEEE标准754_4985的基本格式的浮点数可以表示为1.m×2e,其中指数e=E+127(1≤e≤254),为8位整数。
ANSI/IEEE标准浮点数的格式如,总共占据一个双字(32位)。位为符号位;8位指数位于23~30位;因为规定尾数的整数部分总是1,只保留了尾数的小数部分m(0~22位)。浮点数的表示范围为±1.75495×10-38~±3.402823×1038。
611系列的驱动分成模拟611A,数字611D和通用型611U。都是模块化结构,主要有以下几个模块组成:
a.电源模块:电源模块是提供驱动和数控系统的电源,包括维持系统正常工作的弱电和供给功率模块用的600V直流电压。根据直流电压控制方式,它又分为开环控制的UE模块和闭环控制的I/R模块,UE模块没有电源的回馈系统,其直流电压正常时为570V左右,而当制动能量大时,电压可高达640多伏。I/R模块的电压一直维持在600V左右

b.控制模块:控制模块实现对伺服轴的速度环和电流环的闭环控制功率模块,对伺服电机提供频率和电压可变的交流电源模块,主要是对电源模块弱电供电能力的补充。滤波模块对电源进行滤波作用。电抗对电压起到平稳作用。 611电源模块的接口信号
611模块的接口信号有以下几组:
(1)电源接口
U1 V1 W1 主控制回路三相电输入端口 X181
工作电源的输入端口,使用时常常与主电源短接,有的系统为了让机床在断电后驱动还能正常工作一段时间,把600V的电压端子与P500
M500端子短接,这样由于600V电压不能马上放电完毕,还能维持驱动控制板的正常工作一段时间。P600M600是600V直流电压输出端子。
主回路继电器,该信号断开时,主控制回路电源主继电器断开。
112调试或标准方式,该信号一般用在传输线的调试中,一般情况接到系统的24V上。
X121
模块准备好信号和模块的过热信号。准备号信号与模块的拨码开关的设置有关,当S1.2=ON时,模块有故障时,准备好信号取消,而S1.2=OFF时,模块有故障和使能(63,64)信号取消时,都会取消准备好信号,因此在更换该模块的时候要检查模块顶部的拨码开关的设置,否则模块可能会工作不正常。所有的模块过载和连接的电机过热都会触发过热报警输出。
NS1/NS2
主继电器闭合使能,只有该信号为高电平时,主继电器才可能得电。该信号常用来作主继电器闭合的连锁条件。
AS1/AS2
主继电器状态,该信号反映主继电器的闭合状态,主继电器闭合时为高电平。
9/19/R
9是24V输出电压,19是24V的地,R为模块的报警复位信号
http://www.absygs.com

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