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數(shù)字化對(duì)制造業(yè)影響巨大。通過(guò)貫穿產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)整合，離散工業(yè)和過(guò)程工業(yè)都獲益良多，從而幫助制造企業(yè)靈活應(yīng)對(duì)客戶的多樣化需求。
滿足不同客戶需求，助力中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型
中國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，迅速崛起為制造業(yè)的翹楚。經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展，現(xiàn)如今體量巨大的制造業(yè)也面臨眾多挑戰(zhàn)。例如勞動(dòng)力和原材料成本的升高、外匯變化造成的出口壓力、產(chǎn)能過(guò)剩、環(huán)境污染等等。

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西門(mén)子S7-300/400   四大常用閉環(huán)控制模塊簡(jiǎn)介

 

  

 

1、FM 355 閉環(huán)控制模塊
     FM 355 有4個(gè)閉環(huán)控制通道，用于壓力、流量、液位等控制，有優(yōu)化溫度控制算法和PID算法。FM 355C 是有4個(gè)模擬量輸出斷的連續(xù)控制器，F(xiàn)M 355 S 是有8個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)的步進(jìn)或脈沖控制器。CPU停機(jī)或出現(xiàn)故障后FM 355 人能繼續(xù)運(yùn)行，控制程序存儲(chǔ)在模塊中。
     FM 355 的4個(gè)模擬量輸入端用于采集模擬量數(shù)值和前饋控制值，附加的一個(gè)模擬量輸入端用于熱電偶的溫度補(bǔ)償。可以使用不同的傳感器，例如熱電偶、Pt100熱電阻、電壓傳感器和電流傳感器。FM 355 有4個(gè)單獨(dú)的閉環(huán)控制通道，可以實(shí)現(xiàn)定制控制、串級(jí)控制、比例控制和3分量控制，幾個(gè)控制器可以集成到一個(gè)系統(tǒng)中使用。有自動(dòng)、手動(dòng)、安全、跟隨、后背這幾種操作方式。12為分辨率時(shí)的采樣時(shí)間為20~100ms，14位分辨率時(shí)為100~500ms。
     自優(yōu)化溫度控制算法存儲(chǔ)在米快中，當(dāng)設(shè)定點(diǎn)變化大于12%時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)自由化；可以使用組態(tài)軟件包對(duì)PID控制算法進(jìn)行優(yōu)化。
     CPU有故障或CPU停止運(yùn)行是控制器可以獨(dú)立地繼續(xù)控制。為此在：“后備方式”功能中設(shè)置了可調(diào)的安全設(shè)定點(diǎn)或安全調(diào)節(jié)變量。可以讀取和修改模糊溫度控制器的所有參數(shù)，或在線修改其他參數(shù)。

2、FM 355-2 閉環(huán)控制模塊
   FM 355-2 是適用于溫度閉環(huán)控制的4通道閉環(huán)控制模塊，可以方便實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)化溫度控制，包括加熱、冷卻控制，以及加熱、冷卻的組合控制。FM 355-2C 是有4個(gè)模擬量輸出端的連續(xù)控制器，F(xiàn)M 355-2S 是有8個(gè)數(shù)字量輸出端的步進(jìn)或脈沖控制器。CPU停機(jī)或出現(xiàn)故障后FM 355-2 仍能繼續(xù)運(yùn)行。

3、FM 455 閉環(huán)控制模塊
     12位分辨率使得采樣時(shí)間為20~180ms,14位時(shí)100~1700ms(與實(shí)際使用的模擬量輸入的數(shù)量有關(guān))，有16點(diǎn)數(shù)字量輸入。

