西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8选型手册
西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8选型手册
接口模块：
IM153-1标准型：IM153-1是一款价格合理的版本，于制造环境中的大多数应用。它允许使用多达8个的S7-300 I/O 模块。
IM153-2高性能型：IM153-2高性能型可满足制造业的更高要求，如 F 技术或与时钟同步相关的高性能。此接口模块也可用于过程领域中的 PCS 7。该 IM 可冗余使用，支持那些在控制现场所需的典型功能。例如，这样的功能包括时钟同步以及精度达到1ms的时间戳。
IM153-4PN：通过铜线将模块ET 200M I/O设备连接至PROFINET 现场总线。 它可以自动处理模板和更的PROFINET I/O 控制器间的通信。可对现有的ET 200M PROFIBUS 接口产品系列加以补充
IM 153-1 / IM 153-2 HF 接口模块，可以把模块化的I/O设备ET 200M 连接到 PROFIBUS DP 现场总线。这些首部模块可应用于许多场合：
PCS 7的特殊功能和模块：
IM 153-2 (铜) 配有特殊功能，如时钟同步、时间戳或 I&M 功能。此外，考虑到在过程施工中不断增加的诊断需求，还有一些可用的特殊模块。例如，数字量输入模板可连接 NAMUR 传感器，具有断线探测器，通过“0"和“1"信号，并具有整平监控和脉冲展宽功能。为获得一个合理的通道价格，可能会采用8-通道 HART 模块。
容错系统：
高可用性系统可用于系统不允许出现停止或因意外停机后系统重启等会造成高昂损失的应用场合。例如，典型的应用场合包括发电、配电、隧道系统、机场行李运输系统、石油平台、炼油厂、特种玻璃制造商、半导体行业等。通过与高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相结合，ET 200M 能够以单通道模式（标准可用性）或开关模式（增强可用性）进行连接。此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的软件冗余应用以及PNO标准化冗余应用。
面临爆炸危险的范围：
在爆炸危险范围内，不同信号和模拟量模板用作本安型版本。这意味着这些模块本身可高性价比地安装在Zone 2区域，但其传感器和执行器可安装在Zone1区。例如，可用于化工和制药行业、石油钻探平台、或普通制造工厂（如印刷工业或汽车工业的喷漆车间）。可以按通道隔离处理 Ex zone 1区信号。对于非防爆区域，模块通道隔离电压为250 V AC。还有带 HART 能力的模拟量模板。
安全型系统：
产生错误时，故障安全型控制器进入安全状态，并确保操作人员、机器和环境的安全，例如出现挤压时的自动化系统或乘客运输。不同的信号模板可用于连接故障安全信号和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根据连接类型提供SIL 2 或 SIL 3。对于面向安全的 I/O 模块的应用场合，必须使用 IM 153-2 HF 接口模块。
高动态生产过程：
在高精度生产和加工过程中，用于控制高速机械的分布式解决方案日益重要，例如用于驱动控制。在这种情况下，分布式 I/O 设备捕获信号与执行器作出相应反应之间的时间必须尽量缩短，并可**复制。SIMATIC 自动化解决方案通过这种方式与同步PROFIBUS 的同步连接被称作“时钟同步"，并由不同的 ET 200M 信号模板提供支
应用需要 IM 153-1 / IM 153-2 HF 接口模块，以把模块化的 I/O 设备 ET 200M 连接到 PROFIBUS DP 现场总线。
这些首部模块可应用于许多场合。
PCS 7的特殊功能和模块
容错系统
高可用性系统可用于系统不允许出现停止或因意外停机后系统重启等会造成高昂损失的应用场合。例如，典型的应用场合包括发电、配电、隧道系统、机场行李运输系统、石油平台、炼油厂、特种玻璃制造商、半导体行业等。
通过与高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相结合，ET 200M 能够以单通道模式（标准可用性）或开关模式（增强可用性）进行连接。
此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的软件冗余应用以及PNO标准化冗余应用。
面临爆炸危险的范围
安全型系统
