6ES7241-1AA22-0XA0优质产品

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S7-300 PLC系统组成

系统组成：

 

电源模块 (PS)

（选件）

为S7-300/ET 200M 提供电源

将120/230V交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压

输出电流2A、5A、10A

*处理单元 (CPU)
多种CPU，有各种不同的性能，例如，有的CPU 上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通讯接口等。接口模块 (IM)
用于连接多机架配置的
SIMATIC S7-300 的机架。

多配置4个机架。每个机架多可以插入8个模块。在4个机架上多可安装32个模块。

IM 365
用于一个*机架和一个扩展机架的配置中

IM 365/IM 361
用于一个*机架和多4个扩展机架的配置中

信号模块 (SM)
用于数字量和模拟量输入/输出通讯处理器 (CP)
用于连接网络和点对点连接功能模块 (FM)
用于高速计数，定位操作 (开环或闭环控制) 和闭环控制。存储器
MMCDIN标准导轨
用于模块安装前连接器
用于简单而方便地连接传感器和执行器

更换模块时允许保持接线

采用编码元件以避免更
换模块时的错误

分为20针、40针两种

 

一、软件冗余基本信息介绍

　　软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中。

　　1、系统结构

　　Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：

　　（1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)；

　　（2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统；

　　（3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或

　　Ethernet）；

　　（4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-link不能用于软冗余系统；

　　（5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。

　　系统架构如图1所示：

　　图1软冗余的系统架构

　　可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现：

　　主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。

　　软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。

　　2、系统工作原理

　　在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。

　　软冗余系统内部的运行过程参考图2。

　　图2软冗余系统内部的运行过程

　　主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要1到几个程序扫描循环，如图3所示：

　　图3软冗余同步原理

　　数据同步所需要的时间取决于同步数据量的大小和同步所采用的网络方式，MPI方式周期长，PROFIBUS方式适中，Ethernet网方式较快。同步通信效率见表1

　　表1同步通信效率

　　每60ms 传送240个字节数据 每48ms 传送 240个字节数据 每152ms 传送76个字节数据

　　用户需要在初始化程序中（OB100）定义冗余部分的数据区，该数据区可以包括：一个 过程映象区（process image area），一个定时器区（IEC timer area），一个计数器区（IEC counter area），一个 位地址区（memory address area）和一个 数据块区（data block area），S7-300同步的大数据量为8 kBytes，S7-400同步的大数据量64kBytes。

　　主备系统的切换时间 = 故障诊断检测时间 + 同步数据传输时间 + DP从站切换时间

　　如果CPU的故障是停机或断电，则故障诊断为大约100－1000毫秒，315－2DP同步1000字节的数据所需的时间大约为200－300ms，8个DP从站的切换时间在100ms左右。可以在软冗余手册当中找到关于切换时间的具体说明。

　　无论控制程序循环扫描到哪里，当前激活的系统（即主系统）随时都会接收并处理报警信息，这样，在主系统A与备用系统B进行切换过程中产生的alarm存在被丢失的可能。

了解LOGO!

　　1999年我在电子与自动化杂志上见到LOGO！产品的宣传图片，这也是我使用西门子自动化的*个产品，当时西门子产品在国内小型机电产品的应用还不是很广泛，了解到某工厂生产化工容器罐的设备--2台高频电阻缝焊机多次程序错乱故障，在维修发现是设备产生的高频谐波干扰引起的电路故障，都是的程序板卡，如果更换备件采购周期很长，2000年我使用LOGO!改进设备。

　　后来喜欢上了西门子的产品逐渐接触到S7-200、300、400、到现在的新产品S7-1200。我成为西门子自动化产品的粉丝，关注每一款新产品的发布都，并积*胆的参加新产品*和应用。

　　选择LOGO!

　　10年前，在包装行业中生产使用的国产自动/半自动多采用TTL/COMS数字集成电路板控制。它的功能可以区分为程序板，驱动板，触发板及保护板和电源板组成。各模板之间使用插座相连接，电路连线较多，通用性和灵活性比较差，同时也给维修带来了一定的困难，当采用SIEMENS LOGO！模块后，电路连接简单，抗干扰能力强，对设备的后续改造和维修非常容易。

安阳西门子代理商

在两台传送带之间有一个仓库区。传送带1将包裹运送至仓库区，传送带1由电动机M1驱动。传送带2将包裹运出仓库区，传送带2有电动机M2驱动。传送带1靠近仓库一端安装光电开关PEB1确定入库的包裹数，传送带2靠近库区一端安装光电开关PEB2确定出库的包裹数。

设计

与其它 ET 200SP CPU 一样，CPU 1515SP PC 可直接卡装到 DIN 导轨上。ET 200SP I/O 模块可以直接集中插入，并通过集成的背板总线进行通信。可以建立起 PN IO 和 S7 通信，并通过 ET 200SP 系统的 PROFINET 适配器来连接分布式 I/O。这样，只需付出很小的努力，就可将系统集成到现有自动化环境中。

PROFIBUS CM DP 模块向 CPU 1515SP PC 增加了 PROFIBUS 通信功能。

提供了以下接口：

1 x 千兆以太网接口

1 x PN IO 接口（通过 ET 200SP 总线适配器进行连接），带 2 个端口

3 x USB 2.0（前面），例如，用于连接键盘和 USB 闪存盘

1 x DVI-I，例如，用于连接 SIMATIC 平板显示器多点触控设备

该 CPU 还具有以下部件：

模式开关

可更换的大容量存储器 CFast（具有安全密封件）

用于插入 SD/MMC 卡的附加存储器

状态 LED 灯

24 V DC 电源接口

针对不同要求需求，可提供不同的成套和预组态设备类型：

Windows Embedded Standard 7 E（32 位）型号，带 8 GB CFast 卡

CPU 1515SP PC (4 GB RAM)