4、FM 458-1DP 應(yīng)用模塊
     FM 458-1DP是為自由姿態(tài)閉環(huán)控制設(shè)計(jì)的，又包含300個(gè)功能塊的庫(kù)函數(shù)和CFC連續(xù)功能圖圖形化組態(tài)軟件，帶有PROFIBUS-DP接口。
     FM 458-1DP的基本模塊可以執(zhí)行計(jì)算、開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制，通過(guò)擴(kuò)展模塊可以對(duì)I/O和通信進(jìn)行擴(kuò)展。
     EXM 438-1 I/O擴(kuò)展模塊是FM458-1DP 的可選插入式擴(kuò)展模塊，用于讀取和輸出有時(shí)間要求的信號(hào)。有數(shù)字量/模擬量輸入/輸出模塊，可連接增量式和式編碼器，有4個(gè)12位模擬量輸出。
EXM 448 通信擴(kuò)展模塊是FM 458-1DP 的可選插入擴(kuò)展模塊?？梢允褂肞ROFIBUS-DP或SIMOLINK進(jìn)行高速通信，帶有一個(gè)備用插槽，可以插入MASTERDRIVES可選模式、用于建立SIMOLINK光纖通信。
FM 458-1DP 還有一些附件接口模塊，包括數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出和程序存儲(chǔ)模塊。

西門(mén)子 PLC S7-300/400 學(xué)習(xí)筆記

 

簡(jiǎn)介】

1.S7-300硬件結(jié)構(gòu)

S7-300或者S7-400的PLC是模塊式的PLC，各種模塊式相互獨(dú)立的，分別安裝在機(jī)架上。硬件結(jié)構(gòu)如圖：

 

DI：數(shù)字量輸入模塊，DO：數(shù)字量輸出模塊，AI：模擬量輸入模塊，AO：模擬量輸出模塊

2.S7-CPU模塊

S7-CPU模塊可分為緊湊型、標(biāo)準(zhǔn)型、革新型、戶外型、故障安全型、特種型CPU。CPU312C表示是緊湊型CPU；CPU313C-2DP表示集成了PROFIBUS-DP協(xié)議的緊湊型CPU；CPU314-2PtP表示集成了點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議的緊湊型CPU；CPU313表示標(biāo)準(zhǔn)型CPU；CPU312IFM表示戶外型CPU；CPU317-2DP表示集成了PROFIBUS-DP協(xié)議的特種型CPU；

3.CPU的運(yùn)行模式

1）RUN-P：可編程運(yùn)行模塊，在此模式下，可以讓用戶調(diào)試運(yùn)行程序。2）RUN：運(yùn)行模式，在此模式下，僅能運(yùn)行程序，不能修改程序。3）STOP：停機(jī)模式，在此模式下，CPU不執(zhí)行用戶程序，但是裝有STEP7的計(jì)算機(jī)可以讀出或者修改用戶程序。4）MRES：存儲(chǔ)器復(fù)位模式。當(dāng)開(kāi)關(guān)在此位置釋放時(shí)會(huì)自動(dòng)返回到STOP位置，該位置不可保存。

4.S7-300PLC功能

1）高速的指令處理。2）人機(jī)界面（HMI）。3）診斷功能。4）口令保護(hù)。

5.S7-300模塊（多機(jī)架圖）

 

MPI 是多點(diǎn)接口(Multi Point Interface)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的用于PLC之間通訊的保密的協(xié)議。MPI通訊是當(dāng)通信速率要求不高、通信數(shù)據(jù)量不大時(shí)，可以采用的一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的通訊方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位機(jī)MPI/PROFIBUS通信卡，如CP5512/CP5611/CP5613等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MPI網(wǎng)絡(luò)的通信速率為19.2Kbps~12Mbps，最多可以連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大通訊距離為50m，但是可以通過(guò)中繼器來(lái)擴(kuò)展長(zhǎng)度。

6.S7-300數(shù)字量模塊地址的確定

1）數(shù)字I/O模塊每個(gè)槽占4B（等于32個(gè)I/O點(diǎn)），如槽1的地址為0.0~3.7；數(shù)字量模塊中的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的地址由字節(jié)部分和位部分組成，如I0.0，可以參考下圖理解：

 

2）模擬I/O模塊每個(gè)槽占16B（等于8個(gè)模擬量通道），每個(gè)模擬量輸入通道、輸出通道的地址總是一個(gè)字地址，如槽1-模擬量1的地址為00~01，槽1-模擬量2的地址為：02~03，槽1-模擬量8的地址為：14~15。