产生错误时，故障安全型控制器进入安全状态，并确保操作人员、机器和环境的安全，例如出现挤压时的自动化系统或乘客运输。不同的信号模板可用于连接故障安全信号和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根据连接类型提供SIL 2 或 SIL 3。
对于面向安全的 I/O 模块的应用场合，必须使用 IM 153-2 HF 接口模块。
高动态生产过程
在高精度生产和加工过程中，用于控制高速机械的分布式解决方案日益重要，例如用于驱动控制。在这种情况下，分布式 I/O 设备捕获信号与执行器作出相应反应之间的时间必须尽量缩短，并可**复制。SIMATIC 自动化解决方案通过这种方式与同步PROFIBUS 的同步连接被称作“时钟同步"，并由不同的 ET 200M 信号模板提供支持。
(1) PLC的接地采用的接地极。如不可能，也可与其他盘板共用接地系统，但须用自己的接地线直接与公共接地极相连。不允许与大功率晶闸管装置和大型电动机之类的设备共用接地系统。
(2) PLC的接地极离PLC越近越好，即接地线越短越好。如果PLC由多单元组成，则各单元之间应采用同一点接地，以保证各单元间等电位。当然，一台PLC的I/O单元如果有的分散在较远的现场(超过100 m)，则是可以分开接地的。
(3) PLC的输入、输出信号线采用屏蔽电缆时，其屏蔽层应用一点接地，并用靠近PLC这一端的电缆接地，电缆的另一端不接地。如果信号随噪声波动，可以连接一个0.1～0.47μF/25 V的电容器到接地端。
(4)接地线截面积应大于2 mm²，接地线一般长不超过20 m。PLC接地系统的接地电阻一般应小于40Ω
设计IM 153-1/153-2 接口模块被用作为 ET 200M 的首部模块（IM；接口模块）。 S7-300自动化系统的模块产品系列中，多 8个或12个 I/O 模块可以与该接口模块相连。
接口模块和必需的 I/ 模块安装在 S7‑300 的 异型导轨上；在安装期间，用总线连接器把 I/O模块相互连接起来并与 IM 153 接口模块连接。
在冗余模式中，两个 IM 153-2 安装在 BM IM/IM总线模块上。 特种异型导轨可用来安放总线模块。
在为 IM153 配备 S7-300 模块时，不必考虑插槽规则
6ES7510-1SJ01-0AB0技术参数
SIMATIC S7-1500, CPU 1515-2 PN, 中央处理器,带 内存 500 KB,用于 程序和 3MByte 用于数据, 第 1 个接口:PROFINET IRT 带双端口交换机, 第 2 接口:PROFINET RT, 30 NS Bit-Performance, 需要 SIMATIC 存储卡
西门子s7-1500PLC一级代理商应用CPU 1515-2 PN 是具有大容量程序及数据存储器的 CPU,适用于除集中式 I/O 外还包含分布式自动化结构的应用中要求十分苛刻。可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系统(PROFINET 智能设备)。集成式 PROFINET IO IRT 接口设计为双端口交换机以便在系统中设立总线型拓扑。配备单独 IP 地址的额外集成 PROFINET 接口可用于网络隔离,或用于连接更多 PROFINET IO RT 设备,又或者作为 I-设备用于高速通信。另外,CPU 还提供全面的控制功能,并能够通过标准化的 PLC-open 块连接变频器。
The CPU 1515-2 PN 的特点:
功能强大的处理器:
该 CPU 的单条二进制命令的命令执行时间可低至 30 ns。
大容量工作存储器:
500 KB,用于程序;3 MB,用于数据
采用 SIMATIC 存储卡作为加装存储器;
允许实现例如数据日志和归档等其它功能
灵活的扩展功能:
单层组态多可支持 32 个模块(CPU + 31 个模块)
显示器的功能为:
显示概览信息,例如,集成接口的 IP 地址、站名称、*别名称、位置名称等。
显示器以及诊断确认和用户消息
模块信息显示
显示设置
显示可由用户定义的徽标
IP 地址设置
日期和时间设置
选择操作模式
复位 CPU 至出厂设置
项目的备份与恢复
禁用/启用显示屏
启用保护级别
PROFINET IO IRT 接口用于通过 PROFINET 进行分布式 I/O 连接
PROFINET 接口用于网络分离
性能
指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型
由于背板总线速度显著提高,CPU 的响应时间缩短
