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西门子PLC模块CP443-5 安装调试
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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。
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
西门子PLC模块CP443-5
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PLC模块CP443-5
下列技术型CPU 可以提供:
CPU 315T-2 DP,用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有中/高要求、同时需要对8个轴进行常规运动控制的工厂。
CPU 317T-2 DP,用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有高要求、又必须同时能够处理运动控制任务的工厂
下列故障安全型CPU 可以提供:
CPU 315F-2 DP,用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安全型工厂
CPU 315F-2 PN/DP,用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 317F-2 DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安全工厂
CPU 317F-2 PN/DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 319F-3 PN/DP,用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂,在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
所有 CPU 均具有坚固、紧凑的塑料机壳。在前面板上的部件有:
状态和故障 LED
模式选择开关
MPI 端口
CPU 还具有以下配置:
SIMATIC 微型存储卡(MMC 卡)插槽;
MMC 卡替代集成的装载存储器,因此是操作品。
使用前连接器连接到集成的 I/O 端口(紧凑型 CPU)
连接 PROFIBUS 总线(于DP型CPU)
RS 422/485 的连接(仅 PtP CPU)
连接 PROFINET(于PN型CPU)
USS协议使用CPU的下列资源:1)USS协议占用PLC的通讯端口0或1,使用USS——INIT指令可以选择PLC的端口是使用USS协议还是PPI协议,选择USS协议后PLC的相应端口不能在做其它用途,包括与STEP7-WICRO/WIN32的通讯,只有通过执行另外一条USS指令或将PLC——CPU的模式开关拨到RUN或STOP状态,才能钟新在进行PPI通讯,当PLC和与变频器通讯中断时,变频器将停止运行,所以在本例中选择CPU226 因为它有两个通讯端口,当个口用于USS通讯时,第二个端口可以用于程序,USS指令要占用2300~3600字节的程序存储空间和400个字节的变量存储区间
这样可以更换信号模块而不用重新接线。超过了1650欧姆的动作阈值,或者常闭触点打开,而且延迟时间(p0606)已届满。用户使用的。西门子PLCS7-200系列SIMATICM7自动化计算机78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点模拟量输入模块内部是不隔离的;4.在程序块的声明部分,TITLE行下面的一行中输入”KNOW_HOW_PROTECT”;OMS是OrderManagementSystem的缩写,即订单管理系统。具体方法如下:使用万用表检测整流部分的整流桥特性,使用万用表的欧姆挡X100,红表笔接变频器的“P”端,用黑表笔分别接输人“R”“S”“T”,表针摆动应在2/3处,超过2/3或低于l/2均视异常。
西门子PLC模块CP443-5
连接 SIMATIC TOP 更加简单、快速(不是紧凑 CPU 的板载 I/O)。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前端连接器,和带有前端连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统
高组装密度
模块中为数众多的通道使 S7-300 实现了节省空间的设计。可使用每个模块中有 8 至 64 个通道(数字量)或 2 至 8 个通道(模拟量)的模块
简单参数化
使用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数化,并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储,如果更换了模块,数据会自动传输到新的模块,避免发生任何设置错误。使用新模块时,无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息,例如用于标准机器
许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求,准确提供输入/输出
使用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数化,并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储,如果更换了模块,数据会自动传输到新的模块,避免发生任何设置错误。使用新模块时,无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息,例如用于标准机器
许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求,准确提供输入/输出
数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电气隔离、诊断和警报功能等方面都存在着差别。在这里提到的所有模块范围中,SIPLUS 组件可用于扩展的温度范围 -25… 60°C 和有害的空气/冷凝
诊断、中断
许多模块还会信号采集(诊断)和从过程(过程中断)中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误(例如断线或短路)以及任何过程事件(例如数字输入时的上升边或下降边)立刻做出反应。使用 STEP 7,即可轻松对控制器的响应进行编程