 

【創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的完整項(xiàng)目實(shí)例】

1.需求分析：本次的項(xiàng)目是對(duì)樓宇循環(huán)供水的控制，整個(gè)項(xiàng)目需要完成壓力、壓差、溫度等的獲取及顯示、同時(shí)完成電機(jī)的控制。

2.設(shè)計(jì)：使用西門(mén)子的Step7工具進(jìn)行梯形圖編程，完成自動(dòng)化控制。使用西門(mén)子的WinCC5.5進(jìn)行自動(dòng)化人機(jī)界面的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

3.Step7進(jìn)行編程的步驟：1）進(jìn)行硬件組態(tài)，由于西門(mén)子的設(shè)備型號(hào)已經(jīng)選定好，故根據(jù)實(shí)物的型號(hào)，*行硬件組態(tài)，組態(tài)結(jié)果圖如下：

 

注：1.本圖需和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)物連接圖**。2.本項(xiàng)目使用的是MPI/DP方式進(jìn)行與柜子的通信，在此需按如下圖方式設(shè)置一下MPI/DP后，才可以通過(guò)右鍵-”添加主站系統(tǒng)“進(jìn)行柜子的添加。

 

 

 

2）編程：OB塊：組織塊，有中斷組織塊，啟動(dòng)組織塊，各種錯(cuò)誤組織塊等，OB1是主程序，是用來(lái)存放用戶編寫(xiě)的主程序然后循環(huán)掃描。FB塊：功能塊，F(xiàn)B有自己的DB。FC塊：功能。DB塊：數(shù)據(jù)塊，分為背景數(shù)據(jù)塊，共享數(shù)據(jù)塊和用戶定義數(shù)據(jù)塊，背景數(shù)據(jù)塊相當(dāng)于FB的存儲(chǔ)區(qū)，共享數(shù)據(jù)塊里定義的數(shù)據(jù)所有邏輯塊都可以訪問(wèn)，用戶定義數(shù)據(jù)塊是以UDT為模板創(chuàng)建的，需先定義數(shù)據(jù)類(lèi)型UDT。

3）與PLC連接：A. 在“控制面板”-"設(shè)置PG/PC接口“設(shè)置上位機(jī)與下位機(jī)通訊的接口方式，本項(xiàng)目設(shè)置為”Intel（R)82583V Gigabit Network Connection.TCPIP.Auto.1(Active)方式，該方式上位機(jī)和下位機(jī)通訊即可以采用TCP/IP方式，也可以采用ISO方式。如下圖：

 

B.Step7 通訊模塊設(shè)置，CP343-1模塊右鍵-“對(duì)象屬性”，常規(guī)-接口-屬性設(shè)置以太網(wǎng)參數(shù)，如下圖：

 

“設(shè)置MAC地址/使用ISO協(xié)議"勾選上，則PLC可以通過(guò)MAC地址采用ISO協(xié)議進(jìn)行通訊了。

C.往PLC上下載編好的程序，如下圖：

 

4.WinCC與PLC中的程序連接：在內(nèi)部變量中，添加”SIMATIC S7 PROTOCOL SITUE"驅(qū)動(dòng)程序，在此下面可以選擇Industrial Ethernet或者TCP/IP下面新建連接后，建立變量。

A使用Industrial Ethernet方式建立Wincc與PLC的連接：

 

在testIEth下面新建變量，同時(shí)給變量選擇地址（該地址為step7編好的程序中，自動(dòng)生成的地址）

 

B.使用TCP/IP方式連接PLC：

 

TCP/IP中新建設(shè)置變量與Industrial Ethernet中的一樣。

上述為使用西門(mén)子PLC進(jìn)行開(kāi)發(fā)的整體角度的使用介紹。

西門(mén)子S7-1500 PK S7-300/400，它的優(yōu)勢(shì)在哪里?