功能强大的网络连接:
每个 CPU 均标配PROFINET IO IRT(2 端口交换机)标准接口。此外,CPU 1515-2 PN 的特点是具备*个 PROFINET 接口,比如可用于网络隔离,或用于连接更多 PROFINET IO RT 设备,或作为 I-设备用于高速通信。
集成技术
通过标准化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器
支持速度控制轴和定位轴以及外部编码器,各轴之间可实现位置**的传动,凸轮/凸轮轨道和探头
追踪功能适用于所有 CPU 标签,既适用于实时诊断,也适用于偶发错误检测;还可通过 CPU的网页服务器来调用
全面的控制功能,例如,通过便于组态的块可自动优化控制参数实现*控制质量
集成安全功能
通过密码进行知识保护,防止未经授权读取和修改程序块
通过复制保护,可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号:只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时,该程序块才可运行。
4-级 授权理念:
与 HMI 设备的通信也会受到限制。
操作保护:
控制器可以识别工程组态数据的更改和未授权传输。
设计与操作
显示概览信息:
例如,站名称,工厂标识符,位置名称,诊断信息,模块信息,显示设置。
显示器上可能的操作:
设置 CPU 或所连接以太网通信处理器的地址、设置日期和时间、选择 CPU 的操作模式、复位 CPU 至默认设置、禁用/启用显示器、激活保护等级,确认消息,备份和恢复项目。
集成系统诊断
显示屏上、TIA 博途中、HMI 设备上以及 Web 服务器上以纯文本形式一致显示系统诊断信息(甚至能显示来自变频器的消息),即使 CPU 处于停止模式也会进行更新。
集成在 CPU 的固件中,无须进行特殊组态
SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)
用作插入式装载存储器,或用于更新固件。
还可用于存储附加文档或 csv 文件(用于配方和归档)
通过用户程序的系统函数创建数据块实现数据存储/读取
数据记录(归档)和配方
配方和归档以 csv 文件保存在 SIMATIC 存储卡中;
便于使用 Office 工具或通过 web 服务器,访问工厂运行数据
通过网页浏览器或 SD 读卡器,可方便地访问机器的组态数据(与控制器之间的双向数据交换)
编程
使用 STEP 7 Professional V13 或更高版本进行编程
用于从 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具;可基本上自动转换程序代码。记录不可转换的代码,并可以手动进行调整
问题1. SFC chart有哪些状态，各种状态之间如何转换？SFC chart是顺序功能图(Sequential Function Chart)的简写，SFC chart有16种状态，如下图1所示：
图1 SFC chart状态结构图
· 稳定状态：需要通过事件触发才会退出该状态，包括：Ready、Run、Completed、Aborted、stopped、Held、Held（error）
· 非稳定状态：不需要事件触发，顺控程序执行完之后会自动退出该状态，包括：Starting、Completing、error（Completing）、Holding、Error、Resuming、Resuming（Error）、Aborting、Stopping
注：
Ready状态也称为Idle，Abort命令也称为Cancel
· 图中黑色细线表示顺控程序会在处理完毕之后会自动转入下一个状态，例如StartingàRun，holdingàheld等
· 图中黑色粗线表示事件触发，即状态改变需要事件触发，例如ReadyàRun需要Start命令。事件可以是命令、条件、外部信号、内部信号。SFC chart的命令窗口如下图2所示：
图2 SFC chart的命令窗口
SFC chart简单的状态变化如下：
1) SFC chart初始状态为Idle，Start命令将SFC chart从“Idle”转换到“Starting”状态。
2) “Starting”状态下的顺控程序执行完成后，SFC chart会自动进入”Run”状态。
3) “Run”状态的改变受SELFCOMP参数影响。SELFCOMP=1时，”Run”状态的顺控程序执行完成后SFC chart会自动进入“Completing”状态；SELFCOMP=0时，需要Complete命令才能使SFC chart由“Run”状态转换到“Completing”状态。
