西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8使用说明

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8使用说明

1 前言

     冶金行业中大量使用西门子公司的控制产品。我公司在冶金项目中，逐步引进了和西门子产品完全兼容、高性价比的德国VIPA公司的产品，取得了很好的效果，也提高了我公司在承接项目中的竞争力。

2 系统构成

 在某电渣炉PLC控制系统中，我们使用了德国VIPA 公司300S系列的控制系统，其主要配置为：

1）     1个VIPA 314-6CG03作为CPU模块；

2）     VIPA 300S CPU上都带有一个以太网通讯接口，功能相当于CP-343-1EX11，可直接与工控机连接。

3）  VIPA 300S CPU上都带有一个可配置的RS485通讯接口，用来和四块厦门宇电的温控表通讯；

4）  由于工艺设计要求PLC I/O模块要分别放在两个导轨上，通过西门子IM365扩充了第二个机架；

5）  1台远程的 Profibus-DP从站，从站选用VIPA 353-1DP01接口模块；

6）        两个旋转编码器直接与CPU上自带的计数器接口连接，用来计算电极的位置。

7）        两台西门子的直流调速器6R7018用来控制慢速电机。

8）        两台ABB的变频器用来控制两臂的旋转。

 系统结构方框图如图1所示。

                                      图1   系统结构方框图

     该系统已投入生产一年多，满足设计要求，系统稳定可靠。整个控制系统从控制器到远程站都使用了VIPA公司的PLC产品。

 2.1 主控站（机架1）：

       选用了VIPA 314-6CG03 CPU，它采用VIPA SPEED7技术，是目前基于Step7编程的快的PLC。它与西门子（6ES7 314-6CG03-0AB0 V2.0）兼容。但扩充了8 DIO，一个以太网接口模块及一个485PtP接口，而该VIPA型号在带有Profibus-DP接口的同时还能带有RS485 PtP接口, 特别适合在该项目上的应用。另外挂接了VIPA 300V系列的开关量输出模块VIPA 322-1BH00两块。其排列如图2所示。

主控站（机架2）：

通过西门子IM365扩充第二个机架，其它模块选用VIPA模块。由于VIPA的CPU可直接带32个I/O模块，所以VIPA公司没有西门子IM365类似的产品。本设计由于工艺设计要求I/O模块要分别安装在两个导轨上。排列如图3所示。

2.2 Profibus-DP从站（远程I/O站）：

      远程I/O采用VIPA公司的VIPA 353-1DP01接口模块，并插入VIPA公司的300V系列的6个模块。其用法和西门子ET200M类似，但要安装VIPA公司提供的专用GSD文件用于Profibus组态，每个远程站多可组32个模块配置如下图：

2.3 编程及组态

       采用西门子Step7-V5.3就可以配置及对VIPA的PLC编程，其使用方法与西门子完全一致。硬件配置如图5所示。

2.4       1台工控机做工程师站：

      1台研华工控机做为工程师站；由于VIPA300S CPU都带有内置以太网接口，工程师站通过以太网与PLC通讯；还可通过此口对PLC组态与编程（PG/PC），省去了编程用的MPI适配器。工程师站软件采用西门子PRODAVE6或免费的Libnodave通过TCP/IP与PLC通讯。如图6所示

3  应用经验

       使用VIPA公司的PLC，其编程平台使用西门子的STEP7-V5.3以上版本，和西门子PLC的编程方法完全一致。对VIPA公司的远程模块挂DP总线，要安装VIPA公司提供的GSD文件，其用法和西门子的远程站类似。VIPA 300S CPU带有内置CP-343-1以太网接口，采用SPEED7技术，运算速度比西门子400更快，有很高的性价比。并且通过以太网口就可对PLC编程及硬件组态，使用非常方便。

