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西门子卡件6ES72141AG400XB0 诚信交易
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产品描述

品牌西门子 结构形式模块式 厂家德国 产地德国 数量1000 特色服务质保一年 加工定制 产品认证CE 哪里发货上海
可编程控制器控制系统设计的基本步骤
1 .系统设计的主要内容
( 1 )拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定,它是整个设计的依据;
( 2 )选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构;
( 3 )选定 PLC 的型号;
( 4 )编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图;
( 5 )根据系统设计的要求编写软件规格说明书,然后再用相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计;
( 6 )了解并遵循用户认知心理学,重视人机界面的设计,增强人与机器之间的友善关系;
( 7 )设计操作台、电气柜及非标准电器元部件;
( 8 )编写设计说明书和使用说明书;
SIMATICS7-1200系统有三种不同模块,分别为CPU1211C、CPU1212C和CPU1214C。其中的每一种模块都可以进行扩展,以完全满足您的系统需要。可在任何CPU的前方加入一个信号板,轻松扩展数字或模拟量I/O,同时不影响控制器的实际大小。可将信号模块连接至CPU的右侧,进一步扩展数字量或模拟量I/O容量。CPU1212C可连接2个信号模块,CPU1214C可连接8个信号模块。后,所有的SIMATICS7-1200CPU控制器的左侧均可连接多达3个通讯模块,便于实现端到端的串行通讯。
安装简单方便
所有的SIMATICS7-1200硬件都有内置的卡扣,可简单方便地安装在标准的35mmDIN导轨上。这些内置的卡扣也可以卡入到已扩展的位置,当需要
所有的SIMATICS7-1200硬件都经过设计,以节省控制面板的空间。例如,经过测量,CPU1214C的宽度仅为110mm,CPU1212C和CPU1211C的宽度仅为90mm。结合通信模块和信号模块的较小占用空间,在安装过程中,该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间,为您提供了效率和大灵活性。安装面板时,可提供安装孔。SIMATICS7-1200硬件可以安装在水平或竖直的位置,为您提供其它安装选项。这些集成的功能在安装过程中为用户提供了大的灵活性,并使SIMATICS7-1200为各种应用提供了实用的解决方案。
PLC系统在模块上的技术发展有:
1、处理器模块
配备大容量内存,为满足实时控制的要求而优化设计,除了一般的I/O扫描和控制、远程数据交换外,支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix处理器模块在它的内核中设计有通信功能,借助于它的无源数据总线,系统的瓶颈得以消除。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。
2、信息协处理器模块
读取主处理器的数据表和状态文件,或通过语言程序将数据写入主处理器,程序可以在实时多任务环境下以及立于PLC处理器的方法,单在协处理器中运行。
工业现场的应用环境要求PLC和工控机具有很高的可靠性,而可靠性是靠电磁兼容特性(EMC)和容错技术来保证的。PLC和工控机要经过严格的电磁兼容检测,如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电/快速脉冲/雷击检测、电磁干扰检测等。EMC保证了设备在本质上的抗干扰特性。但是,要保证控制设备不出故障是不可能的。因此,采用容错设计的系统对要求不能停机、不能失控的高可靠系统是十分重要的。目前重要的容错设计技术有Watchdog和双机热备(包括主机、模块和通讯介质的热备)。热备系统的工作对用户来说是透明的:即当故障发生时,所有对故障点的切除和数据的备份都是在短的控制周期内自动完成的。此项技术的完成包括了设备硬件和软件二个方面。图2给出了PLC双机冗余系统的结构。
4.人机界面产品分类薄膜键输入的HMI,显示尺寸小于5.7ˊ,画面组态软件免费,属初级产品。如POP-HMI小型人机界面;
触摸屏输入的HMI,显示屏尺寸为5.7ˊ~12.1ˊ,画面组态软件免费,属中级产品;
基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI,显示尺寸大于10.4ˊ,画面组态软件收费,属产品。
5.人机界面的使用方法明确任务要求,选择适合的HMI产品;
在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”;
测试并保存已编辑好的“工程文件”;
PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中;
连接HMI和工业控制器(如PLC、仪表等),实现人机交互。
SIMATIC IPC 627c以其在高达55℃环境温度的测量、开环和闭环控制任务中的高紧凑性和性能而闻名。尽管它具有很高的紧凑性,但它仍然可以灵活地调整和扩展,以下两个槽:
2 PCI(1短和1长)或
1 PCI和1 PCIe X16