4) “Completing”状态的顺控程序执行完成后，SFC chart会自动进入“Completed”状态，
5) SFC chart会稳定在“Completed”状态，直到受到新的事件触发，例如“Reset”命令会使SFC chart回到“Idle”状态；Start命令会使SFC chart回到“Starting“状态。
顺控程序中包含步和转移，在步中编辑程序实现对工艺设备的控制；SFC chart允许用户通过图形化的方式组态和调试顺控程序，单个SFC chart中可以创建8个顺控程序。
SFC chart 有16种状态，如图1所示；而顺控程序仅有五种状态，如下图3所示。
SFC chart的命令窗口的控制命令改变的是SFC chart的状态，而不是顺控程序的状态。SFC chart的状态改变会触发顺控程序状态改变，通过在SFC chart不同的状态来触发不同的顺控程序执行。
图3顺控程序的状态结构图
SFC chart状态和顺控程序的状态相互独立，同时又相互影响。如下图4所示的SFC chart中包含三个顺控程序RUN_KM，HOLD_KM，ABORT_KM。
图4 SFC chart和顺控程序的状态结构
顺控程序和SFC chart都有自己的状态。SFC chart处于“Holding”状态，但是顺控程序RUN_KM处于“Held“状态，而顺控HOLD_KM处于”Running”状态。
顺控的状态可以影响SFC chart的状态。顺控程序HOLD_KM未执行完成之前，SFC chart会一直处于“Holding”状态，当HOLD_KM执行完之后SFC chart会自动转入“Held”状态。
如果在顺控程序的启动条件中加入SFC chart的状态，SFC chart的状态可以控制顺控程序的运行。RUN_KM的启动条件为SFC chart处于“Run”状态，HOLD_KM的启动条件为SFC chart处于“Holding”状态。hold命令使SFC chart从“Run”状态转入“Holding”状态，导致RUN_KM顺控的暂停和HOLD_KM顺控的执行。
问题3. 顺控程序的每一步是如何执行的？在顺控程序的步中，都可以设置“Initialization“、”Processing“、”Termination“三种执行程序，如下图5所示。除START步和END步之外，步和转移交替布置。
图5顺控程序的步属性
顺控程序在处理“Processing“的程序过程中会判断转移条件是否满足（转移逻辑和步的少执行时间）。如下图6所示：在未满足转移条件T4时，顺控程序会一直执行S4步的“Processing“程序，如图绿色部分Execution阶段。T4满足后的下一个处理周期，开始执行S5步。S4的”Termination“和S5的”Initialization“在同一个处理周期执行，而且仅执行一个处理周期，如图红色部分。
图6顺控程序步和转移的执行
顺控程序只有在满足启动条件后才能启动。需要为每个顺控程序定义启动条件，如下图7所示。选中顺控程序后右击在弹出的菜单中选择“Sequence Properties”，在顺控程序属性窗口的“Start condition”选项卡中设置启动条件。下图所示的顺控程序在SFC chart的状态为“Run”时才会启动执行。
图7顺控程序的启动条件
在顺控程序的“General”选项卡中可以设置顺控程序的优先级，如下图8所示。因为在几个顺控程序同时满足启动条件时，优先级高的会先执行。如果有相同优先级的几个顺控程序同时满足启动条件，则左面的顺控程序会执行。
图8顺控程序的优先级
除了满足顺控程序的启动条件，还需要判断SFC chart的是否允许启动：
· 要求SFC chart允许启动，即ENSTART=1，和LI_ERR=0
· 要求比启动优先级高的信号，如 INTERROR 、 LOCKERROR 、 LOCKCOMPLETE 、 LOCKHOLD 、LOCKABORT 或 LOCKSTOP 没有置1
· 在手动模式下没有操作员错误，即OP_ERR=0
在顺控程序的步中编辑CFC 功能块的结构变量时，会提示如下图9的错误信息，显示类型不匹配。
图9顺控程序步中使用结构变量提示信息
转移条件不支持结构变量，会提示如下图10错误。
图10转移中使用结构变量错误信息
需要在结构变量上右击，通过“Open Structure”命令来打开结构变量，然后选择其中的value数值，如下图11所示。注意：转移条件不支持结构变量。