规定了 Modbus 保持寄存器区从 VB0 开始(HoldStart = VB0),并且保持寄存器为1000个字(MaxHold=1000)因保持寄存器以字(两个字节)为单位,实际上这个通信缓冲区占用了VB0~VB1999共2000个字节。因此分配库指令保留数据区时至少要从VB2000开始。当然保持区不一定要从VB0开始
设计和功能
模块化
S7 - 400的一个重要特点是它的模块化。S7- 400的高速通讯背板总线和允许直接插入CPU集成的DP接口,允许多条通讯线路的高性能运行。例如,把一根总线用于HMI通讯和编程任务,一根总线用于高性能运动控制,一根总线用于普通I / O现场总线通讯
此外,也可以实现另外连接到MES-/ERP系统或通过SIMATIC IT连接到互联网的需要。根据任务情况,可对S7 – 400进行集中扩展或分布式配置。附加设备和接口模块也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可实现分布式扩展。如果需要,也可以使用通讯处理器CP
设计
设计一个S7 - 400系统基本上包括机架,电源,和处理单元。它可以以一个模块化的方式安装和扩展。所有的模块都可以自由地放置在左侧插入的电源旁边。S7- 400具有无风扇的坚固设计。信号模块可以热插拔。一个多层面的模块范围可用于扩展以及具有ET200的分布式拓扑结构的简单配置
在集中式扩展中,额外安装机架直接连接到控制器
除了标准的安装机架,也提供9槽和18槽铝合金安装机架。这些铝机架可以很高地耐受不利环境条件,紧固耐用,重量轻25%左右
多值计算
多值计算,也就是在一个S7- 400控制器中的几个CPU的同时操作,为用户提供不同的益处:
可通过多值计算共享的S7 - 400的整体性能。例如,在技术复杂的任务中,如开环控制,可以将计算机或通讯分割和分配给不同的CPU每个CPU分配给自己的,用于此目的本地输入/输出。
有些任务也可以从每个多值计算方式中断开,一个CPU处理关键时间的处理任务,另一个处理非关键时间的任务。
在多值计算操作中,所有的CPU的运行行为像一个CPU,也就是说,当一个CPU进入STOP状态,其他的也停止。几个CPU的动作可以通过同步指令选择性地协调调用。此外,CPU之间的数据交换通过高速的全局数据通讯机制。
数据/程序存储器
从精细分级的各种CPU中选择合适的CPU取决于集成工作存储区的大小。集成装载存储器RAM足以满足中小型企业方案。对于大型程序,通过插入RAM或FEPROM存储卡装载内存 64 KB到64 MB
功能
S7- 400 CPU有一些非常有用的功能:
从工程工作站通过网络更新固件实现更简单和快速的升级
通过一个系统功能实现额外的写保护(例如没有从PC器件下载到CPU)
通过读取存储卡的序列号获得保护,因此,保证了程序只与特定的存储卡一起运行
集成的路由功能允许在不同总线系统和网络问数据记录,例如控制级PC可以通过S7 -400控制器与连接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯
CPU 412-1满足中等控制规模的低成本解决方案。 可用于具有少量I/O配置的较小型系统中。 具有组合的MPI/DP接口,可在PROFIBUS DP网络中运行。
CPU 412-2 适用于中等性能范围的应用,它具有两个PROFIBUS DP主站系统。
CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特点:
功能强大的处理器:
CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.75 μs。
CPU 412-1:288 KB RAM (其中,程序和数据各使用 144 KB);
CPU 412-2:512 KB RAM (其中,程序和数据各使用 256 KB);
快速 RAM 用于执行部分用户程序
灵活扩展:
*高 65536 个数字量以及 4096 个模拟量输入/输出。
MPI多点接口:
通过 MPI,可将*多 32 个站连成简单网络,数据传输速率高达 12 Mbit/s。CPU 可与通讯总线(C 总线)和 MPI 的站之间建立*多 16 个连接。
模式选择开关:
波动开关设计。
诊断缓冲区:
*后的120个故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中,用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
实时时钟:
日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
存储卡:
用于扩展内置的装载存储器。存储在装载存储器中的信息包括S7-400参数数据以及程序,因此需要2倍的存储空间。其结果是:
内置装载存储器的容量显著提高,因此,基本上不需要存储器卡。
CPU 412-2 还具有:
PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/DP 接口:
通过 PROFIBUS DP 主站接口,可以实现分布式自动化组态,从而提高了速度,便于使用。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
组合式配置:
SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作为PROFIBUS主站符合EN 50 170规范。
块保护:
通过密码来防止非法访问用户程序
集成的 HMI 服务:
用户只需为HMI设备定义数据源和目的地。 这些数据通过系统周期地以及自动地进行传输。
集成的通讯功能:
PG/OP 通讯
全局数据通讯
S7 标准通讯
S7 通讯
可编程属性
多点MPI接口:
定义节点地址
启动/循环行为
*大循环时间和通讯负荷的规定
地址分配:
I/O 模块的编址
保持区域:
定义保持性位存储器、计数器、定时器和时钟存储器。
过程映像、局部数据的大小
诊断缓存区的长度
保护级:
设置访问程序和数据的权限
系统诊断:
确定诊断信息的处理方法和范围
实时中断:
设定周期
显示功能与信息功能
状态和故障指示灯:
LED 指示内部和外部故障和运行模式(如 RUN、STOP、重启、测试功能等)
测试功能:
编程器可用于显示程序执行过程中的信号状态,立于用户程序而修改过程变量,读取堆栈存储器的内容,运行各个程序步,并禁止程序组件。
信息功能:
编程器可为用户提供存储器容量、CPU 的运行模式以及工作存储器及装载存储器的当前利用率等信息。
http://www.absygs.com

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