Windows Embedded Standard 7 P（64 位）（多点触控），16 GB CFast 卡

CPU 1515SP PC (4 GB RAM)

CPU 1515SP PC + HMI（4 GB RAM；包括具有 128/512/2 048 个外部变量的 WinCC Runtime Advanced V14）

功能

使用 TIA Portal 中的工程组态工具 STEP7（以及 WinCC Advanced HMI 选项）进行组态和编程：

根据标准 IEC 61131-3 进行编程

支持的编程语言：
SCL (IL)、LAD、FBD、STL、GRAPH7 (SFC)

基于可视化技术的创新实时系统：
通过集成 S7-1500 软件控制器的实时系统，可实现 Windows 的并行、独立运行：

*的实时及确定特性

支持在控制器运行期间重启 Windows

通过多个优先级控制的执行层次实现高速程序执行（循环、时间控制、通过 ROFINET 或 PROFIBUS 实现等式同步、通过过程和诊断报警实现事件驱动）

保持性数据的保存：
即使电源出现故障，CPU 1515SP PC 也确保工厂数据的安全：

电压下降时可将保持性数据保存在 CPU 的 NVRAM

可在 CPU CFast 卡上存储保持性数据（需要 UPS）

通信：

通过 ET 200SP 总线适配器进行 PROFINET IO 通信；通过 ET 200SP CM DP 进行 PROFIBUS 通信：
PROFINET IO RT/IRT、等时同步模式、IO 控制器、I 设备、介质冗余、PROFIenergy、PROFIBUS DP 主站

通过 CPU 的 Windows 接口（千兆以太网）与 Windows 应用程序或外部设备进行 SIMATIC 和开放式用户通信

通过组态控制（选项处理）实现灵活的集中组态

组态控制器并操作不同于该组态的设备（选件）

集成 Web 服务器
S7 1500 自动化系统的所有 CPU 都支持通过 Web 服务器来扫描 CPU。CPU Web 服务器提供以下诊断选项：

通过 LED 指示灯显示 CPU 状况和当前运行状态

读出诊断缓冲区条目

查询模块状态

查询当前消息

有关拓扑/PROFINET 设备状态的信息

通过 CPU 的装载存储器传送和管理用户数据

通过用户可编程的 Web 页面支持特定设备功能的检修与调试

跟踪功能
S7 1500 自动化系统的所有 CPU 都支持跟踪功能。该功能可以记录每个周期的模拟量和数字量变量并通过 STEP 7 以曲线形式加以显示。这对于运动控制或闭环控制应用十分有用

集成工艺功能：

S7-1500 运动控制 PLCopen 块用于通过 PROFINET IO IRT 接口来编程运动功能。该功能支持速度控制轴、定位轴和外部编码器。

集成闭环控制功能
通用 PID 或 3 步控制器，具有集成优化功能集成温度控制器

集成系统诊断
可通过连接的显示器、HMI 设备、Web 服务器或软件控制器的操作面板来显示系统诊断。通过这种方式也可显示变频器消息。当 CPU 处于 STOP 模式时，也可进行系统诊断。若配置了新硬件组件，则自动更新诊断信息。

集成安全功能：

专有技术保护：
可以针对未*的访问和修改，通过密码可靠保护算法和程序块。

访问保护：
扩展访问保护功能针对未*的组态更改提供全面保护。各种*级别可用于向不同的用户组分配不同的权限。

完整性保护：
系统可针对未*的操纵为传输到 CPU 的数据提供保护。CPU 可安全检测到组态数据的改动或第三方传输。

濮阳西门子代理商

控制要求如下：

（1）5个指示灯（HL1~HL5）显示仓库区的占用程度。

（2）电机M1的起停由按钮SB1和SB2控制，若仓库装满则传送带1自动停止。电动机M2的起停由按钮SB3和SB4控制，若仓库已空，则传送带2自动停止。

（3）库区存储量由MW0中的值决定，MW0的初值为100。MW0中的内容可以通过按钮SB5增加，每按一次SB5，MW0中的内容增加10，每按一次按钮SB6，MW0中的内容减10。MW0的内容小不能少于10，大不能大于200。只用当两台电动机都处于停止状态时才可修改MW0中的值。

（4）仓库内剩余空间的包裹存储数以BCD码格式保存在MW10中。

1.       PLC硬件配置 

 控制系统中的硬件配置如下：

序号

名称

型号说明

数量

1

CPU

CPU313

1

2

电源模块

PS307

1

3

开关量输入模块

SM321

1

4

开关量输出模块

SM322

1

5

前连接器

20针

2

 

2．分析控制要求进行输入输出点分配，并根据分配画出外部接线图。

输出：

序号

输入信号名称

地址

1

M1开始按钮SB1（常开）

I0.0

2

M1停止按钮SB2（常开）

I0.1

3

M2开始按钮SB3（常开）

I0.2

4

M2停止按钮SB4（常开）

I0.3

5

加数按钮SB5（常开）

I0.4

6

减数按钮SB6（常开）

I0.5

7

光电开关PEB1

I0.6

8

光电开关PEB2

I0.7

输入：

序号

输出信号名称

地址

序号

输出信号名称

地址

1

指示灯HL1

Q4.0

5

指示灯HL5

Q4.4

2

指示灯HL2

Q4.1

6

电动机M1（KM1）

Q4.5

3

指示灯HL3

Q4.2

7

电动机M2（K