SIMAT IPC627 C以其高的紧凑性和测量性能而闻名。温度高达55°C时的开环和闭环控制任务。尽管其紧凑性很高,它仍然可以灵活地调整和扩展与以下两个槽:
2 PCI(1短和1长)或
1 PCI和1 PCIe X16 优点  高性能和非常短的系统响应时间:  新的2010英特尔核心处理器(I7和I3) 高性能车载HD显卡集成在CPU
DDR3中存储技术
系统具有高的性能和数据
板载RAID控制器
带32gb固态驱动器(SSD)
ecc-ram,带纠错功能的工作存储器
可选PROFIBUS或PROFINET接口,三个端口用于低成本连接分布式现场设备或连接SIMATICS7接口
借助于两个分组千兆以太网连接,实现高数据传输速率和冗余度
通过可选的PCI Express x16图形卡可以实现高图形性能,可实现双
DVIVGA模拟显示适配器(可选)
4个高速USB 2.0端口
high energy industrial PC:
带来低能耗
wake-up功能,用于通过网络从位置启动IPC示例,非生产周结束后开始。
西门子PLC扩展单元的功能特点
S7-200系列西门子PLC是模块式结构,可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200西门子plc主要有类扩展模块。
(1)输入/输出扩展模块 S7-200系列CPU226CN上已经集成了一定数量的数字量I/O点,但如用户需要多于CPU单元I/O点时,必须对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力,CPU 222多可连接2个扩展模块(数字量或模拟量),而CPU224XP和CPU226CN多可连接7个扩展模块。
S7-200 系列西门子PLC系列目前总共提供共5大类扩展模块:数字量输入扩展板EM221(8路扩展输入);数字量输出扩展板EM222(8路扩展输出);数字量输入和输出混合扩展板EM223(8I/O,16I/O,32I/O);模拟量输入扩展板EM231,每个EM231可扩展3路模拟量输入通道,A/D转换时间为25μs,12位;模拟量输入和输出混合扩展模板EM235,每个西门子plc模块EM235可同时扩展3路模拟输入和1路模拟量输出通道,其中A/D转换时间为25μs,D/A转换时间]100μs,位数均为12位。基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器(插件)与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源,此电源由基本单元通过总线连接器提供,扩展单元的24VDC输入点和输出点电源,可由基本单元的24VDC电源供电,但要注意基本单元所提供的大电流能力。
(2)热电偶/热电阻扩展模块 热电偶、热电阻模块(EM231)是为CPU222,CPU224,CPU226设计的,S7-200与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的类型,接线方式,测量单位和开路故障的方向。
(3)通讯扩展模块 除了西门子plc的CPU集成通讯口外,S7-200西门子plc还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块:PROFIBUS-DP扩展从站模块(EM277)和AS-i接口扩展模块(CP243-2)。可以方便的才有TPC1162HI。
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S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU:
1)S7-1211C CPU。
2)S7-1212C CPU。
3)S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用MODBUS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与PAC3200仪表的通信。
本例中使用的PLC硬件为:
1)PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2) S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0xB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0xB0 )
4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0xA0 )
本例中使用的PAC3200仪表硬件为:
1) PAC3200 (7KM2112-0BA00-3AA0)
2) MODBUS RTU 模块 (7KM9300-0AB00-0AA0)
3) MODBUS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)
3.软件需求
1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
4.S7-1200 MODBUS RTU的通信方式
S7-1200作为MODBUS RTU主站的通信方式是由DATA_ADDR 和 MODE 参数来选择 Modbus 功能类型的。
DATA_ADDR(从站中的起始 Modbus 地址): 要在 Modbus 从站中访问的数据的起始地址。MB_MASTER 使用 MODE 输入而非功能代码输入。 MODE 和 Modbus 地址范围一起确定实际 Modbus 消息中使用的功能代码。