图11如何在步中配置结构变量
SFC chart能以外部视图的方式显示为功能块，可以像CFC一样通过IO互联控制SFC chart的执行。在工厂层级下选中SFC chart右击，通过“Open External View”打开外部视图；或者在SFC chart编辑界面通过菜单ViewàExternal View打开外部视图。如下图12所示：
图12如何调用SFC chart的外部视图
SFC chart与控制模式相关的外部视图IO如下图13所示，表格显示了手动模式和自动模式输入/输出IO的对应关系。从手动模式切换到自动模式要求ENAUT=1和AUT=1，且MAN=0。注意：AUT和MAN不能都=1，否则会提示LI_ERR错误，无法实现模式切换。
图13手动模式和自动模式切换
在SFC chart的属性中可以设置启动选项和CPU重启后SFC chart的运行方式。如下图14所示：
图14 SFC chart 属性
· Autostart：CPU启动后SFC chart是否自动启动。不勾选时CPU启动后SFC chart处于“Idle”状态，勾选后CPU启动以后SFC chart自动进入“Starting”状态。#p#分页标题#e#
· Initialize SFC：CPU重启后SFC chart所有数据进行初始化，SFC chart返回初始状态“Idle”或者“Starting”，由AutoStart参数决定。
· Retain SFC state：记录SFC chart的状态，CPU重启后顺控程序保持在重启前的控制步，由操作员来决定SFC chart的执行。如下图15所示，由操作人员来决定SFC chart的工作状态，点击Resume按钮后顺控程序继续向下执行，也可以通过Stop和Abort按钮转换SFC chart的状态执行。
图15 CPU重启后SFC chart状态
当顺控程序被Abort时，顺控程序先执行当前激活步，之后再执行END步。然后SFC chart处理满足启动条件的顺控程序。
如果触发Abort命令时当前SFC chart中有处于“Held”状态的顺控程序，则SFC chart会先处理正在运行的顺控程序（先执行当前步，再执行END步），之后处理处于“Held”的顺控程序（先执行Held步，再执行END步）。然后才处理满足启动条件的顺控程序。
如下图16所示的SFC chart包含三个顺控程序RUN_KM，ABORT_KM，HOLD_KM，启动条件分别为SFC chart处于“Run”，“Aborting”，“Holding”状态。在SFC chart处于“Run”状态时，顺控程序RUN_KM会执行，Hold命令将SFC chart转入“Holding”状态（RUNHOLD=hold），此时顺控程序RUN_KM会暂停而去执行HOLD_KM的顺控程序。
图16 SFC chart被Holding
如果此时通过Abort命令将SFC chart转入“Aborting”状态。在这个过程中会先执行HOLD_KM顺控程序的Abort过程，然后再执行RUN_KM顺控程序的Abort过程，之后才会执行ABORT_KM的顺控程序，如下图17所示：
图17 SFC chart被Aborting
1) SELFRESET决定SFC chart在“completed”、“aborted”、“stopped”三中状态下的转换方式，仅在手动模式下有效。（注意：SFC chart循环执行时Selfreset不能=1）
· SELFRESET=1，SFC chart在“Completed”、“Aborted”、“Stopped”状态下的顺控程序执行完成之后，SFC chart会立即自动转换为“idle”状态。
· SELFRESET=0，“Completed”、“Aborted”、“Stopped”状态下的顺控程序执行完成之后SFC仍然保持在相应的状态，直到SFC chart收到新的触发命令。
2) CYCLEXEX决定SFC chart是否循环执行，在自动模式下有效。手动模式由命令窗口的“Cyclic Operation”决定。
· CYCLEXEX=1，SFC chart会自动从“Completed”状态转换到“Starting”状态。
· CYCLEXEX=0，SFC chart保持“Completed”状态，由事件触发离开该状态。
3) SELFCOMP决定SFC chart离开“Run”状态的方式，如下图18所示，