2．VIPA 工程实例

 2.1．中科院高能物理所正负电子对撞区温度监控系统

      上位机软件通过RS485网络与VIPA CPU 214进行通讯，现场人机界面采用VIPA触摸屏，直接集成了MPI接口。

 中央控制室：

      中央控制室设置内设工业控制计算机（已有上位iFIX系统），通过现场控制站的PLC的Modbus接口把现场数据传给它。

现场控制站分为2个控制站：

1#控制站(LCS1)    控制20个阀门，和1个触摸屏嵌入安装。

2#控制站(LCS2)    控制18个阀门，和1个触摸屏嵌入安装。

1#控制站、2#控制站即使与中控室计算机失去通讯，也能保证自己独立正常的运行。

通讯方式：

    1#现场控制站、2#现场控制站均采用VIPA  200V系列 PLC。每个PLC现场站可以独立运行和控制相应的设备。在PLC的上有一个MPI接口，PLC现场站通过MPI接口经过MPI电缆和设在控制站的触摸屏通讯。 触摸屏负责显示本地控制站的实时数据的显示和控制。中控室上位工控机应带有工业485接口，中控室上位工控机带的485接口通过Modbus总线与每个PLC现场站通讯，保持上位监控画面与设备实时状态的同步。

 2.2．山东污水处理厂氧化沟自控系统

      该污水处理厂位于市中区，为日处理能力为5万吨/天的污水处理厂，出水排入黄海，水质达到国家一级排放标准。本工程采用水解－AICS处理工艺。

      本工程除一些精度要求高的在线监测仪表(污泥浓度计、溶解氧仪和液位计)为进口仪表外，其余部分在线仪表实现国产化，节省了一部分投资费用。在自控系统的总线技术选取上、现场I/O控制设备和上位监控设备的选取上，均采用了性价比较高的产品。如PLC采用VIPA 300V系列等。

      本工程自控系统的预算费用约占污水处理厂总投资的5%左右。与其它污水处理厂相比，本工程的自控系统投资是中等偏下，性价比较高。

 2.3．北京高校实验室自控教学系统

本系统采用了工业以太网、现场总线（MPI、Profibus DP）、串口通讯等多种通讯方式。

1）MCGS子站与中心服务器站之间采用的是工业以太网通讯方式。通过OPC通讯技术将MCGS子站中的各种设备运行状态和报警信息以表格的方式传送到中心服务器站中。教研人员监控各个试验单元的同时，将各子系统的运行状况和参数保存起来。

2）VIPA系统单元通过经典的MPI通讯方式实现与中心服务器站的数据交换。既可实现本子系统与中心服务器站的数据交换又可轻松实现PLC的编程需要。

3）VIPA子系统中主站单元与从站单元通过Profibus DP构成通讯网络。

4）本系统中的各种智能仪表通过RS485的方式实现与MCGS子站的通讯。

 2.4．锅炉监控系统

本燃烧器控制系统主要针对于燃气锅炉方面的应用而设计。

    以VIPA-PLC为控制核心，首先实时读取现场的各种状态信号，根据设定的程序来判断并执行相应的控制动作；通过MPI口与西门子触摸屏紧密连接，给用户提供友好的操作平台，用户可以完成数据查看、参数修改、记录查询及手动控制等功能；同时能为远端监控中心提供Modbus通讯接口，实现远程监控；该系统的投入运行，大大提高了控制精度和系统运行的安全性；VIPA的200V PLC系统以其较高的运算速度，丰富的接口，紧凑的结构在各种控制系统中得到了广泛的应用，受到了用户好评。

3．组态软件与HILSCHER、VIPA产品应用

      使用力控监控软件、CIF 50-PB、netTAP和VIPA PLC搭建一个系统平台。工控机里安装了CIF 50-PB板卡和力控软件，作为PROFIBUS-DP主站与带DP从站接口的VIPA PLC进行通讯。同时使用了netTAP协议转换网关将带RS232\485通讯接口的智能仪表或采集模块与DP主站进行通讯，串口通讯协议可以是标准的MODBUS RTU协议，也可以是自定义协议。力控软件已开发了CIF板卡驱动，可直接与CIF通讯，并提供OPC接口。远程监控站可通过以太网，通过IE浏览远程数据。