下表列出了 MB_MASTER 参数 MODE、Modbus 功能代码和 Modbus 地址范围之间的对应关系。
PLC与驱动器之间通讯建立后,如果在正常运行过程中出现通讯中断的情况,通讯恢复后,在对MC_Power进行使能时,Error管脚会出现16#8001错误,工艺对象会出现“与设备(驱动装置或编码器)通信故障”报警,由于工艺对象故障的存在,MC_Power将无法对驱动器进行使能,只有确认故障后,驱动器才能重新使能。
DQ 16x24VDC/0.5 HF 参数:
在 STEP 7 中模块参数时,可使用不同的参数来设置模块属性。下表列出了可组态的参数。可组态参数的有效范围取决于组态的类型。可进行以下组态:
使用 S7-1500 CPU 进行统一操作
在 ET 200MP 系统中 PROFINET IO 上进行分布式操作
在 ET 200MP 系统中的 PROFIBUS DP 上进行分布式操作
在用户程序中进行参数分配时,可通过 WRREC 指令(RUN 模式下的参数分配)和数据记录将这些参数传送到模块中;请参见 参数分配和参数数据记录的结构。
CPU模块,可对I/O规模有较大需求,逻辑控制较为复杂的应用;而经济型CPU模块直接通过单机本体相对简单的控制需求。具有:
1)仅有型CPU模块支持2)只有型、晶体管输出型才支持
CPU模块本体标配以太网接口,集成了强大的以太信功能。一根普通的网线即可将程序下载到PLC中,方便快捷,省去了编辑电缆。通过以太网接口还可与其它CPU模块、屏、计算机进行通信,轻松组网。
CPU模块本体多集成3路高速脉冲输出,高达100kHz,支持PWM/PTO输出以及多种运动,可设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能,快速实现设备、定位等功能。
通过以太网电缆与安装有STEP7Micro/WINSMART的编程设备进行通信连接。
注意:一对一通信不需要交换机,如果网络中存在两台以上设备则需要交换机。
1、硬件连接(编程设备直接与CPU连接)先,安装CPU到固定位置;其次,在CPU上端以太网接口以太网电缆,如图1所示,将以太网电缆连接到编程设备的以太网口上。
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S7 1200 的USS库
USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块,接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用,不能在循环中断OB中调用。
USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。必须在主 OB中调用,不能在循环中断OB中调用。
USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用,不能在循环中断OB中调用。
这些功能块与变频器之间的控制关系如下图所示:
USS 通信功能块与变频器的控制关系
USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送,而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。
每个S7-1200 CPU多可带3个通信模块,而每个CM1241 RS485通信模块多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中多可建立3个USS网络,而每个USS网络多支持16个变频器,总共多支持48个USS变频器。
5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程
1.USS通信接口参数功能块的编程
USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。
USS通信接口参数功能块的编程
USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信,它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。
PORT:指的是通过个通信模块进行USS通信。
BAUD:指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。
USS_DB:指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块多可以有16个USS数据块,每个CPU多可以有48个USS数据块,具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是的。
ERROR:输出错误。
STATUS:扫描或初始化的状态。
S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的,在完成一次与变频器的通信事件之前,S7-1200通常完成了多个扫描。
USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间,不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间。
不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间