· SELFCOMP=1，顺控程序处理完成后，SFC chart自动从“Run”状态转换到“Completing”状态。顺控的后一步执行完成之后执行END步，SFC chart的状态转入“Completing”状态。
· SELFCOMP=0，SFC chart保持在“Run”状态，并重复start到end步，直到发出“完成”命令。顺控程序的后一步执行完成之后执行START步。
图18 SELFCOMP参数
4) RUNHold决定SFC chart被Hold之后当前顺控程序的处理方式，如下图19所示：
· RUNHold=1（abort），将中止先前执行的顺控程序。执行当前激活步和END步后离开该顺控程序，SFC chart从“Holding”à“Held”后，Resume命令使顺控程序从START步开始执行。
· RUNHold=0（hold），暂停先前的顺控程序。在SFC chart中记录该顺控程序的信息，SFC chart从“Holding”à“Held”后，Resume命令使顺控程序从当前记录步开始执行。
图19 RUNHOLD参数
并行分支不允许跳出和跳进。如下图20所示，在条件18满足之后并行分支5、12、6同时执行，在条件2、3、8都满足后顺控程序才会结束并行分支继续向下执行。如果此时通过跳转指令跳出并行分支，SFC chart会产生混乱。图20显示顺控程序步3、5和步12、4都在执行，这种状态时错误的，此时的SFC chart已经出现故障，无法正常执行。
图20并行分支的异常状态
SFC chart的控制命令包括手动命令、自动命令、外部命令、内部命令，如下图21所示；
图21 SFC chart的控制命令
·手动命令：SFC chart调试窗口和SFC 面板上的控制按钮，共9个，仅在手动模式下有效。包括：Start、Hold、Error、Restart、Complete、Abort、Stop、Resume、Reset
·自动命令：通过SFC chart外部视图的IO互联控制SFC，仅在自动模式下有效。包括：START、COMPLETE、HOLD、RESUME、ABORT、STOP、RESTART、RESET
·外部命令：包括：LOCKCOMPLETE、LOCKHOLD、LOCKABORT、LOCKSTOP、LOCKERROR，通过IO互联控制SFC
·内部命令：包括：INTSTART、INTCOMPLETE、INTHOLD、INTRESUME、INTERROR、INTABORT、INTSTOP、INTRESTART、INTRESET，是SFC的内部命令，在步中设置用于触发SFC的状态转换。
注意：
· 手动模式下自动互联输入无效，自动模式下命令按钮不可用。但是内部命令和外部命令在手动和自动模式下都有效
· 外部命令的优先级为lockabort>lockstop>lockerror>complete,hold
· 如果有几个命令（例如：外部命令和内部命令）同时排队等待时，SFC会显示互联错误LI_ERR=1，此时会执行命令的执行情况如下图22所示。
图22 LI_ERR下命令执行情况
首先需要在SFC chart的属性中勾选“Transfer chart to OS for visualization“复选框，然后在进行OS编译时选择”SFC Visualization“，如下图23所示。这样SFC chart就会在对应的层级图片上生成块图标，点击块图标在弹出的SFC面板上可以控制SFC chart（OS需要SFC可视化授权），如下图24所示。
图23 SFC chart生成OS的块图标
图24 SFC chart块图标和面板
在OS上也能够自定制SFC chart的调用，可以使用动态向导从任意图形对象来选择SFC，OS的SFC相关的动态向导如下图25所示。
· SFC browser：通过图形对象，在OS运行期间调用SFC浏览器，使用SFC浏览器来选择需要操作和监控的SFC。
· SFC button：可以通过任意图形对象打开指定的SFC控制窗口，
图25与SFC 相关的动态向导
同时在PCS 7 中可以使用下图26所示的ActiveX control：
· SFC Control：显示指定的SFC状态，包括操作模式、SFC状态，正在执行的顺控程序名称、时间及当前步序号。可以调出SFC的面板。
· SFC Topology Control：显示指定的SFC拓扑结构，不能操作。
· SFC MultiChart Control：用于同时操作和监视多个SFC的状态。
图26 SFC的ActiveX control控件
注意：SFC的ActiveX control默认情况下是影藏的，需要手动注册，如下图27所示
图27增加SFC控件