 

 

2012年，西門(mén)子推出了的SIMATIC S7-1500系列PLC，其優(yōu)異的性能讓初次使用的工程人員愛(ài)不釋手。那么，相對(duì)于西門(mén)子傳統(tǒng)的SIMATIC S7-300/400系列PLC，S7-1500系列PLC都有哪些優(yōu)勢(shì)呢？以下為我的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)之談。

 

首先，它的外觀設(shè)計(jì)更人性化，選用時(shí)更容易被工程現(xiàn)場(chǎng)人員所接受。S7-1500模塊大小比S7-300稍大，機(jī)架類(lèi)似于S7-300，前連接器安裝時(shí)具有接線位置，并提供專(zhuān)門(mén)的電源元件和屏蔽支架及線卡，使接線更方便，可靠性更高；尤其讓工程人員心動(dòng)的是CPU上配置有LED顯示屏，可方便顯示CPU狀態(tài)和故障信息等。

 

其次，從硬件方面來(lái)說(shuō)，S7-1500PLC的處理速度更快，聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，診斷能力和安全性更高，不僅可節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率，而且安全可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，真正成為工廠客戶和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的控制器。例如，相對(duì)于S7-300/400，S7-1500 PLC采用新型的背板總線技術(shù)，采用高波特率和高傳輸協(xié)議，使其信號(hào)處理速度更快；S7-1500所有CPU集成1-3個(gè)PROFINET接口，可實(shí)現(xiàn)低成本快速組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信和公司網(wǎng)絡(luò)通信，而S7-300/400PLC只有個(gè)別型號(hào)CPU才集成有PROFINET接口；S7-1500 PLC的模塊集成有診斷功能，診斷級(jí)別為通道級(jí)，無(wú)需進(jìn)行額外編程，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可快速準(zhǔn)確地識(shí)別受影響的通道，減少停機(jī)時(shí)間，這是S7-300/400PLC所無(wú)法比擬的。

 

S7-1500PLC的組態(tài)和編程效率更高，信息采集和查看更方便，這也是工程設(shè)計(jì)人員的福音。由于S7-1500PLC是無(wú)縫集成到TIA博途軟件中，無(wú)論是硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接和上位組態(tài)，還是軟件編程，其操作均簡(jiǎn)單快捷。

 

而S7-300/400PLC組態(tài)編程軟件為經(jīng)典STEP7，上位組態(tài)軟件為WinCC，相對(duì)于TIA博途軟件，某些操作顯得繁瑣（例如對(duì)于各個(gè)程序塊需要每個(gè)單獨(dú)存盤(pán)，當(dāng)有語(yǔ)法錯(cuò)誤時(shí)，則無(wú)法執(zhí)行保存操作）。對(duì)于S7-1500，可通過(guò)Internet瀏覽器、內(nèi)置CPU顯示屏、TIA博途和HMI設(shè)備隨時(shí)查看CPU狀態(tài)、過(guò)程變量和故障信息等，而對(duì)于S7-300/400 PLC，則沒(méi)有CPU顯示屏，信息采集和查看也沒(méi)有S7-1500PLC方便。

 

相對(duì)于S7-300/400PLC，S7-1500PLC支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型更廣泛。S7-1500PLC的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的長(zhǎng)度最大到64位，而S7-300/400 PLC支持的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型長(zhǎng)度最大為32位；S7-1500PLC支持Pointer、Any和Variant三種類(lèi)型指針，S7-300/400PLC只支持前兩種。這些特點(diǎn)，均使S7-1500PLC的編程更加靈活。

 

另外，S7-1500 PLC無(wú)需使用其它模塊即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能。通過(guò)PLCopen 技術(shù)，控制器可使用標(biāo)準(zhǔn)組件連接支持PROFIdrive 的各種驅(qū)動(dòng)裝置；此外，S7-1500 PLC還支持所有CPU 變量的TRACE 功能，提高了調(diào)試效率，優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)和控制器的性能。

 

總之，S7-1500 PLC的功能不僅涵蓋了絕大多數(shù)S7-300/400PLC，而且有過(guò)之而無(wú)不及，適用范圍廣泛，加之其具有上述的優(yōu)點(diǎn)，使其在今后的發(fā)展中，必將廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域之中。

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