USS_PORT在发生通信错误时,通常进行3次尝试来完成通信事件,那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信超时的时间间隔。例如:如果通信波特率是57600,那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于小的调用时间间隔,即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误超时尝试次数是2次。
基于以上的USS_PORT通信时间的处理,我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时,我们可以设置循环中断OB块的扫描时间,以满足通信的要求。
5. 3 S7 1200 PLC进行USS通信的调试
S7-1200 PLC 通过CM1241 RS485模块与变频器进行USS通信时,需要注意如下几点:
当同一个CM1241 RS485 模块带有多个(多16个)USS变频器时,这个时候通信的USS_DB是同一个,USS_DRV功能块调用多次,每个USS_DRV功能块调用时,相对应的USS站地址与实际的变频器要一致,而其它的控制参数也要一致。
当同一个S7-1200 PLC 带有多个CM1241 RS485模块(多3个)时,这个时候通信的USS_DB相对应的是3个,每个CM1241 RS485模块的USS网络使用相同的USS_DB,不同的USS网络使用不同的USS_DB。
当对变频器的参数进行读写操作时,注意不能同时进行USS_RPM和USS_WPM的操作,并且同一时间只能进行一个参数的读或者写操作,而不能进行多个参数的读或者写操作。
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西门子PLC S7-1200系列模拟量信号分为模拟量输入和模拟量输出两大类,分别介绍如下:
1. 模拟量输入信号
(1)SM1231 4AI,分辨率12位+符号位,负载信号类型±10V,±5V,±2.5V,0~20mA,量程范围:-27648~27648,电流信号范围是0~27648;
(2)SM1231 8AI,分辨率12位+符号位,负载信号类型±10V,±5V,±2.5V,0~20mA,量程范围:-27648~27648,电流信号范围是0~27648;
(3)SM1231 4AI/2AO,分辨率12位+符号位,负载信号类型±10V,±5V,±2.5V,0~20mA,量程范围:-27648~27648,电流信号范围是0~27648;
2. 模拟量输出信号
(1)SM1232 2AO,分辨率:电压14位,电流13位,负载信号类型:电压±10V,电流0~20mA,量程范围:电压-27648~27648,电流0~27648;
(2)SM1232 8AO,分辨率:电压14位,电流13位,负载信号类型:电压±10V,电流0~20mA,量程范围:电压-27648~27648,电流0~27648;
(3)SM1232 4AI/2AO,分辨率:电压14位,电流13位,负载信号类型:电压±10V,电流0~20mA,量程范围:电压-27648~27648,电流0~27648;
(4)SM1232 1AO,分辨率:电压12位,电流11位,负载信号类型:电压±10V,电流0~20mA,量程范围:电压-27648~27648,电流0~27648;
西门子可编程控制器应用设计与调试的主要步骤
( 1 )深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
a .被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产。
b .控制要求主要指控制的基本、应完成的、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制,还可将控制任务分成几个部分,这种可化繁为简,有利于编程和调试。
( 2 )确定 I/O 设备
根据被控对象对 PLC 控制的功能要求,确定所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等,常用的输出设备有继电器、器、指示灯、电磁阀等。
( 3 )选择的 PLC 类型
根据已确定的用户 /O 设备,统计所需的输入和输出的点数,选择的 PLC 类型,包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。
( 4 )分配 I/O 点
分配 PLC 的输入输出点,编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计,同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
( 5 )设计应用梯形图程序
根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用设计的核心工作,也是比较困难的一步,要设计好梯形图,先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践。
( 6 )将程序输入 PLC
当使用简易编程器将程序输入 PLC 时,需要先将梯形图转换成指令助记符,以便输入。当使用可编程序控制器的编程在计算机上编程时,可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。
( 7 )进行
程序输入 PLC 后,应行工作。因为在程序设计中,难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前,必需进行,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。
( 8 )应用整体调试
在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后,就可以进行整个的联机调试,如果控制是由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可行分段调试,然后再连接起来总调。调试中发现的问题,要逐一排除,直至调试成功
西门子PLC的组成
程序由PLC制造厂商设计编写的,并存入PLC的存储器中,用户不能直接读写与更改。程序一般包括诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、程序等。
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言,根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中,重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序,以实现控制目的。由于PLC是为工业控制而的装置,其主要使用者是广大电气技术人员,为了他们的习惯和能力,PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的语言。
PLC编程语言是多种多样的,对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达也不相同,但基本上可归纳两种类型:一是采用字符表达的编程语言,如语句表等;二是采用图形符号表达编程语言,如梯形图等。
以下简要介绍几种常见的PLC编程语言。
模拟量信号模块可以提供输入信号,或等待表示电压范围或电流范围的输出值。 这些范围是 ±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 - 20 mA。 模块返回的值是整数值,其中,0 到 27648 表示电流的额定范围,-27648 到 27648 表示电压的额定范围。 任何该范围之外的值即表示上溢或下溢。 有关超出范围值的类型的详细信息,请参见模拟量输入表示法和模拟量输出表示法表格。
在控制程序中,很可能需要以工程单位使用这些值,例如表示体积、温度、重量或其它数量值。 要以工程单位使用模拟量输入,必须先将模拟值标准化为由 0.0 到 1.0 的实数(浮点)值。 然后,必须将其标定为其表示的工程单位的小值和值。 对于要转换为模拟量输出值的以工程单位表示的值,应先将以工程单位表示的值标准化为 0.0 和 1.0 之间的值,然后将其标定为 0 到 27648 之间或 -27648 到 27648 之间(取决于模拟模块的范围)的值。 STEP 7 为此提供了 NORM_X 和 SCALE_X 指令。 还可以使用 CALCULATE 指令来标定模拟值。
功能
CM 1241 通讯模块具有与基本设备相同的设计特点。
安装在 DIN 导轨上:
模块安装在右侧 CPU 旁边的导轨上,相互电气、机械地连接,并且通过滑块机构连接到 CPU。
直接安装:
水平或垂直安装在 DIN 导轨上或使用集成插片直接安装在控制柜中。
该通讯模块配备下列各项:
具有用于显示“发送”、“接收”和“错误”的状态指示灯
通讯接口:
可用于 RS232 或 RS422/485 物理传输特性
下列标准协议可用于 CM 1241 通讯模块:
ASCII:
用于与采用简单传输协议的第三方系统进行接口,例如,带有起始和结束字符或带有块检查字符的协议。接口握手信号可通过用户程序来调用和控制。
MODBUS:
用于符合MODBUS协议的通讯,具有RTU格式:
MODBUS 主站:
以 SIMATIC S7 作为主站的主站-从站接口。
MODBUS 从站:
以 SIMATIC S7 作为从站的主站-从站接口;无法实现从站到从站的报文帧流量。
USS 驱动协议:
支持 USS 协议驱动程序的连接指令。在这种情况下,驱动程序通过 RS485 交换数据。随后,可以控制这些驱动程序,并可读写参数。
还可以下载更多的驱动程序。
SIMATIC S7-1200 适合使用多种型号的 CPU:标准 CPU(MFP 版本:能够在控制器上执行 C/C++ 代码)紧凑型 CPU 不仅配备数字型和模拟型输入输出,还配备计数器输入和高速输出,将技术功能直接集成在 CPU 上。故障安全型 CPU(MFP 版本:能够在控制器上执行 C/C++ 代码)适用于在同一台计算机上执行标准程序和安全相关的程序。具有扩展运动控制功能的 T-CPU,如同步运行(通过同步位置进行同步)、凸功能以及运动控制功能。用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展根据具体要求,也可使用下列模块:在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下,电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1200 模块的内部电路供电。另外,60 W 24/48/60 V DC HF PS 还可让 CPU 存储整个工作存储器的内容(数据)。用于将 SIMATIC S7-1200 连接到 120/230 VAC 电源的负载电源模块 (PM)。接口模块用于连接基于 S7-1200 的分布式 I/O。
http://www.absygs.com

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